天线系统及移动终端的制作方法

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线系统及移动终端。

背景技术：

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。这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。目前3gpp正在对5g技术进行标准化工作，第一个5g非独立组网(nsa)国际标准于2017年12月正式完成并冻结，并计划在2018年6月完成5g独立组网标准。3gpp会议期间诸多关键技术和系统架构等研究工作得到迅速聚焦，其中包含毫米波技术。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系统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26.5ghz～29.5ghz，在高介电常数壳体下(例如3d玻璃，陶瓷壳体)实现3ghz带宽的阻抗匹配存在较大的天线设计挑战，传统的方式或采用叠层贴片,缝隙耦合馈电或者增加介质基板的厚度拓展天线带宽。

3d玻璃或者陶瓷等高介电常数壳体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。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种天线系统，其可应用于高介电常数的壳体内，增益降低少，可满足3gpp毫米波空间覆盖的指标要求。

本发明的技术方案如下：一种天线系统，应用于移动终端，所述移动终端包括由3d玻璃或陶瓷材料制成的壳体，所述壳体包括背板和与所述背板连接的侧壁，所述天线系统包括贴设于所述背板或/和所述侧壁的内侧表面的lcp天线，所述lcp天线包括多个沿同一方向依次阵列设置的天线单元和分别与多个所述天线单元连接的移相器。

优选的，所述壳体的介电常数大于10。

优选的，所述lcp天线包括lcp基材层、设置于所述lcp基材层的所述天线单元和射频前端模组，所述射频前端模组与所述天线单元电连接。

优选的，所述天线单元设置于所述lcp基材层面向所述壳体的一侧，所述射频前端模组设置于所述lcp基材层背离所述壳体的一侧。

优选的，所述射频前端模组采用rffe工艺封装于所述lcp基材层。

优选的，所述lcp基材层包括贴设于所述侧壁的第一部和贴设于所述背板的第二部，所述天线单元包括夹设于所述侧壁和所述第一部之间的第一天线单元和夹设于所述背板和所述第二部之间的第二天线单元，所述射频前端模组设置于所述第一部背离所述侧壁的一侧和/或第二部背离所述背板的一侧。

优选的，所述第一天线单元为缝隙天线，所述第二天线单元为贴片天线。

优选的，所述第一天线单元通过微带线馈电。

优选的，所述lcp基材层的厚度小于50um。

本发明还提供了一种移动终端，包括所述的天线系统。

与相关技术相比，本发明提供的一种天线系统具有如下优点：

1、lcp天线采用线性阵列，简化了设计难度、测试难度以及波束管理复杂度；

2、采用lcp基材层，可在移动终端中灵活组装，且厚度薄；

3、将lcp天线应用于由3d玻璃或陶瓷材料制成的壳体内，增益降低少，满足3gpp毫米波空间覆盖的指标要求。

【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为本发明移动终端的立体分解图；

图2为图1所示移动终端中lcp天线的布局示意图；

图3为本发明移动终端中lcp天线的示意图；

图4为本发明第一天线单元的平面结构示意图；

图5为本发明第二天线单元的平面结构示意图；

图6为本发明lcp天线的反射系数图；

图7为本发明lcp天线的总效率图；

图8为本发明lcp天线在移动终端内的反射系数图；

图9为本发明lcp天线的扫描角为0°时的辐射方向仿真图；

图10为本发明lcp天线的扫描角为45°时的辐射方向仿真图；

图11为本发明lcp天线的增益cdf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。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种天线系统，应用于移动终端100，所述移动终端100包括由3d玻璃或陶瓷材料制成的壳体1，所述壳体1包括背板11和与所述背板11连接的侧壁12，实际上，所述移动终端100还包括与所述壳体1组配形成收容空间的显示屏2、收容于该收容空间内的其它电子元器件3、以及贴设于所述背板11或/和所述侧壁12的内侧表面的lcp天线4。

在本发明的优选实施方式中，所述壳体1由3d玻璃或者陶瓷材料制成，其介电常数大于10，能为所述移动终端100提供更好的保护、美观度、热扩散，色彩度以及用户体验。

再结合图2所示，所述lcp天线4可以贴设于所述背板11的内侧表面，即a位置处，或者所述侧壁12的内侧表面，即b位置，还可以将所述lcp天线4同时设置在所述背板11的内侧表面和所述侧壁12的内侧表面。在本实施方式中，将所述lcp天线4同时设置在所述背板11的内侧表面和所述侧壁12的内侧表面。

请结合参阅图3-图5，所述lcp天线4包括lcp基材层41、设置于所述lcp基材层41的多个沿同一方向依次阵列设置的天线单元42、分别与多个所述天线单元42连接的移相器(未图示)、以及射频前端模组(未图示)，所述射频前端模组与所述天线单42元电连接。其中，所述lcp基材层41的厚度小于50um，所述天线单元42设置于所述lcp基材层41面向所述壳体1的一侧，所述射频前端模组设置于所述lcp基材层41背离所述壳体1的一侧。优选地，所述射频前端模组可以采用rffe工艺封装于所述lcp基材层41。

其中所述lcp基材层41包括贴设于所述侧壁12的第一部411和贴设于所述背板11的第二部412，所述天线单元42包括夹设于所述侧壁12和所述第一部411之间的第一天线单元421和夹设于所述背板11和所述第二部412之间的第二天线单元422，所述射频前端模组设置于所述第一部411背离所述侧壁12的一侧和/或第二部412背离所述背板11的一侧。优选地，所述第一天线单元421为缝隙天线，所述第二天线单元422为贴片天线。更优地，所述第一天线单元421通过微带线馈电。

由4个所述天线单元42组成的线阵的所述lcp天线4贴设在所述壳体1内侧的反射系数和总效率分别如图6和7所示，其中，所述壳体1的介电常数为10.2，可见，所述lcp天线4在26.3～30.3ghz频段下的阻抗带宽达到4ghz，且反射系数小于-10db。在3gppn267频带内的总效率在74％以上，基本满足3gpp毫米波空间覆盖的指标要求，且在所述lcp天线4仅仅50um厚就能实现28ghz处4ghz的阻抗带宽。

由4个所述天线单元42组成的线阵的所述lcp天线4在具有所述壳体1的所述移动终端100中的性能由图8所示，可见，在26-30ghz频段内，反射系数同样小于-10db。

所述lcp天线4采用相控阵的架构，通过所述移相器使得各个所述天线单元42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。

现以所述壳体1为3d玻璃壳体时为例进行详细说明，在0°和45°相移下，所述lcp天线4的辐射方向分别如图9和10所示，可见，在所述移动终端100内，所述lcp天线4的辐射方向没有失真。

请参阅结合图11所示，采用累积分布函数(cdf)描述射频终端的空间覆盖，增益cdf是概率密度的积分，定义为cdf(x)＝p(gain≤x)，gain即为增益。可以观察到，对于50％覆盖,相比于峰值增益，下降10.9db，满足3gpp毫米波空间覆盖的指标要求。

本发明还提供的所述移动终端100，包括所述的天线系统。

与相关技术相比，本发明提供的一种天线系统具有如下优点：

1、lcp天线采用线性阵列，简化了设计难度、测试难度以及波束管理复杂度；

2、采用lcp基材层，可在移动终端中灵活组装，且厚度薄；

3、将lcp天线应用于由3d玻璃或陶瓷材料制成的壳体内，增益降低少，满足3gpp毫米波空间覆盖的指标要求。

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。