CN109103576B - 天线系统及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种天线系统，包括：金属壳体、分集天线单元、综合天线单元、第一主天线单元以及第二主天线单元以及主板。与相关技术相比，本发明提供的一种天线系统通过分集天线单元、所述综合天线单元、所述第一主天线单元以及所述第二主天线单元构成LTE Band3和LTE Band7的4*4MIMO，提升中频、高频的性能；通过所述综合天线单元和所述第二主天线单元构成Wi‑Fi5G的2*2MIMO，提升Wi‑Fi5G的性能。

Description

天线系统及移动终端
【技术领域】
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线系统及移动终端。
【背景技术】
随着世界标准化机构着手定义下一代无线网络，5G的愿景正在迫使研究人员改变他们的思考方式。4G网络的频谱效率并不足以提供更快的数据传输速率、低延迟和高容量，因此，需要有能够提供无处不在的瞬间移动宽带数据的无线网络。而数据速率与可用频谱直接相关，根据香农定理，容量是带宽(即频谱)和信道噪声的函数。
相关技术中，具有金属壳体的通信设备如手机，已经成为各大品牌手机的主流结构，在设计该手机的天线时，通过壳体上设置有断缝，一般地，断缝沿手机的宽度方向贯通壳体，将壳体分成两个边框和背壳三部分，即壳体呈三段式,主板上的馈电点直接与边框连接，以使边框形成辐射体。然而，这种天线系统，仅边框作为辐射体，形成的天线系统的中频、高频的带宽较窄，且辐射效率比较低。
因此，有必要提供一种新型的天线系统以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种天线系统，其具有良好的中频、高频性能。
本发明的技术方案如下：一种天线系统，包括：
金属壳体，包括顶部边框、底部边框以及分别与所述顶部边框和所述底部边框设有断缝的中部背壳，所述顶部边框和所述底部边框通过连接筋与所述中部背壳连接；
分集天线单元，包顶部边框、与所述顶部边框连接的第一馈电端、第一接地端、两个第二接地端，以及串接于所述顶部边框与两个所述第二接地端之间的两天线频段调谐开关；
综合天线单元，包括顶部边框、与所述顶部边框的末端连接的第二天线、与所述顶部边框耦合设置的第一天线以及分别与所述第一天线连接的第二馈电端和第三接地端；
第一主天线单元，包括底部边框、与所述底部边框耦合设置的第一主天线、分别与所述第一主天线连接的第三馈电端和第四接地端、与所述底部边框连接的第五接地端以及串接于所述底部边框与所述第五接地端的之间的开关；
第二主天线单元，包括底部边框、与所述底部边框耦合设置的第二主天线以及分别与所述第二主天线连接的第四馈电端和第六接地端；
主板，与所述金属壳体相对设置，所述第一馈电端、第二馈电端、所述第三馈电端、所述第四馈电端、所述第一接地端、所述第二接地端、所述第三接地端、所述第四接地端以及所述第六接地端均设置于所述主板。
优选的，所述分集天线单元的工作频段为790-960MHz、1710-2170MHz以及2300-2690MHz。
优选的，所述综合天线单元的工作频段为1550-1620MHz、2400-2500MHz、5150-5850MHz、1710-1880MHz以及2500-2690MHz。
优选的，所述第一主天线单元的工作频段为790-960MHz、1710-1880MHz以及2300-2690MHz。
优选的，所述第二主天线单元的工作频段为1710-2170MHz、2500-2690MHz、5150MHz-5850MHz。
优选的，所述分集天线单元、所述综合天线单元、所述第一主天线单元以及所述第二主天线单元构成LTE Band3和LTE Band7的4*4MIMO，所述综合天线单元和所述第二主天线单元构成Wi-Fi5G的2*2MIMO。
本发明还提供了一种移动终端，包括所述的天线系统。
与相关技术相比，本发明提供的一种天线系统具有如下有益效果：能通过天线频段调谐开关选择不同状态，能够调谐天线系统的中频、高频的带宽，使中频、高频的带宽增加，波损耗低，天线效率高；同时，通过分集天线单元、所述综合天线单元、所述第一主天线单元以及所述第二主天线单元构成LTE Band3和LTE Band7的4*4MIMO，提升中频、高频的性能；通过所述综合天线单元和所述第二主天线单元构成Wi-Fi5G的2*2MIMO，提升Wi-Fi5G的性能。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明天线系统的结构示意图一；
