CN106252888A - 一种天线系统、终端和天线频段调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线系统、终端和天线频段调整方法，该天线系统至少包括第一天线体，第一馈电单元及设置在终端背面的金属外壳；金属外壳上沿第一方向至少设置有第一缝隙；第一缝隙与金属外壳形成第一和第二金属区；第一天线体设置在第一金属区靠近第一缝隙的位置，与第一金属区的金属部分耦合形成第一天线；第一馈电单元设置在第二金属区靠近第一缝隙并与第一天线体相对应的位置；第一天线通过第一缝隙与第一馈电单元耦合馈电；还包括用于进行第一天线频段调谐的第一天线开关，第一天线开关设置在第二部金属区靠近第一馈电单元的位置。该天线系统通过第一天线开关对第一天线激发的不同频段进行灵活调谐，使得天线系统具有更宽的覆盖带宽。

Description

一种天线系统、终端和天线频段调整方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种天线系统、终端和天线频段调整方法。

背景技术

随着通信终端的普及和发展，用户对通信终端外观的要求也不断提高，随之，越来越多金属外观的通信终端出现在市场上，但大多数使用金属背盖的通信终端常常存在天线设计不完善的问题，如无法灵活进行天线调谐或实现多天线设计，使得通信终端无法满足运营商对天线性能的要求。

发明内容

本发明实施例提供的一种天线系统、终端和天线频段调整方法，主要解决的技术问题是现有技术中天线设计不完善，无法灵活进行天线调谐的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种天线系统，至少包括第一天线体，第一馈电单元及设置在终端背面的金属外壳；

金属外壳上沿第一方向至少设置有第一缝隙；第一缝隙与金属外壳形成第一金属区和第二金属区；

第一天线体设置在第一金属区靠近第一缝隙的位置，与第一金属区的金属部分耦合形成第一天线；

第一馈电单元设置在第二金属区靠近第一缝隙并与第一天线体相对应的位置；第一天线通过第一缝隙与第一馈电单元耦合馈电；

天线系统还包括用于进行第一天线频段调谐的第一天线开关，第一天线开关设置在第二部金属区靠近第一馈电单元的位置。

其中，第一天线开关设置在距离第一馈电单元8-15mm的位置。

其中，第一天线包括用于进行通信频段信号收发的环形天线。

其中，还包括第二天线体和第二馈电单元，

金属外壳上沿第一方向还设置有第二缝隙，第二缝隙与金属外壳形成第三金属区和第四金属区；

第二天线体设置在第三金属区靠近第二缝隙的位置，与第三金属区的金属部分耦合形成第二天线；第二天线通过第二缝隙与第二馈电单元直接馈电，第二馈电单元设置在第四金属区靠近第二缝隙的位置。

其中，第二天线包括用于进行GPS频段和WIFI频段信号收发的倒F天线。

其中，第二天线还包括用于进行第二天线频段调谐的第二天线开关，第二天线开关设置在第四金属区靠近第二馈电单元的位置。

其中，第一天线与第二天线通过第一缝隙与第二缝隙之间的间隔金属部分共同接地。

其中，第一缝隙和第二缝隙设置在金属外壳上部分靠近听筒对应位置的区域。

本实施例还提供一种终端，包括：上述天线系统。

本实施例还提供一种天线频段调整方法，应用于上述终端实现天线频段调整，包括：

确定终端的目标切换频段；

根据目标切换频段生成切换指令；

通过切换指令控制天线开关，将天线频段切换至目标切换频段。

本发明的有益效果是：

本发明实施例提供一种天线系统、终端和天线频段调整方法，该天线系统至少包括第一天线体，第一馈电单元及设置在终端背面的金属外壳；金属外壳上沿第一方向至少设置有第一缝隙；第一缝隙与金属外壳形成第一和第二金属区；第一天线体设置在第一金属区靠近第一缝隙的位置，与第一金属区的金属部分耦合形成第一天线；第一馈电单元设置在第二金属区靠近第一缝隙并与第一天线体相对应的位置；第一天线通过第一缝隙与第一馈电单元耦合馈电；还包括用于进行第一天线频段调谐的第一天线开关，第一天线开关设置在第二部金属区靠近第一馈电单元的位置。即利用终端背面的金属外壳不仅灵活的实现了第一天线的设计，而且该天线系统通过第一天线开关对第一天线激发的不同频段进行灵活调谐，使得天线系统具有更宽的覆盖带宽。

