CN103151621B - 一种四合一移动终端天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四合一移动终端天线装置，包括：四合一天线；天线匹配单元和射频单元；所述四合一天线、天线匹配单元和射频单元依次连接；所述射频单元还包括：三频带双工器、第一射频电路，第二射频电路和第三射频电路；所述第一射频电路，第二射频电路和第三射频电路分别通过三频带双工器连接天线匹配单元。采用本发明可减少多个天线的占用空间，提高了手机的空间的利用率，节约了手机的尺寸。

Description

一种四合一移动终端天线装置

技术领域

本发明涉及无线电领域，尤其涉及的是一种四合一移动终端天线装置。

背景技术

随着移动通信的迅速发展，移动终端功能日趋丰富，GPS，BT/WIFI（2.4GHz），WIFI（5GHz）等应用逐步普及，需要更多的天线去覆盖新的频段范围，越来越多的移动终端不仅仅只有一个主天线，还会结合很多的辅天线，如GPS天线、BT天线和WIFI天线。但是在移动终端内部留给天线的空间十分有限，并且这些天线在移动终端内部会占据一定的空间，所以天线的空间因素成为制约移动终端小型化的发展。因此，在目前移动终端的外部尺寸和内部空间都非常有限的情况下，如何在追求强大的功能的同时，还能使得移动终端的体积能够轻薄便捷，是急需解决的技术问题。

而且，由于移动终端多种无线通信业务工作的频率范围不尽相同，需要在已有的移动终端天线上实现更多的频带来满足多种业务的需求，所以多种频带天线成为移动终端天线设计的主流，但现有技术不能满足用户对移动终端实现多种无线通信业务的需求。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种四合一移动终端天线装置，其将接收和发射第一WIFI信号、第二WIFI信号与BT信号以及接收GPS信号的天线设计为同一主天线上，以减少天线占用的空间，节约移动终端的尺寸，进而实现移动终端多种无线通信业务。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种四合一移动终端天线装置，其中，包括：

用于接收和发射第一WIFI信号、第二WIFI信号和BT信号以及接收GPS信号的四合一天线；

用于对所述第一WIFI信号，第二WIFI信号，BT信号和GPS信号进行阻抗匹配的天线匹配单元；

所述四合一移动终端天线装置还包括一通过所述天线匹配单元与所述四合一天线连接的射频单元，其中，所述射频单元包括：

用于对经过所述天线匹配单元进行阻抗匹配后的所述第一WIFI信号、第二WIFI信号、BT信号和GPS信号进行分离，并将分离出的第一WIFI信号和BT信号发送给第一射频电路，将分离出的GPS信号发送给第二射频电路，将分离出的第二WIFI信号发送给第三射频电路或将所述第一射频电路发送的第一WIFI信号或BT信号以及所述第三射频电路发送的第二WIFI信号通过所述天线匹配单元发送给四合一天线，使得所述第一WIFI信号或BT信号以及第二WIFI信号以无线电的方式发射出去的三频带双工器；

用于接收并处理所述BT信号或第一WIFI信号的第一射频电路；

用于接收并处理所述GPS信号的第二射频电路；

用于接收并处理所述第二WIFI信号信号的第三射频电路；

所述第一射频电路，第二射频电路和第三射频电路分别通过所述三频带双工器连接天线匹配单元。

所述四合一天线通过阻抗线连接天线匹配单元；所述天线匹配单元通过阻抗线连接三频带双工器；

所述三频带双工器通过阻抗线分别连接所述第一射频电路、第二射频电路和第三射频电路；

其中，所述阻抗线的阻抗为50欧姆。

所述天线匹配单元包括第一元件、第二元件和第三元件；所述四合一天线通过第二元件接地；所述四合一天线还通过第一元件连接射频单元和第三元件的一端，所述第三元件的另一端接地；

其中，所述第一元件、第二元件和第三元件为电感、电容或电阻。

所述四合一天线为倒F天线或单极子天线。

所述的四合一移动终端天线装置，其还包括一PCB板，所述四合一移动终端天线装置还包括天线支架，所述PCB板上设置有一净空区和馈点；所述四合一天线包括用于接收GPS信号的GPS信号天线段和用于接收和发射第二WIFI信号的第二WIFI信号天线段及用于接收和发射BT信号和第一WIFI信号的BT/第一WIFI信号天线段。

