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Title:
ANTENNA SYSTEM AND TERMINAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/161444
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to the technical field of wireless communications, and specifically relates to an antenna system and a terminal, wherein the antenna system includes: a first antenna, a second antenna. The first antenna and the second antenna are connected to an antenna feed point in parallel, and a phase-shifting device is connected between the first antenna or the second antenna and the antenna feed point in series to counteract the imaginary part of the impedance at the antenna feeding point near a center frequency point. Application of the antenna system of embodiments of the present invention extends the radio frequency bandwidth of the antenna system in a free space, and increases average efficiency.

Inventors:
WANG HONGYU (CN)
LV SHUWEN (CN)
ZHANG HUIMIN (CN)
WU BIN (CN)
Application Number:
PCT/CN2014/075941
Publication Date:
October 29, 2015
Filing Date:
April 22, 2014
Export Citation:
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Assignee:
HUAWEI DEVICE CO LTD (CN)
International Classes:
H01Q21/00; H04B1/18
Foreign References:
CN101728626A2010-06-09
CN203456585U2014-02-26
US20100295728A12010-11-25
Other References:
See also references of EP 2999049A4
Attorney, Agent or Firm:
GUANGZHOU SCIHEAD PATENT AGENT CO.. LTD (CN)
广州三环专利代理有限公司 (CN)
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Claims:
权 利 要 求

1、 一种天线系统, 其特征在于, 包括第一天线、 第二天线, 所述第一天 线和所述第二天线并联到天线馈电点,在所述第一天线或所述第二天线与所述 天线馈电点之间串联有移相装置,以使所述天线馈电点处的阻抗的虚部在中心 频点附近被抵消。

2、 如权利要求 1所述的天线系统, 其特征在于, 所述移相装置串联在所 述第一天线或所述第二天线与所述天线馈电点之间,所述第一天线的输入阻抗 Z1与所述第二天线的输入阻抗 Z2满足: Z1=Z2或 Z1=A*Z2或, Z1=R1+JX1, Z2=R2+JX2, R1*X2=R2*X1 , A为任意实数。

3、 如权利要求 2所述的天线系统, 其特征在于, 所述移相装置包括: 传 输线、 电感电容 LC振荡电路或集成的移相器。

4、 如权利要求 3所述的天线系统, 其特征在于, 当所述移相装置包括单 一传输线时,所述传输线串联在所述第一天线或所述第二天线与所述天线馈电 点之间, 所述传输线的长度 L为 n , 其中, n为奇数; 当所述传输线包括第

4

一传输线和第二传输线,所述第一天线与所述天线馈电点之间串联所述第一传 输线, 所述第二天线与所述天线馈电点之间串联所述第二传输线, 所述第一传 输线和第二传输线的长度差为 n^, 其中, n为奇数。 5、 如权利要求 1-4中任一项所述的天线系统, 其特征在于, 所述第一天 线或所述第二天线包括单极子天线和环天线中的任一种。

6、 一种终端, 其特征在于, 包括天线系统, 所述天线系统包括第一天线、 第二天线, 所述第一天线和所述第二天线并联到天线馈电点, 所述天线馈电点 与所述终端的射频收发电路相连,在所述第一天线或所述第二天线与所述天线 馈电点之间串联有移相装置,以使所述天线馈电点处的阻抗的虚部在中心频点 附近被抵消。

7、 如权利要求 6所述的终端, 其特征在于, 所述移相装置串联在所述第 一天线或所述第二天线与所述天线馈电点之间, 所述第一天线的输入阻抗 Z1 与所述第二天线的输入阻抗 Z2满足: Z1=Z2或 Z1=A*Z2或, Z1=R1+JX1, Z2=R2+JX2, R1*X2=R2*X1 , A为任意实数。

8、 如权利要求 7所述的终端, 其特征在于, 所述移相装置包括: 传输线、 电感电容 LC振荡电路或集成的移相器。

9、 如权利要求 8所述的终端, 其特征在于, 当所述移相装置包括单一传 输线时,所述传输线串联在所述第一天线或所述第二天线与所述天线馈电点之 间, 所述传输线的长度 L为 n^, 其中, n为奇数; 当所述传输线包括第一传

4

输线和第二传输线, 所述第一天线与所述天线馈电点之间串联所述第一传输 线, 所述第二天线与所述天线馈电点之间串联所述第二传输线, 所述第一传输 线和第二传输线的长度差为 n^, 其中, n为奇数。

