CN208623677U - 天线系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天线系统，包括天线辐射体和两个以上数量的射频系统，以及对应于各射频系统的各匹配器。其中，各射频系统对应不同的预定工作频段，各匹配器的阻抗值分别为各目标阻抗值。各射频系统分别连接到天线辐射体上的各目标位置处并形成相应的馈点，各匹配器分别连接到与各射频系统相应的各馈点。各目标位置分别为工作在相应预定工作频段的各射频系统在天线辐射体上的阻抗匹配位置。通过在辐射体上的各目标位置处设置各个馈点、以及接入具有目标阻抗值的各个匹配器，使得各个预定工作频段的射频系统可以独立正常工作，从而得到无双工、支持多频段信号收发的天线，达到大大降低天线制作成本较低的效果。

Description

天线系统

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种天线系统。

背景技术

随着各种智能终端设备的更新换代，智能终端设备支持的功能更加丰富多样。功能的丰富多样，在无线通信方面意味着需要同时工作的不同频段的射频模组数量增加。在智能终端设备有限的空间内，实现不同的工作频段同时工作，传统的通信天线通常需要在导频信号的传导电路上配备双工器，确保信号收发互不干扰。然而，在通信天线上加载的工作频段数量越多，支持不同频段的双工器的制备越发困难且成本更高，从而大大提高了通信天线的设计制作成本。

发明内容

基于上述分析，有必要针对传统的通信天线成本较高的问题，提供一种天线系统。

一种天线系统，包括天线辐射体和两个以上数量的射频系统，以及对应于各所述射频系统的各匹配器；其中，各所述射频系统对应不同的预定工作频段，各所述匹配器的阻抗值分别为各目标阻抗值；

各所述射频系统分别连接到所述天线辐射体上的各目标位置处并形成相应的馈点，各所述匹配器分别连接到与各所述射频系统相应的各所述馈点；

各所述目标位置分别为工作在相应所述预定工作频段的各所述射频系统在所述天线辐射体上的阻抗匹配位置。

在其中一个实施例中，所述天线辐射体包括IFA天线辐射体或槽天线辐射体。

在其中一个实施例中，所述天线辐射体包括形成有各所述馈点的辐射部和用于接地的接地部。

在其中一个实施例中，所述匹配器包括电容和/或电感。

在其中一个实施例中，各所述射频系统均包括用于输出待发射信号的射频信号源和用于反射带外射频信号的滤波器，所述滤波器的输入端与所述射频信号源的输出端连接，所述滤波器的输出端连接到相应的所述馈点。

在其中一个实施例中，各所述滤波器为反射式滤波器。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

通过在辐射体上的各目标位置处设置各个馈点、以及接入具有目标阻抗值的各个匹配器，使得各个预定工作频段的射频系统可以独立正常工作，从而得到无双工、支持多频段信号收发的天线系统。各个频段在各馈点之间的负载牵引干扰隔离由各匹配器和各射频系统自带的滤波器实现，无需额外的隔离器件，解决了传统的通信天线成本较高的问题，达到大大降低天线制作成本较低的效果。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的天线系统结构连接示意图；

图2为本实用新型另一个实施例的天线系统结构连接示意图；

图3为本实用新型又一个实施例的天线系统结构连接示意图；

图4为本实用新型其中一个实施例的天线系统结构连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的天线系统的具体实施方式作详细的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

在现代信息化社会中，各种各样的电子设备大多具备通信能力，以实现与同类或者不同类设备之间的联动通信，大大方便信息传递以及加工处理。例如，在一些无线设备中，所要传递的信息可以无线信号的方式向目的地传输，通常的过程可以是由终端设备通过自身配置好的射频系统来将需要传递的信号在一定的频段内输出到天线辐射体的馈点上，最后由天线辐射体以电磁波的无线信号形式发射出去，这样接收方设备就可以获取到对应的无线信号，完成信息传递的过程。