所述天线匹配单元和射频单元设置在PCB板上；所述GPS信号天线段，BT/第一WIFI信号天线段，第二WIFI信号天线段设置在天线支架上；所述GPS信号天线段和BT/第一WIFI信号天线段，第二WIFI信号天线段通过馈点连接天线匹配单元，所述射频单元通过馈点激励GPS信号天线段和BT/第一WIFI信号天线段以及第二WIFI信号天线段工作。

所述天线匹配单元和射频单元设置在PCB板上；所述GPS信号天线段，所述第二WIFI信号天线段设置在天线支架上，所述BT/第一WIFI信号天线段设置在PCB板的净空区；所述GPS信号天线段和BT/第一WIFI信号天线段，第二WIFI信号天线段通过馈点连接天线匹配单元，所述射频单元通过馈点激励GPS信号天线段和BT/第一WIFI信号天线段以及第二WIFI信号天线段工作。

所述天线匹配单元和射频单元设置在PCB板上；所述天线支架上设置有GPS信号天线段，第二WIFI信号天线段和一部分BT/第一WIFI信号天线段，另一部分BT/第一WIFI信号天线段设置在PCB板的净空区；所述GPS信号天线段和BT/第一WIFI信号天线段，第二WIFI信号天线段通过馈点连接天线匹配单元，所述射频单元通过馈点激励GPS信号天线段和BT/第一WIFI信号天线段，第二WIFI信号天线段工作。

所述天线匹配单元和射频单元设置在PCB板上；所述天线支架上设置有GPS信号天线段；BT/第一WIFI信号天线段，第二WIFI信号天线段设置在PCB板的净空区；所述GPS信号天线段和BT/第一WIFI信号天线段，第二WIFI信号天线段，通过馈点连接天线匹配单元，所述射频单元通过馈点激励GPS信号天线段和BT/第一WIFI信号天线段，第二WIFI信号天线段工作。

所述BT/第一WIFI信号天线段的长度在BT信号和第一WIFI信号波长的1/4与1/2之间；所述GPS信号天线段的长度在GPS信号波长的1/4与1/2之间。

本发明所提供的一种四合一移动终端天线装置，由于采用了四合一天线，天线匹配单元和射频单元；所述四合一天线、天线匹配单元和射频单元依次连接；所述射频单元还包括：三频带双工器、第一射频电路，第二射频电路和第三射频电路；所述第一射频电路，第二射频电路和第三射频电路通过三频带双工器连接天线匹配单元。通过第二射频电路对GPS信号进行处理，通过第一射频电路对BT信号和第二WIFI信号进行处理，通过第三射频电路对第二WIFI信号进行处理。本发明将GPS天线、第一WIFI天线和BT天线，第二WIFI天线设计在同一天线上，通过同一天线能够接收GPS信号和收发BT信号及第一WIFI信号和第二WIFI信号，还将部分天线设置在移动终端PCB板上，从而减少了多个天线的占用空间，提高了移动终端的空间的利用率，节约了移动终端的尺寸。

附图说明

图1是本发明移动终端四合一天线装置的原理图。

图2是本发明移动终端四合一天线装置第一实施例的结构示意图。

图3是本发明移动终端四合一天线装置第二实施例的结构示意图。

图4是本发明移动终端四合一天线装置第三实施例的结构示意图。

图5是本发明移动终端四合一天线装置第四实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参见图1，图1是本发明移动终端四合一天线装置的原理图。所述移动终端天线装置包括：四合一天线110、天线匹配单元120和射频单元130；所述四合一天线110、天线匹配单元120和射频单元130依次连接。

当移动终端接收信号时，所述天线110接收以无线电方式传输的第一WIFI信号、第二WIFI信号和BT信号以及GPS信号，并将所述第一WIFI信号、第二WIFI信号和BT信号以及GPS信号发送给天线匹配单元120，所述天线匹配单元120对所述第一WIFI信号，第二WIFI信号，BT信号和GPS信号进行阻抗匹配；

所述射频单元130接收经过天线匹配单元120阻抗匹配后的第一WIFI信号、第二WIFI信号和BT信号以及GPS信号，且所述射频单元130的第一射频电路132，第二射频电路133和第三射频电路134分别通过所述三频带双工器131连接天线匹配单元120；

