CN103401577A - 一种移动终端的天线切换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动终端的天线切换系统,该天线切换系统包括第一天线、第二天线、至少一个双工器以及开关单元。其中第一天线设置在移动终端的顶部,用于发射和接收GPS、WIFI和BT信号,以及至少第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号;第二天线,设置在移动终端的底部,用于发射和接收至少第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号;双工器与第一天线耦接,用于分离GPS、WIFI、BT、GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号中的一个或多个;开关单元用于选择第一天线或者第二天线工作。通过上述方式,本发明能够规避人体接触移动终端的底部时对第二天线性能的影响,提高用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,特别是涉及一种移动终端的天线切换系统。
背景技术
移动终端,例如手机作为最便捷的联系方式,已经普遍被人们使用。2010年以来,移动终端为了获得更佳的外观设计,越来越多的厂商使用金属边框作为主天线以及副天线。其中,主天线设置在移动终端的底部,用来发射和接收由全球移动通讯系统(Global System for MobileCommunications,GSM)提供的信号(简称GSM信号)、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA)信号以及时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,TD-SCDMA)信号,副天线设置在移动终端的顶部,用来发射和接收无线局域网(Wireless Fidelity,WIFI)信号、蓝牙(Bluetooth,BT)信号以及由全球定位系统(Global Positioning System,GPS)卫星上振荡器所产生的信号(简称GPS信号)。金属边框作为天线来发射和接收信号存在以下弊端:人体极容易接触底部的金属边框或是金属边框与地边框缝隙,会导致主天线性能急剧下降,尤其在低频率时,主天线性能下降最严重,由此,影响用户体验。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种移动终端的天线切换系统,能够防止人体接触移动终端的底部时对移动终端底部的天线性能的影响,提高用户体验。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种移动终端的天线切换系统,该天线切换系统包括:第一天线,设置在移动终端的顶部,用于发射和接收GPS、WIFI和BT信号,以及至少第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号;第二天线,设置在移动终端的底部,用于发射和接收至少第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号;至少一个双工器,与第一天线耦接,用于分离GPS、WIFI、BT、GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号中的一个或多个;开关单元,用于选择第一天线或者第二天线工作,以规避人体接触移动终端的底部时对第二天线性能的影响。
其中,天线切换系统还包括RSSI接收单元,其中,RSSI接收单元用于根据接收到的RSSI值输出不同的信号强度电平。
其中,第一天线用于发射和接收GPS、WIFI和BT信号,以及第一频段和第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,第二天线用于发射和接收第一频段和第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,开关单元根据信号强度电平来选择第一天线或者第二天线工作。
其中,双工器包括第一双工器和第二双工器,其中,第一双工器分离出GPS信号和非GPS信号,第二双工器从非GPS信号分离出WIFI信号、BT信号、GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号。
其中,双工器包括第一双工器和第二双工器,其中,第一双工器分离出WIFI信号和BT信号以及非WIFI信号和BT信号,第二双工器从非WIFI信号和BT信号中分离出GPS、GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号。
其中,天线切换系统还包括频率识别单元,频率识别单元用于识别GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号的频率,并输出频率电平。
其中,第一频段的GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号为低频段的GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号,第二频段的GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号为高频段的GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号,双工器为一个,用于分离GPS、WIFI和BT信号,以及低频段的GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号。
其中,第一天线用于发射和接收GPS、WIFI和BT信号,以及第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,第二天线用于发射和接收第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,对于GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,开关单元根据频率电平来选择第一天线或者第二天线工作。
