CN104600417A - 一种可自适应调节谐振频率的天线及通信终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了通信终端一种自适应调节谐振频率的天线及通信终端，安装于通信终端内，包括：距离传感器、射频开关、馈点、天线主体走线和第一天线走线；所述距离传感器与所述射频开关电性连接，所述馈点与所述天线主体走线连接，所述天线主体走线通过所述射频开关与所述第一天线走线连接；所述射频开关用以：响应所述距离传感器反馈的检测信息；若检测到通信终端被手握住，则将所述天线主体走线和第一天线走线断开，若检测到通信终端未被手握住，则将所述天线主体走线和第一天线走线连通。本发明通过距离传感器探测并控制射频开关接通位置，从而保证天线性能的稳定。

Description

一种可自适应调节谐振频率的天线及通信终端

技术领域

本发明涉及通信终端天线，具体地，涉及一种安装在通信终端上的自适应去手影响天线。

背景技术

天线是一种用来发射或接收无线电波——或更广泛来讲——电磁波的电子器件。天线应用于广播和电视、点对点无线电通信、雷达和太空探索等系统。天线是一个或多个导体的组合，由它可因施加的交变电压或交变电流而产生辐射的电磁场，或者可以将它放置在电磁场中，由于场的感应而在天线内部产生交变电流并在其终端产生交变电压。谐振频率是影响天线性能的临界参数之一，谐振频率与天线的电长度相关。电长度通常是电线物理长度除以自由空间中波传输速度与电线中速度之比。

昆山联滔电子有限公司公开的申请号为201410075373、专利名称为天线的发明专利，涉及一种天线，设置于外壳上，其包括布置在外壳外表面上的散射体及布置在外壳内表面上的天线主体，所述散射体用以进行辐射或导引辐射，所述散射体包含寄生组件、散射组件、导向器及反射器，所述天线主体与散射体在外壳的壁厚方向上相互对齐，天线主体与散射体之间能够以电容式耦合的方式进行电气导通。该发明天线无须破坏外壳的外观，保证了外壳的美观，直接将外壳内的高频信号送至散射体，顺利达到信号辐射目的。

类似上述专利的现有终端设备天线设计完成后即被固定。当手或者脸部等外部因素靠近后，因为天线环境的变化，使得天线谐振偏离了初始设计时所需频率，因而引起了天线性能的剧烈恶化。

上海华勤通讯技术有限公司公开的申请号为201220149391、专利名称为频段可调天线和频段可调天线系统以及移动终端的实用新型专利，涉及一种频段可调天线，其包括一天线元件和一谐振电路，所述天线元件和所述谐振电路电连接，其中所述谐振电路中包括一第一电感和电容容量可变的一第一变容元件，所述第一电感和第一变容元件串联。该实用新型还公开了一频段可调天线系统包括所述频段可调天线、用于检测通信信道的通信频率的一频率检测单元和一处理器，其中所述处理器基于所述频率检测单元检测的通信频率改变所述第一变容元件的电容容量。该实用新型还公开了使用所述频段可调天线系统的一移动终端。该实用新型通过可改变容值的容性元件来改变匹配谐振电路中的谐振频率，从而实现带宽的移动。该实用新型的频段可调天线系统通过改变谐振频率来适应通信信道的通信频率。但其对元器件要求较高，增加了天线制作的复杂性，现希望提供一种结构更简单的，在手握状态下能够自适应调节谐振的天线。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供可自适应改变天线走线长度，进而调整天线谐振频点的一种自适应调节谐振频率的天线及通信终端。

根据本发明提供的一种自适应调节谐振频率的天线，安装于通信终端内，其特征在于，包括：距离传感器、射频开关、与信号源相连接的馈点、天线主体走线和第一天线走线，所述天线主体走线的一端点为所述馈点，另一端点连接至所述射频开关的一端，所述射频开关的另一端连接至第一天线走线，并且触发端连接至所述距离传感器；

