CN107623175A - Wifi天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种WIFI天线，包括用于无线发射或无线接收信号的辐射端，所述WIFI天线还包括前端处理电路；所述前端处理电路通过射频电缆与所述辐射端连接，且所述前端处理电路还用于连接智能终端；所述前端处理电路用于在接收模式和发射模式之间进行切换；在所述接收模式下，所述前端处理电路用于将所述辐射端无线接收的信号进行放大，并将放大后的信号发送出去；在所述发射模式下，所述前端处理电路用于将所述智能终端传送的信号通过所述辐射端无线发射出去。该WIFI天线在一个很小的规格尺寸内提高了增益，既能提高该WIFI天线与智能终端外形的匹配度，从而扩展了该WIFI天线的应用范围，又能提高信号的稳定性及灵敏度。

Description

WIFI天线

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种WIFI天线。

背景技术

WIFI(Wireless Fidelity，基于IEEE 802.11b标准的无线局域网)是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术，得到了越来越广泛的应用。智能终端通过WIFI天线用来发射、接收无线信号，因此WIFI天线性能的好坏直接影响信号传输性能。

传统的WIFI天线通常是通过谐振来实现天线的有效辐射，同时利用单元组阵的方式来提高天线的增益。然而，这种方式虽然能够提高无线信号的强度，但是使得天线尺寸较大，从而和智能终端的外观不匹配。因此，智能终端为了保证外观匹配只能采用低增益的天线，牺牲了无线信号的质量，导致智能终端的性能下降。

发明内容

基于此，有必要针对如何改善传统WIFI天线为了与智能终端外观匹配而增益较低的问题，提供一种WIFI天线。

一种WIFI天线，包括用于无线发射或无线接收信号的辐射端，所述WIFI天线还包括前端处理电路；所述前端处理电路通过射频电缆与所述辐射端连接，且所述前端处理电路还用于连接智能终端；

所述前端处理电路用于在接收模式和发射模式之间进行切换；在所述接收模式下，所述前端处理电路用于将所述辐射端无线接收的信号进行放大，并将放大后的信号发送出去；在所述发射模式下，所述前端处理电路用于将所述智能终端传送的信号通过所述辐射端无线发射出去。

在其中一个实施例中，所述前端处理电路包括控制单元、切换单元及放大单元；所述控制单元与所述切换单元连接；所述切换单元分别与所述辐射端、放大单元连接；所述控制单元、切换单元还用于与所述智能终端连接；

所述控制单元用于在所述智能终端的控制下控制所述切换单元在所述接收模式和发射模式之间进行切换；所述切换单元用于在所述接收模式下将所述辐射端无线接收的信号发送至所述放大单元以进行放大，并将放大后的信号发送出去；所述切换单元还用于在所述发射模式下将所述智能终端传送的信号通过所述辐射端无线发射出去。

在其中一个实施例中，所述切换单元包括第一射频开关和第二射频开关；所述第一射频开关的控制端与所述控制单元连接；所述第一射频开关的公共射频端与所述辐射端连接；所述第一射频开关的射频输出端、射频输入端分别与所述放大单元、第二射频开关连接；

所述第二射频开关的控制端与所述控制单元连接；所述第二射频开关的公共射频端用于连接所述智能终端；所述第二射频开关的射频输入端、射频输出端分别与所述放大单元、第一射频开关连接。

在其中一个实施例中，所述控制单元为电平逻辑控制器。

在其中一个实施例中，所述辐射端包括辐射体和馈电单元；所述辐射体包括第一频率辐射体和第二频率辐射体；所述第一频率辐射体和第二频率辐射体分别与所述馈电单元连接；所述第一频率辐射体对应的谐振频率为第一频率；所述第二频率辐射体对应的谐振频率为第二频率，且所述第二频率大于所述第一频率。

在其中一个实施例中，所述WIFI天线还包括合路器；所述前端处理电路包括分别与所述第一频率、第二频率对应的第一频率前端处理电路、第二频率前端处理电路；所述合路器的一端与所述馈电单元连接；所述合路器另一端分别与所述第一频率前端处理电路、第二频率前端处理电路连接；所述第一频率前端处理电路、第二频率前端处理电路还分别用于连接所述智能终端。