其中,天线切换系统还包括RSSI接收单元,其中,RSSI接收单元用于根据接收到的RSSI值输出不同的信号强度电平,第一天线用于发射和接收GPS、WIFI和BT信号,以及第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,第二天线用于发射和接收第一频段和第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,开关单元根据频率电平和信号强度电平来选择第一天线或者第二天线接收和发射第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
其中,天线切换系统还包括逻辑控制单元,逻辑控制单元用于接收信号强度电平和频率电平,并输出控制电平来控制开关单元切换,以选择第一天线或者第二天线接收和发射第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明设置在移动终端顶部的第一天线接收和发射至少第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,设置在移动终端底部的第二天线接收和发射至少第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,与第一天线耦接的至少一个双工器分离出GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,开关单元选择第一天线或者第二天线工作。通过上述方式,本发明在发射和接收GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号时,可根据信号的各种指标,来选择使用第一天线或者第二天线工作,以更好地发射和接收信号。因此,可以规避使用第二天线发射和接收不合适的信号,以及规避此时人体接触移动终端的底部对第二天线性能的影响,提高用户体验。
附图说明
图1是本发明第一实施例的移动终端的天线切换系统的结构示意图;
图2是本发明第二实施例的移动终端的天线切换系统的结构示意图;
图3是本发明第三实施例的移动终端的天线切换系统的结构示意图;
图4是本发明第四实施例的移动终端的天线切换系统的结构示意图;
图5是本发明第五实施例的移动终端的天线切换系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
请参阅图1,图1是本发明第一实施例的移动终端的天线切换系统的结构示意图。如图1所示,本发明的移动终端10的边框为金属材料,使用该移动终端10的金属边框来设计移动终端10的天线结构。具体而言,移动终端10包括天线切换系统11,天线切换系统11包括第一天线111、第二天线112、双工器113以及开关单元114。
其中,第一天线111设置在移动终端10的顶部12,用于发射和接收GPS、WIFI和BT信号,以及至少第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
第二天线112设置在移动终端10的底部13,用于发射和接收至少第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
双工器113与第一天线111耦接,用于分离GPS、WIFI、BT、GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号中的一个或多个。其中,双工器113可以是一个或两个及以上。
开关单元114用于选择第一天线111或者第二天线112工作。具体而言,本实施例的天线切换系统11还包括射频(Radio Freqency,RF)通路115,开关单元114为单刀双掷开关,其一固定端连接RF通路115,另外两个选择端分别耦接第一天线111和第二天线112。当开关单元114选择第一天线111工作时,RF通路115指向移动终端10的顶部12的第一天线111,当开关单元114选择第二天线112工作时,RF通路115指向移动终端10的低部13的第二天线112。
综上,本发明通过设置第一天线111和第二天线112分别发射和接收至少第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号和至少第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,使得在发射和接收信号时,可以根据信号来判断选择第一天线111还是第二天线112工作,规避了第二天线112发射和接收不合适的信号,以及规避此时人体接触移动终端10的底部13时对第二天线112性能的影响。
本发明还提供第二实施例的移动终端的天线切换系统,其是在第一实施例所揭示的移动终端的天线切换系统的基础上进行详细描述。
如图2所示,设置在移动终端20的顶部22的第一天线211用于发射和接收GPS、WIFI和BT信号,以及第一频段和第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。设置在移动终端20的低部23的第二天线212用于发射和接收第一频段和第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
本实施例中,双工器213包括第一双工器213a和第二双工器213b。其中,第一双工器213a分离出GPS信号和非GPS信号。非GPS信号输送到第二双工器213b,第二双工器213b将非GPS信号中的2400M-6G的信号分离出来,为WIFI信号、BT信号,将非GPS信号中小于或等于2170M的信号分离出来,为GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号。双工器213将分离出的各信号通过连接器217输送到对应的芯片中。
本实施例的天线切换系统21还包括RSSI(Received Signal StrengthIndicator,接收信号强度显示)接收单元216,其通过GPIO(GeneralPurpose Input Output,通用输入/输出)控制线耦接开关单元214,RSSI接收单元216用于根据接收到的RSSI值输出不同的信号强度电平。例如,当网络较佳时,RSSI的值较大,当RSSI值大于或等于预设阈值时,输出信号强度电平1;当网络较差,RSSI会较小,当RSSI值小于预设阈值时,输出信号强度电平0。其中,RSSI值包括RSSI的反馈速率和强度门值。
