CN113851816A - 天线组件和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种天线组件和电子设备,天线组件包括:壳体、射频电路以及设置在所述壳体上的第一天线、第二天线和第三天线;所述第一天线用于辐射GPS L1频段的第一射频信号;所述第二天线和第三天线用于辐射GPS L5频段的第二射频信号;其中,所述射频电路,包括:第一GPS模块,与所述第一天线连接,用于支持对所述第一射频信号的接收和发射处理;第二GPS模块,用于选择切换连接至所述第二天线、第三天线,并根据接收的所述第二射频信号的网络信息确定目标天线,并控制导通所述目标天线与所述第二GPS模块之间的射频通路,提供了一种双频GPS天线,同时兼顾GPS L1和GPS L5天线性能,可以提高定位精准度。
Description
技术领域
本申请涉及天线技术领域,特别是涉及一种天线组件和电子设备。
背景技术
随着用户使用全球定位系统(Global Positioning System,GPS)导航越来越多,对导航的要求也越来越高,特别是步行导航下,对定位精度的要求也越来越高。
传统的天线组件中,为了实现精确定位功能,一般会采用双频GPS天线(例如,GPSL1天线和GPS L5天线)进行定位。相关技术中,一般采用L1波段和L5波段共用同一个天线的方式。但是,该方式无法同时兼顾L1和L5天线性能,从而极大的影响了定位精度。
发明内容
本申请实施例提供了一种天线组件和电子设备,可以提供一种双频GPS天线,同时兼顾了GPS L1和GPS L5的天线性能,可以提高定位精准度。
本申请第一方面公开了一种天线组件,包括:壳体、射频电路以及设置在所述壳体上的第一天线、第二天线和第三天线;所述第一天线用于辐射GPS L1频段的第一射频信号;所述第二天线和第三天线用于辐射GPS L5频段的第二射频信号;其中,
所述射频电路,包括:
第一GPS模块,与所述第一天线连接,用于支持对所述第一射频信号的接收和发射处理;
第二GPS模块,用于选择切换连接至所述第二天线、第三天线,并根据接收的所述第二射频信号的网络信息确定目标天线,并控制导通所述目标天线与所述第二GPS模块之间的射频通路,其中,所述目标天线为所述第二天线和所述第三天线之一。
本申请第二方面公开了一种电子设备,包括:前述的天线组件。
上述天线组件和电子设备,包括壳体、射频电路以及设置在所述壳体上的第一天线、第二天线和第三天线;所述第一天线用于辐射GPS L1频段的第一射频信号;所述第二天线和第三天线用于辐射GPS L5频段的第二射频信号;其中,所述射频电路,包括:第一GPS模块,与所述第一天线连接,用于支持对所述第一射频信号的接收和发射处理;第二GPS模块,用于选择切换连接至所述第二天线、第三天线,并根据接收的所述第二射频信号的网络信息确定目标天线,并控制导通所述目标天线与所述第二GPS模块之间的射频通路。其天线组件采用双频GPS天线,通过第二天线和第三天线对第一天线的辅助,可以提高定位精准度,另外,通过设置两个用于辐射GPS L5频段的GPS L5天线,可以避免相关技术中用户握持电子设备造成GPS L5天线无法工作的情况,有效增加了GPS L5天线的辐射效率,从而可以提高天线组件和电子设备的GPS定位精准度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例,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他的附图。
图1为一个实施例中电子设备的主视图;
图2为图1所示的电子设备的后视图;
图3为一个实施例中天线组件的结构示意图;
图4为另一个实施例中天线组件的结构示意图;
图5-6分别为图4中第一天线的三维辐射仿真示意图;
图7为又一个实施例中天线组件的结构示意图;
图8为再一个实施例中天线组件的结构示意图图;
图9-10分别为一个实施例中第三天线的三维辐射仿真示意图;
图11为一个实施例中第二GPS模块的框架示意图;
图12为一个实施例中电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本申请实施例涉及的天线组件可以应用到具有无线通信功能的电子设备,其电子设备可以为手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理设备,以及各种形式的用户设备(User Equipment,UE)(例如,手机),移动台(MobileStation,MS)等等。为方便描述,上面提到的设备统称为电子设备。
