CN116799484A - 一种多频复用天线及移动终端 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种多频复用天线及移动终端，该多频复用天线包括：信号馈入单元、辐射单元和N个频段选择单元，N为大于1的正整数；其中，辐射单元通过信号馈入单元与信号收发机连接，信号馈入单元用于将信号收发机发射的多个频段的射频信号馈入辐射单元，或者将辐射单元从周围环境中接收到的多个频段的射频信号馈入至信号收发机；每个频段选择单元的第一端分别与辐射单元连接，每个频段选择单元的第二端分别与接地端连接，每个频段选择单元用于对辐射单元上的多个频段的射频信号中的至少一个频段的射频信号进行选择，以使多频复用天线支持所选择的频段的射频信号的收发。这样在不增加额外的信号馈入单元和辐射单元的情况下，实现天线的多频段复用。

Description

一种多频复用天线及移动终端

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种多频复用天线及移动终端。

背景技术

随着第五代移动通信技术(5th Generation Mobile CommunicationTechnology，简称5G)的发展，移动终端上所需的天线数量越来越多。由于受移动终端自身的体积限制，如果需要在原有的移动终端上增加新频段的天线，则会对原有移动终端的天线布局和天线性能带来较大的影响，并且还会带来较大的设计成本和硬件成本。因此，如何实现天线的多频段复用，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种多频复用天线及移动终端，以解决现有技术中在原有的移动终端上增加新频段的天线时，会对原有移动终端的天线布局和天线性能带来较大的影响，并且还会带来较大的设计成本和硬件成本的问题。

第一方面，本申请提供了一种多频复用天线，所述多频复用天线应用于移动终端，所述移动终端包括信号收发机和接地端；所述多频复用天线包括：信号馈入单元、辐射单元和N个频段选择单元，N为大于1的正整数；

其中，所述辐射单元通过所述信号馈入单元与所述信号收发机连接，所述信号馈入单元用于将所述信号收发机发射的多个频段的射频信号馈入所述辐射单元，或者将所述辐射单元从周围环境中接收到的多个频段的射频信号馈入至所述信号收发机；

每个所述频段选择单元的第一端分别与所述辐射单元连接，每个所述频段选择单元的第二端分别与所述接地端连接，每个所述频段选择单元用于对所述辐射单元上的所述多个频段的射频信号中的至少一个频段的射频信号进行选择，以使所述多频复用天线支持所选择的频段的射频信号的收发，其中，各所述频段选择单元所选择的射频信号的频段不同。

可选地，所述信号馈入单元与各所述频段选择单元之间的辐射单元的长度不同。

可选地，每个所述频段选择单元均包括一滤波单元；

其中，每个所述滤波单元的第一端分别与所述辐射单元连接，每个所述滤波单元的第二端分别与所述接地端连接；

各所述滤波单元允许通过的射频信号的频段不同。

可选地，每个所述频段选择单元均包括射频开关和M个滤波单元，M为大于1的正整数；

其中，每个所述滤波单元的第一端分别与所述辐射单元连接；每个所述滤波单元的第二端分别通过所述射频开关与所述接地端连接；

各所述滤波单元允许通过的射频信号的频段不同。

可选地，K个所述频段选择单元包括一滤波单元，N-K个所述频段选择单元包括射频开关和M个滤波单元，K为小于N的正整数；

其中，K个所述频段选择单元中的每个所述滤波单元的第一端分别与所述辐射单元连接，K个所述频段选择单元中的每个所述滤波单元的第二端分别与所述接地端连接；

N-K个所述频段选择单元中的每个所述滤波单元的第一端分别与所述辐射单元连接；N-K个所述频段选择单元中的每个所述滤波单元的第二端分别通过所述射频开关与所述接地端连接；