附图说明

图1为本发明实施例一的天线系统示意图；

图2为本发明实施例一的金属外壳背部示意图；

图3为本发明实施例一的第一缝隙和第二缝隙尺寸设置示意图；

图4为本发明实施例二的终端示意图；

图5为本发明实施例二的天线频段调整方法示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。

实施例一：

为解决现有技术中无法灵活进行天线谐振频率调整的问题，本实施例提供一种天线系统，请参见图1，该天线系统至少包括第一天线体11，第一馈电单元12及设置在终端背面的金属外壳100；金属外壳100上沿第一方向至少设置有第一缝隙101；所述第一缝隙101与所述金属外壳100形成第一金属区110和第二金属区120；所述第一天线体1设置在所述第一金属区110靠近所述第一缝隙101的位置，与所述第一金属区110的金属部分耦合形成第一天线；所述第一馈电单元12设置在所述第二金属区120靠近所述第一缝隙101并与所述第一天线体11相对应的位置；所述第一天线通过所述第一缝隙101与所述第一馈电单元12耦合馈电；该天线系统还包括用于进行所述第一天线频段调谐的第一天线开关13，所述第一天线开关13设置在所述第二部金属区120靠近所述第一馈电单元12的位置。

具体的，请参见图1和图2，本实施例中的第一方向具体可以是终端金属外壳100的宽度方向，即第一缝隙101沿着金属外壳100的宽度方向进行设置；并且为充分利用通信终端的内部空间，该第一缝隙101具体可以设置在金属外壳上靠近听筒对应位置的区域。另外，本实施例中的第一缝隙101的具体形状可以根据需要设置，其可以是直缝，也可以是具有弧度的缝隙；另外，该第一缝隙101的具体尺寸也可以根据金属外壳的具体尺寸和具体天线设置需要进行设置。本实施例中提供的第一缝隙101，请参见图3b，该第一缝隙101具体可以设置在距离金属外壳100顶端5-15mm的位置的直缝，该第一缝隙101的长度具体可以是10-25mm，宽度具体可以是2-5mm；其厚度可以是该金属外壳100的厚度，请参见图3a，其厚度范围具体可以是4-8mm。另外，为保护好通信终端内部结构和使通信终端的外观美观，对于本实施例中的金属外壳100上的第一缝隙101可以通过塑料等非金属材料进行填充。本实施例中的通信终端可以是5寸，5.5寸和6寸大小的通信终端，也可以是其他根据需要设计的任意尺寸的通信终端。

进一步的，本实施例中的第一天线包括用于进行通信频段信号收发的环形天线。具体的，该第一条线体11可以是一段走线，该走线的形状可如图1所示，为充分利用通信终端内部的空间资源，该走线的设置位置具体也可以如图1所示设置在靠近金属外壳100左上角的位置；该走线设置在第一金属区110内，与第一金属区110中的金属部分耦合即形成环天线，既可以认为是与第一缝隙101上部的金属部分耦合形成环天线。本实施例中的环天线可与设置在第二金属区120的第一天线馈电单元12中的直馈天线线路配合可激发出通信频段，用于通信频段信号的收发；即本实施例中的第一缝隙101可以作为耦合激励缝隙，使得第一天线和该直馈天线线路可以通过该第一缝隙101激发通信频段。进一步的，该环天线可支持700-1000MHz及1700-2700MHz的通信频段。