图2为本发明天线系统的结构示意图二；
图3为本发明天线系统的分集天线单元的回波损耗图；
图4为本发明天线系统的分集天线单元的无源效率图；
图5为本发明天线系统中综合天线单元的回波损耗图；
图6为本发明天线系统中综合天线单元的无源效率图；
图7为本发明天线系统的第一主天线单元的无源效率图；
图8为本发明天线系统的第一主天线单元的回波损耗图；
图9为本发明天线系统的第二主天线单元的无源效率图；
图10为本发明天线系统的第二主天线单元的回波损耗图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和2，本发明实施例提供了一种天线系统，该天线系统可以用于移动终端，例如手机。所述天线系统包括金属壳体、分集天线单元2、综合天线单元3、第一主天线单元4以及第二主天线单元5以及主板6。所述金属壳体包括顶部边框10、底部边框11以及分别与所述顶部边框10和所述底部边框11设有断缝12的中部背壳13，所述顶部边框10和所述底部边框11通过连接筋14与所述中部背壳13连接。
所述分集天线单元2包括顶部边框10、与所述顶部边框10连接的第一馈电端20、第一接地端21和两个第二接地端22，以及串接于所述顶部边框10与两个所述第二接地端22之间的两天线频段调谐开关23。
所述天线频段调谐开关23包括可调电容件(未图示)，且所述天线频段调谐开关23具有断路状态和电容接入状态，具体如下：
当所述天线频段调谐开关23处于断路状态时，所述第二接地端21与所述顶部边框10断开；
当所述天线频段调谐开关23处于电容接入状态时，所述第二接地端22通过所述可调电容件与所述顶部边框10连接。
通过设置两个所述天线频段调谐开关23，实现调谐的切换，并且无需设置额外的天线走线就可以实现工作频段为790-960MHz、1710-2170MHz以及2300-2690MHz。
请参阅图3，可见，取M1-M8八个工作频率点进行观察，在790-960MHz、1710-2170MHz以及2300-2690MHz三个工作频段，满足实际需要。
请参阅图4，在四个不同状态下的无源效率，可见所述分集天线单元2在790-960MHz、1710-2170MHz以及2300-2690MHz三个工作频段的无源效率较高和稳定，尤其是在中、高频段的无源效率高。
所述综合天线单元3包括顶部边框10、与所述顶部边框10末端连接的第二天线33、与所述顶部边框10耦合设置的第一天线30以及分别与所述第一天线30连接的第二馈电端31和第三接地端32。
请参阅图5，图5为本发明天线系统的综合天线单元的回波损耗图，通过取M1-M8八个工作频率点进行观察，可见，在GPS(1550-1620MHz)、Wi-Fi2.4G(2400-2500MHz)、Wi-Fi5G(5150-5850MHz)、LTE Band 3(1710-1880MHz)以及LTE Band 7(2500-2690MHz)，满足实际需要，具有优异的中、高频段工作性能。
请参阅图6，图6为本发明天线系统的综合天线单元的无源效率图，可见在其工作频段内，具有较好的效率。
所述第一主天线单元4包括底部边框11、与所述底部边框11耦合设置的第一主天线40、分别与所述第一主天线40连接的第三馈电端41和第四接地端42、第五接地端43以及串接于所述第一主天线40与所述第五接地端43的之间的开关44。所述开关44由分立元件构成，也就是说，所述开关44采用普通的电阻、电容、晶体管等电子元件进行模拟形成，当然在其他实施方式中，也可以是调谐开关构成。
请参阅图8，所述第一主天线单元4共有3个工作状态，工作频段为790-960MHz、1710-1880MHz以及2300-2690MHz。
请参阅图7，图7为本发明天线系统的第一主天线单元的无源效率图，在三个不同状态下的无源效率，可见，三个状态均具有较高的无源效率。
所述第二主天线单元5包括底部边框11、与所述底部边框11耦合设置的第二主天线50以及分别与所述第二主天线50连接的第四馈电端51和第六接地端52。
请参阅图10，所述第二主天线单元的工作频段为1710-2170MHz、2500-2690MHz、5150MHz-5850MHz。
请参阅图9，图9为本发明天线系统的第二主天线单元的无源效率图，可见，在其工作频段内具有较高的无源效率。
本发明提供的所述天线系统还包括用于收容于所述金属壳体内的支架(未图示)，所述第一天线30、所述第二天线33、所述第一主天线40以及所述第二主天线50均成型于所述支架的表面上，优选的，所述支架为塑料支架。
