CN105356048B - Usb接口、天线模块及其天线系统、移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种USB接口、天线模块和天线系统。该天线系统包括USB接口，所述USB接口具有馈电端，所述馈电端连接射频芯片和天线模块；以及天线模块，适于接收或发送射频信号，所述天线模块外置于所述移动终端，并通过所述USB接口与所述射频芯片连接，实现所述射频芯片和天线模块之间的信号传输。本发明还提供使用该天线系统的移动终端。本发明技术方案将天线模块外置于移动终端，天线模块处于开放的通信环境，相比较内置于移动终端的天线模块，其辐射信号的能量增强，有利于移动终端的天线系统扩展带宽、兼容不同通信制式。

Description

USB接口、天线模块及其天线系统、移动终端

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别涉及移动通信终端天线模块、天线系统及具有该天线系统的移动终端。

背景技术

手持移动终端的小型化，轻便化一直是近年来运营商及生产厂商的追求目标。近些年来也不断涌现出“超薄”，“超轻”等概念手持移动终端。手持移动终端的尺寸记录也不断被刷新。整机外观的设计“轻薄化”已经被生产厂家摆在了第一需求。

整机外观设计的“轻薄化”使得移动终端设备自身的体积不断被压缩，整机集成度越来越高，进而达到整机变轻薄的目的。“轻薄化”设计必然会导致移动终端一些原有功能的性能下降，其中，天线性能因其对器件周围环境要求较高，所以受到的影响首当其冲。在一些不理想的情况下，天线性能下降会比较明显，严重影响用户体验。

与原有尺寸的移动终端相比较，在通信基站密集区(如，城市)，二者使用在信号质量及用户体验上没有太大差异，然而，一旦离开通信基站密集区，如：进入高速移动状态、弱场信号状态、偏远地区等情况，二者整机天线的性能差异就会体现出来，“轻薄化”的移动终端，其信号质量及用户体验远远不及原有尺寸的移动终端。

另一方面，由于移动通信制式的不断发展，手持移动终端对天线频段的带宽要求也越来越宽。结合整机越做越薄的趋势，生产厂家很难做出既“轻薄”又兼容多制式的手持移动终端。通常上市的机型中所说的满足全部频段的手持移动终端，其个别频段也仅仅满足国际漫游的最低测试标准。频段的性能分布也会根据市场的区分有着不同的侧重点。这也导致了一种现象，就是在用户跨区域，跨制式漫游的使用状态，有可能在同样的地域由于终端天线性能侧重的不一致，导致在特定地区用户体验较差。如：在美国购买的移动终端回到中国地区使用，经常会有漏接电话的情况。原因就在于我国与美国执行的GSM通信制式是不同的。我国执行欧洲标准的GSM900、1800频段，而美国执行GSM850、1900频段。所以在美国销售的移动终端天线一定是优先GSM850、1900的性能，而GSM900、1800则作为漫游兼容考虑，可想而知美国购买的移动终端在中国使用时，其性能是无法得到充分保障的。

发明内容

针对以上的情况，本发明提出了一种手持移动终端天线模块、天线系统及使用该天线系统的移动终端，解决由于移动终端的整机环境差带来的天线性能差异，以及天线性能不足导致的漫游体验差等问题。

本发明的实施例提供一种USB接口，包括馈电端，用于传输天线信号。

可选地，所述馈电端连接有匹配电路，用于对天线和馈电端之间进行阻抗匹配。

本发明的实施例提供一种天线模块，所述天线模块包括与权利要求1所述的USB接口对应的接口，所述天线模块的接口具有馈电端，用于传输天线信号。

可选地，所述天线模块包括平面倒置折叠天线，倒置折叠天线，单极子天线，单环天线或双环天线。

本发明的实施例提供一种移动终端的天线系统，包括：天线模块，适于接收或发送天线信号，所述天线模块外置于所述移动终端；以及USB接口，所述USB接口包括馈电端，用于传输天线信号。

