CN107123863B - 天线系统及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线系统及移动终端，天线系统包括主集射频前端模块、分集射频前端模块、第一天线及第二天线。主集射频前端模块、分集射频前端模块分别对应连接第一天线、第二天线，或者主集射频前端模块、分集射频前端模块分别对应连接第二天线、第一天线。主集射频前端模块设有N个主集天线端口，且N个主集天线端口同时与第一天线连接或同时与第二天线连接。N为自然数，且N>1。另外，其中一个主集天线端口用于传输第一频段的主集信号，且第一频段高于其他所述主集天线端口传输的主集信号的频段。该天线系统能够减小高频插损，由于高频插损比低频插损大，从而在整体上降低了天线系统在多频段应用场景下的插损。

Description

天线系统及移动终端

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种天线系统及移动终端。

背景技术

分集技术(Diversity Techniques)是利用多条传输相同信息且具有近似相等的平均信号强度和相互独立衰落特性的信号路径，并在接收端对这些信号进行适当合并，以便大大降低多径衰落的影响，从而改善传输的可靠性。

传统采用分集技术的天线系统通常包括两根天线、主集射频前端模块及分集射频前端模块。其中，与主集射频前端模块连接的天线为主集天线，与分集射频前端模块连接的天线为分集天线。主集天线负责射频信号的发送和接收，分集天线只负责接收而不发送射频信号。然而，上述传统的天线系统中主集射频前端模块通常设置一个用来连接主集天线的天线端口，在多频段应用场景下插损较大。

发明内容

本发明提供一种天线系统及移动终端，可以降低天线系统在多频段应用场景下的插损。

一种天线系统，包括主集射频前端模块、分集射频前端模块、第一天线及第二天线；所述主集射频前端模块、所述分集射频前端模块分别对应连接所述第一天线、所述第二天线，或者所述主集射频前端模块、所述分集射频前端模块分别对应连接所述第二天线、所述第一天线；

所述主集射频前端模块设有N个主集天线端口，且所述N个主集天线端口同时与所述第一天线连接或同时与所述第二天线连接；所述N为自然数，且N>1；另外，其中一个所述主集天线端口用于传输第一频段的主集信号，且所述第一频段高于其他所述主集天线端口传输的主集信号的频段。

在其中一个实施例中，所述天线系统还包括切换开关；所述主集射频前端模块的所述N个主集天线端口通过所述切换开关分别连接所述第一天线、所述第二天线；所述分集射频前端模块通过所述切换开关分别连接所述第一天线、所述第二天线；

所述切换开关能够在第一状态和第二状态之间进行切换；在所述第一状态下，所述主集射频前端模块与所述第一天线连通，且所述分集射频前端模块与所述第二天线连通；在所述第二状态下，所述主集射频前端模块与所述第二天线连通，且所述分集射频前端模块与所述第一天线连通。

在其中一个实施例中，所述N为2，且将两个所述主集天线端口分别记为第一主集天线端口和第二主集天线端口；所述第一主集天线端口用于传输所述第一频段的主集信号；所述第二主集天线端口用于传输将第二频段的主集信号和第三频段的主集信号合路后形成的主集信号；所述第二频段低于所述第一频段，且所述第二频段高于所述第三频段。

在其中一个实施例中，所述主集射频前端模块包括第一主集通道电路和第二主集通道电路；所述第一主集通道电路与所述第一主集天线端口连接；所述第二主集通道电路与所述第二主集天线端口连接；

所述第一主集通道电路控制所述第一频段的主集信号的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换；

所述第二主集通道电路将来自所述第二主集天线端口的主集信号分为所述第二频段的主集信号及所述第三频段的主集信号，且所述第二主集通道电路还能够将所述第二频段的主集信号及所述第三频段的主集信号进行合路并将合路后的信号通过所述第二主集天线端口发送出去；并且，所述第二主集通道电路还分别控制所述第二频段的主集信号的传输通路、所述第三频段的主集信号的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换。

