技术领域

本发明涉及通信技术， 尤其涉及一种应用在手机、 笔记本等移动终端的 天线装置及移动终端。

背景技术

为有效的简化掌上电脑、 笔记本电脑和移动电话等移动终端设备间的通 信， 方便上述设备与因特网间的通信， 使得设备与因特网之间的数据传输更 为迅捷有效， BT ( Bule Tooth, 蓝牙）和 WIFI(wireless fidelity, 无线保真) 技术已成为上述终端必备功能。

BT 和 WIFI 都属于短距离传输技术。 蓝牙是支持设备短距离通信 ( 10m-15m内） 的无线电技术， 其釆用分散式网络结构以及快跳频和短包技 术， 支持点对点及点对多点通信， 工作在全球通用的 2.4GHz ISM (即工业、 科学、 医学）频段。 其数据速率为 1Mbps, 釆用时分双工传输方案实现全双 工传输。

WIFI(wireless fidelity)即无线保真技术， 802.11无线标准定义的 WIFI传 输速率有 1Mbps、 2 Mbps, 5.5 Mbps, 11 Mbps, 6 Mbps, 9 Mbps, 12 Mbps, 18 Mbps, 24 Mbps, 36 Mbps, 48 Mbps和 54 Mbps等等， 常用的 WIFI标准 主要包括 802.11b、 802.11a和 802. l lg等， 其中 802.11b釆用 2.4GHz频段， 可支持 11 Mbps的共享介入速率， 802.11a釆用 5GHz的频段，其速率高达 54 Mbps, 釆用 OFDM (正交频分复用）技术， 但无障碍的接入距离降到 30-50m, 802. l lg其实是一种混合标准， 既能适应 802.11b标准， 又符合 802.11a标准， 它比 802.11b速率快 5倍， 并与 802.11b兼容。 其相对蓝牙技术无线电波的覆 盖范围广， 传输半径可达到 100m, 速率更快， 实现成本较低， 但数据安全性 相比蓝牙较差。

为结合两者的优点，将点对点或点对多点数据 传输及 WIFI上网的高速率 和无线上网的可移动性结合， 目前终端都需要配备 BT&WIFI功能，但由于两 者使用的频率范围相同， 存在着同频干扰， 导致性能下降， 目前为解决共存 问题， 常见的有三种方案： 1、釆用双天线的方案实现共存，但为实现隔� �度， 天线摆放位置和整机的尺寸都会受到限制，主 流的 3-wire在 WIFI和 BT之间 分配了三个 GPIO (通用输入输出）口用于实现交互彼此的收发� �态和控制信 息； 2、 单天线 switch (切换） ， coupler (耦合） ， hybrid (混合）共存方案， 主要是 hybrid方案， 首先通过开关切换方式在 WIFI的 TX (发送线）状态和 其他工作状态进行选择， 再用功分器将 BT的 TX和 WIFI的 RX (接收线 ) 进行隔离， 降低 WIFI发射时对 BT的干扰， 同时 WIFI的发射功率不会有很 大的损失。 上述的方案都是基于芯片和器件来实现两者之 间的共存， 限制了 整机的尺寸的微型化， 超薄化， 增加了系统的复杂性， 不利于成本控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种天线装置及移动终端 ， 以提高天线装置自身的 隔离度， 实现 BT&WIFI同时工作。

为解决以上技术问题， 本发明提供了一种天线装置， 所述天线装置包括 单极子天线、 缝隙耦合天线及隔离电阻， 且所述单极子天线与所述缝隙耦合 天线的辐射模式正交； 所述单极子天线的馈电部分与所述缝隙耦合天 线的馈 电部分通过隔离电阻连接。

优选地， 所述单极子天线包括第一辐射臂及对所述第一 辐射臂进行直接 馈电的第一馈电臂； 所述缝隙耦合天线包括第二辐射臂及通过缝隙 对所述第 二辐射臂进行耦合馈电的第二馈电臂； 所述第一辐射臂和所述第二辐射臂之 间存在缝隙结构； 所述单极子天线的馈电部分与所述缝隙耦合天 线的馈电部 分通过隔离电阻连接是指： 所述第一馈电臂与所述第二馈电臂相互分开， 隔 离电阻的两端分别连接所述第一馈电臂和所述 第二馈电臂。

优选地， 所述单极子天线和所述缝隙耦合天线由双面覆 铜的 PCB制作形 成。

优选地， 所述 PCB包括第一表面、 第二表面及与所述第一表面和第二表 面相连的侧面， 所述第一馈电臂和第二馈电臂在所述 PCB的第一表面形成； 所述第一辐射臂和第二辐射臂在所述第二表面 和侧面形成， 且第一馈电臂与 第一辐射臂相接， 第二馈电臂与第二辐射臂相接。 优选地， 所述第一馈电臂和第二馈电臂的特性阻抗为 30欧姆 -70欧姆， 所述隔离电阻的阻抗为 50欧姆 -100欧姆。

