CN105428808B - 一种收发多频段无线信号的天线和终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种收发多频段无线信号的天线和终端，所述天线包括：金属基板，所述金属基板设置有缝隙，所述缝隙将所述金属基板分成地端和天线端；加载电路，所述加载电路的一端与所述天线端相连，所述加载电路的另一端与所述地端相连；合路馈电匹配电路，所述合路馈电匹配电路中的一个大电容和一个电感串联后的两端分别连接所述地端和天线端；并将所述缝隙分为两个馈电区域；多个远场馈电结构，其中一个远场馈电结构与所述合路馈电匹配电路相连并通过所述合路馈电匹配电路收发远场信号；一个近场馈电结构。本发明实施例提供的技术方案，实现NFC天线共用电子设备上的已有的缝隙结构，降低了天线系统的复杂度和成本。

Description

一种收发多频段无线信号的天线和终端

技术领域

本发明实施例涉及天线技术领域，尤其涉及一种收发多频段无线信号的天线和终端。

背景技术

随着现代通信技术的发展，移动终端设备上的天线越来越多。终端上每一个天线的设计都需要一定的空间和成本，天线越多，由于需要更大的空间，设计难度越大，设计成本也越高。

另一方面，近场通信(Near-Field Communications，NFC)功能逐渐成为移动通信设备的必备功能；NFC天线占的空间较大，为了避免干扰，还需要增加与NFC天线面积相当的、且价格昂贵的铁氧体。

发明内容

本发明实施例提供一种收发多频段无线信号的天线和终端，以解决终端NFC天线结构复杂、成本高的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种收发多频段无线信号的天线，包括：

金属基板，所述金属基板设置有缝隙，所述缝隙将所述金属基板分成地端和天线端；

加载电路，所述加载电路的一端与所述天线端相连，所述加载电路的另一端与所述地端相连；

合路馈电匹配电路，所述合路馈电匹配电路中的第一电容和第一电感串联后的两端分别连接所述地端和天线端；并将所述缝隙分为两个馈电区域；

多个远场馈电结构，其中一个远场馈电结构与所述合路馈电匹配电路相连并通过所述合路馈电匹配电路收发远场信号；其余远场馈电结构分别对应一个馈电区域设置；

一个近场馈电结构，所述近场馈电结构与所述合路馈电匹配电路相连并通过所述合路馈电匹配电路收发近场信号。

另一方面，本发明实施例还提供了一种收发多频段无线信号的终端，包括：所述终端的外壳为金属外壳，所述金属外壳设置有缝隙，所述缝隙将所述金属外壳分成地端和天线端；所述终端包括：

加载电路，所述加载电路的一端与所述天线端相连，所述加载电路的另一端与所述地端相连；

合路馈电匹配电路，所述合路馈电匹配电路中的第一电容和第一电感串联后的两端分别连接所述地端和天线端；并将所述缝隙分为两个馈电区域；

多个远场馈电结构，其中一个远场馈电结构与所述合路馈电匹配电路相连并通过所述合路馈电匹配电路收发远场信号；其余远场馈电结构分别对应一个馈电区域设置；

一个近场馈电结构，所述近场馈电结构与所述合路馈电匹配电路相连并通过所述合路馈电匹配电路收发近场信号。

本发明实施例提供的技术方案，使用加载电路使得NFC天线共用电子设备上的已有的缝隙结构，省去了单独的NFC天线结构，降低了天线系统的复杂度和成本。同时，利用NFC天线与其中一路FFC天线共用合路馈电匹配电路，实现了对缝隙的分割，并实现了多频段的天线设计，进一步使得结构简单，且方便调试。

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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明实施例一提供的一种收发多频段无线信号的天线的结构示意图。

图2是本发明实施例一提供的一种收发多频段无线信号的天线近场通信的等效结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种收发多频段无线信号的天线远场通信的等效结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的一种收发多频段无线信号的天线的合路馈电匹配电路的结构示意图；