参考图1和图2,在一实施例中,以电子设备为手机为例进行说明。电子设备包括显示屏组件11和壳体12。其中,壳体12包括边框121和后盖123。显示屏组件11包括显示屏111,显示屏111可以采用OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)屏幕,也可以采用LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示)屏幕,显示屏11可用于显示信息并为用户提供交互界面。显示屏111的形状可以为矩形或弧角矩形,弧角矩形有时也可以称为圆角矩形,即矩形的四个角采用了圆弧过渡,矩形的四条边大致呈直线段。
边框121可以采用金属材料例如铝合金或者镁合金或者不锈钢制成,也可以采用绝缘材料,例如塑胶等制成。边框121设于显示屏组件11外周以用于支撑和保护显示屏组件11。显示屏组件11可以采用点胶等工艺固定连接于边框121。边框121可以进一步向电子设备内部延伸形成中板,一体成型的中板和边框121有时也被称为中框。显示屏组件11可以采用点胶等工艺固定连接于边框121或者中板。参考图2,边框121大致呈矩形框状,其包括相背设置的顶边框1213、底边框1215,以及连接于顶边框1213、底边框1215之间的第一侧边框1217、第二侧边框1219,第一侧边框1217和第二侧边框1219相背设置,顶边框1213、第一侧边框1217、底边框1215和第二侧边框1219首尾依次连接且位于中板的外周。具体的各边框间的连接可以为直角连接或者圆弧过渡连接。进一步的,当边框为金属边框时,可在边框121中形成多个金属边框天线。具体的,该金属边框天线可通过设置在边框上的断缝形成。
后盖123设于背向显示屏111的可显示区的一侧且与边框121连接。进一步,显示屏组件11和后盖123分别位于中板的相背的两侧。后盖123可以采用金属材料例如铝合金或者镁合金或者不锈钢制成,也可以采用绝缘材料例如塑料或者玻璃或者陶瓷或者皮革、牛仔布、竹子等制成。进一步,后盖123与边框121连接以限定出容纳腔,也即安装空间,以用于安装电子设备的电池、主板、摄像头模组等电子元器件。参考图3,其中,主板14可以集成电子设备的处理器、存储单元、电源管理模块、基带芯片、摄像头、传感器、受话器在内的功能器件等电子元器件。
主板14设于背向显示屏111的可显示区的一侧,主板14可以通过螺钉等结构件与边框固定连接。主板14可以为PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)或FPC(FlexiblePrinted Circuit,柔性电路板)。在该基板上可集成用于处理射频信号的部分射频电路,还可以集成能够控制电子设备的运行的控制器等。射频电路包括但不限于天线组件、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)、双工器等。此外,射频电路还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。上述无线通信可以使用任一通信标准或协议,包括但不限于全球移动通讯系统(Global System of Mobile communication,GSM)、通用分组无线服务(General Packet Radio Service,GPRS)、码分多址(CodeDivision Multiple Access,CDMA)、宽带码分多址(Wideband Code Division MultipleAccess,WCDMA)、长期演进(Long Term Evolution,LTE)、全球定位(Global PositioningSystem,GPS)、电子邮件、短消息服务(Short Messaging Service,SMS)等。
本申请实施例提供一种天线组件,其天线组件可包括前述的壳体12、射频电路15以及设置在壳体12上的多个天线。其中,设置在壳体12上的天线可至少包括用于辐射GPSL1频段的第一射频信号的第一天线161,以及用于辐射GPS L5频段的第二射频信号的多个天线,例如,第二天线162、第三天线163等。在本申请实施例中,可以将第一天线161称之为GPS L1天线,可以将第二天线162、第三天线163均称之为GPS L5天线。其中,第一天线161、第二天线162、第三天线163中每一种都可以为金属边框天线、FPC天线、LDS天线中的一种。其中,FPC天线指的是形成于FPC上的辐射体,所述FPC天线可通过粘接、嵌设、焊接等方式固定于后盖123非外观面上。LDS天线指的是通过激光镭射技术,直接在所述绝缘材料制成的后盖123非外观面上镀上的辐射体。