所述距离传感器，连接所述射频开关，用于检测有无物体或人到天线的距离在预设的范围内，并给出信号至所述射频开关；

所述射频开关，用于根据所述距离传感器给出的信号，使得天线主体走线连通或断开第一天线走线，进而使得天线工作在天线主体走线的谐振点状态，或工作在天线主体走线加上第一天线走线的谐振点状态；

所述天线主体走线对应的第一预设谐振频率为通讯终端被手握后需要的谐振点状态；

所述天线主体走线加上第一天线走线对应的第二预设谐振频率为通讯终端未被手握后需要的谐振点状态。

作为优化方案，有物体或人到天线的距离在预设的范围内的状态下，所述距离传感器向所述射频开关输出为低电平或高电平，所述射频开关使所述天线主体走线和第一天线走线电性断开，有效辐射体长度为所述天线主体走线的长度。

作为优化方案，无物体或人到天线的距离在预设的范围内的状态下，所述距离传感器向所述射频开关输出为高电平或低电平，所述射频开关使所述天线主体走线和第一天线走线电性连通，有效辐射体长度为所述天线主体走线加上所述第一天线走线的长度。

作为优化方案，有物体或人到天线的距离在预设的范围内的状态下，所述距离传感器获取的传感信号幅值大于或等于预设阈值，所述距离传感器向所述射频开关发送的是检测到所述通信终端被手握的信号；

无物体或人到天线的距离在预设的范围内的状态下，所述距离传感器获取的传感信号幅值小于预设阈值，所述距离传感器向所述射频开关发送的是检测到所述通信终端未被手握的信号。

作为优化方案，所述距离传感器靠近所述天线主体走线设置。

作为优化方案，所述第一预设谐振频率为1575MHz。

作为优化方案，所述第二预设谐振频率与所述第一预设谐振频率相同。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种通信终端，其特征在于，包含所述自适应调节谐振频率的天线。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明通过距离传感器探测是否有手握或者靠近脸部，如果探测到，距离传感器将控制射频开关改变接通位置，从而改变天线走线长度，进而调整天线的谐振频点，保证了天线性能的稳定，将手握对天线信号的影响降到最低。且本发明结构简单，通过电路控制改变天线参数，进而保证天线性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，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他的附图。附图中：

图1是可选的实施例中的一种自适应调节谐振频率的天线结构示意图；

图2是可选的实施例中的一种自适应调节谐振频率的天线安装示意图；

图3是可选的实施例中的一种自适应调节谐振频率的天线与普通不可调天线的回波损耗实验曲线对比图；

图中各序号分别表示：1-天线主体走线、2-第一天线走线、3-距离传感器、4-射频开关、5-馈点、6-通信终端未被手握状态下天线主体走线连通第一天线走线时的回波损曲线、7-通信终端被手握状态下天线主体走线连通第一天线走线时的回波损曲线、8-通信终端被手握状态下天线主体走线断开第一天线走线时的回波损曲线、E-曲线6和曲线8所示天线的谐振频点、F-曲线7所示天线的谐振频点。

具体实施方式

下文结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。

在本发明提供的一种自适应调节谐振频率的天线及通信终端的实施例中，如图1和图2所示，一种自适应调节谐振频率的天线，安装于通信终端内，其特征在于，包括：距离传感器、射频开关、与信号源相连接的馈点、天线主体走线和第一天线走线，所述天线主体走线的一端点为所述馈点，另一端点连接至所述射频开关的一端，所述射频开关的另一端连接至第一天线走线，并且触发端连接至所述距离传感器；

所述距离传感器，连接所述射频开关，用于检测有无物体或人到天线的距离在预设的范围内，并给出信号至所述射频开关；

所述射频开关，用于根据所述距离传感器给出的信号，使得天线主体走线连通或断开第一天线走线，进而使得天线工作在天线主体走线的谐振点状态，或工作在天线主体走线加上第一天线走线的谐振点状态；

