CN110931943A - 外置天线及终端设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种外置天线及终端设备。本发明通过在终端设备的设备接口上设置连接外置天线的接触点，使得终端设备在与外置天线连接时，增加终端设备天线的数量，进而增加可用通信信道，并且充分利用基站的多天线发射多天线接收、多频段载波聚合能力，最大限度地提升终端设备的数据传输速率；在不需要传输大量数据时，移除外置天线，以保持终端设备的美观性。

Description

外置天线及终端设备
技术领域
本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种外置天线及终端设备。
背景技术
鉴于无线通信技术领域的不断改进，远程通信行业的趋势是转向第四代或4G通信系统，以便用于提高的数据速率的要求。由4G通信系统实现的改进的数据速率在通信链路的一端或两端上需要多个天线。这种多天线发射多天线接收(Multiple Input MultipleOutput，MIMO)协议和调制方案通常需要将以相同频率波段操作的多个天线集成到便携式和固定式通信设备中。位于便携式电子设备(诸如膝上型计算机、移动电话和个人数字助理(PDA))中的多个天线必须一起工作以接收和发送多个数据流。与2G和3G通信协议相比，这些MIMO天线需要保持高隔离度和低模式相关性以获得最佳链路质量，并达到所需的高数据速率。
具体的，MIMO是指基站同时多个天线发射，手机同时多个天线接收，达到增加吞吐量的目的。常规用的为2*2MIMO(2天线发射2天线接收)，4*4MIMO(4天线发射4天线接收)，基站侧通常都是同时存在多个天线，所以MIMO能力通常主要受限于手机所支持的天线数量。考虑到成本、空间等因素，通常手机内部只能容纳2根MIMO天线，无法容纳更多MIMO天线，例如4根，而且手机的MIMO性能也受到了限制。
因此，亟需一种外置天线及终端设备，以解决传输大量数据时的速度问题。
发明内容
本发明实施例提供一种外置天线及终端设备。本发明实施例通过在终端设备的设备接口上设置连接外置天线的接触点，使得终端设备在与外置天线连接时，增加终端设备天线的数量，进而增加可用通信信道，并且充分利用基站的多天线发射多天线接收、多频段载波聚合能力，最大限度地提升终端设备的数据传输速率；在不需要传输大量数据时，移除外置天线，以保持终端设备的美观性。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种外置天线，用于与一种终端设备配合使用，所述外置天线包括：一第一天线和一第二天线，所述第一天线和所述第二天线各自独立收发信号；以及一天线接口，所述天线接口设有多个引脚，所述多个引脚包括第一引脚和第二引脚，所述第一引脚与所述第一天线电性连接，所述第二引脚与所述第二天线电性连接。
进一步地，所述外置天线还包括一第一外壳，用于包裹所述第一天线和所述第二天线；以及一第二外壳，用于包裹所述天线接口分别与所述第一天线和所述第二天线的连接部。
进一步地，所述第一天线和所述第二天线的材料均包括铜或铁的至少一种。
进一步地，所述第一天线和所述第二天线为同轴设置的螺旋状的金属丝，所述第二天线设于所述第一天线内。
进一步地，所述第一天线的螺距为2.0毫米至4.0毫米，螺旋直径为4.0毫米至6.0毫米。
进一步地，所述第二天线的螺距为1.0毫米至2.0毫米，螺旋直径为2.0毫米至4.0毫米。
进一步地，所述第一天线和所述第二天线为并排平行设置。
进一步地，所述第一天线和所述第二天线包括螺旋状的金属丝或圆柱状的金属丝的任一种。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种终端设备，用于与上述外置天线配合使用，所述终端设备包括：一射频电路，设有一收发器、一第三天线及一第四天线，所述收发器分别与所述第三天线和所述第四天线连接；以及一设备接口，所述设备接口设有多个接触点，所述多个接触点包括第一接触点和第二接触点，所述第一接触点和所述第二接触点与所述收发器电性连接，所述第一接触点和所述第二接触点分别与所述外置天线的第一引脚和第二引脚对应设置；其中，当所述终端设备与所述外置天线配合使用时，所述设备接口插接至所述外置天线的天线接口，所述第一接触点经由所述天线接口与所述第一天线电性连接，所述第二接触点经由所述天线接口与所述第二天线电性连接。
进一步地，所述设备接口还包括一所述第三接触点，用于识别所述设备接口是否连接至所述外置天线。