在其中一个实施例中，所述第一频率辐射体包括相互对称的第一辐射单元和第二辐射单元；所述第一辐射单元、第二辐射单元分别与所述馈电单元连接。

在其中一个实施例中，所述第二频率辐射体包括相互对称的第三辐射单元和第四辐射单元；所述第三辐射单元、第四辐射单元分别与所述馈电单元连接。

在其中一个实施例中，所述辐射体包括阻抗调节单元；所述阻抗调节单元用于调节所述辐射体的阻抗。

在其中一个实施例中，所述馈电单元为馈电巴伦。

上述WIFI天线具有的有益效果为：该WIFI天线包括辐射端及前端处理电路。其中，前端处理电路用于在接收模式和发射模式之间进行切换。在接收模式下，前端处理电路用于将辐射端无线接收的信号进行放大，并将放大后的信号发送出去。在发射模式下，前端处理电路用于将智能终端传送的信号通过辐射端无线发射出去。

因此，该WIFI天线只是增加了前端处理电路，与传统WIFI天线使用单元组阵的方式相比减小了体积。同时，该WIFI天线中的前端处理电路能够对辐射端无线接收的信号进行放大，从而提高了该WIFI天线的接收增益和效率。故该WIFI天线在一个很小的规格尺寸内提高了增益，既能提高该WIFI天线与智能终端外形的匹配度，从而扩展了该WIFI天线的应用范围，又能提高信号的稳定性及灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施例提供的WIFI天线的电路图；

图2为图1所示实施例的WIFI天线中前端处理电路的具体电路图；

图3为图1所示实施例的WIFI天线中前端处理电路的另一具体电路图；

图4为图1所示实施例的WIFI天线的整体结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一实施例提供了一种WIFI天线100。该WIFI天线100包括辐射端110及前端处理电路130。前端处理电路130通过射频电缆160与辐射端110连接。前端处理电路130还用于与智能终端200连接。

其中，辐射端110用于实现电磁能量转换的功能，从而无线发射或无线接收信号。智能终端200可以为个人电脑、手持设备等终端。

前端处理电路130用于在接收模式和发射模式之间进行切换。具体的，前端处理电路130可以在智能终端200的控制下切换工作模式。同时，前端处理电路130在接收模式和发射模式这两种工作模式下的信号流向相反。其中，在接收模式下，即WIFI天线100作为接收天线时，前端处理电路130用于将辐射端110无线接收的信号进行放大，并将放大后的信号发送出去，即发送至智能终端200，从而提高了该WIFI天线100的接收能力。在发射模式下，即WIFI天线作为发射天线时，前端处理电路130用于将智能终端200传送的信号通过辐射端110无线发射出去。

因此，本实施例提供的上述WIFI天线100只是增加了前端处理电路130，与传统WIFI天线使用单元组阵的方式相比减小了体积。同时，该WIFI天线100中的前端处理电路130能够对辐射端110无线接收的信号进行放大，从而提高了WIFI天线100的接收增益和效率。故该WIFI天线100在一个很小的规格尺寸内提高了增益，既能提高该WIFI天线100与智能终端200外形的匹配度，从而扩展了该WIFI天线100的应用范围，又能提高信号的稳定性及灵敏度，从而提高了信号的质量。

具体的，如图2所示，前端处理电路130包括控制单元133、切换单元及放大单元134。其中，控制单元133与切换单元连接。切换单元分别与辐射端110、放大单元134连接。控制单元133、切换单元还用于与智能终端200连接。本实施例中，前端处理电路130通过第一射频接口140与智能终端200连接。另外，第一射频接口140还用于接入智能终端200提供的直流电源，以对WIFI天线100进行供电，从而保证WIFI天线100正常运行。

其中，控制单元133用于在智能终端200的控制下控制切换单元在接收模式和发射模式之间进行切换。切换单元用于在接收模式下将辐射端110无线接收的信号发送至放大单元134以进行放大，并将放大后的信号发送出去，即发送至智能终端200。另外，切换单元还用于在发射模式下将智能终端200传送的信号通过辐射端110无线发射出去。

切换单元具有接收支路和发射支路，放大单元134是接收支路上的元件。当切换单元切换至接收模式时，接收支路接通，从而执行将辐射端110无线接收的信号放大并发送的功能。当切换单元切换至发射模式时，发射支路接通，从而执行将智能终端200传送的信号发送至辐射端110的功能。

