CN109921178B - 移动终端天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动终端天线装置，涉及通信天线技术领域，包括第一辐射体，第一辐射体通过信号源连接处理器的第一信号输出端，第二辐射体的一端通过开关电路与第一辐射体连接，第二辐射体的另一端通过第一有源开关接地，处理器的第二信号输出端和第三信号输出端分别连接开关电路和第一有源开关的控制信号输入端。本发明通过开关电路对多天线体的调谐设计，实现了小辐射环境下，寄生频段的可调谐、天线辐射体可重构和多天线的兼容设计，并通过天线寄生和辐射体可重构方式能提供多种可调谐方案，从而实现天线的宽频/多频设计和多天线近距离高隔离度设计。
Description
技术领域
本发明属于通信天线技术领域，特别是涉及一种移动终端天线装置。
背景技术
随着通信技术和物联网技术的发展，移动通信终端的载体由手机向各个传统行业领域渗透，如可穿戴产品、物联监测设备、智能家居等。对移动通信功能需求的产品增多的同时，产品设计也面对终端的多样化设计需求。面对小型化便携产品或全金属外观产品的设计环境，天线的小型化、宽频设计需求日趋明显。
天线作为电磁信号的转化装置，其辐射效率、覆盖带宽等多方面设计参数均取决于天线的净空和周边的电磁环境。上述产品的设计趋势均给天线性能的设计带来不可忽视的负面影响。与此同时，5G通信对产品的宽频技术有更进一步要求，天线的集成、小型化设计、宽频设计也是目前业内研发需要攻克的技术难关。
目前移动通信产品的天线宽频设计技术，由于天线设计面积普遍不足，主要采用寄生耦合或天线有源开关/可变电容对天线阻抗匹配的调谐实现现有天线的宽频设计。但均有其设计问题：寄生耦合采用接地的寄生体与天线本体通过电磁辐射实现寄生，但无法实现多频调谐且对天线体和寄生分支的耦合面积具有一定要求，不适合小型化天线设计；天线有源开关/可变电容对天线阻抗匹配的调谐只能对单天线辐射体实施频段调谐，无法实现临频同时宽频设计，面对更加恶劣的环境下其设计仍然受限。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种高隔离度、宽频设计的移动终端天线装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种移动终端天线装置，包括第一辐射体，所述第一辐射体通过信号源连接处理器的第一信号输出端，第二辐射体的一端通过开关电路与所述第一辐射体连接，所述第二辐射体的另一端通过第一有源开关接地，所述处理器的第二信号输出端连接所述开关电路的控制信号输入端，所述处理器的第三信号输出端连接所述第一有源开关的控制信号输入端，通过所述处理器控制所述开关电路和所述第一有源开关的通断，实现单天线多重构形式。
采用以上技术方案，通过开关电路对第一辐射体与第二辐射体之间的开关/调谐作用和开关对第二辐射体的接地调谐，实现多天线形式的可重构，达到增加天线带宽的目的。
进一步的，所述开关电路为可变电容。
进一步的，所述可变电容针对工作频段分为高阻状态或低阻状态，当所述可变电容处于高阻状态下，所述第一辐射体与所述第二辐射体处于断路状态，当所述可变电容处于低阻状态下，所述第一辐射体与所述第二辐射体处于短路状态。
采用以上技术方案，通过可变电容的容性效应，实现第二辐射体与第一辐射体之间的开关作用，实现了第二辐射体作为天线分支或寄生辐射体的可重构。
进一步的，所述开关电路为第二有源开关串联两个以上电容或电感。
进一步的，所述第二有源开关的一端连接所述第一辐射体，所述第二有源开关的另一端通过并联的第一电容和第二电容与所述第二辐射体连接，所述处理器的信号输出端连接所述第二有源开关的控制信号输入端。
采用以上技术方案，通过处理器控制第二有源开关，使第一辐射体和第二辐射体之间连接不同容值的电容，实现第二辐射体与第一辐射体之间的通断，进而实现了第二辐射体作为天线分支或寄生辐射体的可重构。
较佳的，还包括匹配器件，所述第一有源开关通过匹配器件连接至地。
较佳的，所述匹配器件包括电容或电感。