本发明实施例通过在终端设备的设备接口上设置连接外置天线的接触点，使得终端设备在与外置天线连接时，增加终端设备天线的数量，进而增加可用通信信道，并且充分利用基站的多天线发射多天线接收、多频段载波聚合能力，最大限度地提升终端设备的数据传输速率；在不需要传输大量数据时，移除外置天线，以保持终端设备的美观性。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。
图1是本发明实施例提供的一种外置天线的结构示意图。
图2是本发明所述实施例所提供的所述外置天线的外观结构示意图。
图3是本发明实施例提供的另一种外置天线的结构示意图。
图4是本发明实施例提供的天线接口与天线的连接示意图。
图5是本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图。
图6是本发明实施例提供的一种射频电路的结构示意图。
图7是本发明实施例提供的设备接口的结构示意图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在具体实施方式中，下文论述的附图以及用来描述本发明公开的原理的各实施例仅用于说明，而不应解释为限制本发明公开的范围。所属领域的技术人员将理解，本发明的原理可在任何适当布置的系统中实施。将详细说明示例性实施方式，在附图中示出了这些实施方式的实例。此外，将参考附图详细描述根据示例性实施例的终端。附图中的相同附图标号指代相同的元件。
本具体实施方式中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本发明的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本发明说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本发明说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。附图中的相同参考标号指代相同部分。
如图1和图2所示，本发明实施例提供一种外置天线，用于与一种终端设备配合使用，其中外置天线包括第一天线10、第二天线20、天线接口30、第一外壳40以及第二外壳50。终端设备在需要大量数据传输时，插接外置天线，以实现多个MIMO同时工作，例如4*4MIMO，从而提高传输速度。
所述第一天线10和所述第二天线20为各自独立收发信号。
在本发明实施例中，所述第一天线10和所述第二天线20为同轴设置的螺旋状的金属丝，即所述第一天线和所述第二天线的螺旋线中心一致。其中，金属丝直径大概为1.0毫米至1.5毫米，且所述第二天线20设于所述第一天线10内，以减小外置天线的外观体积。
在本发明实施例中，所述第一天线10的螺距为2.0毫米至4.0毫米，优选为3.0毫米，螺纹呈稀疏状。螺旋直径为4.0毫米至6.0毫米，优选为5.0毫米。
在本发明实施例中，所述第二天线20的螺距为1.0毫米至2.0毫米，优选为1.5毫米，螺纹呈密集状。螺旋直径为2.0毫米至4.0毫米，优选为3.0毫米。
在本发明实施例中，所述第一天线10和所述第二天线20的材料均包括铜或铁的至少一种。
如图2和图3所示，本发明实施例提供一种外置天线，用于与一种终端设备配合使用，其中外置天线其包括第一天线10、第二天线20、天线接口30、第一外壳40以及第二外壳50。
所述第一天线10和所述第二天线20为各自独立收发信号。
所述第一天线10和所述第二天线20为并排平行设置。进一步地，所述第一天线和所述第二天线可以包括螺旋状的金属丝或圆柱状的金属丝的任一种。
在本发明实施例中，所述第一天线10和所述第二天线20为圆柱状的金属丝。金属丝的直径为2.0毫米至3.0毫米。
在本发明实施例中，所述第一天线10和所述第二天线20的材料均包括铜或铁的至少一种。
在其他部分实施例中，所述第一天线10和所述第二天线20为并排平行设置的螺旋状的金属丝。其中，金属丝直径大概1.0毫米-1.5毫米，所述第二天线20设于所述第一天线10内。所述第一天线10的螺距为2.0毫米至4.0毫米，优选为3.0毫米，螺纹呈稀疏状。螺旋直径为4.0毫米至6.0毫米，优选为5.0毫米。所述第二天线20的螺距为1.0毫米至2.0毫米，优选为1.5毫米，螺纹呈密集状。螺旋直径为2.0毫米至4.0毫米，优选为3.0毫米。
参阅图4，所述天线接口30分别与所述第一天线10和所述第二天线20电性连接。其中，图中不限定天线接口30的形状。
在本发明实施例中，所述天线接口30设有多个引脚，所述多个引脚包括第一引脚31和第二引脚32。所述第一引脚31与所述第一天线10电性连接，所述第二引脚32与所述第二天线20电性连接。
