CN108199132A - 一种天线系统及终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及通讯设备领域，公开了一种天线系统及终端。该天线系统包括：第一天线、第二天线、第一馈电点、第二馈电点和第一接地点，第一天线和第二天线由第一断缝、第二断缝和第三断缝分割终端金属边框得到；第一天线位于第一断缝和第二断缝之间，并与第一馈电点连接；第二天线位于第二断缝和第三断缝之间，并与第二馈电点连接；第一接地点位于第一天线上靠近第二断缝的边缘位置；其中，第一断缝和第二断缝均位于终端金属边框的短边侧面，第三断缝位于终端金属边框的第一长边侧面；第一馈电点和第二馈电点均设置在印刷电路板上。本发明中，使得该终端能够在全频段工作，满足不同状态时高频和低频能同时存在并满足载波聚合的要求。

Description

一种天线系统及终端

技术领域

本发明实施例涉及通讯技术领域，特别涉及一种天线系统及终端。

背景技术

随着手持通讯产品的不断发展，手机的外观尺寸与美观设计是现有关注的焦点，手机的屏占比是美观因素的考虑之一，手机屏占比的提高意味着手机内天线的生存位置更为紧张，而通讯产品最重要的就是通信质量，当前的通讯设备对通信质量的要求越来越高。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：随着4.5G/5G移动通讯时代的来临，现有的通讯设备将不能满足4.5G/5G通讯的数据传输速率要求，且现有的全面屏的通讯设备不能在全频段工作，对应的手机卡要使用满足该手机卡工作频率的手机，因此，在全面屏手机中需要提供全频段工作范围的通讯设备，从而满足通讯设备对载波聚合的传输要求。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种天线系统及终端，使得该终端能够在全频段工作，满足不同状态时高频和低频能同时存在并满足载波聚合的要求。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种天线终端，包括：第一天线、第二天线、第一馈电点、第二馈电点和第一接地点，第一天线和第二天线由第一断缝、第二断缝和第三断缝分割终端金属边框得到；

第一天线位于第一断缝和第二断缝之间，并与第一馈电点连接；第二天线位于第二断缝和第三断缝之间，并与第二馈电点连接；第一接地点位于第二天线上靠近第二断缝的边缘位置；

其中，第一断缝和第二断缝均位于终端金属边框的短边侧面，第三断缝位于终端金属边框的第一长边侧面；第一馈电点和第二馈电点均设置在印刷电路板PCB上。

本发明的实施方式还提供了一种终端，包括上述实施方式提到的天线系统。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过多个断缝将终端金属边框分割，分割后的多段金属边框作为天线的辐射体，避免因增设天线影响终端的外观尺寸，在本身空间十分有限的终端上充分利用金属边框产生辐射信号，而且第一天线和第二天线没有互相接触，第一天线和第二天线不在同一侧边的金属边框，两个天线不会影响彼此信号的发射或接收，使得终端能够工作在全频段，实现全屏幕的终端上工作波段能够覆盖全频段。

另外，天线系统还包括：第三天线、第三馈电点和第二接地点；第三天线由第三断缝和第四断缝分割终端金属边框得到；第三天线位于第一断缝和第四断缝之间，并与第三馈电点连接；第二接地点位于第三天线上靠近第三断缝的边缘位置；其中，第四断缝位于终端金属边框的第二长边侧面，第三馈电点位于柔性电路板FPC上。

第三天线的辐射体与第一天线和第二天线均无接触，且不在同一金属侧边，能够保证第三天线工作在对应设置的工作频段，三个天线共同配合使得终端能够满足多载波的聚合传输要求，提高了终端的数据传输效率。

另外，该天线系统还包括：主信号源接口、副信号源接口和第一开关；主信号源接口与第一开关的第一接入端连接，副信号源接口与第一开关的第二接入端连接；第一开关的第一输出端与第二馈电点连接，第一开关的第二输出端与第三馈电点连接；或者，第一开关的第二输出端与第二馈电点连接，第一开关的第一输出端与所述第三馈电点连接；其中，主信号源接口、副信号源接口和所述第一开关均设置在所述PCB上。

