CN110581357B - 移动终端及天线切换方法 - Google Patents

Abstract

一种移动终端及天线切换方法，该移动终端包括一外壳、切换单元、终端天线单元和第一连接单元，外壳采用金属边框，终端天线单元用于收发天线信号，金属边框作为终端天线单元的辐射体，切换单元分别与终端天线单元、第一连接单元电性连接，第一连接单元用于连接外置天线设备的第二连接单元，外置天线设备还包括与第二连接单元电性连接外置天线单元，切换单元用于根据接收信号强度控制外置天线单元和终端天线单元之间的切换调用。本发明实施例可有效改善终端天线被握住导致接收信号变弱和天线隔离度的问题，提升用户体验。

Description

移动终端及天线切换方法

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种移动终端及天线切换方法。

背景技术

随着下一代移动通信技术(5G)的逐步成熟和推广，人们开始享受到5G技术带来的高速率、低时延、高可靠性的服务体验，而5G手机作为这波移动互联网浪潮中的重要角色开始进入用户的视野。人们在游戏、影音视频场景的高速率需求要求在手机的有限空间中塞入比4G时代更多数量、更多频段的天线，大大增加了天线设计难度。

单纯用增加手机天线数量的方案去覆盖当前多频多模的需求，除了受限于手机有限空间可能导致各天线性能本身的牺牲以外，还会带来两个额外的问题：天线之间隔离度的恶化以及终端天线被手掌握住对于天线接收信号强度的影响。

对于隔离度来说，天线数量增加意味着天线的距离变近，同频或相邻频率之间的天线收发隔离变差，可能引起系统级通信性能的恶化。而同时，天线数量的增加意味着相同握姿下更多的天线可能同时被手握住，同样会导致用户体验的恶化。

发明内容

鉴于上述状况，有必要针对现有技术中增加移动终端天线的数量导致天线之间隔离度变差，以及当天线被手掌握住影响接收信号强度的问题提供一种移动终端及天线切换方法。

一种移动终端，包括一外壳，所述外壳采用金属边框，还包括切换单元、终端天线单元和第一连接单元，所述终端天线单元用于收发天线信号，所述金属边框作为所述终端天线单元的辐射体，所述切换单元分别与所述终端天线单元、所述第一连接单元电性连接，所述第一连接单元用于连接外置天线设备的第二连接单元，所述外置天线设备还包括与所述第二连接单元电性连接外置天线单元，所述切换单元用于根据接收信号强度控制所述外置天线单元和所述终端天线单元之间的切换调用。

进一步的，上述移动终端，其中，所述金属边框的边缘开设有缝隙，所述终端天线单元包括天线馈电点、近馈接地引脚和跨缝接地引脚，所述近馈接地引脚和所述跨缝接地引脚与所述金属边框连接，所述天线馈电点和所述跨缝接地引脚分别设置在所述缝隙的两侧，所述近馈接地引脚设置在所述天线馈电点远离所述缝隙的一侧。

进一步的，上述移动终端，其中，所述天线馈电点通过一匹配电路连接所述金属边框。

进一步的，上述移动终端，其中，所述第一连接单元为下述中的任意一种：

蓝牙单元，以与所述第二连接单元通过蓝牙通讯方式连接；

USB接口，以与所述第二连接单元通过USB接口连接；

金属触点单元，包括至少一第一金属触点，所述第一金属触点与作为所述第二连接单元的第二金属触点相适配。

进一步的，上述移动终端，其中，所述第一金属触点与所述第二金属触点中的其中一个为凸起的金属触点，另一个为凹陷的金属触点。

进一步的，上述移动终端，其中，所述外置天线设备采用下述中的任意一种实现形式：

散热背夹、充电背夹、USB转接器、耳机转接器、背夹音响和手柄套件。

本发明实施例还提供了一种天线切换方法，应用于上述任意一项所述的移动终端中，所天线切换方法包括：

通过所述切换单元检测是否连接有外置天线设备；

若是，检测所述外置天线设备中的外置天线单元和终端天线单元的接收信号强度；

当所述外置天线单元的信号强度大于所述终端天线单元的信号强度，且所述外置天线单元与所述终端天线单元的信号强度差值大于切换门限值时，确定所述终端天线为遮挡状态，并且，

