CN109818137B - 一种移动终端多天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端多天线装置，涉及通信天线技术领域，包括至少两个初级辐射体和至少一个次级辐射体，采用耦合天线形式，初级辐射体通过电磁耦合方式向次级辐射体馈电，各次级辐射体分别通过选通开关切换接地位置，实现不同的初级辐射体对同一次级辐射体的激发选择，并控制所述次级辐射体的谐振频率，实现天线小型化设计，并实现不同制式天线的不串扰和同制式下MIMO天线的高隔离度。

Description

一种移动终端多天线装置

技术领域

本发明属于通信天线技术领域，特别是涉及一种移动终端多天线装置。

背景技术

随着4G通信技术的发展，移动通信终端如手机、智能手表等能够承载的功能越来越多，也逐渐成为消费者不可缺少的通信、社交终端。同时，随着相关设计小型化逐渐被消费者追捧，已经成为相关产品中高端机型设计标配。天线作为电磁信号的转化设备，其辐射具有独特的物理特性：即终端的天线的高效率辐射对天线的面积、净空环境、天线之间的距离及天线对周边金属的规避具有相互制约的关系。

所以随着上述产品的不断更新，与天线设计冲突愈发明显。与此同时，下一代5G通信技术的宽频多天线设计将成为趋势，随着天线数量的成倍增加，上述问题更加凸显。

目前的可穿戴产品，天线的设计空间极小，天线设计空间及天线间距严重不足导致其辐射效率和隔离度都较差，同频、高效率的天线设计实现难度极大，相关产品信号的用户体验存在较大缺陷。因此，天线的宽频、高辐射效率、低相关性的设计成为下一代通信技术设计难点之一，也将成为限制产品外观或功能的瓶颈。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种小辐射环境下高隔离度、高辐射效率的移动终端多天线装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种移动终端多天线装置，包括初级辐射体和次级辐射体，所述初级辐射体通过电磁耦合方式向所述次级辐射体馈电，次级辐射体通过选通开关接地，通过所述选通开关切换接地位置，实现不同的初级辐射体对同一次级辐射体的激发。

采用上述技术方案，通过耦合天线形式，并通过开关切换次级辐射体接地位置，使同一次级辐射体能切换工作在不同制式天线模式下，实现不同制式天线的不串扰和同制式下多天线的高隔离度。

较佳的，所述次级辐射体为被断缝隔开的金属边框，从而提高天线的辐射效率。

较佳的，所述断缝数量与所述金属边框数量相同，并与各组天线分支数量相同。

较佳的，初级辐射体为同频或临频通信制式。

较佳的，还包括匹配器件，所述次级辐射体通过所述匹配器件与所述选通开关连接。

进一步的，所述匹配器件包括电容或电感。

较佳的，所述选通开关为单刀多掷开关。

采用上述技术方案，通过调整次级辐射体的接地位置和匹配器件的设计，实现了不同制式天线其中的一只能够形成高效率共振并与另一只并不形成共振的预设。

本发明的有益效果是：本发明能够通过将天线设计成耦合天线形式，将金属边框作为天线辐射体，提高了天线的辐射率；同时选通开关切换接地位置，实现不同的初级辐射体对同一次级辐射体的激发选择，使同一次级辐射体能切换工作在不同制式的天线模式下，实现天线小型化设计，并实现不同制式的天线的不串扰和同制式下MIMO天线的高隔离度。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式的外观示意图。

图2是本发明一具体实施方式的结构示意图。

图3是本发明一具体实施方式wifi工作场景下的结构示意图。

图4是本发明一具体实施方式LTE B41工作场景下的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

一种移动终端多天线装置，包括至少两个初级辐射体和至少一个次级辐射体，所述初级辐射体通过电磁耦合方式向所述次级辐射体馈电，各次级辐射体分别通过选通开关接地，通过所述选通开关切换接地位置，实现不同的初级辐射体对同一次级辐射体的激发选择，并控制所述次级辐射体的谐振频率。

所述次级辐射体为被断缝隔开的金属边框，与参考地和初级辐射体并无直接电连接。

根据MIMO天线数量确认断缝数量，所述断缝数量与所述金属边框数量相同，并与各组天线分支数量相同，如：wifi 2.4GHz双天线部分，通过两个开缝将其切断为两个独立的金属部分；数据连接四天线部分，通过四个开缝将其切断为四个独立的金属部分。