开关单元214根据信号强度电平来选择第一天线211或者第二天线212工作。例如,当信号强度电平为1时,表明网络较佳,此时若使用第二天线212发射和接收信号,人体接触移动终端20的底部23对第二天线212的性能影响不大,因此开关单元214选择第二天线212发射和接收GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号;当信号强度电平为0时,表明网络较差,此时若使用第二天线212发射和接收信号,人体接触移动终端20的底部23会对第二天线212的性能产生很大的影响,导致第二天线212性能下降,因此开关单元214选择第一天线211发射和接收GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号。
RSSI值和信号强度电平的关系还可以为:当网络较佳,且RSSI值大于或等于预设阈值时,输出信号强度电平0;当网络较差,且RSSI值小于预设阈值时,输出信号强度电平1。相应的,当信号强度电平为1时,选择第一天线211工作,当信号强度电平为0时,选择第二天线212工作。具体RSSI值和信号强度电平的关系以及信号强度电平和第一天线211或者第二天线212的选择关系由使用时的实际情况而定,在此不作限制。
因此,本实施例将GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号和WIFI、BT以及GPS信号通过第一双工器213a和第二双工器213b整合到第一天线211中。并根据网络的状况来选择第一天线211还是第二天线212发射和接收GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号。在网络较差时,选择第一天线211发射和接收GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号,规避了此时若使用第二天线212发射和接收信号,人体接触移动终端20的底部23时对第二天线212的性能的影响,提高用户体验。
本发明还提供第三实施例的移动终端的天线切换系统,其与第二实施例的移动终端的天线切换系统的不同之处在于:如图3所示,本实施例先分离出WIFI和BT信号以及非WIFI和BT信号,再从非WIFI和BT信号中分离出GPS、GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号。具体而言,本实施例的双工器313中的第一双工器313a分离出2400M-6G的信号,即WIFI信号和BT信号,将小于或等于2170M的信号,即非WIFI信号和BT信号输送到第二双工器313b。第二双工器313b从小于或等于2170M的信号分离出GPS信号、GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号。
其中,本实施例的天线切换系统31和第二实施例的天线切换系统21的原理相同,在此不再赘述。
本实施例同样可在信号较差时,选择第一天线311发射和接收GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号,规避人体接触移动终端30的底部33时对第二天线312的性能的影响,提高用户体验。
对于第二实施例和第三实施例,由于双工器有插入损耗,因此可以根据需要,优先GPS性能还是WIFI和BT性能来选择第二实施例还是第三实施例的结构。
本发明还提供第四实施例的移动终端的天线切换系统,其在第一实施例所揭示的移动终端的天线切换系统的基础上进行详细描述,并对第二实施例或第三实施例的双工器进行改进,以规避人体接触移动终端的底部时对第二天线性能的影响,同时降低插入损耗。如图4所示,本实施例的天线切换系统41的第一天线411依然设置在移动终端40的顶部42,第二天线412依然设置在移动终端40的底部43。其中,第一天线411用于发射和接收GPS、WIFI和BT信号,以及第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,第二天线412用于发射和接收第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。本实施例中,第一频段是低频段,其在824M-960M频段范围内。第二频段为高频段,其在1710M-2170M频段范围内。
本实施例中,双工器413为一个,用于分离GPS、WIFI和BT信号,以及第一频段的GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号。并将分离出来的信号通过连接器417输送到对应的芯片中。
天线切换系统41还包括频率识别单元416,其用于识别GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号的频率,并输出频率电平。例如,当频率识别单元416识别到GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号的频率为第一频段,即低频段时,输出频率电平1,当频率识别单元416识别到GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号的频率为第二频段,即高频段时,输出频率电平0。
开关单元414根据频率电平选择第一天线411或者第二天线412工作。例如,当频率识别单元416输出频率电平1时,表明GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号的频率为低频段,此时若使用第二天线412发射和接收信号,人体接触移动终端40的底部43对第二天线412的性能产生影响,第二天线412的性能会下降,因此,开关单元414选择第一天线411接收和发射第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号;当频率识别单元416输出频率电平0时,表明GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号的频率为高频段,此时若使用第二天线412发射和接收信号,人体接触移动终端40的底部43对第二天线412的性能产生影响很小,因此,开关单元414选择第二天线412接收和发射第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