本发明的有益效果是：本发明能够通过开关电路对多天线体的调谐设计，实现了小辐射环境下，寄生频段的可调谐、天线辐射体可重构和多天线的兼容设计，并通过天线寄生和辐射体可重构方式能提供多种可调谐方案，从而实现天线的宽频/多频设计和多天线近距离高隔离度设计。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式的框架示意图。
图2是本发明另一具体实施方式的框架示意图。
图3是本发明一具体实施方式中第一有源开关接地，开关电路短路状态时的示意图。
图4是本发明一具体实施方式中第一有源开关接地，开关电路断路状态时的示意图。
图5是本发明一具体实施方式中第一有源开关断路，开关电路短路状态时的示意图。
图6是本发明一具体实施方式中第一有源开关断路，开关电路断路状态时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：如图1所示，一种移动终端天线装置，包括第一辐射体1，所述第一辐射体1通过信号源2连接处理器4的第一信号输出端，第二辐射体3的一端通过开关电路与所述第一辐射体1连接，所述第二辐射体3的另一端通过第一有源开关5接地，所述处理器4的第二信号输出端连接所述开关电路的控制信号输入端，所述处理器4的第三信号输出端连接所述第一有源开关5的控制信号输入端，通过所述处理器4控制所述开关电路和所述第一有源开关5的通断，实现单天线多重构形式。
还包括匹配器件6，所述第一有源开关5通过匹配器件6连接至地，所述匹配器件6包括电容或电感，本实施例中，匹配器件为两个并联的电容。
本实施例中，所述开关电路为可变电容7。
所述可变电容7针对工作频段分为高阻状态或低阻状态，当所述可变电容7处于高阻状态下，所述第一辐射体1与所述第二辐射体3处于断路状态，当所述可变电容7处于低阻状态下，所述第一辐射体1与所述第二辐射体3处于短路状态。
实施例2：如图2所示，本实施例与实施例1的结构基本相同，所不同的是所述开关电路为第二有源开关8串联两个以上电容。
所述第二有源开关8的一端连接所述第一辐射体1，所述第二有源开关8的另一端通过并联的第一电容C1和第二电容C2与所述第二辐射体3连接，所述处理器4的信号输出端连接所述第二有源开关8的控制信号输入端。
本实施例中，第一电容C1为大容值，第二电容C2为小容值。
如图3所示，当第一有源开关5通过相应的匹配器件6接地，可等效为对第二辐射体3的形状进行改变，且可变电容7处于小容值状态或第二有源开关8接通第二电容C2时，在预设工作频段内能够短路天线信号，并起到调谐信号自谐振点，第一辐射体1与第二辐射体3在工作频段范围内处于短路状态，第二辐射体3与第一辐射体1构成工作频段内电连接，第二辐射体3作为第一辐射体1天线的一部分，可变电容7或第二电容C2等效为连接第一辐射体1与第二辐射体3的连接体，它们构成一个整体，此时天线构成PIFA天线形态，具有工作频段f1。
如图4所示，当第一有源开关5通过相应的匹配器件6接地，可等效为对第二辐射体3的形状进行改变，且可变电容7处于大容值状态或第二有源开关8接通第一电容C1时，第一辐射体1与第二辐射体3在工作频段范围内处于断路状态，第二辐射体3与第一辐射体1并不构成在工作频段内的电连接，但具有信号电磁耦合辐射，此时第二辐射体3具有对第一辐射体1的电磁耦合寄生，此时，天线构成常规的主天线辐射体和接地寄生天线辐射体设计，具有主天线工作频段f2和寄生频段f3。
如图5所示，当第一有源开关5断路，且可变电容7处于小容值状态或第二有源开关8接通第二电容C2时，在预设工作频段内能够短路天线信号，并起到调谐信号自谐振点，第一辐射体1与第二辐射体3在工作频段范围内处于短路状态，第二辐射体3与第一辐射体1构成工作频段内电连接，第二辐射体3作为第一辐射体的天线分支，并与天线信号源直接馈电，此时，天线构成多分支天线设计，具有主天线工作频段f2和寄生频段f4。
