CN105449367B - 一种多环天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及移动通信技术领域，公开了一种多环天线。所述多环天线的第二环形振子设置于所述第一环形振子的环内；所述第一环形振子的馈电点及所述第二环形振子的馈电点分别耦合至所述馈电端；所述第一环形振子的接地点及所述第二环形振子的接地点分别耦合至所述接地端；还包括至少一对开关，以及至少一个谐振分支，所述至少一对开关可选择的将所述谐振分支的两端连接至所述第一环形振子以改变所述第一环形振子的谐振频率，或者可选择的将所述谐振分支的两端连接至所述第二环形振子以改变所述第二环形阵子的谐振频率。本发明通过至少一对开关切换天线不同的工作状态，使多环天线可满足不同通信制式对频段的需求。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种应用于移动终端的重构多环天线。
背景技术
随着通信技术的发展，对于移动终端的频段制式支持提出了更高的要求，相对原有的3G网络设备，4G网络的手持移动终端天线需要支持更多的频段需求才能满足运营商的要求；且小型化、轻薄型的设计需求，使天线的设计成为整机射频性能的技术瓶颈。现有的天线形式包括：多频单极子天线(monopole antenna)、单环或双环天线(single loop anddual loop antenna)、倒置折叠天线(IFA)和平面倒置折叠天线(PIFA)。这些天线类型根据其使用的条件和性能的不同应用于不同的手持通信终端环境中。其中由于单环或双环天线具有较宽的低频带宽、较低的SAR(人体吸收比率)值，以及较强的抗环境干扰等优势被广泛的应用于电子产品中。如图1和图2所示，双环天线的第一谐振回路101用于产生第二谐振频率F0；第一谐振回路101与第二谐振回路103之间的第一缝隙间隔102用于产生谐振和控制第一谐振回路101与第二谐振回路103之间的耦合系数，该谐振频率为谐振频率F1；第二谐振回路103用于产生第三谐振频率F2，双环天线通常频率带宽用于满足常规的2G\3G天线使用。
然而，现有的单环或双环天线由于设计及生产形式固定，仅能满足部分频段的需求，因而无法适应现阶段手持移动终端对TDD-LTE\FDD-LTE的所有频段的需求。
发明内容
针对现有的单环或双环天线存在的上述问题，现提供一种旨在实现可以满足不同制式对频段的需求的多环天线。
具体技术方案如下：
一种多环天线，其特征在于，包括：
一第一环形振子；
一第二环形振子，设置于所述第一环形振子的环内；
一馈电端，所述第一环形振子的馈电点及所述第二环形振子的馈电点分别耦合至所述馈电端；
一接地端，所述第一环形振子的接地点及所述第二环形振子的接地点分别耦合至所述接地端；
所述第一环形振子与所述第二环形振子之间的间隙产生第一谐振频率F1；
还包括至少一对开关，以及至少一个谐振分支，所述至少一对开关可选择的将所述谐振分支的两端连接至所述第一环形振子以改变所述第一环形振子的谐振频率，或者可选择的将所述谐振分支的两端连接至所述第二环形振子以改变所述第二环形振子的谐振频率。
优选的，所述第一环形振子用以产生第二谐振频率F0。
优选的，所述第二环形振子用以产生第三谐振频率F2，且所述第三谐振频率F2>所述第二谐振频率F0。
优选的，所述谐振分支包括：第一谐振分支；
至少一对开关包括一对第一开关，所述一对第一开关可选择的将所述第一谐振分支的两端连接至所述第二环形振子，使所述第二环形振子可控制的于，使用所述一对第一开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第一谐振分支作为部分振子之间切换。
优选的，所述第一谐振分支用以产生第四谐振频率F11。
优选的，所述第一开关为单刀双掷开关。
优选的，所述谐振分支还包括：一第二谐振分支；
所述一对第一开关可选择的将所述第二谐振分支的两端连接至所述第二环形振子，使所述第二环形振子可控制的于，使用所述一对第一开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第二谐振分支作为部分振子之间切换，或者可选择的将所述第一谐振分支的两端连接至所述第二环形振子，使所述第二环形振子可控制的于，使用所述一对第一开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第一谐振分支作为部分振子之间切换。
