CN104717668A - 一种用于提高移动终端天线定向性的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于提高移动终端天线定向性的系统及方法，属于一种天线装置，包括：天线模块；天线模块通过一天线切换模块与收发信机连接；天线模块包括至少两个具有不同方向特性的天线；天线切换模块用于切换选择天线模块中的天线与收发信机的连接；与收发信机连接的信号检测模块；信号检测模块用于检测收发信机当前连接的天线的接收信号强度；分别与信号检测模块及天线切换模块连接的控制模块；控制模块通过比较每个天线的接收信号强度，并控制天线切换模块选择切换天线模块中接收信号强度最大的天线与收发信机连接。本发明的有益效果是：提高移动终端设备中的天线的定向性以及移动终端设备在弱信号环境下的通信质量的目的。

Description

一种用于提高移动终端天线定向性的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种天线装置，尤其涉及一种用于提高移动终端天线定向性的系统及方法。

背景技术

随着移动终端（如手机，笔记本等）日益普及，移动互联网深刻地改变了人们生活和工作的诸多方面。作为移动终端来说，一方面要求具有较高的通信质量，另一方面，移动终端的体积和重量都必须符合消费者方便携带的要求。因此，小巧轻薄是移动终端在产品结构设计上的重要标准。

通常移动终端的天线，如手机的天线在所有方向上都会有辐射功率。但在各个方向上的辐射功率却不一定相等，因此其并不具有理想的全向性。为了满足弱信号下移动终端的通信质量，需要增强其所在小区基站方向的天线定向性来增强接收信号强度。在现有技术中，通常采用分集技术以提高通信质量。但是其缺点在于需要在移动终端中增加一条额外的通信链路，这样就会使移动终端的设计变得复杂，也会影响移动终端在产品结构上的设计。

专利申请号为CN102403566A的专利公开文本，公开了一种定向性天线，用于可移动装置中。该定向性天线包括至少一天线，设置在该可移动式装置的一屏幕的一侧上，借由使用该屏幕的一金属成分作为反射板，以产生一定向性辐射场型。该技术方案通过设置多个上述的反射板和天线，可以产生多个定向性辐射场型，进而使所有定向性辐射场型大致形成一个全向性的辐射场型。上述的技术方案需要在可移动装置的不同位置设置多个上述的定向性天线，因而占用了过多的产品内部空间，使产品的结构设计变得复杂。

发明内容

针对以上的技术问题，本发明提供了一种用于提高移动终端天线定向性的系统及方法，以改善移动终端的天线在弱信号下的接收强度，并且不会对移动终端产品的结构设计产生影响。

具体技术方案如下所示：

一种用于提高移动终端天线定向性的系统，所述移动终端包括收发信机，其中，包括：

天线模块；所述天线模块通过一天线切换模块与所述收发信机连接；所述天线模块包括至少两个具有不同方向特性的天线；所述天线切换模块用于切换选择所述天线模块中的天线与所述收发信机的连接；

与所述收发信机连接的信号检测模块；所述信号检测模块用于检测所述收发信机当前连接的天线的接收信号强度；

分别与所述信号检测模块及所述天线切换模块连接的控制模块；所述控制模块通过比较每个所述天线的接收信号强度，并控制所述天线切换模块选择切换所述天线模块中接收信号强度最大的天线与所述收发信机连接。

优选的，还包括用于锁定与所述移动终端进行无线通讯的基站的基站锁定模块。

优选的，还包括数字基带处理模块；所述基站锁定模块基于所述数字基带处理模块的指令锁定所述基站。

优选的，还包括：

感应模块，用于感应所述移动终端所处的方位角；

匹配模块，所述匹配模块用于匹配每个所述天线在不同方位角下的接收信号强度与对应的方位角，形成映射列表。

优选的，还包括用以存储所述映射列表的存储模块。

优选的，所述控制模块通过读取存储于所述存储模块中的所述映射列表，比较在当前方位角下每个天线的接收信号强度。

优选的，还包括：

方向图扫描模块，用以将由所述感应模块感知的方位角形成方向图，并将根据所述存储模块中的映射列表，将所述天线模块中每个所述天线在不同方位角下的接收信号强度于所述方向图上实时更新；