所述天线主体走线对应的第一预设谐振频率为通讯终端被手握后需要的谐振点状态；

所述天线主体走线加上第一天线走线对应的第二预设谐振频率为通讯终端未被手握后需要的谐振点状态。

本实施例所述通信终端为手机，但本发明不应限于此，通信终端还可以是平板电脑或其他需要安装天线的通信设备。

本实施例所述射频开关可以是双刀开关、开关二极管、微波开关、或继电器等，本发明不限于此。

作为优化方案，天线主体第一天线天线主体所述第一预设谐振频率为1575MHz。

作为优化方案，所述第二预设天线主体第一天线谐振频率与所述第一预设谐振频率相同，为1575MHz。

本实施例提供的是通信终端低频内置天线，天线为频率1575MHz 的GPS天线，但本发明不限于此。

有物体或人到天线的距离在预设的范围内的状态下，所述距离传感器向所述射频开关输出为低电平或高电平，所述射频开关使所述天线主体走线和第一天线走线电性断开，有效辐射体长度为所述天线主体走线的长度。

或者，无物体或人到天线的距离在预设的范围内的状态下，所述距离传感器向所述射频开关输出为高电平或低电平，所述射频开关使所述天线主体走线和第一天线走线电性连通，有效辐射体长度为所述天线主体走线加上所述第一天线走线的长度。

在本实施例中，所述距离传感器靠近所述天线主体走线设置，所述距离传感器是用来探测通信终端是否被手握或手握手机贴近脸部。

由于当手机等通信终端被手持时被手握会影响天线的谐振频点，使天线谐振频点下移，进而导致手机信号质量下降，由此建立谐振频点和接触的遮挡物的接触面积之间的对应关系，从而获得在手握或手握手机贴近脸部情况下为得到额定谐振频率要求设定的天线长度。本实施例中为距离传感器的传感信号预先设定阈值，传感信号幅值达到该预设阈值对应手机被手握住，距离传感器根据该遮挡情况向射频开关反馈，射频开关响应该反馈设置额定谐振频率要求的天线长度。

本实施例所述射频开关响应所述距离传感器反馈的信号：

有物体或人到天线的距离在预设的范围内的状态下，所述距离传感器获取的传感信号幅值大于或等于预设阈值，所述距离传感器向所述射频开关发送的是检测到所述通信终端被手握的信号；

无物体或人到天线的距离在预设的范围内的状态下，所述距离传感器获取的传感信号幅值小于预设阈值，所述距离传感器向所述射频开关发送的是检测到所述通信终端未被手握的信号。

本实施例中设定如图1：所述射频开关与所述天线主体走线的连通点为A；

所述射频开关将所述天线主体走线和第一天线走线电性断开，有效辐射体长度仅为所述天线主体走线的长度时，该开关连接位置为C；

所述射频开关将所述天线主体走线和第一天线走线电性连通，有效辐射体长度为所述天线主体走线加上所述第一天线走线的长度时，该开关连接位置为B。

检测到通信终端被手握住时，所述距离传感器向所述射频开关输出低电平或高电平的反馈信号，所述射频开关将所述天线主体走线和第一天线走线电性断开，有效辐射体长度为所述天线主体走线的长度，图1中射频开关切换位置为C点。该状态的回波损耗曲线如图3中的曲线8，该状态下的天线谐振频率为1575MHz,辐射效率为47.61%。

检测到通信终端未被手握住时，所述距离传感器向所述射频开关输出高电平或低电平的反馈信号，所述射频开关将所述天线主体走线和第一天线走线电性连通，有效辐射体长度为所述天线主体走线加上所述第一天线走线的长度，该射频开关切换位置为B点。该状态的回拨损耗曲线如图3中的曲线6，该状态下的天线谐振频率为1575MHz,辐射效率为55.27%。