通过所述切换单元将所述终端天线单元与所述外置天线单元进行切换。

进一步的，上述天线切换方法，其中，所述移动终端中的设有两个终端天线单元，分别为第一终端天线单元和第二终端天线单元，其中，所述第一终端天线单元的信号接收强度大于所述第二终端天线单元，并作为当前发射天线，所述通过所述切换单元将所述终端天线单元与所述外置天线单元进行切换的步骤包括：

当所述外置天线单元的信号接收强度大于所述第一终端天线单元，且所述外置天线单元与第一终端天线单元的信号接收强度的差值大于切换门限值时，通过所述切换单元控制所述外置天线单元与所述第二终端天线单元进行切换，并控制所述第二切换单元与外置天线单元进行切换，以将所述外置天线单元作为当前发射天线。

进一步的，上述天线切换方法，其中，所述通过所述切换单元将所述终端天线单元与所述外置天线单元进行切换的步骤之前还包括：

通过所述切换单元判断所述终端天线为遮挡状态是否持续预设时间；

若是，执行通过所述切换单元将所述终端天线单元与所述外置天线单元进行切换的步骤。

本发明实施例设计了一种与外置天线设备集成的天线5G天线方案，该移动终端通过设置的第一连接单元与外置天线单元连接，并根据接收信号强度切换调用外置天线单元与终端天线单元。本发明实施例可有效改善终端天线被握住导致接收信号变弱和天线隔离度的问题，提升用户体验。

附图说明

图1为本发明第一实施例中移动终端的结构框图；

图2为本发明第一实施例中移动终端的立体结构示意图

图3为本发明第一实施例中移动终端的结构示意图；

图4为本发明另一实施例中移动终端的结构示意图；

图5为本发明实施例中外置天线设备的结构示意图；

图6为本发明第一实施例中移动终端与外置天线设备连接的结构示意图；

图7为本发明第二实施例中天线切换方法的流程图；

图8为本发明第三实施例中移动终端与外置天线设备连接的结构框图；

图9为本发明第四实施例中移动终端与外置天线设备连接的结构框图。

主要元件符号说明

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供该实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，为本发明第一实施例中的移动终端10，该移动终端10例如为手机、平板电脑、可穿戴设备等。该移动终端包括一外壳11，该外壳11采用金属边框，以手机为例，本实施例中该外壳例如为手机背壳。该移动终端包括切换单元12、终端天线单元13和第一连接单元14。该切换单元12分别与终端天线单元13、第一连接单14元电性连接。该终端天线单元13用于收发天线信号，该外壳的金属边框作为终端天线单元13的辐射体。

具体的，该金属边框的边缘开设有缝隙111，该缝隙111作为该终端天线电磁波的辐射口。该缝隙111的宽度可为0.5～2mm，缝隙宽度过大影响美观，过小则会导致电流串流或短路，致使辐射性能恶化。该终端天线单元13包括天线馈电点131、近馈接地引脚132和跨缝接地引脚133。该近馈接地引脚132和跨缝接地引脚133与金属边框连接，该天线馈电点131和跨缝接地引脚133分别设置在所述缝隙111的两侧，该近馈接地引脚132设置在天线馈电点131远离缝隙111的一侧。该天线馈电点131用于馈入和接收射频信号，具体实施时，该天线馈电点131通过一匹配电路134连接金属边框，该匹配电路134可由电感、电容、开关和可调电容组成，以用于匹配天线阻抗。

可以理解的，该终端天线单元13可分布于该金属边框的顶端、低端、侧边等任意一位置。并且，该移动终端10中设置的多频多模天线不限于一个，例如图4所示，在本发明的另一实施例中，在该移动终端上开设有8个缝隙，并对应设置8个终端天线单元。其中终端天线单元1和终端天线单元天线2可以但不限于设计成2G、3G或4G天线，终端天线单元3可以但不限于设计成GPS L1、GPS L5、wifi 2.4或wifi 5G天线。终端天线单元4可以但不限于wifi2.4G mimo、wifi5G mimo或sub6G天线，终端天线单元5、6、7和8可以但不限于设计成sub6G天线。其中，sub6G天线包括但不限于n41、n78和n79频段。

如图5所示，该外置天线设备20包括外设本体、设置在该外设本体上的第二连接单元22和外置天线单元21，该第二连接单元22与外置天线单元21电性连接。该外置天线设备20可作为移动终端的配件使用，例如本实施例中，该外置天线设备20为散热背夹。该第一连接单元14与第二连接单元22匹配，该移动终端10可通过第一连接单元14和第二连接单元22与外置天线单元11电性连接。