可选地，所述天线模块具有与所述USB接口对应的接口，所述天线模块的接口具有馈电端，用于传输天线信号。

可选地，所述天线系统连接有匹配电路，用于对天线模块和移动终端之间进行阻抗匹配。

本发明的实施例提供一种移动终端，包括，天线模块，适于接收或发送天线信号，所述天线模块外置于所述移动终端；以及移动终端本体，所述移动终端本体上设置有USB接口，所述USB接口具有馈电端。

可选地，所述移动终端还包括射频芯片，所述射频芯片通过所述USB接口的馈电端接收天线信号。

可选地，所述天线模块连接有匹配电路，用于对天线模块和移动终端本体之间进行阻抗匹配。

可选地，所述天线模块具有与所述USB接口对应的接口，所述天线模块的接口具有馈电端，用于传输天线信号。

可选地，所述USB接口具有数据传输功能。

可选地，所述天线模块具有与所述USB接口对应的接口，所述天线模块的接口具有馈电端，用于传输天线信号至射频芯片。

与现有技术相比，本发明不破坏原有的移动终端结构，通过设置USB接口及天线模块扩展，就可以满足用户对天线性能的需求，简便易用。

并且，由于本发明技术方案将天线模块外置于移动终端，天线模块置于开放的通信环境，相比较内置于移动终端的天线模块，其收发射频信号时受到移动终端内的其他金属器件的屏蔽、参考地的影响将大大减少，因此辐射信号的能量将增强，进而，所述天线模块的频段可以根据通信需求随意定制，有利于移动终端的天线系统扩展带宽、兼容不同通信制式。

附图说明

图1是本发明实施例提供的天线系统示意图；

图2是本发明实施例提供的USB接口引脚示意图；

图3是本发明实施例提供的与图2所示USB接口对应的天线模块接口引脚示意图；

图4是本发明实施例提供的使用图1所示天线系统的移动终端示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

移动终端的天线系统，通常都整体设计在移动终端设备内，所述天线系统通常包括集成在PCB板上射频芯片，贴合在移动终端后盖机壳内的天线模块等，所述天线模块用于接收和发送射频信号。然而，内置在移动终端内的天线模块，受到移动终端机壳内其他金属器件和参考地的影响，其收发射频信号的辐射能量大大削弱，进而影响天线系统扩展带宽、兼容不同通信制式的能力。

本发明提供一种天线系统，将天线模块外置在移动终端机壳外部，并通过USB接口与移动终端连接。

图1是本发明实施例提供的天线系统示意图，所述移动终端10的天线系统包括：

USB接口20，所述USB接口20具有馈电端，所述馈电端连接射频芯片40和天线模块30；以及

天线模块30，适于接收或发送射频信号，所述天线模块30外置于所述移动终端10，并通过所述USB接口20与所述射频芯片40连接，实现所述射频芯片40和天线模块30之间的信号传输。

如图1所示，所述USB接口20与移动终端内的PCB板电连接，所述射频芯片40集成在所述PCB板上，并通过USB接口20上设置的馈电端与外置的天线模块30实现射频信号的输入、输出。USB接口还与整机的参考地连接。

所述USB接口包括馈电端，用于连接射频芯片40和外置的天线模块30，以传输天线信号。作为本发明的一个实施例，所述USB接口除了设置有适于射频信号传输的馈电端，还可以具有常规的USB接口的数据传输功能。

本发明对移动终端上原有的USB接口的引脚进行改进，实现前述的具有馈电端的USB接口功能。以下将结合图2说明本发明实施例提供的USB接口引脚。

作为本发明的一个实施例，可以利用移动终端上常规的5pin Mini-USB接口，该接口通常为金属构造，并与移动终端整机PCB板通过4个金属脚焊接到一起，已保证其结构的稳定性。

标准的5pin USB接口包括：VBus引脚，作为供电引脚；Data-引脚，作为数据-；Data+引脚，为数据+；ID引脚，可空接、接地或做OTG(On The Go，在没有Host的情况下，实现设备间的数据传输)使用；以及，GND引脚，为固定接地引脚。

