天线装置和终端设备的制作方法

1.本公开涉及终端领域，尤其涉及一种天线装置和终端设备。


背景技术：

2.多输入输出(multiple-input multiple-output，mimo)无线通信技术在终端设备中应用广泛。mimo技术中，发射端通过多个发射天线传送信号，接收端使用多个接收天线接收信号，从而提高无线通信系统的性能和容量。
3.而随着5g通信技术发展，sub 6g与毫米波通信频段的引入，mimo天线需兼顾更多频段。在终端设备有限的堆叠环境中，mimo天线结构既需保证mimo天线的隔离度，又需避免多通道信号之间的功率差距过大。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种天线装置和终端设备。
5.根据本公开实施例的第一方面，提出了一种天线装置，包括：
6.射频前端模块和多个天线；
7.传输线，至少一个所述天线通过所述传输线与所述射频前端模块连接，所述传输线的延伸路径包括：终端设备的主板上各屏蔽部之间的缝隙。
8.在一些实施例中，所述主板包括：多个电子元件区和多个屏蔽部；各所述屏蔽部分别覆盖于对应的所述电子元件区上，相邻的所述屏蔽部之间具有缝隙。
9.在一些实施例中，在所述主板上设置有多个固定件，多个固定件沿所述缝隙间隔分布；所述传输线沿所述缝隙延伸，并通过多个所述固定件与所述主板固定连接。
10.在一些实施例中，多个屏蔽部包括第一屏蔽部、第二屏蔽部和第三屏蔽部；
11.所述第一屏蔽部与所述第二屏蔽部沿终端设备的宽度方向分布，所述第二屏蔽部与所述第三屏蔽部沿终端设备的长度方向分布；所述第一屏蔽部与所述第二屏蔽部之间形成第一缝隙，所述第二屏蔽部与所述第三屏蔽部之间形成第二缝隙。
12.在一些实施例中，多个天线包括第一边框天线，所述传输线包括第一传输线；
13.所述第一边框天线与所述射频前端模块间隔预设距离，所述第一传输线一端与所述第一边框天线连接，另一端延伸至所述射频前端模块；
14.其中，所述第一传输线的延伸路径包括：所述第一缝隙和所述第二缝隙。
15.在一些实施例中，还包括：第一pcb，与所述第一边框天线连接；所述第一传输线通过所述第一pcb与所述第一边框天线连接。
16.在一些实施例中，所述射频前端模块包括：开关单元，包括多个通路；所述开关单元用于在控制信号下导通至少一个通路，以与至少一个天线导通。
17.在一些实施例中，所述开关单元包括：第一射频开关和第二射频开关；多个天线包括第一边框天线、第二边框天线、第三边框天线及第四边框天线；
18.所述第一射频开关的第一端与所述第二边框天线连接，所述第一射频开关的第二
端与所述第二射频开关的第四端连接，所述第一射频开关的第三端与所述第四边框天线连接，所述第一射频开关的第四端用于接收第一信号，所述第一射频开关的第五端与所述第二射频开关的第一端连接，所述第一射频开关的第六端用于接收第二信号；
19.所述第二射频开关的第二端与第三边框天线连接，所述第二射频开关的第三端与第一边框天线连接，所述第二射频开关的第五端用于接收第三信号，第六端用于接收第四信号。
20.在一些实施例中，所述传输线包括：同轴电缆，或者柔性电路板传输线，或者液晶聚合物传输线。
21.根据本公开实施例的第二方面，提出了一种终端设备，包括上述任一项所述的天线装置。
22.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
23.本公开的天线装置中，至少一个天线通过传输线连接至射频前端模块，并且传输线布局在屏蔽部的间隙中，以合理的利用终端设备内部的空间而不占用额外的空间。在此传输线布局以及利用独立的传输线的基础上，还可有效减少至少一个信号通道的射频性能损耗，有利于在保证多天线间隔离度的前提下减少多个信号通道间的功率差距，提升多天线系统中多信号通道间的平衡性。
24.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
25.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
26.图1是根据一示例性实施例示出的终端设备的结构示意图。
27.图2是根据另一示例性实施例示出的终端设备的结构的示意图。
28.图3是根据一示例性实施例示出的天线装置的电路拓扑示意图。
29.图4是根据一示例性实施例示出的终端设备的天线的传导性能示意图。
具体实施方式
30.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。
