CN214507068U - 一种天线架构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种天线架构及电子设备，涉及通信技术领域。该天线架构，包括：N个射频单元；N个射频单元包括：无线局域网射频单元、第一网络制式射频单元、第二网络制式射频单元；M个天线；其中，N个射频单元通过开关控件与所述M个天线连接；其中，M等于6，N为大于6的整数。该实用新型的方案实现了在不降低射频性能的基础上，简化了电子设备整体设计难度。

Description

一种天线架构及电子设备

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种天线架构及电子设备。

背景技术

目前通信技术已经发展到第五代移动通信，简称5G。5G通信技术目前的实现方式主要有两种，非独立组网(Non-Standalone，NSA)和独立组网(Standalone，SA)，NSA是保持LTE和NR同时连接，LTE作为与基站通信的注册信道，NR作为数据连接通道，提供高容量的数据通道，SA模式则直接用5G网络作为注册和数据通道，但由于目前5G基站布设还不够密集，因此NSA模式还是在实际网络中大量使用，以改善用户体验。

NSA模式中，需要保持LTE和NR双连接模式，LTE需要两支天线：主集天线和分集天线，NR需要四条天线路径：PRX/DRX/PRX_MIMO/DRX_MIMO，构成下行四路4X4 MIMO接收，同时WIFI 2.4G和5G也需要单独的天线设计。因此在4G/5G双连接(EUTRA-NR DualConnectivity，ENDC)模式下手机整机需要8路天线及射频通路来实现。但由于手机空间有限，布局8路天线通道会存在布局面积不够，导致天线性能下降、整机成本升高的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种天线架构及电子设备，以实现在不降低射频性能的基础上，简化了电子设备整体设计难度。

为达到上述目的，本实用新型的实施例提供一种天线架构，包括：

N个射频单元；N个射频单元包括：无线局域网射频单元、第一网络制式射频单元、第二网络制式射频单元；

M个天线；其中，N个射频单元通过开关控件与所述M个天线连接；

其中，M等于5，N为大于5的整数。

可选地，所述无线局域网射频单元包括：支持不同频率的第一射频单元和第二射频单元；

所述第一网络制式射频单元包括：第一网络主集射频单元、第一网络分集射频单元、第一网络主集多入多出射频单元和第一网络分集多入多出射频单元；

所述第二网络制式射频单元包括：第二网络主集射频单元、第二网络分集射频单元、第二网络主集多入多出射频单元和第二网络分集多入多出射频单元；

其中，第一网络分集射频单元和第二网络分集多入多出射频单元连接同一天线；

第一网络主集多入多出射频单元和第二网络主集多入多出射频单元连接同一天线；

第一网络分集多入多出射频单元和第二网络分集射频单元连接同一天线。

可选地，还包括：合路器，所述开关控件包括第一开关和第二开关；

所述第一射频单元与所述合路器的第一端连接，所述合路器的第二端与第一天线连接，所述第二射频单元与所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端与所述合路器的第三端连接，所述第一开关的第三端与所述第二开关的第一端连接，所述第二开关的第二端与第二天线连接，所述第二开关的第三端与第三天线连接，其中，所述M个天线包括第一天线，第二天线和第三天线。

可选地，所述开关控件中还包括第三开关，所述第一网络分集射频单元与所述第三开关的第一端连接，第一网络主集射频单元与所述第三开关的第二端连接，所述第三开关的第三端与所述第二开关的第四端连接，所述第三开关的第四端与第四天线连接，其中，所述M个天线包括第四天线。

可选地，所述开关控件中还包括第四开关，所述第一网络主集多入多出射频单元与所述第二开关的第五端连接，所述第二开关的第六端与所述第四开关的第一端连接，所述第四开关的第二端与第五天线连接，其中，所述M个天线包括第五天线。

可选地，所述第二网络主集射频单元与所述第四开关的第三端连接。

可选地，所述M个天线还包括第六天线，所述第二网络分集射频单元与所述第六天线连接。

为达到上述目的，本实用新型的实施例还提供了一种用户设备包括如上所述的天线架构。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，天线与射频单元不再进行一对一的设置，通过开关控件进行天线复用，在不降低射频性能的基础上，减少天线架构对空间的占用，降低了电子设备整体的设计难度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的天线架构的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例的天线架构，包括：N个射频单元；N个射频单元包括：无线局域网射频单元、第一网络制式射频单元、第二网络制式射频单元；M个天线；其中，N个射频单元通过开关控件与所述M个天线连接；其中，M等于6，N为大于6的整数。

