一种超宽带天线系统及移动终端的制作方法

1.本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种超宽带天线系统及移动终端。


背景技术：

2.随着超宽带技术迅速发展，其在电子产品上的应用也越来越多，特别是定位技术一直是行业不断研究优化的方向，比如手机产品上，目前市面上常用的手机端上的天线与远端处的天线匹配度较差，所以容易使手机端接收信号较弱，信号强度太弱会直接影响手机的定位精度。
3.有鉴于此，本发明提供一种超宽带天线系统以及应用该超宽带天线系统的移动终端，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种超宽带天线系统，不但能够改善天线接收的信号强度，而且还能够缩小天线的走线空间。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种超宽带天线系统，包括至少一个的辐射天线、设置在所述辐射天线上的第一馈电点和第二馈电点、与所述第一馈电点或第二馈电点连接的切换开关以及与所述切换开关连接的控制芯片，所述第一馈电点所在的水平线与所述第二馈电点所在的水平线相互垂直；
6.当所述切换开关切换所述第一馈电点或所述第二馈电点时，所述辐射天线产生与之对应的极化方向，所述控制芯片接收并处理所述辐射天线接收的信号，判断所述辐射天线分别在所述第一馈电点和所述第二馈电点馈电状态下接收的信号强度，当所述辐射天线接收的信号强度越强时，所述控制芯片控制所述切换开关与所述第一馈电点或所述第二馈电点连接。
7.作为本发明的进一步改进，所述辐射天线配置为对称结构的辐射天线，所述极化方向包括水平极化方向和垂直极化方向，所述水平极化方向与所述垂直计划方向相互垂直。
8.作为本发明的进一步改进，所述辐射天线配置为正方形的辐射天线，所述第一馈电点和所述第二馈电点分别设置在所述辐射天线相邻的棱边上。
9.作为本发明的进一步改进，所述超宽带天线系统包括地板和三个所述辐射天线，三个所述辐射天线的结构和尺寸均相同，且三个所述辐射天线呈l型排布并均设置在所述地板上；所述辐射天线配置为正方形的辐射天线，所述第一馈电点和所述第二馈电点分别设置在所述辐射天线相邻的棱边上。
10.作为本发明的进一步改进，所述超宽带天线系统还包括三个所述切换开关，三个所述切换开关分别与每个所述辐射天线的第一馈电点或所述第二馈电点连接。
11.作为本发明的进一步改进，所述控制芯片配置为超宽带芯片，所述超宽带芯片包括三个信号端，三个所述信号端分别与每个所述切换开关电性连接，每个所述信号端分别
接收每个所述辐射天线产生的信号。
12.作为本发明的进一步改进，所述地板呈矩形设置，所在辐射天线的相邻棱边与所述地板的相邻棱边分别对应平行，所述第一馈电点工作产生的电场方向垂直于地面，所述第二馈电点工作产生的电场方向平行于地面。
13.作为本发明的进一步改进，所述切换开关配置为单刀双掷开关，所述辐射天线配置为微带天线。
14.作为本发明的进一步改进，所述控制芯片与外部的无线访问接入点无线连接，所述控制芯片控制所述切换开关，以保证所述辐射天线产生的极化方向和外部天线产生的极化方向相同。
15.本发明的目的在于提供一种移动终端，以更好地应用上述超宽带天线系统，使得移动终端的定位精度得以改善。
16.为解决上述技术问题，本发明提供一种移动终端，所述移动终端包括前述的超宽带天线系统。
17.有益效果：本发明通过提供一种超宽带天线系统，包括至少一个的辐射天线、设置在所述辐射天线上的第一馈电点和第二馈电点、与所述第一馈电点或第二馈电点连接的切换开关以及与所述切换开关连接的控制芯片，所述第一馈电点所在的水平线与所述第二馈电点所在的水平线相互垂直；当所述切换开关切换所述第一馈电点或所述第二馈电点时，所述辐射天线产生与之对应的极化方向，所述控制芯片接收并处理所述辐射天线接收的信号，判断所述辐射天线分别在所述第一馈电点和所述第二馈电点馈电状态下接收的信号强度，当所述辐射天线接收的信号强度越强时，所述控制芯片控制所述切换开关与所述第一馈电点或所述第二馈电点连接。如此不但能够改善并提升辐射天线接收的信号强度，而且还能够缩小天线的走线空间，从而进一步解决了移动终端定位精度差的问题。
附图说明