本实施例中，第一天线开关13设置在距离第一馈电单元12附近8-15mm的位置。具体的，第一天线开关13的位置可以根据调试进行具体设置，如可以设置在距离第一馈电单元12附近8-15mm的位置；其中，根据调试结果，本实施例中的第一天线开关13具体可以设置在距离第一馈电单元12附近10mm的位置。当第一天线体11的位置如图1所示，是设置在金属外壳100上部靠近左上角的位置时，该第一馈电单元12设置在第二金属区120靠近第一缝隙101与该第一天线体11对应的位置，则第一天线开关13具体可以设置在该第一馈电单元12右侧10mm的位置。另外，本实施例中的第一天线开关13可以选择性的实现电容或者电感接地，从而进行第一天线不同频段的调谐；即可以通过第一天线开关13进行第一天线的多状态频段匹配调谐，形成多状态组合的700-1000MHz及1700-2700MHz的谐振带宽天线。

本实施例提供的天线系统，通过第一天线体与第一金属区域的金属部分耦合进行第一天线，灵活的实现了具有金属外壳的通信终端的天线设置，并且该第一天线通过第一天线开关进行天线频段匹配调谐，可以实现多状态的谐振带宽天线；即本实施例中的第一天线部分耦合激发的谐振可以同时工作在低频段和高频段通进行通信，通过该第一天线开关切换不同阻容感值，多状态组合覆盖更宽频段，这些频段可以满足通信终端对各种网络制式的性能需求。本实施例提供的第一天线，当其处于高频频段和低频频段时，都可以得到较小的S11参数，即其回波损耗较小，即本实施例提供的第一天线相较于现有的天线可以实现更好的发射效率。

进一步的，通过对本实施例提供的第一天线进行高频段和低频段的谐振激发得到高频段和低频段对应的通信终端表面电流分布可知，低频和高频的表面电流都主要分布在该耦合立体第一天线的中间和边缘部位，由于手持通信终端基本是握在下方，故手对天线性能几乎没影响，因此使用本实施例天线系统的移动终端的手损都相对较小，而且左右头手的损耗都比较均衡，可以很好地满足未来通信终端对天线性能不断提高的需求以及提升用户体验。

进一步的，请参见图1，本实施例提供的天线系统，还包括第二天线体21和第二馈电单元22，所述金属外壳上沿所述第一方向还设置有第二缝隙102，所述第二缝隙102与所述金属外壳形成第三金属区130和第四金属区140；所述第二天线体21设置在所述第三金属区130靠近所述第二缝隙102的位置，与所述第三金属区130的金属部分耦合形成第二天线；所述第二天线通过所述第二缝隙102与所述第二馈电单元22直接馈电，所述第二馈电单元22设置在所述第四金属区140靠近所述第二缝隙102的位置。

具体的，请参见图1和图2，本实施例中的第一方向为终端金属外壳100的宽度方向，即第二缝隙102沿着金属外壳100的宽度方向进行设置；并且为充分利用通信终端的内部空间，该第二缝隙102具体可以设置在金属外壳上靠近听筒对应位置的区域。另外，本实施例中的第二缝隙102的具体形状可以根据需要设置，其可以是直缝，也可以是具有弧度的缝隙；另外，该第二缝隙102的具体尺寸也可以根据金属外壳的具体尺寸和具体天线设置需要进行设置。本实施例中提供的第二缝隙102，请参见图3b，该第二缝隙102具体可以设置在距离金属外壳100顶端5-15mm的位置的直缝，该第二缝隙102的长度具体可以是38-45mm，宽度具体可以是2-5mm；其厚度可以是该金属外壳100的厚度，请参见图3a，其厚度范围具体可以是4-8mm。另外，为保护好通信终端内部结构和使通信终端的外观美观，对于本实施例中的金属外壳100上的第一缝隙101可以通过塑料等非金属材料进行填充。

