CN105449359B - 天线系统、移动终端及通信方法 - Google Patents

Abstract

天线系统，包括天线模块和射频信号处理电路，所述天线模块包括第一接入点和第二接入点，所述天线系统还包括切换装置，用于实现天线模块的第一接入点和第二接入点分别与射频信号处理电路和参考地连接。本发明通过利用切换装置，实现了不同情形下天线模块馈电点与接地点之间的转换；并且，本发明利用同一个天线模块图形，产生两种不同的天线辐射机理，这样，可以充分利用同一种天线的辐射特性，产生不同的谐振，增加带宽。如此可以减少天线模块图形的复杂性，缩小天线的走线面积，符合目前终端产品小型化的趋势。

Description

天线系统、移动终端及通信方法

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别涉及天线系统及具有该天线系统的移动终端，以及移动终端的通信方法。

背景技术

当今无线通信领域发展迅速，终端产品越来越多样化，终端产品的功能也越来越丰富。除了简单的通话功能外，还包括诸如无线上网、视频通话、蓝牙数据传输、GPS定位导航、NFC(Near Field Communication)快速支付等功能。天线是通信系统不可缺少的部件，天线性能的优良直接决定了整个移动终端的系统性能。因此，移动终端的多功能化，势必会增加终端产品天线的数量。

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。尤其是4G LTE网络的大面积商用，要求天线支持频段的增加，增加了频段势必会增加天线的面积。然而现在终端产品朝着小型化的趋势发展，日益增加的天线数量、天线面积与逐渐减小的产品体积矛盾越来越突出。在不改变产品尺寸的情形下，设计出可以覆盖多个频段的天线成为研究的热点。

发明内容

针对以上的情况，本发明提供一种天线系统，可以根据需要切换天线的馈电点和接地点，从而获得不同的天线辐射形式，产生不同的谐振，增加天线的带宽。

本发明的实施例提供一种天线系统，包括天线模块，所述天线模块包括馈电点和接地点；以及切换装置，用于实现天线模块中馈电点和接地点的互换。

可选地，所述天线系统还包括射频信号处理电路，通过切换装置与天线模块的馈电点连接，实现与天线模块之间的射频信号传输。

可选地，所述切换装置是单刀双掷开关。

本发明的实施例还提供一种天线系统，包括天线模块和射频信号处理电路，所述天线模块包括第一接入点和第二接入点，所述天线系统还包括切换装置，用于实现天线模块的第一接入点和第二接入点分别与射频信号处理电路和参考地连接。

可选地，当所述第一接入点与射频信号处理电路连接，以及当第二接入点与参考地连接时，所述天线系统为倒置折叠天线(IFA Antenna)形式。

可选地，当所述第一接入点与参考地连接，以及当第二接入点与射频信号处理电路连接时，所述天线系统为单极子天线(Monopole Antenna)形式。

可选地，所述切换装置是单刀双掷开关。

本发明的实施例还提供一种移动终端，包括如前所述的天线系统。

本发明的实施例还提供一种移动终端的通信方法，所述移动终端包括天线系统，所述天线系统包括天线模块和射频信号处理电路，所述天线模块包括第一接入点和第二接入点，所述天线系统还包括切换装置，用于实现天线模块的第一接入点和第二接入点分别与射频信号处理电路和参考地连接，该通信方法包括：

判断移动终端需要进行何种通信模式的通信；

根据移动终端所需的通信模式，控制所述切换装置，实现天线模块的第一接入点和第二接入点与射频信号处理电路和参考地连接关系的切换。

可选地，所述通信模式可以包括GSM、TD-SCDMA或LTE等模式。

与现有技术相比，本发明通过利用切换装置，实现了同一种天线形式在不同情形下馈电点与接地点互换，从而使得同一种天线形式因馈电点与接地点的互换产生两种不同的辐射机理，这样，可以充分利用同一种天线的辐射特性，产生不同的谐振，增加带宽。如此可以减少天线模块图形的复杂性，缩小天线的走线面积，符合目前终端产品小型化的趋势。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的一种天线模块走线示意图；

图2是根据本发明实施例提供的切换装置示意图；

图3和图4是根据本发明实施例提供的馈电点和接地点可互换的切换装置示意图；

图5是根据本发明实施例提供的天线辐射频率响应图；

图6是根据本发明实施例提供的天线辐射效率测试图；以及

图7和图8是根据本发明其他实施例提供的另外两种天线模块走线示意图。

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。

为解决前述技术问题，现有的移动终端天线利用可重构技术增加天线的带宽，一般在天线的馈电端增加射频开关器件，切换不同的匹配，从而实现多频段，多模式工作；或者，利用可重构技术切换天线接地点位置，从而扩展天线的带宽。

