CN108199141A - 一种天线系统及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信领域，公开了一种天线系统及移动终端。该天线系统包括：第一天线和电路板，其中，第一天线包括至少两个天线分支，第一天线的天线开关与第一天线的其中一个天线分支之间连接一个第一谐振电路，第一天线的天线开关设置在电路板上。本实施方式相对与现有技术而言，通过加入谐振电路，通过调谐开关的调谐作用能够使天线开关工作在不同状态下时，天线在传输不同频率段的信号时，传输的信号质量都能够达到良好的效果。

Description

一种天线系统及移动终端
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种天线系统及移动终端。
背景技术
随着科技的进步和通信技术的发展，人们对电子产品、移动终端等设备传输信息的质量和效率的要求也越来越高，而其中天线在信息传输方面起着关键的作用，因此提高天线的功能对整个通信技术行业起着非常重要的作用。
本发明人发现现有技术中的天线存在如下问题：现有技术中的天线往往会连接一个开关，通过调节开关的不同状态来对天线进行调谐。但是这种固定的开关调谐的方式，往往会在天线开关不同状态下，天线的调谐电路只能呈现电容性或只能呈现电感性，而在实际的信息传输过程中当调谐电路为电感状态下时，天线传输的信号的中高频带内无杂波，而传输的低频信号质量比较差。而当调谐电路为电容状态下时，天线传输的信号的中频带内有杂波，而传输的低频信号质量比较好。因此，这种调谐方式无法使得天线在传输不同频率的信号时都具有良好的传输效果。另外，当存在多个天线时，尤其当两个天线距离比较近时，一个天线开关会对其他天线的传输状态造成较大影响。
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移动终端，使得天线开关工作在不同状态下时，天线传输不同频率段的信号时，都能给保证传输的信号质量。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种天线系统，包括第一天线、第一天线的天线开关和电路板，其中，第一天线包括至少两个天线分支，第一天线的天线开关与第一天线的其中一个天线分支之间连接第一谐振电路，第一天线的天线开关设置在电路板上。
本发明的实施方式还提供了一种移动终端，包括本发明中的天线系统。
本发明实施方式相对于现有技术而言，通过在天线分支与天线开关之间连接谐振电路，使得天线开关工作在不同状态下时，天线传输的不同频率段的信号都能够保证传输的信号质量。
另外，天线系统还包括第二天线和第二天线的天线开关，第二天线包括至少两个天线分支，第二天线的天线开关与第二天线的其中一个天线分支之间连接第二谐振电路，第二天线的天线开关设置在电路板上。在天线系统中同时设置多个天线时，通过谐振电路能够优化多个天线之间的隔离度，即会降低天线传输信号时对临近的天线造成的干扰，降低了相邻天线之间的相互影响。
另外，谐振电路包括至少一个电感电容谐振电路。谐振电路包含的电感电容谐振电路的数量可以为一个或多个，增加了调谐电路实现的多样性。
另外，电感电容谐振电路为电感电容并联谐振电路，电感电容并联谐振电路串接在第一天线的天线开关的第一端与第一天线之间，第一端为射频转换电路的连接端。
另外，电感电容谐振电路为电感电容串联谐振电路，电感电容串联谐振电路的一端接地，另一端分别与第一天线的天线开关的第一端和第一天线连接，第一端为射频转接电路的连接端。
另外，第一天线或第二天线为全球定位与无线网络二合一天线、多输入多输出天线、分集天线和主天线中的任意一种。对于各种类型的天线，在天线与该天线的天线开关之间增设谐振电路，均能够提高天线传输性能。
另外，电感电容并联谐振电路与第一天线之间串接一个电感。
另外，电感电容串联谐振电路并联一个电容。
因此，电感电容谐振电路还可以与一个独立的电感或独立的电容元件配合使用，增加了谐振电路的多样性和使用的灵活性，可以根据天线实际调谐的需要进行选择。
另外，至少两个天线分支包括至少一个低频天线分支和至少一个高频天线分支，第一天线的开关与任一低频天线分支连接。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式的天线系统的结构示意图；
图2是根据本发明第一实施方式的电感电容并联谐振电路的天线系统的结构示意图；
图3是根据本发明第一实施方式的电感电容串联谐振电路的天线系统的结构示意图；
图4是根据本发明第二实施方式的天线系统的结构示意图；
图5是根据本发明第二实施方式的电感电容并联谐振电路的天线系统的结构示意图；