图3的横坐标为频率，纵坐标为回波损耗系数。图3为频率在1GHz- 2GHz范围内的回波损耗曲线：所示的曲线6为通信终端未被手握状态下天线主体走线连通第一天线走线时的回波损曲线，曲线7为通信终端被手握状态下天线主体走线连通第一天线走线时的回波损曲线，曲线8为通信终端被手握状态下天线主体走线断开第一天线走线时的回波损曲线。其中，曲线6、7、8各包含一个极点，三个极点表示天线当时的谐振频点。其中曲线6和曲线8的极点对应同一个频率E，曲线7的极点对应频率F。该E点为曲线6和曲线8所属天线的谐振频点、F点为曲线7所属天线的谐振频点。由图3可看出，如果天线不进行自适应调节，即天线主体走线与第一天线走线始终连通，未被手握时的谐振频率见曲线6的极点横坐标为1.575GHz，被手握时谐振频率见曲线7的极点横坐标下降至1.50853GHz，换言之，在无自适应调节时，天线频率因手握影响下降了66.47MHz。而在有自适应调节的情况下，距离传感器检测到手握后断开第一天线走线，则如图3中的曲线8，天线的谐振频点重新提升至1.575GHz，因此，本发明能够去除手握影响，保证了天线的性能稳定。

本实施例所述距离传感器靠近所述天线主体走线设置，当所述天线主体走线被手遮挡，该距离传感器同步检测。当天线周围环境变化时，如被手握住或贴近脸部，天线有效物理长度在“所述天线主体走线的长度”或者“所述天线主体走线加上所述第一天线走线的长度”之间变动，通过调谐天线的辐射体长度，使得天线始终处于额定的谐振点状态。

基于相同的发明构思，本实施例还提供了一种通信终端，其特征在于，包含上述任一种自适应调节谐振频率的天线。

现有终端设备天线设计完成后即被固定。当手或者脸部等外部因素靠近后，因为天线环境的变化，使得天线谐振偏离了初始设计时所需频率，因而引起了天线性能的剧烈恶化。

本方案通过置于天线附近的距离传感器探测是否有手握或者靠近脸部，如果探测到有手握或者靠近脸部，距离传感器将控制射频开关改变连通位置，从而改变天线走线长度，进而调整天线的谐振频点，使得该影响减少到最少。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1. 一种自适应调节谐振频率的天线，安装于通信终端内，其特征在于，包括：距离传感器、射频开关、与信号源相连接的馈点、天线主体走线和第一天线走线，所述天线主体走线的一端点为所述馈点，另一端点连接至所述射频开关的一端，所述射频开关的另一端连接至第一天线走线，并且触发端连接至所述距离传感器；

所述距离传感器，连接所述射频开关，用于检测有无物体或人到天线的距离在预设的范围内，并给出信号至所述射频开关；

所述射频开关，用于根据所述距离传感器给出的信号，使得天线主体走线连通或断开第一天线走线，进而使得天线工作在天线主体走线的谐振点状态，或工作在天线主体走线加上第一天线走线的谐振点状态；

所述天线主体走线对应的第一预设谐振频率为通讯终端被手握后需要的谐振点状态；

所述天线主体走线加上第一天线走线对应的第二预设谐振频率为通讯终端未被手握后需要的谐振点状态。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，有物体或人到天线的距离在预设的范围内的状态下，所述距离传感器向所述射频开关输出为低电平或高电平，所述射频开关使所述天线主体走线和第一天线走线电性断开，有效辐射体长度为所述天线主体走线的长度。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，无物体或人到天线的距离在预设的范围内的状态下，所述距离传感器向所述射频开关输出为高电平或低电平，所述射频开关使所述天线主体走线和第一天线走线电性连通，有效辐射体长度为所述天线主体走线加上所述第一天线走线的长度。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

有物体或人到天线的距离在预设的范围内的状态下，所述距离传感器获取的传感信号幅值大于或等于预设阈值，所述距离传感器向所述射频开关发送的是检测到所述通信终端被手握的信号；

无物体或人到天线的距离在预设的范围内的状态下，所述距离传感器获取的传感信号幅值小于预设阈值，所述距离传感器向所述射频开关发送的是检测到所述通信终端未被手握的信号。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述距离传感器靠近所述天线主体走线设置。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一预设谐振频率为1575MHz。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述第二预设谐振频率与所述第一预设谐振频率相同。

8.一种通信终端，其特征在于，包含权利要求1-9中任一所述自适应调节谐振频率的天线。