18.图1是本发明超宽带天线系统与无线访问接入点连接后的结构示意图。
19.图2是本发明提供三个辐射天线布局以及单个辐射天线的结构示意图。
20.图3是本发明辐射天线中单个馈电点馈电时的结构示意图；其中(a)是单个辐射天线中第一馈电点馈电时的电场方向的结构示意图，其他(b)单个辐射天线中第二馈电点馈电时的电场方向的结构示意图。
21.图4是本发明辐射天线在仿真时回波损耗的波形图。
22.图5是本发明中外部天线馈电时电场方向的结构示意图。
23.图6是本发明中切换开关切换第一馈电点或第二馈电点时，辐射天线接收的信号强度的波形图。
24.其中，各附图标记说明如下：辐射天线10，第一馈电点11，第二馈电点12，切换开关20，控制芯片30，信号端31，主板40，无线访问接入点50，外部天线60。
具体实施方式
25.以下结合附图和具体实施例对本发明提出一种超宽带天线及移动终端作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、
明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
26.本发明提供了一种超宽带天线系统，该超宽带天线系统可以应用在多款移动终端，比如手机、平板、笔电以及各种可以自带定位功能的电子产品。通过对超宽带天线系统的设计改善，并应用在上述电子产品上，从而提升电子产品中天线接收信号轻度，优化移动终端的定位精度。
27.结合图1和图2所示，本发明的超宽带天线系统包括至少一个辐射天线10、设置在辐射天线10上第一馈电点11和第二馈电点12，与第一馈电点11或第二馈电点12连接的切换开关20以及与切换开关20连接的控制芯片30，且第一馈电点11所在的水平线与第二馈电点12所在的水平线相互垂直。当切换开关20切换第一馈电点11或第二馈电点12时，辐射天线10产生与之对应的极化方向，控制芯片30接收并处理辐射天线10接收的信号，判断辐射太想念分别在第一馈电点11和第二馈电点12馈电状态下接收的信号强度，当辐射天线10接收的信号强度越强时，控制芯片30控制切换开关20与第一馈电点11或第二馈电点12连接。
28.如此设置，通过控制芯片30判定切换开关20在不同状态下，辐射天线10接收的信号强度，根据信号强度最大接收状态，以此状态接收信息并进行处理解调以及算法定位，保证信号质量并有效提升定位精度。也就是说，辐射天线10在接收外部信号时，常因为辐射天线10产生的极化方向与外部辐射体产生的极化方向不匹配，从而导致辐射天线10接收的外部信号质量差，由此影响移动终端的定位性能，本发明通过设置切换开关20和控制芯片30来有效提升辐射天线10接收的信号质量。
29.本发明将以手机终端为例，详细说明该超宽带天线的结构、原理以及工作过程。
30.本发明的手机中设置的超宽带天线系统包括主板40和结构和尺寸均相同的三个辐射天线10，且三个辐射天线10呈l型排布并均设置在主板40上。辐射天线10配置为对称结构的辐射天线10，辐射天线10在不同的馈电点馈电状态下产生的极化方向包括水平极化方向和垂直极化方向，且水平极化方向和垂直极化方向相互垂直。
31.优选地，辐射天线10配置为正方形的辐射天线10，且第一馈电点11和第二馈电点12分别设置在辐射天线10相邻的棱边上。主板40呈矩形设置，辐射天线10的相邻棱边与主板40的相邻棱边分别对应平行。当第一馈电点11工作产生的电场方向垂直于底面时，辐射天线10此时为垂直极化天线；当第二馈电点12工作产生的电场方向平行于地面时，辐射天线10此时为水平极化天线。通过切换开关20切换第一馈电点11或第二馈电点12，使得辐射天线10能够实现不同馈电点馈电状态的相互转换。如此设置，不但能够提升辐射天线10接收的信号强度，而且还能够通过复用同一个辐射天线10，仅仅通过切换第一馈电点11或第二馈电点12来切换辐射天线10的垂直极化方向或水平技术极化方向，从而缩小了辐射天线10在手机或移动终端内部的面积空间。
32.当然，辐射天线10设置的个数以及在主板40上的排布形式，本发明不做任何限定，可以根据实际情况以及需求，对辐射天线10的设置数量以及排布形式进行调整。辐射天线10还可以配置为其他形状的对称结构，比如等六边形等对称结构的辐射天线10，只要能够通过切换开关20实现切换天线工作的状态，使得辐射天线10接收的信号强度有较好的提升效果即可，于此不做过多限制。