图6是现有技术中的第一天线的效率图；
图7是根据本发明第二实施方式的第一天线的效率图；
图8是现有技术中的第一天线的回波损耗曲线图；
图9是根据本发明第二实施方式的第一天线的回波损耗曲线图；
图10是现有技术中的第二天线的效率图；
图11是根据本发明第二实施方式的第二天线的效率图；
图12是现有技术中的第二天线的回波损耗曲线图；
图13是根据本发明第二实施方式的第二天线的回波损耗曲线图；
图14是现有技术中的第一天线和第二天线的隔离度曲线图；
图15是根据本发明第二实施方式的第一天线和第二天线的隔离度曲线图；
图16是根据本发明第三实施方式的天线系统在移动终端上的分布图。
具体实施方式
为使本发明的目的、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。如图1所示，天线系统包括第一天线10、第一天线的天线开关111和电路板11，其中，第一天线10包括至少两个天线分支，该实施方式中仅以两个为例进行说明，分别是第一天线分支101和第二天线分支102，第一天线的天线开关111与第一天线分支101之间连接第一谐振电路112。第一天线的天线开关111设置在电路板11上。
需要说明的是，第一天线分支101为低频天线分支，第二天线分支102为高频天线分支，第一天线的天线开关111通过第一谐振电路112与第一天线分支相连，用来调节第一天线10的低频。
其中，第一谐振电路112包括至少一个电感电容谐振电路。
在一个具体实现中，第一谐振电路112为一个电感电容谐振电路，并且该电感电容谐振电路为电感电容并联谐振电路1121，天线系统的结构示意图如2所示。具体地，电感电容并联谐振电路1121串接在第一天线的天线开关111的第一端A与第一天线分支101之间，第一端A为射频转换电路(RFC)的连接端。
在另一个具体实现中，第一谐振电路112为一个电感电容谐振电路，并且该电感电容谐振电路为电感电容串联谐振电路1121，天线系统的结构示意图如图3所示。具体地，电感电容串联谐振电路1121的一端接地，另一端分别与第一天线的天线开关111的第一端A和第一天线分支101连接，第一端A为射频转接电路(RFC)的连接端。
需要说明的是，不论是采用电感电容并联谐振电路还是电感电容串联谐振电路，都能够达到天线调谐的目的。
其中，第一天线的开关电路有三个支路，在第一支路上连接9.1nH电感，第二支路上连接18nH电感，第三支路断开。因此，第一天线的天线开关111会有三种工作状态，即当第一支路连接时，第一天线的开关电路接9.1nH电感到地；当第二支路连接时，第一天线的开关电路接18nH电感到地；当第三支路连接时，第一天线的开关电路断开。需要说明的是，此处仅为一种具体实现方式，实际应用中可根据实际需要选择其他开关电路的实现形式，使第一天线的天线开关能够满足设计需求，例如设计的开关电路能够实现更多的(4个以上)工作状态的切换。
值得一提的是，该实施方式中第一谐振电路包括的电感电容谐振电路的数量可以根据实际调谐的需求进行设定。另外，该实施方式中第一谐振电路还可以有多种变形的实现形式，例如，当第一谐振电路112为电感电容并联谐振电路1121时，可以在第一天线分支101与电感电容并联谐振电路1121之间串接一个电感，将电感电容并联谐振电路1121与串联的电感组合作为第一谐振电路。又例如，当第一谐振电路112为电感电容串联谐振电路1122时，可以在电感电容串联谐振电路上并联一个电容，将电感电容串联谐振电路1122与并联的电容组合作为第一谐振电路。也就是说，应用中可以根据实际天线设计要求选择不同数量以及不同连接形式的电感电容谐振电路，增加了谐振电路实现多样性。
需要说明的是，第一天线10为全球定位与无线网络二合一天线、多输入多输出天线、分集天线和主天线中的任意一种。本实施方式中的第一天线可以为多种类型的天线，即谐振电路可以连接在不同类型的天线和天线开关之间，均能够提高天线传输性能。因此，可以根据实际需要进行选择，提高了应用的广泛性。
需要说明的是，加入电感电容谐振电路之所以天线传输信号的质量得到提高的原因是，以串联电感电容谐振电路来说，其阻抗阻抗特性曲线存在这样的特点，就是当频率低于谐振频率时谐振电路呈现电容性，当频率高于谐振频率时谐振电路呈现电感性。并且不同频段的电感电容谐振电路等效的电感电容值不同，利用电感电容谐振电路的这一特性，有助于拓宽天线带宽以及实现天线的三载聚波的设计要求。因此，只要合理设置电感和电容的的值，让谐振频率落在低频与中频的某一频点，此时低频呈容性，中高频呈感性，同时满足低频、中频以及高频的设计要求。