优选地， 所述的第一辐射臂和第二辐射臂的面积为 60mm ² 以上， 且缝隙 结构在第二馈电臂上的投影宽度为 0.2mm-lmm; 所述第一辐射臂的长度为 20mm-30mm, 包括 PCB的厚度， 第一辐射臂的宽度为 3mm-5mm; 第二辐射 臂的长度为通信模块工作频段基板介质波长的 1/3至 1/5, 宽度为 2mm-3mm。

为解决以上技术问题， 本发明还提供了一种移动终端， 所述移动终端包 括天线保真（WIFI )通信模块、 蓝牙 （BT )通信模块及天线装置， 其中， 所述天线装置包括单极子天线、 缝隙耦合天线及隔离电阻， 且所述单极 子天线与所述缝隙耦合天线的辐射模式正交； 所述单极子天线的馈电部分与 所述缝隙耦合天线的馈电部分通过隔离电阻连 接；

所述 WIFI通信模块与所述单极子天线或缝隙耦合天� �的馈电部分连接， 相应地， 所述 BT通信模块与所述缝隙耦合天线或单极子天线� ��馈电部分连 接。

优选地， 所述单极子天线包括第一辐射臂及对所述第一 辐射臂进行直接 馈电的第一馈电臂； 所述缝隙耦合天线包括第二辐射臂及通过缝隙 对所述第 二辐射臂进行耦合馈电的第二馈电臂； 所述第一辐射臂和所述第二辐射臂之 间存在缝隙结构； 所述单极子天线的馈电部分与所述缝隙耦合天 线的馈电部 分通过所述隔离电阻连接是指： 所述第一馈电臂与所述第二馈电臂相互分 开， 隔离电阻的两端分别连接所述第一馈电臂和所 述第二馈电臂。

优选地， 所述单极子天线和所述缝隙耦合天线由双面覆 铜的 PCB制作形 成。

优选地， 所述 PCB包括第一表面、 第二表面及与所述第一表面和第二表 面相连的侧面， 所述第一馈电臂和第二馈电臂在所述 PCB的第一表面形成； 所述第一辐射臂和第二辐射臂在所述第二表面 和侧面形成， 且第一馈电臂与 第一辐射臂相接， 第二馈电臂与第二辐射臂相接。 本发明天线装置釆用通过隔离电阻连接的单极 子天线和缝隙耦合天线实 现， 且保证单极子天线与缝隙耦合天线的辐射模式 正交， 从而提高天线装置 自身的隔离度，减少蓝牙通信和 WIFI通信之间的互扰， 不需要外加隔离或时 分器件， 降低了系统的复杂性和成本。

附图概述

图 1是本发明天线装置的示意图；

图 2是本发明实施例一的天线装置结构示意图， 其中：

1-1-双馈线的第一馈电臂， 1-2-双馈线的第二馈电臂， 2-PCB, 3-地板， 4-隔离电阻， 5-主辐射结构的第一辐射臂， 6-主辐射结构的第二辐射臂； 图 3是实施例一的馈电部分平面示意图；

图 4是实施例一的辐射结构部分示意图；

图 5是实施例二的辐射结构部分示意图；

图 6是本发明移动终端实施例一的模块结构示意� �；

图 7是本发明移动终端实施例一的模块结构示意� �；

图 8是本发明天线装置两端口的驻波比；

图 9是本发明天线装置两端口间的隔离度；

图 10是本发明天线装置 WIFI部分的无源效率；

图 11本发明天线装置 BT部分的无源效率。

本发明的较佳实施方式

本发明天线装置和移动终端的主要思想是釆用 通过隔离电阻连接的单极 子天线和缝隙耦合天线实现， 且保证单极子天线与缝隙耦合天线的辐射模式 正交，从而提高天线装置自身的隔离度， 减少蓝牙通信和 WIFI通信之间的互 扰， 不需要外加隔离或时分器件， 降低了系统的复杂性和成本。

如图 1所示， 本发明天线装置包括单极子天线、 缝隙耦合天线及隔离电 阻， 且所述单极子天线与所述缝隙耦合天线的辐射 模式正交； 所述单极子天 线的馈电部分与所述缝隙耦合天线的馈电部分 通过隔离电阻连接。 所述单极子天线包括第一辐射臂及对所述第一 辐射臂进行直接馈电的第 一馈电臂； 所述缝隙耦合天线包括第二辐射臂及通过缝隙 对所述第二辐射臂 进行耦合馈电的第二馈电臂； 所述第一辐射臂和所述第二辐射臂之间存在缝 隙； 所述第一馈电臂与所述第二馈电臂相互分开， 隔离电阻的两端分别连接 所述第一馈电臂和所述第二馈电臂。

