CN108736135A - 天线系统和移动设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线系统，包括：方向检测模块，用于检测所述天线系统所在的移动设备的移动方向并产生相应的方向信号；驱动模块，与所述方向检测模块相连，用于根据所述方向检测模块的方向信号生成相应的驱动电压信号；天线模块，与所述驱动模块相连，用于发射和接收电磁波；其中，所述天线模块包括第一液晶层，所述第一液晶层所在区域被划分为多个谐振区，所述天线模块根据所述驱动电压信号调节各个谐振区内第一液晶层的介电常数，以沿与所述驱动电压信号对应的运动方向发射和接收电磁波。相应地，本发明还提供一种移动设备。本发明能够使处于运动中的移动设备在运动方向收发信号，从而使移动设备切换基站的响应更快速，通信效果更好。

Description

天线系统和移动设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种天线系统和移动设备。

背景技术

随着互联网的高度普及和移动互联技术的快速发展，更人性化的智能硬件设备被纷纷提出。移动设备更在各种场合被用来通话、上网等操作。现在移动设备的天线系统一般都是采用无方向性天线系统，移动设备发射的信号时向四周等强度地发送，将造成当移动设备高速移动时(例如使用者乘坐高速铁路或在高速公路驾车时的环境下使用时)，容易导致因延续接收前一个小区信号并与之通信而造成通信迟滞的问题。如图1所示，移动设备在A位置所在的小区时已经与A位置所在小区基站建立了信号联络，当移动设备由A位置向B位置快速移动时，即使移动设备到达了B位置，仍然期望与A位置所在信号小区建立联络，但此时A位置所在信号小区的信号强度已经非常微弱，这就容易导致移动设备连接时的通信延时和数据丢失，若反复此过程，则更容易造成移动设备无法与B位置所在小区建立联络，造成通信迟滞。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种天线系统和移动设备，使处于运动中的移动设备在运动方向收发信号，从而使移动设备切换基站的响应更快速，通信效果更好。

为了实现上述目的，本发明提供一种天线系统，包括：

方向检测模块，用于检测所述天线系统的移动方向并产生相应的方向信号；

驱动模块，与所述方向检测模块相连，用于根据所述方向检测模块的方向信号生成相应的驱动电压信号；

天线模块，与所述驱动模块相连，其中，所述天线模块包括第一液晶层，所述第一液晶层所在区域被划分为多个谐振区，所述天线模块根据所述驱动电压信号调节各个谐振区内第一液晶层的介电常数，以沿与所述驱动电压信号对应的运动方向发射和接收电磁波。

优选地，所述天线模块还包括设置在所述第一液晶层一侧或两侧的驱动电极层、设置在所述第一液晶层一侧且与所述驱动电极层绝缘间隔的天线电极层，

所述驱动电极层与所述驱动模块相连，用于根据所述驱动电压信号在所述第一液晶层中的各个谐振区产生相互独立的电场，以调节所述第一液晶层的各个谐振区的介电常数；

所述天线电极层用于在各谐振区的电场作用下发射和接收电磁波，并使得所述电磁波的相位分布与各谐振区的介电常数对应。

优选地，所述驱动电极层包括分别设置在所述第一液晶层两侧的上电极层和下电极层，所述上电极层和所述下电极层中的至少一者包括彼此绝缘间隔的多个驱动子电极，所述驱动子电极与所述谐振区一一对应；

所述天线电极层设置在所述上电极层背离所述第一液晶层的一侧，所述天线电极层包括彼此间隔的多个天线子电极，每个所述谐振区均对应至少一个所述天线子电极。

优选地，所述方向检测模块包括陀螺仪和加速度计。

优选地，所述天线子电极上还形成有通孔，每个谐振区均对应多行多列所述天线子电极。

优选地，所述天线子电极与所述谐振区一一对应；

所述驱动模块还包括发射机，所述发射机用于产生振幅控制电压信号；

所述下电极层背离所述第一液晶层的一侧还设置有配电电极层，所述配电电极层包括与所述谐振区一一对应的多个配电子电极，所述配电子电极与所述发射机相连，用于加载所述振幅控制电压信号，以根据该振幅控制电压信号调节相应谐振区发射和接收的电磁波的振幅。

优选地，所述上电极层和下电极层中的一者包括多个所述驱动子电极，另一者为连续的面状电极。

优选地，所述天线模块还包括相对设置的上基板和下基板，所述第一液晶层设置在所述上基板和所述下基板之间。

相应地，本发明还提供一种移动设备，包括本发明提供的上述天线系统。

优选地，所述移动设备还包括显示面板，所述显示面板包括相对设置的阵列基板和对盒基板以及设置在所述阵列基板与所述对盒基板之间的第二液晶层，

当所述天线模块还包括相对设置的上基板和下基板、所述第一液晶层设置在所述上基板和所述下基板之间时，所述第一液晶层和所述第二液晶层同层设置，所述上基板与所述对盒基板为一体结构，所述下基板与所述阵列基板为一体结构。