在本发明实施例中，所述天线接口30可以为但不限于USB接口(通常为MicroUniversal Serial Bus接口，简称Micro USB接口)、Type-C接口以及Linghting接口。在本文的实施例中，以USB接口为例。
再参阅图2，第一外壳40用于包裹所述第一天线10和所述第二天线20。所述第一外壳40可以保护所述第一天线10和所述第二天线20不受破坏。
在本发明实施例中，所述第一外壳40的外形可以为圆柱状或长方体状，其材料可为绝缘材料，如塑胶等。其中，所述第一外壳的外形优选为圆柱状,长度大约为20毫米至30毫米，直径为6毫米至10毫米。优选地，长度为25毫米，直径为8毫米。
第二外壳50用于包裹所述天线接口30分别与所述第一天线10和所述第二天线10的连接部。
在本发明实施例中，第二外壳50可为绝缘材料，如塑胶等。第二外壳50包裹所述天线接口30分别与所述第一天线10和所述第二天线10的连接部，使连接部避免暴露在空气中而造成损坏，且在一定程度上避免在潮湿环境中所造成的短路问题。
如图5所示，本发明实施例提供一种终端设备300，其包括一射频电路(RF电路)310及一设备接口320。终端设备300由于空间以及成本的限制，仅内置2根天线，以实现2*2MIMO同时工作。
在本发明实施例中，RF电路310用于接收和发送电磁波，实现电磁波与电信号的相互转换，从而与通讯网络或者其他设备进行通讯。RF电路310可包括各种现有的用于执行这些功能的电路元件，例如，天线、射频收发器、数字信号处理器、加密/解密芯片、用户身份模块(SIM)卡、存储器等等。RF电路310可与各种网络如互联网、企业内部网、无线网络进行通讯或者通过无线网络与其他设备进行通讯。上述的无线网络可包括蜂窝式电话网、无线局域网或者城域网。上述的无线网络可以使用各种通信标准、协议及技术，包括但并不限于全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication,GSM)、增强型移动通信技术(Enhanced Data GSM Environment,EDGE)，宽带码分多址技术(Wideband Code DivisionMultiple Access,WCDMA)，码分多址技术(Code Division Access,CDMA)、时分多址技术(Time Division Multiple Access,TDMA)，无线保真技术(Wireless Fidelity，Wi-Fi)(如美国电气和电子工程师协会标准IEEE 802.11a，IEEE 802.11b,IEEE802.11g和/或IEEE802.11n)、网络电话(Voice over Internet Protocol,VoIP)、全球微波互联接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access，Wi-Max)、其他用于邮件、即时通讯及短消息的协议，以及任何其他合适的通讯协议，甚至可包括那些当前仍未被开发出来的协议。
参阅图6，射频电路310包括第三天线3101、第四天线3102以及收发器3103。
在本发明实施例中，所述收发器3103设有多个天线连接端口，以4个天线连接端口为例，其中两个天线连接端口分别与所述第三天线3101和所述第四天线3102连接。当外置天线无连接时，另外两个天线连接端口闲置，第三天线3101和第四天线3102同时工作，实现2*2MIMO。当另外两个天线连接端口有连接时(外置天线插入)，4根天线同时工作，实现4*4MIMO。
参阅图7，设备接口320设有多个接触点，包括：第一接触点3201、第二接触点3202、第三接触点3203、第四接触点3204、第五接触点3205、第六接触点3206及第七接触点3207。
在本发明实施例中，第一接触点3201及第二接触点3202用于连接所述第一天线10和所述第二天线20。第三接触点3203用于识别设备接口320是否连接至数据线，例如USB接口的数据线(USB数据线)。第四接触点3204用于识别设备接口320是否连接至所述外置天线，例如USB接口的外置天线。第五接触点3205和第六接触点3206用于终端设备300的数据传输。第七接触点3207用于终端设备300的充电。需要说明的是，第一接触点3201、第二接触点3202、第三接触点3203、第四接触点3204、第五接触点3205、第六接触点3206及第七接触点3207的排布方式不限于此。