本发明对标准的5pin USB接口的VBus引脚、Data-引脚、Data+引脚和GND引脚保持不变，仅改变原ID引脚。如图2所示，所述USB接口20包括：VBus引脚201、Data-引脚202、Data+引脚203和GND引脚205，以及第五引脚204，所述第五引脚作为所述天线系统的馈电端(FP，Feed Point)，实现射频芯片40和天线模块30之间的信号传输，因此，第五引脚204在下文又称为馈电端引脚204。如此，所述USB接口20原本的数据传输功能仍然保持，同时又兼具了天线的馈电功能。

需要注意的是，由于该馈电端是作为移动终端整机的射频部分，还可以在馈电端到射频芯片的传输线之间，进行阻抗匹配，以满足射频需求。

作为本发明的一个实施例，如果所述5pin USB接口的原ID引脚是作为OTG功能脚，则需要兼容OTG功能与天线模块功能的引脚复用，例如，可以在所述5pin USB接口的该ID引脚前端设置单刀双掷开关(Single Pole Double Throw，SPDT)即可。

相应的，本发明提供一种外置于移动终端的天线模块，所述天线模块可以通过前述的USB接口的馈电端与移动终端的射频芯片连接。

本发明对外置天线模块的形式不作限定，例如可以是平面倒置折叠天线(PIFA)，倒置折叠天线(IFA)，单极子天线(monopole antenna)，单环或双环天线(single loop anddual loop antenna)等。

由于本发明的天线模块独立于移动终端整机之外，其天线辐射环境要远远好于原有的内置天线，其通信性能也会好于原有内置天线。根据具体应用案例的不同，可以设计出不同频段的高性能天线来满足用户的需求。用户也可以根据不同制式地区、情景模式来选择不同的天线模块自行组装，来弥补原有内置天线的性能不足，提升用户体验，并对原有整机不产生任何破坏。

图3是本发明实施例提供的与图2所示USB接口对应的天线模块接口引脚示意图。如图3所示，所述天线模块30包括与图2所示的USB接口20的引脚相对应的阳头引脚，具体包括：引脚301，与USB接口20的VBus引脚201对应，该引脚空接；引脚302、303，与Data-引脚202和Data+引脚203对应，该两个引脚可以空接，也可以作为天线系统中使用的开关、可变电容等器件的控制脚；引脚305，与GND引脚205对应，该引脚为天线模块接地引脚；第五引脚304，与馈电端引脚204对应，该引脚为天线模块的馈电端(FP)，提供射频信号的输入、输出。

除了205、305引脚作为天线系统的固定接地引脚，若还需要第二个接地点，可以将USB接口20的外壳与参考地连接。

同样地，天线模块30也需要与移动终端的连接端进行50欧姆阻抗控制，以满足射频需要，例如，如图1所示的匹配电路101，该匹配电路101与天线模块30满足50欧姆阻抗匹配。在此不予赘述。

本发明不破坏原有的移动终端结构，通过设置USB接口及天线模块扩展，就可以满足用户对天线性能的需求，简便易用。

并且，本发明实施例提供的天线模块外观，其外观形状，例如：形状、尺寸、颜色等都可以根据生产厂家、运营商、客户的喜好定制，仅需设置相应的USB接口引脚，保证模块的天线性能即可。

图4是本发明实施例提供的使用图1所示天线系统的移动终端示意图。

由图4可以看出，采用本发明的天线系统的移动终端，从外观上看，仅仅在移动终端本体的外壳增加了与之连接的天线模块30，虽然图4所示天线模块30连接在移动终端的底部，但本领域人员应当了解的是，根据所设置的USB接口的位置不同，可以选择在移动终端的顶部、侧边等位置安装天线模块，并不局限于移动终端底部。

如图4所示，所述移动终端10包括：

移动终端本体，所述移动终端本体上设置有USB接口(未图示)，所述USB接口具有馈电端，所述馈电端连接射频芯片和天线模块；

适于接收或发送射频信号的天线模块30，所述天线模块30外置于所述移动终端10，并通过USB接口与射频芯片(未图示)连接，实现所述射频芯片和天线模块30之间的信号传输。

