CN111245483A - 一种低成本简易智能天线装置 - Google Patents

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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Abstract

本发明提供了一种低成本简易智能天线装置，包括主芯片、第一FEM射频器件、第二FEM射频器件、射频开关、第一天线、第二天线和第三天线，所述主芯片的无线信号输出端分别与所述第一FEM射频器件、第二FEM射频器件连接，所述第一FEM射频器件的输出端与所述射频开关连接，所述第一FEM射频器件的输出端通过所述射频开关与所述第一天线或者第二天线连接，通过切换所述射频开关使所述第一FEM射频器件的输出端与所述第一天线或者第二天线连接，所述第二FEM射频器件的输出端与所述第三天线连接。本发明的有益效果是：降低了成本，改善了MIMO多径效应，改善了无线信号强度和无线覆盖能力，提升了整机无线性能的方向性，克服了频繁掉线的问题。

Description

一种低成本简易智能天线装置
技术领域
本发明涉及天线，尤其涉及一种低成本简易智能天线装置。
背景技术
目前，现有的支持802.11b/g/a/n/ac/ax网络制式的WIFI无线网络设备，大多都采用MIMO流数相等、极化方向相同、位置固定的天线布局方案。
但存在如下缺陷：
1.采用MIMO流数相等、天线极化方向相同、位置固定的天线布局方案，会存在一些方向产生多径效应，带来无线信号衰落，无线信号强度变低、无线覆盖性能变弱的方向性问题；
2.采用MIMO流数相等、天线极化方向相同、位置固定的天线布局方案，会存在一些方向的MIMO信道空间相关性较大，无线通讯误码率很高，无线信道容量变低，整机无线性能变差的方向性问题；
3、目前的智能天线都采用定向天线，天线数量都在6根以上，根据用户位置去判断智能天线切换选择，但是在多用户使用，天线会频繁切换，容易导致用户掉线，效果不佳的问题，并且天线数量太多，需要专门的天线控制单元，成本较高。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种低成本简易智能天线装置。
本发明提供了一种低成本简易智能天线装置，包括主芯片、第一FEM射频器件、第二FEM射频器件、射频开关、第一天线、第二天线和第三天线，所述主芯片的无线信号输出端分别与所述第一FEM射频器件、第二FEM射频器件连接，所述第一FEM射频器件的输出端与所述射频开关连接，所述第一FEM射频器件的输出端通过所述射频开关与所述第一天线或者第二天线连接，通过切换所述射频开关使所述第一FEM射频器件的输出端与所述第一天线或者第二天线连接，所述第二FEM射频器件的输出端与所述第三天线连接。
作为本发明的进一步改进，所述射频开关与所述第一天线通过第一馈点连接，所述射频开关与所述第二天线通过第二馈点连接，所述第二FEM射频器件的输出端与所述第三天线通过第三馈点连接。
作为本发明的进一步改进，所述第一馈点与所述第一天线通过第一天线馈线连接，所述第二馈点与所述第二天线通过第二天线馈线连接，所述第三馈点与所述第三天线通过第三天线馈线连接。
作为本发明的进一步改进，所述第一FEM射频器件、射频开关构成主射频通路，所述第一天线、第二天线均为主天线。
作为本发明的进一步改进，所述第一天线、第二天线和第三天线的安装位置不相同。
本发明的有益效果是：通过上述方案，降低了成本，改善了MIMO多径效应，改善了无线信号强度和无线覆盖能力，提升了整机无线性能的方向性，克服了频繁掉线的问题。
附图说明
图1是本发明一种低成本简易智能天线装置的示意图。
图2是本发明一种低成本简易智能天线装置与传统方案在穿墙及远距离场景下的发射信号强度对比图。
图3是本发明一种低成本简易智能天线装置与传统方案在穿墙及远距离场景下的接收信号强度对比图。
图4是表1、2对应的发射吞吐量方向对比图。
图5是表1、2对应的发射吞吐量方向对比图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种低成本简易智能天线装置(简称智能天线)，包括主芯片1、第一FEM射频器件2、第二FEM射频器件3、射频开关4、第一天线61、第二天线62和第三天线63，所述主芯片1的无线信号输出端分别与所述第一FEM射频器件2、第二FEM射频器件3连接，所述第一FEM射频器件2的输出端与所述射频开关4连接，所述第一FEM射频器件2的输出端通过所述射频开关4与所述第一天线61或者第二天线连接62，通过切换所述射频开关4使所述第一FEM射频器件2的输出端与所述第一天线61或者第二天线62连接，所述第二FEM射频器件3的输出端与所述第三天线63连接。
如图1所示，所述射频开关4与所述第一天线61通过第一馈点51连接，所述射频开关4与所述第二天线62通过第二馈点52连接，所述第二FEM射频器件3的输出端与所述第三天线63通过第三馈点53连接。
如图1所示，所述第一馈点51与所述第一天线61通过第一天线馈线71连接，所述第二馈点52与所述第二天线62通过第二天线馈线72连接，所述第三馈点53与所述第三天线63通过第三天线馈线73连接。
