CN109149071A - 天线模组及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种天线模组及移动终端。所述天线模组包括第一天线和与所述第一天线邻近的第二天线，所述第二天线包括隔离电路及控制所述隔离电路接入状态的第二调谐开关，所述第二调谐开关包括两个模式，当所述第二调谐开关处于第一模式时，所述隔离电路接入所述第二天线的馈电网络，当所述第二调谐开关处于第二模式时，所述隔离电路不接入所述第二天线的馈电网络；预设频段内所述第一天线和所述第二天线的隔离度在所述第一模式时优于其在所述第二模式时。本发明提供的天线模组通过在第二天线增加隔离电路及控制隔离电路接入状态的第二调谐开关来解决相邻的第一天线和第二天线的隔离度问题，使具有良好的天线性能。

Description

天线模组及移动终端
【技术领域】
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种天线模组及移动终端。
【背景技术】
随着移动通讯技术的发展，手机、PAD、笔记本电脑等逐渐成为生活中不可或缺的电子产品，并且该类电子产品都增设了天线模组使其变成具有通讯功能的电子通讯产品。
第五代行动通讯即将来临，为了提高传输速率与更高的传输数据容量，移动通信终端将支持手机更多MIMO天线收发***，也意味着手机的天线数量越来越多。而手机空间有限，又要同时满足这么多天线，天线跟天线之间距离越来越近，隔离度的问题是非常棘手的一个问题。
因此，实有必要提供一种改进的天线模组以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的是克服上述技术问题，提供的天线模组通过在第二天线增加隔离电路及控制隔离电路接入状态的第二调谐开关来解决相邻的第一天线和第二天线的隔离度问题，使具有良好的天线性能。
为了实现上述目的，本发明提供一种天线模组，包括第一天线和与所述第一天线邻近的第二天线，所述第二天线包括隔离电路及控制所述隔离电路接入状态的第二调谐开关，所述第二调谐开关包括两个模式，当所述第二调谐开关处于第一模式时，所述隔离电路接入所述第二天线的馈电网络，当所述第二调谐开关处于第二模式时，所述隔离电路不接入所述第二天线的馈电网络；预设频段内所述第一天线和所述第二天线的隔离度在所述第一模式时优于其在所述第二模式时。
优选的，在所述第一模式和所述第二模式时，所述第一天线和所述第二天线形成5G频段3300-3800MHz和4800-5000MHz的2*2MIMO。
优选的，在所述第二模式时，所述第一天线支持LTE低频698-960MHz和LTE中高频1710-2690MHz，并支持多载波聚合。
优选的，在所述第一模式和所述第二模式时，所述第二天线还支持TDD-LTE新频段5150-5925MHz。
优选的，所述预设频段为2500-2690MHz。
优选的，所述第二天线的馈电网络还包括第二可变电容，所述第一模式和所述第二模式时，所述第二可变电容以不同的电容值接入所述第二天线的馈电网络。
优选的，所述天线模组应用于移动终端，所述移动终端包括金属边框、收容于所述金属边框内的主板及罩设于所述主板上的塑料支架；
所述金属边框包括相对设置的两个中部边框和连接两个所述中部边框的底部边框，所述底部边框上设有第一断缝和第二断缝，所述第一断缝和所述第二断缝将所述底部边框分隔为位于中间的主边框及分设于所述主边框两侧的左侧连接边框和右侧连接边框；
所述天线模组包括设于所述主板的第一馈电点、第二馈电点、第一接地点、第二接地点、第一可变电容、第一调谐开关和所述馈电网络、以及设于所述塑料支架远离所述主板的表面的第一天线单元和第二天线单元，所述第一馈电点连接于所述主边框的第一位置处，所述第二馈电点连接于所述右侧连接边框的第二位置处，所述第一位置和所述第二位置均临近所述第二断缝设置；
所述主边框、所述第一天线单元和所述第二天线单元形成第一辐射部，所述第一天线单元一端与所述第一馈电点连接，另一端与所述主边框连接，所述主边框通过所述第一调谐开关与所述第一接地点连接，所述第二天线单元一端与所述主边框连接，另一端通过所述第一可变电容与所述第二接地点连接，以形成第一天线；
所述右侧连接边框为第二辐射部，所述第二辐射部通过与其连接的所述中部边框接地，所述第二馈电点通过所述馈电网络与所述第二辐射部连接，以形成第二天线；
