一种4G天线与5G天线相互切换的天线射频系统的制作方法

本发明涉及天线技术领域，具体公开了一种4g天线与5g天线相互切换的天线射频系统。

背景技术：

5g（5th-generation，第五代移动通信技术）面向2020年以后的人类信息社会，尽管相关的技术还没有完全定型，但是可预见高速率、低时延、海量设备连接、低功耗的5g通信技术在未来社会占有的重要的地位。5g终端天线作为5g终端设备的核心部件在促进和推动新一代移动通信系统和5g手机等移动终端的发展将起到积极而又重要的作用。

与4g手机的全向辐射天线不同，5g手机需要对毫米波频段实现波束赋型的天线阵列，但手机上的天线阵列与基站的天线阵列不同，在基站端，由于天线尺寸受限制较少，并且有相对成熟的相控阵天线技术支撑，已经有5g基站天线的样机展示。但在移动终端处，由于手机等移动终端的天线空间局限性和金属等环境复杂性，需要将5g的天线与现有的2g、3g、4g、gps、wifi等天线兼容将成为不小的挑战。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明提供了一种实现5g天线与现有的4g天线兼容的4g天线与5g天线相互切换的天线射频系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供的具体方案如下：一种4g天线与5g天线相互切换的天线射频系统，包括射频前端模块，与射频前端模块连接的基带模块和天线模块，所述射频前端模块与天线模块之间还设有开关模块。

优选的，所述天线模块包括金属边框和设于金属边框上的4g天线和5g天线，实现4g天线与5g天线的共存。

优选的，所述射频前端模块包括与4g天线对应的4g射频前端模组和与5g天线对应的5g射频前端模组，可以选择性地实现4g天线与其对应的4g射频前端模组、5g天线与其对应的5g射频前端模组之间的通断，实现4g天线与5g天线的共存。

优选的，所述4g天线包括lte分集天线、gps&wifi&bt天线，gps&wifi&bt天线即工作在gps、wifi、bt频段的天线。

优选的，所述4g射频前端模组包括与lte分集天线所对应的lte射频前端模组和与gps&wifi&bt天线所对应的三合一射频前端模组，可以选择性的实现lte分集天线与其对应的lte射频前端模组、gps&wifi&bt天线与其对应的三合一射频前端模组之间的通断，提供多种天线工作状态。

优选的，所述开关模块可以包括2个单刀单掷开关，所述单刀单掷开关分别设置于4g天线与4g射频前端模组之间、5g天线与5g射频前端模组，所述2个单刀单掷开关可以同时接通、同时断开，也可一个接通、一个断开；当2个同时接通时，说明4g天线与5g天线同时工作；当2个同时断开时，说明4g天线与5g天线均不工作，当1个接通一个断开时，说明4g天线与5g天线之间有一种天线在工作。

优选的，所述开关模块也可以包括3个单刀单掷开关，所述单刀单掷开关分别设置于lte分集天线与lte射频前端模组之间、gps&wifi&bt天线与三合一射频前端模组之间、5g天线与其对应的5g射频前端模组之间，所述3个单刀单掷开关可以同时接通、同时断开，也可以部分接通、部分断开。当3个都同时接通时，说明lte分集天线、gps&wifi&bt天线与5g天线同时工作；当3个都同时断开时，说明lte分集天线、gps&wifi&bt天线与5g天线均不工作；当部分开关接通、部分开关断开时，说明lte分集天线、gps&wifi&bt天线与5g天线有的工作、有的不工作；3个单刀单掷开关有8种工作状态，因此lte分集天线、gps&wifi&bt天线与5g天线也有8种工作状态。

优选的，所述5g天线由n个天线单元组成，其中n为大于零的正整数。

优选的，所述天线单元包括馈电探针、绝缘套管、台柱和反射腔，所述台柱连接馈电探针，馈电探针通过绝缘套管与反射腔连接。

优选的，所述反射腔内填充低损耗材料，低损耗材料指的是介电常数大于1，介电损耗小于0.02的材料，如塑料。这里的填充可以部分填充，也可以选择不同的材料进行填充，填充的方式可为纳米注塑，有需要的话还可以选择填充空气，即不填充。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、本发明通过在4g天线与其射频前端模组之间、5g天线与其射频前端模组之间设置开关，可以选择性地实现4g天线与其对应的4g射频前端模组、5g天线与其对应的5g射频前端模组之间的通断，从而实现4g天线与5g天线的共存；2、4g天线包括lte分集天线、gps&wifi&bt天线，所述lte分集天线、gps&wifi&bt天线分别有与其对应的lte射频前端模组和三合一射频前端模组，在开关的切换下，实现了本天线射频系统能够有8种工作状态；3、本发明所述的天线系统，充分考虑到手机内部空间的紧凑以及环境的复杂，将4g天线，即lte分集天线、gps&wifi&bt天线与5g天线巧妙地融合在一起，从而具有高集成度、结构紧凑等优点。