如此，本实用新型实施例的天线架构，天线与射频单元不再进行一对一的设置，通过开关控件进行天线复用，在不降低射频性能的基础上，减少天线架构对空间的占用，降低了电子设备整体的设计难度。

可选地，所述无线局域网射频单元包括：支持不同频率的第一射频单元和第二射频单元；

所述第一网络制式射频单元包括：第一网络主集射频单元、第一网络分集射频单元、第一网络主集多入多出射频单元和第一网络分集多入多出射频单元；

所述第二网络制式射频单元包括：第二网络主集射频单元、第二网络分集射频单元、第二网络主集多入多出射频单元和第二网络分集多入多出射频单元；

其中，第一网络分集射频单元和第二网络分集多入多出射频单元连接同一天线；

第一网络主集射频单元和第二网络主集多入多出射频单元连接同一天线；

第一网络分集多入多出射频单元和第二网络分集射频单元连接同一天线。

具体的，对于上述的天线架构，第一网络制式为LTE网络，第二网络制式为NR网络。

如图1所示，无线局域网WIFI射频单元包括：WIFI 5G射频单元1(第一射频单元)和WIFI 2.4G射频单元2(第二射频单元)。第一网络制式射频单元，即LTE射频单元包括：LTEPRX射频单元3(第一网络主集射频单元)、LTE DRX射频单元4(第一网络分集射频单元)、LTEPRX MIMO射频单元7(第一网络主集多入多出射频单元)和LTE DRX MIMO射频单元10(第一网络分集多入多出射频单元)。第二网络制式射频单元，即NR射频单元包括：NR PRX射频单元8(第二网络主集射频单元)、NR DRX射频单元9(第二网络分集射频单元)、NR PRX MIMO射频单元6(第二网络主集多入多出射频单元)和NR DRX MIMO射频单元5(第二网络分集多入多出射频单元)。则，LTE DRX射频单元4与NR DRX MIMO射频单元5能够连接同一天线，LTEPRX MIMO射频单元7与NR PRX MIMO射频单元6能够连接同一天线，LTE DRX MIMO射频单元10与NR DRX射频单元9能够连接同一天线。

其中，LTE PRX射频单元3还可用于LTE发送，即LTE PRX射频单元3又为LTE PRX+TX射频单元；NR PRX射频单元8还可用于NR发送，即NRPRX射频单元又为NR PRX+TX射频单元。

可选地，该天线架构还包括：合路器，所述开关控件包括第一开关和第二开关；

所述第一射频单元与所述合路器的第一端连接，所述合路器的第二端与第一天线连接，所述第二射频单元与所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端与所述合路器的第三端连接，所述第一开关的第三端与所述第二开关的第一端连接，所述第二开关的第二端与第二天线连接，所述第二开关的第三端与第三天线连接，其中，所述M个天线包括第一天线，第二天线和第三天线。

这里，如图1所示，开关控件包括第一开关12(开关S1)以及第二开关13(开关S3)。WIFI 5G射频单元1与所述合路器11的第一端连接，所述合路器11的第二端与ANT1(第一天线)连接，WIFI 2.4G射频单元2与开关S1的第一端连接，开关S1的第二端与所述合路器的第三端连接，开关S1的第三端与开关S3的第一端连接，开关S3的第二端与ANT2(第二天线)连接，开关S3的第三端与ANT3(第三天线)连接。

可选地，所述开关控件中还包括第三开关，所述第一网络分集射频单元与所述第三开关的第一端连接，第一网络主集射频单元与所述第三开关的第二端连接，所述第三开关的第三端与所述第二开关的第四端连接，所述第三开关的第四端与第四天线连接，其中，所述M个天线包括第四天线。

这里，如图1所示，开关控件还包括第三开关14(开关S2)。LTE DRX射频单元4与开关S2的第一端连接，LTE PRX射频单元3与开关S2的第二端连接，开关S2的第三端与开关S3的第四端连接，开关S2的第四端与ANT4(第四天线)连接。且由于LTE DRX射频单元4与NRDRX MIMO射频单元5能够与同一天线连接，NR DRX MIMO射频单元5也与开关S2的第一端连接。