第二天线和第三天线通过第一开关分别连接主信号源接口和副信号源接口，第二天线和第三天线相互配合使得在对应的工作频段数据传输效率更好。

另外，第一天线还包括：第一匹配电路，第二天线还包括：第二匹配电路；第一匹配电路的输入端与射频信号输出端连接，第一匹配电路的输出端与第一馈电点连接；第二匹配电路的输入端与射频信号输出端连接，第二匹配电路的输出端与第二馈电点连接。

另外，第三天线还包括：第三匹配电路；第三匹配电路的输入端与射频信号连接处连接，第三匹配电路的输出端与第三馈电点链接；其中，射频信号连接处设置在FPC上。

匹配电路能够将终端发射的信号调整为合适的频率，并且在天线辐射体进行射频信号输出的过程中调整射频端的发射信号。

另外，天线系统还包括调谐电路和调谐转换处；调谐转换处设置在PCB上，并与第二天线接触，调谐电路的第一端与调谐转换处连接，调谐电路的第二端接地；调谐电路用于控制第二天线的工作频段。

调谐电路与第二天线接触，用于调节第二天线工作的频段，避免第二天线的工作频段超出工作范围，并保证第二天线能够接收对应频段的信号。

另外，第一匹配电路包括：第一电容、第一电感和第二电感；第一电感的第一端与第二电感的第一端连接为第二匹配电路的输入端，第一电感的第二端接地，第二电感的第二端与第一电容的第一端连接为第二匹配电路的输出端，第一电容的第二端接地。

另外，第二匹配电路包括：第三电感和第二电容；第二电容的第一端为匹配电路的输入端与射频信号输出端连接，第二电容的第二端与第三电感的第一端连接为匹配电路的输出端，第三电感的第二端接地。

另外，第三匹配电路包括：第三电容和第四电感；第三电容的第一端为匹配电路的输入端与射频信号输出端连接，第三电容的第二端与第四电感的第一端连接为匹配电路的输出端，第四电感的第二端接地。

匹配电路为电容和电感的组合，其中，使得匹配电路输出的阻抗能够与射频电路的组合一致避免天线产生谐振，影响信号。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的组件表示为类似的组件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施方式中天线系统的具体结构图；

图2是本发明第一实施方式中另一天线系统的具体结构图；

图3是本发明第一实施方式中第二天线和第三天线的ECC的波形图；

图4是本发明第一实施方式中另一天线系统的具体结构图；

图5a是本发明第一实施方式中第一开关的一种状态示意图；

图5b是本发明第一实施方式中第一开关的另一状态示意图；

图6是本发明第一实施方式中第二天线的回波损耗和效率对应频率的波形图；

图7是本发明第一实施方式中第三天线的回波损耗和效率对应频率的波形图；

图8是本发明第二实施方式中第一匹配电路的结构图；

图9是本发明第二实施方式中第二匹配电路的结构图；

图10是本发明第二实施方式中第三匹配电路的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种天线系统。具体结构如图1所示，该天线系统包括：第一天线111、第二天线112、第一馈电点101、第二馈电点102和第一接地点103；其中，第一天线和第二天线由第一断缝120、第二断缝121和第三断缝122分割终端金属边框得到。

第一天线111位于第一断缝120和第二断缝121之间，并与第一馈电点101连接；第二天线112位于第二断缝121和第三断缝122之间，并与第二馈电点101连接；第一接地点103位于第二天线112上靠近第二断缝121的边缘位置；

其中，第一断缝120和第二断缝121均位于终端金属边框的短边侧面，第三断缝122位于终端金属边框的第一长边侧面；第一馈电点和第二馈电点均设置在印刷电路板PCB上。

具体的，第一断缝120和第二断缝121位于终端的底部的短边金属边框，第三断缝122位于终端的侧边金属边框，第一天线111工作在中频和低频的频段，第二天线112工作在高频的频段。具体地说，每个运营商的通讯工作频段不完全相同，而本实施方式中涉及的天线系统能够在各大运营商的通讯工作频段获取信号，例如，第一天线111工作的低频和中频为790MHz(兆赫兹)-960MHz和1710MHz-2120MHz；第二天线112工作的高频段为2300MHz-2690MHz。本领域的技术人员能够明白，此处列举的频段的是一种举例说明，不同的运营商的工作频段不完全相同，具体工作频段以实际终端使用的频段为准。