进一步的，本实施例提供的第二天线包括用于进行GPS(global PositionSystem，全球定位系统)频段和WIFI(WIreless-Fidelity,无线保真)频段信号收发的IFA(Inverted-F AntennaInverted，倒F天线)天线。具体的，本实施例中的第二天线体21具体可以是直馈天线pattern结构，如为G pattern结构；该第二天线体21与设置在第四金属区140的二天线馈电单元22中的直馈天线线路配合激发出GPS频段和WIFI频段，即本实施例中的第二缝隙102可以作为直馈激励缝隙，使得第二天线和直馈天线线路可以通过该第二缝隙102激发GPS频段和WIFI频段；该GPS频段具体包括1575MHz谐振频段，该WIFI频段具体包括2.4GHz谐振频段。本实施例中第二天线可以通过直馈天线线路实现GPS频段和WIFI频段的谐振可调。

进一步的，本实施例通过的第二天线还包括第二天线开关，所述第二天线开关设置在所述第四金属区靠近所述第二馈电单元的位置；其具体设置方式可以参考第一天线开关的设置方式，此处不再赘述。本实施例提供的第二天线开关，可以实现该第二天线不同频段的调谐，如实现GPS频段和WIFI频段的切换。

本实施例中提供的第二天线的设置，通过直馈方式激励和S11参数可得到，该天线激发的频率工作在GPS和WIFI频段；另外，通过对设置该第二天线的通信终端表面电流分布进行检测可知，GPS频段和WIFI频段两个天线分支完全可以分开调谐，在实际项目调试中，可利用该特征进行调试。

本实施例提供的天线系统，可以同时实现该第一天线和第二天线的设置，当在通信终端上同时设置第一天线和第二天线时，其具体设置位置可如图1所示，即将第一缝隙101和第二缝隙102相邻设置，且该第一缝隙101和第二缝隙102之间的金属外壳部分作为所述第一缝隙101和第二缝隙102间的间隔金属部分103，所述第一天线与所述第二天线可以通过所述第一缝隙与所述第二缝隙之间的间隔金属部分103共同接地。当然，也可以分别设置接地走线实现该第一天线和第二天线的接地。该第一缝隙101和第二缝隙102在金属外壳背部的形式具体如图2所示。

本实施例提供的天线系统，通过第二天线体与第三金属区的金属部分耦合进行第二天线，灵活的实现了具有金属外壳的通信终端的天线设置，并且该第二天线可以实现不同频段的天线频段匹配调谐，可以实现多状态的谐振带宽天线。而且该第二天线，当其处于GPS频段和WIFI频段时，都可以得到较小的S11参数，即其回波损耗较小，相较于现有的天线可以实现更好的发射效率。

综上，本实施例提供的天线系统，可以基于金属外壳，通过简单的馈电结构设计，以及耦合立体馈电和多路开关组合获得较好的宽频天线辐射性能，设计出满足具有金属外壳的通信终端对于高性能天线的需求，能够非常灵活的实现谐振频率调整以拓展带宽；而且在充分利用通信终端内的空间资源实现环形天线和IFA天线设计的基础上，通过不同开关切换组成不同频段的环形天线和IFA天线状态，组合形成一个宽频辐射天线系统；另外，本实施例提供的天线系统，能够有效降低手损和头损，提高用户的体验。

另外，本实施例中提供的第一天线和第二天线的都具有三维立体的辐射体，该第一天线和第二天线的辐射体分别设置在第一天线体和第二天线体附件的位置，该立体辐射体全用于天线辐射，这大大增加了天线的辐射面积和体积，和普通的金属框天线或开槽天线相比，带宽更宽，辐射效率更高。

实施例二：

本实施例提供一种终端，该终端具体是背部具有金属外壳的通信终端，或者是机身全体都为金属结构的通信终端；该终端包括实施例一所述的天线系统，具体的，该天线系统是设置在该终端背部的技术外壳上，其具体设置方式如实施例一所述。

如图4所示，本实施例中的终端包括主处理控制单元41，运营模式控制单元42，调谐控制器控制命令单元43，调谐开关控制器44和天线系统45。该终端通过通过主处理控制单元41，运营模式控制单元42，调谐控制器控制命令单元43和调谐开关控制器44实现对天线系统的频段调谐。

