专利名称：一种手机三合一天线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线电领域，特别涉及一种手机三合一天线装置。
背景技术：
随着移动通信的迅速发展，手机功能日趋丰富，GPS, BT, WIFI等应用逐步普及，需要更多的天线去覆盖新的频段范围，越来越多的手机不仅仅只有一个主天线，还会结合很多的辅天线，如GPS天线、BT天线和WIFI天线。但是在手机内部留给天线的空间十分有限，并且这些天线在手机内部会占据一定的空间。因此，在目前手机的外部尺寸和内部空间都非常有限的情况下，如何在追求强大的功能的同时，还能使得手机的体积能够轻薄便捷，是急需解决的技术问题。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种手机三合一天线装置，将GPS天线、WIFI天线和BT天线设计为同一天线上，以减少天线占用空间，节约手机尺寸。为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案
一种手机三合一天线装置，其中，包括用于接收和发射WIFI信号与BT信号以及接收GPS信号的三合一天线、用于阻抗匹配的天线匹配单元和用于处理GPS信号、WIFI信号和BT信号的射频单元；所述三合一天线、天线匹配单元和射频单元依次连接；
其中，所述射频单元还包括双频带双工器、用于处理BT信号和WIFI信号的BT/WIFI射频电路和用于处理GPS信号的GPS射频电路；所述BT/WIFI射频电路和GPS射频电路通过双频带双工器连接天线匹配单元。所述的手机三合一天线装置，其中，所述三合一天线通过阻抗线连接天线匹配单元；所述天线匹配单元通过阻抗线连接双频带双工器；所述双频带双工器通过阻抗线连接BT/WIFI射频电路和GPS射频电路。所述的手机三合一天线装置，其中，所述阻抗线的阻抗为50欧姆。根据权利要求I所述的手机三合一天线装置，其中，所述天线匹配单元包括第一元件、第二元件和第三元件；所述三合一天线通过第二元件接地；所述三合一天线还通过第一元件连接射频单元和第三元件的一端，所述第三元件的另一端接地。所述的手机三合一天线装置，其中，所述第一元件、第二元件和第三元件为电感、电容或电阻。所述的手机三合一天线装置，其中，所述三合一天线为倒F天线或单极子天线。所述的手机三合一天线装置，其中，所述手机包括PCB板，所述手机三合一天线装置还包括天线支架，所述PCB板上设置有一净空区和馈点；所述三合一天线包括用于接收GPS信号的GPS天线段和用于接收和发射WIFI信号及BT信号的BT/WIFI天线段；所述天线匹配单元和射频单元设置在PCB板上；所述GPS天线段设置在天线支架上，所述BT/WIFI天线段设置在PCB板的净空区；所述GPS天线段和BT/WIFI天线段通过馈点连接天线匹配单元，所述射频单元通过馈点激励GPS天线段和BT/WIFI天线段。所述的手机三合一天线装置，其中，所述手机包括PCB板，所述手机三合一天线装置还包括天线支架，所述PCB板上设置有一净空区和馈点；所述三合一天线包括用于接收GPS信号的GPS天线段和用于接收和发射WIFI信号及BT信号的BT/WIFI天线段；
所述天线匹配单元和射频单元设置在PCB板上；所述天线支架上设置有GPS天线段和一部分BT/WIFI天线段，另一部分BT/WIFI天线段设置在PCB板的净空区；所述GPS天线段和BT/WIFI天线段通过馈点连接天线匹配单元,所述射频单元通过馈点激励GPS天线段和BT/WIFI天线段。所述的手机三合一天线装置，其中，所述BT/WIFI天线段的长度在BT信号和WIFI信号波长的1/4与1/2之间；所述GPS天线段的长度在GPS信号波长的1/4与1/2之间。 相较于现有技术，本发明提供的手机三合一天线装置，由于采用了三合一天线、天线匹配单元和射频单元；所述三合一天线、天线匹配单元和射频单元依次连接；所述射频单元包括双频带双工器、BT/WIFI射频电路和GPS射频电路；所述BT/WIFI射频电路和GPS射频电路通过双频带双工器连接天线匹配单元；在接收信号时，所述双频带双工器将三合一天线收到的GPS信号和BT /WIFI信号分别连接到GPS射频电路和BT/WIFI射频电路，通过GPS射频电路对GPS信号处理和BT/WIFI射频电路对BT/WIFI信号处理；在发射信号时，所述BT/WIFI射频电路输出BT信号和WIFI信号，并经过双频带双工器传到三合一天线进行发射；使得GPS天线、WIFI天线和BT天线设计在同一天线上，通过同一天线能够接收GPS信号和收发BT信号及WIFI信号，还将部分天线设置在手机PCB板上，从而减少了多个天线的占用空间，提高了手机的空间的利用率，节约了手机的尺寸。