具体的，第二天线112作为高频天线与第一天线111分开设置，使得第一天线111和第二天线112之间的隔离度较好，另外，第一断缝120和第二断缝121在终端底部关于底部的中点对称，使得终端较为美观。

具体的，天线系统还包括：第三天线、第三馈电点和第二接地点；具体结构如图2所示。第三天线113由第三断缝122和第四断缝123分割终端金属边框得到；第三天线113位于第一断缝120和第四断缝123之间，并与第三馈电点104连接；第二接地点105位于第三天线113上靠近第三断缝122的边缘位置；其中，第四断缝123位于终端金属边框的第二长边侧面，第三馈电点104位于柔性电路板FPC上。

具体的，在考虑终端的设计美观度的要求时，第一断缝120和第二断缝121关于底部中心点对称，第三断缝122和第四断缝123的位置关于终端底部中心线对称。

在一个具体的实现中，第三天线113和第二天线112可作为一组天线配合使用，第三天线113工作的频段也是高频段，具体的，在终端进行数据上传下载时第二天线112和第三天线113共同作用能够保证数据传输的速率更快，数据传输容量更多。

具体的，第三天线113和第二天线112可作为一组MIMO(多入多出，Multiple-InputMultiple-Output)天线，多个天线的终端进行数据传输时多个天线进行接收和发送时，能够改善通讯的质量，以及为了在未来5G(第五代移动通讯技术，5th-Generation)通讯中，能够实现终端在接收与下载数据时传输的容量更多和速率更快，进而能满足各运营商对终端载波聚和的要求。在一个具体实现中，第三天线113和第二天线112工作的高频段的频率为：2300MHz-2700MHz，如图3所示，在高频段第二天线112和第三天线113的ECC(包络相关系数，Envelope Correlation Coefficient)小于0.5，可以看出在高频段第二天线112和第三天线113有较好的ECC对于MIMO天线的使用吞吐率上也会有较好的表现。

具体的，该天线系统还包括主信号源接口141、副信号源接口142和第一开关143；如图4所示，主信号源接口141与第一开关143的第一接入端连接，副信号源接口142与第一开关143的第二接入端连接；第一开关143的第一输出端与第二馈电点102连接，第一开关143的第二输出端与第三馈电点104连接；或者，第一开关143的第二输出端与第二馈电点102连接，第一开关143的第一输出端与所述第三馈电点104连接；其中，主信号源接口141、副信号源接口142和所述第一开关143均设置在所述PCB上。

具体的，第一开关143可以为DPDT(Double Pole Double Throw，双刀双掷)开关，例如，DPDT开关的输入端分别连接主信号源接口141和副信号源接口142，第一输出端连接第二馈电点102第二输出端连接第三馈电点104。在具体实际中，根据需要DPDT开关可以将主信号源接口141与第二馈电点102连接，从而使得第二天线112作为主天线，副信号源接口142与第三馈电点104连接，从而使得第三天线113作为副天线，如图5a所示。主天线和副天线工作在相同的频段，若主天线的传输效率被外界因素影响而降低时，副天线的传输效率高于主天线，该DPDT开关能够根据效率改变将主信号源接口141与第三馈电点104连接，副信号源接口142与第二馈电点102连接，从而第三天线113作为主天线第二天线112作为副天线，如图5b所示。需要说明的是，上述具体实施方式仅是一种举例说明，本领域的技术人员能够明白，第一开关能够进行主天线和副天线的配置，使得在对应的频段传输效率较好，且上述提到的DPDT开关也是一种示例说明，实际中也可选择具有相同功能的其他种类的开关，不局限于上述具体实施方式。

在一个具体的实现中，第二天线112和第三天线113均工作在高频段，当第二天线112作为高频段的主天线时第三天线113作为副天线保证数据传输质量，也就是说主信号源接口141通过第一开关143与第二馈电点102连接，副信号源接口142通过第一开关143与第三馈电点104连接，由于本实施方式中第二天线112是由第二断缝121和第三断缝122分割终端金属边框得到，该终端的金属边框为辐射体，当手持终端的人体手部碰触第二天线112的部分时，会影响第二天线112的效率，此时，透过PCB上第一开关143作切换，第三天线113可切换作为高频的主天线，第二天线112作为高频副天线工作，使得终端的数据传输效率和传输容量不会受影响。