所述馈电网络包括所述第二可变电容及匹配网络，所述匹配网络包括串联连接的第一支路和第二支路，所述第二可变电容的第一端与所述第二馈电点连接，所述第二可变电容的第二端分别与所述第一支路的第一端和所述第二辐射部连接，所述第一支路的第二端通过所述第二支路接地，所述第一支路包括具有断路状态和短路状态的所述第二调谐开关及与所述第二调谐开关并联的所述隔离电路。
优选的，所述隔离电路包括并联连接的第一电容和第一电感。
优选的，所述第一接地点连接于所述主边框的第三位置处，所述第二接地点连接于所述主边框的第四位置处，所述移动终端还包括USB模组，所述第三位置和所述第四位置分设于所述USB模组两侧，且所述第三位置位于所述USB模组和所述第一位置之间。
本发明还提供一种移动终端，其包括上述的天线模组。
与相关技术相比，本发明提供的天线模组包括第一天线和与所述第一天线邻近的第二天线，所述第二天线包括隔离电路及控制隔离电路接入状态的第二调谐开关，所述第二调谐开关包括两个模式，当所述第二调谐开关处于第一模式时，所述隔离电路接入所述第二天线的馈电网络，当所述第二调谐开关处于第二模式时，所述隔离电路不接入所述第二天线的馈电网络；预设频段内所述第一天线和所述第二天线的隔离度在所述第一模式时优于其在所述第二模式时。通过第二调谐开关在两个模式之间的切换，使得隔离电路接入馈电网络以改善预设频段B7/B38/B41(2.5～2.69GHz)的隔离度，提高该频段的天线性能。
【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一较佳实施例的部分立体分解结构示意图；
图2为图1所示移动终端的部分结构示意图；
图3为图1所示A部分的放大结构示意图；
图4为图1所示移动终端的天线模组一种具体实施例的电路连接结构示意图；
图5为4所示移动终端的天线模组的第二调谐开关处于第一模式时的电路连接结构示意图；
图6为4所示移动终端的天线模组的第二调谐开关处于第二模式时的电路连接结构示意图；
图7为第二调谐开关处于第二模式时，本发明提供的移动终端的天线模组的回波损耗仿真效果曲线图；
图8为第二调谐开关处于第二模式时，本发明提供的移动终端的天线模组的辐射效率仿真效果曲线图；
图9为第二调谐开关处于第二模式时，本发明提供的移动终端的天线模组的反射系数和隔离度曲线图；
图10为第二调谐开关处于第一模式时，本发明提供的移动终端的天线模组的反射系数和隔离度曲线图；
图11为本发明提供的移动终端的天线模组隔离度改善前后的性能对比图。
【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至图6所示，本发明实施例提供了一种移动终端100，所述移动终端100可以为手机、平板电脑、多媒体播放器等，为便于理解，以下实施例以智手机为例进行描述。
所述移动终端100包括金属边框10、收容于所述金属边框10内的主板30、罩设于所述主板30上的塑料支架50、设于所述主板30的USB模组60及天线模组。所述塑料支架50临近所述移动终端100的底部设置。
所述金属边框10包括相对设置的两个中部边框11、及分设于所述中部边框11两端且分别与所述中部边框11连接的底部边框13和顶部边框15。所述顶部边框15、一个所述中部边框11、所述底部边框13和另一个所述中部边框11依次连接围成所述金属边框10。
所述底部边框13上设有第一断缝131和第二断缝132，所述第一断缝131和所述第二断缝132将所述底部边框13分隔为位于中间的主边框133及分设于所述主边框133两侧的左侧连接边框134和右侧连接边框135。所述左侧连接边框134两端分别与所述第一断缝131和一个所述中部边框11连接，所述右侧连接边框135两端分别与所述第二断缝132和另一个所述中部边框11连接。具体地，所述左侧连接边框134和所述右侧连接边框135关于所述移动终端宽度方向的中心轴线对称设置，可以认为所述左侧连接边框134和所述右侧连接边框135为连接所述主边框133与所述侧边框11的弧形拐角，其中左侧连接边框134为左侧拐角，右侧连接边框135为右侧拐角。
所述天线模组包括设于所述主板30的第一馈电点70、第二馈电点71、第一接地点72、第二接地点73、第一可变电容(Tunner1)74、第一调谐开关(SW1)75、射频馈源76和馈电网络77、以及设于所述塑料支架50远离所述主板30的表面的第一天线单元78和第二天线单元79。所述第一天线单元78和所述第二天线单元79通过LDS工艺镭射于所述塑料支架50远离所述主板30的表面上。