显示模块，用于将所述方向图显示于所述移动终端的显示装置上。

优选的，所述感应模块为电子罗盘。

优选的，所述方位角为所述移动终端朝向所述基站的直线连线与正北方向的顺时针夹角。

优选的，还包括功率放大模块，所述功率放大模块连接所述收发信机的发射回路，并通过所述天线切换模块连接所述天线切换模块当前选中的所述天线。

一种用于提高移动终端天线定向性的方法，其中，具体包括如下步骤：

步骤1、于一包含有至少两个具有不同方向特性的天线的天线模块中选择一天线连接至移动终端的收发信机；

步骤2、通过一信号检测模块检测所述收发信机当前连接的所述天线的接收信号强度；

步骤3、通过一天线切换模块切换所述天线模块中不同的天线与所述收发信机连接；

步骤4、重复步骤2至步骤3，并通过一控制模块比较每个所述天线的接收信号强度，并控制所述天线切换模块选择切换所述天线模块中当前接收信号强度最大的天线与所述收发信机连接。

优选的，所述步骤2具体包括：

步骤21.一基站锁定模块锁定与所述移动终端进行无线通讯的基站；

步骤22.一感应模块感应所述移动终端所处的方位角；

步骤23.所述信号检测模块检测连接于所述收发信机的天线的接收信号强度；

步骤24.一匹配模块匹配每个天线在不同方位角下的接收信号强度与对应的方位角，形成映射列表。

优选的，所述步骤2中还包括：

步骤25.将所述映射列表存储于一存储模块。

优选的，所述步骤2中还包括：

步骤26.一方向图扫描模块将由所述感应模块感知的方位角形成方向图，并将根据所述存储模块中的映射列表，将所述天线模块中每个所述天线在不同方位角下的接收信号强度于所述方向图上实时更新；

步骤27.一显示模块将所述方向图显示于所述移动终端的显示装置上。

优选的，所述步骤4具体包括：

步骤41.所述控制模块读取存储于所述存储模块中的所述映射列表，比较在当前方位角下每个天线的接收信号强度。

步骤42.所述控制模块控制所述天线切换模块选择切换所述天线模块中接收信号强度最大的天线与所述收发信机连接。

本技术方案的有益效果是：

1.通过信号检测模块对不同天线的接收信号强度进行检测，并通过控制模块对不同天线信号强度的对比以及天线切换模块的切换控制，实现了不同环境下对天线的自适应选择，提高了移动终端的通信质量。

2.通过形成移动终端天线的接收信号强度随移动终端方位角变化的方向图，使用户可以通过选择该移动终端的方位角来增强移动终端的接收强度，实现了在不增加额外通信链路以及额外占用移动终端内部空间的情况下，提高移动终端中的天线的定向性以及移动终端在弱信号环境下的通信质量的目的。

3.通过基站锁定模块完成对信号基站的锁定，防止由于移动终端处于不同信号基站的重叠区域而产生的小区重选，造成基站改变从而使感应模块获得的方向角数据失效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种用于提高移动终端天线定向性的系统的实施例的结构示意图；

图2为本发明的一种用于提高移动终端天线定向性的系统的另一种实施例的结构示意图；

图3为本发明的一种用于提高移动终端天线定向性的系统的另一种实施例的结构示意图；

图4为本发明的一种用于提高移动终端天线定向性的方法的实施例的流程示意图；

图5为本发明的一种用于提高移动终端天线定向性的系统的实施例的方向图示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明的一种具体实施例公开了一种用于提高移动终端天线定向性的系统。如图1所示，上述的系统包括：收发信机，天线模块，天线切换模块，信号检测模块，控制模块。其中，天线模块通过天线切换模块与收发信机连接，信号检测模块与收发信机连接，控制模块分别与信号检测模块及天线切换模块连接。

上述的天线模块包括至少两个具有不同方向特性的天线。由于移动终端的天线并不是理想的全向性天线，因此在弱信号下，就难以保证通信质量。本发明的实施例中，在天线模块中设置了多个具有不同方向性的天线，可以在当前环境下，通过选择接收信号强度相对较大的天线以提高移动终端天线的定向性。天线模块中的天线可以设置两个或两个以上，并且不同天线的方向特性可具有一定的差异性，以使得移动终端尽可能地在更广的方向范围内提高信号的接收强度，方便选择使用。在一种具体实施方式中，天线的通信制式可以是2G/3G/4G，也可以是BT/WIFI/GPS，或其他任何通信服务系统的通信制式。