在其中一个实施例中，所述第一主集通道电路包括第一开关；所述第一开关与所述第一主集天线端口连接。

在其中一个实施例中，所述第二主集通道电路包括信号处理单元、第二开关及第三开关；所述信号处理单元的一端与所述第二主集天线端口连接，所述信号处理单元的另一端分别与所述第二开关的一端、所述第三开关的一端连接；

所述第二开关控制所述第二频段的主集信号的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换；所述第三开关控制所述第三频段的主集信号的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换；所述信号处理单元将来自所述第二主集天线端口的主集信号分为所述第二频段的主集信号及所述第三频段的主集信号，且所述信号处理单元还能够将通过所述第二开关的所述第二频段的主集信号及通过所述第三开关的所述第三频段的主集信号进行合路。

在其中一个实施例中，所述信号处理单元为合路器。

在其中一个实施例中，所述切换开关为三刀双掷开关。

在其中一个实施例中，所述天线系统还包括控制单元；所述控制单元与所述切换开关连接；并且，所述控制单元用于控制所述切换开关在所述第一状态和所述第二状态之间进行切换。

一种移动终端，包括所述天线系统。

该天线系统中，主集射频前端模块设有N个主集天线端口，其中一个主集天线端口用于传输第一频段的主集信号，并且第一频段高于其他主集天线端口传输的主集信号的频段。因此，与其他主集天线端口传输的主集信号的频段相比，第一频段的主集信号相当于高频信号，且在第一频段的主集信号的传输通路上无需增加合路器，故该天线系统能够减小高频插损，由于高频插损比低频插损大，从而在整体上降低了天线系统在多频段应用场景下的插损。

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实施例的附图。

图1为一实施方式提供的天线系统的框图；

图2为图1所示实施方式的天线系统的其中一种实施例的电路示意图；

图3为图1所示实施方式的天线系统的另一种实施例的电路示意图；

图4为图1所示实施方式的天线系统中主集射频前端模块的其中一种实施例的框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式提供了一种天线系统，请参考图1。该天线系统包括主集射频前端模块100、分集射频前端模块200、第一天线400及第二天线500。其中，与主集射频前端模块100连接的天线为主集天线，且主集射频前端模块100是与主集天线之间相互传输数据的射频前端模块。与分集射频前端模块200连接的天线为分集天线，且分集射频前端模块200是与分集天线之间相互传输数据的射频前端模块。射频前端模块是指位于收发器与天线之间的电路，包括接收通和发射通路，射频前端模块例如包括合路器、射频开关等器件。第一天线400与第二天线500分布在不同的位置。故，在不同的应用场景下，第一天线400与第二天线500各自接收的信号的强度可能会出现不同。

主集射频前端模块100、分集射频前端模块200分别对应连接第一天线400、第二天线500，或者主集射频前端模块100、分集射频前端模块200分别对应连接第二天线500、第一天线400。因此，第一天线400和第二天线500各自承担的角色具有两种情况，要么第一天线400为主集天线而第二天线500为分集天线(即主集射频前端模块100、分集射频前端模块200分别对应连接第一天线400、第二天线500)，要么第一天线400为分集天线而第二天线500为主集天线(即主集射频前端模块100、分集射频前端模块200分别对应连接第二天线500、第一天线400)。

另外，主集射频前端模块100设有N个主集天线端口，且N个主集天线端口同时与第一天线400连接或同时与第二天线500连接。N为自然数，且N>1。并且，其中一个主集天线端口用于传输第一频段的主集信号，且第一频段高于其他主集天线端口传输的主集信号的频段。

其中，其他主集天线端口是指N个主集天线端口中，除了传输第一频段的主集信号的主集天线端口之外的其他主集天线端口。主集天线端口，用于与主集天线之间相互传输主集信号。主集信号属于射频信号，可以为接收通路上的射频信号或发射通路上的射频信号。并且，各主集天线端口分别传输不同频段的主集信号。

由于第一频段的主集信号是通过其中一个主集天线端口进行传输的，因此在主集射频前端模块100内乃至收发器至主集天线之间关于第一频段的传输通路上，都无需额外增加合路器。另外，第一频段高于其他主集天线端口传输的主集信号的频段，代表第一频段在该天线系统中为最高的频段。