本实施例中，切换单元是通过射频开关来实现模式切换的，具体原理如下。如图2所示，切换单元包括第一射频开关131和第二射频开关132。其中，第一射频开关131和第二射频开关132均为单刀双掷射频开关。同时这两个射频开关为接收支路和发射支路的共用器件，且各自内部均设有接收通道和发射通道。当这两个射频开关均接通各自内部的接收通道时，则相当于将切换单元的接收支路接通；当这两个射频开关均接通内部的发射通道时，则相当于将切换单元的发射支路接通。因此对于切换单元来说，第一射频开关131和第二射频开关132构成发射支路。第一射频开关131、放大单元134及第二射频开关132共同构成接收支路。切换单元内部具体的电路连接关系如下。

第一射频开关131的控制端(即端口1、3)与控制单元133连接。第一射频开关131的公共射频端(即端口2)与辐射端110连接(图中未示出)。第一射频开关131的射频输出端(即端口5)、射频输入端(即端口4)分别与放大单元134、第二射频开关132连接。因此，第一射频开关131若接通公共射频端与射频输出端之间的通路，则相当于接通了内部的接收通道；第一射频开关131若接通了公共射频端与射频输入端之间的通路，则相当于接通了内部的发射通道。

第二射频开关132的控制端(即端口1、3)与控制单元133连接。第二射频开关132的公共射频端(即端口2)用于连接智能终端200。第二射频开关132的射频输入端(即端口4)、射频输出端(即端口5)分别与放大单元134、第一射频开关131连接。因此，第二射频开关132若接通公共射频端与射频输入端之间的通路，则相当于接通了内部的接收通道；第二射频开关132若接通了公共射频端与射频输出端之间的通路，则相当于接通了内部的发射通道。

可以理解的是，切换单元的具体结构不限于上述一种情况，只要在接收模式下将辐射端110无线接收的信号发送至放大单元134以进行放大，并将放大后的信号发送出去，在发射模式下将智能终端200传送的信号通过辐射端110无线发射出去即可。

本实施例中，控制单元133为电平逻辑控制器，例如反向器。同时，控制单元133用于输出高、低电平信号，从而为第一射频开关131、第二射频开关132提供逻辑驱动信号。具体的，若控制单元133为反向器，且第一射频开关131、第二射频开关132均选用相同的射频开关芯片，则第一射频开关131的端口1、端口3与第二射频开关132的接法相反，从而保证第一射频开关131与第二射频开关132在控制单元133的控制下能够同时接通各自的接收通道或发射通道。例如，以图2为例，如果第一射频开关131、第二射频开关132的切换机制均为：当端口1、端口3分别为高电平、低电平时，则接通端口2与端口4之间的通路；反之则接通端口2与端口5之间的通路。那么，若控制单元133为反向器，且接收智能终端200发送的低电平信号后，控制单元133输出高电平信号。这时，第一射频开关131的端口1、端口3分别为高电平、低电平，第一射频开关131则接通端口2与端口4之间的通路，即接通发射通道；第二射频开关132的端口1、端口3分别为低电平、高电平，第二射频开关132则接通端口2与端口5之间的通路，即第二射频开关132同样接通发射通道，因此最终整个切换单元则切换至发射支路。

可以理解的是，前端处理电路130的具体结构不限于上述一种情况，只要能够在接收模式和发射模式之间进行切换，并在接收模式下具有信号放大功能即可。

具体的，本实施例还实现了WiFi双频天线合并的性能，具体原理如下。如图4所示，辐射端110包括辐射体和馈电单元112。其中，辐射体为天线振子，用于实现电磁波与电信号之间的转换。馈电单元112用于馈电。

辐射体包括第一频率辐射体和第二频率辐射体。第一频率辐射体和第二频率辐射体分别与馈电单元112连接。其中，第一频率辐射体对应的谐振频率为第一频率。第二频率辐射体对应的谐振频率为第二频率。同时，第二频率大于第一频率。例如，第一频率为2.4G，第二频率为5G。另外，辐射体还包括阻抗调节单元115。该阻抗调节单元115用于调节辐射体的阻抗，从而便于达到阻抗匹配的效果。