请继续参考图3,射频电路15可包括第一GPS模块151和第二GPS模块152。其中,第一GPS模块151与第一天线161连接,可用于支持对GPS L1频段的第一射频信号的接收和发射控制。示例性的,第一GPS模块151包括但不限于功率放大器、滤波器、低噪声放大器、射频开关等。第二GPS模块152选择切换连接至所述第二天线162、第三天线163,同时,当第二GPS模块152连接至任一天线(第二天线162或第三天线163)时,可根据接收的所述第二射频信号的网络信息确定目标天线,并控制导通所述目标天线与所述第二GPS模块152之间的射频通路,其中,所述目标天线为所述第二天线162和所述第三天线163之一。
其中,网络信息可以包括与所接收的天线信号的无线性能度量相关联的原始和处理后的信息,诸如接收功率、发射功率、参考信号接收功率(Reference Signal ReceivingPower,RSRP)、参考信号接收质量(Reference Signal Receiving Quality,RSRQ)、接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)、信噪比(Signal to NoiseRatio,SNR)、MIMO信道矩阵的秩(Rank)、载波干扰噪声比(Carrier to Interference plusNoise Ratio,RS-CINR)、帧误码率、比特误码率、基于信号质量数据(诸如Ec/lo或c/No数据)的信道质量测量、关于是否正在从基站接收与来自移动终端的请求相应的响应(应答)的信息、关于网络接入过程是否成功的信息等等。
为了便于说明,本申请实施例中,以网络信息为接收信号强度指示为例进行说明。当第二GPS模块152连接至第二天线162时,第二GPS模块152可测量第二天线162接收的第二射频信号的接收信号强度指示,并将该接收信号强度指示与预设值进行比较,若低于预设值,可认定第二天线162被遮挡,此时可将第三天线163认定为目标天线,并控制导通第二GPS模块152与第三天线163之间的射频通路,以采用未被遮挡的第三天线163来接收和发射GPS L5频段的第二射频信号,以提高GPS L5频段的第二射频信号的性能。
本申请实施例中提供的天线组件,包括用于辐射GPS L1频段(1575MHz)的第一天线161以及用于辐射GPS L5频段(1175MHz)的第二天线162和第三天线163,其采用双频GPS天线,通过第二天线162和第三天线163对第一天线161的辅助,可以提高定位精准度,另外,通过设置两个用于辐射GPS L5频段的GPS L5天线,可以避免相关技术中用户握持电子设备造成GPS L5天线无法工作的情况,有效增加了GPS L5的辐射效率,从而可以提高天线组件的GPS定位精准度。
在其中一个实施例中,所述后盖123为绝缘后盖,例如,后盖123采用塑料材料、陶瓷材料、玻璃材料、皮革材料等制备而成。所述第一天线161为贴设于所述后盖123非外观面的FPC天线或通过激光镭射技术在所述后盖123非外观面上的LDS天线,其中,所述第一天线161靠近所述顶边框1213设置。其中,FPC天线、LDS天线的设置简单、安装方便。
在其中一个实施例中,所述第一天线161的辐射体可以呈直条状、弯折状或弯曲状,所述弯曲状至少包括螺旋形、S形或W形等。在本申请实施例中,参考图4,为了便于说明,以第一天线161的辐射体为弯折状为例进行说明。具体的,第一天线161的辐射体包括依次连接第一辐射部1611、第二辐射部1612和第三辐射部1613,其中,所述第一辐射部1611和所述第三辐射部1613分别与所述顶边框平行设置。第二辐射部1612分别与第一辐射部1611、第三辐射部1613连接。在本申请实施例中,第二辐射部1612可以连接至第三辐射部1613、第一辐射部1611的任一位置。示例性的,第二辐射部1612可以连接至第三辐射部1613的任一端部。第二辐射部1612可以连接至第一辐射部1611的任一端部。进一步的,第二辐射部1612分别与第一辐射部1611、第三辐射部1613的端部连接,且第二辐射部1612可与第一辐射部1611、第三辐射部1613垂直设置。
其中,第三辐射部1613靠近所述顶边框设置,所述第一辐射部1611上设有用于连接馈源的第一馈电点S1以及接地设置的第一接地点G1。具体的,第一馈电点S1可与第二GPS模块152连接,用于接收第二GPS模块152输出的第一馈电电流,并将该第一馈电电流经第一馈电点S1馈入至第一辐射部1611。其中,由于第一馈电点S1设置在远离顶边框的第一辐射部1611上,使得第一天线161上的辐射电流流向也是沿底边框指向顶边框的方向,也即,第一天线161上的辐射电流流向也是朝上,故向上辐射效果较好,第一天线161的自由空间效率和上半球效率如表1所示,第一天线161的三维辐射立体图如图5、6所述。