可选地，所述开关控件中还包括第四开关，所述第一网络主集多入多出射频单元与所述第二开关的第五端连接，所述第二开关的第六端与所述第四开关的第一端连接，所述第四开关的第二端与第五天线连接，其中，所述M个天线包括第五天线。

这里，如图1所示，开关控件还包括第四开关15(开关S4)。LTE PRX MIMO射频单元7与开关S3的第五端连接，开关S3的第六端与开关S4的第一端连接，开关S4的第二端与ANT5(第五天线)连接。且由于LTE PRX MIMO射频单元7与NR PRX MIMO射频单元6能够与同一天线连接，NR PRX MIMO射频单元6与开关S3的第五端连接。

可选地，所述第二网络主集射频单元与的所述第四开关的第三端连接。

这里，如图1所示，NR PRX射频单元8与开关S4第三端连接。

可选地，所述M个天线还包括第六天线，所述第二网络分集射频单元与所述第六天线连接。

这里，如图1所示，NR DRX射频单元9与ANT6(第六天线)连接。且由于NR DRX射频单元9与LTE DRX MIMO射频单元10能够与同一天线连接，LTE DRX MIMO射频单元10与ANT6连接。

具体的，开关S2是双刀双掷开关(Double Pole Double Throw，DPDT)；开关S3是三刀三掷开关(3P3T)。

这样，对于采用图1所示的天线架构的电子设备，在单独LTE注册及数据模式(LTE单连接模式)下，ANT3是默认LTE PRX天线，ANT4是默认LTE DRX天线，ANT5天线是LTE PRXMIMO天线，ANT6天线是LTE DRX MIMO天线。LTE PRX射频单元3，通过开关S2，然后进入开关S3。之后，将在该电子设备处于自由空间状态(天线无遮挡状态)时，由开关S3导通至ANT3的天线通道，即LTE PRX默认通路；在该电子设备处于非自由空间状态(如横屏游戏模式)，考虑到握持使得LTE默认的PRX和DRX天线都会受较大影响，则LTE PRX射频单元3经过开关S3切换到受影响较小的ANT2。LTE DRX射频单元4则通过开关S2后，进入默认ANT4的天线通道，同时LTE PRX MIMO射频单元7通过3P3T开关S3，经开关S4，连接ANT5，ANT5的天线通道将作为LTE PRX MIMO天线通道，同时，连通LTE DRX MIMO射频单元10与ANT6，打开ANT6及射频通道作为LTE DRX MIMO天线通道。最终目的实现LTE TX/PRX天线可以根据电子设备实时状态切换到受影响较小频段(考虑到TX功率对于LTE建立连接和数据速率影响较大，优先考虑LTE TX和PRX通路)，同时实现LTE四接收天线功能，优化LTE接收性能。

若该电子设备在4G/5G的ENDC模式(NSA模式)下，因此时LTE频段只负责控制信道和注册相关的功能，数据走NR通路，故LTE需要的速率较低，但NR频段由于需要满足用户数据的需求，需要4路接收通路。假设此时LTE PRX射频单元3与ANT3连通，电子设备将会检测LTE PRX射频单元3和ANT3的通路与ANT5/ANT6的隔离度，并在隔离度不够25dB的情况下，通过开关S2的切换，将LTE PRX射频单元3与ANT4连通，以及，通过开关S3的切换，将LTE DRX射频单元4与ANT3连通。切换完成后，继续检测LTE发射通路和NR PRX/DRX接收通路的隔离度，满足25dB隔离度要求则锁定LTE PRX天线为ANT4，不满足要求则LTE PRX天线通过开关S3切换到ANT2(WIFI 2.4G天线)。NR PRX射频单元8通过开关S4与ANT5(默认NR PRX天线)连通，NR DRX射频单元9与ANT6(默认NR DRX天线)连通，NR PRX MIMO射频单元6则在LTE PRX射频单元3选择天线后，通过开关S3选择ANT2/ANT3天线中的一个(即未与LTE PRX射频单元3连接的天线)，NR DRX MIMO射频单元5则通过开关S2与ANT4连通。此外，WIFI 2.4G射频单元2通过开关S1切换，与合路器A1连通，即WIFI 2.4G通路在ENDC模式下经合路器A1与WIFI 5G频段合路后，走ANT1天线端口。