其中，所述射频单元130的三频带双工器对所述第一WIFI信号、第二WIFI信号、BT信号和GPS信号进行分离，并将分离出的第一WIFI信号和BT信号发送给第一射频电路132，所述第一射频电路132接收并处理所述BT信号或第一WIFI信号，通过所述第一射频电路132的处理，使得所述移动终端能够通过蓝牙或WIFI与网络进行数据通信；

将分离出的GPS信号发送给第二射频电路133，所述第二射频电路用于接收并处理所述GPS信号，通过所述第二射频电路133的处理使得移动终端能够获取自身的位置信息；

将分离出的第二WIFI信号发送给第三射频电路134，所述第三射频电路134用于接收并处理所述第二WIFI信号，通过所述第三射频电路134能够通过WIFI与网络进行数据通信。

当移动终端发送信号时，即所述第一射频电路132将BT信号或第一WIFI信号发送给所述三频带双工器131，所述三频带双工器131将所述BT信号或第一WIFI信号通过所述天线匹配单元120发送给四合一天线110，使得所述第一WIFI信号或BT信号以无线电的方式发射出去；

所述第三射频电路134将所述第二WIFI信号通过所述天线匹配单元120发送给四合一天线110，使得所述第二WIFI信号以无线电的方式发射出去。

其中，所述第一WIFI信号的频率为2.4GHz，所述第二WIFI信号的频率为5GHz，所述BT信号的频率为2.4GHz，所述GPS信号的频率为1575.42Mz。

在实际应用中，一般采用隔离度较高的三频带双工器131对其接收到的所述第一WIFI信号、第二WIFI信号和BT信号以及GPS信号进行分离，保证了BT信号、第一WIFI信号、第二WIFI信号与GPS信号之间的隔离以及三路信号各自的发射和接收之间的隔离，使得三者之间不受相互间的干扰。并且对于射频电路与通用的射频电路，也保证了彼此间的隔离度。

进一步地，为了将高频信号能进行较有效地传输，使信号输出端与负载很好地匹配，所述四合一天线110通过阻抗线140连接天线匹配单元120；所述天线匹配单元120通过阻抗线140连接三频带双工器131；所述三频带双工器131通过阻抗线140连接第一射频电路132和第二射频电路133和第三射频电路。由于射频单元130的特性阻抗为50欧姆，为了阻抗匹配，可选择阻抗线140的阻抗为50欧姆。

其中，所述阻抗线140可为微带线或带状线。

所述天线匹配单元120用于阻抗匹配，包括：第一元件121、第二元件122和第三元件123；所述四合一天线110通过第二元件122接地，还通过第一元件121连接射频单元130；所述四合一天线110通过第一元件121连接第三元件123的一端，所述第三元件123的另一端接地；所述第一元件121、第二元件122和第三元件123构成了π型匹配电路，所述第一元件121、第二元件122和第三元件123可为电感、电容或电阻等元件。通过选择不同数值以及不同元器件，可以使得阻抗匹配的更好，从而提高效率，降低损耗。在实际的应用中，需通过实际调试得到具体的数值，从而得出匹配电路。也可以选择不添加元件，譬如第一元件可选为零欧姆电阻。并且所述阻抗线140与天线匹配单元120构成一个匹配网络，譬如与其他固体器件如电感、电容等构成一个匹配网络，使得信号输出端与负载很好地匹配。

进一步地，所述天线匹配单元120的第一元件121、第二元件122和第三元件123也通过阻抗线140连接。

所述四合一天线110用于接收GPS信号、及接收和发射BT信号和第一WIFI信号与第二WIFI信号。在本发明中，所述四合一天线110可为IFA（倒F天线）或单极子天线。IFA和单极子天线很类似，在本发明实施例中，以单极子天线为例进行说明。

上述的移动终端可包括智能手机、平板电脑等。

以下对本发明所述的四合一天线的具体设置做具体说明，请参阅图2，图2是本发明移动终端四合一天线装置第一实施例的结构示意图。所述移动终端四合一天线装置还包括天线支架150，在实际应用中，由于天线铆接在移动终端后壳或者天线支架上，所述天线支架150为移动终端后壳。所述移动终端还包括一PCB板160。所述PCB板160上设置有一净空区161和馈点170；所述四合一天线110包括用于接收GPS信号的GPS信号天线段111和用于接收和发射BT信号和第一WIFI信号的BT/第一WIFI信号天线段112以及第二WIFI信号的第二WIFI信号天线段113；

