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CN109687115A - 用于电子终端的gps天线结构以及电子终端 - Google Patents

用于电子终端的gps天线结构以及电子终端 Download PDF

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CN109687115A
CN109687115A CN201910080371.8A CN201910080371A CN109687115A CN 109687115 A CN109687115 A CN 109687115A CN 201910080371 A CN201910080371 A CN 201910080371A CN 109687115 A CN109687115 A CN 109687115A
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gps
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lte
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陈海强
李勇
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Original Assignee
Samsung Guangzhou Mobile R&D Center
Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种用于电子终端的GPS天线结构以及电子终端，所述GPS天线结构包括：至少两根天线，将所述电子终端的金属边框通过至少一个开缝分隔为至少两个部分，所述至少两个部分中的每个部分均被制作为独立的天线，以形成至少两根天线，其中，所述至少两根天线中的第一天线的一侧用于连接馈电点，第一天线用于接收GPS第一频段的无线信号，所述至少两根天线中的第二天线的第一预定位置处用于连接到GPS第二频段模块，第二天线用于接收GPS第二频段的无线信号。采用本发明示例性实施例的用于电子终端的GPS天线结构以及电子终端，能够有效降低天线之间的干扰，提高天线整体性能。

Description

用于电子终端的GPS天线结构以及电子终端
技术领域
本发明总体说来涉及天线结构，更具体地讲，涉及一种用于电子终端的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)天线结构以及具有该GPS天线结构的电子终端。
背景技术
随着电子通信技术的不断发展，电子终端具备越来越丰富的功能，支持电子终端实现各种数据传输和通信功能的天线也越来越多。
目前，在电子终端中常采用的一种天线设置方式为，在电子终端中增加一天线支架，使用LDS(Laser-Direct-structuring，激光直接成型技术)或者FPCB(FlexiblePrinted Circuit Board，柔性印刷电路板)设计天线。但这种设计方式增加了物料成本，并且天线设计在印刷电路板上，没有净空，也没有高度，导致天线性能低(天线效率一般在16％以下)。
除上述天线设计方式之外，还可以将电子终端的金属边框作为天线的一部分，并将多个功能集成在同一根天线上。例如，某电子终端的GPS双频天线，将电子终端的金属边框的一部分作为天线，支持GPS L1频段/L5频段以及BT/WIFI频段，频带涵盖1170～2500MHz，如此大的跨度将带来天线调试困难的问题。另外由于集成了多个功能，使得通路上合路器使用增加，造成通路损耗增大。
发明内容
本发明的示例性实施例的目的在于提供一种用于电子终端的GPS天线结构以及电子终端，以克服上述至少一种缺陷。
