CN202750123U - 一种共用天线的布设结构及移动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种共用天线的布设结构及移动终端，所述共用天线由两个无线模块共同使用，且两个无线模块布设在不同的PCB板上，在两块所述的PCB板上分别设置有用于连接所述共用天线的信号馈点和地馈点，且两块PCB板上的信号馈点之间和地馈点之间各自通过导电柱连接。本实用新型针对共用同一天线的两个无线模块分布在不同PCB板上的情况专门设计，通过在两块PCB板之间使用导电柱建立连接，由此使得高频信号可以尽量在阻抗线上传输，从而降低了高频信号的传输损耗，满足了产品的无线性能。将其应用在手机等移动终端产品的内部结构设计中，可以有效节约产品的内部空间，方便其他无线模块的布设，适应移动终端的轻薄化发展趋势。

Description

一种共用天线的布设结构及移动终端

技术领域

本实用新型属于无线通信系统技术领域，具体地说，是涉及一种针对布设在不同PCB板上的射频模块需要使用同一个天线的情况提出的共用天线布设结构设计方案以及采用所述共用天线布设结构设计的移动终端产品。

背景技术

随着手机产品智能化水平的不断提高，对手机产品的结构设计也提出了更高的要求，例如超薄、大屏幕、操控性好等，这也造成手机天线的布设结构变得越来越苛刻，需要在相当有限的空间内保证天线的无线性能。

目前，消费者使用智能手机和平板电脑上网的需求日益增加，加之Wi-Fi热点数量的迅速增长，可以说在智能手机和平板电脑上实现WIFI功能是必不可少的。除此之外，随着手机产品越来越智能化，具有无线通话、数据文件无线传输功能的蓝牙（BT）技术同样也成为智能手机的必备功能。由于BT模块和WIFI模块所工作的频段是同一频段，根据这一特性，现阶段在手机设计中一般将BT模块和WIFI模块的天线设计成一个天线，采用增加电子开关的电路设计方式，通过控制两个无线模块分时工作，以满足两个无线模块的工作需求。采用这种共用天线的结构设计，节约了手机内部的有限空间，给其他射频模块腾出了布设位置，为满足手机的各项无线性能提供了条件。

但是，对于某些智能手机来说，受其结构的限制，其内部的主PCB板面积往往有限，导致不能将BT模块和WIFI模块布设在同一块PCB板上。对于共用天线的两个无线模块不在同一块PCB板上的情况，如何保证两种无线信号的传输性能，是目前无线通信终端制造领域需要解决的一项主要问题。

发明内容

本实用新型针对需要共用一个天线的两个无线模块分布在不同PCB板上的情况，提出了一种共用天线的布设结构，降低了高频信号的传输损耗，提高了产品的无线性能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种共用天线的布设结构，所述共用天线由两个无线模块共同使用，且两个无线模块布设在不同的PCB板上，在两块所述的PCB板上分别设置有用于连接所述共用天线的信号馈点和地馈点，且两块PCB板上的信号馈点之间和地馈点之间各自通过导电柱连接。

进一步的，在每一块所述的PCB板上均设置有一个信号馈点和一个地馈点，分别与共用天线的信号端子和接地端子一一对应连接。

为了进一步减小高频信号的传输损耗，改善产品的无线性能，优选在每一块所述的PCB板上均设置有一个信号馈点和两个地馈点，且信号馈点位于两个地馈点之间；其中，信号馈点连接共用天线的信号端子，两个地馈点均与共用天线的接地端子相连接。

优选的，所述导电柱优选采用天线顶针建立两个PCB板之间的连接。

为了避免高频信号在板间传输过程中形成磁场，导致严重的功率损耗，优选将所述信号馈点与地馈点之间的中心距离设置在3~6mm之间。

为了减少路径损耗，在每一块所述的PCB板上，信号馈点与地馈点之间均设置有匹配电路。

又进一步的，所述共用天线布设在其中一块PCB板上，在布设所述共用天线的PCB板上设置有开关电路、滤波器和天线匹配电路；其中，所述开关电路连接在两个无线模块与所述的滤波器之间，对两个无线模块收发的高频信号进行选通；所述天线匹配电路连接在所述滤波器与共用天线的信号端子之间。

优选的，所述的两个无线模块分别为蓝牙模块和WIFI模块，其中，蓝牙模块布设在移动终端的主PCB板上，WIFI模块布设在移动终端的卡板上，所述共用天线布设在所述的卡板上。