当数据线的接口(在本实施例中为USB接口，该USB接口为公头)未插入终端设备300的设备接口320(母头)时，设备接口320的第三接触点3203为悬空状态，输出高电平。当数据线的接口插入至终端设备时，数据线上的短路电阻与所述第三接触点3203连接，从而使得设备接口320的第三接触点3203输出低电平。以此，判断与设备接口插接的是否为数据线。
当所述终端设备300与所述外置天线配合使用时，所述设备接口320与所述外置天线的天线接口30插接，所述第一接触点3201经由所述天线接口30与所述第一天线10电性连接，所述第二接触点3202经由所述天线接口30与所述第二天线20电性连接。
当外置天线的天线接口(在本实施例中为USB接口，该USB接口为公头)未插入终端设备300的设备接口320(母头)时，设备接口320的第四接触点3204为悬空状态，输出高电平。当外置天线的天线接口插入终端设备300的设备接口时，外置天线上的短路电阻与所述第四接触点3204连接，从而使得设备接口320的第四接触点3204输出低电平。以此，判断与设备接口320插接的是否为外置天线。
当终端设备300的设备接口320未插入任一外置天线或数据线时，设备接口320的第三接触点3203和第四接触点3204均为悬空状态，均输出高电平。
当终端设备300的设备接口320的第三接触点3203和第四接触点3204均输出低电平时，发出故障警报。
其中，终端设备的基带芯片支持多个MIMO，例如此处为4*4MIMO。
本发明实施例通过在终端设备的设备接口上设置连接外置天线的接触点，使得终端设备在与外置天线连接时，增加终端设备天线的数量，进而增加可用通信信道，并且充分利用基站的多天线发射多天线接收、多频段载波聚合能力，最大限度地提升终端设备的数据传输速率；在不需要传输大量数据时，移除外置天线，以保持终端设备的美观性。
以上对本发明实施例所提供的一种外置天线及终端设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种外置天线，用于与一种终端设备配合使用，其特征在于，所述外置天线包括：
一第一天线和一第二天线，所述第一天线和所述第二天线各自独立收发信号；以及
一天线接口，所述天线接口设有多个引脚，所述多个引脚包括第一引脚和第二引脚，所述第一引脚与所述第一天线电性连接，所述第二引脚与所述第二天线电性连接。
2.根据权利要求1所述的外置天线，其特征在于，所述外置天线还包括：
一第一外壳，用于包裹所述第一天线和所述第二天线；以及
一第二外壳，用于包裹所述天线接口分别与所述第一天线和所述第二天线的连接部。
3.根据权利要求1所述的外置天线，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线的材料均包括铜或铁的至少一种。
4.根据权利要求1所述的外置天线，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线为同轴设置的螺旋状的金属丝，所述第二天线设于所述第一天线内。
5.根据权利要求4所述的外置天线，其特征在于，所述第一天线的螺距为2.0毫米至4.0毫米，螺旋直径为4.0毫米至6.0毫米。
6.根据权利要求4所述的外置天线，其特征在于，所述第二天线的螺距为1.0毫米至2.0毫米，螺旋直径为2.0毫米至4.0毫米。
7.根据权利要求1所述的外置天线，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线为并排平行设置。
8.根据权利要求7所述的外置天线，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线包括螺旋状的金属丝或圆柱状的金属丝的任一种。
9.一种终端设备，其特征在于，用于与权利要求1至8任一项外置天线配合使用，所述终端设备包括：
一射频电路，设有一收发器、一第三天线及一第四天线，所述收发器分别与所述第三天线和所述第四天线连接；以及
一设备接口，所述设备接口设有多个接触点，所述多个接触点包括第一接触点和第二接触点，所述第一接触点和所述第二接触点与所述收发器电性连接，所述第一接触点和所述第二接触点分别与所述外置天线的第一引脚和第二引脚对应设置；
其中，当所述终端设备与所述外置天线配合使用时，所述设备接口插接至所述外置天线的天线接口，所述第一接触点经由所述天线接口与所述第一天线电性连接，所述第二接触点经由所述天线接口与所述第二天线电性连接。
10.根据权利要求1所述的终端设备，其特征在于，所述设备接口还包括一第三接触点，用于识别所述设备接口是否连接至所述外置天线。
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