附图说明

图1为本发明实施例一中的天线射频系统示意图；

图2为本发明实施例二中的天线射频系统示意图；

图3为本发明实施例三中的手机正面示意图；

图4为本发明实施例三中的去掉主板的手机背面示意图；

图5为图3中去掉主板的手机正面示意图；

图6为本发明实施例三中的5g天线单元的结构示意图；

图7为本发明实施例三中各个天线放置的位置示意图；

图8为本发明实施例四中的手机正面示意图；

图9为本发明实施例四中的去掉主板的手机背面示意图；

图10为本发明实施例四中的去掉主板的手机正面示意图；

图11为本发明实施例四中各个天线放置的位置示意图；

图12为本发明实施例五中的手机正面示意图；

图13为本发明实施例五中的去掉主板的手机背面示意图；

图14为本发明实施例五中的去掉主板的手机正面示意图；

图15为本发明实施例五中的手机顶部的5g天线结构示意图；

图16为本发明实施例五中的手机正面的5g天线结构示意图；

图17为本发明实施例五中各个天线放置的位置示意图；

图18为本发明实施例六中的手机正面示意图；

图19为本发明实施例六中的去掉主板的手机背面示意图；

图20为本发明实施例六中的去掉主板的手机正面示意图；

图21为本发明实施例六中的手机顶部的5g天线结构示意图；

图22为本发明实施例六中各个天线放置的位置示意图；

其中，1为4g天线；11为lte分集天线；12为gps&wifi&bt三合一2为5g天线；21为馈电探针；22为绝缘套管；23为台柱；24为反射腔；31为顶部金属边框；32为侧边金属边框；41为手机主板；42为馈电信号线；43为手机背盖；44为金属连接件；区域a为lte分集天线的摆放位置；区域b、b1、b2为gps&wifi&bt天线的摆放位置；区域c为5g天线的摆放位置；区域d为lte主天线的摆放位置。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的阐述。

实施例一：一种4g天线与5g天线相互切换的天线射频系统，包括射频前端模块，与射频前端模块连接的基带模块和天线模块，所述射频前端模块与天线模块之间还设有开关模块。

其中，天线模块包括金属边框和设于金属边框上的4g天线和5g天线；射频前端模块包括与4g天线对应的4g射频前端模组和与5g天线对应的5g射频前端模组；开关模块包括2个单刀单掷开关，所述单刀单掷开关分别设置于4g天线与4g射频前端模组之间、5g天线与5g射频前端模组。

如图1所示，本实施例中，基带模块有两个信号输出端口，分别输出4g基带信号和5g基带信号，4g基带信号和5g基带信号分别被传送到4g射频前端模组和5g射频前端模组，经过射频前端模块的处理，4g射频前端模组输出4g天线的射频信号，5g射频前端模组输出5g天线的射频信号，4g天线的射频信号和5g天线的射频信号分别经过一个连通到对应的天线上的单刀单掷开关，然后信号传递到对应的天线上，转换为电磁波发射出去，2个单刀单掷开关之间彼此独立工作，因此，这2个开关有4种工作状态，所以，对应的，4g天线和5g天线也有4种工作状态。

实施例二：如图2所示，一种4g天线与5g天线相互切换的天线射频系统，包括射频前端模块，与射频前端模块连接的基带模块和天线模块，所述射频前端模块与天线模块之间还设有开关模块。

其中，天线模块包括金属边框和设于金属边框上的4g天线和5g天线，4g天线包括lte分集天线、gps&wifi&bt天线；射频前端模块包括与4g天线对应的4g射频前端模组和与5g天线对应的5g射频前端模组，所述4g射频前端模组包括与lte分集天线所对应的lte射频前端模组和与gps&wifi&bt天线所对应的三合一射频前端模组；开关模块包括3个单刀单掷开关，所述单刀单掷开关分别设置于lte分集天线与lte射频前端模组之间、gps&wifi&bt天线与三合一射频前端模组之间、5g天线与其对应的5g射频前端模组之间，所述3个单刀单掷开关可以同时接通、同时断开，也可以部分接通、部分断开。当3个都同时接通时，说明lte分集天线、gps&wifi&bt天线与5g天线同时工作；当3个都同时断开时，说明lte分集天线、gps&wifi&bt天线与5g天线均不工作；当部分开关接通、部分开关断开时，说明lte分集天线、gps&wifi&bt天线与5g天线有的工作、有的不工作；3个单刀单掷开关有8种工作状态，因此lte分集天线、gps&wifi&bt天线与5g天线也有8种工作状态。