再进一步的，在所述卡板上形成有一块露铜区，连接卡板上的地馈点，且所述露铜区通过导电泡棉与移动终端的机壳相接触，确保两个PCB板的地馈点共地，且接地良好。

基于上述共用天线的布设结构，本实用新型还提出了一种采用所述共用天线布设结构设计的移动终端，包括共用天线，所述共用天线由两个无线模块共同使用，且两个无线模块布设在不同的PCB板上，在两块所述的PCB板上分别设置有用于连接所述共用天线的信号馈点和地馈点，且两块PCB板上的信号馈点之间和地馈点之间各自通过导电柱连接，确保高频信号尽量走在阻抗线上，以减小传输损耗。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的共用天线布设结构针对共用一个天线的两个无线模块分布在不同PCB板上的情况专门设计，通过在两块PCB板之间使用两个导电柱建立连接，由此使得高频信号可以尽量在阻抗线上传输，从而降低了高频信号的传输损耗，满足了两个无线模块的无线性能。将其应用在手机等移动终端产品的内部结构设计中，可以有效节约产品的内部空间，方便其他无线模块的布设，进而在满足移动终端各项指标性能的同时，可以更好地适应移动终端产品的轻薄化发展趋势。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的共用天线布设结构的一种实施例的板间连接示意图；

图2是本实用新型所提出的共用天线布设结构的另外一种实施例的板间连接示意图；

图3是共用天线电路的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。

本实施例以手机产品为例，对共用天线的布设结构进行具体说明。

本实施例针对目前智能手机的特殊结构和有限的内部空间，提出了一种特殊的共用天线布设结构，通过将共用一个天线的两个无线模块分开布设在不同的PCB板上，并在每一块PCB板上设置用于连接共用天线的信号馈点和地馈点，进而利用导电柱建立起两个PCB板之间的连接，使得通过无线模块收发的高频信号即便是在两块PCB板之间传输，也类似于走在阻抗线上，由此便可以显著降低高频信号的传输损耗，保证无线模块的无线性能。

考虑到目前的智能手机，由于需要实现的功能越来越多，因而需要在手机内部的主PCB板上布设的功能电路随之增加，由此导致主PCB板上的布设空间非常紧张，很难为各种无线模块的天线净空出足够的布设空间。为了解决这一问题，一方面可以对不同无线模块的天线进行整合，使用一个共用天线来满足多个无线模块的工作要求；另一方面可以将某些无线模块和天线布设在一块独立的PCB小板上，通过建立起所述PCB小板与主PCB板之间的物理连接，进而满足高频信号的传输要求。

本实施例以下以蓝牙模块和WIFI模块共用一个天线的情况，对本实施例所提出的共用天线布设结构进行详细说明。

参见图1所示，假设将蓝牙模块布设在手机的主PCB板1上，为节约主PCB板1的空间，可以将WIFI模块布设在手机的卡板2上，所述卡板2即安装有用于插装手机卡卡座的PCB小板，比如UIM卡板等，负责对手机卡的识别以及手机卡与主芯片之间的数据传输任务。由于主PCB板1上能够净空出的天线布设空间非常有限，而且若在主PCB板1上同时布设多种天线的话，相互之间还会产生严重的干扰，因此，本实施例优选将蓝牙模块和WIFI模块的共用天线布设在卡板2上，并采用在主PCB板1上和卡板2上分别设置用于连接共用天线的信号馈点3和地馈点4的方式来实现高频信号的板间传输。

作为本实施例的其中一种设计方案，可以分别在所述的主PCB板1上和卡板2上各自设置一个信号馈点3和一个地馈点4，如图1所示。其中，信号馈点3用于连接共用天线的信号端子，地馈点4用于连接共用天线的接地端子。考虑到共用天线布设在卡板2上，这样通过蓝牙模块传输的高频信号必须走到卡板2上。由于蓝牙模块工作在2.4GHz，如果只是简单地采用普通连线（例如导线或者使用FPC连接器等）连接在主PCB板1与卡板2之间，进行高频信号的板间传输，会导致蓝牙信号的较大衰减，进而明显的恶化蓝牙模块的性能。因而需要采用特殊的结构设计，确保蓝牙信号能够尽量走在阻抗线上，以降低其传输损耗。鉴于此，本实施例采用导电柱5、6分别对应连接在两块PCB板的信号馈点3之间和地馈点4之间，由此一来，不仅可以保证主PCB板1与卡板2之间接触良好，而且可以使得通过蓝牙模块和WIFI模块收发的高频信号都能尽量的走在阻抗线上，由此减小了蓝牙信号的传输损耗，确保了手机产品的无线性能。

