CN117748135A - 多模天线结构及终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多模天线结构及终端设备，其中该天线结构包括第一天线和第二天线，第一天线工作在中低频段，第二天线工作在高频段，第一天线和第二天线彼此邻近设置，以使得第一天线和第二天线之间彼此耦合并产生耦合谐振；当耦合谐振作用在第一天线上时，在第一天线上产生寄生谐振频率，以拓宽第一天线的工作频段；当耦合谐振作用在第二天线上时，在第二天线上产生寄生谐振频率，以拓宽第二天线的工作频段。通过上述结构的天线结构，不仅解决了天线之间干扰的问题，还提高了天线的性能和频段覆盖能力，减轻了多模天线对设备空间的压力。
Description
技术领域
本发明涉及通信天线技术领域，尤其涉及一种多模天线结构及终端设备。
背景技术
随着5G技术的普及，移动终端设备在频段覆盖、MIMO(多输入多输出)技术应用、CA(载波聚合)和ENDC(双连接)等方面的要求显著提高。这些技术的发展带来了对更广泛频段支持的需求，以及更复杂的天线组合。这种趋势直接导致了移动终端中需要设计更多的天线，从而使得可用于天线布置的空间越来越受限。
在这种背景下，天线的设计面临着空间压缩的挑战。由于需要安置更多的天线，它们之间的间距随之减小，从而引发了一个重要的问题：天线之间的性能互相干扰。传统上，为了减少这种干扰，设计师通常会采用避让策略，即调整天线的布局和位置，减少天线间的相互影响。但这种方法往往会牺牲一些走线空间，甚至可能导致某些天线被安置在环境条件较差的位置，影响其性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用彼此邻近两天线之间的互扰来为两天线增加寄生谐振，从而拓宽两天线带宽，以减少天线占用空间的多模天线结构及终端设备。
为了实现上述目的，本发明公开了一种多模天线结构，其包括第一天线和第二天线，所述第一天线工作在中低频段，所述第二天线工作在高频段，所述第一天线和所述第二天线彼此邻近设置，以使得所述第一天线和所述第二天线之间彼此耦合并产生耦合谐振；当所述耦合谐振作用在所述第一天线上时，在所述第一天线上产生寄生谐振频率，以拓宽所述第一天线的工作频段；当所述耦合谐振作用在所述第二天线上时，在所述第二天线上产生寄生谐振频率，以拓宽所述第二天线的工作频段。
较佳地，所述第一天线具有多谐振模态，所述第二天线具有单一谐振模态。
较佳地，所述第一天线的信号馈点上设置有一滤波电路，所述滤波电路用于滤除所述第一天线的冗余频段，所述冗余频段与所述第二天线的工作频段邻近或重叠。
较佳地，所述滤波电路包括与所述第一天线的信号馈点电性连接的一滤波电容。
较佳地，所述第一天线的前端还配置有一第一选择开关和若干第二选择开关，所述第一选择开关的一端与所述滤波电容电性连接，所述第一选择开关的另一端接地；若干所述第二选择开关的一端分别通过一相应的电感件与所述第一天线的地馈点电性连接，若干所述第二选择开关的另一端接地，若干所述第二选择开关分别通过相应的所述电感件选通当前所述第一天线的其中一相应的工作频段。
较佳地，所述第一天线的谐振模态包括1/4波长、1/2波长、3/4波长。
较佳地，第一天线的固有工作频段覆盖范围为700MHz～960MHz，所述耦合谐振将所述第一天线的工作频段覆盖范围拓宽到700MHz～2200MHz。
较佳地，所述第二天线的谐振模态为1/4波长。
较佳地，第二天线的固有工作频段覆盖范围为2500MHz～2690MHz，所述耦合谐振将所述第二天线的工作频段覆盖范围拓宽到2300MHz～2690MHz。
本发明还公开一种终端设备，其包括设备本体，所述设备本体内设置有如上所述的多模天线结构。
与现有技术相比，本发明上述技术方案公开的多模天线结构，借用两个彼此邻近的天线之间的互扰形成耦合谐振，这种耦合谐振反过来在每个天线上产生寄生谐振频率，有效拓宽了它们各自的工作频段。因此，通过这种设计，不仅解决了天线之间干扰的问题，还提高了天线的性能和频段覆盖能力，减轻了多模天线对设备空间的压力。