具体的，第二天线的回波损耗和效率对应频率的波形如图6所示，在2300MHz-2700MHz也就是图中标示数字1、2的点之间的频段，第二天线112的效率高于回波损耗。第三天线113的回波损耗和效率对应的频率的波形如图7所示，在2300MHz-2700MHz也就是图中标示数字1、2的点，第三天线113的效率高于回波损耗。说明了在高频段，第二天线112和第三天线113的效率较好。

具体的，第一天线111设置在终端底部，第二天线112和第三天线113分别设置在终端的两个侧边，第一天线111通过第二断缝121辐射电磁波，第二天线112通过第三断缝122辐射电磁波，第三天线113通过第四断缝123辐射电磁波，使得天线之间的信号不会互相影响，且各天线之间独立工作使得终端的工作频带覆盖全部的工作频段，且在高频段设置两个电线在高频保证高频数据传输效率和传输速率，分开设置的天线ECC较好。能满足5G对通讯设备的数据传输要求。

具体的，第一天线111与第一馈电点101连接，第二天线112与第二馈电点102连接，第三天线113与第三馈电点104连接，需要说明的是，第一馈电点101和第二馈电点102设置在PCB板，具体终端设置天线的位置还会设置终端的喇叭等，而第三天线113的位置会靠近喇叭的位置，则第三馈电点103的位置在FPC板上再粘贴至喇叭支架上组装。需要说明的是，若终端设置第三天线113的位置不包括喇叭等组件，则可将第三馈电点103设置在PCB板或终端金属中框或其他位置，靠近第三天线113即可。具体本领域的技术人员能够根据具体情况设置对应的馈电点，此处不再赘述。

具体的，终端设置多个断缝的位置可对断缝两侧的金属边框进行中框结构强度提升的设计，进而保证终端的边框结构强度良好。

具体的，天线系统还包括调谐电路和调谐转换处；调谐转换处设置在PCB上，并与第二天线112接触，调谐电路的第一端与调谐转换处连接，调谐电路的第二端接地；调谐电路用于控制第二天线112的工作频段。

具体的，第一天线111位于终端底部的金属边框，工作在中频和低频，具体第一天线111的工作频段需要调谐电路控制，则调谐电路的调谐转换处设置在PCB板并与第二天线112接触，控制第二天线112工作在对应的工作频段。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过多个断缝将终端金属边框分割，分割后的多段金属边框作为天线的辐射体，避免因增设天线影响终端的外观尺寸，在本身空间十分有限的终端充分利用金属边框产生辐射信号，而且第一天线和第二天线没有互相接触，并且不在同一侧边的金属边框，两个天线不会影响彼此信号的发射或接收，使得终端能够工作在全频段，实现全屏幕的终端上工作波段能够覆盖全频段。

本发明的第二实施方式涉及一种天线系统。第二实施方式中，具体说明了第一天线、第二天线和第三天线的匹配电路及第二天线和第三天线之间切换电路的具体结构。本领域的技术人员能够理解，该匹配电路仅是举例说明，具体设置匹配电路的参数以及匹配电路阻抗值依需要的射频电路匹配即可。

第一天线还包括：第一匹配电路、第二匹配电路和第三匹配电路；第一匹配电路的输入端与射频信号输出端连接，第一匹配电路的输出端与第一馈电点连接；第二匹配电路的输入端与射频信号输出端连接，第二匹配电路的输出端与第二馈电点连接；第三匹配电路的输入端与射频信号连接处连接，第三匹配电路的输出端与第三馈电点链接；其中，射频信号连接处设置在FPC上。

第一匹配电路包括：第一电容61、第一电感62和第二电感63；具体电路结构如图8所示，第一电感62的第一端与第二电感63的第一端连接为第二匹配电路的输入端，第一电感62的第二端接地，第二电感63的第二端与第一电容61的第一端连接为第二匹配电路的输出端，第一电容61的第二端接地。

第二匹配电路包括：第三电感71和第二电容72；具体电路结构如图9所示，第二电容72的第一端为匹配电路的输入端与射频信号输出端连接，第二电容72的第二端与第三电感71的第一端连接为匹配电路的输出端，第三电感71的第二端接地。