通常情况下，双频天线如果各自馈电的话，其中一方的馈电线很可能位于另一方振子的上方，从而使得双方的辐射互相影响。而在本实施例中，第一频率辐射体和第二频率辐射体共用馈电单元112，因此两者的辐射场型互不影响，解决了双频双馈入天线相互影响的问题。

本实施例中，第一频率辐射体和第二频率辐射体均为对称振子。如图4所示，第一频率辐射体包括相互对称的第一辐射单元1111和第二辐射单元1112。第一辐射单元1111、第二辐射单元1112分别与馈电单元112连接。第二频率辐射体包括相互对称的第三辐射单元1113和第四辐射单元1114。第三辐射单元1113、第四辐射单元1114分别与馈电单元112连接。由于第一频率辐射体的谐振频率低于第二频率辐射体，因此第三辐射单元1113和第四辐射单元1114位于第一辐射单元1111和第二辐射单元1112之间。可以理解的是，第一频率辐射体和第二频率辐射体的结构不限于上述一种情况，只要能够按照各自的谐振频率正常工作即可。另外，本实施例中，馈电单元112为馈电巴伦，从而给双频天线提供一种平衡的馈电模式，保证WIFI天线100的各辐射臂能够获得足够的对称电流。

进一步的，如图3所示，WIFI天线100还包括合路器140。同时，为了与双频天线匹配，前端处理电路130包括分别与第一频率、第二频率对应的第一频率前端处理电路136、第二频率前端处理电路137。其中，合路器140的一端与馈电单元112连接。本实施例中，合路器140通过第二射频接口150与馈电单元112连接。合路器140的另一端分别与第一频率前端处理电路136、第二频率前端处理电路137连接。第一频率前端处理电路136、第二频率前端处理电路137还分别用于连接智能终端200。本实施例中，第一频率前端处理电路136、第二频率前端处理电路137分别通过第三射频接口171、第四射频接口172与智能终端200连接。

其中，WIFI天线100作为发射天线时，合路器140用于合成第一频率前端处理电路136、第二频率前端处理电路137输出的射频信号，并将合成后的射频信号通过射频电缆160馈入至辐射体，最后通过第一频率辐射体、第二频率辐射体发射相应频率的电磁波。WIFI天线100作为接收天线时，合路器140又作为功分器，得出两路分别与第一频率辐射体、第二频率辐射体对应的射频信号，并分别发送至第一频率前端处理电路136、第二频率前端处理电路137进行放大并最终输出至智能终端200。

第一频率前端处理电路136、第二频率前端处理电路137分别单独对第一频率、第二频率对应的信号进行传输并处理。需要说明的是，第一频率前端处理电路136和第二频率前端处理电路137均可通过图2所示的电路结构来实现。

具体来说，第一频率前端处理电路136用于在接收模式和发射模式之间进行切换。同时，在接收模式下，即WIFI天线作为接收天线时，第一频率前端处理电路136用于将合路器140输出的由第一频率辐射体无线接收的信号进行放大，并将放大后的信号发送出去。在发射模式下，即WIFI天线作为发射天线时，第一频率前端处理电路136用于将智能终端200传送的信号通过合路器140发送至第一频率辐射体并发射相应电磁波。

第二频率前端处理电路137用于在接收模式和发射模式之间进行切换。同时，在接收模式下，即WIFI天线作为接收天线时，第二频率前端处理电路137用于将合路器140输出的由第二频率辐射体无线接收的信号进行放大，并将放大后的信号发送出去。在发射模式下，即WIFI天线作为发射天线时，第二频率前端处理电路137用于将智能终端200传送的信号通过合路器140发送至第二频率辐射体并发射相应电磁波。

可以理解的是，前端处理电路130的具体结构不限于上述一种情况，只要能够在接收模式下分别放大并传输第一频率、第二频率对应的信号，在发射模式下分别传输第一频率、第二频率对应的信号即可。