4

10、 如权利要求 6-9中任一项所述的终端, 其特征在于, 所述第一天线或 所述第二天线包括单极子天线、 环天线中任一种。

Description:
天线系统及终端 技术领域

本发明涉及无线通信技术领域, 特别涉及一种天线系统及终端。 背景技术

运营商越来越重视手持机用户实际应用场景时 的天线性能, 当前,在对自 由空间通信质量提出要求的同时, 逐步对天线的头模, 手模及头手模的通信质 量提出了要求。 其中, 头手模通信状态是指用户的实际通话的状态。 在头手模 通信状态下, 当人头和人手靠近天线时, 不仅会造成天线的频偏, 而且会吸收 能量,从而造成天线的辐射和接收性能较大下 降, 尤其是金属框架构的天线更 是严重。 当人手触摸天线时会造成信号指示急剧下降, 造成用户电话掉线, 或 无法搜索到网络等严重后果,可见如何提升天 线在头手模场景下的效率已经成 为目前天线设计的最大热点和难点。 发明内容

鉴于此, 本发明提供一种天线系统, 可在自由空间扩展天线的射频带宽, 以及在头模, 手模和头手模场景下提升天线的效率。

本发明第一方面提供天线系统, 其可包括第一天线、 第二天线, 所述第一 天线和所述第二天线并联到天线馈电点,在所 述第一天线或所述第二天线与所 述天线馈电点之间串联有移相装置,以使所述 天线馈电点处的阻抗的虚部在中 心频点附近被 4氐消。 结合第一方面,在第一种可行的实施方式中, 所述移相装置串联在所述第 一天线或所述第二天线与所述天线馈电点之间 , 所述第一天线的输入阻抗 Z1 与所述第二天线的输入阻抗 Z2满足: Z1=Z2或 Z1=A*Z2或, Z1=R1+JX1, Z2=R2+JX2, R1*X2=R2*X1 , A为任意实数。 结合第一方面的第一种可行的实施方式,在第 二种可行的实施方式中, 所 述移相装置可包括: 传输线、 电感电容 LC振荡电路或集成的移相器。 结合第一方面的第二种可行的实施方式,在第 三种可行的实施方式中, 所 述移相装置包括传输线, 当所述传输线为单一传输线,且串联在所述第 一天线 或所述第二天线与所述天线馈电点之间时,所 述传输线的长度 L为 n ,其中,

4 n为奇数; 当所述传输线包括第一传输线和第二传输线, 第一天线与所述天线 馈电点之间串联所述第一传输线,所述第二天 线与所述天线馈电点之间串联所 述第二传输线, 所述第一传输线和第二传输线的长度差为 n , 其中, n为奇

4

数。 结合第一方面至第一方面的第三种可行的实施 方式中任一种,在第四种可 行的实施方式中,所述第一天线与所述第二天 线位于终端主板的相同侧或不同 侧。 结合第一方面至第一方面的第四种可行的实施 方式中任一种,在第五种可 行的实施方式中, 所述第一天线或所述第二天线包括单极子天线 、环天线中任 一种。 本发明第二方面提供一种终端, 其可包括天线系统, 所述天线系统包括第 一天线、 第二天线, 所述第一天线和所述第二天线并联到天线馈电 点, 所述天 线馈电点与所述终端的射频收发电路相连,在 所述第一天线或所述第二天线与 所述天线馈电点之间串联有移相装置,以使所 述天线馈电点处的阻抗的虚部在 中心频点附近被 4氐消。 结合第二方面,在第一种可行的实施方式中, 所述移相装置串联在所述第 一天线或所述第二天线与所述天线馈电点之间 , 所述第一天线的输入阻抗 Z1 与所述第二天线的输入阻抗 Z2满足: Z1=Z2或 Z1=A*Z2或, Z1=R1+JX1, Z2=R2+JX2, R1*X2=R2*X1 , A为任意实数。 结合第二方面的第一种可行的实施方式,在第 二种可行的实施方式中, 所 述移相装置包括: 传输线、 电感电容 LC振荡电路或集成的移相器。 结合第二方面的第二种可行的实施方式,在第 三种可行的实施方式中, 当 所述移相装置包括传输线, 当所述传输线为单一传输线,且串联在所述第 一天 线或所述第二天线与所述天线馈电点之间时, 所述传输线的长度 L为 n , 其

4 中, n为奇数; 当所述传输线包括第一传输线和第二传输线, 第一天线与所述 天线馈电点之间串联所述第一传输线,所述第 二天线与所述天线馈电点之间串 联所述第二传输线, 所述第一传输线和第二传输线的长度差为 n^, 其中, n