表1为第一天线161辐射预设频率信号的自由空间效率和上半球效率
由此可以看出,第一天线161的自由空间效率为-4.5dB,上半球效率为-7.5dB,上半球效率占比达到50%。卫星位于太空上,通过提高GPS L1天线的上半球辐射效率,进而可以提高GPS L1天线的上半球方向性。卫星发射信号时,信号在空间传播,会受各种其他场景信号的干扰,而具有上半球方向性较好的GPS L1天线(定向天线,波束指向朝上),天线组件信号和卫星信号相对应,接收信号的能力会显著提升,能量集中于上半球部分,抗干扰能力较强,因此,搜星定位质量会有较大提升,通过设置两个GPS L5天线,以辅助GPS L1天线,进而可以提高电子设备的GPS定位精准度。
需要说明的是,上述第一天线161的辐射体的形状结构不限于上述举例说明,还可以为其他形状。平行设置可以理解为第一辐射部1611与第三辐射部1613的夹角小于等于5°,垂直设置可以理解为第一辐射部1611与第二辐射部1612的夹角在预设范围内,例如,85°-95°之间等。
参考图7,在其中一个实施例中的,边框为导电边框时,第一天线161还可以为金属边框天线,也即,第一天线161可以为形成在顶边框1213上的金属边框天线。其中,顶边框1213开设有断缝1211,以将所述顶边框1213分割为多个顶边导电枝节。其中,第一天线161形成在顶边导电枝节上。其中,顶边导电枝节上也设有用于连接馈源的第一馈电点以及接地设置的第一接地点。具体的,第一馈电点可与第一GPS模块151连接,用于接收第一GPS模块151输出的第一馈电电流,并将该第一馈电电流经第一馈电点馈入至顶边导电枝节,以使顶边导电枝节能够辐射第一射频信号。
在本申请实施例中,对第一天线161的具体结构形态不限于上述举例说明,还可以为其他类型的天线。
请继续参考图7,在其中一个实施例中,所述第二天线162设置在靠近所述顶边框1213的第一侧边框1217或第二侧边框1219,所述第三天线163设置在靠近底边框1215的所述第一侧边框1217或第二侧边框1219上。其中,所述第二天线162、第三天线163的辐射电流流向均为由所述底边框指向所述顶边框的方向。其中,靠近顶边框1213的侧边框可以理解为电子设备的上半球边框,靠近底边框的侧边框可以理解为电子设备的下半球边框。也就是,第二天线162可以设置在电子设备的上半球边框上,第三天线163设置在电子设备的下半球边框。第二天线162和第三天线163可以设置在电子设备的同一侧边框,也可以设置在不同的侧边框上。在本申请实施例中,可通过边框上开设分隔断缝1212,将其边框分隔为上半球边框和下半球边框。其中,分隔断缝1212可设置在第一侧边框1217的中间区域,也可以设置在第二侧边框1219的中间区域。其中,第一侧边框1217的中间区域可以理解为第一侧边框1217距离顶边框1/3至距离顶边框2/3的区域。第二侧边框1219的中间区域可以理解为第二侧边框1219距离顶边框1/3至距离顶边框2/3的区域。
在本申请实施例中,通过将第二天线162和第三天线163分别设置在电子设备的上半球边框、下半球边框上,也即,将两个GPS L5天线设置在上半球边框、下半球边框上。当天线组件应用到电子设备时,若横屏握持电子设备时,第二天线162、第三天线163不会被全部遮挡。另外,当用户单手握持电子设备的上半球边框或下半球边框时,均会有一支GPS L5天线能够正常工作,因此,本申请实施例中提供的天线组件可以避免相关技术中用户握持电子设备造成GPS L5天线无法工作的情况,有效增加了第二天线162和第三天线163的上半球辐射效率,从而可以提高天线组件的GPS定位精准度。
参考图8,在其中一个实施例中,边框为导电边框,所述第一侧边框1217和所述第二侧边框1219上的至少一个上开设有断缝1211,以将所述金属边框分割为多个侧边导电枝节。其中靠近所述顶边框1213的侧边导电枝节上形成有第二天线,靠近所述底边框的侧边导电枝节上形成有第三天线。示例性的,第一侧边框1217上可开设三个断缝1211,其可以将第一侧边框1217分割成四个第一侧边导电枝节。其中,靠近顶边框1213设置的两个第一侧边导电枝节可以作为电子设备的上半球边框,靠近底边框设置的两个第一侧边导电枝节可以作为电子设备的下半球框体。示例性的,四个第一侧边框1217导电枝节由顶边框1213指向底边框的方向上,可分别依次形成四个天线,可分别记为Ant1、Ant2、Ant3、Ant4。其中,天线Ant1为用于辐射WiFi信号的WiFi天线,天线Ant2为用于辐射4G或5G信号的蜂窝天线,或者为用于辐射GPS L5频段的GPS L5,天线Ant3为用于辐射4G或5G信号的蜂窝天线,或者为用于辐射GPS L5频段的GPS L5天线;天线Ant4用于辐射4G或5G信号的蜂窝天线。