不过，上述的天线可重构技术都是同一种天线模式下展开天线的带宽，天线辐射的机理一样，因此可以扩展的带宽有限。

本发明基于同一种天线图形(pattern)，通过令其馈电点和接地点互换，获得不同的天线辐射特性，产生不同谐振，增加天线带宽。

根据本发明的一个实施例，提供一种天线系统，包括：

天线模块，包括馈电点和接地点；以及

切换装置，用于实现天线模块中馈电点和接地点的互换。

本发明的天线系统还包括射频信号处理电路，通过切换装置与天线模块连接，实现与天线模块之间的射频信号传输。

图1是根据本发明实施例提供的一种天线模块10的走线示意图。

如图1所示，标号101、103所示分别是天线走线与后端电路的接入点，在不同的使用状态下，接入点101和103分别可以起到天线馈电点和接地点(下文中，称为第一接地点)的作用。标号102所示为天线的第二接地点。天线也根据不同的状态，其他每个分支，例如：标号105、106、107、108、109、110和111所示的辐射臂可以产生不同的谐振。

图2是根据本发明实施例提供的可实现馈电点和接地点互换的切换装置201示意图。

如图2所示，切换装置(SW)201包括四个端口，其中，端口202和203分别与天线模块中的接入点101和103连接；端口204连接天线模块的射频信号处理电路20(如图3、图4所示)，则所述射频信号处理电路通过切换装置201与天线模块10连接，用以接收天线模块传输的射频信号，或者将处理好的射频信号发送给天线模块，通过天线模块向外传输；端口205连接移动终端射频PCB板的地。

根据图2，天线模块10的接入点101和103可以分别通过切换装置201实现与射频信号处理电路或PCB板的地连接，从而根据具体连接情况，分别起到天线馈电点和接地点的作用。根据本发明的一个实施例，可以通过控制高低电平来控制切换装置201不同的通路，从而控制端口202、203与端口204、205的连接，也即是控制接入点101和103与端口204、205的通断，实现不同状态下天线不同的馈电点以及天线表面电流通过不同的接地点回流到地。

下面将结合切换装置的不同切换情形，结合图1和图3、图4具体说明本发明的技术方案。

根据本发明的一个具体实施例，如图3所示，当切换装置201受到高电平控制时，端点204与202接通，端点205与203接通。也就是说此种情形下，天线模块10中接入点101与射频信号处理电路20接通，接入点103与PCB板地接通。此时，接入点101为天线模块的馈电点，接入点103为天线模块的第一接地点，接入点102为天线模块的第二接地点，天线形式为倒置折叠天线(IFA)加寄生的天线形式。

此种情形下，辐射臂105、106、108、109、110、111产生低频的第一个谐振f1，可以通过调节105、106、108、109、110、111的长度来调节低频的第一个谐振f1，使得f1谐振在我们想要的频段；高频的第一个谐振f2由辐射臂107产生，可以通过调节辐射臂107的长度以及辐射臂107与辐射臂106之间的距离来调节高频的第一个谐振f2。

根据本发明的另一个具体实施例，如图4所示，当切换装置201受到低电平控制时，端口204与端口203接通，端口205与202接通。也就是说此种情形下，天线模块10的接入点103与射频信号处理电路20连通，接入点101与PCB板的地接通。此时天线模块10的接入点101由图3所示情形中的馈电点转换为图4所示的天线模块的第一接地点，接入点102仍为天线模块的第二接地点，接入点103由图3所示的第一接地点转换为图4所示的天线模块的馈电点。此时天线形式为单极子天线(monopole antenna)加寄生的天线形式。

此种情形下，辐射臂110、109、108、106和105产生低频的第二个谐振f01，可以通过调节辐射臂110、109、108、106和105的长度以及辐射臂110与109之间的缝隙宽度来调节低频的第二个谐振f01；此外，辐射臂107产生了高频的第一个谐振f02，通过调节辐射臂107长度以及107与辐射臂106之间的间距宽度可以调节高频的第一个谐振f02；辐射臂110与111产生高频的第二个谐振f3，通过调节辐射臂110与111的长度以及辐射臂110与109之间的缝隙宽度可以调节高频的第二个谐振f3。

这样，通过利用切换装置201，就实现了不同情形下天线模块10馈电点与接地点之间的转换，并且二者的互换，利用的是图1所示的同一个天线模块图形，产生两种不同的天线辐射机理，如图3所示的IFA加寄生的天线形式以及图4所示的monopole加寄生的天线形式。因此，根据本发明的技术方案，可以充分利用同一种天线的辐射特性，产生不同的谐振，增加带宽。这样可以减少天线模块图形的复杂性，缩小天线的走线面积，符合目前终端产品小型化的趋势。

