CN108054493B - 移动终端的天线系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动终端的天线系统，包括依次连接的按键FPC走线、信号模块、隔直流模块和天线匹配模块，所述FPC走线用于接收或者发射电磁波，所述信号模块用于调制所述FPC走线产生的高频交流信号或者为所述FPC走线提供解调的高频交流信号，所述隔直流模块用于隔除直流电流信号，所述天线匹配模块用于调节所述天线系统的工作频段并实现所述天线系统的阻抗匹配。该天线系统利用移动终端按键的FPC走线实现了移动终端所需频段的天线功能，节约了移动终端用于天线设计所需的内部空间，为移动终端进一步的小型化、轻薄化提供了一种可行的方式，同时也为移动终端的多天线设计提供了新的思路。

Description

移动终端的天线系统

本申请是申请日2015年08月26日、申请号201510535470.2发明创造名称移动终端的天线系统的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及无线电通信技术领域，特别是涉及一种移动终端的天线系统。

背景技术

移动终端是一种重要的无线电通信设备，而移动终端的天线则是移动终端实现无线电通信的必要条件，它承载着移动终端发送信号和接收信号的重要功能，也是移动终端通信质量的重要影响因素。通常情况下，天线处于开放的环境中时，其发射信号和接收信号的效率较高，而目前大多数移动终端的天线均设计在移动终端的内部，因而在进行天线设计时必须在移动终端内为其预留出足够大的空间以保证移动终端的通信质量，但目前随着通信技术及制造技术的不断发展，移动终端所能实现的功能趋于多样化，结构趋于复杂化，同时尺寸也趋于轻薄化，导致移动终端中能够用于天线设计的内部空间越来越小，这为移动终端的天线布局、天线数量以及天线性能等方面的设计带来了诸多困难。

发明内容

基于此，有必要针对移动终端天线可占用空间小、设计困难的问题，提供一种移动终端的天线系统。

一种移动终端的天线系统，包括依次连接的按键FPC走线、信号模块、隔直流模块和天线匹配模块，所述FPC走线用于接收或者发射电磁波，所述信号模块用于调制所述FPC走线产生的高频交流信号或者为所述FPC走线提供解调的高频交流信号，所述隔直流模块用于隔除直流电流信号，所述天线匹配模块用于调节所述天线系统的工作频段并实现所述天线系统的阻抗匹配。

上述移动终端的天线系统结合移动终端的按键FPC走线、隔直流技术和天线匹配处理技术，利用移动终端的按键FPC走线实现了移动终端所需频段的天线功能，节约了移动终端用于天线设计所需的内部空间，为移动终端进一步的小型化、轻薄化提供了一种可行的方式，同时也为移动终端的多天线设计提供了新的思路。

附图说明

图1为本发明移动终端的天线系统其中一个实施例的结构示意图；

图2为利用开机键FPC走线的移动终端的天线系统结构示意图；

图3为隔直流模块的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

在其中一个实施例中，参见图1所示，移动终端的天线系统包括依次连接的按键FPC走线100、信号模块200、隔直流模块300和天线匹配模块400，其中，

FPC走线100用于接收或者发射电磁波；

信号模块200用于调制所述FPC走线100产生的高频交流信号或者为FPC走线100提供解调的高频交流信号；

隔直流模块300用于隔除直流电流信号；

天线匹配模块400用于调节天线系统的工作频段并实现天线系统的阻抗匹配。

在无线电通信技术领域，柔性印刷电路板(Flesible Printed Circuit，FPC)通常指由柔软的塑胶底膜、铜箔以及粘合胶压合而成的电路板，也被称为柔性印制电路板、软性线路板或者挠性线路板(简称为软板或者FPC)，具有质量轻、厚度薄、弯折性好及配线密度高等特点。在本实施例中，主要利用移动终端的按键FPC走线(如铜线或铜箔)作为发射或者接收电磁波的天线端子，结合信号调制/解调技术、隔直流处理技术以及天线匹配技术实现移动终端的天线功能。具体地，以移动终端的按键FPC走线100作为天线接收电磁波为例，根据电磁感应原理，当FPC走线100的频率与接收到的电磁波的频率相同时，此时FPC走线100与电磁波发生电谐振，将在FPC走线100中产生随电磁波频率及振幅变化的高频电流信号，该高频交流信号经信号模块200调制后输出至隔直流模块300，由于隔直流模块300能够通过交频电流信号，因此调制后的高频交流信号输出至天线匹配模块400，天线匹配模块400根据调制后的高频交流信号以及相应的容性加载、感性加载等，实现FPC走线100作为天线端子时的输入阻抗与馈线的阻抗相匹配，从而提高FPC走线100的发射功率或者接收功率，同时能够天线匹配模块400调节移动终端的天线系统的工作频段，以适应不同移动终端的不同天线工作频段的需求。在本实施例中，结合移动终端的按键FPC走线、隔直流技术和天线匹配处理技术，利用移动终端的按键FPC走线实现了移动终端所需频段的天线功能，节约了移动终端用于天线设计所需的内部空间，为移动终端进一步的小型化、轻薄化提供了一种可行的方式，同时也为移动终端的多天线设计提供了新的思路。