第二侧边框1219上可开设三个断缝1211,其可以将第二侧边框1219分割成四个第二侧边导电枝节。其中,靠近顶边框1213设置的两个第二侧边导电枝节可以作为电子设备的上半球边框,靠近底边框设置的两个第二侧边导电枝节可以作为电子设备的下半球框体。四个第二侧边框1219导电枝节由顶边框1213指向底边框1215的方向上,可分别依次形成四个天线,可分别记为Ant5、Ant6、Ant7、Ant8。其中,天线Ant5为用于4G或5G信号的蜂窝天线,天线Ant6为用于辐射4G或5G信号的蜂窝天线,或者为辐射GPS L5频段的GPS L5天线,天线Ant7为用于辐射4G或5G信号的蜂窝天线,或者为辐射GPS L5频段的GPS L5天线;天线Ant8用于辐射4G或5G信号的蜂窝天线。其中,天线Ant2和天线Ant6所辐射的射频信号的网络制式不同,示例性的,天线Ant2为蜂窝天线,其天线Ant6为GPS L5天线,或,天线Ant2为GPS L5天线,其天线Ant6为蜂窝天线。相应的,天线Ant3和天线Ant7所辐射的射频信号的网络制式不同。
进一步的,天线Ant4、Ant8所在的导电枝节可以分别沿底边框1215的方向延伸,并连接为一体,也即,蜂窝天线Ant4、Ant8可用于辐射同一频段的信号。需要说明的是,在本申请实施例中,多个蜂窝天线辐射的蜂窝信号的频段可以部分相同,也可以完全不相同。示例性的,其蜂窝信号可包括低频信号、中高频信号以及Sub-6G频段信号。其中,蜂窝天线的数量也不限于上述举例说明,本申请实施例中蜂窝天线还可包括形成在顶边框1213、底边框1215上的多个蜂窝天线。
进一步的,每个侧边导电枝节上可设置用于馈入电流信号的第二馈电点S2以及用于接地设置的第二接地点G2,以使侧边导电枝节都能够作为一个辐射体以辐射不同频段的射频信号。示例性的,若第二馈电点S2与第二GPS模块152连接,则设置该第二馈电点S2的侧边导电枝节用于GPS L5频段信号;若第二馈电点S2与WiFi模块连接,则设置该第二馈电点S2的侧边导电枝节用于辐射WiFi信号;若第二馈电点S2与蜂窝移动模块连接,则设置该第二馈电点S2的侧边导电枝节用于辐射4G或5G信号的蜂窝信号。
具体的,所述第二馈电点S2设置在靠近所述底边框1215的侧边导电枝节上,所述第二接地点G2设置在所述第二馈电点S2远离所述底边框1215的一侧的侧边导电枝节上。示例性的,以第一侧边导电枝节为例进行说明,该第一侧边导电枝节上的第二馈电点S2与第二GPS模块152连接,也即,可以将该第一侧边导电枝节作为GPS L5天线的辐射体。虽然,GPSL5天线设置在下边球边框上,但是其GPS L5天线的辐射体的断缝1211开设在第一侧边框1217的中间位置,该断缝1211的开口朝上,也即其断缝1211的位置设置在第二馈电点S2、第二接地点G2的上方。具体的,在y轴方向上,断缝1211的位置设置在第二馈电点S2、第二接地点G2的上方。因此,第三天线163的电流辐射方向也是朝上,也即,朝向由底边框1215指向顶边框1213的方向,故向上辐射效果较好,第三天线163的自由空间效率和上半球效率如表2所示,第三天线163的三维辐射立体图如图9(第三天线163设置在第一侧边框1217上)和图10所示(第三天线163设置在第二侧边框1219上)。
表2为第三天线163辐射预设频率信号的自由空间效率和上半球效率
频率(MHz) | 自由空间效率Effi(dB) | 上半球效率Effi(dB) |
1150 | -8.97 | -12.07 |
1160 | -8.67 | -11.22 |
1170 | -8.5 | -11.02 |
1180 | -8.53 | -11.13 |
1190 | -8.66 | -11.85 |
1200 | -8.85 | -12.03 |
由此,可以看出,第三天线163的自由空间效率可以达到-8.5dB,上半球效率可以达到-11dB,上半球占比达到约65%。