隔离电阻主要降低馈电端的相互耦合， 以提高两者间的隔离度， 使天线 可以实现 BT&WIFI两种功能， 总的来说， 隔离度可以分为两个部分，馈电部 分隔离度以及空间耦合隔离度， 馈电部分的隔离度通过加上隔离电阻来平衡 两支臂的电流， 减少互耦， 空间耦合隔离度则是通过激励场的正交来予以 实 现。

实施例一

在该实施例一中， 单极子天线和所述缝隙耦合天线由双面覆铜的 印刷电 路板 PCB制作形成。 所述 PCB包括第一表面、 第二表面及与所述第一表面 和第二表面相连的侧面， 所述第一馈电臂和第二馈电臂在所述 PCB的第一表 面形成； 所述第一辐射臂和第二辐射臂在所述第二表面 和侧面形成， 且第一 馈电臂与第一辐射臂相接， 第二馈电臂与第二辐射臂相接。

如图 2所示， 天线装置由 PCB2、 地板 3、 双馈线结构 1-1、 1-2, 隔离电 阻 4和主辐射结构 5、 6组成。 PCB2为双面覆铜结构， 通过光刻、 腐蚀等微 带制作工艺， 在 PCB2的下表面实现双馈线结构 1-1、 1-2, 在 PCB2的上表面 及侧面实现主辐射结构 5、 6, 主辐射结构分为第一辐射臂 5和第二辐射臂 6, 第二辐射臂和第一辐射臂之间存在一定尺寸的 缝隙结构。

图 3为双馈线结构 1-1、 1-2的正视图， 其包括第一馈电臂 1-1 , 第二馈 电臂 1-2, 以及隔离电阻 4。 第一馈电臂 1-1和第二馈电臂 1-2在下表面形成， 彼此分开， 且均有一端邻近侧面， 具体形状可如图 2所示。

图 4为主辐射结构示意图。 第一辐射臂 5和第二辐射臂 6均有一部分在 侧面， 一部分在上表面， 且第一辐射臂 5和第二辐射臂 6的上表面的部分平 行设置， 存在缝隙结构， 具体形状如图 3所示。

所述第一馈电臂和第二馈电臂的特性阻抗为 30欧姆 -70欧姆， 优选地， 为 50欧姆， 因为两馈电支臂始终与射频电路相连接， 一般传输线以及射频元 器件、 PA、 双工器等的特性阻抗都要求为 50欧姆， 如果偏离 50欧姆， 会造 成驻波增加， 导致辐射效率降低

所述的第一辐射臂和第二辐射臂的面积为 60mm ² 以上， 且缝隙结构在第 二馈电支臂上的投影宽度为 0.2-lmm。

所述第一辐射臂的长度为 20-30mm,包括 PCB的厚度，宽度为 3mm-5mm。 第二辐射臂 6的长度为通信模块（如 BT或 WIFI通信模块）工作频段基 板介质波长的 1/3至 1/5 ,优选地为 1/4FR4( FR4是一种耐燃材料等级的代号） 介质波长， 宽度为 2mm-3mm。

结合图 2至 4,双馈线结构的第一馈电臂 1-1对主辐射结构的第一辐射臂

5进行馈电， 与蓝牙通信模块连接， 第一辐射臂的宽度和长度决定了 BT的辐 射效率。

第二辐射臂 6和第一辐射臂 5之间存在一定尺寸的缝隙结构， 双馈线结 构的第二馈电臂 1-2通过缝隙实现对第二辐射臂 6的缝隙耦合馈电， 类似于 缝隙耦合天线，与 WIFI通信模块连接，其场强方向与单极子的场� �方向正交， 抑制了互扰， 增加了两端口间的隔离度。 为平衡双馈线结构两臂 1-1 , 1-2的 电流， 在分支间焊接隔离电阻 4, 隔离电阻 4的阻抗为 50-100欧姆。

产生缝隙馈电的条件是缝隙两边需要存在电压 差， 第一辐射臂和第二辐 射臂之间存在着电场差， 所以第二辐射臂通过缝隙向外辐射能量， 产生缝隙 辐射。

所述的 PCB的厚度决定了双馈线的特性阻抗， 而特性阻抗对应着双馈线 的线宽， 为保证天线工作性能， PCB的净空区域的面积须大于 60 mm ² , 且 在 PCB长度方向， 净空长度须 8mm以上。

