CN104953289A - 天线系统及应用该天线系统的通信终端 - Google Patents

Abstract

一种天线系统，包括辐射体、第一馈入端、第二馈入端、接地端、第一匹配电路、第二匹配电路和第三匹配电路，所述第一馈入端、第二馈入端和接地端间隔设置，所述辐射体设置于所述第一馈入端、第二馈入端和接地端一侧，所述第一馈入端通过第一匹配电路与辐射体电性连接，所述第二馈入端通过第二匹配电路与辐射体电性连接，所述接地端通过第三匹配电路与辐射体电性连接，所述第一馈入端用于接收第一馈入信号，所述天线系统在第一馈入信号的作用下工作于近场通信模式，所述第二馈入端用于接收第二馈入信号，所述天线系统在第二馈入信号的作用下工作于远场通信模式。所述天线系统可实现远场通信天线和近场通信天线共用。本发明还提供一种通信终端。

Description

天线系统及应用该天线系统的通信终端

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种天线系统及一种应用该天线系统的通信终端。

背景技术

近场通信(Near Field Communication，NFC)技术是一种短距离的无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输交换数据，可应用于移动支付、电子票务、门禁考勤等领域。目前，NFC已逐渐成为手机、平板电脑等通信终端的必备功能。NFC功能的实现离不开天线设计，现有的NFC天线所需空间较大，并且为了避免干扰，还需要配备与NFC天线面积相当的、且价格昂贵的铁氧体，无疑会增加手机、平板电脑等通信终端的生产成本。同时，随着第四代移动通信技术的普及，以及手机、平板电脑等通信终端在功能上的多样化发展和在外形尺寸上的轻薄化发展，移动通信领域对通信终端小体积、宽带宽的天线系统的设计需求越来越迫切，如何在有限的空间中设计出辐射特性优良的包括远场通信天线以及NFC天线在内的天线系统，成为无线通信领域当前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种天线系统，通过在现有的远场通信天线系统上增加匹配电路来实现远场通信天线和NFC天线的共用，从而无需设计单独的NFC天线，可有效控制该天线系统的整体尺寸和复杂度，并降低生产成本。

另，本发明还提供一种应用该天线系统的通信终端。

一种天线系统，包括辐射体、第一馈入端、第二馈入端、接地端、第一匹配电路、第二匹配电路和第三匹配电路，所述第一馈入端、第二馈入端和接地端间隔设置，所述辐射体设置于所述第一馈入端、第二馈入端和接地端一侧，所述第一馈入端通过所述第一匹配电路与所述辐射体电性连接，所述第二馈入端通过所述第二匹配电路与所述辐射体电性连接，所述接地端通过所述第三匹配电路与所述辐射体电性连接，所述第一馈入端用于接收第一馈入信号，所述天线系统在所述第一馈入信号的作用下工作于近场通信模式，所述第二馈入端用于接收第二馈入信号，所述天线系统在所述第二馈入信号的作用下工作于远场通信模式。

其中，所述第一匹配电路用于在所述天线系统工作于近场通信模式时抵消所述天线系统的原有感抗，并增加所述天线系统的电阻，以及用于在所述天线系统工作于远场通信模式时实现所述第二馈入信号与所述第一馈入信号及第一馈入信号参考地的隔离。

其中，所述第二匹配电路用于在所述天线系统工作于远场通信模式时实现所述天线系统的阻抗匹配；所述第三匹配电路用于在所述天线系统工作于近场通信模式时使所述天线系统谐振于近场通信的工作频率。

其中，所述第一匹配电路包括第一电感、第一电容和第一参考地，所述第一电感一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第一电容的一端以及所述第一馈入端电性连接，所述第一电容的另一端与所述第一参考地连接。

其中，所述第一匹配电路包括第二电感、第三电感、第二电容和第二参考地，所述第二电感一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第三电感的一端以及所述第二电容的一端电性连接，所述第三电感的另一端与所述第一馈入端电性连接，所述第二电容的另一端与所述第二参考地电性连接。

