CN108337004B - 一种多制式并发的单天线终端实现装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种多制式并发的单天线终端实现装置，包括：电路模块、连接器和天线，通过电路模块实现LTE‑A与无线区宽网双模的合路并发，通过连接器与天线实现LTE‑A及无线区宽网与卫星通讯系统的合成，进而实现LTE‑A、无线区宽网与卫星通信三模并发；连接器的母体包括：母体主体、多个通道、设置于母头主体另一端面的螺纹管、螺丝帽；连接器的公头包括：公头主体、多个与射频插针对应的射频插槽、多个与固定插头对应的插头槽、设置于公头主体正端面外侧的螺帽；天线采用U+S双模终端。本发明利用单天线实现无线区宽网、LTE‑A蜂窝通信与卫星通信并发工作，能够使三种系统通过一根天线同时工作，并且各系统在工作时不会相互干扰。

Description

一种多制式并发的单天线终端实现装置
技术领域
本发明涉及单天线终端技术领域，特别涉及一种多制式并发的单天线终端实现装置。
背景技术
移动通信卫星具有覆盖区域广、不受地理障碍限制和终端设备体积小等优点，其发展和应用越来越受到各国的重视。2016年8月6日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将卫星通信一号01星发射升空，这是我国卫星移动通信系统首发星。8月13日，卫星通信一号卫星通信天线成功展开；8月18日，卫星通信一号卫星转发器成功开通。目前，卫星正开展在轨测试，地面应用、运控系统正进行集成联试，不久后，全系统将正式开通运行。据估计，2025年前，我国移动通信卫星系统的终端用户将超过300万，服务范围涵盖灾难救援、个人通信、海洋运输、远洋渔业、航空客运、两极科考、国际维和等方方面面。“十三五”期间，我国还将发射多颗卫星通信一号卫星，进一步提升卫星移动通信服务容量和覆盖区域，从我国周边地区进行拓展，形成星地一体融合的区域移动通信体系，实现卫星移动通信的规模化应用和运营，为我国国土及周边海域的各类手持和小型移动终端设备提供语音和数据通信服务，我国将正式进入到了卫星移动通信的手机时代。
在此背景下，支持卫星通信并实现多制式并发功能将成为智能终端尤其是特种终端标配的需求。目前特种终端普遍支持无线区宽网通信和LTE-A蜂窝通信，但是无线区宽网与LTE-A蜂窝通信通常只是单独工作而非并发，支持并发的设备不多见，而且并发时各自使用一根外置天线，如果需要再支持卫星通信，那么就需要再加一根外置天线，总共有三根天线。从性能上来说，由于手持终端体积较小，过多的天线不仅会导致设计时空间不够难以摆放，还会由于天线间距过近导致天线本身性能降低，隔离度变差；从产品实用性来说，过多的天线会使产品的使用与携带变得极为不方便。因此用一根天线实现卫星通信、无线区宽网通信与LTE-A蜂窝通信等多系统并发的功能是多模终端产品的设计趋势。由于无线区宽网与LTE-A蜂窝通信的频率很接近，而且无线区宽网、LTE-A与卫星通信在并发工作时都要发射大功率信号并保证接收灵敏度不受干扰，用单天线实现时需要充分考虑各系统间的干扰问题。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种多制式并发的单天线终端实现装置。
为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种多制式并发的单天线终端实现装置，电路模块、连接器和天线，其中，
所述电路模块包括：大功率SP3T开关、第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关、合路器、卫星通信滤波器、双芯接头，其中，所述合路器分别与所述大功率SP3T开关、第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关相连，所述第一大功率SPDT开关接入LTE-A信号，所述第二大功率SPDT开关接入无线区宽网信号，所述大功率SP3T开关的输入端与所述第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关、合路器相连，LTE-A与无线区宽信号通过所述第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关切换至所述合路器实现双模的合路并发，而在非并发场景各制式单独工作时，LTE-A与无线区宽信号分别通过所述第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关切换至无合路器的一路，所述大功率SP3T开关实现并发与非并发工作场景的选择与切换，所述大功率SP3T开关的输出端与所述双芯接头连接，所述卫星通信滤波器接入卫星通信信号，所述卫星通信滤波器的输出端与所述双芯接头连接，所述双芯接头连接LTE-A及无线区宽网天线和卫星通信天线，通过所述连接器与所述天线实现LTE-A及无线区宽网与卫星通讯系统的合成，进而实现LTE-A、无线区宽网与卫星通信三模并发；