频率电平和频率的关系还可以为:当频率识别单元416识别到GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号的频率为第一频段,即低频段时,输出频率电平0;当频率识别单元416识别到GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号的频率为第二频段,即高频段时,输出频率电平1。相应的,当频率识别单元416输出频率电平0时,开关单元414选择第一天线411接收和发射第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号;当频率识别单元416输出频率电平1时,开关单元414选择第二天线412接收和发射第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
本实施例中,第一天线411发射和接收第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,根据频率识别单元416识别的频率来选择第一天线411还是第二天线412工作,使得低频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号都用第一天线411发射和接收,一方面规避了低频段时,若使用第二天线412发射和接收信号,人体接触移动终端40的底部43时对第二天线412性能的影响,另一方面又更好的保证了第一天线411的WIFI、BT以及GPS的性能。
其次,本实施例仅使用一个双工器413来分离信号,降低了插入损耗。
由于在网络较佳时,第一天线上第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号的性能不能满足客户需求,而第二天线上第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号的性能能够满足客户需求。。为了更进一步地提高第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号的性能,本发明提供了第五实施例的移动终端的天线切换系统。如图5所示,天线切换系统51中的第一天线511设置在移动终端50的顶部52,第二天线512设置在移动终端50的底部53。其中,第一天线511用于发射和接收GPS、WIFI和BT信号,以及第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,第二天线512用于发射和接收第一频段和第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
开关单元514根据频率电平和信号强度电平来选择第一天线511或者第二天线512接收和发射第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。具体而言,本实施例中,天线切换系统51还包括频率识别单元516、RSSI接收单元518以及逻辑控制单元519,逻辑控制单元519用于接收RSSI接收单元518输出的信号强度电平和频率识别单元516输出的频率电平,并输出控制电平来控制开关单元514切换,以选择第一天线511或者第二天线512接收和发射第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
本实施例中,逻辑控制单元519为与逻辑门519a。并设置与逻辑门519a输出控制电平1时,控制开关单元514选择第一天线511工作,与逻辑门519a输出控制电平0时,控制开关单元514选择第二天线512工作。RSSI接收单元518接收到的RSSI值小于预设阈值时,输出信号强度电平1,接收到的RSSI值大于或等于预设阈值时,输出信号强度电平0;频率识别单元516在识别到GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号为第二频段,即高频段时,输出频率电平0,在识别到GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号为第一频段,即低频段时,输出频率电平1。那么在频率电平为1时,若信号强度电平也为1,则与逻辑门519a输出控制电平1,控制开关单元514选择第一天线511发射和接收第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号;若信号强度电平为0,则与逻辑门519a输出控制电平0时,控制开关单元514选择第二天线512发射和接收第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。其中,只要频率电平为0,即此时为高频段,与逻辑门519a都输出控制电平0,控制开关单元514选择第二天线512发射和接收第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
在其他优选实施例中,逻辑控制单元519还可为或逻辑门。并设置当或逻辑门输出控制电平0时,控制开关单元514选择第一天线511工作,当或逻辑门输出控制电平1时,控制开关单元514选择第二天线512工作。设置RSSI接收单元518接收到的RSSI值小于预设阈值时,输出信号强度电平0,接收到的RSSI值大于或等于预设阈值时,输出信号强度电平1;频率识别单元516在识别到GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号为第二频段,即高频段时,输出频率电平1,在识别到GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号为第一频段,即低频段时,输出频率电平0。那么当频率电平为0时,若信号强度电平也为0,则或逻辑门输出控制电平0,控制开关单元514选择第一天线511发射和接收第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号;若信号强度电平为1,则或逻辑门输出控制电平1,控制开关单元514选择第二天线512发射和接收第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。其中,当频率电平为1,即此时为高频段,或逻辑门都输出控制电平1,控制开关单元514选择第二天线512发射和接收第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