本实施例中，基带模块有两个信号输出端口，分别输出4g基带信号和5g基带信号，4g基带信号和5g基带信号分别被传送到4g射频前端模组和5g射频前端模组，经过射频前端模块的处理，4g射频前端模组输出lte分集天线的4g射频信号和gps&wifi&bt天线的4g射频信号，5g射频前端模组输出5g天线的射频信号，lte分集天线的4g射频信号、gps&wifi&bt天线的4g射频信号、5g天线的射频信号分别经过一个连通到对应的天线上的单刀单掷开关，然后信号传递到对应的天线上，转换为电磁波发射出去。其中，lte分集天线所连接的开关、gps&wifi&bt天线所连接的开关和5g天线所连接的开关，都是单刀单掷开关，彼此独立工作，因此这三个开关有8种工作状态。所以，对应地，lte分集天线、gps&wifi&bt天线和5g天线，也有8种工作状态。

实施例三：本实施例类似于实施例二，在本实施例中，5g天线由n个天线单元组成，其中n为大于零的正整数，所述天线单元包括馈电探针、绝缘套管、台柱和反射腔，所述台柱连接馈电探针，馈电探针通过绝缘套管与反射腔连接，反射腔内填充低损耗材料，低损耗材料指的是介电常数大于1，介电损耗小于0.02的材料，如塑料。这里的填充可以部分填充，也可以选择不同的材料进行填充，填充的方式可为纳米注塑，有需要的话还可以选择填充空气，即不填充。

如图3~7所示，本实施例中，5g天线的反射腔集成在手机顶部金属边框上，开口朝着手机的背面，即5g天线的辐射方向朝着手机的背面，手机顶部金属边框与手机侧边金属边框之间的开缝位于手机的侧边，此时5g天线单元包括集成在手机顶部金属边框上的反射腔、反射腔内的台柱、馈电探针和绝缘套管，手机主板上的馈电信号线连接着位于5g天线和5g射频前端模组之间的单刀单掷开关，如图4、图5和图7所示，手机顶部金属边框与手机背盖之间有一个金属连接件，用来隔离lte分集天线和gps&wifi&bt天线，即区域a和区域b，4g天线和5g天线的分布如图7所示，其中区域a为lte分集天线，区域b为gps&wifi&bt天线，区域c为5g天线，区域d为lte主天线。

实施例四：如图8~11所示，本实施例类似于实施例二和实施例三，在本实施例中，5g天线的反射腔集成在手机顶部金属边框上，开口朝着手机的背面，即5g天线的辐射方向朝着手机的背面，手机顶部金属边框与手机侧边金属边框之间的开缝位于手机的顶边，此时的5g天线单元与实施例三类似，馈电信号线连接着位于5g天线和5g射频前端模组之间的单刀单掷开关。与实施例三不同的是，手机顶部金属边框与手机侧边金属边框之间的开缝位于手机顶部，4g天线与5g天线的分布如图11所示，其中区域a为lte分集天线，lte分集天线的馈电点与接地点可根据实际情况安排具体的位置，gps&wifi&bt天线可以放置在区域b1、b2中的任意一个，也可以在区域b1、b2中均有分布，具体排布方式以及天线形式也需要根据实际的情况安排，区域c为5g天线，区域d为lte主天线。

实施例五：如图12~17所示，本实施例类似于实施例二和实施例三，在本实施例中，5g天线的反射腔集成在手机顶部金属边框上，开口朝着手机的顶部，即5g天线的辐射方向朝着手机的顶部，手机顶部金属边框与手机侧边金属边框之间的开缝位于手机的侧边，此时的5g天线单元包括集成在手机顶部金属边框上的反射腔、反射腔内的台柱、馈电探针和绝缘套管，其中台柱为双层结构，手机主板上的馈电信号线分为两段宽度不一的部分，其中馈电探针穿过馈电信号线较宽的一段中间预留的孔，通过焊接使之与馈电信号线相连，馈电信号线较窄的一段的另一端则连接着位于5g天线和5g射频前端模组之间的单刀单掷开关。手机顶部金属边框与手机背盖之间有一个金属连接件，用来隔离lte分集天线和gps&wifi&bt天线，即区域a和区域b。4g天线与5g天线的分布如图17所示，其中区域a为lte分集天线，区域b为gps&wifi&bt天线，区域c为5g天线，区域d为lte主天线。

实施例六：如图18~22所示，本实施例类似于实施例四和实施例五，在本实施例中，5g天线的反射腔集成在手机顶部金属边框上，开口朝着手机顶部，即5g天线的辐射方向朝着手机的顶部，手机顶部金属边框与手机侧边金属边框之间的开缝位于手机的顶边，此时的5g天线单元与实施例五类似，馈电信号线连接着位于5g天线和5g射频前端模组之间的单刀单掷开关。与实施例五不同的是，手机顶部金属边框与手机侧边金属边框之间的开缝位于手机顶部，4g天线与5g天线的分布如图22所示，其中区域a为lte分集天线，lte分集天线的馈电点与接地点可根据实际情况安排具体的位置，gps&wifi&bt天线可以放置在区域b1、b2中的任意一个，也可以在区域b1、b2中均有分布，具体排布方式以及天线形式也需要根据实际的情况安排，区域c为5g天线，区域d为lte主天线。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。