一种基于频率选择表面的手机射频天线收发系统的制作方法

本发明属于通信技术领域，特别是涉及一种基于频率选择表面的手机射频天线收发系统。

背景技术：

现有技术中，移动终端的射频天线系统中有源器件大量的被使用，这些有源器件能起到功分器、频分器、放大器、开关等作用，为移动通信的调试解调提供了必要的信号处理功能。但是，不可避免的，各种有源器件（放大器本身除外），都会存在一定的损耗，整个链路上的叠加损耗，会严重影响整个收发系统的质量，这种有源器件的损耗，一般在基站端表现不明显，因为基站端空间足够，各种电力设置搭建完整，有限的损耗可以通过加大馈电功率，增加天线增益，多组放大器等方式进行优化。但是在移动通信终端的手机上，手机体积小，射频天线的环境较差，对耗电量有严格额限制，本身链路传输信号的质量就受到限制，如果这时候接收机链路中有源器件的损耗太大，会直接影响通话质量和传输数据的准确度和速度。有源器件损耗中，频分器的损耗是尤其严重的。频分器是典型的滤波器的叠接。通过对特定频段的信号进行滤波，将各个频段混合的信号按照频率分解成不同的通路，这样后续的调制解调电路可以进行具体频段信号的调制解调工作。分频过程中的损耗一般而言，会达到-2db以上，这对信号的损耗是很大的。

现有技术中移动终端的典型射频天线如附图1所示，其包括天线单元、低噪声放大器、频分器、若干射频链路以及调制解调电路。多频段天线接收到信号之后，通过放大器将信号放大，然后通过频分器将信号按照不同的频段进行分配，信号被分成若干个射频链路rf1、rf2、…rfn，然后各个射频链路将信号传输到对应的调制解调（基带电路端）。这个现行方案的缺陷就是频分器处在进行频分的时候会产生损耗，对整个接收和发射链路的性能产生恶化。

因此，有必要提供一种新的基于频率选择表面的手机射频天线收发系统来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种基于频率选择表面的手机射频天线收发系统，减小了整个天线射频链路的损耗，优化了射频链路，提高了整个发射接收信号链路质量。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种基于频率选择表面的手机射频天线收发系统，其包括对全频段内的电磁波进行分类接收的频率选择表面组阵、与所述频率选择表面组阵对应的射频链路、将由所述频率选择表面组阵分类过滤后的电磁波传输到各个所述射频链路的天线单元，所述频率选择表面组阵包括若干设置位置不同且结构不同的频率选择表面，所述频率选择表面组阵包括若干设置位置不同且结构不同的频率选择表面，所述频率选择表面设置在手机外壳的内侧表面。

进一步的，所述频率选择表面结构包括第一金属层、第二金属层以及位于所述第一金属层与所述第二金属层之间的介质层，所述第一金属层与所述第二金属层在对应的位置上设置有四个对称分布的椭圆结构。

进一步的，所述椭圆结构的内部区域为金属材质，且所述椭圆结构的外部区域为镂空结构。

进一步的，所述椭圆结构的外部区域为金属材质，且所述椭圆结构的内部区域为镂空结构。

进一步的，所述椭圆结构的长半轴为15mm，短半轴为7mm。

进一步的，所述介质层的厚度为1mm。

进一步的，上下两个所述椭圆结构之间的距离为3mm。

进一步的，所述频率选择表面结构包括但不限于介质谐振环结构、金属谐振环结构、金属矩形缺陷地结构的滤波频率选择表面结构。

进一步的，所述频率选择表面通过镭雕、电镀方式集成到手机外壳的内侧表面。

进一步的，所述天线单元包括设置在手机上部或下部的全频段天线、wifi天线、gps天线以及bt天线。

与现有技术相比，本发明一种基于频率选择表面的手机射频天线收发系统的有益效果在于：取消了现有技术中的频分器，在电磁波输送到天线之前，首先经过频率选择表面对电磁波段进行分类接收，不同结构的频率选择表面接收不同波段的电磁波，然后再传输至天线单元，再由天线单元传输至对应的射频链路，再由调制解调器进行后续的调制解调，本方案减小了整个天线射频链路的损耗，优化了射频链路，提高了整个发射接收信号链路质量。