上述的天线切换模块用于切换选择天线模块中的天线与收发信机的连接。由于天线模块中设置有多个天线，因此天线切换模块起到了天线开关的作用，可以通过控制天线切换模块选通不同天线。

上述的收发信机用于发送和接收信号，在一种具体实施方式中，系统还可以包括功率放大模块。功率放大模块连接收发信机的发射回路，并通过天线切换模块连接天线切换模块当前选中的天线。当收发信机在发射时，通过该功率放大模块将信号功率放大，使收发信机能够与远程电台通信，上述的功率放大模块可由一射频功率放大器形成。在此基础上，收发信机的接收回路也可通过天线放大器连接天线切换模块当前选中的天线，使收发信机获得较佳的接收信号强度。

上述的信号检测模块用于检测收发信机当前连接天线的接收信号强度。具体来说，信号检测模块可以是设置于一基带处理模块中的信号检测部件，对通过收发信机的接收回路下变频为基带数据的信号，进行接收信号强度的检测。通过信号检测模块可以实现对天线模块中各天线的接收信号强度的检测，从而进行比较和选择。

上述的控制模块通过比较每个天线的接收信号强度，并控制天线切换模块选择切换天线模块中接收信号强度最大的天线与收发信机连接。

于上述技术方案的基础上，还包括用于感知移动终端所处的方位角的感应模块。方位角可以是指自正北方与目标方向之间依顺时针方向的夹角。这里的目标方向可以是移动终端朝向远程电台的直线连线，例如可以是手机朝向基站之间的连线。在一种具体实施方式中，上述的感应模块可以是电子罗盘，或者其他任何能够感知移动终端所处方位的感应器。

于上述技术方案的基础上，还包括用于匹配每个所述天线在不同方位角下的接收信号强度与对应的方位角以形成映射列表的匹配模块。如图2所示，匹配模块分别与感应模块，信号检测模块以及一存储模块连接。上述的存储模块用于存储映射列表。因此，进一步的，上述的控制模块是通过读取存储模块中存储的每个天线的在不同方位角下的接收信号强度的数据记录，即上述的映射列表中的记录，从而判断出在当前方向角下接受信号更强的天线，并控制天线切换模块选择该接收信号大的天线，达到增强移动终端天线的接收信号强度，改善通信质量的目的。控制模块通过读取存储于存储模块中的映射列表，比较在当前方位角下每个天线的接收信号强度。这样，当移动终端处于一之前记录过接收信号强度的方位角时，就可以通过读取存储于存储模块中映射列表的存储数据进行比较，并由控制模块选择连接接收信号强度最大的天线，而无需再次绘制新的方向图。

于上述技术方案的基础上，如图3所示，还包括分别与感应模块以及存储模块连接的方向图扫描模块，用以将由感应模块感知的方位角形成方向图，并根据存储模块中的映射列表，将天线模块中每个天线在不同方位角下的接收信号强度于方向图上实时更新。方向图可以是一张呈360°的平面图，并以预定的角度间隔，如可以是15°，30°等。由方向图扫描模块根据方向角形成的方向图作为参照，可以直观地看到当移动终端处于当前方位角时，天线模块中各天线在该方位角下的不同接收信号强度。在具体使用时，用户可以通过方向图扫描模块绘制一组或多组的方向图，即通过重复测量取平均值的方法进行测试，以提高精度。

于上述技术方案的基础上，还包括用于锁定与移动终端进行无线通讯的基站的基站锁定模块。当需要通过感应模块和信号检测模块等绘制方位图时，可由指令系统发出指令，如一数字基带处理模块发出的指令，锁定一个基站，以防止绘制方向图时发生小区重选造成基站改变，从而使感应模块获得的方向角数据失效。

于上述技术方案的基础上，还包括用于将方向图显示于移动终端的显示装置上的显示模块。通过将由方向图扫描模块形成的方向图显示于移动终端的显示装置，用户可以直观地看到处于当前方位角时，每个天线的接收信号强度，并可根据方向图的显示，通过改变移动终端的方向调整移动终端的方位角，以使当前使用的天线获得最大的接收信号强度。