其中，所述第一匹配电路包括第三电容、第四电感、第五电感和第三参考地，所述第三电容一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第四电感的一端以及所述第五电感的一端电性连接，所述第四电感的另一端与所述第一馈入端电性连接，所述第五电感的另一端与所述第三参考地电性连接。

其中，所述第一匹配电路包括第四电容、第六电感和第四参考地，所述第六电感包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第四电容一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第一连接端电性连接，所述第二连接端与所述第一馈入端电性连接，所述第三连接端与所述第四参考地电性连接。

其中，所述第三匹配电路包括第七电感和第五电容，所述第七电感一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第五电容的一端电性连接，所述第五电容的另一端与所述接地端电性连接。

一种通信终端，包括基板，所述基板上设置第一信号源、第二信号源和系统接地面，所述通信终端还包括天线系统，所述天线系统包括辐射体、第一馈入端、第二馈入端、接地端、第一匹配电路、第二匹配电路和第三匹配电路，所述第一馈入端、第二馈入端和接地端间隔设置，所述辐射体设置于所述第一馈入端、第二馈入端和接地端一侧，所述第一馈入端通过所述第一匹配电路与所述辐射体电性连接，所述第二馈入端通过所述第二匹配电路与所述辐射体电性连接，所述接地端通过所述第三匹配电路与所述辐射体电性连接，所述第一信号源与所述第一馈入端电性连接，用于为所述天线系统提供第一馈入信号，所述第二信号源与所述第二馈入端电性连接，用于为所述天线系统提供第二馈入信号，所述系统接地面与所述接地端电性连接，用于为所述天线系统提供接地，所述天线系统在所述第一馈入信号的作用下工作于近场通信模式，所述天线系统在所述第二馈入信号的作用下工作于远场通信模式。

其中，所述第一匹配电路用于在所述天线系统工作于近场通信模式时抵消所述天线系统的原有感抗，并增加所述天线系统的电阻，以及用于在所述天线系统工作于远场通信模式时实现所述第二馈入信号与所述第一馈入信号及第一馈入信号参考地的隔离。

其中，所述第二匹配电路用于在所述天线系统工作于远场通信模式时实现所述天线系统的阻抗匹配；所述第三匹配电路用于在所述天线系统工作于近场通信模式时使所述天线系统谐振于近场通信的工作频率。

其中，所述第一匹配电路包括第一电感、第一电容和第一参考地，所述第一电感一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第一电容的一端以及所述第一馈入端电性连接，所述第一电容的另一端与所述第一参考地连接。

其中，所述第一匹配电路包括第二电感、第三电感、第二电容和第二参考地，所述第二电感一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第三电感的一端以及所述第二电容的一端电性连接，所述第三电感的另一端与所述第一馈入端电性连接，所述第二电容的另一端与所述第二参考地电性连接。

其中，所述第一匹配电路包括第三电容、第四电感、第五电感和第三参考地，所述第三电容一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第四电感的一端以及所述第五电感的一端电性连接，所述第四电感的另一端与所述第一馈入端电性连接，所述第五电感的另一端与所述第三参考地电性连接。

其中，所述第一匹配电路包括第四电容、第六电感和第四参考地，所述第六电感包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第四电容一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第一连接端电性连接，所述第二连接端与所述第一馈入端电性连接，所述第三连接端与所述第四参考地电性连接。

其中，所述第三匹配电路包括第七电感和第五电容，所述第七电感一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第五电容的一端电性连接，所述第五电容的另一端与所述接地端电性连接。