在SA模式下(NR单独连接，LTE此时不工作)，NR PRX MIMO射频单元6经开关S3切换，与ANT3连通；NR DRX MIMO射频单元5则经开关S2切换，与ANT4连通；NR PRX射频单元8和NR DRX射频单元9与天线的连接如ENDC模式，通路不变，从而实现4路接收通路连接。

在该实施例中，NR PRX和NR DRX通路将单独走5G通道ANT5/ANT6。LTE PRX通路经过开关S2、开关S3，能够根据情况切换到天线ANT2、ANT3、ANT4或者ANT5；NR PRX MIMO通路则经过开关S3，能够根据情况切换到ANT2或者ANT3。由于ENDC组合下LTE制式只提供注册功能，不提供数据，可以暂时不使用LTE DRX通路，NR DRX MIMO通路则复用LTE DRX天线，只使用LTE PRX+TX通路来保持注册连接功能正常，数据通道使用5G频段提供。

另外，该实施例中，对于隔离度，可以理解为在不同应用场景下，电子设备通过天线通路发射固定功率的信号到天线端口，此时打开NR接收通路，接收经过整机耦合后的信号，并反映为接收电平信号，则经过计算后的差值即隔离度。以B41频段为例：电子设备的LTE频段B41发射固定功率为10dBm的信号，同时打开NR N41频段的四路接收通路，然后通过该四路N41接收天线来检测到接收信号强度P1，并最终反映为接收电平信号。此时由于已预先知道N41频段传导上的通路插损Z1，通过公式来计算天线隔离度Z2：Z2＝10dBm-P1-Z1，从而计算在N41频段上LTE发射天线和NR接收天线之间的隔离度。

下面，说明具体场景中，该实施例的天线结构在电子设备如手机中的应用：

1)用户手机开机，正常注册搜网(手机支持4G/5G业务)。

2)手机内部检测驻留的模式。进入3)。

3)手机确认注册的模式，如果是LTE单连接模式，则进入S104；如果是NSA模式下，则进入流程S105；如果是SA模式，则进入流程S108。

4)LTE单连接模式，此时NR制式不工作，LTE PRX通路保持不变，即LTE PRX射频单元3通过开关S2，然后通过开关S3连通ANT3；LTE DRX射频单元4通过开关S2连通ANT4；LTEPRX MIMO通过开关S3进入开关S4，使用ANT5作为LTE PRX MIMO天线；连通ANT6及LTE DRXMIMO射频单元10，即打开LTE DRX MIMO通道，更改完成后进入9)。

5)NSA模式下，首先LTE PRX通路默认不变，此时手机检测LTE发射通路和NR PRX/DRX接收通路的隔离度，手机天线隔离度检测方法如上。

6)如果LTE发射和NR接收PRX/DRX天线的隔离度满足20dB要求(预设的常规要求)，则LTE PRX通路保持不变；如果LTE发射天线和NR接收PRX/DRX天线的隔离度不满足20dB，则LTE PRX射频单元3通过开关S2切换LTE下天线ANT4，LTE DRX射频单元4通过开关S2进入3P3T开关S3，并切换连通ANT3。继续检测LTE发射通路和NR PRX/DRX接收通路的隔离度，满足20dB隔离度要求则锁定LTE PRX天线，不满足要求则LTE PRX天线通过开关S3选择切换到WIFI 2.4G天线ANT2，切换完成进入7)。

7)LTE PRX天线确定后，NR PRX MIMO射频单元6通过开关S2和/或开关S3切换连通ANT2、ANT3或ANT4天线，NR DRX MIMO射频单元5通过开关S2和/或S3切换连通ANT2、ANT3或者ANT4，NR PRX和DRX通路保持不变，切换完成。WIFI通路切换，WIFI 2.4G射频单元2经过开关S2、合路器连通ANT2，即WIFI 2.4G射频通路经过开关S2进入合路器后，与WIFI 5G频段合路使用ANT2，切换完成进入9)。

8)SA单连接模式下，NR PRX MIMO射频单元6经过开关S3切换连通ANT3，NR DRXMIMO射频单元5经过开关S2与ANT4连通，即NR DRX MIMO天线通路复用LTE DRX天线通路，经过开关S2后进入ANT4天线通道，NR PRX和DRX通路不变，从而实现4路接收通路连接，切换完成进入9)。