在本申请实施例中,虽然将第三天线163设置在下半球边框上,但是第三天线163在不会影响其他蜂窝天线和WiFi天线的情况下,还可以使得其自由空间效率、上半球效率分别达到-8.5dB、-11dB,故而上半球效率占比很高,高上半球效率的GPS L5天线可以用来辅助GPS L1天线,可以进一步提高定位精准度。另外,由于第三天线163的断缝1211开始在第一侧边框1217的中间位置,在天线组件应用到电子设备时,单手正常握持电子设备时,也不会完全遮挡第三天线163,也即用户也不会遮挡到第三天线163的末端,也即(靠近顶边框1213),对第三天线163的影响较小。即便是用户遮挡到部分第三天线163,也可以采用位于上半球边框上的第二天线162来辐射GPS L5频段信号,有效增加了GPS L5天线的上半球辐射效率。卫星位于太空上,通过提高GPS L5天线的上半球辐射效率,进而可以提高GPS L5天线的上半球方向性。卫星发射信号时,信号在空间传播,会受各种其他场景信号的干扰,而具有上半球方向性较好的GPS L5天线(定向天线,波束指向朝上),天线组件信号和卫星信号相对应,接收信号的能力会显著提升,能量集中于上半球部分,抗干扰能力较强,因此,搜星定位质量会有较大提升,进而可以提高天线组件的GPS定位精准度。
另外,在本申请实施例中,还可以在导电边框上形成WiFi天线、多个蜂窝天线(例如,多个低频天线、多个中高频天线、多个Sub-6G频段天线),以及双频GPS天线(例如,第一天线161、第二天线162和第三天线163),各天线性能好,天线之间相互影响较小,还能够覆盖全球运营商的频段。
在其中一个实施例中,边框为绝缘边框,例如塑料边框等。第二天线162、第三天线163中的每一个都可以为贴设于所述边框非外观面的FPC天线或通过激光镭射技术在所述边框非外观面上的LDS天线。具体的,第二天线162、第三天线163的辐射体可以呈直条状。具体的,第二天线162可以设置在上半球边框的第一侧边框1217或第二侧边框1219的非外观面上,第三天线163可设置在下半球边框的第一侧边框1217或第二侧边框1219的非外观面上。在本申请实施例中,非外观面与外观面为相背设置的两面,外观面可理解为外露的一面,可被用户直观感受的一面。
请继续参考图4,在其中一个实施例中,后盖123为绝缘后盖,例如塑料后盖、玻璃后盖、陶瓷后盖、皮革后盖等。第二天线162、第三天线163中的每一个都可以为贴设于后盖123非外观面的FPC天线或LDS天线。其中,FPC天线以及LDS天线在后盖123上的位置可以为后盖123的边缘位置。具体的,第二天线162可以设置与上半球边框相邻设置的绝缘后盖的边缘位置。第三天线163可以设置与下半球边框相邻设置的绝缘后盖的边缘位置。
在本申请实施例中,第二天线162和第三天线163中的每一个都可以为FPC天线或LDS天线,其结构简单,便于安装。
参考图11,在其中一个实施例中,所述第二GPS模块152包括GPS处理单元1521和开关单元1522。其中,GPS处理单元1521,用于支持对所述第二射频信号的发射和接收处理。具体的GPS处理单元1521可包括功率放大器、低噪声放大器、滤波器、射频开关等射频器件,可用于对接收的第二射频信号进行接收处理以及发射处理。其中,开关单元1522包括一个第一端和两个第二端,其中,第一端与所述GPS处理单元1521连接,两个第二端分别与所述第二天线162、第三天线163连接,开关单元1522可将所述GPS处理单元1521选择切换连接至所述第二天线162和第三天线163。具体的,开关单元1522可以为单刀双掷开关也即SPDT开关,其中,SPDT开关的单端子与GPS处理单元1521连接,SPDT开关的两个选择端分别与第二天线162、第三天线163连接。
具体的,所述GPS处理单元1521还用于根据接收的所述第二射频信号的网络信息确定所述目标天线,并控制所述开关单元1522导通所述目标天线所在的射频通路。由于第二天线162设置在上半球壳体12上,第三天线163设置在下半球壳体12上,第二天线162和第三天线163都可以通过开关单元1522连接至第二GPS模块152。
由于,被遮挡的GPS天线的网络信息的衰减较大,而未被遮挡的GPS天线网络信息的未衰减。当开关单元1522选择导通第三天线163与GPS处理单元1521之间的射频通路时,GPS处理单元1521可以测量第三天线163接收的第二射频信号的第一网络信息,并将第一网络信息与预设信息进行比较,若低于预设信息,则表明其第三天线163被部分遮挡或被全部遮挡。此时,可将第二天线162作为目标天线,控制开关单元1522导通第二天线162与GPS处理单元1521之间的射频通路,以采用第二天线162收发GPS L5频段信号,进而辅助第一天线161实现GPS定位,以提高GPS定位精准度。需要说明的是,预设信息可以理解为第二天线162未被遮挡的情况下,所接收的第二射频信号的网络信息。相应的,当开关单元1522选择导通第二天线162与GPS处理单元1521之间的射频通路时,也可以基于上述方式确定目标天线,并控制开关单元1522导通目标天线与GPS处理单元1521之间的射频通路,以辅助第一天线161实现GPS定位,以提高GPS定位精准度。