33.进一步地，超宽带天线系统还包括三个切换开关20，且三个切换开关20分别与上
述每个辐射天线10的第一馈电点11或第二馈电点12连接。控制芯片30配置为超宽带芯片，该超宽带芯片包括三个信号端31，三个信号端31分别与每个切换开关20电性连接，每个信号端31分别接收每个辐射天线10产生的信号。优选地，切换开关20配置为单刀双掷开关，辐射天线10配置为微带天线。微带天线包括介质基板、辐射体以及接地板。介质基板的厚度远小于波长，且介质基板地板的金属薄层的金属薄层与接地板相接，正面则通过光刻工艺制作具有特定形状的金属薄层作为辐射体。辐射体的形状可以根据要求可进行多种变化设计。相比与传统天线，微带天线不仅体积小、重量轻、低剖面、易共形，而且易集成、成本低，适合批量生产，此外还兼备电性能多样化等优势。
34.具体来讲，控制芯片30的三个信号端31分别为rf1、rf2以及rf3；每个切换开关20的一端与每个辐射天线10的第一馈电点11或第二馈电点12连接，每个切换开关20的另一端与每个信号端31连接。每个辐射天线10在第一馈电点11和第二馈电点12馈电状态下接收的信号强度会有所不同，通过切每个换开关对第一馈电点11或第二馈电点12进行切换，并将两种不同状态下接收的信号传输至控制芯片30。
35.也就是说，当第一馈电点11对辐射天线10进行馈电时，辐射天线10产生的电场方向垂直于地面，此时辐射天线10会接收到外部远端的信号，该信号会传输到控制芯片30中，由控制芯片30的信号端31接收；通过切换开关20将第一馈电点11切换到第二馈电点12时，即当第二馈电点12对辐射天线10进行馈电时，辐射天线10产生的电场方向水平于地面，此时辐射天线10也会接收到外部远端的信号，同样地，该信号也会传输到控制芯片30中，由控制芯片30的信号端31接收。控制芯片30将两种状态下接收到的信号强度进行比较，并判断辐射天线10在两种状态下接收的信号强度哪种状态是更好、更强的，以此状态接收辐射天线10传输过来的信号，并对切换开关20进行控制解调切换，使辐射天线10始终保持在接收的较强信号状态下馈电点进行馈电工作。
36.换而言之，当控制芯片30判断在第一馈电点11馈电工作时，辐射天线10接收的信号强度强，那么控制芯片30将控制解调切换开关20，以使切换开关20始终保持第一馈电点11进行馈电工作，而第二馈电点12断开不工作；反之，当控制芯片30判断在第二馈电馈电工作时，辐射天线10接收的信号强度强，那么控制芯片30将控制解调切换开关20，以使切换开关20始终保持第二馈电点12进行馈电工作，而第一馈电点11断开不工作。也就是说，通过切换移动终端辐射天线10的极化方向，提升辐射天线10接收信号的轻度，以此提升超宽带天线的定位精度。如此设置，不但能够通过复用同一个辐射天线10，在同一个辐射天线10上设置两个馈电点，从而减少辐射天线10的走线面积，而且还能够提升并改善辐射天线10实际接收外部天线60的信号强度，以此更好提升移动终端整体的定位精度。
37.进一步地，控制芯片30与外部的无线访问接入点50无线连接，控制芯片30控制切换开关20，以保证辐射天线10产生的极化方向和外部天线60产生的极化方向相同。具体来讲，远端外部天线60通过无线访问与移动终端中超宽带天线系统连接，即外部天线60通过无线访问接入点50与控制芯片30连接，若是远端外部天线60馈电产生的电场方向与移动终端中的辐射天线10馈电产生的电场方向一致，即辐射天线10产生的极化方向与远端处外部天线60馈电产生的极化方向相同，此时移动终端中的辐射天线10接收的信号强度得以明显加强，如此即可提升移动终端的定位精度。
38.若是移动终端的辐射天线10产生的极化方向与远端外部天线60馈电产生的极化
方向不相同，那么辐射天线10接收的信号就相对较弱，此时控制芯片30判断辐射天线10分别在第一馈电点11和第二馈电点12馈电的状态下，辐射天线10所接收到的不同状态下的信号强度。判断的信号强度较强的，控制芯片30则控制切换开关20与此状态下的馈电点连接。比如：若切换开关20先连接并开启第一馈电点11进行馈电工作，然后又切换连接并开启第二馈电点12进行馈电工作，控制芯片30判断上述两种状态下辐射天线10接收的信号强度，若是在第一馈电点11馈电状态下，辐射天线10接收的信号强度较强，则控制芯片30控制切换开关20解调第二馈电点12的连接，并控制切换开关20切换至第一馈电点11的连接；若是在第二馈电点12馈电状态下，辐射天线10接收的信号强度较强，则控制芯片30将控制切换开关20保持与第二馈电点12的连接。