与现有技术相比，本实施例的天线系统通过在第一天线分支与天线开关之间连接一个谐振电路，根据谐振电路的阻抗特性，合理调节电感电容的数值就可以使得第一天线的天线开关工作在不同状态下时，天线传输的不同频率段的信号时，都能够保证传输的信号质量。
本发明的第二实施方式涉及一种天线系统。如图4所示，第二实施方式与第一实施方式的主要区别在于，第二实施方式在第一实施方式的天线系统上新增加了一个第二天线20，其中，第二天线20包括至少两个天线分支，该实施例中仅以两个为例进行说明，分别是第三天线分支201和第四天线分支202，第二天线的天线开关114与第三天线分支201之间连接一个第二谐振电路113。并且第二天线的天线开关114与第一天线的天线开关111是设置在同一个电路板11上面的，第二谐振电路113与第一谐振电路112也是设置在同一个电路板11上面的。
需要说明的是，第三天线分支201为低频天线分支，第四天线分支202为高频天线分支，第二天线的天线开关114通过第二谐振电路113与第三天线分支相连，用来调节第二天线20的低频。
其中，第二谐振电路113包括至少一个电感电容谐振电路。
其中，当天线系统中存在多种天线时，一个天线调谐效果不好，在传输信号的时候，会对与其相邻比较近的天线工作频段产生影响，即两个相邻天线传输信号的过程中会相互造成干扰，因此隔离度会比较差。当在至少一个天线上加上谐振电路后，由于谐振电路的调谐作用会使两个天线之间的隔离度得到优化。因此，在天线系统中同时设置多个天线时，通过谐振电路优化了多个天线之间的隔离度，即降低了天线传输信号时对临近的天线造成的干扰，降低了相邻天线之间的相互影响。
在一个具体实现中，第一谐振电路112为一个电感电容谐振电路，并且该电感电容谐振电路为电感电容并联谐振电路1121，第二谐振电路113为一个电感电容谐振电路，并且该电感电容谐振电路为电感电容并联谐振电路1131，天线系统的结构示意图如5所示。具体地，电感电容并联谐振电路1121串接在第一天线的天线开关111的第一端A与第一天线分支101之间，第一端A为射频转换电路(RFC)的连接端，电感电容并联谐振电路1131串接在第二天线的天线开关114的第一端B与第三天线分支201之间，第一端B为射频转换电路(RFC)的连接端。
需要说明的是，本实施方式中第一谐振电路112与第二谐振电路113也可以为电感电容并联谐振电路，并且第一谐振电路112与第二谐振电路113的结构可以相同也可以不同，在实际应用中可以根据实际情况进行谐振电路的设计，本实施方式中不做限定。第一谐振电路112与第二谐振电路113不论是采用电感电容并联谐振电路还是电感电容串联谐振电路，都能够达到天线调谐的目的。
另外，在本实施方式中，当在天线系统中包括至少两个天线时，只要在至少一个天线的结构中加入谐振电路，也会达到天线调谐的目的，在实际应用中可以根据实际情况进行谐振电路的设计，本实施方式中不做限定。
其中，第二天线的开关电路也有三个支路，在第一支路上连接9.1nH电感，第二支路上连接18nH电感，第三支路断开。因此，第二天线的天线开关114会有三种工作状态，即当第一支路连接时，第二天线的开关电路接9.1nH电感到地；当第二支路连接时，第二天线的开关电路接18nH电感到地；当第三支路连接时，第二天线的开关电路断开。需要说明的是，此处仅为一种具体实现方式，实际应用中可根据实际需要选择其他开关电路的实现形式，使第二天线的天线开关能够满足设计需求，例如设计的开关电路能够实现更多的(4个以上)工作状态的切换。
值得一提的是，该实施方式中第二谐振电路与第一实施方式中的第一谐振电路相似，包括的电感电容谐振电路的数量可以根据实际调谐的需求进行设定。另外，该实施方式中第二谐振电路还可以有多种变形的实现形式，例如，当第二谐振电路113为电感电容并联谐振电路时，可以在第三天线分支201与电感电容并联谐振电路1131之间串接一个电感，将电感电容并联谐振电路1131与串联的电感组合作为第一谐振电路。又例如，当第二谐振电路113为电感电容串联谐振电路时，可以在电感电容串联谐振电路上并联一个电容，将电感电容串联谐振电路与并联的电容组合作为第二谐振电路。也就是说，应用中可以根据实际天线设计要求选择不同数量以及不同连接形式的电感电容谐振电路，增加了谐振电路实现多样性。
需要说明的是，第一天线10和第二天线20为全球定位与无线网络二合一天线、多输入多输出天线、分集天线和主天线中的任意一种。本实施方式中的第一天线10或第二天线20可以为多种类型的天线，即谐振电路可以连接在不同类型的天线和天线开关之间，可以根据实际需要进行选择，提高了应用的广泛性。