所述馈点170、天线匹配单元120和射频单元130设置在PCB板160上；所述四合一天线110设置在天线支架150上；所述GPS信号天线段111和BT/第一WIFI信号天线段112，第二WIFI信号天线段113通过馈点170连接天线匹配单元120，所述射频单元130通过馈点170激励GPS信号天线段111和BT/第一WIFI信号天线段112和第二WIFI信号天线段113工作。

请参阅图3，图3是本发明移动终端四合一天线装置第二实施例的结构示意图。

所述天线匹配单元120和射频单元130设置在PCB板160上；所述GPS信号天线段111，所述第二WIFI信号天线段113设置在天线支架150上，所述BT/第一WIFI信号天线段112设置在PCB板的净空区116；所述GPS信号天线段111和BT/第一WIFI信号天线段112，第二WIFI信号天线段113，通过馈点170连接天线匹配单元120，所述射频单元130通过馈点170激励GPS信号天线段111和BT/第一WIFI信号天线段112以及第二WIFI信号天线段113的工作。

请参阅图4，图4是本发明移动终端四合一天线装置第三实施例的结构示意图。

所述天线匹配单元120和射频单元130设置在PCB板160上；所述天线支架150上设置有GPS信号天线段111，第二WIFI信号天线段113；

所述BT/第一WIFI信号天线段112分为两部分：

一部分BT/第一WIFI信号天线段1122设置在所述天线支架150上：

另一部分BT/第一WIFI信号天线段1121设置在PCB板的净空区116；所述GPS信号天线段111和BT/第一WIFI信号天线段112，第二WIFI信号天线段113，通过馈点170连接天线匹配单元120，所述射频单元130通过馈点170激励GPS信号天线段111和BT/第一WIFI信号天线段112，第二WIFI信号天线段113工作。

请参阅图5，图5是本发明移动终端四合一天线装置第四实施例的结构示意图。

所述天线匹配单元120和射频单元130设置在PCB板160上；所述天线支架150上设置有GPS信号天线段111；

BT/第一WIFI信号天线段112，第二WIFI信号天线段113设置在PCB板的净空区116；所述GPS信号天线段111和BT/第一WIFI信号天线段112，第二WIFI信号天线段113，通过馈点170连接天线匹配单元120，所述射频单元130通过馈点170激励GPS信号天线段111和BT/第一WIFI信号天线段112，第二WIFI信号天线段113工作。

上述第一、第二、第三、第四较佳实施例中，所述天线支架150一般设置在手机后壳上或后壳内。所述GPS信号天线段111的长度为GPS信号波长的四分之一到一半之间，BT/第一WIFI信号天线段112的长度为BT/第一WIFI信号波长的四分之一到一半之间。第二WIFI信号天线段113的长度为。第二WIFI信号波长的四分之一到一半之间。

在具体应用时，所述天线净空区116为8mm*30mm。

所述GPS信号天线段111设计在天线支架150上，宽度为1mm左右，长度约为40mm左右：

所述BT/第一WIFI信号天线段112的设计，宽度为1mm左右，长度为20mm左右：

所述第二WIFI信号天线段113的设计，宽度为1mm左右，长度为15mm左右：

另外，由于所述BT信号和第一WIFI信号为所述第二WIFI信号频率的一半，则第二WIFI信号的波长（波长=6cm）为BT信号和第一WIFI信号波长（12.5cm）的一半左右，一般情况下，通信信号的波长一般在四分之一到一半波长之间，所以，有时候BT/第一WIFI信号天线段112（四分之一波长）的形状.在实际调试过程中就已经包含了第二WIFI信号（二分之一波长），也就无需单独给出第二WIFI信号天线段113。

当然，这需要在实际过程中，通过结合GPS信号天线段111，BT/第一WIFI信号天线段112、第二WIFI信号天线段113以及手机的环境一起调试共同给出。

进一步地，本发明提供的四合一天线装置通过将四合一天线段设置在天线支架上，实现了无需单独为每个GPS天线，BT天线和WIFI天线配置空间，节约了手机的尺寸，实现方法简单，特别适用于功能繁多的智能手机市场，并且配合了目前流行的外观结构设计。