图I为本发明手机三合一天线装置的原理图。图2为本发明手机三合一天线装置第一实施例的结构示意图。图3为本发明手机三合一天线装置第二实施例的结构示意图。
具体实施例方式本发明提供一种手机三合一天线装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请参阅图1，图I为本发明手机三合一天线装置的原理图。所述手机三合一天线装置包括三合一天线110、天线匹配单元120和射频单元130 ;所述三合一天线110、天线匹配单元120和射频单元130依次连接。所述射频单元130用于处理GPS信号、WIFI信号和BT信号。所述射频单元130包括双频带双工器131、BT/WIFI射频电路132和GPS射频电路133 ;所述天线匹配单元120通过双频带双工器131分别连接BT/WIFI射频电路132和GPS射频电路133。所述BT/WIFI射频电路132用于处理处理BT信号和WIFI信号，所述GPS射频电路133用于处理GPS信号。所述射频单元130还包括一些小的电路如滤波、ESD等电路。所述双频带双工器131的共用端连接到三合一天线110，另外两端分别连接到BT/WIFI射频电路132 (工作频率2. 4GHz)和GPS射频电路133 (工作频率1575. 42GHz)。在接收信号时，所述双频带双工器131将三合一天线110收到的信号分为两路，即BT /WIFI信号和GPS信号，并将两路信号分别连接到BT/WIFI射频电路132和GPS射频电路133。所述GPS射频电路133对GPS信号处理，所述BT/WIFI射频电路132对BT/WIFI信号处理。在三合一天线110发射信号时，即发射BT信号和WIFI信号，所述BT/WIFI射频电路132输出BT信号和WIFI信号，并经过双频带双工器131传到三合一天线110进行发射，从而实现了通过同一天线能够收发BT信号和WIFI信号，以及接收GPS信号。在实际应用中，一般采用隔离度较高的双频带双工器，保证了 BT/WIFI信号与GPS信号之间的隔离以及两路信号各自的发射和接收之间的隔离，使得两者不受相互间的干扰。并且对于射频电路与通用的射频电路，也保证了彼此间的隔离度。进一步地，为了将高频信号能进行较有效地传输，使信号输出端与负载很好地匹 配，所述三合一天线Iio通过阻抗线140连接天线匹配单元120 ;所述天线匹配单元120通过阻抗线140连接双频带双工器131 ;所述双频带双工器131通过阻抗线140连接BT/WIFI射频电路132和GPS射频电路133。由于射频单元130的特性阻抗为50欧姆，为了阻抗匹配，可选择阻抗线140的阻抗为50欧姆。所述阻抗线140可为微带线或带状线。所述天线匹配单元120用于阻抗匹配，包括第一元件121、第二元件122和第三元件123 ;所述三合一天线110通过第二元件122接地,还通过第一元件121连接射频单元130 ;所述三合一天线110通过第一元件121连接第三元件123的一端，所述第三元件123的另一端接地；所述第一元件122、第二元件123和第三元件123构成了 π型匹配电路，所述第一元件122、第二元件123和第三元件123可为电感、电容或电阻等元件。通过选择不同数值以及不同元器件，可以使得阻抗匹配的更好，从而提高效率，降低损耗。在实际的应用中，需通过实际调试得到具体的数值，从而得出匹配电路。也可以选择不添加元件，譬如第一元件可选为零欧姆电阻。并且所述阻抗线140与天线匹配单元120构成一个匹配网络，譬如与其他固体器件如电感、电容等构成一个匹配网络，使得信号输出端与负载很好地匹配。进一步地，所述天线匹配单元120的第一元件121、第二元件122和第三元件123也通过阻抗线140连接。所述三合一天线110用于接收GPS信号、及接收和发射WIFI信号与BT信号。在本发明中，所述三合一天线110可为IFA (倒F天线)或单极子天线。IFA和单极子天线很类似，在本发明实施例中，以单极子天线为例进行说明。请参阅图2，图2为本发明手机三合一天线装置第一实施例的结构示意图。所述手机三合一天线装置还包括天线支架150，在实际应用中，由于天线铆接在手机后壳或天线支架150上。所述手机包括PCB板160。