如图6所示，当第一有源开关5断路，且可变电容7处于大容值状态或第二有源开关8接通第一电容C1时，第一辐射体1与第二辐射体3在工作频段范围内处于断路状态，第二辐射体3为独立的金属体并通过电磁耦合形式被第一辐射体1激发，成为第一辐射体1的天线分支，并与天线信号源耦合，此时，天线构成多分支天线设计，具有主天线工作频段f2和寄生频段f5。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种移动终端天线装置，其特征在于：包括第一辐射体(1)，所述第一辐射体(1)通过信号源(2)连接处理器(4)的第一信号输出端，第二辐射体(3)的一端通过开关电路与所述第一辐射体(1)连接，所述第二辐射体(3)的另一端通过第一有源开关(5)接地，所述处理器(4)的第二信号输出端连接所述开关电路的控制信号输入端，所述处理器(4)的第三信号输出端连接所述第一有源开关(5)的控制信号输入端，通过所述处理器(4)控制所述开关电路和所述第一有源开关(5)的通断，实现单天线多重构形式；还包括匹配器件(6)，所述第一有源开关(5)通过匹配器件(6)连接至地；
所述开关电路为可变电容(7)；或所述开关电路为第二有源开关(8)串联两个以上电容，第二有源开关(8)的一端连接所述第一辐射体(1)，所述第二有源开关(8)的另一端通过并联的第一电容C1和第二电容C2与所述第二辐射体(3)连接，所述处理器(4)的信号输出端连接所述第二有源开关(8)的控制信号输入端，第一电容C1为大容值，第二电容C2为小容值；通过可变电容的容性效应，实现第二辐射体(3)与第一辐射体(1)之间的开关作用，实现第二辐射体(3)作为天线分支或寄生辐射体的可重构；
当第一有源开关(5)通过相应的匹配器件(6)接地，可等效为对第二辐射体(3)的形状进行改变，且可变电容(7)处于小容值状态或第二有源开关(8)接通第二电容C2时，在预设工作频段内能够短路天线信号，并起到调谐信号自谐振点，第一辐射体(1)与第二辐射体(3)在工作频段范围内处于短路状态，第二辐射体(3)与第一辐射体(1)构成工作频段内电连接，第二辐射体(3)作为第一辐射体(1)天线的一部分，可变电容(7)或第二电容C2等效为连接第一辐射体(1)与第二辐射体(3)的连接体，它们构成一个整体，此时天线构成PIFA天线形态，具有工作频段f1；
当第一有源开关(5)通过相应的匹配器件(6)接地，可等效为对第二辐射体(3)的形状进行改变，且可变电容(7)处于大容值状态或第二有源开关(8)接通第一电容C1时，第一辐射体(1)与第二辐射体(3)在工作频段范围内处于断路状态，第二辐射体(3)与第一辐射体(1)并不构成在工作频段内的电连接，但具有信号电磁耦合辐射，此时第二辐射体(3)具有对第一辐射体(1)的电磁耦合寄生，此时，天线构成常规的主天线辐射体和接地寄生天线辐射体设计，具有主天线工作频段f2和寄生频段f3；
当第一有源开关(5)断路，且可变电容(7)处于小容值状态或第二有源开关(8)接通第二电容C2时，在预设工作频段内能够短路天线信号，并起到调谐信号自谐振点，第一辐射体(1)与第二辐射体(3)在工作频段范围内处于短路状态，第二辐射体(3)与第一辐射体(1)构成工作频段内电连接，第二辐射体(3)作为第一辐射体的天线分支，并与天线信号源直接馈电，此时，天线构成多分支天线设计，具有主天线工作频段f2和寄生频段f4；
当第一有源开关(5)断路，且可变电容(7)处于大容值状态或第二有源开关(8)接通第一电容C1时，第一辐射体(1)与第二辐射体(3)在工作频段范围内处于断路状态，第二辐射体(3)为独立的金属体并通过电磁耦合形式被第一辐射体(1)激发，成为第一辐射体(1)的天线分支，并与天线信号源耦合，此时，天线构成多分支天线设计，具有主天线工作频段f2和寄生频段f5。
2.如权利要求1所述的移动终端天线装置，其特征在于：所述可变电容(7)针对工作频段分为高阻状态或低阻状态，当所述可变电容(7)处于高阻状态下，所述第一辐射体(1)与所述第二辐射体(3)处于断路状态，当所述可变电容(7)处于低阻状态下，所述第一辐射体(1)与所述第二辐射体(3)处于短路状态。
3.如权利要求2所述的移动终端天线装置，其特征在于：所述匹配器件(6)包括电容或电感。
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