31.在mimo天线设计中，为了获得更大的隔离度性能以及避免不同手持使用场景握持天线带来的影响，会把多路天线尽可能分布在终端设备的不同边缘上。例如，设置四个天线，并将四个分线分别设置在终端设备的四个边缘上，以达到天线间良好的隔离度性能。
32.相关技术中，在多个天线中有部分天线距离射频前端模块近，部分天线距离射频前端模块则较远。各天线均通过设置在主板上的微带线与射频前端模块连接，利用主板实现传输的微带线，损耗通常较大，尤其对于距离射频前端模块较远的天线，微带线的损耗将导致距离较远的天线所对应的信号通道的损耗也较大。
33.由于到射频前端模块的距离不同，不同天线对应的信号通道的损耗不同，各信号通道间的射频性能也不同，功率差距将增大，从而导致各信号通道间平衡性差。相关技术中，各信号通道间的功率差距可能达到9db，通常包括射频前端器件损耗(一般为2db)、高频信号下微带线损耗(一般为4db)以及天线性能差异(一般为3db)。
34.而mimo技术依靠多个并行空间信道传输数据实现吞吐量的成倍提升。若各通道信号功率差距过大，则较低功率的信号不仅无法被接收机正确接收，还可能被当作干扰信号对其他支路产生影响。
35.为解决相关技术中的问题，本公开实施例中提出了一种天线装置，包括：射频前端模块和多个天线；传输线，至少一个天线通过传输线与射频前端模块连接，传输线的延伸路径包括：终端设备的主板上各屏蔽部之间的缝隙。本公开的天线装置中，至少一个天线通过传输线连接至射频前端模块，并且传输线布局在屏蔽部的间隙中，以合理的利用终端设备内部的空间而不占用额外的空间。在此传输线布局以及利用独立的传输线的基础上，还可有效减少至少一个信号通道的射频性能损耗，有利于在保证多天线间隔离度的前提下减少多个信号通道间的功率差距，提升多天线系统中多信号通道间的平衡性。
36.在一个示例性的实施例中，如图1至图3所示，本实施例的天线装置，包括：射频前端模块10、多个天线20以及传输线30。至少一个天线20通过传输线30与射频前端模块10连接，传输线30的延伸路径包括：终端设备的主板100上各屏蔽部101之间的缝隙。。
37.本实施例中，终端设备的主板40可以为印制电路板(pcb板)，屏蔽部101可以设置为导电布等屏蔽罩，多个屏蔽罩之间会存在缝隙。
38.本实施例中传输线30在主板100上的延伸路径包括各屏蔽部101之间的缝隙，而该缝隙本是闲置空间。因此传输线30在布局过程中并未占用额外的空间，而是重复利用主板100上的闲置空间，避免浪费终端设备内有限的堆叠空间。
39.其中，结合图1所示，射频前端模块10一般设置在天线馈源(馈电点)密集分布的位置，使得大部分天线(例如图1中的第三边框天线23和第四边框天线24)距离射频前端模块10距离近，从而降低大部分天线与射频前端模块10间的链路损耗。射频前端模块10用于处理天线20所需发射的信号或天线所接收到的信号。
40.本实施例中，多个天线20可以通过较大的距离来保证较高的隔离度，例如设置在终端设备的中框200的不同边框。
41.比如，以应用mimo的智能手机为例，本实施例中多个天线20比如包括：第一边框天线21、第二边框天线22、第三边框天线23以及第四边框天线24。如图1所示，4个天线可分别位于终端设备的四个边框；或者，如图2所示，4个天线中有两个天线位于终端设备同一个侧边框。其中，结合图1中的虚线框，第一边框天线(mhb_ant4)21、第二边框天线(mhb_ant1)22、第三边框天线(mhb_ant3)23以及第四边框天线(mhb_ant2)24均可以是中高频((mid high band，mhb)天线，构成终端设备的mhb4x4 mimo系统。
42.其中，在上述天线布局方式的基础上，各天线20之间的距离大、隔离度较好，隔离度可实现＜-20db。有利于利用mimo实现多个并行的信号通道传输数据，并实现吞吐量的成倍提升。
43.本实施例中，多个天线20中的每个天线可以都通过传输线30这一独立的线缆与射频前端模块10连接。或者，多个天线20中的部分天线可以通过传输线30与射频前端模块10
连接。当部分天线20通过传输线30与射频前端模块10连接时，多个天线20中的其他天线可通过其他线材与射频前端模块10连接，例如其他天线20通过形成于pcb板上的微带线与射频前端模块10连接。
44.其中，可根据不同天线20与射频前端模块10的距离，确定天线20与射频前端模块10的连接线材。对于大于或等于预设距离的天线20(如第一边框天线21与第二边框天线22)，通过传输线30与射频前端模块10连接，以保证距离较大时，天线的信号通道也能够保持在低损耗。对于小于预设距离的天线20，可仍通过微带线等线材与射频前端模块10连接。