在实现本发明的过程中，发明人发现：随着智能化技术的快速发展，无线终端设备例如智能移动终端，尺寸越来越小，单台智能终端上所需要支持的工作频段越来越多，因此，在有限的空间内实现支持多个不同工作频段的射频系统同时工作变得越来越困难。在传统的天线设计方式中，要求支持不同工作频段同时工作，则常需要在传导电路上配备双工器。但随着要求支持的工作频段增多，能够支持不同工作频段的双工器变得难以设计和制备；此外，信号传导到天线辐射体上常采用单一馈点，也使得天线的带宽设计变得更为困难，最终导致天线设计制作成本高昂。

请参阅图1，提供一种多频段的天线系统200，包括天线辐射体20和两个以上数量的射频系统22，以及对应于各射频系统22的各匹配器24。其中，各射频系统22对应不同的预定工作频段。各匹配器24的阻抗值分别为各目标阻抗值。各射频系统22分别连接到天线辐射体20上的各目标位置处并形成相应的馈点201，各匹配器20分别连接到与各射频系统22相应的各馈点201。各目标位置分别为工作在相应预定工作频段的各射频系统22在天线辐射体20上的阻抗匹配位置。

其中，各预定工作频段之间可以是互为非奇次谐波的关系，也即是说，各预定工作频段之间可以是偶次谐波的关系，也可以是不具备谐波的关系，如此可以确保各射频系统22的带外抑制功能。各目标阻抗值分别可以由匹配器24与相应各馈点201连接后，各匹配器24被测试人员调整内部电容和/或电感器件拓扑结构以改变阻抗值，使各馈点201相应射频系统22的反射寄生辐射电流的相位与入射寄生辐射电流反相时的实际阻抗值确定，也即是说，通过匹配器24内部电容和/或电感器件拓扑结构调整，即可以得到所需的目标阻抗值。寄生辐射电流具体可以是：来自任一匹配器24对应的射频系统22以外的其他周边各射频系统22的辐射电流，该辐射电流包含的各分量的频段分别对应于周边各辐射系统22的工作频段。寄生辐射电流对于该任一匹配器24对应的射频系统22而言，属于带外辐射电流。

一般的，在各个射频系统22工作时，都会在天线辐射体20上产生对应频段的辐射电流，辐射电流大部分从天线辐射体20上以电磁波的形式对外发射，部分则会流入周边的馈点201，以带外信号的形式进入周边馈点201对应的射频系统22。寄生辐射电流若没有被各周边馈点201对应的射频系统22反射并被对应频段的射频系统22抵消，则常会对自身对应的射频系统22造成辐射干扰。这种辐射干扰一般可以称为其他射频系统22工作时对自身射频系统22的负载牵引干扰。

可以理解，天线系统200中，射频系统22的数量至少有两个，也可以多于两个，也即是说，射频系统22的数量可以由天线系统200将要加载的预定工作频段的数量决定。例如各预定工作频段有三种时，则对应着3个射频系统22。

各个射频系统22可以分别是工作在互不相同的、非奇次谐波关系的预定工作频段上、用于输出待发射射频信号的信号源系统。各个射频系统22可以直接或通过对应匹配器24间接连接到天线辐射体20上的各目标位置处的馈点201，各馈点201之间的位置关系满足各射频系统22与天线辐射体20的阻抗匹配。

各匹配器24对应于各个馈点201，也即对应于各个射频系统22，且各匹配器24的阻抗值为：使得各馈点201相应射频系统22的反射寄生辐射电流的相位与入射寄生辐射电流的相位反相时的目标阻抗值，如此，通过天线系统200中各馈点201的位置设定实现阻抗匹配的基本要求，可以保证天线系统200的辐射效率前提，通过各具有目标阻抗值的匹配器24的拓扑结构设计，可以确保各个射频系统22能够各自工作在自有的谐振状态，不受自身以外的其他射频系统22的负载牵引干扰，从而实现各个射频系统22可以在无双工器的天线系统200上独立工作，损耗较低，大大降低了天线系统200的设计制作成本；天线系统200占用的天线空间和PCB(印刷电路板)布板空间更小。