各所述滤波单元允许通过的射频信号的频段不同。

可选地，不同的所述频段选择单元中的所述滤波单元的M值不同或者相同。

可选地，所述多频复用天线还包括：第一导体；

其中，所述第一导体的第一端与所述辐射单元连接，所述第一导体的第二端与所述接地端连接；

所述信号馈入单元与所述第一导体之间的辐射单元的长度均大于所述信号馈入单元与各所述频段选择单元之间的辐射单元的长度。

可选地，所述滤波单元为滤波器或者滤波电路。

可选地，所述辐射单元包括金属材质的边框、柔性线路板、立体电路中的任意一种。

第二方面，本申请还提供了一种移动终端，所述移动终端包括信号收发机、接地端和如第一方面的中任一项所述的多频复用天线。

在本申请实施例中，多频复用天线包括：信号馈入单元、辐射单元和N个频段选择单元，N为大于1的正整数；其中，所述辐射单元通过所述信号馈入单元与信号收发机连接，所述信号馈入单元用于将所述信号收发机发射的多个频段的射频信号馈入所述辐射单元，或者将所述辐射单元从周围环境中接收到的多个频段的射频信号馈入至所述信号收发机；每个所述频段选择单元的第一端分别与所述辐射单元连接，每个所述频段选择单元的第二端分别与接地端连接，每个所述频段选择单元用于对所述辐射单元上的所述多个频段的射频信号中的至少一个频段的射频信号进行选择，以使所述多频复用天线支持所选择的频段的射频信号的收发，其中，不同的所述频段选择单元所选择的射频信号的频段不同。通过这种方式，可以使该多频复用天线支持多个频段的射频信号的收发，而不需增加额外的信号馈入单元和辐射单元，因此，在增加新的天线功能的情况下，不会对原有移动终端的天线布局和天线性能带来较大的影响，同时也不会带来较大的设计成本和硬件成本。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之一；

图2为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之二；

图3为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之三；

图4为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之四；

图5为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之五；

图6为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之六；

图7为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之七；

图8为本申请实施例提供的多频复用天线在移动终端上的位置示意图；

图9为本申请实施例提供的多频复用天线工作频段的仿真示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1，图1为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之一。如图1所示，该多频复用天线应用于移动终端，移动终端包括信号收发机和接地端；多频复用天线包括：信号馈入单元100、辐射单元200和N个频段选择单元300，N为大于1的正整数；

其中，辐射单元200通过信号馈入单元100与信号收发机(图中未示出)连接，信号馈入单元100用于将信号收发机发射的多个频段的射频信号馈入辐射单元200，或者将辐射单元200从周围环境中接收到的多个频段的射频信号馈入至信号收发机；

每个频段选择单元300的第一端分别与辐射单元200连接，每个频段选择单元300的第二端分别与接地端连接，每个频段选择单元300用于对辐射单元200上的多个频段的射频信号中的至少一个频段的射频信号进行选择，以使多频复用天线支持所选择的频段的射频信号的收发，其中，各频段选择单元300所选择的射频信号的频段不同。

在一示例性的实施方式中，上述信号馈入单元100馈入的射频信号的频段数量与上述频段选择单元300的数量相同，也可以多于或少于上述频段选择单元300的数量。每个频段选择单元300均可与辐射单元200和信号馈入单元100形成一个左手天线，实现该频段选择单元300对应的频段的射频信号的收发。

上述辐射单元200可以同时工作在多个不同频段，以供信号馈入单元100和N个频段选择单元300共用，形成共辐射单元200的多频复用天线。该辐射单元200可以是通过移动终端的金属材质的边框来实现，也可以是通过柔性线路板或者立体电路来实现，本申请不做具体限定。

上述信号收发机和接地端在移动终端上的位置可以根据实际需要进行设置。在一可选实施例中，可以将信号收发机设置在信号馈入单元100附近，可以将移动终端的印制电路板或金属结构件作为接地端。

在本实施例中，可以通过设置N个频段选择单元300，对辐射单元200上的多个频段的射频信号进行选择，使该多频复用天线支持多个频段的射频信号的同时收发，而不需增加额外的信号馈入单元100和辐射单元200，因此，在增加新的天线功能的情况下，不会对原有移动终端的天线布局和天线性能带来较大的影响，同时也不会带来较大的设计成本和硬件成本。

进一步地，继续参见图1，信号馈入单元100与各频段选择单元300之间的辐射单元200的长度不同。

在一示例性的实施方式中，由于辐射单元200的长度与射频信号的频段有关，辐射单元200的长度越长，其支持的射频信号的频段越低；辐射单元200的长度越短，其支持的射频信号的频段越高。因此，可以将N个频段选择单元300并联设置，使其间隔设置于辐射单元200和接地端之间。这样，信号馈入单元100与各频段选择单元300之间的辐射单元200的长度就有所不同，使得各频段选择单元300可以选择对应频段的射频信号接入地端。

进一步地，参见图2，图2为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之二。如图2所示，每个频段选择单元300均包括一滤波单元310；其中，每个滤波单元310的第一端分别与辐射单元200连接，每个滤波单元310的第二端分别与接地端连接；