接下来以WIFI天线100作为发射天线为例，将介绍WIFI天线100以图1至图4对应的一种具体结构为例的工作原理。来自于智能终端200的两组射频信号，例如RF2.4、VRX_2G及RF5.0、VRX_5G，通过同轴线分别进入第三射频接口171、第四射频接口172中。之后，射频信号RF2.4、RF5.0分别进入第一频率前端处理电路136中的第二射频开关132、第二频率前端处理电路137中的第二射频开关132。VRX_2G、VRX_5G分别进入第一频率前端处理电路136中的控制单元133、第二频率前端处理电路137中的控制单元133。两个控制单元133输出相应电平的信号，以分别控制第一频率前端处理电路136、第二频率前端处理电路137中的第一射频开关131和第二射频开关132接通的通道，从而使第一频率前端处理电路136、第二频率前端处理电路137分别切换至发射模式。之后，合路器140将第一频率前端处理电路136、第二频率前端处理电路13输出的两路射频信号合并发送至辐射体从而完成发射。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种WIFI天线，包括用于无线发射或无线接收信号的辐射端，其特征在于，所述WIFI天线还包括前端处理电路；所述前端处理电路通过射频电缆与所述辐射端连接，且所述前端处理电路还用于连接智能终端；

所述前端处理电路用于在接收模式和发射模式之间进行切换；在所述接收模式下，所述前端处理电路用于将所述辐射端无线接收的信号进行放大，并将放大后的信号发送出去；在所述发射模式下，所述前端处理电路用于将所述智能终端传送的信号通过所述辐射端无线发射出去。

2.根据权利要求1所述的WIFI天线，其特征在于，所述前端处理电路包括控制单元、切换单元及放大单元；所述控制单元与所述切换单元连接；所述切换单元分别与所述辐射端、放大单元连接；所述控制单元、切换单元还用于与所述智能终端连接；

所述控制单元用于在所述智能终端的控制下控制所述切换单元在所述接收模式和发射模式之间进行切换；所述切换单元用于在所述接收模式下将所述辐射端无线接收的信号发送至所述放大单元以进行放大，并将放大后的信号发送出去；所述切换单元还用于在所述发射模式下将所述智能终端传送的信号通过所述辐射端无线发射出去。

3.根据权利要求2所述的WIFI天线，其特征在于，所述切换单元包括第一射频开关和第二射频开关；所述第一射频开关的控制端与所述控制单元连接；所述第一射频开关的公共射频端与所述辐射端连接；所述第一射频开关的射频输出端、射频输入端分别与所述放大单元、第二射频开关连接；

所述第二射频开关的控制端与所述控制单元连接；所述第二射频开关的公共射频端用于连接所述智能终端；所述第二射频开关的射频输入端、射频输出端分别与所述放大单元、第一射频开关连接。

4.根据权利要求2所述的WIFI天线，其特征在于，所述控制单元为电平逻辑控制器。

5.根据权利要求1所述的WIFI天线，其特征在于，所述辐射端包括辐射体和馈电单元；所述辐射体包括第一频率辐射体和第二频率辐射体；所述第一频率辐射体和第二频率辐射体分别与所述馈电单元连接；所述第一频率辐射体对应的谐振频率为第一频率；所述第二频率辐射体对应的谐振频率为第二频率，且所述第二频率大于所述第一频率。

6.根据权利要求5所述的WIFI天线，其特征在于，所述WIFI天线还包括合路器；所述前端处理电路包括分别与所述第一频率、第二频率对应的第一频率前端处理电路、第二频率前端处理电路；所述合路器的一端与所述馈电单元连接；所述合路器另一端分别与所述第一频率前端处理电路、第二频率前端处理电路连接；所述第一频率前端处理电路、第二频率前端处理电路还分别用于连接所述智能终端。

7.根据权利要求5所述的WIFI天线，其特征在于，所述第一频率辐射体包括相互对称的第一辐射单元和第二辐射单元；所述第一辐射单元、第二辐射单元分别与所述馈电单元连接。

8.根据权利要求5所述的WIFI天线，其特征在于，所述第二频率辐射体包括相互对称的第三辐射单元和第四辐射单元；所述第三辐射单元、第四辐射单元分别与所述馈电单元连接。

9.根据权利要求5至8中任一权利要求所述的WIFI天线，其特征在于，所述辐射体包括阻抗调节单元；所述阻抗调节单元用于调节所述辐射体的阻抗。

10.根据权利要求5至8中任一权利要求所述的WIFI天线，其特征在于，所述馈电单元为馈电巴伦。