作为一种具体的实施方式，移动终端的按键为开机键或者音量键，即移动终端的按键FPC走线为移动终端的开机键FPC走线或者音量键FPC走线。下面将以移动终端的开机键FPC走线为例进行说明，如图2所示，为利用开机键FPC走线的移动终端的天线系统结构示意图，其中开机键FPC走线包括两条FPC走线(FPC走线1和FPC走线2)和两个焊盘(焊盘A和焊盘B)，其中，FPC走线2上的焊盘B接地，FPC走线1上的焊盘A不接地。FPC走线1和FPC走线2在按键K(这里相当于开机按键)的作用下接触，能够实现移动终端相应的开机功能，即当按下按键K时，FPC走线1和FPC走线2接触，为移动终端开机提供低电平信号；当松开按键K后，开机键FPC走线处于自然状态时，FPC走线1和FPC走线2断开。由上述内容可知，开机键FPC走线只在移动终端开机时提供相应的信号，在移动终端开机后正常运行的过程中，开机键FPC走线则处于闲置状态。与移动终端的开机键FPC走线类似地，音量键FPC走线只在进行音量调节时处于工作状态，而在未进行音量调节的状况下则处于闲置状态。因此本实施方式利用移动终端的开机键FPC走线或者音量键FPC走线实现天线的功能，充分利用了移动终端中的元件，无需再为移动终端提供用于实现天线功能的其他FPC走线或者金属板等，因而节约了移动终端的内部空间，为移动终端进一步的小型化、轻薄化提供了可能性。

作为一种具体的实施方式，如图2所示，信号模块同时连接开机键FPC走线的两个焊盘(即焊盘A和焊盘B)，此时FPC走线1和FPC走线2共同作为天线系统中的天线端子，它们可接收或者发射更多频段、更宽频率范围的电磁波，因此尤其适用于所需频段较大的移动终端，同时由于隔直流模块能够将FPC走线1和FPC走线2接触时所产生的用于开机功能的低电平信息号隔除，因而避免了直流电流信号对天线匹配模块的干扰，保障了天线系统的可靠性和稳定性。

作为一种具体的实施方式，信号模块连接开机键FPC走线的两个焊盘中的任意一个焊盘。在本实施方式中，信号模块仅与一个开机键FPC走线的焊盘连接，相当于仅利用开机键FPC走线中的一条FPC走线作为天线系统中用于接收和发射电磁波的天线端子，适用于对频段范围需求不高的移动终端，同时对于具有较为简单的天线端子的天线系统而言，更有利于天线匹配模块实现天线系统的阻抗匹配，避免了复杂的容性加载、感性加载等的结构设计。在本实施方式中，无论采用何种FPC走线作为接收或者发射电磁波的天线端子，都能够实现移动终端所需频段的天线功能，同时都可以达到进一步节约移动终端内部空间的目的，隔直流模块也能够避免直流电流信号对天线匹配模块的干扰，保障天线系统的可靠性和稳定性。更进一步地，可以根据天线系统的工作频率调节开机键FPC走线的两个焊盘与对应的按键之间的距离，例如设置开机键FPC走线的合适的长度或者开机键FPC走线中接地的焊盘在FPC走线上的合适的位置等，通过合适的长度或者位置的设置来改变电路中电流的环流路径而获得天线系统所需的工作频率，因此移动终端FPC走线不仅能够实现天线功能，而且能够满足移动终端所需的天线系统的不同工作频段。

在以上几种实施方式中，以信号模块与开机键FPC走线的具体连接方式为例，详细地说明了实现本发明所提出的移动终端的天线系统的各种可行的方式，对于音量键FPC走线而言，具有与开机键FPC走线相同的结构，当以音量键FPC走线作为天线系统中接收或者发射电磁波的天线端子时，信号模块与音量键FPC走线的具体连接方式相同，工作原理与利用开机键FPC走线的工作原理相同，因而所达到的效果相同，故此处不再赘述。

作为一种具体的实施方式，隔直流模块的功能可以由电容C、电阻R和运算放大器共同实现，如图3所示，为隔直流模块的电路示意图，电容C的一端连接信号模块，电容C的另一端则分别连接电阻R的一端和运算放大器的同相输入端电阻R的另一端接地，运算放大器的反相输入端与输出端连接，运算放大器的输出端连接天线匹配模块。隔直流模块中电容C和电阻R共同构成一个高通滤波电路，该高通滤波电路能够将电流中的直流成分和频率较低的交流成分一并隔除，从而避免开机键闭合或者音量键闭合时在开机键FPC或者音量键FPC中产生的直流电流信号对天线匹配模块的干扰，并经运算放大器对高频交流信号进行进一步放大后输出至天线匹配模块，供天线匹配模块进行处理。