在其中一个实施例中，匹配器24一般可以包含决定天线辐射体20与各射频系统22之间阻抗匹配的直通匹配电路部分和用于对辐射电流的相位调节、由电感电容器件构成的相位匹配电路部分。如此，通过匹配器24的直通匹配电路部分与各馈点201的连接，即可通过调整各馈点201在天线辐射体20上的位置，来实现天线系统200所需要的阻抗匹配效果。

测试人员在设定天线系统200中各馈点201的目标位置时，可以利用网络分析仪这一通用工具，以方便各馈点201的位置确定。例如，在确定各阻抗匹配位置的过程中，测试人员可以将网络分析仪的监测端口对应连接到射频系统22与天线辐射体20连接形成的预选馈点。测试人员可以不断调整移动预选馈点位置，使网络分析仪可以即时显示到天线的阻抗匹配状态信息，例如以史密斯圆图的方式显示天线的阻抗匹配状态。当测试人员在网络分析仪上的史密斯圆图中观察到被调试匹配器24的阻抗位置在相位匹配电路部分接入前和接入后达到一致时，将此时对应的预选馈点位置确定为该射频系统22在天线辐射体20上的目标位置。

前段所述的被调试匹配器24的阻抗位置在相位匹配电路部分接入前和接入后达到一致，可以是指史密斯圆图中，相位匹配电路部分接入前的阻抗位置和接入后的阻抗位置相同。也可以是指史密斯圆图中，相位匹配电路部分接入前的阻抗位置和接入后的阻抗位置均在相同的圆周上。

以仿真应用工具为例，在确定各阻抗匹配位置的过程中，测试人员可以借助计算机设备中仿真应用工具的仿真功能，完成天线系统200的建模，从而，计算机设备可以根据预设定的各个预定工作频段值，计算出对应于各预定工作频段的射频系统22在天线辐射体20上的阻抗匹配位置，也即得到实际天线系统200中，各射频系统22应当接入到天线辐射体20上的各目标位置。除前述两种获得各馈点201的目标位置的方式之外，还可以通过其他的调整馈点201位置的方式得到各目标位置，只要能够实现天线系统200的阻抗匹配的结构设定即可。

可选的，匹配器24可以是由一般的电阻、电感和电容器件构成的匹配电路，各个匹配器24的拓扑结构可以不同，也即是说，各个匹配器24的具体拓扑结构可以由各射频系统22反射的寄生辐射电流的相位与入射的寄生辐射电流的相位反相时的具体拓扑结构决定。

例如匹配器24的目标阻抗值可以是通过以下方式搭建的拓扑结构获得：测试人员可以将试验监测仪器的信号采集端口连接到匹配器24的阻抗输出位置，通过试验监测仪器从已连接到对应馈点201的匹配器24上，监测对应射频系统22的反射寄生辐射电流的相位与入射寄生辐射电流的相位信息，例如反射寄生辐射电流的相位与入射寄生辐射电流的波形图。监测仪器可以是网络分析仪。当测试人员通过但不限于更换匹配器24相位匹配电路部分中不同电容和/或电感器件、调整各器件的拓扑结构以及微调器件阻抗值的方式，调整各匹配器24相位匹配电路部分的阻抗值时，可以利用试验监测仪器同步监测反射寄生辐射电流的相位与入射寄生辐射电流的相位变化。测试人员可在判断到反射寄生辐射电流的相位与入射寄生辐射电流的相位反相时，即可以从试验监测仪器上读取对应的目标阻抗值。相应的，此时，调定的匹配器24的拓扑结构即为具备目标阻抗值的匹配器24的最终结构。