根据本发明的实施例，所述切换装置201例如可以是单刀双掷开关，其可以受到高低电平的控制实现端口202、203分别与端口204、205的连接。

图5所示是根据如图3和图4的切换装置实现的天线系统的天线辐射频率响应图。其中，横坐标(Freq)代表频段范围，纵坐标(S11)代表回波损耗。

图中虚线所示的为图3情形下天线的频率响应图，低频f1覆盖GSM900频段，高频f2覆盖DCS1800MHz、PCS1900MHz频段；实线所示为图4情形下的天线频率响应图，低频f01覆盖GSM850频段，高频f3覆盖Wband 1、LTE Band 38、39、40、41，且高频f02覆盖频段范围在高频f2覆盖频段范围内。

因此，通过本发明的切换装置控制天线馈电点和接地点的互换，有效扩展了天线的带宽。

图6所示是根据如图3和图4的切换装置实现的天线系统的天线辐射效率测试图。其中，横坐标(Freq)代表频段范围，纵坐标(Effic)代表辐射效率。

从图6中可以看出两种不同情形下，低频f01和f1能够覆盖GSM850、900双频段，而且两个频段的效率均在-4.5dB左右，高频f2和f3覆盖2G、3G频段以及LTE Band 38、39、40、41，全频段的效率在-3dB左右。

图1所示的天线图形仅为本发明的一个具体实施例，本领域技术人员应该了解的是，采用其他变化例的天线图形也可以实现本发明的技术方案，解决本发明的技术问题，只要实现天线馈电点和接地点的互换，获得不同的天线辐射特性，就可以产生不同谐振，增加带宽。图7和图8所示即为根据本发明其他实施例提供的另外两种天线图形走线示意图。

本发明实施例还提供一种移动终端的通信方法，所述移动终端包括如前所述的天线系统，所述天线系统包括天线模块和射频信号处理电路，所述天线模块包括第一接入点和第二接入点，所述天线系统还包括切换装置，用于实现天线模块的第一接入点和第二接入点分别与射频信号处理电路和参考地连接，该通信方法包括：

判断移动终端需要进行何种通信模式的通信；

根据移动终端所需的通信模式，控制所述切换装置，实现天线模块的第一接入点和第二接入点与射频信号处理电路和参考地连接关系的切换。

其中，所述通信模式可以包括GSM、TD-SCDMA或LTE等模式。

所述判断移动终端需要进行何种通信模式的通信，包括判断当前移动终端需要进行GSM、TD-SCDMA或LTE等通信模式中的一种，或者判断当前上述其中一种通信模式下信号强度较其他模式要强。

结合图3和图5，作为本发明的一个具体实施例，当移动终端用户需要进行语音通信(打电话)时，此时，移动终端判断需要进行GSM通信，根据前述实施例，此时移动终端根据需要进行GSM通信的判断，产生高电平，控制天线模块10中接入点101与射频信号处理电路20接通，接入点103与PCB板地接通。此时，接入点101为天线模块的馈电点，接入点103为天线模块的第一接地点。此种情形下，如图5所示，可以获得低频f1覆盖的GSM900频段，从而进行GSM通信。

结合图4和图5，作为本发明的另一个具体实施例，当移动终端用户需要进行数据通信(例如，手机上网)时，此时，移动终端判断需要进行LTE通信，根据前述实施例，此时移动终端根据需要进行LTE通信的判断，产生低电平，控制天线模块10的接入点103与射频信号处理电路20连通，接入点101与PCB板的地接通。此时天线模块10的接入点101由图3所示情形中的馈电点转换为图4所示的天线模块的第一接地点，接入点103由图3所示的第一接地点转换为图4所示的天线模块的馈电点。此种情形下，如图5所示，可以获得高频f3覆盖的LTE频段，从而进行LTE通信。

作为本发明的其他实施例，当移动终端处于待机状态时，根据检测到的通信信号强弱，或者根据移动终端设置的优先选择的通信模式，也可以控制切换装置，实现馈电点和接地点的互换，从而可以获得不同覆盖频段，实现移动终端多模式工作。

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 (3)

1.天线系统，其特征在于，包括：

天线模块，包括馈电点和接地点；以及

切换装置，用于实现天线模块中馈电点和接地点的互换；

所述天线模块包括第一接入点和第二接入点，用于实现天线模块的第一接入点和第二接入点分别与射频信号处理电路和参考地连接；

当所述第一接入点与射频信号处理电路连接，以及当第二接入点与参考地连接时，所述天线系统为倒置折叠天线加寄生的形式，

或者，当所述第一接入点与参考地连接，以及当第二接入点与射频信号处理电路连接时，所述天线系统为单极子天线加寄生的形式。

2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，还包括射频信号处理电路，通过切换装置与天线模块的馈电点连接，实现与天线模块之间的射频信号传输。

3.移动终端，其特征在于，包括如权利要求1或2任一项所述的天线系统。