图5是本发明实施例二提供的一种收发多频段无线信号的天线的加载电路的结构示意图；

图6是本发明实施例三提供的一种收发多频段无线信号的终端的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例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。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种收发多频段无线信号的天线的结构示意图，参见图1，本实施例提供的收发多频段无线信号的天线具体包括：

金属基板，所述金属基板设置有缝隙10，所述缝隙10将所述金属基板分成地端11和天线端12；

加载电路13，所述加载电路13的一端与所述天线端12相连，所述加载电路13的另一端与所述地端11相连；

合路馈电匹配电路14，所述合路馈电匹配电路14中的第一电容和第一电感串联后的两端分别连接所述地端11和天线端12(第一电容和第一电感在图1中未画出)；并将所述缝隙10分为两个馈电区域；

多个远场馈电结构15，其中一个远场馈电结构15与所述合路馈电匹配电路14相连并通过所述合路馈电匹配电路14收发远场信号；其余远场馈电结构15分别对应一个馈电区域设置；

一个近场馈电结构16，所述近场馈电结构16与所述合路馈电匹配电路14相连并通过所述合路馈电匹配电路14收发近场信号。

参见图2，加载电路13在NFC通信频段时呈现容性，相当于电容加载，使得长度远小于四分之一波长的缝隙10(图2中阴影部分)可以工作于NFC的频段，即基于加载电路13，缝隙10可构成NFC天线结构。加载电路13在NFC通信的情况下，与整个天线系统的感抗匹配，形成谐振，使NFC天线工作模式趋近于谐振模式，可以实现NFC天线的功能。另外，加载电路13一般设置于缝隙10的开口端部位置。

合路馈电匹配电路14中的第一电容和第一电感串联后的两端分别连接所述地端11和天线端12；其中，第一电感的值较小，在NFC通信频段内，第一电容和第一电感组成的串联电路相当于电容加载，可提高NFC天线的性能。参见图3，在远场通信(Far-FieldCommunication，FFC)的通信频段内，第一电容和第一电感组成的串联电路相当于将缝隙10隔断成两个缝隙的连接金属块(如图中103所示)，将缝隙10分割成两个馈电区域101和102，馈电区域101和102等效为开口缝隙，可以利用馈电区域101或者102设计第一谐振长度为四分子一波长的开口缝隙天线，具体设计过程可以根据需要设计的FFC天线频段选择开口缝隙的长度和设置第一电容和第一电感的参数。

结合图1、图2和图3可知，在缝隙10中设置加载电路13以及第一电容和第一电感组成的串联电路，可以在单个缝隙10中既实现近场通信，也实现远场通信。

进一步的，所述天线还包括第一滤波器17和第二滤波器18，近场馈电结构16通过第一滤波器17与合路馈电匹配电路14相连，其中一个远场馈电结构15通过第二滤波器18与合路馈电匹配电路14相连。

另外，与合路馈电匹配电路14相连的其中一个远场馈电结构15与近场馈电结构16共用一个馈电点，其余远场馈电结构15分别对应一个馈电区域设置，有各自独立的馈电点。

本实施例提供的技术方案，使用加载电路使得NFC天线共用电子设备上的已有的缝隙结构，省去了单独的NFC天线结构，降低了天线系统的复杂度和成本。同时，利用NFC天线与其中一路FFC天线共用合路馈电匹配电路，实现了对缝隙的分割，并实现了多频段的天线设计，进一步使得结构简单，且方便调试。

实施例二

图4是本发明实施例二提供的一种收发多频段无线信号的天线的合路馈电匹配电路的结构示意图，本实施例是对上述实施例进行了优化。

参见图4，在本实施例中，所述合路馈电匹配电路14包括：

第二电容C2和第二电感L2；所述第一电容C1的一端与所述天线端12相连，所述第一电容C1的另一端与所述第二电容C2的一端、第一电感L1的一端以及第二电感L2的一端相连，所述第二电容C2的另一端与一个远场馈电结构15相连，所述第一电感L1的另一端与所述地端11相连，所述第二电感L2的另一端与所述近场馈电结构16相连。