所述PCB板160上设置有一净空区161和馈点170 ;所述三合一天线110包括用于接收GPS信号的GPS天线段111和用于接收和发射WIFI信号及BT信号的BT/WIFI天线段112 ;所述馈点170、天线匹配单元120和射频单元130设置在PCB板160上；所述GPS天线段111设置在天线支架150上，所述BT/WIFI天线段112设置在PCB板160的净空区161内；所述GPS天线段111和BT/WIFI天线段112通过馈点170连接天线匹配单元120，所述射频单元130通过馈点170激励GPS天线段111和BT/WIFI天线段112。所述三合一天线110还可以铆接在手机后壳上，即将手机后壳作为三合一天线110的天线支架。。所述BT/WIFI天线段112为印刷电路板天线，印刷在电路板上。所述净空区161为PCB板160上一完全没有地的区域。所述BT/WIFI天线段112可以设计为直线、折线、曲线以及U字形等各种形状，直接设计在PCB板160上。其长度需要结合三合一天线和射频调试结果来共同确定，即结合GPS，BT/WIFI天线段以及手机的环境一起调试共同确定，一般在通信信号波长的四分之一到一半之间。即GPS天线段111的长度为GPS信号波长的四分之一到一半之间，BT/WIFI天线段112的长度为BT/WIFI信号波长的四分之一到一半之间。
在具体应用时，所述GPS天线段111设计在天线支架150上，宽度为Imm左右，长度约为40mm左右，而BT/WIFI天线段112设计在PCB板160上，宽度为Imm左右，长度为20mm左右，并且距离净空区161边缘2mm以上。采用本发明实施例提供的手机三合一天线装置，其实现方法简单，无需单独为每个GPS天线和BT/WIFI天线配置空间，节约了手机的尺寸，配合了目前流行的外观结构设计，实现方法简单，特别适用于功能繁多的智能手机市场。请参阅图3，图3为本发明手机三合一天线装置第二实施例的结构示意图。所述三合一天线装置还包括天线支架150，所述手机包括PCB板160，所述PCB板160上设置有一净空区161和馈点170 ;所述三合一天线110包括用于接收GPS信号的GPS天线段111和用于接收和发射WIFI信号及BT信号的BT/WIFI天线段112 ;所述馈点170、天线匹配120和射频单元130设置在PCB板160上；所述天线支架150上设置有GPS天线段111 ;所述BT/WIFI天线段112包括设置在天线支架150上的一部分BT/WIFI天线段1122和设置在PCB板160的净空区161上的另一部分BT/WIFI天线段1121 ;所述GPS天线段111和BT/WIFI天线段112通过馈点170连接天线匹配120,所述射频单元130通过馈点170激励GPS天线段111和BT/WIFI天线段112。在具体应用时，所述GPS天线段111设计在天线支架上，其宽度为1mm，长度大约在40mm左右；并通过GPS天线段111上的天线弹片连接到馈点170。在本实施例中，所述PCB板160上设计一部分BT/WIFI天线段1121，为印刷电路板天线，其宽度为1mm，长度大约15mm左右，距离净空区161边缘的金属大约2mm以上。所述一部分BT/WIFI天线段1121直接与馈点170相连。另一部分BT/WIFI天线段1122设置在天线支架150上，并连接馈点170，其宽度为1mm，长度大约为7mm。因此，BT/WIFI天线段112其总长度为22mm左右。由射频单元130输出的射频信号，通过50欧姆的的阻抗线120馈入到单极子天线的馈点170，激励GPS天线段111和BT/WIFI天线段112产生辐射。综上所述，本发明提供的手机三合一天线装置，由于采用了三合一天线、天线匹配单元和射频单元；所述三合一天线、天线匹配单元和射频单元依次连接；所述射频单元包括双频带双工器、BT/WIFI射频电路和GPS射频电路；所述BT/WIFI射频电路和GPS射频电路连接双频带双工器；通过三合一天线接收GPS信号、及接收和发射BT信号和WIFI信号，在接收信号时，所述双频带双工器将三合一天线收到的GPS信号和BT /WIFI信号分别连接到GPS射频电路和BT/WIFI射频电路，通过GPS射频电路对GPS信号处理和BT/WIFI射频电路对BT/WIFI信号处理；在发射信号时，所述BT/WIFI射频电路输出BT信号和WIFI信号，并经过双频带双工器传到三合一天线进行发射；使得GPS天线、WIFI天线和BT天线设计在同一天线上，通过同一天线能够接收GPS信号、及收发BT信号和WIFI信号，从而减少了天线的占用空间，提高了手机的空间的利用率，节约了手机的尺寸。 