该外置天线单元21可以但不限于设计成wifi天线、sub6G天线等。外置天线单元21可以在外设本体外壳上进行设计，其可以采用金属环、FPC、LDS或支架模内注塑内嵌钢片等工艺实现。

该第一连接单14元和第二连接单元22为金属触点单元，移动终端与外置天线设备通过金属触点方式连接。具体的，如图6所示，该移动终端10的外壳11上设置有多个第一金属触点141，以作为第一连接单元，外置天线设备20上设置有与该第一金属触点141相匹配的多个第二金属触点211，以作为第二连接单元。通过移动终端外壳上裸露的金属触点实现外置天线单元和移动终端主板上电路端馈线的物理连接。天线信号的发射、接收以及处理均在移动终端中进行，外置天线无线用来辐射和接收无线电波，无需进行天线信号处理，节约了大量成本。

进一步的，该移动终端10上固设有磁铁15，其通过磁吸方式固定外置天线设备20。为了保证外置天线单元与移动终端电路端的稳定连接，需要保持外置天线设备20在移动终端固定牢固。因此，可将该第一金属触点141与第二金属触点211中的其中一个设计为凸起的金属触点，另一个设计为凹陷的金属触点，其通过外形限位进一步确保外置天线设备20与移动终端10上触点的稳定接触。具体的，可将移动终端背壳上的第一金属触点211设计为凹陷形式，将外置天线设备上的第二金属触点141设计为凸起形式。

进一步的，作为本发明的一种可实施的方式，该外置天线设备20还可通过夹持结构16，如弹簧卡钩固定在移动终端10上。

可以理解的，本实施例中将外置天线设备20设计为散热背夹的形式仅作为示例，在本发明的其他实施例中，该外置天线设备20可以有其他的实现形式，例如为手移动终端的充电背夹、移动终端的USB或耳机转接器、移动终端外接背夹音响或移动终端外接手柄套件等，此处不予限定。

并且，在本发明的其他实施例中，该第一连接单元14和第二连接单元22还可为下述中的任意一种：

蓝牙单元，该第一连接单元与第二连接单元通过蓝牙通讯方式连接；

USB接口，该第一连接单元与第二连接单元通过USB接口方式连接。

当外置天线设备在位时，移动终端10通过第一连接单元14和第二连接单元将外置天线单元21与移动终端主板上电路端馈线连接。切换单元12根据外置天线单元21和终端天线单元13的RSSI(接收信号强度)进行外置天线单元和终端天线单元之间的切换调用，保障移动终端接收天线信号的强度。

本实施例中，外置天线单元21和终端天线单元13设置在不同的载体上，形成空间隔离能够满足天线隔离度的要求。因此，该外置天线单元21不会对移动终端10中的终端天线单元13隔离度产生恶化影响。并且，由于外置天线设备20和移动终端10不共地，因此地电流耦合较小。

本实施例设计了一种与外置天线设备集成的天线5G天线方案，该移动终端通过设置的第一连接单元与外置天线单元连接，并根据接收信号强度切换调用外置天线单元与终端天线单元。本实施例可有效改善终端天线被握住和天线隔离度的问题，提升用户体验。

请参阅图7，为本发明第二实施例中的天线切换方法，其应用于第一实施例中的移动终端中，该方法包括步骤S11～S14。

步骤S11，通过所述切换单元检测是否连接有外置天线设备，若是执行步骤S12。

当移动终端连接外置天线设备后，根据移动终端与外置天线设备的连接方式确定检测外置天线设备连接的方法。例如：

当外置天线设备与移动终端采用蓝牙连接时，若移动终端的蓝牙搜索并连接到外置天线设备，则确定外置天线设备在位；

当外置天线设备和移动终端采用USB连接时，移动终端检测到USB插入的信号，则确定外置天线设备在位；

当外置天线设备和移动终端采用金属触点连接时，可在移动终端的背壳上设置霍尔传感器。当外置天线设备固定在移动终端外壳上时，移动终端背面的霍尔传感器可以感应到磁力线被切割，移动终端检测到霍传感器产生中断事件，确定外置天线设备在位。