优选的，所述第一开关为单刀三掷开关。
优选的，所述谐振分支还包括：一第三谐振分支；
所述一对第一开关可选择的将所述第三谐振分支的两端连接至所述第二环形振子，使所述第二环形振子可控制的于，使用所述一对第一开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第三谐振分支作为部分振子之间切换，或者所述一对第一开关可选择的将所述第二谐振分支的两端连接至所述第二环形振子，使所述第二环形振子可控制的于，使用所述一对第一开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第二谐振分支作为部分振子之间切换，或者可选择的将所述第一谐振分支的两端连接至所述第二环形振子，使所述第二环形振子可控制的于，使用所述一对第一开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第一谐振分支作为部分振子之间切换。
优选的，所述第一开关为单刀四掷开关。
优选的，所述谐振分支包括：一第四谐振分支；
至少一对开关包括一对第二开关，所述一对第二开关可选择的将所述第四谐振分支的两端连接至所述第一环形振子，使所述第一环形振子可控制的于，使用所述一对第二开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第四谐振分支作为部分振子之间切换。
优选的，所述第二开关为单刀双掷开关。
优选的，第二谐振频率F0的谐振频点范围在500MHz-1000MHz之间。
优选的，第三谐振频率F2的谐振频点范围在1750MHz-2200MHz之间。
优选的，第四谐振频率F11的谐振频点范围在1000MHz-F1之间。
上述技术方案的有益效果：通过至少一对开关切换天线不同的工作状态，使多环天线可满足不同通信制式对频段的需求。
附图说明
图1为现有的双环天线的电路图；
图2为现有的双环天线的仿真和测试的回波损耗曲线图；
图3为本发明所述多环天线的第一种实施例的电路图；
图4为本发明所述多环天线的仿真和测试的回波损耗曲线图；
图5为本发明所述多环天线的第二种实施例的电路图；
图6为本发明所述多环天线的第三种实施例的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图3至图5所示，一种多环天线，包括：
第一环形振子201；
第二环形振子204，设置于第一环形振子201的环内；
馈电端206，第一环形振子201的馈电点及第二环形振子204的馈电点分别耦合至馈电端206；
接地端205，第一环形振子201的接地点及第二环形振子204的接地点分别耦合至接地端205；
第一环形振子201与第二环形振子204之间的间隙产生第一谐振频率F1；
还包括至少一对开关，以及至少一个谐振分支，至少一对开关可选择的将谐振分支的两端连接至第一环形振子201以改变第一环形振子201的谐振频率，或者可选择的将谐振分支的两端连接至第二环形振子204以改变第二环形振子204的谐振频率。
在本实施例中通过至少一对开关切换天线的不同的工作状态来满足不同通信制式对频段的需求。
在优选的实施例中，第一环形振子201用以产生第二谐振频率F0，其谐振频点范围在500MHz-1000MHz之间，第二环形振子204用以产生第三谐振频率F2，其谐振频点范围在1750MHz-2200MHz之间，且第三谐振频率F2>第二谐振频率F0，如图4所示，第一环形振子201与第二环形振子204之间的第二缝隙间隔207用于产生第一谐振频率F1，其谐振频点范围在1500MHz-1750MHz之间，以及控制第一环形振子201与第二环形振子204之间的耦合系数，其中第二谐振频率F0<第一谐振频率F1<第三谐振频率F2。
在优选的实施例中，谐振分支中包括：第一谐振分支208；
至少一对开关包括一对第一开关(209a、209b)，一对第一开关(209a、209b)可选择的将第一谐振分支208的两端连接至第二环形振子204，使第二环形振子204可控制的于，使用所述一对第一开关(209a、209b)之间的部分作为部分振子，以及使用第一谐振分支208作为部分振子之间切换。