因此，在上述天线系统中，与其他主集天线端口传输的主集信号的频段相比，第一频段的主集信号相当于高频信号，且在第一频段的主集信号的传输通路上无需增加合路器，故该天线系统能够减小高频插损，由于高频插损比低频插损大，从而在整体上降低了天线系统在多频段应用场景下的插损。

在一个实施例中，请继续参考图1，上述天线系统还包括切换开关300。主集射频前端模块100的N个主集天线端口通过切换开关300分别连接第一天线400、第二天线500。分集射频前端模块200通过切换开关300分别连接第一天线400、第二天线500。

其中，切换开关300能够在第一状态和第二状态之间进行切换。在第一状态下，主集射频前端模块100与第一天线400连通，且分集射频前端模块200与第二天线500连通。在第二状态下，主集射频前端模块100与第二天线500连通，且分集射频前端模块200与第一天线400连通。

由于在实际应用中，第一天线400与第二天线500各自接收的信号的强度可能会出现不同，例如如果该天线系统应用于手机中，当其中一个天线被用户的手握住或被其他物体遮挡，则接收的信号的强度会降低。因此，切换开关300可以根据各天线的信号强度来进行切换，从而将接收信号强度较大的一者作为主集天线，而将另一者作为分集天线，从而进一步提升用户体验。

可以理解的是，上述天线系统中不限于包括切换开关300的一种情况，例如：如果在特殊应用场景下，其中一个天线(例如第一天线400)的信号强度始终强于另一个天线(例如第二天线500)，此时无需设置切换开关300，而直接将主集射频前端模块100连接信号较强的天线，将分集射频前端模块200连接信号较弱的天线即可。

在一个实施例中，请参考图2，在包括切换开关300的前提下，上述天线系统还包括控制单元600。控制单元600与切换开关300连接。并且，控制单元600用于控制切换开关300在上述第一状态和上述第二状态之间进行切换。

其中，控制单元600可以为具有数据处理能力的集成电路，例如单片机。在运行过程中，控制单元600可以实时检测第一天线400和第二天线500接收的信号的质量，如果控制单元600判断第一天线400接收的信号质量高于第二天线500接收的信号质量，则控制切换开关300切换至上述第一状态；反之，控制单元600则控制切换开关300切换至第二状态。因此，在控制单元600的控制下，该天线系统能够根据实际场景智能切换主集天线和分集天线。

可以理解的是，控制单元600的设置方式不限于上述情况，例如收发器也可以代替控制单元600来控制切换开关300。

在一个实施例中，请参考图3，在包括切换开关300的前提下，上述N为2，即主集射频前端模块100共包括两个主集天线端口，且将两个主集天线端口分别记为第一主集天线端口111和第二主集天线端口112。第一主集天线端口111用于传输第一频段的主集信号(记为H)。第二主集天线端口112用于传输将第二频段的主集信号和第三频段的主集信号合路后形成的主集信号(记为M+L)。第二频段高于第三频段，且第二频段低于第一频段。

其中，第一频段例如为高频，可以为介于2.3GHZ至2690MHZ之间的频率范围。第二频段例如为中频，可以为介于1710MHZ至2110MHZ之间的频率范围。第三频段例如为低频，可以为介于700MHZ至1GHZ之间的频率范围。

另外，若N为2，请继续参考图3，切换开关300可以为三刀双掷开关(即DP3T)。并且，切换开关300的端口1、端口2、端口3、端口5、端口6分别对应连接第二主集天线端口112、第一主集天线端口111、分集射频前端模块200、第一天线400、第二天线500。

因此，当端口1和端口2切至端口5，端口3切至端口6时(如实线所示)，主集射频前端模块100与第一天线400连接，且分集射频前端模块200与第二天线500连接，此时，第一天线400为主集天线，第二天线500为分集天线。当端口1和端口2切至端口6，端口3切换至端口5时(如虚线所示)，主集射频前端模块100与第二天线500连接，分集射频前端模块200与第一天线400连接，此时第二天线500为主集天线，第一天线400为分集天线。