初级辐射体为同频或临频通信制式。

还包括匹配器件，所述次级辐射体通过所述匹配器件与所述选通开关连接。

所述匹配器件包括电容或电感，本实施例中，匹配器件为电容。

所述选通开关为单刀多掷开关。

本发明支持wifi、LTE B41；GPS、LTE B3等同频或临频多MIMO天线方案，并根据其功能使用场景对MIMO天线方案能够自行切换，具有高辐射效率和高隔离度。

天线系统分为射频电路部分和天线部分，射频电路部分具有信号源、射频功放、滤波、多工器等以及天线相关的开关、天线阻抗匹配电路和天线连接器，统称为天线馈电源。其中天线部分呈耦合天线方式，分为初级辐射体即内置天线部分和次级辐射体即金属边框被开缝切断后的部分，初级辐射体与次级辐射体并无直接电连接，初级辐射体通过电磁耦合方式向次级辐射体馈电。

MIMO信号每天线馈电源连接一只天线初级辐射体，作为天线信号初级辐射部分，通过电磁辐射形式激发次级辐射体部分共同构成该频段天线系统。初级辐射体与次级辐射体距离接近具有相互平行的部分，以便提高天线电磁信号转化效率。

本实施例中，wifi和LTE临频通信制式都是双天线系统，因此为双开缝设计，每次级辐射体对应具有临频通信制式的两个初级辐射体，并在两初级辐射体之间的次级辐射体部分设有两个通过匹配器件和选通开关与参考地选择连接的接触点。

如图1所示，为智能手表外观，正面具有金属边框外形，该智能手表具有wifi双天线和LTE双天线设计，并且其频段相近，因此智能手表的金属边框为双开缝设计，其圆形金属边框被开缝切为两个独立的金属部分，分别作为第一次级辐射体21和第二次级辐射体22。

如图2所示，为天线装置设计原理结构，两个金属边框分别为第一次级辐射体21和第二次级辐射体22，在整机内部设有四个初级辐射体。wifi第一初级辐射体23和wifi第二初级辐射体24作为MIMO wifi的两个初级辐射体，与wifi信号源导通，LTE第一初级辐射体25和LTE第二初级辐射体26作为LTE B41的两个初级辐射体，与LTE信号源导通；第一次级辐射体21位于wifi第一初级辐射体23和LTE第一初级辐射体25的接近位置，形成耦合天线形式，并只能与wifi第一初级辐射体23和LTE第一初级辐射体25构成电磁耦合；第二次级辐射体22位于wifi第二初级辐射体24和LTE第二初级辐射体26的接近位置，形成耦合天线形式，并只能与wifi第二初级辐射体24和LTE第二初级辐射体26构成电磁耦合；在wifi第一初级辐射体23和wifi第二初级辐射体24对应的第一次级辐射体21之间设有与板路的第一接触点341和第二接触点342，在LTE第一初级辐射体25和LTE第二初级辐射体26对应的第二次级辐射体22之间设有与板路的第三接触点343和第四接触点344；第一次级辐射体21的第一接触点341和第二接触点342分别通过串联匹配器件连接第一单刀双掷开关331，第二次级辐射体22的第三接触点343和第四接触点344分别通过串联匹配器件连接第二单刀双掷开关332，通过第一单刀双掷开关331和第二单刀双掷开关332选择导通接地，用以控制第一次级辐射体21和第二次级辐射体22的谐振频率，决定其作为wifi或LTE的次级辐射体进行电磁共振辐射。各初级辐射体只能激发其对应的次级辐射体从导通接地点至开缝的部分，其他部分被接地点隔离。并且其对应接地点至开缝的长度决定其激发频率，所以只有其在特定长度下才能构成特定频率的耦合天线系统，这就是用两处开关接地的原因。

如图3所示，为wifi工作场景下，wifi第一初级辐射体23和wifi第二初级辐射体24作为天线信号的初级传导体，第一单刀双掷开关331和第二单刀双掷开关332分别导通第一次级辐射体21的第二接触点342和第二次级辐射体22的第三接触点343，将其接地。此时第一次级辐射体21和第二次级辐射体22上阴影部分长度在wifi第一初级辐射体23和wifi第二初级辐射体24的有效辐射区域并且能够构成wifi 2.4GHz的耦合天线共振系统，此时MIMO wifi的两个天线分支处于工作状态。信号由外观金属第一次级辐射体21和第二次级辐射体22辐射，具有良好的天线高度和净空，能形成较高的辐射效率；天线辐射体相互远离具有较好的隔离度。此时LTE第一初级辐射体25、LTE第二初级辐射体26和能够耦合激发第一次级辐射体21和第二次级辐射体22的非阴影区域，不构成2.4GHz临频辐射共振条件，因此wifi和LTE具有较高的隔离度。