4

为奇数。 结合第二方面至第二方面的第三种可行的实施 方式中任一种,在第四种可 行的实施方式中,所述第一天线与所述第二天 线位于终端主板的相同侧或不同 侧。 结合第二方面至第二方面的第四种可行的实施 方式中任一种,在第五种可 行的实施方式中, 所述第一天线或所述第二天线包括单极子天线 、环天线中任 一种。 由上可见, 在本发明的一些可行的实施方式中, 提供一种天线系统, 其包 括第一天线、 第二天线, 所述第一天线和所述第二天线并联到天线馈电 点, 在 所述第一天线或所述第二天线与所述天线馈电 点之间串联有移相装置,以使所 述天线馈电点处的阻抗的虚部在中心频点附近 被抵消。这样, 本发明实施例的 天线系统在自由空间的射频带宽得以扩展, 平均效率得以提高, 并且, 本发明 实施例的天线系统在头模,手模和头手模场景 下的效率相对于单独使用第一天 线或第二天线时得以提升。 附图说明

图 1为本发明的天线系统一实施例的结构组成示 图;

图 2为本发明的天线系统另一实施例的结构组成 意图;

图 3为本发明的回波损耗曲线示意图;

图 4 为本发明第一天线在釆用本发明实施例的天线 系统前后在自由空间 和头模, 手模和头手模场景下的效率对比示意图;

图 5为本发明的终端的一实施例的结构组成示意 。 具体实施例

下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明 。

图 1为本发明的天线系统的一实施例的结构组成 意图。如图 1所示, 其 可包括: 第一天线 11、 第二天线 21、 所述第一天线 11和所述第二天线 21并 联到天线馈电点 30, 在第一天线 11与所述天线馈电点 30之间串联有移相装 置 31, 以使所述天线馈电点 30处的阻抗的虚部在中心频点附近被抵消。 需要 说明的是,图 1中是在第一天线 11与所述天线馈电点 30之间串联有移相装置 31 , 具体实现中,移相装置 31的位置还可替换为串联在第二天线 21与所述天 线馈电点 30之间。 作为一种可行的实施方式, 本发明如图 1所示的实施例中, 所述第一天线 的输入阻抗 Z1与所述第二天线的输入阻抗 Z2可满足: Z1=Z2或 Z1=A*Z2或, Z1=R1+JX1, Z2=R2+JX2, R1*X2=R2*X1, 其中, A为任意实数。 作为一种可行的实施方式, 本发明实施例的移相装置 31可为传输线。 作 为一种实施方式, 所述传输线的长度 L可为 n^, 其中, n为奇数, A为波长。

4

当然, 具体实现中, 本发明实施例的移相装置 31还可为电感电容 LC电 路(由电容和电感组成), 或者, 将所述 LC 电路集成而形成的移相器。 当釆 用 LC电路或移相器时, 本发明实施例可通过选择合适型号的电容、 电感来满 足天线馈电点 30处的阻抗的虚部在中心频点(指天线的工作 段的中心频点, 也可称之为谐振频点) 附近被抵消。 通常天线的阻抗可表示为 Z=R+jX, 其中, R为阻抗 Z的实部, X为 Z的 虚部, 本发明实施例所谓天线馈电点的阻抗的虚部在 中心频点被抵消即表示, 天线馈电点的阻抗 Z'在中心频点仅包括实部 R。 具体实现中,本发明实施例的第一天线 11和第二天线 21在终端上的位置 可位于终端主板的相同侧或者不同侧, 具体位置不受限制, 比如, 第一天线 11和第二天线 21可均位于终端的底部, 或者均位于终端的顶部, 或者, 第一 天线 11位于终端的顶部, 第二天线 21位于终端的底部。 具体实现中,本发明实施例的第一天线 11或第二天线 21包括单极子天线、 环天线中任一种。 比如, 第一天线 11和第二天线 21均为金属框环天线, 天线 尺寸为 53mm*10mm*7.5mm o 图 2为本发明的天线系统的另一实施例的结构组 示意图。 如图 2所示, 其可包括: 第一天线 11、 第二天线 21、 所述第一天线 11和所述第二天线 21 并联到天线馈电点 30, 所述第一天线 11与所述天线馈电点 30之间串联第一 移相装置 40, 所述第二天线 21与所述天线馈电点 30之间串联第二移相装置 50, 以使所述天线馈电点 30处的阻抗的虚部在中心频点附近被抵消。 作为一种可行的实施方式, 本发明如图 2所示的实施例中, 所述第一天线 的输入阻抗 Z1与所述第二天线的输入阻抗 Z2满足: Z1=Z2或 Z1=A*Z2或, Z1=R1+JX1, Z2=R2+JX2, R1 *X2=R2*X1 ; 其中, A为任意实数。 作为一种可行的实施方式,所述移相装置 40和所述移相装置 50可为传输 线、假设, 所述第一天线与所述天线馈电点之间连接第一 传输线, 所述第二天 线与所述天线馈电点之间连接第二传输线, 此时, 作为一种实施方式, 所述第 一传输线的长度 L1与所述第二传输线的长度 L2之间可满足: Ll-L2=± n ,