在本发明中，由于天线系统的方向检测模块检测出移动设备的移动方向后，天线模块主要在移动设备的运动方向上发送和接收电磁波，即，天线模块在运动方向上发送天线信号以及接收运动方向上的基站信号，因此，移动设备的位置从相邻两个基站的小区之间切换时，天线系统一旦接收下一小区的信号，则是会优先与下一小区的基站建立联络，快速切换信号小区，从而减少了现有技术中的通信延迟的现象，改善了通信效果。在移动设备中，天线系统的天线模块可以与显示面板集成在一起，简化了移动设备的整体结构。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中的移动设备在两小区中间移动时与该两个小区的基站的联络关系示意图；

图2是本发明提供的天线系统的模块结构示意图；

图3是本发明提供的移动设备在两小区中间移动时与该两个小区的基站的联络关系示意图；

图4是本发明提供的天线系统的天线模块的第一种结构示意图；

图5是图4的天线模块中上电极层、下电极层和天线电极层的位置关系示意图；

图6是本发明提供的天线系统的天线模块的第二种结构示意图；

图7是图6的天线模块中的天线电极层的俯视图；

图8是本发明提供的移动设备第一种结构的正面示意图；

图9是本发明提供的移动设备的第一种结构的背面示意图；

图10是本发明提供的移动设备的第二种结构的正面示意图；

图11是本发明提供的移动设备的第二种结构的背面示意图；

图12是本发明提供的移动设备中天线模块与显示面板集成在一起的示意图。

其中，附图标记为：

10、方向检测模块；20、驱动模块；30、天线模块；31、第一液晶层；32、上电极层；33、下电极层；331、驱动子电极；34、天线电极层；341、天线子电极；341a、通孔；35、上基板；36、下基板；37、绝缘层；38、配电电极层；40、显示面板；41、阵列基板；42、对盒基板；43、第二液晶层；50、封框胶；60、壳体；70、通信芯片；80、电源。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的一方面，提供一种天线系统，如图2所示，所述天线系统包括方向检测模块10、驱动模块20和天线模块30。其中，方向检测模块10用于检测所述天线系统的移动方向并产生相应的方向信号。驱动模块20包括数据处理器、发射机和接收机(未示出)，并与方向检测模块10相连，用于根据方向检测模块10的方向信号生成相应的驱动电压信号。天线模块30与驱动模块20相连，用于发射和接收电磁波；图4和图6为天线模块的两种结构示意图，如图4和图6所示，天线模块30包括第一液晶层31，第一液晶层31所在区域被划分为多个谐振区，天线模块30根据所述驱动电压信号调节各个谐振区内的第一液晶层31的介电常数，以沿与所述驱动电压信号对应的运动方向发射和接收电磁波。应当理解的是，本发明中的“相连”可以为有线信号连接，也可以为无线信号连接。

在发射天线信号时，通过调节各谐振区内第一液晶层31的介电常数，来调节从各谐振区射出的电磁波的相位，从而调节等相面方向，而由于天线发射出的电磁波束的方向与等相面垂直，因此可以调节发射的电磁波波束的整体方向。同样地，当各谐振区的介电常数的分布情况不同时，天线模块30接收到的各个方向的信号强弱不同，因此，接收基站信号时，根据运动方向调节驱动电压信号，以调节各谐振区的介电常数，从而使得天线模块接收到所述运动方向的基站信号最强，其他方向的基站信号较弱或强度为零，进而实现仅接收运动方向上的基站信号。

由于方向检测模块10检测出移动设备的移动方向后，天线模块30主要在移动设备的运动方向上发送和接收电磁波，即，天线模块30在运动方向上发送天线信号以及接收运动方向上的基站信号，因此，移动设备的位置从相邻两个基站的小区之间切换时(如图3中从位置A移动到位置B时)，天线系统一旦接收到位置B所在小区的信号，则是会优先与B位置所在小区的基站建立联络，快速切换信号小区，从而减少了现有技术中的通信延迟的现象，改善了通信效果。