本发明所述天线系统通过在现有的远场通信天线系统上增加所述第一匹配电路、第二匹配电路及第三匹配电路，并通过所述第一馈入端接收第一馈入信号，以使所述天线系统在所述第一馈入信号的作用下工作于近场通信模式，通过所述第二馈入端接收第二馈入信号，以使所述天线系统在所述第二馈入信号的作用下工作于远场通信模式，从而实现远场通信天线和NFC天线的共用，无需设计单独的NFC天线，可有效控制该天线系统及通信终端的整体尺寸和复杂度，并降低生产成本。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例的天线系统的结构示意图。

图2是图1所示天线系统的第一匹配电路的结构示意图。

图3A-图3C是图1所示天线系统的第一匹配电路的其他可选结构示意图。

图4是图1所示天线系统的第三匹配电路的结构示意图。

图5是本发明第二实施例的通信终端的结构示意图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明第一实施例提供一种天线系统100，其应用于手机、平板电脑等通信终端中，用于发射和接收无线电波以传递、交换无线通信信号。

所述天线系统100包括辐射体10、第一馈入端20、第二馈入端30、接地端40、第一匹配电路50、第二匹配电路60和第三匹配电路70。所述第一馈入端20、第二馈入端30和接地端40间隔设置，所述辐射体10设置于所述第一馈入端20、第二馈入端30和接地端40一侧。所述第一馈入端20通过所述第一匹配电路50与所述辐射体10电性连接。所述第二馈入端30通过所述第二匹配电路60与所述辐射体10电性连接。所述接地端40通过所述第三匹配电路70与所述辐射体10电性连接。所述第一馈入端20用于接收第一馈入信号，所述天线系统100在所述第一馈入信号的作用下工作于近场通信模式，所述第二馈入端30用于接收第二馈入信号，所述天线系统100在所述第二馈入信号的作用下工作于远场通信模式。

可以理解，所述第一馈入信号和所述第二馈入信号分别由相互独立的信号源提供。例如，所述第一馈入信号可以由所述通信终端的近场通信收发电路提供；所述第二馈入信号可以由所述通信终端的远场通信收发电路提供。

可以理解，当所述天线系统100工作于近场通信模式时，所述天线系统100作为近场通信天线使用，用于收发近场通信数据，例如移动支付数据、门禁考勤数据等，所述辐射体10为构成所述近场通信天线的一部分；当所述天线系统100工作于远场通信模式时，所述天线系统100作为远场通信天线使用，用于收发远场通信数据，例如语音通信数据、视频通信数据等，所述辐射体10为构成所述远场通信天线的一部分。

所述第一匹配电路50用于在所述天线系统100工作于近场通信模式时抵消所述天线系统100的原有感抗，并增加所述天线系统100的电阻；以及用于在所述天线系统100工作于远场通信模式时实现所述第二馈入信号与所述第一馈入信号及第一馈入信号参考地的隔离。所述第二匹配电路60用于在所述天线系统100工作于远场通信模式时实现所述天线系统100的阻抗匹配。所述第三匹配电路70用于在所述天线系统100工作于近场通信模式时使所述天线系统100谐振于近场通信的工作频率。

请参阅图2，在可选实施例中，所述第一匹配电路50包括第一电感L1、第一电容C1和第一参考地GND1，所述第一电感L1一端与所述辐射体10电性连接，另一端与所述第一电容C1的一端以及所述第一馈入端20电性连接，所述第一电容C1的另一端与所述第一参考地GND1连接。

请参阅图3A，在可选实施例中，所述第一匹配电路50包括第二电感L2、第三电感L3、第二电容C2和第二参考地GND2，所述第二电感L2一端与所述辐射体10电性连接，另一端与所述第三电感L3的一端以及所述第二电容C2的一端电性连接，所述第三电感L3的另一端与所述第一馈入端20电性连接，所述第二电容C2的另一端与所述第二参考地GND2电性连接。

请参阅图3B，在可选实施例中，所述第一匹配电路50包括第三电容C3、第四电感L4、第五电感L5和第三参考地GND3，所述第三电容C3一端与所述辐射体10电性连接，另一端与所述第四电感L4的一端以及所述第五电感L5的一端电性连接，所述第四电感C4的另一端与所述第一馈入端20电性连接，所述第五电感L5的另一端与所述第三参考地GND3电性连接。