因此,本实施例根据信号强度电平和频率电平来确定选择第一天线还是第二天线发射和接收第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。一方面规避人体接触移动终端的底部时对第二天线性能的影响,另一方面确保了在低频段但网络较佳时,移动终端可以用性能更好的第二天线来工作。
以上所述仅为本发明的实施方式,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种移动终端的天线切换系统,其特征在于,所述天线切换系统包括:
第一天线,设置在所述移动终端的顶部,用于发射和接收GPS、WIFI和BT信号,以及至少第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号;
第二天线,设置在所述移动终端的底部,用于发射和接收至少第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号;
至少一个双工器,与所述第一天线耦接,用于分离所述GPS、WIFI、BT、GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号中的一个或多个;
开关单元,用于选择所述第一天线或者所述第二天线工作,以规避人体接触所述移动终端的底部时对所述第二天线性能的影响。
2.根据权利要求1所述的天线切换系统,其特征在于,所述天线切换系统还包括RSSI接收单元,其中,所述RSSI接收单元用于根据接收到的RSSI值输出不同的信号强度电平。
3.根据权利要求2所述的天线切换系统,其特征在于,所述第一天线用于发射和接收所述GPS、WIFI和BT信号,以及所述第一频段和所述第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,所述第二天线用于发射和接收所述第一频段和所述第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,所述开关单元根据所述信号强度电平来选择所述第一天线或者所述第二天线工作。
4.根据权利要求3所述的天线切换系统,其特征在于,所述双工器包括第一双工器和第二双工器,其中,所述第一双工器分离出所述GPS信号和非GPS信号,所述第二双工器从所述非GPS信号分离出所述WIFI信号、BT信号、GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号。
5.根据权利要求3所述的天线切换系统,其特征在于,所述双工器包括第一双工器和第二双工器,其中,所述第一双工器分离出所述WIFI信号和BT信号以及非WIFI信号和BT信号,所述第二双工器从所述非WIFI信号和BT信号中分离出所述GPS、GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号。
6.根据权利要求1所述的天线切换系统,其特征在于,所述天线切换系统还包括频率识别单元,所述频率识别单元用于识别所述GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号的频率,并输出频率电平。
7.根据权利要求6所述的天线切换系统,其特征在于,所述第一频段的GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号为低频段的GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号,所述第二频段的GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号为高频段的GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号,所述双工器为一个,用于分离所述GPS、WIFI和BT信号,以及所述低频段的GSM、WCDMA以及TD-SCDMA信号。
8.根据权利要求7所述的天线切换系统,其特征在于,所述第一天线用于发射和接收所述GPS、WIFI和BT信号,以及所述第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,所述第二天线用于发射和接收所述第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,对于所述GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,所述开关单元根据所述频率电平来选择所述第一天线或者所述第二天线工作。
9.根据权利要求7所述的天线切换系统,其特征在于,所述天线切换系统还包括RSSI接收单元,其中,所述RSSI接收单元用于根据接收到的RSSI值输出不同的信号强度电平,所述第一天线用于发射和接收所述GPS、WIFI和BT信号,以及所述第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,所述第二天线用于发射和接收所述第一频段和第二频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号,所述开关单元根据所述频率电平和所述信号强度电平来选择所述第一天线或者所述第二天线来接收和发射所述第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
10.根据权利要求9所述的天线切换系统,其特征在于,所述天线切换系统还包括逻辑控制单元,所述逻辑控制单元用于接收所述信号强度电平和所述频率电平,并输出控制电平来控制所述开关单元切换,以选择所述第一天线或者所述第二天线来接收和发射所述第一频段的GSM、WCDMA和TD-SCDMA信号。
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