各滤波单元310允许通过的射频信号的频段不同。

在一实施例中，每个频段选择单元300均可以包括一滤波单元310，也就是说，该多频复用天线是由N个滤波单元310并联设置在辐射单元200和接地端之间。由于每个滤波单元310允许通过的射频信号的频段不同，因而可以允许有至少N个不同的频段的射频信号接入地端。例如，多个射频信号中频段为1的射频信号从信号馈入单元100馈入，可以经过辐射单元200以及滤波单元1下地，天线可以工作在频段1上；多个射频信号中频段为2的射频信号可以经过辐射单元200以及滤波单元2下地，天线可以工作在频段2上，以此类推，整个天线可以支持至少N个频段的复用。这样，可以通过在辐射单元200和接地端之间调整滤波单元310的数量，灵活地调整天线复用的频段数量。

进一步地，参见图3，图3为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之三。如图3所示，每个频段选择单元300均包括射频开关320和M个滤波单元310，M为大于1的正整数；

其中，每个滤波单元310的第一端分别与辐射单元200连接；每个滤波单元310的第二端分别通过射频开关320与接地端连接；

各滤波单元310允许通过的射频信号的频段不同。

在一实施例中，每个频段选择单元300均可以包括射频开关320和M个滤波单元310，其中，射频开关320用于实现对自身所在的频段选择单元300中的M个滤波单元310进行切换。也就是说，在辐射单元200和接地端之间有N*M个滤波单元310，可以通过N个射频开关320对N*M个滤波单元310进行切换。由于每个滤波单元310允许通过的射频信号的频段不同，因而该多频复用天线可以允许在至少N*M个不同的频段进行切换选择。其中，此处的M的值可以为2、3、4等任意大于1的正整数。例如，假设每个频段选择单元300均包括2个滤波单元310和一个射频开关320(如单刀双掷开关等)，那么每个频段选择单元中的射频开关320可以在对各自的频段选择单元300中的2个滤波单元310中二选一，以此类推，整个天线可以支持至少*M个频段的复用。这样，可以通过在辐射单元200和接地端之间调整滤波单元310和射频开关320的数量，灵活地调整天线复用的频段数量。

作为另一种实施方式，参见图4，图4为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之四。如图4所示，每个频段选择单元300均可以包括M个滤波单元310(不包括射频开关320)，其中，每个频段选择单元300中的滤波单元310的数量M可以相同，也可以不同，本申请不做具体限定。由于每个滤波单元310允许通过的射频信号的频段不同，因而每个频段选择单元300可以支持至少M个频段的射频信号，使得该多频复用天线可以支持至少N*M个不同的频段的射频信号的收发。这样，可以通过设置数量较少的频段选择单元300实现数量较多数量的射频信号的收发。

进一步地，参见图5，图5为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之五。如图5所示，K个频段选择单元300包括一滤波单元310，N-K个频段选择单元300包括射频开关320和M个滤波单元310，K为小于N的正整数；

其中，K个频段选择单元300中的每个滤波单元310的第一端分别与辐射单元200连接，K个频段选择单元300中的每个滤波单元310的第二端分别与接地端连接；

N-K个频段选择单元300中的每个滤波单元310的第一端分别与辐射单元200连接；N-K个频段选择单元300中的每个滤波单元310的第二端分别通过射频开关320与接地端连接；

各滤波单元310允许通过的射频信号的频段不同。

在一实施例中，N个频段选择单元300中的K个频段选择单元300可以包括一滤波单元310，该滤波单元310直接连接辐射单元200与接地端；N-K个频段选择单元300可以包括射频开关320和M个滤波单元310，通过射频开关320从M个滤波单元310中选择一个滤波单元310连接辐射单元200与接地端。这样，整个天线可以支持至少N个频段的复用。这样，可以通过在辐射单元200和接地端之间调整滤波单元310和射频开关320的数量，灵活地调整天线复用的频段数量。

进一步地，不同的频段选择单元300中的滤波单元310的M值不同或者相同。

在一实施例中，每个频段选择单元300中的滤波单元310的数量M可以相同，也可以不同，具体可以根据实际需要进行设置，本申请不做具体限定。例如，可以所有频段选择单元300中的滤波单元310的数量M均为2，也可以部分频段选择单元300中的滤波单元310的数量M为3、4或者其他数值。这样，可以进一步提升天线复用的频段数量的灵活性。