需要说明的是，图4、6、7和9中，横坐标为频率，单位为MHz，纵坐标为效率，单位为dB。
在本发明优选的实施方式中，所述主板6与所述金属壳体相对设置，所述第一馈电端20、所述第二馈电端31、所述第三馈电端41、所述第四馈电端51、所述第一接地端21、所述第二接地端22、所述第三接地端32、所述第四接地端42、所述第五接地端43以及所述第六接地端52均设置于所述主板6。
事实上，本发明提供的所述天线系统中的所述分集天线单元2、所述综合天线单元3、所述第一主天线单元4以及所述第二主天线单元5均包括LTE Band3(1710-1880MHz)和LTE Band7(2500-2690MHz)，可形成LTE Band3和LTE Band7的4*4MIMO，提高了天线系统的中频、高频性能。同时所述综合天线单元3和所述第二主天线单元5均包括Wi-Fi5G(5150-5850MHz),可实现Wi-Fi5G的2*2MIMO，提高了Wi-Fi性能。
本发明还提供了一种移动终端，例如手机等移动通信终端，包括所述的天线系统。
与相关技术相比，本发明提供的一种天线系统具有如下有益效果：能通过天线频段调谐开关选择不同状态，能够调谐天线系统的中频、高频的带宽，使中频、高频的带宽增加，波损耗低，天线效率高；同时，通过分集天线单元、所述综合天线单元、所述第一主天线单元以及所述第二主天线单元构成LTE Band3和LTE Band7的4*4MIMO，提升中频、高频的性能；通过所述综合天线单元和所述第二主天线单元构成Wi-Fi5G的2*2MIMO，提升Wi-Fi5G的性能。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种天线系统，其特征在于，包括：
金属壳体，包括顶部边框、底部边框以及分别与所述顶部边框和所述底部边框设有断缝的中部背壳，所述顶部边框和所述底部边框通过连接筋与所述中部背壳连接；
分集天线单元，包括顶部边框、与所述顶部边框连接的第一馈电端、第一接地端、两个第二接地端，以及串接于所述顶部边框与两个所述第二接地端之间的两天线频段调谐开关；
综合天线单元，包括顶部边框、与所述顶部边框的末端连接的第二天线、与所述顶部边框耦合设置的第一天线以及分别与所述第一天线连接的第二馈电端和第三接地端；
第一主天线单元，包括底部边框、与所述底部边框耦合设置的第一主天线、分别与所述第一主天线连接的第三馈电端和第四接地端、与所述底部边框连接的第五接地端以及串接于所述底部边框与所述第五接地端的之间的开关；
第二主天线单元，包括底部边框、与所述底部边框耦合设置的第二主天线以及分别与所述第二主天线连接的第四馈电端和第六接地端；
主板，与所述金属壳体相对设置，所述第一馈电端、第二馈电端、所述第三馈电端、所述第四馈电端、所述第一接地端、所述第二接地端、所述第三接地端、所述第四接地端以及所述第六接地端均设置于所述主板。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述分集天线单元的工作频段为790-960MHz、1710-2170MHz以及2300-2690MHz。
3.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述综合天线单元的工作频段为1550-1620MHz、2400-2500MHz、5150-5850MHz、1710-1880MHz以及2500-2690MHz。
4.根据权利要求1或3所述的天线系统，其特征在于，所述第一主天线单元的工作频段为790-960MHz、1710-1880MHz以及2300-2690MHz。
5.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第二主天线单元的工作频段为1710-2170MHz、2500-2690MHz、5150MHz-5850MHz。
6.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述分集天线单元、所述综合天线单元、所述第一主天线单元以及所述第二主天线单元构成LTE Band3和LTE Band7的4*4MIMO，所述综合天线单元和所述第二主天线单元构成Wi-Fi5G的2*2MIMO。
7.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的天线系统。
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