附图说明

图1为现有技术中的移动终端的射频天线系统的原理示意图；

图2为本发明实施例的原理示意图；

图3为本发明实施例中频率选择表面结构的层次结构示意图；

图4为本发明实施例中频率选择表面结构的俯视结构示意图；

图中数字表示：

1第一金属层；2第二金属层；3介质层；4椭圆结构；r1长半轴；r2短半轴；l上下两个椭圆结构之间距离。

具体实施方式

实施例：

请参照图2，本实施例为基于频率选择表面的手机射频天线收发系统，其包括对全频段内的电磁波进行分类接收的频率选择表面组阵、与所述频率选择表面组阵对应的射频链路、将由所述频率选择表面组阵分类过滤后的电磁波传输到各个所述射频链路的天线单元，所述频率选择表面组阵包括若干设置位置不同且结构不同的频率选择表面（简称fss）fss1、fss2、……、fssn。

所述频率选择表面结构包括但不限于介质谐振环结构、金属谐振环结构、金属矩形缺陷地结构的滤波fss结构。fss结构可以通过镭雕、电镀等方式集成到手机外壳的内侧面。

请参照图3、图4，本实施例中的所述频率选择表面结构包括第一金属层1、第二金属层2以及位于第一金属层1与第二金属层2之间的介质层3，第一金属层1与第二金属层2在对应的位置上设置有四个对称分布的椭圆结构4。

在第一金属层1与第二金属层2中，当椭圆结构4的内部区域为金属材质，且椭圆结构4的外部区域为镂空结构时，所述频率选择表面结构即为带阻特性的频率选择表面；当椭圆结构4的外部区域为金属材质，且椭圆结构4的内部区域为镂空结构时，所述频率选择表面结构即为带通特性的频率选择表面。金属层的孔径结构在对应的谐振频点呈现全传输特性，因此，金属层的孔径结构和尺寸决定了带通的频点，而中间夹的介质决定了带通的平坦度。

本实施例在金属层中设置的孔径结构为椭圆结构4，选择椭圆孔径的好处是能够相对其它典型的结构呈现更好的带通带宽特性，椭圆的长半轴r1和短半轴r2决定了fss的谐振频点。典型的r1=15mm，r2=7mm，此结构能够更好的实现对手机中常用的1710mhz-2170mhz频点的带通特性（正是因为选择的椭圆结构，能够实现较宽的带通带宽300mhz）。

介质层3的厚度为1mm，此厚度与0.5mm的谐振波长对应，介质层3的介电常数为3.78，此时能够很好的实现带通特性，保证对应的1710-2170mhz通过fss被手机天线吸收，其它的频段的电磁波被fss反射掉。

请参照图3、图4，一般而言，l是上下两个椭圆结构4之间的距离，适当调整l能够保证带通特性中s参数的深度，保证更好的带通和带阻特性，距离越近，谐振深度越深，但是同时带宽越窄，为了平衡这两个矛盾的参数，本实例中对应1710-2170mhz的带宽的l的最佳距离是3mm。

频率选择表面（frequencyselectivesurface）是由大量无源谐振单元组成的单屏或多屏周期性阵列结构，由周期性排列的金属贴片单元或在金属屏上周期性排列的孔径单元构成，这种表面可以在单元谐振频率附近呈现全反射（贴片型）或全传输特性（孔径型），fss具有特定的频率选择作用而被广泛地应用于微波、红外至可见光波段。

不同的fss结构对应不同的透波频率，每个位置上的fss结构能允许不同频段电磁波透射。利用这种fss的对频率的选择特性，手机上不同位置透射到天线的电磁波的频段会被直接区分开来，天线后续的射频链路中，各个链路的信号的频段也能直接被区分开来，这样，根据调制解调的基本原理，后续的基带电路就可以直接对各个不同频率的信号进行分开处理。

所述天线单元包括设置在手机上部或下部的全频段天线、wifi天线、gps天线以及bt天线。所述全频段天线包括各种常规的实现形式，比如fpc、lds、金属外壳手机天线等。具体的天线方案包括但不限于常规的pifa、ifa、单极天线等常见的天线。

本实施例基于频率选择表面的手机射频天线收发系统在电磁波通过手机外壳达到手机内部的天线前，经过fss结构时，fss已经对电磁波进行了过滤，这样透过不同fss1、fss2、……、fssn的电磁波的频率不同，后续全频段天线接收之后，直接将不同频率的信号传输到各个射频链路进行后续的调制解调。

本实施例基于频率选择表面的手机射频天线收发系统的有益效果在于：取消了现有技术中的频分器，在电磁波输送到天线之前，首先经过频率选择表面对电磁波段进行分类接收，不同结构的频率选择表面接收不同波段的电磁波，然后再传输至天线单元，再由天线单元传输至对应的射频链路，再由调制解调器进行后续的调制解调，本方案减小了整个天线射频链路的损耗，优化了射频链路，提高了整个发射接收信号链路质量。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。