45.本实施例中，在传输线30布局方式以及采用传输线30这一独立线缆的基础上，传输线30的损耗可小于或等于损耗阈值，损耗阈值可在2db～4db之间，例如为3db，从而保证传输线30所造成的射频性能损耗在可接受范围内。本实施例中，传输线对应的信号通道与其他天线形成的信号通道间的功率差距较小，例如功率差距在2db之内。
46.在第一个示例中，传输线包括：同轴电缆(cable线)，cable线的损耗小，有利于减少距离远天线20与射频前端模块10间的链路损耗。
47.在第二个示例中，传输线包括：柔性电路板传输线(fpc)，fpc材质有利于降低传输线损耗，从而有利于减少天线20与射频前端模块10间的链路损耗。
48.在第三个示例中，传输线包括：液晶聚合物传输线(lcp)，lcp可基于共面波导原理实现低损耗，从而降低天线20与射频前端模块10间的链路损耗。
49.上述示例中的三种传输线，在mhb下100mm物理长度时的射频损耗可以控制在1～2db之间。
50.本公开实施例提供的天线装置，在多个天线20通过较大距离实现较高的隔离度的情况下，可以使距离射频前端模块10较远的天线20通过传输线30与射频前端模块10连接，并合理布局传输线30的走线方式，从而减少因天线20距离远产生的信号通道的损耗。进而各信号通道间的功率差距较小，提升各信号通道之间的平衡性能，以及优隔离度与功率差距小之间的平衡性。
51.在一个示例性的实施例中，如图1至图2所示，主板100包括：多个电子元件区和多个屏蔽部101；各所述屏蔽部101分别覆盖于对应的电子元件区上，相邻的屏蔽部101之间具有缝隙。
52.本实施例中，结合终端设备内部布局特点，主板100上的每个电子元件区，会分别采用屏蔽部101进行覆盖或遮盖，以避免此部分电子元件区干扰天线的收发性能。
53.在一个示例性的实施例中，如图1至图2所示，在主板100上设置有多个固定件(图中未示出)，多个固定件沿缝隙间隔分布；传输线30沿缝隙延伸，并通过多个固定件与主板100固定连接。
54.本实施例中，固定件可设置为线夹，线夹设置在主板100上，以便于可根据需求固定传输线30。沿着传输线30的延伸路径分别通过线夹固定，可有效提升传输线30布局过程中的稳定性。
55.可以理解的，传输线30的延伸路径可能还包括电池仓与中框200边缘之间的部分，对于此部分传输线30，仍可通过设置在中框上的接地线夹来实现固定，或者为此部分传输线30设置线槽。
56.在一个示例性的实施例中，如图1至图2所示，多个屏蔽部101包括第一屏蔽部
1011、第二屏蔽部1012和第三屏蔽部1013。
57.第一屏蔽部1011与第二屏蔽部1012沿终端设备的宽度方向分布，第二屏蔽部1012与第三屏蔽部1013沿终端设备的长度方向分布；第一屏蔽部1011与第二屏蔽部1012之间形成第一缝隙102，第二屏蔽部1012与第三屏蔽部1013之间形成第二缝隙103。
58.本实施例中，第一屏蔽部1011的面积大于第二屏蔽部1012或第三屏蔽部1013的面积，三个屏蔽部101位于终端设备的右上部区域。图示中对各屏蔽部101的位置及面积仅作示意，在实际应用过程中，屏蔽罩101的位置可根据需求调整。
59.在一个示例性的实施例中，如图1至图2所示，多个天线20包括第一边框天线21，传输线30包括第一传输线31；第一边框天线21与射频前端模块10间隔预设距离，第一传输线31一端与第一边框天线21连接，另一端延伸至射频前端模块10。
60.第一传输线31的延伸路径包括：第一缝隙102和第二缝隙103。
61.本实施例中，在第一缝隙102和第二缝隙103中可分别布局线夹，以便于将第一传输线31与主板100固定。射频前端模块10位于终端设备的右上部，第一边框天线21是形成于终端设备的左侧边框或底部边框的天线。
62.其中，第一边框天线21与射频前端模块10间隔大于或等于预设距离，即在此距离下，若采用微带线连接第一边框天线21与射频前端模块10，将导致第一边框天线21的信号通道损耗大，与距离小于预设距离的其他边框天线的信号通道的功率差距将较大。
63.本实施例中，第一边框天线21通过第一传输线31与射频前端模块10连接，并且第一传输线31沿第一缝隙102和第二缝隙103延伸，从而最大限度降低第一边框天线21的链路损耗，有利于降低与其他信号通道的功率差距。