步骤S12，检测所述外置天线设备中的外置天线单元和终端天线单元的接收信号强度。

其中，天线的接收信号强度可根据现有技术中的天线自动切换算法进行计算。

步骤S13，当所述外置天线单元的信号强度大于所述终端天线单元的信号强度，且所述外置天线单元与所述终端天线单元的信号强度差值大于切换门限值时，确定所述终端天线为遮挡状态。

步骤S14，通过所述切换单元将所述终端天线单元与所述外置天线单元进行切换。

进一步的，在本发明的另一实施例中所述通过所述切换单元将所述终端天线单元与所述外置天线单元进行切换的步骤之前还包括：

判断所述终端天线为遮挡状态时是否持续预设时间；

若是，执行通过所述切换单元将所述终端天线单元与所述外置天线单元进行切换的步骤。

该预设时间可根据实际需要进行设置，例如设置为5s，设置预设时间的目的是为了防止网络瞬间波动导致误切换或反复切换。

为了更清楚的说明本发明的原理，下面以具体的天线频段为例进行说明。

本实施例中，当移动终端检测到终端天线单元接收信号强度变弱，处于遮挡状态时，通过切换单元切换调用外置天线单元，保证移动终端天线的正常使用。

请参阅图8，为本发明第三实施例中的移动终端，该移动终端的结构与第一实施例中的基本相同，不同之处在于该移动终端中的终端天线单元设置有两个，分别为第一终端天线单元13a和第二终端天线单元13b，以作为4G LTE天线(4G LTE协议要求至少要有一个发射天线和两个接收天线)，其中第一终端天线单元13a作为当前工作的发射天线。该切换单元12包括处理器单元121、与处理器单元121电性连接的第一开关单元122和第二开关单元123，该第一开关单元122可采用双刀三掷开关，其分别与第一终端天线单元13a、第二终端天线单元13b连接，以及第一连接单元14连接。当外置天线设备20不在位时，第一开关单元122与第一连接单元14空接。第二开关单元123采用双刀双掷开关，其与该第一开关单元122电性连接。该第一开关单元122和第二开关单元123均为mipi开关器件，可通过处理器单元控制这两个开关的状态从而实现将射频通路切到某一个天线上。

外置天线设备20不在位时，处理器单元121实时获取两个终端天线单元的RSSI(接收信号强度)；当第一终端天线单元13a的RSSI小于第二终端天线单元2的RSSI，且第一终端天线单元和第二终端天线单元的RSSI的差值大于切换门限值时，处理器单元121控制第二开关单元123切换发射通路，以将第二终端天线单元13b切换为当前发射天线，从而保证上行速率正常，对于下行来说第一终端天线单元13a和天第二终端天线单元13b分别作为4GLTE天线信号的接收主路和接收分集同时工作。

当移动终端10连接有外置天线设备20，该第一开关单元122通过第一连接单元14和第二连接单元22与该外置天线单元21连接。处理器单元121实时获取第一终端天线单元13a、第二终端天线单元13b和外置天线单元21的RSSI。当外置天线单元21的RSSI大于当前作为发射天线的第一终端天线单元13a，且外置天线单元21与第一终端天线单元13a的RSSI差值大于切换门限值，且持续预设时间时，处理器单元121通过控制第一开关单元122来控制外置天线单元21与第二终端天线单元13b进行切换，以将外置天线单元21和第一终端天线单元13a作为当前工作的两个天线，并通过控制第二开关单元123使第一终端天线单元13a与外置天线单元21进行切换，以将外置天线单元切换为当前发射天线，从而保证上行速率正常。

其中，切换门限值根据实际需要进行设置，以4G天线为例，其切换门限值设置为6dB，即当其他天线的接收信号强度比当前工作的天线接收信号强度强6dB以上，且持续预设时间时触发切换动作。

其中，该预设时间可根据实际需要进行设置，例如设置为5s，设置预设时间的目的是为了防止网络瞬间波动导致误切换或反复切换。

本实施例中，第一开关单元的作用是在两个终端天线和一外置天线中选择两个信号较好的天线作为当前的工作天线。第二开关单元的作用是在选出的两根信号较好的天线中，可以随时交换发射通路，最大限度的保证发射天线为RSSI最强的天线单元。