根据本发明示例性实施例的一个方面，提供一种用于电子终端的全球定位系统GPS天线结构，包括：至少两根天线，将所述电子终端的金属边框通过至少一个开缝分隔为至少两个部分，所述至少两个部分中的每个部分均被制作为独立的天线，以形成至少两根天线，其中，所述至少两根天线中的第一天线的一侧用于连接第一馈电点，第一天线用于接收GPS第一频段的无线信号，所述至少两根天线中的第二天线的第一预定位置处用于连接第二馈电点，第二天线用于接收GPS第二频段的无线信号。
可选地，第一天线可还用于接收或者辐射长期演进LTE第三频段的无线信号，第二天线可还用于接收或者辐射LTE第四频段的无线信号。
可选地，第二天线的第二预定位置处可用于连接第三馈电点，以使LTE第四频段的无线信号通过第三馈电点进行激励，其中，所述GPS天线结构可还包括：带通滤波器，带通滤波器的一端连接到第一预定位置处，带通滤波器的另一端用于连接第二馈电点，以使GPS第二频段的无线信号通过第二馈电点进行激励。
可选地，GPS第一频段可为GPS L1频段，GPS第二频段可为GPSL5频段，LTE第三频段可为LTE的中高频段，LTE第四频段可为LTE的低频段。
可选地，第一天线的所述一侧可为第一天线靠近第二天线的一侧，第一天线远离第二天线的另一侧可接地。
可选地，所述GPS天线结构可还包括选频开关和第二接地点，其中，选频开关的公共端连接到第二预定位置处，选频开关的多个连接端分别连接到第二接地点，其中，选频开关可被控制为根据第二天线当前的工作频段将与当前的工作频段对应的连接端与公共端连接。
可选地，所述至少两根天线可还包括第三天线，第一天线、第二天线和第三天线可为金属边框上被两个开缝分隔为的按序排列的三个部分，其中，第三天线可用于接收或者辐射蓝牙和/或WIFI频段的无线信号。
可选地，第三天线的靠近第二天线的一侧可用于连接到蓝牙和/或WIFI模块，第三天线远离第二天线的另一侧可接地，其中，所述GPS天线结构可还包括：高通滤波器和第三接地点，其中，高通滤波器的一端可连接到第二天线上靠近第三天线的一侧，高通滤波器的另一端可连接到第三接地点，使得预定频率以上的无线信号能够通过高通滤波器接地。
根据本发明示例性实施例的另一方面，提供一种电子终端，包括上述的用于电子终端的GPS天线结构。
在根据本发明示例性实施例的用于电子终端的GPS天线结构以及电子终端，能够减少天线支数且节省空间，还能够有效降低天线之间的干扰，提高天线整体性能。
将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
附图说明
通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的详细描述，本发明示例性实施例的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明示例性实施例的电子终端的金属边框的示意图；
图2示出根据本发明示例性实施例的用于电子终端的GPS天线结构的示意图；
图3示出根据本发明示例性实施例的第一天线中的无线信号的走向示意图；
图4示出根据本发明示例性实施例的选频开关的连线示意图；
图5示出根据本发明示例性实施例的第二天线中的GPS L5频段的无线信号的走向示意图；
图6示出根据本发明示例性实施例的第二天线中的LTE的低频段的无线信号的走向示意图；
图7示出根据本发明示例性实施例的第三天线中的蓝牙/WIFI频段的无线信号的走向示意图；
图8示出根据本发明示例性实施例的GPS天线结构的天线效率的示意图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
图1示出根据本发明示例性实施例的电子终端的金属边框的示意图。作为示例，电子终端可为智能手机、平板电脑、个人数字助理、游戏机等具有金属边框的电子设备。
根据本发明示例性实施例的电子终端的金属边框通过至少一个开缝被分隔为至少两个部分，每个开缝中可利用绝缘材料(例如，树脂)进行填充，至少两个部分中的每个部分均被制作为独立的天线，以形成至少两根天线。如图1所示，其示出的是电子终端的金属边框通过两个开缝被分隔为三个部分，以形成第一天线、第二天线、第三天线的示意图。