综上所述，本发明提供的手机四合一天线装置，采用了四合一天线、天线匹配单元和射频单元；所述四合一天线、天线匹配单元和射频单元依次连接；所述射频单元包括：三频带双工器、第一射频电路132，第二射频电路133和第三射频电路134；所述第一射频电路132，第二射频电路133和第三射频电路134分别连接三频带双工器131；通过四合一天线接收GPS信号、及收发BT信号和WIFI信号，在接收信号时，所述三频带双工器将四合一天线收到的GPS信号和BT信号和第一WIFI信号分别连接到第一射频电路和第二射频电路，通过第二射频电路对GPS信号处理和第一射频电路对BT信号和第一WIFI信号进行处理；在发射信号时，所述第一射频电路输出BT信号或第一WIFI信号，所述第三射频电路输出第二WIFI信号，并经过三频带双工器传到四合一天线进行发射；使得GPS天线、WIFI天线和BT天线设计在同一天线上，通过同一天线能够接收GPS信号、及收发BT信号和第一WIFI信号和第二WIFI信号，从而减少了天线的占用空间，提高了手机的空间的利用率，节约了手机的尺寸。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种四合一移动终端天线装置，其特征在于，包括：

用于接收和发射第一WIFI信号、第二WIFI信号和BT信号以及接收GPS信号的四合一天线；

用于对所述第一WIFI信号，第二WIFI信号，BT信号和GPS信号进行阻抗匹配的天线匹配单元；

所述四合一移动终端天线装置还包括一通过所述天线匹配单元与所述四合一天线连接的射频单元，其中，所述射频单元包括：

用于对经过所述天线匹配单元进行阻抗匹配后的所述第一WIFI信号、第二WIFI信号、BT信号和GPS信号进行分离，并将分离出的第一WIFI信号和BT信号发送给第一射频电路，将分离出的GPS信号发送给第二射频电路，将分离出的第二WIFI信号发送给第三射频电路或将所述第一射频电路发送的第一WIFI信号或BT信号以及所述第三射频电路发送的第二WIFI信号通过所述天线匹配单元发送给四合一天线，使得所述第一WIFI信号或BT信号以及第二WIFI信号以无线电的方式发射出去的三频带双工器；

用于接收并处理所述BT信号或第一WIFI信号的第一射频电路；

用于接收并处理所述GPS信号的第二射频电路；

用于接收并处理所述第二WIFI信号信号的第三射频电路；

所述第一射频电路，第二射频电路和第三射频电路分别通过所述三频带双工器连接天线匹配单元；

还包括一PCB板，所述四合一移动终端天线装置还包括天线支架，所述PCB板上设置有一净空区和馈点；所述四合一天线包括用于接收GPS信号的GPS信号天线段和用于接收和发射第二WIFI信号的第二WIFI信号天线段及用于接收和发射BT信号和第一WIFI信号的BT/第一WIFI信号天线段；

所述天线匹配单元和射频单元设置在PCB板上；所述GPS信号天线段，第二WIFI信号天线段设置在天线支架上，所述BT/第一WIFI信号天线段设置在PCB板的净空区；所述GPS信号天线段和BT/第一WIFI信号天线段，第二WIFI信号天线段通过馈点连接天线匹配单元，所述射频单元通过馈点激励GPS信号天线段和BT/第一WIFI信号天线段以及第二WIFI信号天线段工作；

所述天线净空区为8mm*30mm。

2.根据权利要求1所述的四合一移动终端天线装置，其特征在于，所述四合一天线通过阻抗线连接天线匹配单元；所述天线匹配单元通过阻抗线连接三频带双工器；

所述三频带双工器通过阻抗线分别连接所述第一射频电路、第二射频电路和第三射频电路；

其中，所述阻抗线的阻抗为50欧姆。

3.根据权利要求1所述的四合一移动终端天线装置，其特征在于，所述天线匹配单元包括第一元件、第二元件和第三元件；所述四合一天线通过第二元件接地；所述四合一天线还通过第一元件连接射频单元和第三元件的一端，所述第三元件的另一端接地；

其中，所述第一元件、第二元件和第三元件为电感、电容或电阻。

4.根据权利要求1所述的四合一移动终端天线装置，其特征在于，所述四合一天线为倒F天线或单极子天线。

5.根据权利要求1所述的四合一移动终端天线装置，其特征在于，所述BT/第一WIFI信号天线段的长度在BT信号和第一WIFI信号波长的1/4与1/2之间；所述GPS信号天线段的长度在GPS信号波长的1/4与1/2之间；所述BT信号和第一WIFI信号波长为12.5cm。