请参阅图3C，在可选实施例中，所述第一匹配电路50包括第四电容C4、第六电感L6和第四参考地GND4，所述第六电感L6包括第一连接端P1、第二连接端P2和第三连接端P3，所述第四电容C4一端与所述辐射体10电性连接，另一端与所述第一连接端P1电性连接，所述第二连接端P2与所述第一馈入端20电性连接，所述第三连接端P3与所述第四参考地GND4电性连接。

在可选实施例中，所述第二匹配电路60与所述辐射体10的具体结构形态有关。其中，所述辐射体10可以是单极天线形态、倒F天线(Inverted-F Antenna，IFA)形态、环状天线形态、缝隙天线形态中的一种或多种的组合。所述第二匹配电路60可以为由电容、电感、电阻等无源器件相互并联或/和串联组成的电路结构。

请参阅图4，在可选实施例中，所述第三匹配电路70包括第七电感L7和第五电容C5，所述第七电感L7一端与所述辐射体10电性连接，另一端与所述第五电容C5的一端电性连接，所述第五电容C5的另一端与所述接地端40电性连接。可以理解，所述第三匹配电路70还可以是由电感、电容相互并联或/和串联组成的其他电路结构，其中，所述第三匹配电路70应至少包括一电感。

请参阅图5，本发明第二实施例提供一种通信终端200，包括基板210和天线系统100。所述基板210上设置第一信号源211、第二信号源212和系统接地面213。所述基板210可以为所述通信终端200的系统电路板。所述通信终端200可以为智能手机、平板电脑等移动通信终端。所述第一信号源211用于为所述天线系统100提供第一馈入信号，所述第二信号源212用于为所述天线系统100提供第二馈入信号，所述接地面213用于为所述天线系统100提供接地。

所述天线系统100包括辐射体10、第一馈入端20、第二馈入端30、接地端40、第一匹配电路50、第二匹配电路60和第三匹配电路70。所述第一馈入端20、第二馈入端30和接地端40间隔设置，所述辐射体10设置于所述第一馈入端20、第二馈入端30和接地端40一侧。所述第一馈入端20通过所述第一匹配电路50与所述辐射体10电性连接。所述第二馈入端30通过所述第二匹配电路60与所述辐射体10电性连接。所述接地端40通过所述第三匹配电路70与所述辐射体10电性连接。所述第一信号源211与所述第一馈入端20电性连接，所述第一馈入端20用于接收所述第一馈入信号，所述天线系统100在所述第一馈入信号的作用下工作于近场通信模式；所述第二信号源212与所述第二馈入端30电性连接，所述第二馈入端30用于接收所述第二馈入信号，所述天线系统100在所述第二馈入信号的作用下工作于远场通信模式。

可以理解，当所述天线系统100工作于近场通信模式时，所述天线系统100作为近场通信天线使用，用于收发近场通信数据，例如移动支付数据、门禁考勤数据等，所述辐射体10为构成所述近场通信天线的一部分；当所述天线系统100工作于远场通信模式时，所述天线系统100作为远场通信天线使用，用于收发远场通信数据，例如语音通信数据、视频通信数据等，所述辐射体10为构成所述远场通信天线的一部分。

所述第一匹配电路50用于在所述天线系统100工作于近场通信模式时抵消所述天线系统100的原有感抗，并增加所述天线系统100的电阻；以及用于在所述天线系统100工作于远场通信模式时实现所述第二馈入信号与所述第一馈入信号及第一馈入信号参考地的隔离。所述第二匹配电路60用于在所述天线系统100工作于远场通信模式时实现所述天线系统100的阻抗匹配。所述第三匹配电路70用于在所述天线系统100工作于近场通信模式时使所述天线系统100谐振于近场通信的工作频率。

