CN109103589A - 天线模组及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线模组及移动终端。所述天线模组应用于移动终端，所述移动终端包括3D玻璃后盖，所述天线模组包括设于所述3D玻璃后盖内侧并与其间隔预设距离的贴片天线，所述贴片天线通过探针馈电，所述贴片天线工作于毫米波波段。本发明提供天线模组及移动终端通过改变馈电点位置可有效改善阻抗带宽。

Description

天线模组及移动终端

【技术领域】

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线模组及移动终端。

【背景技术】

在无线通信设备中，总存在一个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置，这个装置就是天线。天线的作用是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道，或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。

5G作为全球业界的研发焦点，发展5G技术制定5G标准已经成为业界共识。国际电信联盟ITU在2015年6月召开的ITU-RWP5D第22次会议上明确了5G的主要应用场景，ITU定义了三个主要应用场景：增强型移动宽带、大规模机器通信、高可靠低延时通信。上述3个应用场景分别对应着不同的关键指标，其中增强型移动带宽场景下用户峰值速度为20Gbps，最低用户体验速率为100Mbps。为了达到这些苛刻的指标，若干关键技术将被采用，其中就包含毫米波技术。毫米波独有的高载频、大带宽特性是实现5G超高数据传输速率的主要手段。

毫米波频段丰富的带宽资源为高速传输速率提供了保障，但是由于该频段电磁波剧烈的空间损耗，利用毫米波频段的无线通信***需要采用相控阵的架构。通过移相器使得各个阵元的相位按一定规律分布，从而形成高增益波束，并且通过相移的改变使得波束在一定空间范围内扫描。

目前3GPP规定了毫米波n257band带宽范围为26.5-29.5GHz，在3D玻璃下实现3GHz带宽的阻抗匹配存在较大的天线设计挑战，传统的方式是采用叠层贴片、缝隙耦合、增大衬底材料的厚度来拓展天线带宽。

中框配合3D玻璃是未来全面屏手机结构设计中的主流方案，能提供更好的保护、美观度、热扩散、色彩度以及用户体验。然而由于3D玻璃较高的介电常数，会严重影响毫米波天线的辐射性能，降低天线阵列增益等。

因此，有必要提供一种新型的天线模组以解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种利用3D玻璃后盖改善天线阻抗带宽的天线模组及移动终端。

本发明的技术方案如下：一种天线模组，应用于移动终端，所述移动终端包括3D玻璃后盖，所述天线模组包括设于所述3D玻璃后盖内侧并与其间隔预设距离的贴片天线，所述贴片天线通过探针馈电，所述贴片天线工作于毫米波波段。

优选的，所述3D玻璃后盖的厚度为0.4-0.9mm，所述预设距离小于2mm。

优选的，所述天线模组还包括收容于所述移动终端内的基板，所述贴片天线贴设于所述基板朝向所述3D玻璃后盖的表面，所述天线模组还包括设于所述基板背离所述3D玻璃后盖的一侧的集成电路芯片及设于所述基板内连接所述贴片天线和所述集成电路芯片的电路。

优选的，所述3D玻璃后盖包括底盖和自所述底盖周缘弯折延伸的侧边盖，所述天线模组与所述底盖相对或与所述侧边盖相对。

优选的，所述天线模组为阵列天线，包括多个贴片天线。

优选的，所述天线模组为相控阵天线。

优选的，所述天线模组为1*4的线阵天线，多个所述贴片天线沿所述移动终端的短轴方向或长轴方向阵列设置。

优选的，所述贴片天线为双极化天线。

优选的，所述贴片天线选自方形贴片天线、环形贴片天线、圆形贴片天线及十字形贴片天线中的一种。

本发明同时提供一种移动终端，所述移动终端包括上文所述的天线模组。

与相关技术相比，本发明提供的天线模组及移动终端具有如下有益效果：通过在移动终端的3D玻璃后盖内侧间隔设置预设距离的贴片天线，并且所述贴片天线通过探针馈电，所述贴片天线与3D玻璃后盖结合起来，形成类似法布里伯罗变谐振器，带宽可拓展300％；所述天线模组采用线阵而非平面阵列，在移动终端中占用的空间窄，并只需扫描一个角度，简化了设计难度、测试难度、以及波束管理的复杂度；该天线模组的辐射增益几乎没有受到3D玻璃后盖的影响，峰值增益达到11.2dB。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明提供的移动终端的结构示意图；