所述连接器的母体包括：母体主体、多个通道、设置于母头主体另一端面的螺纹管、螺丝帽，所述母头主体内部设有多个通道，每个所述通道的一端通过同轴线缆上的扣线与移动终端主板上的测试座进行连接，其另一端连接固定于母头主体另一端面的射频插针，每个所述射频插针均设置在螺纹管的内侧，螺纹管内侧还设有多个固定于母头主体另一端面的固定插头，螺纹管外侧安装螺丝帽；
所述连接器的公头包括：公头主体、多个与所述射频插针对应的射频插槽、多个与固定插头对应的插头槽、设置于所述公头主体正端面外侧的螺帽，每个射频插槽、每个插头槽均固定于所述公头主体的正端面，公头主体的背面设有天线结构件套筒基座，用于安装天线的结构件，并且天线结构件套筒基座的端面上设有与射频插槽对应的天线射频插针，每个天线射频插针均与所述天线连接，其中，每个天线射频插针均通过同轴线缆与天线连接；
所述天线采用U+S双模终端，上部为卫星通信S频段四臂螺旋天线，下部为频率覆盖LTE-A与无线区宽网所处U频段的偶极子天线。
进一步，所述天线上部的卫星通信S频段四臂螺旋天线，频率范围为1980MHz至2200MHz，增益3dBi，效率为50％；所述天线下部的频率覆盖LTE-A与无线区宽网所处U频段的偶极子天线，频率范围为380-700MHz，增益1dBi，效率为60％。
进一步，所述天线的底部采用射频双芯连接器的公头进行连接。
进一步，所述母头主体外侧还设有防呆凹槽，其中，将连接器母头固定于移动终端主板上时，所述螺纹管穿过移动终端主板，将螺丝帽拧紧于螺纹管，将母头主体固定于移动终端主板。
进一步，所述螺纹管与同轴线缆的连接处通过填充硅胶进行固定。
进一步，所述同轴线缆的接地端连接所述公头主体的壳体表面接地端，所述公头主体外侧设有防呆凹槽对应的防呆凸起。
进一步，所述公头主体的背面与所述天线通过焊接进行连接。
根据本发明实施例的多制式并发的单天线终端实现装置，利用单天线实现无线区宽网、LTE-A蜂窝通信与卫星通信并发工作，能够使三种系统通过一根天线同时工作，并且各系统在工作时不会相互干扰。为了实现使用单天线进行卫星通信、无线区宽网通信与LTE-A蜂窝通信同时并发工作，本发明采用多模并发，能够实现将LTE-A与无线区宽网信号通过合路器合路成单路信号，此信号与卫星通信信号分别通过新型射频双芯连接器与U+S多模天线连接，通过多模天线完成两路信号的合成，从而完成三模同时工作。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的多制式并发的单天线终端实现装置的结构框图；
图2为根据本发明实施例的转接头部分使用的新型双芯射频连接器的示意图
图3为根据本发明实施例的连接器母头的示意图；
图4为根据本发明实施例的连接器公头的示意图；
图5为根据本发明实施例的U+S双模天线结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例提供一种多制式并发的单天线终端实现装置，该装置可以应用于包含卫星通信、无线区宽网通信与LTE-A蜂窝通信等多种制式在内的手机终端实现多模并发功能。
如图1所示，本发明实施例的多制式并发的单天线终端实现装置，包括：电路模块、连接器和天线。通过电路部分实现LTE-A与无线区宽网双模的合路并发，再通过连接器与天线部分实现LTE-A/无线区宽网与卫星通信系统合成，实现LTE-A、无线区宽网与卫星通信三模并发。
具体的，电路模块包括：大功率SP3T开关、第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关、合路器、卫星通信滤波器、双芯接头，其中，合路器分别与大功率SP3T开关、第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关相连，第一大功率SPDT开关接入LTE-A信号，第二大功率SPDT开关接入无线区宽网信号，大功率SP3T开关的输入端与第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关、合路器相连。LTE-A与无线区宽信号通过所述第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关切换至所述合路器实现双模的合路并发，而在非并发场景各制式单独工作时，LTE-A与无线区宽信号分别通过所述第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关切换至无合路器的一路，所述大功率SP3T开关实现并发与非并发工作场景的选择与切换。