进一步地，参见图6和图7，图6为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之六，图7为本申请实施例提供的多频复用天线的结构示意图之七。如图6和图7所示，多频复用天线还包括：第一导体400；

其中，第一导体400的第一端与辐射单元200连接，第一导体400的第二端与接地端连接；

信号馈入单元100与第一导体400之间的辐射单元200的长度均大于信号馈入单元100与各频段选择单元300之间的辐射单元200的长度。

在一实施例中，辐射单元200的靠近信号馈入单元100的一端可以设置有一个或多个频段选择单元300，其中，频段选择单元300可以是由一个或者M个滤波单元310组成，也可以是由M个滤波单元310和一个射频开关320组成。当频段选择单元300为多个时，可以部分频段选择单元300由一个或者M个滤波单元310组成，部分频段选择单元300由M个滤波单元310和一个射频开关320组成，本申请不做具体限制。除此之外，还可以在辐射单元200的远离信号馈入单元100的一端设置第一导体400来与接地端连接。需要说明的是，该第一导体400可以是采用任意导体材料来实现，如柔性电路板、金属框、弹片、导线等。这样，在N+1个频段的射频信号从信号馈入单元100馈入后，以此经过N个频段选择单元300对至少N个频段的射频信号进行下地(即接入至接地端)后，再经过第一导体400对最后一个频段的射频信号进行下地，这样，可以在几乎不增加天线的硬件成本的情况下，进一步增加天线复用的频段数量。

进一步地，滤波单元310为滤波器或者滤波电路。

在一示例性的实施方式中，该滤波单元310可以采用带通滤波、带阻滤波、高通滤波或者低通滤波的原理来实现。并且，该滤波单元310可以为滤波器或者滤波电路(如由滤波电容、电感等组成的滤波网络)等形式。这样，可以根据辐射单元200和接地端之间的空间灵活地选择滤波单元310的实现形式。

进一步地，辐射单元200包括金属材质的边框、柔性线路板、立体电路中的任意一种。

在一实施例中，可以对辐射单元200的实现形式进行灵活选择，以方便辐射单元200能够与移动终端上的原有结构，或者移动终端上的原有天线的辐射单元200复用，从而更好的实现天线的布局。

除此之外，本申请还提供了一种移动终端，移动终端包括信号收发机、接地端和如上述任一项实施例的多频复用天线。

需要说明的是，该移动终端可以实现上述任一项实施例中的多频复用天线的效果，在此不再一一赘述。该移动终端可以是所有带天线的电子设备，如手机、平板、电脑、穿戴设备和手持定位设备等。

作为一个可选实施例，多频复用天线在移动终端上的位置可如图8所示。多频复用天线的辐射单元200可设置于移动终端的上侧金属边框上，通过至少2个频段选择单元300将辐射单元200与移动终端的印制电路板500的接地端连接，由此实现支持两个或两个以上频段的多频复用天线。此处的辐射单元200可同时工作在至少2种频段，例如，全球定位系统(Global Position System，简称GPS)的L5频段和LTE的B8频段等，或者GPS L1频段和L5频段等，亦或是长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)中的B5频段、B8频段、B28频段等，还可以是GPS其他频段和北斗定位系统(BeiDou，简称BD)、GLONASS定位系统、Galileo定位系统等系统中的频段，本申请不做具体限定。在一可选实施例中，假设想要实现GPS天线与LTE天线共体的设计，可以通过GPS天线和LTE天线共辐射体，再不增加天线个数情况下可以覆盖到GPS的L5频段。由于共辐射体，因此增加GPS L5后对其他天线布局、空间和性能影响都不大，而且由于共辐射体，硬件成本也基本不增加。GPS和LTE天线信号从信号馈入单元100馈入辐射体一端，辐射体另一端可以通过2个频段选择单元300接地，如左侧的频段选择单元300为一个导线(也可在该导线上设置射频开关320，射频开关320非必要)，右侧的频段选择单元300为一个滤波器或滤波电路。这样，GPS L5和LTE B8射频信号通过信号馈入单元100同时馈入共辐射体后，GPS L5信号经过右侧的频段选择单元300中的滤波器或滤波电路接地，形成一个“小”左手天线，该天线可以工作在GPS L5频段。LTE B8信号经过经过左侧的频段选择单元300接地，形成一个“大”左手天线，该天线可以工作在LTE B8频段。作为另一种实施方式，还可以将左侧的频段选择单元300中的导线(或导线+射频开关)替换成由3个滤波器和一个射频开关，3个滤波器分别支持LTE天线的B5频段、B8频段和B28频段的信号通过，当通过射频开关对LTE的B5频段、B8频段和B28频段3个频段的信号进行切换时，GPS天线始终可以工作在L5频段(1.1241MHz)附近，不会影响移动终端的定位功能，仿真示意图如图9所示。由此可见，本申请中的多频复用天线不仅支持LTE、GPS等天线频段切换，而且其他天线切换对GPS天线影响不大。而业内的其他共体天线方案，通常是采用在信号馈入单元与信号收发机之间设置射频开关进行频段切换来实现辐射体共用的方式，该方式无法支持LTE多频段切换，且支持的频段有限。相比业内的其他共体天线方案，本申请中的多频复用天线可以支持更多的频段，同时可以让天线同时工作在更多的频段上。本申请中的多频复用天线可以应用于手机和手持终端设备中，能够在不增加天线物理个数(成本)情况下实现多频段同时工作，减小了天线个数，拓展了应用场景。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多频复用天线，其特征在于，所述多频复用天线应用于移动终端，所述移动终端包括信号收发机和接地端；所述多频复用天线包括：信号馈入单元、辐射单元和N个频段选择单元，N为大于1的正整数；