在其中一个实施例中，在天线系统200设计过程中，匹配器24的阻抗值变化到目标阻抗值，优选的是调节相位匹配电路部分的阻抗，例如，通过更换电感和/或电容器件，以及相应调整各器件的串并联关系来改变该部分匹配电路的阻抗值，如此，一方面改变的阻抗值主要影响匹配器24对通过的寄生辐射电流信号的相位，另一方面对于射频系统22与天线辐射体20之间的辐射效率不会产生明显影响。如此，可以有效确保各个射频系统22能够各自工作在自有的谐振状态，不受自身以外的其他射频系统22的负载牵引干扰，从而实现各个射频系统22可以在无双工器的射频系统200上独立工作，无需设计制作双工器。需要说明的是，上述各实施例中所举确定目标阻抗值的例子，仅为示例性作用，而不是唯一实现方式。测试人员还可以通过其他手段得到具备目标阻抗值的匹配器24的拓扑结构，只要能够确保天线系统200可以有效工作即可。

在其中一个实施例中，天线辐射体20可以包括IFA天线辐射体或槽天线辐射体。例如如图1所示，天线辐射体20为IFA天线辐射体时，各匹配器24可以通过馈线26连接在各射频系统22与各相应馈点201之间，如此，可以确保天线辐射体20的辐射效率。又例如如图2所示，天线辐射体20为槽天线辐射体时，各匹配器24可以通过馈线26连接在各射频系统22与各相应馈点201之间。如图3所示，各匹配器24还可以和各射频系统22分别通过馈线26连接到对应的各馈点201，如此，可以确保天线辐射体20的辐射效率。

在其中一个实施例中，天线辐射体20包括形成有各馈点201的辐射部和用于接地的接地部。可以理解，天线辐射体20无论是IFA天线辐射体或槽天线辐射体，均会设置相应的接地部接地，以及设置相应的辐射部加载各馈点201，在天线系统200工作时，待发射信号或待接收信号则可以从辐射部以电磁波的形式进出，完成信号的收发。

请参阅图4，在其中一个实施例中，各射频系统22均可以包括用于输出待发射信号的射频信号源220和用于反射寄生辐射电流的滤波器222。滤波器222的输入端与射频信号源220的输出端连接，滤波器222的输出端连接到相应的馈点201。

具体的，上述各实施例中的寄生辐射电流的反射，具体可以由各射频系统22自带的滤波器222实现。滤波器222一般可以是反射式滤波器222，其广泛应用于各类天线的射频系统22中。在实际应用时，通常是直接购买反射式滤波器222并投入使用。对于需要加载不同频段的信号的天线辐射体20，滤波器222一般会存在对于来自其他射频信号源220的带外辐射电流的反射具有相位延时的问题，导致在工作时，反射出去的带外辐射电流并不能完全被其射频信号源220出射的辐射电流抵消，而影响带外信号的正常发射，甚至使其他各射频信号源220无法有效工作。因此，通过滤波器222搭配上述实施例中的匹配器24可以有效实现带外辐射电流反射的相位调节，确保各个射频信号源220能够独立有效工作。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、组合和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种天线系统，其特征在于，包括天线辐射体和两个以上数量的射频系统，以及对应于各所述射频系统的各匹配器；其中，各所述射频系统对应不同的预定工作频段，各所述匹配器的阻抗值分别各目标阻抗值；

各所述射频系统分别连接到所述天线辐射体上的各目标位置处并形成相应的馈点，各所述匹配器分别连接到与各所述射频系统相应的各所述馈点；各所述匹配器的阻抗值为：使得各所述馈点相应所述射频系统的反射寄生辐射电流的相位与入射寄生辐射电流的相位反相时的目标阻抗值；

各所述目标位置分别为工作在相应所述预定工作频段的各所述射频系统在所述天线辐射体上的阻抗匹配位置。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线辐射体包括IFA天线辐射体或槽天线辐射体。

3.根据权利要求1或2所述的天线系统，其特征在于，所述天线辐射体包括形成有各所述馈点的辐射部和用于接地的接地部。

4.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述匹配器包括电容和/或电感。

5.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，各所述射频系统均包括用于输出待发射信号的射频信号源和用于反射带外射频信号的滤波器，所述滤波器的输入端与所述射频信号源的输出端连接，所述滤波器的输出端连接到相应的所述馈点。

6.根据权利要求5所述的天线系统，其特征在于，各所述滤波器为反射式滤波器。