可选的,还可以分时控制开关单元1522选择导通第三天线163与GPS处理单元1521之间的第一射频通路,以及导通第二天线162与GPS处理单元1521之间的第二射频通路,GPS处理单元1521可基于第一射频通路确定第三天线163接收第二射频信号的第一网络信息,以及基于第二射频通路确定第二天线162接收第二射频信号的第二网络信息,通过比较第一网络信息和第二网络信息的大小,并将具有最大网络信息的天线作为目标接收天线。
需要说明的是,在本申请实施例中,从第二天线162和第三天线163中确定目标天线的方式不限于上述举例说明,还可以采用其他方式来确定。
本实施例中,通过开关单元1522选择导通位于上半球壳体12的第二天线162、位于下半球壳体12的第三天线163分别与GPS单元之间的射频通路,并基于各自接收第二射频信号的网络信息,确定目标天线,进而控制开关单元1522导通目标天线与GPS单元之间的射频通路,可以避免相关技术中用户握持电子设备造成GPS L5天线无法工作的情况,有效增加了GPS L5天线的上半球辐射效率,从而可以提高天线组件的GPS定位精准度。
本申请实施例还提供了一种电子设备,该电子设备可包括上述任一实施例中的天线组件。其电子设备包括用于辐射GPS L1频段(1575MHz)的第一天线161以及用于辐射GPSL5频段(1175MHz)的第二天线162和第三天线163,其采用双频GPS天线,通过第二天线162和第三天线163对第一天线161的辅助,可以提高定位精准度,另外,通过设置两个用于辐射GPS L5频段的GPS L5天线,可以避免相关技术中用户握持电子设备造成GPS L5天线无法工作的情况,有效增加了GPS L5的辐射效率。
另外,第二天线162和第三天线163分别设置在电子设备的上半球边框、下半球边框上,若横屏握持电子设备时,第二天线162、第三天线163不会被全部遮挡。当用户单手握持电子设备的上半球边框或下半球边框时,均会有一支GPS L5天线能够正常工作,因此,本申请实施例中提供的电子设备可以避免相关技术中用户握持电子设备造成GPS L5天线无法工作的情况,有效增加了GPS L5天线的上半球辐射效率。卫星位于太空上,通过提高GPSL5天线的上半球辐射效率,进而可以提高GPS L5天线的上半球方向性。卫星发射信号时,信号在空间传播,会受各种其他场景信号的干扰,而具有上半球方向性较好的GPS L5天线(定向天线,波束指向朝上),天线组件信号和卫星信号相对应,接收信号的能力会显著提升,能量集中于上半球部分,抗干扰能力较强,因此,搜星定位质量会有较大提升。
其中,静态搜星质量测试数据如表3所示,搜星CN值和相关技术中的GPS天线的对比表。
表3为静态搜星质量测试数据表
表中,相关技术1、相关技术2均为仅设置一个GPS L5天线,其中,该GPS L5天线设置在上半球边框上。
由表3可知,本申请实施例中提供的第一天线161、第三天线163都比相关技术中的GPS天线的辐射性能更好,特别是在第三天线163在辐射GPS L5频段信号时有明显优势。GPSL5天线性能的显著提高,接收信号能力抗干扰能力的加强。进一步的,电子设备可基于步行者航位推算(Pedestrian Dead Reckoning,PDR),即在无信标环境下使用惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)感知步行者在行进过程中的加速度、角速度、磁力和压力等数据,通过电子设备获取到这些信息数据并利用这些数据对行进人员进行步行者行走轨迹,和位置等信息的推算,从而达到对步行者进行定位跟踪的目的,定位精度会得到有效提高,从而达到“赛道级”导航。
如图12所示,进一步的,以电子设备为手机10为例进行说明,具体的,如图12所示,该手机10可包括存储器21(其任选地包括一个或多个计算机可读存储介质)、处理器22、射频电路15、输入/输出(I/O)子系统24。这些部件任选地通过一个或多个通信总线或信号线29进行通信。本领域技术人员可以理解,图12所示的手机10并不构成对手机的限定,可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者不同的部件布置。图12中所示的各种部件以硬件、软件、或硬件与软件两者的组合来实现,包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路。
存储器21任选地包括高速随机存取存储器,并且还任选地包括非易失性存储器,诸如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储器设备、或其他非易失性固态存储器设备。示例性的,存储于存储器21中的软件部件包括操作系统211、通信模块(或指令集)212、全球定位系统(GPS)模块(或指令集)213等。