第三匹配电路包括：第三电容81和第四电感82；具体电路结构如图10所示，第三电容81的第一端为匹配电路的输入端与射频信号输出端连接，第三电容81的第二端与第四电感82的第一端连接为匹配电路的输出端，第四电感82的第二端接地。

本发明第三实施方式涉及一种终端，包括上述第一或第二实施方式涉及的天线系统，且该终端为全屏幕。尤其是全屏幕的移动终端，如手机。

当然，该终端还应当包括处理器、存储器等硬件，其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路链接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和相控阵天线系统之间提供接口。经处理器处理的数据通过相控阵天线系统在无线介质上进行传输，进一步，相控阵天线系统还接收数据并将数据传送给处理器。处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种天线系统，包括：第一天线、第二天线、第一馈电点、第二馈电点和第一接地点，所述第一天线和所述第二天线由第一断缝、第二断缝和第三断缝分割终端金属边框得到；

所述第一天线位于所述第一断缝和所述第二断缝之间，并与所述第一馈电点连接；所述第二天线位于所述第二断缝和所述第三断缝之间，并与所述第二馈电点连接；所述第一接地点位于所述第二天线上靠近第二断缝的边缘位置；

其中，所述第一断缝和所述第二断缝均位于所述终端金属边框的短边侧面，所述第三断缝位于所述终端金属边框的第一长边侧面；所述第一馈电点和所述第二馈电点均设置在印刷电路板PCB上。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括：第三天线、第三馈电点和第二接地点；所述第三天线由所述第三断缝和第四断缝分割所述终端金属边框得到；

所述第三天线位于所述第一断缝和所述第四断缝之间，并与所述第三馈电点连接；所述第二接地点位于所述第三天线上靠近所述第三断缝的边缘位置；

其中，所述第四断缝位于所述终端金属边框的第二长边侧面，所述第三馈电点位于柔性电路板FPC上。

3.根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括：主信号源接口、副信号源接口和第一开关；

所述主信号源接口与所述第一开关的第一接入端连接，所述副信号源接口与所述第一开关的第二接入端连接；

所述第一开关的第一输出端与所述第二馈电点连接，所述第一开关的第二输出端与所述第三馈电点连接；或者，所述第一开关的第二输出端与所述第二馈电点连接，所述第一开关的第一输出端与所述第三馈电点连接；

其中，所述主信号源接口、所述副信号源接口和所述第一开关均设置在所述PCB上。

4.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线还包括：第一匹配电路，所述第二天线还包括：第二匹配电路；

所述第一匹配电路的输入端与射频信号输出端连接，所述第一匹配电路的输出端与所述第一馈电点连接；

所述第二匹配电路的输入端与所述射频信号输出端连接，所述第二匹配电路的输出端与所述第二馈电点连接。

5.根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述第三天线还包括：第三匹配电路；

所述第三匹配电路的输入端与射频信号连接处连接，所述第三匹配电路的输出端与所述第三馈电点链接；

其中，所述射频信号连接处设置在所述FPC上。

6.根据权利要求4至5中任一项所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括调谐电路和调谐转换处；

所述调谐转换处设置在所述PCB上，并与所述第二天线接触，所述调谐电路的第一端与所述调谐转换处连接，所述调谐电路的第二端接地；所述调谐电路用于控制所述第二天线的工作频段。

7.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述第一匹配电路包括：第一电容、第一电感和第二电感；

所述第一电感的第一端与所述第二电感的第一端连接为所述第二匹配电路的输入端，所述第一电感的第二端接地，所述第二电感的第二端与所述第一电容的第一端连接为所述第二匹配电路的输出端，所述第一电容的第二端接地。

8.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述第二匹配电路包括：第三电感和第二电容；

所述第二电容的第一端为所述匹配电路的输入端与所述射频信号输出端连接，所述第二电容的第二端与所述第三电感的第一端连接为所述匹配电路的输出端，所述第三电感的第二端接地。

9.根据权利要求5所述的天线系统，其特征在于，所述第三匹配电路包括：第三电容和第四电感；

所述第三电容的第一端为所述匹配电路的输入端与所述射频信号输出端连接，所述第三电容的第二端与所述第四电感的第一端连接为所述匹配电路的输出端，所述第四电感的第二端接地。

10.一种终端，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的天线系统。