在本实施例中，第一谐振分支208设置于第一环形振子201与第二环形振子204之间，两个第一开关(209a、209b)用以切换天线电流回路，从而改变天线的谐振状态，如图3和图4所示，共包括两个状态的电流回路。在第一状态的电流回路的顺序为：馈电端206、第一开关209a、第二环形振子204、第一开关209b、接地端205，用于完成第三谐振频率F2谐振激发。第一环形振子201产生第二谐振频率F0，第一环形振子201与第二环形振子204之间的第二缝隙间隔207用于产第一谐振频率F1，以及第一环形振子201与第二环形振子204之间的耦合系数；第二环形振子204用于产生第三谐振频率F2。
第二状态的电流回路的顺序为：馈电端206、第一开关209a、第一谐振分支208、第一开关209b、接地端205。第一谐振分支208用于产生第四谐振频率F11，第一谐振分支208改变了原始第二环形振子204的振子长度以及与第一环形振子201之间的缝隙间隔(第二缝隙间隔207的耦合系数)，第一谐振分支208的振子长度要大于原有第二环形振子204，相应的第一谐振频率F1减小为第五谐振频率F01，其谐振频点范围在500MHz-F1之间，同时第一环形振子201与第一谐振分支208之间耦合系数相应的发生变化，从而完成了宽带的扩展。
在优选的实施例中，第一谐振分支208用以产生第四谐振频率F11，且第二谐振频率F0<第四谐振频率F11<第三谐振频率F2，第四谐振频率F11的谐振频点范围在1000MHz-F1之间。
在优选的实施例中，第一开关(209a、209b)为单刀双掷开关。在本实施例中两个单刀双掷开关的不动端设置于馈电端206和接地端205上，动端用于在第二环形振子204与第一谐振分支208之间进行切换。
如图5所示，在优选的实施例中，谐振分支中还包括：第二谐振分支210；
一对第一开关(209a、209b)可选择的将第二谐振分支210的两端连接至第二环形振子204，使第二环形振子204可控制的于，使用一对第一开关(209a、209b)之间的部分作为部分振子，以及使用第二谐振分支210作为部分振子之间切换，或者可选择的将第一谐振分支208的两端连接至第二环形振子204，使第二环形振子204可控制的于，使用一对第一开关(209a、209b)之间的部分作为部分振子，以及使用所述第一谐振分支208作为部分振子之间切换。
在本实施例中第二谐振分支210设置于第二环形振子204的环内；通过一对第一开关(209a、209b)切换天线电流回路，第二谐振分支210的振子长度小于第二环形振子204的振子长度，且改变了与第一环形振子201之间的缝隙间隔，相应的谐振频率发生变化，且第一环形振子201与第二谐振分支210之间耦合系数相应的发生变化，从而改变了带宽。
改变天线的谐振状态，共包括三种状态电流回路。
第一状态的电流回路为：馈电端206、第一开关209a、第二环形振子204、第一开关209b、接地端205。
第二状态的电流回路为：馈电端206、第一开关209a、第一谐振分支208、第一开关209b、接地端205。
第三状态的电流回路为：馈电端206、第一开关209a、第二谐振分支210、第一开关209b、接地端205。
在优选的实施例中，第一开关(209a、209b)为单刀三掷开关。在本实施例中两个单刀双掷开关的不动端设置于馈电端206和接地端205上，动端用于在第二环形振子204、第一谐振分支208和第二谐振分支210之间进行切换，以满足不同通信制式对频段的需求。
如图5所示，在优选的实施例中，谐振分支中还包括：第三谐振分支211；
一对第一开关(209a、209b)可选择的将第三谐振分支211的两端连接至第二环形振子204，使第二环形振子204可控制的于，使用一对第一开关(209a、209b)之间的部分作为部分振子，以及使用第三谐振分支211作为部分振子之间切换，或者一对第一开关(209a、209b)可选择的将第二谐振分支210的两端连接至第二环形振子204，使第二环形振子204可控制的于，使用一对第一开关(209a、209b)之间的部分作为部分振子，以及使用第二谐振分支210作为部分振子之间切换，或者可选择的将第一谐振分支208的两端连接至第二环形振子204，使第二环形振子204可控制的于，使用一对第一开关(209a、209b)之间的部分作为部分振子，以及使用第一谐振分支208作为部分振子之间切换。