其中，所述辐射单元通过所述信号馈入单元与所述信号收发机连接，所述信号馈入单元用于将所述信号收发机发射的多个频段的射频信号馈入所述辐射单元，或者将所述辐射单元从周围环境中接收到的多个频段的射频信号馈入至所述信号收发机；

每个所述频段选择单元的第一端分别与所述辐射单元连接，每个所述频段选择单元的第二端分别与所述接地端连接，每个所述频段选择单元用于对所述辐射单元上的所述多个频段的射频信号中的至少一个频段的射频信号进行选择，以使所述多频复用天线支持所选择的频段的射频信号的收发，其中，各所述频段选择单元所选择的射频信号的频段不同。

2.根据权利要求1所述的多频复用天线，其特征在于，所述信号馈入单元与各所述频段选择单元之间的辐射单元的长度不同。

3.根据权利要求2所述的多频复用天线，其特征在于，每个所述频段选择单元均包括一滤波单元；

其中，每个所述滤波单元的第一端分别与所述辐射单元连接，每个所述滤波单元的第二端分别与所述接地端连接；

各所述滤波单元允许通过的射频信号的频段不同。

4.根据权利要求2所述的多频复用天线，其特征在于，每个所述频段选择单元均包括射频开关和M个滤波单元，M为大于1的正整数；

其中，每个所述滤波单元的第一端分别与所述辐射单元连接；每个所述滤波单元的第二端分别通过所述射频开关与所述接地端连接；

各所述滤波单元允许通过的射频信号的频段不同。

5.根据权利要求2所述的多频复用天线，其特征在于，K个所述频段选择单元包括一滤波单元，N-K个所述频段选择单元包括射频开关和M个滤波单元，K为小于N的正整数；

其中，K个所述频段选择单元中的每个所述滤波单元的第一端分别与所述辐射单元连接，K个所述频段选择单元中的每个所述滤波单元的第二端分别与所述接地端连接；

N-K个所述频段选择单元中的每个所述滤波单元的第一端分别与所述辐射单元连接；N-K个所述频段选择单元中的每个所述滤波单元的第二端分别通过所述射频开关与所述接地端连接；

各所述滤波单元允许通过的射频信号的频段不同。

6.根据权利要求4或5所述的多频复用天线，其特征在于，不同的所述频段选择单元中的所述滤波单元的M值不同或者相同。

7.根据权利要求3-5中任一项所述的多频复用天线，其特征在于，所述多频复用天线还包括：第一导体；

其中，所述第一导体的第一端与所述辐射单元连接，所述第一导体的第二端与所述接地端连接；

所述信号馈入单元与所述第一导体之间的辐射单元的长度均大于所述信号馈入单元与各所述频段选择单元之间的辐射单元的长度。

8.根据权利要求3-5中任一项所述的多频复用天线，其特征在于，所述滤波单元为滤波器或者滤波电路。

9.根据权利要求1所述的多频复用天线，其特征在于，所述辐射单元包括金属材质的边框、柔性线路板、立体电路中的任意一种。

10.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括信号收发机、接地端和如权利要求1-9中任一项所述的多频复用天线。