图2为图1所示移动终端中贴片天线的布局示意图；

图3为图1所示移动终端中3D玻璃后盖、天线模组及主板的连接示意图；

图4为图1所示移动终端中天线模组的结构示意图；

图5为图4所示天线模组中单个贴片天线的结构示意图；

图6为本发明提供的天线模组在移动终端中与在自由空间中的回波损耗对比图；

图7为本发明提供的天线模组的垂直极化的效率曲线图；

图8(a)为本发明提供的天线模组工作在28GHz、各贴片天线相差为0°时，垂直极化的辐射方向图；

图8(b)为本发明提供的天线模组工作在28GHz、各贴片天线相差为45°时，垂直极化的辐射方向图；

图9(a)为本发明提供的天线模组的各贴片天线相差为0°时，水平极化和垂直极化的增益曲线图；

图9(b)为本发明提供的天线模组的各贴片天线相差为45°时，水平极化和垂直极化的增益曲线图；

图10为本发明提供的天线模组的覆盖效率曲线图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，本发明实施例提供一种移动终端100，该移动终端可以是手机、ipad以及POS机等，本发明对此不作限定，所述移动终端包括边框1、盖合于所述边框1并与其围成收容空间的3D玻璃后盖2、收容于所述收容空间内并与所述3D玻璃后盖2间隔设置的主板3和天线模组4。所述3D玻璃后盖2可以通过胶粘剂盖合在所述边框1上，或者可以在所述边框1和所述3D玻璃后盖2上分别设置相应的卡扣结构，使得3D玻璃后盖2可以通过卡接方式固定连接在所述边框1上，或者所述边框和所述3D玻璃后盖2一体成型。所述3D玻璃后盖2能提供更好的保护、美观度、热扩散、色彩度以及用户体验。所述天线模组4可以接收和发送电磁波信号，进而实现移动终端的通信功能。

通常，由于3D玻璃具有较高的介电常数较高,作为移动终端的后盖会严重影响内部天线的辐射性能，降低辐射效率，降低增益以及由于表面波的影响导致的辐射方向图失真。通常情况下相比于自由空间天线辐射，0.7mm厚的3D玻璃会导致2.5～3.5dB的增益衰减，以及严重的辐射方向图失真。而本发明通过将天线模组设置在3D玻璃后盖内侧并与其间隔预设距离，同时选用探针馈电的贴片天线作为辐射体，可在毫米波段实现较宽的阻抗带宽，并具有优异的辐射性能。

所述天线模组4为阵列天线，更优地，所述天线模组4为相控阵天线。具体地，所述天线模组4包括收容于所述移动终端内的基板41、多个贴设于所述基板41朝向所述3D玻璃后盖2表面的多个贴片天线42、设于所述基板41背离所述3D玻璃后盖2的一侧的集成电路芯片43及设于所述基板1内连接所述贴片天线42和所述集成电路芯片43的电路44，所述电路44与所述主板3连接。多个所述贴片天线42设于所述3D玻璃后盖2内侧并与其间隔预设距离，该预设距离根据所述3D玻璃后盖2的厚度和介电常数来设定。优选的，所述3D玻璃后盖2的厚度为0.4-0.9mm，所述预设距离小于2mm。需要说明的是，本实施方式中，所述玻璃后盖2的介电常数为6.3+i0.039。

通常，所述3D玻璃后盖2包括底盖21和自所述底盖21周缘弯折延伸的侧边盖22。如图2所示，所述天线模组4可以设置于与所述底盖21相对的位置A或与所述侧边盖22相对的位置B。

所述天线模组和所述贴片天线结构如图4-5所示，所述贴片天线42通过馈电探针45实现馈电，且为了实现双极化，所述贴片天线42设有两个馈电点，分别为水平极化馈电点H和垂直极化馈电点V。

所述基板41为多层高频低损耗板材。本实施方式中，所述基板41为两层高频低损耗板材。

进一步地，所述天线模组4为1*4的线阵天线，即所述天线模组4包括四个贴片天线42，每个所述贴片天线42均与一个移相器连接，所述移相器为5bit移相器，其相移精度为11.25°。四个所述贴片天线42沿所述移动终端100的短轴方向或长轴方向阵列设置，所述天线模组4采用线性阵列排布，而非平面阵列，在移动终端中占用的空间窄，并只需扫描一个角度，简化了设计难度、测试难度以及波束管理的复杂度。