本发明的另一种实施例中还公开了一种用于提高移动终端天线定向性的方法，如图4所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、于一包含有至少两个具有不同方向特性的天线的天线模块中选择一天线连接至移动终端的收发信机；

步骤2、通过一信号检测模块检测收发信机当前连接的天线的接收信号强度；

步骤3、通过一天线切换模块切换天线模块中不同的天线与收发信机连接；

步骤4、重复步骤2至步骤3，并通过一控制模块比较每个天线的接收信号强度，并控制天线切换模块选择切换天线模块中当前接收信号强度最大的天线与收发信机连接。

对于上述步骤2，在一种具体实施方式中，可以包括如下步骤：

步骤21.一基站锁定模块锁定与移动终端进行无线通讯的基站；

步骤22.一感应模块感应移动终端所处的方位角；

步骤23.信号检测模块检测连接于收发信机的天线的接收信号强度；

步骤24.一匹配模块匹配每个天线在不同方位角下的接收信号强度与对应的方位角，形成映射列表。

对于上述的步骤22至24，当感应模块感知到移动终端所处方位角时，信号检测模块会同步地检测天线处于不同方位角时的接收信号强度。同时，匹配模块也会对获取的方位角和方位角下的每个天线的接收信号强度进行匹配，以形成天线信号强度和方位角的映射列表。

在一种具体实施方式中，上述的步骤2中还包括：

步骤25.将映射列表存储于存储模块。

在一种具体实施方式中，上述的步骤2中还包括：

步骤26.一方向图扫描模块将由感应模块感知的方位角形成方向图，并将根据存储模块中的映射列表，将天线模块中每个天线在不同方位角下的接收信号强度于方向图上实时更新；

步骤27.一显示模块将方向图显示于移动终端的显示装置上。

上述的步骤26至27，通过将移动终端在水平面内旋转360°可以绘制一张360°的方向图。也可以根据需要，设置其他的测试角度范围，如180°，270°等。同时，方向图扫描模块会根据匹配模块形成的映射列表，将每个天线的接收信号强度实时更新到方向图中。通过显示模块，可以将方向图显示到移动终端的显示界面上，用户就可以根据此方向图来确定移动终端接收信号最大时的方位角，对移动终端的所处方位角做相应调整。方位角可以根据实际需要自定义设置，例如可以设置为正北方向与目标方向之间的顺时针方向的夹角，或者可以设置为正东方向与目标方向之间的顺时针方向的夹角，或其他。如图5所示，在一个具体实施方式中，方位角是正北方与目标方向之间依顺时针方向的夹角。此时通过锁定模块锁定的信号基站与移动终端连接线的方位角为正北315°，在整个方向图中，移动终端在方位角为正北0°时，A天线的接收信号强度最大，定向性最强。因此用户可以根据该方向图，调整移动终端的朝向，将移动终端的方位角转向方位角为正北315°的方向，通过选择移动终端的方位角增强了移动终端天线的接收强度，使A天线原来在方向角为正北0°时的接收信号强度，变成方位角为正北315°时的接收信号强度，从而使得移动终端在正北315°时A天线的接收信号强度最大。

对于上述的步骤4，在一种具体实施方式中，可以包括如下步骤：

步骤41.控制模块读取存储于存储模块中的映射列表，并比较在当前方位角下每个天线的接收信号强度。

步骤42.控制模块控制天线切换模块选择切换天线模块中接收信号强度最大的天线与收发信机连接。

以上所述的移动终端，是指具有信息处理能力的设备，可以是笔记本、平板电脑等设备中的一种，尤其可以是一种智能手机。

本发明的一种用于提高移动终端天线定向性的系统及方法，通过形成移动终端接收强度随移动终端方位角变化的方向图，使用户可以通过选择该移动终端的方位角来增强移动终端的接收强度，从而可以在不增加额外通信链路以及不需占用移动终端内部空间的情况下，改善了移动终端中的天线在弱信号环境下的通信质量，具有广泛的应用前景。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种用于提高移动终端天线定向性的系统，所述移动终端包括收发信机，其特征在于，包括：

天线模块；所述天线模块通过一天线切换模块与所述收发信机连接；所述天线模块包括至少两个具有不同方向特性的天线；所述天线切换模块用于切换选择所述天线模块中的天线与所述收发信机的连接；