附图说明
图1为本发明实施例中多模天线结构的布置结构示意图。
图2为本发明实施例中第一天线中馈点信号连接电路图。
图3为本发明实施例中，在无第二天线的情况下，第一天线的S11仿真效果图。
图4为本发明实施例中，第二天线在位的情况下，第一天线的S11仿真效果图。
图5为本发明实施例中，在无第一天线的情况下，第二天线的S11仿真效果图。
图6为本发明实施例中，第一天线在位的情况下，第二天线的S11仿真效果图。
图7为本发明实施例中，第一天线在位的情况下，且为第一天线配置滤波电路时，第二天线的S11仿真效果图。
图8为未配置滤波电路时，第一天线与第二天线的S21仿真图。
图9为配置滤波电路时，第一天线与第二天线的S21仿真图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本实施例公开一种多模天线结构，以使得该天线结构可基于多种频带模式进行无线信号传输，例如，将5G主天线、C-V2X天线、GNSS天线组合在一起，构成一种多模天线结构。
本实施例中的天线结构包括第一天线1和第二天线2，第一天线1工作在中低频段，第二天线2工作在高频段。第一天线1包括第一辐射臂12、第一地馈点10、第一信号馈点11；第二天线2，包括第二辐射臂22、第二地馈20点、第二信号馈点21。
第一天线1和第二天线2彼此邻近设置以使得第一天线1和第二天线2之间彼此耦合并产生耦合谐振。其中，第一天线1和第二天线2的走线和空间距离，根据需要耦合的频率调试。
当耦合谐振作用在第一天线1上时，也即第一天线1工作时，第二天线2作为第一天线1的寄生，在第一天线1上产生寄生谐振频率，以拓宽第一天线1的工作频段。
当耦合谐振作用在第二天线2上时，也即第二天线2工作时，第一天线1作为第二天线2的寄生，在第二天线2上产生寄生谐振频率，以拓宽第二天线2的工作频段。
另一方面，第一天线1具有多谐振模态，第二天线2具有单一谐振模态。
具体地，第一天线1采用IFA天线的倍频走线方式设置，其谐振模态包括1/4波长、1/2波长、3/4波长，其固有工作频段覆盖范围为700MHz～960MHz，如图3，其固有谐振频率为900MHz、1800MHz、2700MHz，其中2700MHz为冗余频段。而通过第二天线2的寄生，使得第一天线1在2000MHz左右产生一个耦合谐振M4，如图4，从而拓宽第一天线1中频的带宽，可将第一天线1的工作频段覆盖范围拓宽到700MHz～2200MHz。
第二天线2采用IFA天线的常规走线方式设置，其谐振模态为1/4波长，其固有谐振频率为2600MHz，覆盖带宽为2500Hz～2690MHz，如图5。而通过第一天线1的寄生，使得第二天线2在在2300MHz产生一个耦合谐振，从而将第二天线2的带宽拓展到2300～2690MHz，如图6。
另一方面，为避免第一天线1的冗余频段对第二天线2的高频段造成影响，第一天线1的信号馈点上设置有一滤波电路P，滤波电路P用于滤除第一天线1的冗余频段，冗余频段与第二天线2的工作频段邻近或重叠。具体地，由于第一天线1的冗余频段为2700MHz，与第二天线2的工作频段(2300～2690MHz)邻近或重叠，因此，如果没有滤波电路P的设置，如图6，第二天线2在固有的谐振频段2500Hz～2690MHz范围内谐振恶化严重。而通过该滤波电路P的设置，如图7，第一天线1的冗余频段对第二天线2基本没有影响，第二天线2高频带宽被有效拓宽。
具体地，如图2，滤波电路P包括与第一天线1的第一信号馈点11电性连接的一滤波电容C1。当第二天线2工作时，第一天线1上产生的高频的冗余谐振信号将通过该滤波电容C1被滤除。
如图8，当未为第一天线1匹配电波电容时，可以看到第一天线1和第二天线2在2500～2700MHz内的隔离度大于-15dB，说明两个天线的高频互扰严重。
而为第一天线1匹配电波电容时，如图9，可以看到第一天线1与第二天线2在整个工作频带内的隔离度均小于-20dB，说明两个天线隔离度良好。