如图1所示，所述第一FEM射频器件2、射频开关4构成主射频通路，所述第一天线61、第二天线62均为主天线。
如图1所示，所述第一天线61、第二天线62和第三天线63的安装位置不相同。
图1举例的产品是一个支持2x2 MIMO的WIFI无线产品，无线信号从主芯片1出来，通过第一FEM射频器件2、第二FEM射频器件3进行放大，经过放大后的射频信号分为A和B两路，组成2x2 MIMO，其中A路做为主射频通路经过射频开关4，信号被分为第一馈点51和第二馈点52，B路射频信号为第三馈点53，第一馈点51、第二馈点52和第三馈点53分别与第一天线61、第二天线62和第三天线63相连，当无线终端与图1的无线设备连接出现信号强度变差、无线速率降低、无线吞吐量降低的情况时，切换射频开关4对主射频通路A进行天线智能选择(即第一天线61、第二天线62智能切换)，从而减弱MIMO多径衰落带来的无线信号强度变弱、无线覆盖变差的问题，并且通过智能天线选择可以减小MIMO信道空间相关性，改善无线通讯系统误码率，增加无线信道容量，从而改善整机无线性能的方向性，增强终端用户的无线性能体验。
本发明与传统方案在穿墙及远距离场景下的发射和接收信号强度对比如图2、3。
如图2、3所示黑色圆是智能天线选择方案360°的发射和接收信号强度，灰色圆是传统方案的360°发射与接收信号强度，从图中数据对比，可以看出在发射和接收信号强度方向图上，智能天线选择方案弥补了30°(图中标记1)和120°(图中标记2)以及270°(图中标记3)的信号强度变差问题.
本发明与传统方案在穿墙及远距离场景下的发射和接收吞吐量对比如下表：
表1
Figure BDA0002407805220000031
Figure BDA0002407805220000041
表2
Figure BDA0002407805220000042
如图3、4所示，黑色圆是智能天线选择方案360°的发射和接收吞吐量，灰色圆是传统方案的360°发射与接收吞吐量，从图3对比，可以看出在发射和接收信号吞吐量方向图上，智能天线选择方案弥补了30°、90°120°和270°的吞吐量性能变差的问题，并且改善较明显。
本发明提供的一种低成本简易智能天线装置，采用多于MIMO空间流数的天线数量增加额外一根主天线，通过切换射频开关4，完成智能天线选择，减弱MIMO多径衰落带来的无线信号强度变弱、无线覆盖变差的问题，并且通过智能天线选择减小MIMO信道空间相关性，改善无线通讯系统误码率，增加无线信道容量，从而改善整机无线性能的方向性，增强用户无线性能体验。
本发明提供的一种低成本简易智能天线装置，具有如下优点：
1.改善MIMO多径效应，改善WIFI产品各个方向的无线信号强度和无线覆盖能力；
2.改善MIMO信道空间相关性，提升信道容量，提升WIFI产品整机无线性能方向性；
3.通过智能天线选择，可以改善多种终端的实际用户场景的无线性能体验；
4.本天线智能选择方案，成本低廉，并且扩展性强，可以增加更多的智能天线数量，更大程度的改善MIMO多径效应和空间相关性，从而改善产品整机无线方向性。
本发明提供的一种低成本简易智能天线装置，可以应用于WIFI无线通信领域，支持802.11b/g/a/n/ac/ax网络制式的简易天线智能选择方案。通过智能切换天线选择射频开关4，完成智能天线选择，减弱MIMO多径衰落带来的无线信号强度变弱、无线覆盖变差的问题，并且通过智能天线选择减小MIMO信道空间相关性，改善无线通讯系统误码率，增加无线信道容量，从而改善整机无线性能、以及无线方向性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种低成本简易智能天线装置，其特征在于：包括主芯片、第一FEM射频器件、第二FEM射频器件、射频开关、第一天线、第二天线和第三天线，所述主芯片的无线信号输出端分别与所述第一FEM射频器件、第二FEM射频器件连接，所述第一FEM射频器件的输出端与所述射频开关连接，所述第一FEM射频器件的输出端通过所述射频开关与所述第一天线或者第二天线连接，通过切换所述射频开关使所述第一FEM射频器件的输出端与所述第一天线或者第二天线连接，所述第二FEM射频器件的输出端与所述第三天线连接。
2.根据权利要求1所述的低成本简易智能天线装置，其特征在于：所述射频开关与所述第一天线通过第一馈点连接，所述射频开关与所述第二天线通过第二馈点连接，所述第二FEM射频器件的输出端与所述第三天线通过第三馈点连接。
3.根据权利要求2所述的低成本简易智能天线装置，其特征在于：所述第一馈点与所述第一天线通过第一天线馈线连接，所述第二馈点与所述第二天线通过第二天线馈线连接，所述第三馈点与所述第三天线通过第三天线馈线连接。
4.根据权利要求1所述的低成本简易智能天线装置，其特征在于：所述第一FEM射频器件、射频开关构成主射频通路，所述第一天线、第二天线均为主天线。
5.根据权利要求1所述的低成本简易智能天线装置，其特征在于：所述第一天线、第二天线和第三天线的安装位置不相同。
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