进一步地，本发明提供的三合一天线装置通过将三合一天线中的GPS天线段设置在天线支架上及BT/WIFI天线段设置在PCB板上，或GPS天线段和部分BT/WIFI天线段设置在天线支架上及另一部分BT/WIFI天线段设置在PCB板上，实现了无需单独为每个GPS天线，BT/WIFI天线配置空间，节约了手机的尺寸，实现方法简单，特别适用于功能繁多的智能手机市场，并且配合了目前流行的外观结构设计。可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种手机三合一天线装置，其特征在于，包括用于接收和发射WIFI信号与BT信号以及接收GPS信号的三合一天线、用于阻抗匹配的天线匹配单元和用于处理GPS信号、WIFI信号和BT信号的射频单元；所述三合一天线、天线匹配单元和射频单元依次连接； 其中，所述射频单元还包括双频带双工器、用于处理BT信号和WIFI信号的BT/WIFI射频电路和用于处理GPS信号的GPS射频电路；所述BT/WIFI射频电路和GPS射频电路通过双频带双工器连接天线匹配单元。
2.根据权利要求I所述的手机三合一天线装置，其特征在于，所述三合一天线通过阻抗线连接天线匹配单元；所述天线匹配单元通过阻抗线连接双频带双工器；所述双频带双工器通过阻抗线连接BT/WIFI射频电路和GPS射频电路。
3.根据权利要求2所述的手机三合一天线装置，其特征在于，所述阻抗线的阻抗为50欧姆。
4.根据权利要求I所述的手机三合一天线装置，其特征在于，所述天线匹配单元包括第一元件、第二元件和第三元件；所述三合一天线通过第二元件接地；所述三合一天线还通过第一元件连接射频单元和第三元件的一端，所述第三元件的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的手机三合一天线装置，其特征在于，所述第一元件、第二元件和第三元件为电感、电容或电阻。
6.根据权利要求I所述的手机三合一天线装置，其特征在于，所述三合一天线为倒F天线或单极子天线。
7.根据权利要求I所述的手机三合一天线装置，其特征在于，所述手机包括PCB板，所述手机三合一天线装置还包括天线支架，所述PCB板上设置有一净空区和馈点；所述三合一天线包括用于接收GPS信号的GPS天线段和用于接收和发射WIFI信号及BT信号的BT/WIFI天线段； 所述天线匹配单元和射频单元设置在PCB板上；所述GPS天线段设置在天线支架上，所述BT/WIFI天线段设置在PCB板的净空区；所述GPS天线段和BT/WIFI天线段通过馈点连接天线匹配单元，所述射频单元通过馈点激励GPS天线段和BT/WIFI天线段。
8.根据权利要求I所述的手机三合一天线装置，其特征在于，所述手机包括PCB板，所述手机三合一天线装置还包括天线支架，所述PCB板上设置有一净空区和馈点；所述三合一天线包括用于接收GPS信号的GPS天线段和用于接收和发射WIFI信号及BT信号的BT/WIFI天线段； 所述天线匹配单元和射频单元设置在PCB板上；所述天线支架上设置有GPS天线段和一部分BT/WIFI天线段，另一部分BT/WIFI天线段设置在PCB板的净空区；所述GPS天线段和BT/WIFI天线段通过馈点连接天线匹配单元,所述射频单元通过馈点激励GPS天线段和BT/WIFI天线段。
9.根据权利要求7或8所述的手机三合一天线装置，其特征在于，所述BT/WIFI天线段的长度在BT信号和WIFI信号波长的1/4与1/2之间；所述GPS天线段的长度在GPS信号波长的1/4与1/2之间。
全文摘要
本发明公开了一种手机三合一天线装置，包括三合一天线、天线匹配单元和射频单元；所述射频单元还包括双频带双工器、BT/WIFI射频电路和GPS射频电路；所述BT/WIFI射频电路和GPS射频电路通过双频带双工器依次连接天线匹配单元和三合一天线；所述双频带双工器将三合一天线收到的GPS信号和BT/WIFI信号分别连接到GPS射频电路和BT/WIFI射频电路，通过GPS射频电路对GPS信号处理和BT/WIFI射频电路对BT/WIFI信号处理；所述BT/WIFI射频电路输出BT信号和WIFI信号，并经过双频带双工器传到三合一天线进行发射；使得GPS天线、WIFI天线和BT天线设计在同一天线上，通过同一天线能够收发WIFI信号和BT信号以及接收GPS信号，从而减少了多个天线的占用空间，提高了手机的空间的利用率，节约了手机的尺寸。
文档编号H01Q5/00GK102856629SQ201210317748
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者何丽 申请人:惠州Tcl移动通信有限公司