图2示出根据本发明示例性实施例的用于电子终端的GPS天线结构的示意图。应理解，在本发明示例性实施例中，是以电子终端的金属边框被分隔为三根天线为例来进行介绍的，但本发明不限于此，本领域技术人员可以根据实际需求来增加或减少天线的数量。
如图2所示，第一天线T1、第二天线T2和第三天线T3可为电子终端的金属边框上被两个开缝分隔为的按序排列的三个部分，也就是说，被分隔出来的天线两两靠近。
优选地，第二天线T2可位于第一天线T1和第三天线T3之间，这是由于第一天线T1和第三天线T3所接收或者辐射的无线信号的频段较为接近，利用第二天线T2将第一天线T1与第三天线T3隔开，能够减小信号之间的干扰。
在图2所示的示例中，第一天线T1位于第二天线T2的左侧，第三天线T3位于第二天线T2的右侧，但本发明不限于此，也可以是第三天线T3位于第二天线T2的左侧，第一天线T1位于第二天线T2的右侧。
第一天线T1的一侧用于连接馈电点A1，第二天线T2上的第一预定位置处用于连接到GPS第二频段模块A2，第一天线T1用于接收GPS第一频段的无线信号，第二天线T2用于接收GPS第二频段的无线信号。这里，第二天线T2上的第一预定位置处可通过直接连接方式或者耦合连接方式连接到GPS第二频段模块A2。
作为示例，GPS第一频段可为GPS L1频段，这里，GPS L1频段用于低精度定位系统，定位精度一般为30米。GPS第二频段可为GPSL5频段，这里，GPSL5频段用于高精度定位系统，定位精度一般可达30厘米。
在本发明示例性实施例的GPS天线结构中，将GPS L1频段和GPSL5频段分别设计在两根天线上，这种GPS双频天线设计方式可以大大降低天线调试难度，且节省空间，还能保证良好的天线性能。
在一优选实施例中，还可以使第一天线T1和第二天线T2兼顾其他频段，例如，第一天线T1还可用于接收或者辐射LTE(Long Term Evolution，长期演进)第三频段的无线信号，第二天线T2还可用于接收或者辐射LTE第四频段的无线信号。
作为示例，LTE第三频段可为LTE的中高频段(即，满足第一频带范围要求的频段)，例如，LTE第三频段涵盖的频带范围可包括1550MHz～2700MHz。LTE第四频段可为LTE的低频段(即，满足第二频带范围要求的频段)，例如，LTE第四频段涵盖的频带范围可包括850MHz～960MHz。
优选地，第一天线T1的用于连接馈电点A1的一侧为第一天线T1靠近第二天线T2的一侧，即，第一天线T1靠近第二天线T2的一侧用于连接馈电点A1，第一天线T1远离第二天线T2的另一侧接地，此时GPS第一频段的无线信号和LTE第三频段的无线信号可通过馈电点A1进行激励。
在一优选实施例中，根据本发明示例性实施例的GPS天线结构可还包括双工器E，双工器E的一端连接到馈电点A1(也可与第一天线T1靠近第二天线T2的一侧连接)，双工器E的另一端分别连接到电子终端中的GPS L1模块(即，GPS第一频段模块)和电子终端中的LTE中高频模块(即，LTE第三频段模块)，双工器用于将GPS L1频段链路和LTE中高频链路合为一路。这里，馈电点A1可通过直接连接方式或者耦合连接方式连接到双工器E的一端。
图3示出根据本发明示例性实施例的第一天线T1中的无线信号的走向示意图。
如图3所示，第一天线T1使用Loop(环)的馈电形式，GPS L1频段以及LTE中高频段的无线信号通过馈电点A1进行激励。第一天线T1通过上述的天线设计方式，能够达到较好的天线性能。
优选地，根据本发明示例性实施例的GPS天线结构可还包括：第一接地点G1，第二天线T2的靠近第一天线T1的一侧的第三预定位置处用于连接第一接地点G1，通过设置该第一接地点G1可以基本消除第二天线T2对第一天线T1的干扰。
为使第二天线T2能够支持GPS第二频段和LTE第四频段，在一优选实施例中，根据本发明示例性实施例的GPS天线电路可还包括带通滤波器BPF(Band Pass Filter)。