本实施例提供的终端，通过设置有前述的天线系统，可以实现用户对具有金属外壳的通信终端的高性能天线的需求，该终端能够非常灵活的调整天线谐振频率；而且能够有效降低手损和头损，提高用户的体验。

本实施例还提供一种天线频段调整方法，用于对上述终端上设置的天线进行天线频段调整，请参见图5，其具体包括：

步骤S501，确定终端的目标切换频段；

步骤S502，根据目标切换频段生成切换指令；

步骤S503，通过切换指令控制天线开关，将天线频段切换至目标切换频段。

具体的，本实施例提供的天线频段调整方法对终端通信进行天线频段调整具体可以是通过终端内设置的主通信控制单元41根据通信终端当前的使用频段确定需要使用的天线系统的工作频段，即确定终端的目标切换频段，然后该主通信控制单元41根据目标切换频段生成切换指令，并将该切换指令发送给运营模式控制单元42，然后由运营模式控制单元42通过调谐控制器控制命令单元43将切换指令发送至调谐开关控制器44；该调谐开关控制器44和天线开关等可调器件共同完成天线工作频段的实时切换。

需要理解的是，本实施例提供的天线频段调整方法，既可以用于第一天线的谐振频率调整，也可以用于第二天线的谐振频率调整，其可以根据实际需要生成相应的切换指令，对对应天线的谐振频率进行调整。

本实施例提供的天线频段调整方法，基于前述天线系统的设置，可以对天线系统进行频段切换，灵活的实现天线的谐振频率调整，可满足全球通终端等对宽频段天线的需求，提高用户的体验。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线系统，其特征在于，至少包括第一天线体，第一馈电单元及设置在终端背面的金属外壳；

所述金属外壳上沿第一方向至少设置有第一缝隙；所述第一缝隙与所述金属外壳形成第一金属区和第二金属区；

所述第一天线体设置在所述第一金属区靠近所述第一缝隙的位置，与所述第一金属区的金属部分耦合形成第一天线；

所述第一馈电单元设置在所述第二金属区靠近所述第一缝隙并与所述第一天线体相对应的位置；所述第一天线通过所述第一缝隙与所述第一馈电单元耦合馈电；

所述天线系统还包括用于进行所述第一天线频段调谐的第一天线开关，所述第一天线开关设置在所述第二部金属区靠近所述第一馈电单元的位置。

2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线开关设置在距离所述第一馈电单元8-15mm的位置。

3.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线包括用于进行通信频段信号收发的环形天线。

4.如权利要求1-3任一项所述的天线系统，其特征在于，还包括第二天线体和第二馈电单元，

所述金属外壳上沿所述第一方向还设置有第二缝隙，所述第二缝隙与所述金属外壳形成第三金属区和第四金属区；

所述第二天线体设置在所述第三金属区靠近所述第二缝隙的位置，与所述第三金属区的金属部分耦合形成第二天线；所述第二天线通过所述第二缝隙与所述第二馈电单元直接馈电，所述第二馈电单元设置在所述第四金属区靠近所述第二缝隙的位置。

5.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述第二天线包括用于进行GPS频段和WIFI频段信号收发的倒F天线。

6.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述第二天线还包括用于进行所述第二天线频段调谐的第二天线开关，所述第二天线开关设置在所述第四金属区靠近所述第二馈电单元的位置。

7.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线与所述第二天线通过所述第一缝隙与所述第二缝隙之间的间隔金属部分共同接地。

8.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述第一缝隙和所述第二缝隙设置在所述金属外壳上部分靠近听筒对应位置的区域。

9.一种终端，其特征在于，包括：权利要求1-8任一项所述的天线系统。

10.一种天线频段调整方法，应用于如权利要求9所述的终端实现天线频段调整，其特征在于，包括：

确定终端的目标切换频段；

根据所述目标切换频段生成切换指令；

通过所述切换指令控制天线开关，将天线频段切换至所述目标切换频段。