请参阅图9，为本发明第四实施例中的移动终端，本实施例中，该移动终端两侧的终端天线单元4-1～4-4为移动终端本身的n78和n79频段的天线。该移动终端连接有外置天线单元。该外置天线设备上设置四个外置天线单元4-5～4-8位，其为外设本体上的n78、79频段的天线。该移动终端的外壳上设置有四个第一连接单元，以用于连接四个外置天线单元。该切换单元包括处理器单元和与该处理器单元连接的四个SPDT开关(单刀双掷开关)。该四个SPDT开关分别与四个第一连接单元电性连接。当外置天线设备在位时，四个终端天线单元别通过SPDT开关和四个外置天线单元分进行切换。由于移动终端上的每个终端天线单元附近所相对应的外置天线单元不会同时工作，因此不会不存在隔离度问题。

当移动终端竖直状态时，终端天线4-1～4-4容易被手掌握住，导致接收信号强度较弱，因此可通过切换单元将移动终端切换至外置天线单元4-5～4-7；或当移动终端横屏时，终端天线4-1和4-2被手掌遮挡，此时通过切换单元将移动终端切换至外置天线单元4-5和4-6；或当当移动终端横屏时，终端天线4-3和4-4被手掌遮挡，此时通过切换单元将移动终端切换至外置天线单元4-7和4-8。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

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。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种移动终端，包括一外壳，所述外壳采用金属边框，其特征在于，还包括切换单元、终端天线单元和第一连接单元，所述终端天线单元用于收发天线信号，所述金属边框作为所述终端天线单元的辐射体，所述切换单元分别与所述终端天线单元、所述第一连接单元电性连接，所述第一连接单元用于连接外置天线设备的第二连接单元，所述外置天线设备还包括与所述第二连接单元电性连接外置天线单元，所述切换单元用于根据接收信号强度控制所述外置天线单元和所述终端天线单元之间的切换调用，

所移动终端设置有4个所述终端天线单元、4个所述第一连接单元和4个切换单元，4个所述终端天线单元均匀设置所述外壳的两侧，所述外置天线设备上设置有4个外置天线单元和4个所述第二连接单元，当所述外置天线设备安装于所述移动终端上时，4个所述终端天线单元分别与4个所述外置天线单元对应设置，且分别通过一个所述切换单元进行切换调用，所述外置天线单元为wifi天线或sub6G天线；

所述外置天线设备采用下述中的任意一种实现形式：

散热背夹、充电背夹、USB转接器、耳机转接器、背夹音响和手柄套件。

2.如权利要求1所述的移动终端，其特征在于，所述金属边框的边缘开设有缝隙，所述终端天线单元包括天线馈电点、近馈接地引脚和跨缝接地引脚，所述近馈接地引脚和所述跨缝接地引脚与所述金属边框连接，所述天线馈电点和所述跨缝接地引脚分别设置在所述缝隙的两侧，所述近馈接地引脚设置在所述天线馈电点远离所述缝隙的一侧。

3.如权利要求2所述的移动终端，其特征在于，所述天线馈电点通过一匹配电路连接所述金属边框。

4.如权利要求1所述的移动终端，其特征在于，所述第一连接单元为下述中的任意一种：

蓝牙单元，以与所述第二连接单元通过蓝牙通讯方式连接；

USB接口，以与所述第二连接单元通过USB接口连接；

金属触点单元，包括至少一第一金属触点，所述第一金属触点与作为所述第二连接单元的第二金属触点相适配。

5.如权利要求4所述的移动终端，其特征在于，所述第一金属触点与所述第二金属触点中的其中一个为凸起的金属触点，另一个为凹陷的金属触点。

6.一种天线切换方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任意一项所述的移动终端中，所天线切换方法包括：

通过所述切换单元检测是否连接有外置天线设备；

若是，检测所述外置天线设备中的外置天线单元和终端天线单元的接收信号强度；

当所述外置天线单元的信号强度大于所述终端天线单元的信号强度，且所述外置天线单元与所述终端天线单元的信号强度差值大于切换门限值时，确定所述终端天线为遮挡状态，并且，

通过所述切换单元将所述终端天线单元与所述外置天线单元进行切换。

7.如权利要求6所述的天线切换方法，其特征在于，所述通过所述切换单元将所述终端天线单元与所述外置天线单元进行切换的步骤之前还包括：

通过所述切换单元判断所述终端天线为遮挡状态是否持续预设时间；

若是，执行通过所述切换单元将所述终端天线单元与所述外置天线单元进行切换的步骤。