处理器22和其他控制电路23可以用于控制手机10的操作。该处理器22可以基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、功率管理单元、音频编解码器芯片、专用集成电路等。
其中,I/O子系统24将手机10上的输入/输出外围设备诸如键区和其他输入控制设备耦接到外围设备接口23。I/O子系统24任选地包括触摸屏、按键、音调发生器、加速度计(运动传感器)、周围光传感器和其他传感器、发光二极管以及其他状态指示器、数据端口等。示例性的,用户可以通过经由I/O子系统24供给命令来控制手机10的操作,并且可以使用I/O子系统24的输出资源来从手机10接收状态信息和其他输出。例如,用户按压按钮241即可启动手机或者关闭手机。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种天线组件,其特征在于,包括:壳体、射频电路以及设置在所述壳体上的第一天线、第二天线和第三天线;所述第一天线用于辐射GPS L1频段的第一射频信号;所述第二天线和第三天线用于辐射GPS L5频段的第二射频信号;其中,
所述射频电路,包括:
第一GPS模块,与所述第一天线连接,用于支持对所述第一射频信号的接收和发射处理;
第二GPS模块,用于选择切换连接至所述第二天线、第三天线,并根据接收的所述第二射频信号的网络信息确定目标天线,并控制导通所述目标天线与所述第二GPS模块之间的射频通路,其中,所述目标天线为所述第二天线和所述第三天线之一。
2.根据权利要求1所述的天线组件,其特征在于,所述壳体包括后盖和边框,所述边框与所述后盖连接以限定出容纳腔,其中,所述边框包括相背设置的顶边框、底边框,以及连接于所述顶边框、所述底边框之间的第一侧边框、第二侧边框,所述第一侧边框和所述第二侧边框相背设置;所述第二天线设置在靠近所述顶边框的第一侧边框或第二侧边框,所述第三天线设置在靠近底边框的所述第一侧边框或第二侧边框上;其中,所述第二天线、第三天线的辐射电流流向均为由所述底边框指向所述顶边框的方向。
3.根据权利要求2所述的天线组件,其特征在于,所述后盖为绝缘后盖,所述第一天线为贴设于所述后盖非外观面的FPC天线或通过激光镭射技术在所述后盖非外观面上的LDS天线,其中,所述第一天线靠近所述顶边框设置。
4.根据权利要求3所述的天线组件,其特征在于,所述第一天线的辐射体包括依次连接第一辐射部、第二辐射部和第三辐射部,其中,所述第一辐射体和所述第三辐射体分别与所述顶边框平行设置,且所述第三辐射体靠近所述顶边框设置,所述第一辐射部上设有用于连接馈源的第一馈电点以及接地设置的第一接地点。
5.根据权利要求2所述的天线组件,其特征在于,所述边框为绝缘边框,所述第二天线和第三天线中的每一个为贴设于所述侧边框非外观面的FPC天线或通过激光镭射技术在所述侧边框非外观面上的LDS天线。
6.根据权利要求2所述的天线组件,其特征在于,所述边框为导电边框,所述第一侧边框和所述第二侧边框上的至少一个上开设有断缝,以将所述导电边框分割为多个侧边导电枝节,其中靠近所述顶边框的侧边导电枝节上形成有第二天线,靠近所述底边框的侧边导电枝节上形成有第三天线。
7.根据权利要求6所述的天线组件,其特征在于,所述侧边导电枝节上设有第二馈电点和第二接地点,其中,所述第二馈电点靠近所述底边框设置,所述第二接地点设置在所述第二馈电点远离所述底边框的一侧。
8.根据权利要求1-7任一项所述的天线组件,其特征在于,所述第二GPS模块包括:
GPS处理单元,用于支持对所述第二射频信号的发射和接收处理;
开关单元,所述开关单元的第一端与所述GPS处理单元连接,所述开关单元的两个第二端分别与所述第二天线、第三天线连接,将所述GPS处理单元选择切换连接至所述第二天线和第三天线;
所述GPS处理单元还用于根据接收的所述第二射频信号的网络信息确定所述目标天线,并控制所述开关单元导通所述目标天线所在的射频通路。
9.根据权利要求1所述的天线组件,其特征在于,所述网络信息包括参考信号接收质量、接收信号强度指示、信噪比、误码率中的一种。
10.一种电子设备,其特征在于,包括:如权利要求1-9任一项所述的天线组件。
11.根据权利要求10所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备还包括电路板,设置在容纳腔内,所述电路板上设有承载有所述射频电路以及包括摄像头、传感器、受话器在内的功能器件。
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