具体地，第一天线1的前端还配置有一第一选择开关RF1和若干第二选择开关RF2。第一选择开关RF1的一端与滤波电容C1电性连接，第一选择开关RF1的另一端接地。若干第二选择开关RF2的一端分别通过一相应的电感件L1与第一天线1的地馈点电性连接，若干第二选择开关RF2的另一端接地，若干第二选择开关RF2分别通过相应的电感件L1选通当前第一天线1的其中一相应的工作频段。
本实施例中，第一选择开关RF1配置为在第二天线2工作时处于打开(也即导通)状态，从而自动匹配第二天线2的工作状态，使得当第二天线2工作时，第一天线1上产生的冗余谐振通过滤波电容C1和第一选择开关RF1被滤除。
另外，本实施例中的第二选择开关RF2为三个，分别为该三个第二选择开关RF2配置不同的电感件L1，从而使得第一天线1可工作于三个不同状态。例如，通过该三个第二选择开关RF2可使得第一天线1在B28、B5/20、B8状态之间切换。
B28:这个频段通常指的是700MHz的低频段，主要用于LTE网络。
B5/20:这里指的是两个不同的频段。B5通常指850MHz频段，而B20指800MHz频段。这两个频段也都属于低频范围，提供了较好的覆盖和穿透能力。
B8:这个频段是900MHz频段，它同样属于低频范围，通常用于GSM和LTE网络。
综上，本发明上述实施例公开的多模天线结构，借用两个彼此邻近的天线之间的互扰形成耦合谐振，这种耦合谐振反过来在每个天线上产生寄生谐振频率，有效拓宽了它们各自的工作频段。因此，通过这种设计，不仅解决了天线之间干扰的问题，还提高了天线的性能和频段覆盖能力，减轻了多模天线对设备空间的压力。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种多模天线结构，其特征在于，包括第一天线和第二天线，所述第一天线工作在中低频段，所述第二天线工作在高频段，所述第一天线和所述第二天线彼此邻近设置，以使得所述第一天线和所述第二天线之间彼此耦合并产生耦合谐振；当所述耦合谐振作用在所述第一天线上时，在所述第一天线上产生寄生谐振频率，以拓宽所述第一天线的工作频段；当所述耦合谐振作用在所述第二天线上时，在所述第二天线上产生寄生谐振频率，以拓宽所述第二天线的工作频段。
2.根据权利要求1所述的多模天线结构，其特征在于，所述第一天线具有多谐振模态，所述第二天线具有单一谐振模态。
3.根据权利要求2所述的多模天线结构，其特征在于，所述第一天线的信号馈点上设置有一滤波电路，所述滤波电路用于滤除所述第一天线的冗余频段，所述冗余频段与所述第二天线的工作频段邻近或重叠。
4.根据权利要求3所述的多模天线结构，其特征在于，所述滤波电路包括与所述第一天线的信号馈点电性连接的一滤波电容。
5.根据权利要求4所述的多模天线结构，其特征在于，所述第一天线的前端还配置有一第一选择开关和若干第二选择开关，所述第一选择开关的一端与所述滤波电容电性连接，所述第一选择开关的另一端接地；若干所述第二选择开关的一端分别通过一相应的电感件与所述第一天线的地馈点电性连接，若干所述第二选择开关的另一端接地，若干所述第二选择开关分别通过相应的所述电感件选通当前所述第一天线的其中一相应的工作频段。
6.根据权利要求2所述的多模天线结构，其特征在于，所述第一天线的谐振模态包括1/4波长、1/2波长、3/4波长。
7.根据权利要求6所述的多模天线结构，其特征在于，第一天线的固有工作频段覆盖范围为700MHz～960MHz，所述耦合谐振将所述第一天线的工作频段覆盖范围拓宽到700MHz～2200MHz。
8.根据权利要求2所述的多模天线结构，其特征在于，所述第二天线的谐振模态为1/4波长。
9.根据权利要求8所述的多模天线结构，其特征在于，第二天线的固有工作频段覆盖范围为2500MHz～2690MHz，所述耦合谐振将所述第二天线的工作频段覆盖范围拓宽到2300MHz～2690MHz。
10.一种终端设备，其特征在于，包括设备本体，所述设备本体内设置有如权利要求1至9任一项所述的多模天线结构。
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