需要说明的是，本实施方式中以第一天线10为主天线，第二天线20为多输入多输出天线为例，针对在天线系统中加入谐振电路后与现有技术中未加入谐振电路后第一天线与第二天线分别传输信号的效果与两个天线之间的隔离度效果效果进行了对比。其中，从图6至图9可以看出，在加入谐振电路后对于第一天线10主天线来说，在第一天线的天线开关工作在三个不同的状态下，相对与未加入谐振电路前，中高频内杂波消失，中频内也不再出现效率谷，并且无论第一天线的天线开关工作在任何一种状态下，都能够同时兼顾低频、中频及高频的频率信号；从图10至图13可以看出，在第一天线的天线开关工作在三个不同的状态下，相对与未加入谐振电路前，第二天线20多输入多输出天线在对应状态下，回损曲线和效率曲线差异较小，并且效率提升1db；从图14至图15可以看出，相对与未加入谐振电路前，第一天线10主天线与第二天线20多输入多输出天线在高频2.4GHz频段隔离度小于-10dB，隔离度提升了接近5dB，第一天线10主天线的状态变化对第二天线20多输入多输出天线的影响减小。
与现有技术相比，本实施例的天线系统通过在天线分支与天线开关之间连接一个谐振电路，根据谐振电路的阻抗特性，合理调节电感电容的数值就可以使得天线开关工作在不同状态下时，天线传输的不同频率段的信号时，传输的信号质量都能够达到良好的效果。另外，在天线系统中可以同时设置多个天线，当存在多个天线时，可优化多个天线之间的隔离度，即当一个天线传输信号时，能够减少对另一个临近的天线传输信号的干扰，所以减少了天线之间的相互影响。
本发明的第三实施方式涉及一种移动终端，该移动终端包括上述第一或第二实施方式所提供的天线系统。在本实施例中天线系统30位于移动终端的下端，具体结构如图16所示。该实施方式中，移动终端的下端是指竖直放置且正常使用状态下移动终端靠下的区域。其中，正常使用状态下移动终端的听筒朝上。
其中，当然，该移动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。总线接口在总线和天线系统之间提供接口。经处理器处理的数据通过天线系统在无线介质上进行传输，进一步，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，其特征在于，包括第一天线、第一天线的天线开关和电路板，其中，所述第一天线包括至少两个天线分支，所述第一天线的天线开关与所述第一天线的其中一个天线分支之间连接第一谐振电路，所述第一天线的天线开关设置在所述电路板上。
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二天线和第二天线的天线开关，所述第二天线包括至少两个天线分支，所述第二天线的天线开关与所述第二天线的其中一个天线分支之间连接第二谐振电路，所述第二天线的天线开关设置在所述电路板上。
3.根据权利要求1或2所述的天线系统，其特征在于，所述第一谐振电路包括至少一个电感电容谐振电路。
4.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述电感电容谐振电路为电感电容并联谐振电路；
所述电感电容并联谐振电路串接在所述第一天线的天线开关的第一端与所述第一天线之间，所述第一端为射频转换电路的连接端。
5.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述电感电容谐振电路为电感电容串联谐振电路；
所述电感电容串联谐振电路的一端接地，另一端分别与所述第一天线的天线开关的第一端和所述第一天线连接，所述第一端为射频转接电路的连接端。
6.根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线或所述第二天线为全球定位与无线网络二合一天线、多输入多输出天线、分集天线和主天线中的任意一种。
7.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述电感电容并联谐振电路与所述第一天线之间串接一个电感。
8.根据权利要求5所述的天线系统，其特征在于，所述电感电容串联谐振电路并联一个电容。
9.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述至少两个天线分支包括至少一个低频天线分支和至少一个高频天线分支，所述第一天线的开关与任一所述低频天线分支连接。
10.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的天线系统。
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