所述第一辐射部10a包括主边框133、第一天线单元78和第二天线单元79，所述第一天线单元78一端与所述第一馈电点70连接，另一端与所述主边框133连接，所述主边框133通过所述第一调谐开关75与所述第一接地点72连接，所述第二天线单元79一端与所述主边框133连接，另一端通过所述第一可变电容74与所述第二接地点73连接，以形成第一天线。所述第一天线为IFA天线型式，所述第一可调电容74是第一天线拓频的关键元件，搭配所述第一调谐开关75的不同接入状态和自身电容值的改变，可覆盖LTE低频698-960MHz和LTE中高频1710-2690MHz。
所述第二辐射部10b为右侧连接边框135，所述第二辐射部10b通过与其连接的所述中部边框11接地，具体的，所述中部边框11通过与所述移动终端100的金属中框连接而接地。所述射频馈源76与所述第二馈电点71连接，所述第二馈电点71通过所述馈电网络77与所述第二辐射部10b连接，以形成第二天线。所述第二辐射部10b与中部边框11直接连接形成“环形天线”的天线设计型式，所述第二辐射部10b覆盖的工作频段是现今第五代行动通信所拟定的频段n78(3300-3380MHz)和n79(4800-5000MHz)，同时还能支持TDD-LTE新频段B46(5150-5925MHz)。
所述第一馈电点70连接于所述主边框133的第一位置1331处，所述第二馈电点71连接于所述右侧连接边框135的第二位置1351处，所述第一接地点72连接于所述主边框133的第三位置1333处，所述第二接地点73连接于所述主边框133的第四位置1335处。所述第一位置1331和所述第二位置1351分设于所述第二断缝132的两侧，且临近所述第二断缝132设置。所述第三位置1333和所述第四位置1335分设于所述USB模组60两侧，且所述第三位置1333位于所述USB模组60和所述第一位置1331之间。
在本实施例中，所述第一馈电点70和所述第二接地点73设置于所述电路板30朝向所述塑料支架50的表面，所述第一接地点72和所述第二馈电点71设置于所述电路板30远离所述塑料支架50的表面。
优选地，所述天线模组还包括设置于所述电路板30朝向所述塑料支架表面50的与所述第一馈电点70连接的第一弹脚101及与所述第一可变电容74连接的第二弹脚102、一端与所述第一天线单元78连接另一端与所述第一弹脚101连接的第一连接部103、以及一端与所述第二弹脚102连接另一端与所述第二线单元79连接的第二连接部104。
优选地，所述天线模组还包括抵接于所述主边框131的第三弹脚105和第四弹脚106，所述第三弹脚105一端所述主边框131连接另一端与所述第一天线单元78连接，所述第四弹脚106一端与所述主边框131连接另一端与所述第二天线单元79连接。
在本实施例中，所述第一调谐开关75设有第三电感接入状态、第四电感接入状态、第五电感接入状态和断路状态。具体地，当所述第一调谐开关75处于第三电感接入状态时，所述第一辐射部10a通过第三电感与所述第一接地点72连接；当所述第一调谐开关75处于第四电感接入状态时，所述第一辐射部10a通过第四电感与所述第一接地点72连接；当所述第一调谐开关75处于第五电感接入状态时，所述第一辐射部10a通过第五电感与所述第一接地点72连接；当所述第一调谐开关75处于断路状态(open)时，所述第一辐射部10a与所述第一接地点72电隔离。所述第三电感、所述第四电感和所述第五电感的值分别为3nH、4.3nH和6.2nH。
所述馈电网络77包括第二可变电容(Tunner2)771及匹配网络773。所述匹配网络773包括串联连接的第一支路7731和第二支路7732。所述第二可变电容771的第一端与所述第二馈电点71连接，所述第二可变电容771的第二端分别与所述第一支路7731的第一端和所述第二辐射部10b连接，所述第一支路7731的第二端通过所述第二支路7732接地。