请参阅图2，在可选实施例中，所述第一匹配电路50包括第一电感L1、第一电容C1和第一参考地GND1，所述第一电感L1一端与所述辐射体10电性连接，另一端与所述第一电容C1的一端以及所述第一馈入端20电性连接，所述第一电容C1的另一端与所述第一参考地GND1连接。

请参阅图3A，在可选实施例中，所述第一匹配电路50包括第二电感L2、第三电感L3、第二电容C2和第二参考地GND2，所述第二电感L2一端与所述辐射体10电性连接，另一端与所述第三电感L3的一端以及所述第二电容C2的一端电性连接，所述第三电感L3的另一端与所述第一馈入端20电性连接，所述第二电容C2的另一端与所述第二参考地GND2电性连接。

请参阅图3B，在可选实施例中，所述第一匹配电路50包括第三电容C3、第四电感L4、第五电感L5和第三参考地GND3，所述第三电容C3一端与所述辐射体10电性连接，另一端与所述第四电感L4的一端以及所述第五电感L5的一端电性连接，所述第四电感C4的另一端与所述第一馈入端20电性连接，所述第五电感L5的另一端与所述第三参考地GND3电性连接。

请参阅图3C，在可选实施例中，所述第一匹配电路50包括第四电容C4、第六电感L6和第四参考地GND4，所述第六电感L6包括第一连接端P1、第二连接端P2和第三连接端P3，所述第四电容C4一端与所述辐射体10电性连接，另一端与所述第一连接端P1电性连接，所述第二连接端P2与所述第一馈入端20电性连接，所述第三连接端P3与所述第四参考地GND4电性连接。

在可选实施例中，所述第二匹配电路60与所述辐射体10的具体结构形态有关。其中，所述辐射体10可以是单极天线形态、倒F天线(Inverted-F Antenna，IFA)形态、环状天线形态、缝隙天线形态中的一种或多种的组合。所述第二匹配电路60可以为由电容、电感、电阻等无源器件相互并联或/和串联组成的电路结构。

请参阅图4，在可选实施例中，所述第三匹配电路70包括第七电感L7和第五电容C5，所述第七电感L7一端与所述辐射体10电性连接，另一端与所述第五电容C5的一端电性连接，所述第五电容C5的另一端与所述接地端40电性连接。可以理解，所述第三匹配电路70还可以是由电感、电容相互并联或/和串联组成的其他电路结构，其中，所述第三匹配电路70应至少包括一电感。

可以理解，所述通信终端200可以是具有金属边框或/和金属背壳结构的终端，并且所述金属边框的一部分或/和金属背壳的一部分作为所述辐射体10的一部分。通过对所述辐射体10单独馈入所述第一馈入信号，并结合所述第一匹配电路50和第三匹配电路70，使所述天线系统100工作于近场通信模式；或对所述辐射体10单独馈入所述第二馈入信号，并结合所述第二匹配电路60，使所述天线系统100工作于远场通信模式。因此，无需改变所述辐射体10的结构即可实现所述天线系统100在所述近场通信模式和远场通信模式之间的切换。

本发明所述天线系统100通过在现有的远场通信天线系统上增加所述第一匹配电路50、第二匹配电路60及第三匹配电路70，并通过所述第一馈入端20接收第一馈入信号，以使所述天线系统100在所述第一馈入信号的作用下工作于近场通信模式，通过所述第二馈入端30接收第二馈入信号，以使所述天线系统100在所述第二馈入信号的作用下工作于远场通信模式，从而实现远场通信天线和NFC天线的共用，无需设计单独的NFC天线，可有效控制该天线系统100及通信终端200的整体尺寸和复杂度，并降低生产成本。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种天线系统，用于发射和接收无线通信信号，其特征在于，所述天线系统包括辐射体、第一馈入端、第二馈入端、接地端、第一匹配电路、第二匹配电路和第三匹配电路，所述第一馈入端、第二馈入端和接地端间隔设置，所述辐射体设置于所述第一馈入端、第二馈入端和接地端一侧，所述第一馈入端通过所述第一匹配电路与所述辐射体电性连接，所述第二馈入端通过所述第二匹配电路与所述辐射体电性连接，所述接地端通过所述第三匹配电路与所述辐射体电性连接，所述第一馈入端用于接收第一馈入信号，所述天线系统在所述第一馈入信号的作用下工作于近场通信模式，所述第二馈入端用于接收第二馈入信号，所述天线系统在所述第二馈入信号的作用下工作于远场通信模式。