可以理解的是，切换开关300的具体结构不限于上述情况，例如如果主集射频前端模块100的主集天线端口的数量为其他值时，切换开关300也应作相适应的改变。

在一个实施例中，若N为2，请参考图4，上述主集射频前端模块100包括第一主集通道电路120和第二主集通道电路130。第一主集通道电路120与第一主集天线端口111连接。第二主集通道电路130与第二主集天线端口112连接。

第一主集通道电路120控制第一频段的主集信号的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换。换言之，第一主集通道电路120可以控制第一频段在工作状态与非工作状态之间进行切换。其中，传输通路介于收发器与主集天线(即第一天线400或第二天线500)之间。

第二主集通道电路130将来自第二主集天线端口112的主集信号分为第二频段的主集信号及第三频段的主集信号，且第二主集通道电路130还能够将第二频段的主集信号及第三频段的主集信号进行合路并将合路后的信号通过第二主集天线端口112发送出去。因此，在天线系统接收信号时，第二主集通道电路130可以将来自主集天线的主集信号进行功率分配，并将分配后得到的信号发送至收发器或介于收发器与主集射频前端模块100之间的电路；在天线系统发射信号时，第二主集通道电路130将来自收发器或介于收发器与主集射频前端模块100之间的电路的第二频段的主集信号和第三频段的主集信号进行合路，并将合路后形成的主集信号发送至主集天线。

另外，第二主集通道电路130还分别控制第二频段的主集信号的传输通路、第三频段的主集信号的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换。换言之，第二主集通道电路130可以分别独立控制第二频段、第三频段在工作状态与非工作状态之间进行切换。其中，传输通路介于收发器与主集天线之间。

因此，在第一主集通道电路120、第二主集通道电路130的控制下，第一频段、第二频段、第三频段各自的传输通路都可以独立控制断开或导通，能够实现任意两个频段同时工作的情况，即能够使得第一频段与第二频段同时工作、第一频段与第三频段同时工作或第二频段与第三频段同时工作，从而可以支持多种组合的载波聚合(CA，CarrierAggregation)。

可以理解的是，主集射频前端模块100的内部电路不限于上述情况，例如如果主集射频前端模块100包括3个主集天线端口，则主集射频前端模块100可以包括三个主集通道电路，这三个主集通道电路分别控制第一频段、第二频段、第三频段的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换，并且这三个主集通道电路无需对主集信号进行功率分配和合路。

在一个实施例中，请继续参考图4，上述第一主集通道电路120包括第一开关121。第一开关121与第一主集天线端口111连接。具体地，第一开关121的一端与第一主集天线端口111连接，第一开关121的另一端与收发器或介于收发器与主集射频前端模块100之间的电路连接。第一开关121为射频开关。因此，通过控制第一开关121的状态，即可导通或切断第一频段的主集信号的传输通路。另外，第一开关121的状态可以由上述控制单元600来控制，或者由收发器或其他电路来控制。

在一个实施例中，请继续参考图4，上述第二主集通道电路130包括信号处理单元131、第二开关132及第三开关133。信号处理单元131的一端与第二主集天线端口112连接，信号处理单元131的另一端分别与第二开关132的一端、第三开关133的一端连接。另外，第二开关132的另一端、第三开关133的另一端分别与收发器或介于收发器与主集射频前端模块100之间的电路连接。

其中，第二开关132和第三开关133都属于射频开关。第二开关132控制第二频段的主集信号的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换。第三开关133控制第三频段的主集信号的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换。因此，通过控制第二开关132和第三开关133的状态，即可分别导通或切断第二频段、第三频段的传输通路。第二开关132和第三开关133的状态可以由上述控制单元600来控制，或者由收发器或其他电路来控制。

信号处理单元131将来自第二主集天线端口112的主集信号分为第二频段的主集信号及第三频段的主集信号，且信号处理单元131还能够将通过第二开关132的第二频段的主集信号、通过第三开关133的第三频段的主集信号进行合路，并将合路后的信号通过第二主集天线端口112发送出去。其中，信号处理单元131例如为合路器。