9)通路切换完成，正常工作。

10)手机继续监测当前连接模式是否由于其他因素导致连接模式变化，如连接模式出现变化，则进入流程2)；如连接模式无变化，则进入流程11)。

11)流程结束。

综上，本实用新型实施例的天线架构，是通过电路设计，在不同的工作模式下分配天线及通道，从而降低电子设备上使用的天线数量，一方面降低整机布局设计难度及成本，一方面通过增加第一网络制式(如LTE)接收通道来优化第一网络制式单连接性能，另外一方面NSA模式下改善ENDC干扰情况，最终改善用户实际体验。

本申请实施例的一种电子设备，包括如上所述的天线架构。

该电子设备的天线架构，天线与射频单元不再进行一对一的设置，通过开关控件进行天线复用，在不降低射频性能的基础上，减少天线架构对空间的占用，降低了电子设备整体的设计难度。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示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实用新型和简化描述，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、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且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。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上述实施例是参考附图来描述的，其他不同的形式和实施例也是可行而不偏离本实用新型的原理，因此，本实用新型不应被建构成为在此所提出实施例的限制。更确切地说，这些实施例被提供以使得本实用新型会是完善又完整，且会将本实用新型范围传达给本领域技术人员。在附图中，组件尺寸及相对尺寸也许基于清晰起见而被夸大。在此所使用的术语只是基于描述特定实施例目的，并无意成为限制用。术语“包含”及/或“包括”在使用于本说明书时，表示所述特征、整数、构件及/或组件的存在，但不排除一或更多其它特征、整数、构件、组件及/或其族群的存在或增加。除非另有所示，陈述时，一值范围包含该范围的上下限及其间的任何子范围。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种天线架构，其特征在于，包括：

N个射频单元；N个射频单元包括：无线局域网射频单元、第一网络制式射频单元、第二网络制式射频单元；

M个天线；其中，N个射频单元通过开关控件与所述M个天线连接；

其中，M等于6，N为大于6的整数。

2.根据权利要求1所述的天线架构，其特征在于，所述无线局域网射频单元包括：支持不同频率的第一射频单元和第二射频单元；

所述第一网络制式射频单元包括：第一网络主集射频单元、第一网络分集射频单元、第一网络主集多入多出射频单元和第一网络分集多入多出射频单元；

所述第二网络制式射频单元包括：第二网络主集射频单元、第二网络分集射频单元、第二网络主集多入多出射频单元和第二网络分集多入多出射频单元；

其中，第一网络分集射频单元和第二网络分集多入多出射频单元连接同一天线；

第一网络主集多入多出射频单元和第二网络主集多入多出射频单元连接同一天线；

第一网络分集多入多出射频单元和第二网络分集射频单元连接同一天线。

3.根据权利要求2所述的天线架构，其特征在于，还包括：合路器，所述开关控件包括第一开关和第二开关；

所述第一射频单元与所述合路器的第一端连接，所述合路器的第二端与第一天线连接，所述第二射频单元与所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端与所述合路器的第三端连接，所述第一开关的第三端与所述第二开关的第一端连接，所述第二开关的第二端与第二天线连接，所述第二开关的第三端与第三天线连接，其中，所述M个天线包括第一天线，第二天线和第三天线。

4.根据权利要求3所述的天线架构，其特征在于，所述开关控件中还包括第三开关，所述第一网络分集射频单元与所述第三开关的第一端连接，第一网络主集射频单元与所述第三开关的第二端连接，所述第三开关的第三端与所述第二开关的第四端连接，所述第三开关的第四端与第四天线连接，其中，所述M个天线包括第四天线。

5.根据权利要求4所述的天线架构，其特征在于，所述开关控件中还包括第四开关，所述第一网络主集多入多出射频单元与所述第二开关的第五端连接，所述第二开关的第六端与所述第四开关的第一端连接，所述第四开关的第二端与第五天线连接，其中，所述M个天线包括第五天线。

6.根据权利要求5所述的天线架构，其特征在于，所述第二网络主集射频单元与所述第四开关的第三端连接。

7.根据权利要求2所述的天线架构，其特征在于，所述M个天线还包括第六天线，所述第二网络分集射频单元与所述第六天线连接。

8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的天线架构。

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