大功率SP3T开关的输出端与双芯接头连接，卫星通信滤波器接入卫星通信信号，卫星通信滤波器的输出端与双芯接头连接，双芯接头连接LTE-A及无线区宽网天线和卫星通信天线，通过所述连接器与所述天线实现LTE-A及无线区宽网与卫星通讯系统的合成，进而实现LTE-A、无线区宽网与卫星通信三模并发。
如图1所示，通过合路器将LTE-A与无线区宽网信号合二为一，并且外加SPDT与SP3T开关，当单模工作时可以通过开关切换跳过合路器，减小系统的插损，从而实现提高发射功率和灵敏度并降低功耗的目的。合路之后的信号与经过卫星通信滤波器后的卫星通信信号共同传输到与连接器相连的扣线座输出端子。
电路模块的作用是将LTE-A与无线区宽网信号合为一路，与卫星通信信号一路分别传输到连接器部分。LTE-A与无线区宽网的合路主要通过合路器实现，合路器内部由两个带通滤波器组成，设计时需要满足链路预算中要求的对其他制式的抑制度，避免多制式同时工作时产生互扰。卫星通信信号同样要根据链路预算在电路部分增加抑制LTE-A及无线区宽网的滤波器。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，连接器采用的新型射频双芯连接器，包括：连接器母头1和连接器公头2。连接器母头1的一端通过带有扣线头的同轴线缆102连接移动终端主板上的测试座，连接器公头2的正面连接连接器母头1，连接器公头2的背面连接天线。
如图3所示，连接器母头1包括母头主体101、多个通道1011、设置于母头主体101另一端面的螺纹管104和螺丝帽103。母头主体101内部设有多个通道1011，每个通道1011的一端都通过同轴线缆102上的扣线与移动终端主板上的测试座进行连接，其另一端连接固定于母头主体101另一端面的射频插针105，每个射频插针105均设置在螺纹管104的内侧。螺纹管104内侧还设有多个固定于母头主体101另一端面的固定插头，螺纹管104外侧安装螺丝帽103。母头主体101外侧还设有防呆凹槽。其中，将连接器母头1固定于移动终端主板上时，螺纹管104穿过移动终端主板，螺丝帽103拧紧于螺纹管104，将母头主体101固定于移动终端主板，然后，螺纹管104可以与同轴线缆102的连接处填充硅胶进行固定。
如图4所示，连接器的公头包括：连接器公头2包括公头主体201、多个与射频插针105对应的射频插槽202、多个与固定插头106对应的插头槽203、设置于公头主体201正端面外侧的螺帽206。其中，每个射频插槽202和每个插头槽203均固定于公头主体201的正端面，公头主体201的背面设有天线结构件套筒基座205，用于安装天线的结构件。
其中，天线结构件套筒基座205的端面上设有与射频插槽202对应的天线射频插针204。每个天线射频插针204均与天线连接，每个天线射频插针204都通过同轴线缆与天线连接，且同轴线缆的接地端连接公头主体201的壳体表面接地端。
在本发明的一个实施例中，公头主体201外侧设有与防呆凹槽对用的防呆凸起。其中，公头主体201的背面还可以与天线通过焊接进行连接。
综上，连接器的作用是将电路模块上LTE-A与无线区宽网合路后的信号和卫星通信信号分别传输到天线，实现两路信号向上与天线连接，向下电路模块连接，即起到天线与电路模块的承接作用。
如图5所示，天线采用U+S双模终端，上部为卫星通信S频段四臂螺旋天线，频率范围为1980MHz～2200MHz，增益3dBi，效率为50％。；下部为频率覆盖LTE-A与无线区宽网所处U频段的偶极子天线，频率范围为380-700MHz，增益1dBi，效率为60％。天线底部使用新型射频双芯连接器的公头进行连接。
天线的作用是使用一根天线同时实现LTE-A、无线区宽网与卫星通信信号的辐射与接收，分别通过连接器部分的两路连通主板上的LTE-A/无线区宽网合路信号和卫星通信信号，实现三模同时工作。