因此，如果第一开关121断开且第二开关132和第三开关133均闭合，则第二频段和第三频段同时处于工作状态，这时可以实现第二频段和第三频段的载波聚合；如果第二开关132断开且第一开关121和第三开关133均闭合，则第一频段和第三频段同时处于工作状态，这时可以实现第一频段和第三频段的载波聚合；如果第三开关133断开且第一开关121和第二开关132均闭合，则第一频段和第二频段同时处于工作状态，这时可以实现第一频段和第二频段的载波聚合。故，该天线系统中的主集射频前端模块100内通过设置三个独立的开关，从而可以实现多种组合的载波聚合。

另一实施方式提供了一种移动终端，包括上一实施方式各实施例的天线系统。移动终端例如为手机等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种天线系统，包括主集射频前端模块、分集射频前端模块、第一天线及第二天线；所述主集射频前端模块、所述分集射频前端模块分别对应连接所述第一天线、所述第二天线，或者所述主集射频前端模块、所述分集射频前端模块分别对应连接所述第二天线、所述第一天线；

其特征在于，所述主集射频前端模块设有N个主集天线端口，且所述N个主集天线端口同时与所述第一天线连接或同时与所述第二天线连接；所述N为自然数，且N>1；另外，其中一个所述主集天线端口用于传输第一频段的主集信号，且所述第一频段高于其他所述主集天线端口传输的主集信号的频段，其中，各主集天线端口分别传输不同频段的主集信号，所述第一频段为所述天线系统中的最高频段；

所述天线系统还包括切换开关；所述主集射频前端模块的所述N个主集天线端口通过所述切换开关分别连接所述第一天线、所述第二天线；所述分集射频前端模块通过所述切换开关分别连接所述第一天线、所述第二天线；其中，所述N为2，且将两个所述主集天线端口分别记为第一主集天线端口和第二主集天线端口；所述第一主集天线端口用于传输所述第一频段的主集信号；所述第二主集天线端口用于传输将第二频段的主集信号和第三频段的主集信号合路后形成的主集信号；所述第二频段低于所述第一频段，且所述第二频段高于所述第三频段。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，

所述切换开关能够在第一状态和第二状态之间进行切换；在所述第一状态下，所述主集射频前端模块与所述第一天线连通，且所述分集射频前端模块与所述第二天线连通；在所述第二状态下，所述主集射频前端模块与所述第二天线连通，且所述分集射频前端模块与所述第一天线连通。

3.根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述主集射频前端模块包括第一主集通道电路和第二主集通道电路；所述第一主集通道电路与所述第一主集天线端口连接；所述第二主集通道电路与所述第二主集天线端口连接；

所述第一主集通道电路控制所述第一频段的主集信号的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换；

所述第二主集通道电路将来自所述第二主集天线端口的主集信号分为所述第二频段的主集信号及所述第三频段的主集信号，且所述第二主集通道电路还能够将所述第二频段的主集信号及所述第三频段的主集信号进行合路并将合路后的信号通过所述第二主集天线端口发送出去；并且，所述第二主集通道电路还分别控制所述第二频段的主集信号的传输通路、所述第三频段的主集信号的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换。

4.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述第一主集通道电路包括第一开关；所述第一开关与所述第一主集天线端口连接。

5.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述第二主集通道电路包括信号处理单元、第二开关及第三开关；所述信号处理单元的一端与所述第二主集天线端口连接，所述信号处理单元的另一端分别与所述第二开关的一端、所述第三开关的一端连接；

所述第二开关控制所述第二频段的主集信号的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换；所述第三开关控制所述第三频段的主集信号的传输通路在断开状态与导通状态之间进行切换；所述信号处理单元将来自所述第二主集天线端口的主集信号分为所述第二频段的主集信号及所述第三频段的主集信号，且所述信号处理单元还能够将通过所述第二开关的所述第二频段的主集信号及通过所述第三开关的所述第三频段的主集信号进行合路。

6.根据权利要求5所述的天线系统，其特征在于，所述信号处理单元为合路器。

7.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的天线系统，其特征在于，所述切换开关为三刀双掷开关。

8.根据权利要求2至5中任一权利要求所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括控制单元；所述控制单元与所述切换开关连接；并且，所述控制单元用于控制所述切换开关在所述第一状态和所述第二状态之间进行切换。

9.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1至8中任一权利要求所述的天线系统。