所述移动终端包括射频芯片(未图示)，所述射频芯片集成在移动终端的PCB板上，并通过USB接口的馈电端与外置的天线模块30连接。

作为本发明的一个实施例，所述USB接口除了设置有适于射频信号传输的馈电端，还可以具有常规的USB接口的数据传输功能。

具体地，所述USB接口的引脚配置以及与之连接的外置天线模块的引脚配置可以参考前述实施例所述的方案，在此不予赘述。

根据本发明实施例提供的天线模块可以使用如PIFA\IFA\LOOP\MONOPOLE等不同的天线形式，只需要满足所需频段制式保证性能即可。

根据本发明实施例提供的天线模块不仅可以用于2G\3G\4G通信环境中，而且还可以用于手持移动终端的其他各种天线上，例如，GPS\WIFI\BT\LTE DIV\FM等天线，凡有不同制式需求的天线都可做模块化处理。

由于本发明技术方案将天线模块外置于移动终端，天线模块置于开放的通信环境，相比较内置于移动终端的天线模块，其收发射频信号时受到移动终端内的其他金属器件的屏蔽、参考地的影响将大大减少，因此辐射信号的能量将增强，进而，所述天线模块的频段可以根据通信需求随意定制，有利于移动终端的天线系统扩展带宽、兼容不同通信制式。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.移动终端的天线系统，其特征在于，移动终端包括内置天线，内置天线在不同频段下的性能不同，内置天线在跨区域、跨制式漫游时性能差，所述移动终端的天线系统包括：

外置天线模块，适于接收或发送天线信号，所述外置天线模块外置于所述移动终端；以及

USB接口，所述USB接口包括馈电端，用于传输天线信号；

外置天线模块能够在用户的操作下选择性的组装在移动终端上，从而在原有的移动终端结构上进行扩展，具有分别对应于不同频段的外置天线模块，用户根据制式地区、情景模式的不同，来选择相应的外置天线模块自行组装，以兼容不同的通信制式，外置天线模块用于接收、发送2G/3G/4G信号；

扩展的所述外置天线模块不会影响原有的移动终端结构。

2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线模块具有与所述USB接口对应的接口，所述天线模块的接口具有馈电端，用于传输天线信号。

3.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统连接有匹配电路，用于对天线模块和移动终端之间进行阻抗匹配。

4.移动终端，其特征在于，移动终端包括内置天线，内置天线在不同频段下的性能不同，内置天线在跨区域、跨制式漫游时性能差，移动终端还包括：

外置天线模块，适于接收或发送天线信号，所述外置天线模块外置于所述移动终端；以及

移动终端本体，所述移动终端本体上设置有USB接口，所述USB接口具有馈电端；

外置的天线模块能够在用户的操作下选择性的组装在移动终端上，从而在原有的移动终端结构上进行扩展，具有分别对应于不同频段的外置天线模块，用户根据制式地区、情景模式的不同，来选择相应的外置天线模块自行组装，以兼容不同的通信制式，外置天线模块用于接收、发送2G/3G/4G信号；

扩展的所述外置的天线模块不会影响原有的移动终端结构。

5.如权利要求4所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端还包括射频芯片，所述射频芯片通过所述USB接口的馈电端接收天线信号。

6.如权利要求4所述的移动终端，其特征在于，所述天线模块连接有匹配电路，用于对天线模块和移动终端本体之间进行阻抗匹配。

7.如权利要求4所述的移动终端，其特征在于，所述天线模块具有与所述USB接口对应的接口，所述天线模块的接口具有馈电端，用于传输天线信号。

8.如权利要求4所述的移动终端，其特征在于，所述USB接口具有数据传输功能。

9.如权利要求4所述的移动终端，其特征在于，所述天线模块具有与所述USB接口对应的接口，所述天线模块的接口具有馈电端，用于传输天线信号至射频芯片。

10.如权利要求4所述的移动终端，其特征在于，所述天线模块包括平面倒置折叠天线，倒置折叠天线，单极子天线，单环天线或双环天线。