作为本实施例的一种优选设计方案，所述导电柱5、6优选采用天线顶针建立主PCB板1与卡板2之间的连接，如图1所示。其中一个天线顶针5作为信号线连接在两块PCB板的信号馈点3之间，另外一个天线顶针6作为参考地连接在两块PCB板的地馈点4之间。考虑到高频信号在线路传输过程中会在其周围形成一个磁场，进而对其周围的电子部件产生干扰影响的问题，本实施例需要对信号馈点3与地馈点4之间的距离进行合理的设计，一般要求两个馈点3、4之间的中心距离L在3~6mm之间，以保证高频信号在两块PCB板之间传输时，其传输损耗能够达到最小。

作为天线顶针5、6与板间馈点之间的一种具体连接方式，可以首先将天线顶针5、6对应焊接在主PCB板1上的信号馈点3与地馈点4上，合理设计天线顶针5、6的高度，保证卡板2在装配到主PCB板1上后，所述天线顶针5、6能够刚好与卡板2上的信号馈点3和地馈点4对应接触，由此来满足通过蓝牙模块收发的高频信号能够在两块PCB板之间可靠传输的设计要求。

当然，所述天线顶针5、6也可以首先焊接在卡板2上的信号馈点3和地馈点4上，然后采用与主PCB板1上的相应馈点对应接触的方式进行结构设计，本实施例并不仅限于以上举例。

为了模拟阻抗线形式，以最大限度的减小高频信号的传输损耗，本实施例优选在主PCB板1上和卡板2上分别设置一个信号馈点3和两个地馈点4-1、4-2，如图2所示，且将信号馈点3布设在两个地馈点4-1、4-2之间，并将信号馈点4与共用天线的信号端子连通，两个地馈点4-1、4-2均与共用天线的接地端子连通，然后使用三个天线顶针5、6、7分别对应连接在主PCB板1与卡板2之间的一组信号馈点4和两组地馈点4-1、4-2之间，以满足蓝牙信号的板间通信要求，进而获得更好地无线效果。

同样的，所述信号馈点3与分布在其两侧的两个地馈点4-1、4-2之间的距离也必须满足中心距离L1、L2均在3~6mm之间的设计要求，以保证高频信号的传输损耗最小。

为了使共用天线的接地端子能够可靠接地，本实施例优选在卡板2上开设一块露铜区8，如图1所示，并通过PCB走线连接卡板2上的地馈点4。在所述露铜区8上设置导电泡棉，在手机机壳装配到位后，保证导电泡棉能够与手机机壳充分接触，由此实现了共用天线的接地端子与机壳地的可靠连通。采用这种电路设计方案后，当主PCB板1上的地馈点4通过天线顶针6与卡板2上的地馈点4接触连通后，一方面可以保证两块PCB板1、2共地，另一方面也可以满足主PCB板1的接地要求。

为了保证蓝牙模块的无线性能，优选在天线顶针5、6的前后增加匹配电路，即分别在主PCB板1和卡板2上的信号馈点3与地馈点4之间连接匹配电路，通过优化匹配电路来减少路径损耗。采用增设匹配电路的设计方案后，经测试发现：在天线顶针5、6前后大约有0.5dB的衰减，完全可以保证蓝牙模块的无线性能。