在本实施例中第三谐振分支211设置于第二谐振分支210内侧，通过第一开关(209a、209b)切换天线电流回路，第三谐振分支211的振子长度小于第二谐振分支210的振子长度，且改变了与第一环形振子201之间的缝隙间隔，相应的谐振频率发生变化，且第一环形振子201与第三谐振分支211之间耦合系数相应的发生变化，从而改变了带宽。共包括四种状态电流回路：
第一状态的电流回路为：馈电端206、第一开关209a、第二环形振子204、第一开关209b、接地端205。
第二状态的电流回路为：馈电端206、第一开关209a、第一谐振分支208、第一开关209b、接地端205。
第三状态的电流回路为：馈电端206、第一开关209a、第二谐振分支210、第一开关209b、接地端205。
第四状态的电流回路为：馈电端206、第一开关209a、第三谐振分支211、第一开关209b、接地端205。
在优选的实施例中，第一开关(209a、209b)为单刀四掷开关。在本实施例中两个单刀双掷开关的不动端设置于馈电端206和接地端205上，动端用于在第二环形振子204、第一谐振分支208、第二谐振分支210和第三谐振分支211之间进行切换，通过单刀四掷开关就可以相应的得到多种不同状态，从中选取较优的固定为用户使用频率，可更好的扩展原有天线的谐振状态。通过前期的调试，可以利用几个不同的工作状态来满足不同通信制式对频段的需求，从而满足移动终端对2G\3G\4G不同频段的需求，简化了4G多频天线的设计难度。进一步的，第一开关(209a、209b)为单刀多掷开关，振荡回路为多路与单刀多掷开关相对应。
在优选的实施例中，如图6所示，谐振分支中还包括：第四谐振分支202；
至少一对开关包括一对第二开关(203a、203b)，一对第二开关(203a、203b)可选择的将第四谐振分支202的两端连接至第一环形振子201，使第一环形振子201可控制的于，使用一对第二开关(203a、203b)之间的部分作为部分振子，以及使用第四谐振分支202作为部分振子之间切换。
在本实施例中第四谐振分支202设置于第一环形振子201和第二环形振子204之间，第四谐振分支202的振子长度小于第一环形振子201的振子长度，两个第二开关(203a、203b)用以切换天线电流回路，从而改变天线的谐振状态，如图6所示，共包括两个状态的电流回路。在第一状态的电流回路的顺序为：馈电端206、第二开关203a、第一环形振子201、第一开关203b、接地端205。第二状态的电流回路的顺序为：馈电端206、第二开关203a、第一环形振子201、第四谐振分支202、第一开关203b、第一环形振子201、接地端205。通过切换回路振子长度，以调整谐振回路的振子长度，可有效的调整谐振频率，从而达到切换频段的目的。
在优选的实施例中，第二开关(203a、203b)为单刀双掷开关，在本实施例中单刀双掷开关的不动端设置于第一环形振子201上，动端用于在第一环形振子201与第四谐振分支202之间切换。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (14)
1.一种多环天线，其特征在于，包括：
一第一环形振子；
一第二环形振子，设置于所述第一环形振子的环内；
一馈电端，所述第一环形振子的馈电点及所述第二环形振子的馈电点分别耦合至所述馈电端；
一接地端，所述第一环形振子的接地点及所述第二环形振子的接地点分别耦合至所述接地端；
所述第一环形振子与所述第二环形振子之间的间隙产生第一谐振频率F1；
还包括至少一对开关，以及至少一个谐振分支，所述至少一对开关可选择的将所述谐振分支的两端连接至所述第一环形振子以改变所述第一环形振子的谐振频率，或者可选择的将所述谐振分支的两端连接至所述第二环形振子以改变所述第二环形振子的谐振频率；
所述谐振分支包括：一第四谐振分支；
至少一对开关包括一对第二开关，所述一对第二开关可选择的将所述第四谐振分支的两端连接至所述第一环形振子，使所述第一环形振子可控制的于，使用所述一对第二开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第四谐振分支作为部分振子之间切换，以调整所述多环天线的谐振回路的振子长度。