在本实施例中，可以视为第一电容C1和第一电感L1串联后两端分别与地端和天线端相连；进一步的，第一电容C1和第一电感L1组成的一个串联结构可以视为将缝隙分为两个馈电区域。

当所述天线还包括第一滤波器17和第二滤波器18时，所述第二电感L2通过所述第一滤波器17与所述近场馈电结构16相连；所述第二电容C2通过所述第二滤波器18与所述第一远场馈电结构15相连。

合路馈电匹配电路14用于实现合路器、近场天线馈电匹配电路和远场天线馈电匹配电路三者的综合功能。进一步还具备阻抗变换电路的功能，以解决微波传输线与微波器件之间电阻的不匹配。具体地，相当于近场天线与其中一个远场天线共用一个馈电点，将合路馈电匹配电路14通过馈电点接收信号，并将接收到的信号通过第二电感L2和第一滤波器17传输至近场馈电结构16，同时将接收到的信号通过第二电容C2和第二滤波器18传输至其中一个远场馈电结构15。第一滤波器17可以滤除FFC通信频段信号，保留NFC通信频段信号；第二滤波器18可以滤除NFC通信频段信号，保留FFC通信频段信号，设置第一滤波器17和第二滤波器18可以防止NFC信号与FFC信号之间的相互干扰。

进一步的，参见图5，所述加载电路13包括：

第三电容C3和第三电感L3；所述第三电容C3和第三电感L3串联组成串联电路，所述串联电路的一端与所述天线端12相连，所述串联电路的另一端与所述地端11相连。

由于加载电路13设置在缝隙10的一旁，会对FFC通信造成一定的干扰，图5示例性的使用第三电容C3和第三电感L3组成加载电路13，第三电感L的值一般大于等于50nH，第三电感L可以消除NFC信号对FFC天线的干扰。

加载电路13的形式可以有其他形式，可以包括多个电感与电容的组合，但为了减少NFC天线和FFC天线的相互干扰，一般需要有一个电感。

本实例提供的技术方案，采用合路馈电匹配电路和滤波器使NFC通信和FFC通信共用馈电点，实现合路功能，降低了系统复杂度。

实施例三

图6是本发明实施例三提供的一种收发多频段无线信号的终端的结构示意图。参见图6，所述终端的外壳为金属外壳，所述金属外壳设置有缝隙30，所述缝隙30将所述金属外壳分成地端31和天线端32；所述终端包括：

加载电路33，所述加载电路33的一端与所述天线端32相连，所述加载电路33的另一端与所述地端31相连；

合路馈电匹配电路34，所述合路馈电匹配电路34中的一个电容和一个电感串联后的两端分别连接所述地端31和天线端32；并将所述缝隙30分为两个馈电区域；

多个远场馈电结构35，其中一个远场馈电结构35与所述合路馈电匹配电路34相连并通过所述合路馈电匹配电路34收发远场信号；其余远场馈电结构35分别对应一个馈电区域设置；

一个近场馈电结构36，所述近场馈电结构36与所述合路馈电匹配电路34相连并通过所述合路馈电匹配电路34收发近场信号。

进一步的，所述合路馈电匹配电路34包括：

第二电容和第二电感；所述第一电容的一端与所述天线端32相连，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端、第一电感的一端以及第二电感的一端相连，所述第二电容的另一端与一个远场馈电结构35相连，所述第一电感的另一端与所述地端31相连，所述第二电感的另一端与所述近场馈电结构36相连。

可选的，所述终端还包括：

第一滤波器37和第二滤波器38；

所述第二电感通过所述第一滤波器37与所述近场馈电结构36相连；所述第二电容通过所述第二滤波器38与所述第一远场馈电结构35相连。

其中，所述加载电路33包括：

第三电容和第三电感；

所述第三电容和第三电感串联组成串联电路，所述串联电路的一端与所述天线端32相连，所述串联电路的另一端与所述地端31相连。

其中，所述第一电容的电容量为30～300pF。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种收发多频段无线信号的天线，其特征在于，包括：