与所述收发信机连接的信号检测模块；所述信号检测模块用于检测所述收发信机当前连接的天线的接收信号强度；

分别与所述信号检测模块及所述天线切换模块连接的控制模块；所述控制模块通过比较每个所述天线的接收信号强度，并控制所述天线切换模块选择切换所述天线模块中接收信号强度最大的天线与所述收发信机连接。

2.如权利要求1所述的用于提高移动终端天线定向性的系统，其特征在于，还包括用于锁定与所述移动终端进行无线通讯的基站的基站锁定模块。

3.如权利要求2所述的用于提高移动终端天线定向性的系统，其特征在于，还包括数字基带处理模块；所述基站锁定模块基于所述数字基带处理模块的指令锁定所述基站。

4.如权利要求2所述的用于提高移动终端天线定向性的系统，其特征在于，还包括：

感应模块，用于感应所述移动终端所处的方位角；

匹配模块，所述匹配模块用于匹配每个所述天线在不同方位角下的接收信号强度与对应的方位角，形成映射列表。

5.如权利要求4所述的用于提高移动终端天线定向性的系统，其特征在于，还包括用以存储所述映射列表的存储模块。

6.如权利要求5所述的用于提高移动终端天线定向性的系统，其特征在于，所述控制模块通过读取存储于所述存储模块中的所述映射列表，比较在当前方位角下每个天线的接收信号强度。

7.如权利要求5所述的用于提高移动终端天线定向性的系统，其特征在于，还包括：

方向图扫描模块，用以将由所述感应模块感知的方位角形成方向图，并将根据所述存储模块中的映射列表，将所述天线模块中每个所述天线在不同方位角下的接收信号强度于所述方向图上实时更新；

显示模块，用于将所述方向图显示于所述移动终端的显示装置上。

8.如权利要求4所述的用于提高移动终端天线定向性的系统，其特征在于，所述感应模块为电子罗盘。

9.如权利要求4所述的用于提高移动终端天线定向性的系统，其特征在于，所述方位角为所述移动终端朝向所述基站的直线连线与正北方向的顺时针夹角。

10.如权利要求1所述的用于提高移动终端天线定向性的系统，其特征在于，还包括功率放大模块，所述功率放大模块连接所述收发信机的发射回路，并通过所述天线切换模块连接所述天线切换模块当前选中的所述天线。

11.一种用于提高移动终端天线定向性的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1、于一包含有至少两个具有不同方向特性的天线的天线模块中选择一天线连接至移动终端的收发信机；

步骤2、通过一信号检测模块检测所述收发信机当前连接的所述天线的接收信号强度；

步骤3、通过一天线切换模块切换所述天线模块中不同的天线与所述收发信机连接；

步骤4、重复步骤2至步骤3，并通过一控制模块比较每个所述天线的接收信号强度，并控制所述天线切换模块选择切换所述天线模块中当前接收信号强度最大的天线与所述收发信机连接。

12.如权利要求11所述的用于提高移动终端天线定向性的方法，其特征在于，

所述步骤2具体包括：

步骤21.一基站锁定模块锁定与所述移动终端进行无线通讯的基站；

步骤22.一感应模块感应所述移动终端所处的方位角；

步骤23.所述信号检测模块检测连接于所述收发信机的天线的接收信号强度；

步骤24.一匹配模块匹配每个天线在不同方位角下的接收信号强度与对应的方位角，形成映射列表。

13.如权利要求12所述的用于提高移动终端天线定向性的方法，其特征在于，

所述步骤2中还包括：

步骤25.将所述映射列表存储于一存储模块。

14.如权利要求13所述的用于提高移动终端天线定向性的方法，其特征在于，

所述步骤2中还包括：

步骤26.一方向图扫描模块将由所述感应模块感知的方位角形成方向图，并将根据所述存储模块中的映射列表，将所述天线模块中每个所述天线在不同方位角下的接收信号强度于所述方向图上实时更新；

步骤27.一显示模块将所述方向图显示于所述移动终端的显示装置上。

15.如权利要求13所述的用于提高移动终端天线定向性的方法，其特征在于，

所述步骤4具体包括：

步骤41.所述控制模块读取存储于所述存储模块中的所述映射列表，比较在当前方位角下每个天线的接收信号强度。

步骤42.所述控制模块控制所述天线切换模块选择切换所述天线模块中接收信号强度最大的天线与所述收发信机连接。