其中，方向检测模块具体可以包括陀螺仪和加速度计，通过使用加速度计检测初始运动状态，陀螺仪检测运动方向的角度，可准确快速的判断移动设备的移动方向。

下面结合图4至图7对天线模块的两种具体结构进行介绍。天线模块30的第一种具体结构可以采用超材料液晶天线，如图4所示，天线模块30包括上述第一液晶层31、设置在第一液晶层31一侧或两侧的驱动电极层、设置在第一液晶层31一侧且与驱动电极层绝缘间隔的天线电极层34。驱动电极层与驱动模块20相连，用于根据驱动模块20的驱动电压信号在第一液晶层31中的各个谐振区产生相互独立的电场，以调节第一液晶层31的各个谐振区的介电常数。需要说明的是，驱动模块20产生的驱动电压信号并不是一个具体的值，而是提供给各个谐振区的电压信号的总称。天线电极层34用于在各谐振区的电场作用下发射和接收电磁波，并使得所述电磁波的相位分布与各谐振区的介电常数对应，从而使所述电磁波的发射和接收方向位于与所述驱动电压信号对应的运动方向上。

所述驱动电极层包括分别设置在第一液晶层31两侧的上电极层32和下电极层33，上电极层32和下电极层33中的至少一者包括彼此绝缘间隔的多个驱动子电极331，在加载驱动电压信号时，上电极层32与下电极层33间形成多个电场区域，所述电场区域即为所述谐振区，驱动子电极331与谐振区一一对应，从而可以使得各个谐振区的电场互相影响很小。天线电极层34设置在上电极层32背离第一液晶层31的一侧，天线电极层34包括彼此间隔的多个天线子电极341，每个所述谐振区均对应至少一个天线子电极341。

其中，天线子电极341可以形成有一定形状的金属块，例如，如图5所示，天线子电极341上形成有通孔341a，以向外发射电磁波。每个谐振区均可以对应多行多列天线子电极341，以使得电磁波的分布更密集，更有利于精准地调节发送和接收的电磁波的方向。

其中，可以将上电极层32和下电极层33中均设置为包括多个驱动子电极331的结构，本发明为了简化制作工艺，上电极层32和下电极层33中的一者设置为包括多个驱动子电极331的结构，另一个设置为连续的面状电极，如图4和图6中，上电极层32为连续的面状电极，下电极层33包括多个驱动子电极331。

如图4和图6中所示，天线模块30还还包括相对设置的上基板35和下基板36，第一液晶层31设置在上基板35和下基板36之间，上电极层32设置在上基板35与第一液晶层31之间，下电极33设置在第一液晶层31与下基板36之间，天线电极层34设置在上电极层32与上基板35之间，且天线电极层34与上基板35之间设置有绝缘层37。当然，也可以将天线电极层34可以设置在上基板35的背离下基板36的一侧。

天线模块30的第二种具体结构可以采用相控阵液晶，如图6和图7所示，天线子电极341与所述谐振区一一对应，天线子电极341可以为条状电极，相邻的天线子电极341之间形成有狭缝，以发射电磁波。所述驱动模块还可以用于控制天线模块发射的天线振幅，如上所述，所述驱动模块包括发射机，其中，发射机用于产生振幅控制电压信号；如图6所示，下电极层33背离第一液晶层31的一侧还设置有配电电极层38，配电电极层38包括与谐振区一一对应的多个配电子电极，所述配电子电极与发射机相连，用于加载发射机产生的振幅控制电压信号，以根据该振幅控制电压信号调节相应谐振区发射的电磁波的振幅，从而发射所需强度的天线信号。

和第一种结构相同的，在天线模块30的第二种结构中，上电极层32和下电极层33中的一者可以包括多个驱动子电极331，另一者可以为连续的面状电极。

另外，天线模块30的第二种结构中也包括上基板35和下基板36，如图6所示，第一液晶层31设置在上基板35和下基板36之间，上电极层32、下电极层33和天线电极层34与上基板35、下基板36的相对位置均可以与第一种结构中结构相同，配电电极层38具体可以设置在下电极层33与下基板36之间，也可以设置在下基板36背离下电极层33的一侧。应当理解的是，在上述两种结构的天线模块30中，无论上电极层32、下电极层33、天线电极层34、配电电极层38如何采用哪种设置方式，均应当保证任意二者之间绝缘间隔。且实施例中所示的各层仅为示例，在各层间还可包括其它功能层，例如上下基板面向第一液晶层31的一侧可设置平坦化层。