2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第一匹配电路用于在所述天线系统工作于近场通信模式时抵消所述天线系统的原有感抗，并增加所述天线系统的电阻，以及用于在所述天线系统工作于远场通信模式时实现所述第二馈入信号与所述第一馈入信号及第一馈入信号参考地的隔离。

3.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第二匹配电路用于在所述天线系统工作于远场通信模式时实现所述天线系统的阻抗匹配；所述第三匹配电路用于在所述天线系统工作于近场通信模式时使所述天线系统谐振于近场通信的工作频率。

4.如权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述第一匹配电路包括第一电感、第一电容和第一参考地，所述第一电感一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第一电容的一端以及所述第一馈入端电性连接，所述第一电容的另一端与所述第一参考地连接。

5.如权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述第一匹配电路包括第二电感、第三电感、第二电容和第二参考地，所述第二电感一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第三电感的一端以及所述第二电容的一端电性连接，所述第三电感的另一端与所述第一馈入端电性连接，所述第二电容的另一端与所述第二参考地电性连接。

6.如权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述第一匹配电路包括第三电容、第四电感、第五电感和第三参考地，所述第三电容一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第四电感的一端以及所述第五电感的一端电性连接，所述第四电感的另一端与所述第一馈入端电性连接，所述第五电感的另一端与所述第三参考地电性连接。

7.如权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述第一匹配电路包括第四电容、第六电感和第四参考地，所述第六电感包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第四电容一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第一连接端电性连接，所述第二连接端与所述第一馈入端电性连接，所述第三连接端与所述第四参考地电性连接。

8.如权利要求1-7任意一项所述的天线系统，其特征在于，所述第三匹配电路包括第七电感和第五电容，所述第七电感一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第五电容的一端电性连接，所述第五电容的另一端与所述接地端电性连接。

9.一种通信终端，包括基板，所述基板上设置第一信号源、第二信号源和系统接地面，其特征在于，所述通信终端还包括天线系统，所述天线系统包括辐射体、第一馈入端、第二馈入端、接地端、第一匹配电路、第二匹配电路和第三匹配电路，所述第一馈入端、第二馈入端和接地端间隔设置，所述辐射体设置于所述第一馈入端、第二馈入端和接地端一侧，所述第一馈入端通过所述第一匹配电路与所述辐射体电性连接，所述第二馈入端通过所述第二匹配电路与所述辐射体电性连接，所述接地端通过所述第三匹配电路与所述辐射体电性连接，所述第一信号源与所述第一馈入端电性连接，用于为所述天线系统提供第一馈入信号，所述第二信号源与所述第二馈入端电性连接，用于为所述天线系统提供第二馈入信号，所述系统接地面与所述接地端电性连接，用于为所述天线系统提供接地，所述天线系统在所述第一馈入信号的作用下工作于近场通信模式，所述天线系统在所述第二馈入信号的作用下工作于远场通信模式。

10.如权利要求9所述的通信终端，其特征在于，所述天线系统为如权利要求2-7任意一项所述的天线系统。

11.如权利要求10所述的通信终端，其特征在于，所述第三匹配电路包括第七电感和第五电容，所述第七电感一端与所述辐射体电性连接，另一端与所述第五电容的一端电性连接，所述第五电容的另一端与所述接地端电性连接。