实施例 2

实施例 2的辐射臂结构部分如图 5所示。

馈电方式及馈电臂与实施例 1相同， 与实施例 1相比， 不同之处在于第 二辐射臂 6的形状为连续的 "弓" 形。 第一辐射臂 5和第二辐射臂 6的面积 保证为 60mm ² 以上， 长度为 20-30mm, 包括 PCB的厚度， 宽度为 3mm-5mm, 第二辐射臂 6的长度为 BT&WIFI工作频段 FR4介质波长的 1/3至 1/5, 优选地为 1/4FR4介质波长， 宽度为 2mm-3mm。

第一辐射臂 5和第二辐射臂 6均有一部分在侧面， 一部分在上表面， 第 一辐射臂 5和第二辐射臂 6之间存在缝隙结构， 且该缝隙结构投影在第二馈 电支臂上的缝隙宽度为 0.2-lmm。

可变换地， 实施例 1和实施例 2中， 第一馈电臂 1-1和第二馈电臂 1-2 还可以为其他形状如直线形、 折弯形或 U形等。

本发明还提供了一种移动终端， 该移动终端包括 BT通信模块、 WIFI通 信模块及上述天线装置， 图 6和图 7分别为不同的连接关系示意图，

图 6中， WIFI通信模块与天线装置的单极子天线连接， BT通信模块与 天线装置的缝隙耦合天线连接。

图 7中， WIFI通信模块与天线装置的缝隙耦合天线连接� � BT通信模块 与天线装置的单极子天线连接。

如上所述， 所述天线装置包括单极子天线、 缝隙耦合天线及隔离电阻， 且所述单极子天线与所述缝隙耦合天线的辐射 模式正交； 所述单极子天线的 馈电部分与所述缝隙耦合天线的馈电部分通过 隔离电阻连接；

具体地，所述 WIFI通信模块与所述单极子天线或缝隙耦合天� �的馈电部 分连接， 相应地， 所述 BT通信模块与所述缝隙耦合天线或单极子天线� ��馈 电部分连接。

所述单极子天线包括第一辐射臂及对所述第一 辐射臂进行直接馈电的第 一馈电臂； 所述缝隙耦合天线包括第二辐射臂及通过缝隙 对所述第二辐射臂 进行耦合馈电的第二馈电臂； 所述第一辐射臂和所述第二辐射臂之间存在缝 隙结构； 所述第一馈电臂与所述第二馈电臂相互分开， 隔离电阻的两端分别 连接所述第一馈电臂和所述第二馈电臂。

所述单极子天线和所述缝隙耦合天线由双面覆 铜的 PCB制作形成。

所述 PCB包括第一表面、第二表面及与所述第一表面 和第二表面相连的 侧面， 所述第一馈电臂和第二馈电臂在所述 PCB的第一表面形成； 所述第一 辐射臂和第二辐射臂在所述第二表面和侧面形 成， 且第一馈电臂与第一辐射 臂相接， 第二馈电臂与第二辐射臂相接。

图 8-11给出了天线装置工作状态下性能示意图。

图 8是本发明天线装置两端口的驻波比， 在常温下， 两端口的驻波比在 2.3GHZ-2.5GHz 频带范围内小于 3。

图 9是本发明天线装置两端口间的隔离度； 图示显示， 两端口的隔离度 在 2.4GHz为 -14dB以下。

图 10是本发明天线装置 WIFI部分的无源效率；图 11是本发明天线装置 BT部分的无源效率； 图示显示， BT和 WIFI的互扰很低， 完全不需要加隔离 器件和时分开关来进行信号控制， 而且两者的无源效率达到了 50%以上， 完 全满足天线性能评估要求。

本发明釆用通过隔离电阻连接的单极子天线和 缝隙耦合天线实现， 且保 证单极子天线与缝隙耦合天线的辐射模式正交 ，通过天线本身的设计使得 BT 和 WIFI两者辐射激励模式的不同， 抑制了相互间的耦合， 减少了干扰， 实现 了 BT&WIFI工作共存，提高了两种通信模式工作� ��同一频段的隔离度， 不需 要更多的隔离和时分双工器件。

另外， 本发明提供了简单实用的应用方案， 釆用印刷天线技术， 工艺简 单， 成本易于控制， 可操作性强。

工业实用性

与现有技术相比， 本发明天线装置釆用通过隔离电阻连接的单极 子天线 和缝隙耦合天线实现， 且保证单极子天线与缝隙耦合天线的辐射模式 正交， 从而提高天线装置自身的隔离度，减少蓝牙通 信和 WIFI通信之间的互扰， 不 需要外加隔离或时分器件， 降低了系统的复杂性和成本。