64.本公开实施例中，结合天线20与射频前端模块10的距离，对于达到预设距离的第一边框天线21，采用低损耗的第一传输线31连接，并将第一传输线31布局在屏蔽部101间的缝隙，从而可有效降低因远距离产生的链路损耗，降低与其他天线信号通道间的功率差距。
65.可以理解的，与射频前端模块10的距离小于预设距离的天线20，信号通道的损耗一般在合理范围内。因此，本实施例对于与射频前端模块10的距离小于预设距离的天线20的连接及布局方式不作限定，既可以采用微带线连接，也可以采用传输线连接。
66.在一个示例性的实施例中，如图1至图3所示，天线装置还包括第一pcb40，与第一边框天线21连接；第一传输线31通过第一pcb40与第一边框天线21连接。
67.本实施例中，第一pcb40可作为对应的第一边框天线21的辐射体的一部分，从而可以提高天线的辐射效果，提高天线发射信号和接收信号的精度和效率。第一pcb40上设置有与第一传输线31连接的触点，从而第一传输线31通过与第一pcb40连接，实现与第一边框天线21连接。各天线对应pcb的触点，还可作为rf测试座，进行天线传导性能的测试。
68.在一个示例性的实施例中，如图1至图3所示，射频前端模块10包括：开关单元50，包括多个通路；开关单元50用于在控制信号下导通至少一个通路，以与至少一个天线20导通。
69.本实施例中，开关单元50可以包括射频开关，或者设置为开关电路，或者设置为开关芯片。开关单元可在终端设备的处理器的控制下，控制导通相应的通路，从而导通相应的天线20。
70.在一个示例性的实施例中，如图1至图3所示，开关单元50包括：第一射频开关51和
第二射频开关52。
71.结合图1至图3所示，多个天线20包括第一边框天线(mhb_ant4)21、第二边框天线(mhb_ant1)22、第三边框天线(mhb_ant3)23以及第四边框天线(mhb_ant2)24。
72.第一射频开关51的第一端(端口1，下同)与第二边框天线22连接，第一射频开关51的第二端与第二射频开关52的第四端连接，第一射频开关51的第三端与第四边框天线24连接，第一射频开关51的第四端用于接收第一信号，第一射频开关51的第五端与第二射频开关52的第一端连接，第一射频开关51的第六端用于接收第二信号。
73.第二射频开关52的第二端与第三边框天线23连接，第二射频开关52的第三端与第一边框天线21连接，第二射频开关52的第五端用于接收第三信号，第六端用于接收第四信号。
74.本实施例中，第一射频开关51和第二射频开关52均采用3p3t射频开关，实现四边框天线的tx/rx信号通道切换。第一射频开关51和第二射频开关52的输入包括两组射频信号，实现mhb 4x4 mimo的四路射频信号(1t4r)。
75.其中，一组信号包括：第一信号和第二信号，第一信号为mhb tx prx(主集接收天线)射频信号，第二信号为mhb drx(分集接收天线)射频信号。另一组信号包括：第三信号和第四信号，第三信号为mhb prx mimo射频信号，第四信号为mhb drx mimo射频信号。
76.本实施例中，在第一射频开关51和第二射频开关52连接的基础上，上述两组射频信号可传输至四个边框天线上。例如，第四信号默认可通过第二射频开关52传输至第一边框天线(mhb_ant4)21或第三边框天线(mhb_ant3)23上。或者，基于第一射频开关51与第二射频开关52的连接，传输至第二边框天线(mhb_ant1)22或第四边框天线(mhb_ant2)24。
77.本公开实施例中，在采用传输线30连接、传输线30的布局方式以及上述开关单元50连接方式的基础上，上述四个边框天线的信号通道中，对信号传导的性能如图4所示。由图4可知，四路mhb mimo信号的性能差异＜2db，较要求的差异(《6db)仍有大幅余量。在实现mimo系统中天线高隔离度需求的前提下，实现了四信号通道间功率差距小，以及良好平衡度的性能需求，解决了相关技术中优隔离度与良好平衡度这两个性能跷跷板的冲突，实现了mimo技术吞吐量的成倍提升。其中，mb代表中频，hb代表高频，lte为长期演进技术。
78.在一个示例性的实施例中，本公开实施例还提出了一种终端设备，包括上述实施例中的天线装置。
79.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本技术旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
80.应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。