为了满足共用天线的工作要求，本实施例还在卡板2上设计有天线电路，如图3所示，包括开关电路、滤波器和天线匹配电路等主要组成部分。针对蓝牙模块和WIFI模块的信号传输形式，在本实施例中，所述开关电路优选采用一颗单刀三掷开关S1301实现对蓝牙信号和WIFI信号的选通切换。具体来讲，可以将所述单刀三掷开关S1301的三路控制端VC1、VC2、VC3分别与蓝牙模块的一路IO口和WIFI模块的两路IO口对应连接，接收蓝牙模块和WIFI模块输出的开关控制信号BT_ON、WIFI_R_ON、WIFI_T_ON；将单刀三掷开关S1301的其中一路开关通路RF1经由天线顶针5与布设在主PCB板1上的蓝牙模块的高频信号收发端子BT_DATA相连通，另外两路开关通路RF2、RF3分别经由卡板2上的PCB走线与WIFI模块的接收端子WIFI_RX和发射端子WIFI_TX对应连接，进而在蓝牙模块和WIFI模块输出的开关控制信号BT_ON、WIFI_R_ON、WIFI_T_ON的作用下，将单刀三掷开关S1301的其中一路开关通路RF1/RF2/RF3与其公共端RFC连通，进而满足不同类型的高频信号在无线模块与共用天线之间的分时传输要求。以选通蓝牙信号为例进行说明，当用户启动蓝牙模块进入工作状态后，蓝牙模块输出有效的开关控制信号BT_ON（比如高电平），控制单刀三掷开关S1301将其公共端RFC与其开关通路RF1连通，进而选通蓝牙模块输出的高频信号，经由单刀三掷开关S1301的公共端RFC传输至隔直电容C1313隔离掉其中的直流成分后，通过滤波电感L1305进行滤波处理并经由低通滤波器LFB滤除掉其中的高频干扰信号后，通过由电阻R1305和电感L1311、L1312组成的天线匹配电路进行阻抗匹配后，传输至共用天线的信号端子BT_Wi_ANT，通过共用天线发射出去。

图3中，BT_Wi_ANT_GND为共用天线的接地端子，连接卡板2上的地馈点4，并通过地馈点4连接机壳地，以满足天线的工作要求。

本实施例针对特殊的手机结构和有限的空间，一方面将蓝牙模块和WIFI模块分布在不同的PCB板上，另一方面采用两个无线模块共用一个天线的设计方式，通过两个天线顶针将两个PCB板建立连接，一个作为信号线，一个作为参考地，从而有效降低了路径损耗，在保证无线性能的同时，为其他无线模块节约了天线空间，保证了手机各项指标的性能。

当然，本实施例所提出的共用天线布设方式也同样适用于其他类型的无线模块或者除手机以外的其他需要进行无线通信的移动终端产品中，本实施例对此不进行具体限制。

应当指出的是，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种共用天线的布设结构，所述共用天线由两个无线模块共同使用，且两个无线模块布设在不同的PCB板上，其特征在于：在两块所述的PCB板上分别设置有用于连接所述共用天线的信号馈点和地馈点，且两块PCB板上的信号馈点之间和地馈点之间各自通过导电柱连接。

2.根据权利要求1所述的共用天线的布设结构，其特征在于：在每一块所述的PCB板上均设置有一个信号馈点和一个地馈点，分别与共用天线的信号端子和接地端子一一对应连接。

3.根据权利要求1所述的共用天线的布设结构，其特征在于：在每一块所述的PCB板上均设置有一个信号馈点和两个地馈点，且信号馈点位于两个地馈点之间；其中，信号馈点连接共用天线的信号端子，两个地馈点均与共用天线的接地端子相连接。

4.根据权利要求1所述的共用天线的布设结构，其特征在于：所述导电柱为天线顶针。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的共用天线的布设结构，其特征在于：所述信号馈点与地馈点之间的中心距离在3~6mm之间。

6.、根据权利要求1至4中任一项所述的共用天线的布设结构，其特征在于：在每一块所述的PCB板上，信号馈点与地馈点之间均设置有匹配电路。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的共用天线的布设结构，其特征在于：所述共用天线布设在其中一块PCB板上，在布设所述共用天线的PCB板上设置有开关电路、滤波器和天线匹配电路；其中，所述开关电路连接在两个无线模块与所述的滤波器之间，对两个无线模块收发的高频信号进行选通；所述天线匹配电路连接在所述滤波器与共用天线的信号端子之间。

8.根据权利要求7所述的共用天线的布设结构，其特征在于：所述的两个无线模块分别为蓝牙模块和WIFI模块，其中，蓝牙模块布设在移动终端的主PCB板上，WIFI模块布设在移动终端的卡板上，所述共用天线布设在所述的卡板上。

9.根据权利要求8所述的共用天线的布设结构，其特征在于：在所述卡板上形成有一块露铜区，连接卡板上的地馈点，且所述露铜区通过导电泡棉与移动终端的机壳相接触。

10.一种移动终端，包含有一个共用天线，其特征在于：所述共用天线采用如权利要求1至9中任一项权利要求所述的共用天线的布设结构。

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