39.本发明中，在移动终端的主板40上呈l型布局的三个uwb天线/辐射天线10，以用作aoa(angle of arrival，到达角度)定位功能使用，每个辐射天线10的结构相同，均采用正方形形状的微带天线，并且在辐射天线10的相邻两条垂直边上分别设有第一馈电点11和第二馈电点12，通过调整辐射天线10的尺寸使其同时谐振频率在uwb频段九信道7987.2mhz，此为常见通用信道。为了能够清楚明晰地说明本发明超宽带天线的工作原理以及过程，下面将移动终端其中一个辐射天线10为例，通过仿真模拟接收效果。
40.结合图3和图4，具体地，在远端设置一个微带线极化天线表示标签天线，即外部天线60；通过仿真对比移动终端中辐射天线10接收的信号强度。如图3(a)、图3(b)以及图4所示，通过仿真可以看出，移动终端的辐射天线10的两个馈电点，只有第一馈电点11馈电工作时的电场方向垂直于地面，辐射天线10为垂直极化天线，只有第二馈电点12工作时的电场方向水平于地面，辐射天线10为水平极化天线。并且两种状态下的辐射天线10的s1,1与s2,2波形最深点在8ghz左右，即谐振工作在uwb频段九中，由于其辐射天线10的第一馈电点11和第二馈电点12馈电激励的是垂直和水平电流两个不同的模式，所以其s2,1隔离度比较好，目前仿真评估为-30db以下，满足隔离度的要求。本发明复用同一个辐射天线10，即仅通过切换馈电点切换辐射天线10的垂直或水平极化方向，从而也缩小辐射天线10的面积空间。
41.结合图5和图6所示，继续仿真标签天线，当标签端天线馈电与辐射天线10呈水平地面放置时，其电场方向平行于地面，为水平极化天线，此时如果常规的辐射天线10方案就是在移动终端仅设置一个馈电点进行馈电的状态，此时移动终端线的辐射天线10为垂直极化天线，其接收插损s3,1为-63db，接收信号强度相对较差。但是通过本发明的设置，移动终端可以自动切换单刀双掷开关，使馈电在第二馈电点12工作，此时为水平极化天线，与标签端天线极化方向相同，其接收插损s3,2为-40.9db，接收收信号强度明显改善，如此就可以提升移动终端的定位精度。
42.具体地，移动终端中超宽带芯片上设置若干个信号端31，并分别连接各个单刀双掷开关，通过切换开关20切换馈电到辐射天线10的不同状态，然后再分别通过超宽带芯片读取其接收的信号强度rssi值，并判断辐射天线10在两个状态下，接收的信号强度哪种状态是更好更强的，以此状态接收信号进行解调，以及利用软件算法计算定位位置，如此就可以有效改善移动终端接收的信号强度，从而提升其定位精度。
43.综上所述，本发明通过提供一种超宽带天线系统，包括至少一个的辐射天线10、设置在所述辐射天线10上的第一馈电点11和第二馈电点12、与所述第一馈电点11或第二馈电
点12连接的切换开关20以及与所述切换开关20连接的控制芯片30，所述第一馈电点11所在的水平线与所述第二馈电点12所在的水平线相互垂直；当所述切换开关20切换所述第一馈电点11或所述第二馈电点12时，所述辐射天线10产生与之对应的极化方向，所述控制芯片30接收并处理所述辐射天线10接收的信号，判断所述辐射天线10分别在所述第一馈电点11和所述第二馈电点12馈电状态下接收的信号强度，当所述辐射天线10接收的信号强度越强时，所述控制芯片30控制所述切换开关20与所述第一馈电点11或所述第二馈电点12连接。如此不但能够改善并提升辐射天线10接收的信号强度，而且还能够缩小天线的走线空间，从而进一步解决了移动终端定位精度差的问题。
44.需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，此外，各个实施例之间不同的部分也可互相组合使用，本发明对此不作限定。
45.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。