在本实施例中，所述玻璃后盖2的厚度为0.7mm；所述基板41采用两层高频低损耗板材压合制成，其核心层采用Rogers4350B，厚度为0.254mm；所述贴片天线42为正方形贴片天线，其尺寸大小为2.65*2.65mm，所述馈电探针45距离贴片中心的距离d为0.9mm；所述贴片天线42与所述3D玻璃后盖2之间的间距为0.5mm。当然，需要说明的是，本申请并不限制所述3D玻璃后盖2的介电常数，也并不限制所述天线模组4的基板41的层数、厚度、制成方式以及所述贴片天线4的形状及尺寸大小。例如，在其他实施方式中，所述贴片天线还可选自环形贴片天线、圆形贴片天线及十字形贴片天线中的一种。

基于上述结构，请参阅图6，本发明提供的天线模组在移动终端中与在自由空间中的回波损耗对比，其中曲线Ⅰ代表天线模组在移动终端中水平极化方向的回波损耗，曲线Ⅱ代表天线模组在移动终端中垂直极化方向的回波损耗，曲线Ⅲ代表天线模组在自由空间中的回波损耗，此处所指的自由空间是指未设置3D玻璃后盖的情况下。从图6中可看出，在n257band，所述天线模组在自由空间中，带宽大约在1G；设置3D玻璃后盖后，阻抗带宽增加300％。

本发明天线模组的垂直极化的效率曲线图请参阅图7。

本发明提供的天线模组的辐射方向图和效率曲线图如图8-9所示。图9(a)和图9(b)中上方的曲线为垂直极化的增益曲线，下方的曲线为水平极化的增益曲线。

请参阅图10，为本发明提供的天线模组的覆盖效率曲线图。对于水平极化或垂直极化下50％覆盖增益,增益阈值下降约10dB，而在3GPP讨论中，对于50％覆盖增益,该增益阈值下降为12.98dB，因此，明显优于3GPP讨论中的平均值，说明本发明的天线模组具有更优的覆盖效率。

与相关技术相比，本发明提供的天线模组及移动终端具有如下有益效果：通过在移动终端的3D玻璃后盖内侧间隔设置预设距离的贴片天线，并且所述贴片天线通过探针馈电，所述贴片天线与3D玻璃后盖结合起来，形成类似法布里伯罗变谐振器，带宽可拓展300％；所述天线模组采用线阵而非平面阵列，在移动终端中占用的空间窄，并只需扫描一个角度，简化了设计难度、测试难度、以及波束管理的复杂度；该天线模组的辐射增益几乎没有受到3D玻璃后盖的影响，峰值增益达到11.2dB。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线模组，应用于移动终端，所述移动终端包括3D玻璃后盖，其特征在于，所述天线模组包括设于所述3D玻璃后盖内侧并与其间隔预设距离的贴片天线，所述贴片天线通过探针馈电，所述贴片天线工作于毫米波波段。

2.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述3D玻璃后盖的厚度为0.4-0.9mm，所述预设距离小于2mm。

3.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述天线模组还包括收容于所述移动终端内的基板，所述贴片天线贴设于所述基板朝向所述3D玻璃后盖的表面，所述天线模组还包括设于所述基板背离所述3D玻璃后盖的一侧的集成电路芯片及设于所述基板内连接所述贴片天线和所述集成电路芯片的电路。

4.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述3D玻璃后盖包括底盖和自所述底盖周缘弯折延伸的侧边盖，所述天线模组与所述底盖相对或与所述侧边盖相对。

5.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述天线模组为阵列天线，包括多个贴片天线。

6.根据权利要求5所述的天线模组，其特征在于，所述天线模组为相控阵天线。

7.根据权利要求6所述的天线模组，其特征在于，所述天线模组为1*4的线阵天线，多个所述贴片天线沿所述移动终端的短轴方向或长轴方向阵列设置。

8.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述贴片天线为双极化天线。

9.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述贴片天线选自方形贴片天线、环形贴片天线、圆形贴片天线及十字形贴片天线中的一种。

10.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的天线模组。