所述第一支路7731包括具有断路状态(open)和短路状态(on)的第二调谐开关(SW2)7736及与所述第二调谐开关7736并联的隔离电路7737，所述第二调谐开关7736用于控制所述隔离电路7737是否接入所述馈电网络77。具体地，所述第二调谐开关7736包括第一模式和第二模式，其中第一模式对应第二调谐开关7736的断路状态，第二模式对应第二调谐开关7736的短路状态。当所述第二调谐开关7736处于第一模式时，所述隔离电路7735接入馈电网络77；当所述第二调谐开关7736处于第二模式时，所述隔离电路7735被所述第二调谐开关7736短路，不接入所述馈电网络。且在所述第一模式和所述第二模式时，所述第二可变电容771以不同的电容值接入所述第二天线的馈电网络77，具体地，第一模式时，第二可变电容771为4.7pF，第二模式时，第二可变电容771为8pF。
在本实施例中，在所述第一模式和所述第二模式时，所述第一天线和所述第二天线均支持5G频段3300-3800MHz和4800-5000MHz，形成2*2MIMO模式。在所述第二模式时，所述第一天线支持LTE低频698-960MHz和LTE中高频1710-2690MHz，并可支持多载波聚合。在所述第一模式和所述第二模式时，所述第二天线还支持TD-LTE新频段5150-5925MHz和5855-5925MHz。
所述隔离电路7737包括并联连接的第一电容C1和第一电感L1。即所述第二调谐开关7736、所述第一电容C1和所述第一电感L1三者并联连接。所述第一电容C1为6.8pF，第一电感L1为3.9nH。所述第二支路7732包括并联连接的第二电容C2和第二电感L2，所述第二电容C2的第一端与所述第一电感L1连接，所述第二电容C2的第二端接地，所述第二电感L2的第一端与所述第一电容C1连接，所述第二电感L2的第二端接地。第二电容C2为0.4pF，第二电感L2为12nH。
当所述第二调谐开关处于第二模式(On)时，第二可变电容(Tunner2)为8pF，通过调节第一可变电容(Tunner1)和第一调谐开关(SW1)，切换8个工作状态，以实现第一天线覆盖LTE不同频段，第二天线覆盖n78、n79和B46频段。具体详见下表：
从上表可以看出，无论第一天线切换至何种状态，第二天线是一直支持n78(3300-3380MHz)、n79(4800-5000MHz)和B46频段(5150-5925MHz)的。请同时结合参阅图7和图8，图7和图8中的I区域为第一天线在上表的八种状态的回波损耗仿真效果曲线图，II区域为第二天线的回波损耗仿真效果曲线图。从图7和图8也可知，第一天线在状态1至状态8之间切换时，第二天线是一直支持n78(3300-3380MHz)、n79(4800-5000MHz)和B46频段(5150-5925MHz)的。
请参阅图9，图9为第二调谐开关处于第二模式，第一天线处于状态8时，本发明提供的移动终端的天线模组的性能仿真效果曲线图；从图9可知，在状态8时，频段B7/B38/B41(2.5-2.69GHz)内第一天线和第二天线的隔离度较差，虽然第一天线在该频段内的性能还可以支持多载波聚合的组合使用，但单独使用该频段时天性能需要优化。
第二调谐开关处于第一模式，第一天线处于状态8时，天线模组的性能仿真效果曲线图请参阅图10和图11。其中，从图10可以看出通过将隔离电路接入馈电网络，频段B7/B38/B41(2.5-2.69GHz)内第一天线和第二天线的隔离度得到改善。从图11中A区域，隔离度得到改善后，可以看到第一天线的效率改善约2dB(两条曲线中位于上方的曲线是改善后的，位于下方的曲线是改善前的)，从B区域可以看到，隔离度改善后，第二天线的效率有所下降，但仍然可支持n78(3300-3380MHz)、n79(4800-5000MHz)和B46频段(5150-5925MHz)(两条曲线中位于上方的曲线是改善前的，位于下方的曲线是改善后的)。
从图10和图11可得到，当隔离电路被接入第二天线的馈电网络时，第一天线的B7/B38/B41(2.5-2.69GHz)频段内性能就会有所提升。因此，当第一天线要单独使用B7/B38/B41频段时，可将隔离电路接入第二天线的馈电网络，从而在B7/B38/B41频段获得较好的性能。
本发明提供的天线模组包括第一天线和与所述第一天线邻近的第二天线，所述第二天线包括隔离电路及控制隔离电路接入状态的第二调谐开关，所述第二调谐开关包括两个模式，当所述第二调谐开关处于第一模式时，所述隔离电路接入所述第二天线的馈电网络，当所述第二调谐开关处于第二模式时，所述隔离电路不接入所述第二天线的馈电网络；预设频段内所述第一天线和所述第二天线的隔离度在所述第一模式时优于其在所述第二模式时。通过第二调谐开关两个模式之间的切换，使得隔离电路接入馈电网络以改善预设频段B7/B38/B41(2.5～2.69GHz)的隔离度，提高该频段的天线性能。