4 其中, Rl、 R2、 XI和 X2为任意实数, n为奇数, A为波长。 当然, 具体实现中, 本发明实施例的第一移相装置 40和第二移相装置 50 还可为电感电容 LC电路(由电容和电感组成), 或者, 将所述 LC电路集成而 形成的移相器。 当釆用 LC电路或移相器时, 本发明实施例可通过选择合适型 号的电容、 电感来满足天线馈电点 30处的阻抗的虚部在中心频点 (指天线的 工作频段的中心频点, 也可称之为谐振频点) 附近被抵消。 具体实现中,本发明实施例的第一天线 11和第二天线 21在终端上的位置 可位于终端主板的相同侧或者不同侧, 具体位置不受限制,, 比如, 第一天线 11和第二天线 21可均位于终端的底部, 或者均位于终端的顶部, 或者, 第一 天线 11位于终端的顶部, 第二天线 21位于终端的底部。 具体实现中,本发明实施例的第一天线 11或第二天线 21包括单极子天线、 环天线中任一种。 比如, 第一天线 11和第二天线 21均为金属框环天线, 天线 尺寸为 53mm*10mm*7.5mm o

进一步, 为展示本发明实施例的效果, 假设图 2中第一天线 11经移相长 度为 L1的传输线后的阻抗变为 ZV, 第二天线 21经长度为 L2的传输线后的 阻抗变为移相 Z2',

天线馈电点的阻抗为 Ζ3, Ζ3= Ί2' II ΖΥ (即 Ζ3为 ΖΙ' 和 Z2' 的并联 阻抗), 参考图 3, 其中, ZV 的回波损耗曲线为点线所示曲线, Z2' 的回波 损耗曲线为短划线所示曲线, Ζ3的回波损耗曲线为实线所示曲线, 由图 3可 知, Ζ3相对比与 ΖΓ和 Ζ2,, 其回波损耗在 -3dB带宽提升了 1倍多, 具有明显 的带宽展宽效果。

进一步,图 4示出了第一天线在釆用本发明实施例的天线 统前后在自由 空间和头模, 手模和头手模场景下的效率对比示意图。 由图 4可知: 在自由空间场景下, 第一天线 11在通过移相装置并接第二天线 21后, 整个 天线系统的低频带宽展宽近 200Mhz (效率 -4dB为限), 高频也有 lOOMhz的展 宽, 优化后足可以覆盖整个 LTE频段(704Mhz-960Mhz,1710-2690Mhz ), 而且 在整个带宽内整个天线系统的平均效率略有提 高。 在手摸场景下, 第一天线 11在低频手模提升 7dB左右, 高频手模则提升了 3dB , 而在头手模场景下, 第一天线 11的头手模低频提升了 5dB, 高频提升了 ldB。 另外, 当没有釆用本发明实施例的天线系统时, 第一天线 11的低频在头手 模场景下有较大频偏, 约往低频偏移了 300Mhz左右, 这对于实际设计如何平 衡自由空间性能和手模及头手模性能是个极大 的难点,而利用本发明的天线系 统后, 整体天线系统的手模和头手模无明显频偏, 可有效解决此问题。

相应的, 本发明实施例还提供了一种终端, 如图 5所述, 其可包括本发明 前述的天线系统 1和射频收发电路 2, 其中, 所述射频收发电路 2与所述天线 系统 1的天线馈电点 30相连。 其中, 天线系统 1包括: 第一天线 11、 第二天 线 21、 所述第一天线 11和所述第二天线 21并联到所述天线馈电点 30, 进一 步, 所述第一天线 11与所述天线馈电点 30之间串联第一移相装置 40, 所述 第二天线 21与所述天线馈电点 30之间串联第二移相装置 50, 以使所述天线 馈电点 30处的阻抗的虚部在中心频点附近被抵消。

图 5 中仅以天线系统 1 的一个实例进行了图示, 具体实现, 本发明图 5 的天线系统 1可为包括第一天线、第二天线, 所述第一天线和所述第二天线并 联到天线馈电点,在所述第一天线或所述第二 天线与所述天线馈电点之间串联 有移相装置, 以使所述天线馈电点处的阻抗的虚部在中心频 点附近被抵消。其 具体实施例除了图 1、 图 2所示, 还可以有其他未画出的, 在此不能仅以图 5 所示实例进行限定。

总之, 以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而 已, 并非用于限定本 发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之 内,所作的任何修改、等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。