作为本发明的另一方面，提供一种移动设备，包括本发明提供的上述天线系统。

本发明中的移动设备具体可以为手机，图8和图9分别为移动设备的第一种结构下的正面和背面的示意图；图10和图11分别是移动设备的第二种结构下的正面和背面的示意图。如图8至图11所示，移动设备包括壳体60、显示面板40和电源80等结构，显示面板40设置在壳体60正面，通信芯片70、电源80以及上述天线系统的方向检测模块10、驱动模块20设置在壳体60背面，驱动模块20是包含了通信芯片70和与天线模块30连接的发射机和接收机(未示出)的总体结构，而天线系统的天线模块30可以设置在壳体60背后(如图9所示)，也可以设置在壳体60正面(如图10所示)。设置在壳体60正面时，可以将天线模块30与显示面板40集成在一起，以简化整体结构。图12是以上述天线模块30的第二种结构为例示出了天线模块30与显示面板40集成在一起的示意图，如图12所示，显示面板40具体包括相对设置的阵列基板41和对盒基板42以及设置在阵列基板41与对盒基板42之间的第二液晶层43。天线模块30的第一液晶层31和显示面板40的第二液晶层43同层设置，第一液晶层31和第二液晶层43形成的液晶层整体周围设置有封框胶50；上基板35与对盒基板42为一体结构，下基板36与阵列基板41为一体结构。此时，与天线模块30连接的驱动模块还包括与显示面板连接的数模转换驱动芯片。

上述为对本发明提供的天线系统和移动设备的描述，可以看出，由于天线系统的方向检测模块，尤其使用陀螺仪和加速度计检测出移动设备的移动方向后，天线模块主要在移动设备的运动方向上发送和接收电磁波，即，天线模块在运动方向上发送天线信号以及接收运动方向上的基站信号，因此，移动设备的位置从相邻两个基站的小区之间切换时，天线系统一旦接收下一小区的信号，则是会优先与下一小区的基站建立联络，快速切换信号小区，从而减少了现有技术中的通信延迟的现象，改善了通信效果。在移动设备中，天线系统的天线模块可以与显示面板集成在一起，更简化了移动设备的整体结构。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线系统，其特征在于，包括：

方向检测模块，用于检测所述天线系统的移动方向并产生相应的方向信号；

驱动模块，与所述方向检测模块相连，用于根据所述方向检测模块的方向信号生成相应的驱动电压信号；

天线模块，与所述驱动模块相连，其中，所述天线模块包括第一液晶层，所述第一液晶层所在区域被划分为多个谐振区，所述天线模块根据所述驱动电压信号调节各个谐振区内第一液晶层的介电常数，以沿与所述驱动电压信号对应的运动方向发射和接收电磁波。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线模块还包括设置在所述第一液晶层一侧或两侧的驱动电极层、设置在所述第一液晶层一侧且与所述驱动电极层绝缘间隔的天线电极层，

所述驱动电极层与所述驱动模块相连，用于根据所述驱动电压信号在所述第一液晶层中的各个谐振区产生相互独立的电场，以调节所述第一液晶层的各个谐振区的介电常数；

所述天线电极层用于在各谐振区的电场作用下发射和接收电磁波，并使得所述电磁波的相位分布与各谐振区的介电常数对应。

3.根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述驱动电极层包括分别设置在所述第一液晶层两侧的上电极层和下电极层，所述上电极层和所述下电极层中的至少一者包括彼此绝缘间隔的多个驱动子电极，所述驱动子电极与所述谐振区一一对应；

所述天线电极层设置在所述上电极层背离所述第一液晶层的一侧，所述天线电极层包括彼此间隔的多个天线子电极，每个所述谐振区均对应至少一个所述天线子电极。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的天线系统，其特征在于，所述方向检测模块包括陀螺仪和加速度计。

5.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述天线子电极上还形成有通孔，每个谐振区均对应多行多列所述天线子电极。

6.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述天线子电极与所述谐振区一一对应；

所述驱动模块还包括发射机，所述发射机用于产生振幅控制电压信号；

所述下电极层背离所述第一液晶层的一侧还设置有配电电极层，所述配电电极层包括与所述谐振区一一对应的多个配电子电极，所述配电子电极与所述发射机相连，用于加载所述振幅控制电压信号，以根据该振幅控制电压信号调节相应谐振区发射和接收的电磁波的振幅。

7.根据权利要求5或6所述的天线系统，其特征在于，所述上电极层和下电极层中的一者包括多个所述驱动子电极，另一者为连续的面状电极。

8.根据权利要求5或6所述的天线系统，其特征在于，所述天线模块还包括相对设置的上基板和下基板，所述第一液晶层设置在所述上基板和所述下基板之间。

9.一种移动设备，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的天线系统。

10.根据权利要求9所述的移动设备，其特征在于，所述移动设备还包括显示面板，所述显示面板包括相对设置的阵列基板和对盒基板以及设置在所述阵列基板与所述对盒基板之间的第二液晶层，

当所述天线模块还包括相对设置的上基板和下基板、所述第一液晶层设置在所述上基板和所述下基板之间时，所述第一液晶层和所述第二液晶层同层设置，所述上基板与所述对盒基板为一体结构，所述下基板与所述阵列基板为一体结构。