作为一种具体的实施方式，根据天线系统的阻抗匹配以及工作频段来设计天线匹配模块中各个电容和电感的连接方式以及参数等。在天线系统的实际工作过程中，为使馈线对于信号的衰减最小，提高馈天线系统的接收功率或者发射功率，需实现天线与馈线之间的阻抗匹配，因此阻抗匹配是移动终端获得良好天线效果的必要条件之一。天线输入端信号电压与信号电流之比称为天线的输入阻抗，输入阻抗具有实部的电阻分量和虚部的电抗分量，而电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，不利于提高天线的接收功率或者发射功率，因此，必须使电抗分量尽可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。实际上，对于任一天线系统，总能够通过天线阻抗调试的方法，在需求的工作频率范围内，将天线的输入阻抗的虚部调节为零或者接近于零，从而使得天线能与馈线处于良好的阻抗匹配。天线阻抗调试的方法可以利用天线匹配模块中电容的容性加载和电感的感性加载来近似天线系统整体的电路结构，根据所需的天线系统工作频段，通过对天线匹配模块中电容和电感的结构、参数等设计，在实现天线系统的阻抗匹配的同时，满足工作频段的要求。

作为一种具体的实施方式，移动终端的开机键或者音量键由绝缘材料制备。利用移动终端的开机键FPC走线或者音量键FPC走线实现移动终端所需频段的天线功能时，采用绝缘材料来制备开机键或者音量键，即对开机键FPC走线或者音量键FPC走线进行避空处理，以增强天线系统的效果。通常情况下，移动终端的外壳是由金属构成的，其优势在于一方面对于移动终端内部的元件具有保护作用，另一方面能够起到一定的屏蔽作用，提高移动终端抗电磁干扰的能力，但是对于利用移动终端的开机键FPC走线或者音量键FPC走线作为天线端子的情况，金属外壳对开机键FPC走线或者音量键FPC走线的屏蔽会影响天线端子的电磁场分布，使得发射或者接收电磁波的效率都下降。因此，为了提高天线系统的发射或者接收无线电波的效率，需要利用绝缘材料来制备开机键或者音量键，以实现对开机键FPC走线或者音量键FPC走线在移动终端上的相应位置的避空处理。例如，移动终端的外壳为某些导电材质(如铝合金、不锈钢等)，对开机键FPC走线或者音量键FPC走线进行避空处理时，可以利用塑料材料来制备开机键或者音量键，从而利用开机键FPC走线或者音量键FPC走线实现移动终端所需频段的天线效果。

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 (10)

1.一种移动终端的天线系统，其特征在于，包括依次连接的按键FPC走线、信号模块、隔直流模块和天线匹配模块，所述FPC走线用于接收或者发射电磁波，所述信号模块用于调制所述FPC走线产生的高频交流信号或者为所述FPC走线提供解调的高频交流信号，所述隔直流模块用于隔除直流电流信号，所述天线匹配模块用于调节所述天线系统的工作频段并实现所述天线系统的阻抗匹配；

其中，所述按键FPC走线包括两条FPC走线，当按下所述按键时，所述两条FPC走线接触；当松开所述按键时，所述两条FPC走线断开；

所述两条FPC走线分别为第一FPC走线和第二FPC走线，信号模块同时连接第一FPC走线和第二FPC走线；第一FPC走线和第二FPC走线共同作为天线系统中的天线端子，接收或者发射多频段、宽频率范围的电磁波。

2.根据权利要求1所述的移动终端的天线系统，其特征在于，所述按键为移动终端的音量键，当按下所述按键时，能够实现移动终端相应的音量调节功能。

3.根据权利要求2所述的移动终端的天线系统，其特征在于，所述按键FPC走线还包括与所述两条FPC走线分别对应连接的两个焊盘；其中，所述两个焊盘中的其中一个焊盘接地，另一个焊盘不接地。

4.根据权利要求3所述的移动终端的天线系统，其特征在于，所述信号模块同时连接所述两个焊盘。

5.根据权利要求3所述的移动终端的天线系统，其特征在于，所述信号模块连接所述FPC走线的两个焊盘中的任意一个焊盘。

6.根据权利要求1所述的移动终端的天线系统，其特征在于，所述隔直流模块包括滤波电路和运算放大器；所述信号模块经所述滤波电路滤波处理后与所述运算放大器的同相输入端连接；所述运算放大器的反相输入端与输出端连接，所述运算放大器的输出端连接所述天线匹配模块。

7.根据权利要求6所述的移动终端的天线系统，所述滤波电路包括电容和电阻；所述电容的一端连接所述信号模块，所述电容的另一端分别连接所述电阻的一端和所述运算放大器的同相输入端，所述电阻的另一端接地。

8.根据权利要求2所述的移动终端的天线系统，其特征在于，所述音量键由绝缘材料制备。

9.根据权利要求1所述的移动终端的天线系统，其特征在于，所述FPC走线的频率与所述FPC走线接收到的电磁波的频率相同。

10.根据权利要求2所述的移动终端的天线系统，其特征在于，所述天线系统的工作频段与所述音量键FPC走线长度相匹配。

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