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，包括第一天线和与所述第一天线邻近的第二天线，其特征在于，所述第二天线包括隔离电路及控制所述隔离电路接入状态的第二调谐开关，所述第二调谐开关包括两个模式，当所述第二调谐开关处于第一模式时，所述隔离电路接入所述第二天线的馈电网络，当所述第二调谐开关处于第二模式时，所述隔离电路不接入所述第二天线的馈电网络；预设频段内所述第一天线和所述第二天线的隔离度在所述第一模式时优于其在所述第二模式时。
2.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，在所述第一模式和所述第二模式时，所述第一天线和所述第二天线形成5G频段3300-3800MHz和4800-5000MHz的2*2MIMO。
3.根据权利要求2所述的天线模组，其特征在于，在所述第二模式时，所述第一天线支持LTE低频698-960MHz和LTE中高频1710-2690MHz，并支持多载波聚合。
4.根据权利要求2所述的天线模组，其特征在于，在所述第一模式和所述第二模式时，所述第二天线还支持TDD-LTE新频段5150-5925MHz。
5.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述预设频段为2500-2690MHz。
6.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第二天线的馈电网络还包括第二可变电容，所述第一模式和所述第二模式时，所述第二可变电容以不同的电容值接入所述第二天线的馈电网络。
7.根据权利要求6所述的天线模组，其特征在于，所述天线模组应用于移动终端，所述移动终端包括金属边框、收容于所述金属边框内的主板及罩设于所述主板上的塑料支架；
所述金属边框包括相对设置的两个中部边框和连接两个所述中部边框的底部边框，所述底部边框上设有第一断缝和第二断缝，所述第一断缝和所述第二断缝将所述底部边框分隔为位于中间的主边框及分设于所述主边框两侧的左侧连接边框和右侧连接边框；
所述天线模组包括设于所述主板的第一馈电点、第二馈电点、第一接地点、第二接地点、第一可变电容、第一调谐开关和所述馈电网络、以及设于所述塑料支架远离所述主板的表面的第一天线单元和第二天线单元，所述第一馈电点连接于所述主边框的第一位置处，所述第二馈电点连接于所述右侧连接边框的第二位置处，所述第一位置和所述第二位置均临近所述第二断缝设置；
所述主边框、所述第一天线单元和所述第二天线单元形成第一辐射部，所述第一天线单元一端与所述第一馈电点连接，另一端与所述主边框连接，所述主边框通过所述第一调谐开关与所述第一接地点连接，所述第二天线单元一端与所述主边框连接，另一端通过所述第一可变电容与所述第二接地点连接，以形成第一天线；
所述右侧连接边框为第二辐射部，所述第二辐射部通过与其连接的所述中部边框接地，所述第二馈电点通过所述馈电网络与所述第二辐射部连接，以形成第二天线；
所述馈电网络包括所述第二可变电容及匹配网络，所述匹配网络包括串联连接的第一支路和第二支路，所述第二可变电容的第一端与所述第二馈电点连接，所述第二可变电容的第二端分别与所述第一支路的第一端和所述第二辐射部连接，所述第一支路的第二端通过所述第二支路接地，所述第一支路包括具有断路状态和短路状态的所述第二调谐开关及与所述第二调谐开关并联的所述隔离电路。
8.根据权利要求7所述的天线模组，其特征在于，所述隔离电路包括并联连接的第一电容和第一电感。
9.根据权利要求7所述的天线模组，其特征在于，所述第一接地点连接于所述主边框的第三位置处，所述第二接地点连接于所述主边框的第四位置处，所述移动终端还包括USB模组，所述第三位置和所述第四位置分设于所述USB模组两侧，且所述第三位置位于所述USB模组和所述第一位置之间。
10.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括权利要求1至9任一项所述的天线模组。
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