2.如权利要求1所述多环天线，其特征在于，所述第一环形振子用以产生第二谐振频率F0。
3.如权利要求2所述多环天线，其特征在于，所述第二环形振子用以产生第三谐振频率F2，且所述第三谐振频率F2>所述第二谐振频率F0。
4.如权利要求1所述多环天线，其特征在于，所述谐振分支包括第一谐振分支；
至少一对开关包括一对第一开关，所述一对第一开关可选择的将所述第一谐振分支的两端连接至所述第二环形振子，使所述第二环形振子可控制的于，使用所述一对第一开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第一谐振分支作为部分振子之间切换。
5.如权利要求4所述多环天线，其特征在于，所述第一谐振分支用以产生第四谐振频率F11。
6.如权利要求4所述多环天线，其特征在于，所述第一开关为单刀双掷开关。
7.如权利要求4所述多环天线，其特征在于，所述谐振分支还包括：一第二谐振分支；
所述一对第一开关可选择的将所述第二谐振分支的两端连接至所述第二环形振子，使所述第二环形振子可控制的于，使用所述一对第一开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第二谐振分支作为部分振子之间切换，或者可选择的将所述第一谐振分支的两端连接至所述第二环形振子，使所述第二环形振子可控制的于，使用所述一对第一开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第一谐振分支作为部分振子之间切换。
8.如权利要求7所述多环天线，其特征在于，所述第一开关为单刀三掷开关。
9.如权利要求7所述多环天线，其特征在于，所述谐振分支还包括：一第三谐振分支；
所述一对第一开关可选择的将所述第三谐振分支的两端连接至所述第二环形振子，使所述第二环形振子可控制的于，使用所述一对第一开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第三谐振分支作为部分振子之间切换，或者所述一对第一开关可选择的将所述第二谐振分支的两端连接至所述第二环形振子，使所述第二环形振子可控制的于，使用所述一对第一开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第二谐振分支作为部分振子之间切换，或者可选择的将所述第一谐振分支的两端连接至所述第二环形振子，使所述第二环形振子可控制的于，使用所述一对第一开关之间的部分作为部分振子，以及使用所述第一谐振分支作为部分振子之间切换。
10.如权利要求9所述多环天线，其特征在于，所述第一开关为单刀四掷开关。
11.如权利要求1所述多环天线，其特征在于，所述第二开关为单刀双掷开关。
12.如权利要求2所述多环天线，其特征在于，第二谐振频率F0的谐振频点范围在500MHz-1000MHz之间。
13.如权利要求3所述多环天线，其特征在于，第三谐振频率F2的谐振频点范围在1750MHz-2200MHz之间。
14.如权利要求5所述多环天线，其特征在于，第四谐振频率F11的谐振频点范围在1000MHz-F1之间。
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Application publication date: 20160330 Assignee: SPREADTRUM COMMUNICATIONS (SHANGHAI) Co.,Ltd. Assignor: Xin Xin finance leasing (Tianjin) Co.,Ltd. Contract record no.: X2021110000055 Denomination of invention: A multi loop antenna Granted publication date: 20190312 License type: Exclusive License Record date: 20211227 |
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