根据本发明实施例的多制式并发的单天线终端实现装置，利用单天线实现无线区宽网、LTE-A蜂窝通信与卫星通信并发工作，能够使三种系统通过一根天线同时工作，并且各系统在工作时不会相互干扰。为了实现使用单天线进行卫星通信、无线区宽网通信与LTE-A蜂窝通信同时并发工作，本发明采用多模并发，能够实现将LTE-A与无线区宽网信号通过合路器合路成单路信号，此信号与卫星通信信号分别通过新型射频双芯连接器与U+S多模天线连接，通过多模天线完成两路信号的合成，从而完成三模同时工作。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种多制式并发的单天线终端实现装置，其特征在于，包括：电路模块、连接器和天线，其中，
所述电路模块包括：大功率SP3T开关、第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关、合路器、卫星通信滤波器、双芯接头，其中，所述合路器分别与所述大功率SP3T开关、第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关相连，所述第一大功率SPDT开关接入LTE-A信号，所述第二大功率SPDT开关接入无线区宽网信号，所述大功率SP3T开关的输入端与所述第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关、合路器相连，LTE-A与无线区宽信号通过所述第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关切换至所述合路器实现双模的合路并发，而在非并发场景各制式单独工作时，LTE-A与无线区宽信号分别通过所述第一大功率SPDT开关、第二大功率SPDT开关切换至无合路器的一路，所述大功率SP3T开关实现并发与非并发工作场景的选择与切换，所述大功率SP3T开关的输出端与所述双芯接头连接，所述卫星通信滤波器接入卫星通信信号，所述卫星通信滤波器的输出端与所述双芯接头连接，所述双芯接头连接LTE-A及无线区宽网天线和卫星通信天线，通过所述连接器与所述天线实现LTE-A及无线区宽网与卫星通讯系统的合成，进而实现LTE-A、无线区宽网与卫星通信三模并发；
所述连接器的母体包括：母体主体、多个通道、设置于母头主体另一端面的螺纹管、螺丝帽，所述母头主体内部设有多个通道，每个所述通道的一端通过同轴线缆上的扣线与移动终端主板上的测试座进行连接，其另一端连接固定于母头主体另一端面的射频插针，每个所述射频插针均设置在螺纹管的内侧，螺纹管内侧还设有多个固定于母头主体另一端面的固定插头，螺纹管外侧安装螺丝帽；
所述连接器的公头包括：公头主体、多个与所述射频插针对应的射频插槽、多个与固定插头对应的插头槽、设置于所述公头主体正端面外侧的螺帽，每个射频插槽、每个插头槽均固定于所述公头主体的正端面，公头主体的背面设有天线结构件套筒基座，用于安装天线的结构件，并且天线结构件套筒基座的端面上设有与射频插槽对应的天线射频插针，每个天线射频插针均与所述天线连接，其中，每个天线射频插针均通过同轴线缆与天线连接；
所述天线采用U+S双模终端，上部为卫星通信S频段四臂螺旋天线，下部为频率覆盖LTE-A与无线区宽网所处U频段的偶极子天线。
2.如权利要求1所述的多制式并发的单天线终端实现装置，其特征在于，所述天线上部的卫星通信S频段四臂螺旋天线，频率范围为1980MHz至2200MHz，增益3dBi，效率为50％；所述天线下部的频率覆盖LTE-A与无线区宽网所处U频段的偶极子天线，频率范围为380-700MHz，增益1dBi，效率为60％。
3.如权利要求1所述的多制式并发的单天线终端实现装置，其特征在于，所述天线的底部采用射频双芯连接器的公头进行连接。
4.如权利要求1所述的多制式并发的单天线终端实现装置，其特征在于，所述母头主体外侧还设有防呆凹槽，其中，将连接器母头固定于移动终端主板上时，所述螺纹管穿过移动终端主板，将螺丝帽拧紧于螺纹管，将母头主体固定于移动终端主板。
5.如权利要求4所述的多制式并发的单天线终端实现装置，其特征在于，所述螺纹管与同轴线缆的连接处通过填充硅胶进行固定。
6.如权利要求1所述的多制式并发的单天线终端实现装置，其特征在于，所述同轴线缆的接地端连接所述公头主体的壳体表面接地端，所述公头主体外侧设有防呆凹槽对应的防呆凸起。
7.如权利要求1所述的多制式并发的单天线终端实现装置，其特征在于，所述公头主体的背面与所述天线通过焊接进行连接。
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