金属基板，所述金属基板设置有缝隙，所述缝隙将所述金属基板分成地端和天线端；

加载电路，所述加载电路的一端与所述天线端相连，所述加载电路的另一端与所述地端相连；

合路馈电匹配电路，所述合路馈电匹配电路中的第一电容和第一电感串联后的两端分别连接所述地端和天线端；并将所述缝隙分为两个馈电区域，其中，所述加载电路在近场通信时呈现容性，在近场通信频段内，所述第一电容和所述第一电感组成的串联电路相当于电容加载，在远场通信频段内，所述第一电容和所述第一电感组成的串联电路相当于将所述缝隙隔断成两个缝隙的连接金属块；

多个远场馈电结构，其中第一远场馈电结构与所述合路馈电匹配电路相连并通过所述合路馈电匹配电路收发远场信号；其余远场馈电结构分别对应一个馈电区域设置；

一个近场馈电结构，所述近场馈电结构与所述合路馈电匹配电路相连并通过所述合路馈电匹配电路收发近场信号。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述合路馈电匹配电路包括：

第二电容和第二电感；所述第一电容的一端与所述天线端相连，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端、第一电感的一端以及第二电感的一端相连，所述第二电容的另一端与一个远场馈电结构相连，所述第一电感的另一端与所述地端相连，所述第二电感的另一端与所述近场馈电结构相连。

3.根据权利要求2述的天线，其特征在于，还包括：

第一滤波器和第二滤波器；

所述第二电感通过所述第一滤波器与所述近场馈电结构相连；所述第二电容通过所述第二滤波器与所述第一远场馈电结构相连。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述加载电路包括：

第三电容和第三电感；所述第三电容和第三电感串联组成串联电路，所述串联电路的一端与所述天线端相连，所述串联电路的另一端与所述地端相连。

5.根据权利要求1-4任一项所述的天线，其特征在于：

所述第一电容的电容量为30～300pF。

6.一种终端，其特征在于，所述终端的外壳为金属外壳，所述金属外壳设置有缝隙，所述缝隙将所述金属外壳分成地端和天线端；所述终端包括：

加载电路，所述加载电路的一端与所述天线端相连，所述加载电路的另一端与所述地端相连；

合路馈电匹配电路，所述合路馈电匹配电路中的第一电容和第一电感串联后的两端分别连接所述地端和天线端；并将所述缝隙分为两个馈电区域，其中，所述加载电路在近场通信时呈现容性，在近场通信频段内，所述第一电容和所述第一电感组成的串联电路相当于电容加载，在远场通信频段内，所述第一电容和所述第一电感组成的串联电路相当于将所述缝隙隔断成两个缝隙的连接金属块；

多个远场馈电结构，其中第一远场馈电结构与所述合路馈电匹配电路相连并通过所述合路馈电匹配电路收发远场信号；其余远场馈电结构分别对应一个馈电区域设置；

一个近场馈电结构，所述近场馈电结构与所述合路馈电匹配电路相连并通过所述合路馈电匹配电路收发近场信号。

7.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述合路馈电匹配电路包括：

第二电容和第二电感；所述第一电容的一端与所述天线端相连，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端、第一电感的一端以及第二电感的一端相连，所述第二电容的另一端与一个远场馈电结构相连，所述第一电感的另一端与所述地端相连，所述第二电感的另一端与所述近场馈电结构相连。

8.根据权利要求7所述的终端，其特征在于，还包括：

第一滤波器和第二滤波器；

所述第二电感通过所述第一滤波器与所述近场馈电结构相连；所述第二电容通过所述第二滤波器与所述第一远场馈电结构相连。

9.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述加载电路包括：

第三电容和第三电感；

所述第三电容和第三电感串联组成串联电路，所述串联电路的一端与所述天线端相连，所述串联电路的另一端与所述地端相连。

10.根据权利要求6-9任一项所述的终端，其特征在于：

所述第一电容的电容量为30～300pF。