如图4所示，为LTE B41工作场景下，LTE第一初级辐射体25和LTE第二初级辐射体26作为天线信号的初级传导体，第一单刀双掷开关331和第二单刀双掷开关332分别导通第一次级辐射体21的第一接触点341和第二次级辐射体22和第四接触点344，将其接地。此时第一次级辐射体21和第二次级辐射体22上阴影部分长度上阴影部分长度在LTE第一初级辐射体25和LTE第二初级辐射体26的有效辐射区域并且能够构成LTE B41频段的耦合天线共振系统，此时LTE的主分集天线分支处于工作状态。信号由外观金属第一次级辐射体21和第二次级辐射体22辐射，具有良好的天线高度和净空，能形成较高的辐射效率；天线辐射体相互远离具有较好的隔离度。此时wifi第一初级辐射体23和wifi第二初级辐射体24和能够耦合激发第一次级辐射体21和第二次级辐射体22的非阴影区域，不构成2.4GHz辐射共振条件，因此wifi和LTE具有较高的隔离度。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种移动终端多天线装置，其特征在于，包括初级辐射体和次级辐射体，所述初级辐射体通过电磁耦合方式向所述次级辐射体馈电，次级辐射体通过选通开关接地，通过所述选通开关切换接地位置，实现不同的初级辐射体对同一次级辐射体的激发选择，并控制所述次级辐射体的谐振频率；

本装置支持wifi、LTE B41；GPS、LTE B3同频或临频多MIMO天线方案，并根据其功能使用场景对MIMO天线方案能够自行切换，具有高辐射效率和高隔离度；

MIMO信号每天线馈电源连接一只天线初级辐射体，作为天线信号初级辐射部分，通过电磁辐射形式激发次级辐射体部分共同构成该频段天线系统；初级辐射体与次级辐射体距离接近具有相互平行的部分，以便提高天线电磁信号转化效率；

采用双开缝设计，每次级辐射体对应具有临频通信制式的两个初级辐射体，并在两初级辐射体之间的次级辐射体部分设有两个通过匹配器件和选通开关与参考地选择连接的接触点；

金属边框被开缝切为两个独立的金属部分，分别作为第一次级辐射体和第二次级辐射体，在整机内部设有四个初级辐射体；wifi第一初级辐射体和wifi第二初级辐射体作为MIMO wifi的两个初级辐射体，与wifi信号源导通，LTE第一初级辐射体和LTE第二初级辐射体作为LTE B41的两个初级辐射体，与LTE信号源导通；第一次级辐射体位于wifi第一初级辐射体和LTE第一初级辐射体的接近位置，形成耦合天线形式，并与wifi第一初级辐射体和LTE第一初级辐射体构成电磁耦合；第二次级辐射体位于wifi第二初级辐射体和LTE第二初级辐射体的接近位置，形成耦合天线形式，并与wifi第二初级辐射体和LTE第二初级辐射体构成电磁耦合；在wifi第一初级辐射体和wifi第二初级辐射体对应的第一次级辐射体之间设有与板路的第一接触点和第二接触点，在LTE第一初级辐射体和LTE第二初级辐射体对应的第二次级辐射体之间设有与板路的第三接触点和第四接触点；第一次级辐射体的第一接触点和第二接触点分别通过串联匹配器件连接第一单刀双掷开关，第二次级辐射体的第三接触点和第四接触点分别通过串联匹配器件连接第二单刀双掷开关，通过第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关选择导通接地，用以控制第一次级辐射体和第二次级辐射体的谐振频率，决定其作为wifi或LTE的次级辐射体进行电磁共振辐射；

各初级辐射体只能激发其对应的次级辐射体从导通接地点至开缝的部分，其他部分被接地点隔离，并且其对应接地点至开缝的长度决定其激发频率。

2.如权利要求1所述的一种移动终端多天线装置，其特征是：所述次级辐射体为被断缝隔开的金属边框。

3.如权利要求2所述的一种移动终端多天线装置，其特征是：所述断缝数量与所述金属边框数量相同，并与各组天线分支数量相同。

4.如权利要求1所述的一种移动终端多天线装置，其特征是：初级辐射体为同频或临频通信制式。

5.如权利要求1所述的一种移动终端多天线装置，其特征是：还包括匹配器件，所述次级辐射体通过所述匹配器件与所述选通开关连接。

6.如权利要求5所述的一种移动终端多天线装置，其特征是：所述匹配器件包括电容或电感。

7.如权利要求1或5所示的一种移动终端多天线装置，其特征是：所述选通开关为单刀多掷开关。