第二天线T2上的第一预定位置处用于连接到电子终端中的GPS L5模块A2(即，GPS第二频段模块)。第二天线T2上的第二预定位置处可用于连接到LTE第四频段模块A3，以使LTE第四频段的无线信号通过第二预定位置处进行激励，第二预定位置可位于第二天线T2上用于连接第一接地点G1的第三预定位置与第一预定位置之间。这里，第二天线T2上的第一预定位置处和第二预定位置处均可通过直接连接方式或者耦合连接方式分别连接到GPSL5模块A2和LTE第四频段模块A3。
带通滤波器BPF的一端可连接到第二天线T2上的第一预定位置处，带通滤波器BPF的另一端可用于连接到GPS第二频段模块A2，以使GPS第二频段的无线信号通过第一预定位置进行激励。这里，带通滤波器BPF允许通过的信号频带范围可为GPS第二频段的频带范围，即，1176.45MHz±1.023MHz。也就是说，带通滤波器BPF仅允许GPS第二频段的无线信号通过，避免了其他信号的干扰。这里，由于带通滤波器BPF的选频特性，带通滤波器BPF对带外信号呈现高阻态，使得700MHz～960MHz的无线信号无法通过，避免了与LTE第四频段的无线信号产生互扰。
LTE第四频段的无线信号可通过第二预定位置处进行激励，在一优选实施例中，根据本发明示例性实施例的GPS天线结构可还包括：选频开关S和第二接地点G2。
图4示出根据本发明示例性实施例的选频开关的连线示意图。应理解，图4是以选频开关包括三个连接端为例进行介绍的，但本发明不限于此，本领域技术人员可以根据实际需求来调整选频开关的连接端的数量。
如图4所示，选频开关的公共端S1连接到第二天线T2上的第二预定位置处。这里，第二天线T2上的第二预定位置可连接到电子终端中的LTE低频模块，也就是说，选频开关的公共端S1也可以连接到第二预定位置与LTE第四频段模块之间的连接线路上。选频开关的多个连接端(如S2～S4)分别连接到第二接地点G2。
在此情况下，电子终端可检测第二天线T2当前的工作频段，根据第二天线T2当前的工作频段，控制选频开关将与当前的工作频段对应的连接端与公共端连接。
也就是说，利用选频开关可以进行700MHz～960MHz的频率切换，以满足带宽需求。
图5示出根据本发明示例性实施例的第二天线中的GPS L5频段的无线信号的走向示意图。图6示出根据本发明示例性实施例的第二天线中的LTE的低频段的无线信号的走向示意图。
如图5和图6所示，第二天线采用双馈点、IFA馈电形式，GPS L5频段的无线信号通过GPS第二频段模块A2进行激励，经过带通滤波器BPF之后，使得只有GPS L5频段的无线信号(即，1176.45MHz±1.023MHz信号)通过，避免了其他信号的干扰。
LTE低频段的无线信号通过LTE第四频段模块A3进行激励，配合选频开关的使用进行700MHz～960MHz的频率切换，以满足带宽需求。
第三天线T3的靠近第二天线T2的一侧用于连接到蓝牙和/或WIFI模块A4，第三天线T3远离第二天线T2的另一侧接地。这里，第三天线T3的靠近第二天线T2的一侧可通过直接连接方式或者耦合连接方式连接到蓝牙和/或WIFI模块A4。
在一优选实施例中，根据本发明示例性实施例的用于电子终端的GPS天线结构可还包括：高通滤波器HPF(High Pass Filter)和第三接地点G3。高通滤波器HPF的一端连接到第二天线T2上靠近第三天线T3的一侧，高通滤波器HPF的另一端连接到第三接地点G3，使得预定频率以上的无线信号能够通过高通滤波器HPF接地。
这里，该高通滤波器HPF是用于过滤掉第三天线T3所支持的频段(即，蓝牙BT/WIFI频段)的无线信号，作为示例，预定频率可包括但不限于2GHz频率。
图7示出根据本发明示例性实施例的第三天线中的蓝牙/WIFI频段的无线信号的走向示意图。
如图7所示，第三天线T3使用Loop的馈电形式，设置高通滤波器HPF在第二天线T2靠近第三天线的一侧，由于高通滤波器HPF的选频特性，预定频率(例如，2GHz)以上的无线信号在第二天线T2的末端导通到地，则第二天线T2对第三天线T3的干扰基本消除，第三天线T3通过上述天线设计方式，能够达到较好的天线性能。
对于第二天线T2的低频信号，高通滤波器HPF呈现高阻态，相当于断开的效果，因此高通滤波器HPF的加入基本不会对第二天线T2的低频性能造成影响。
根据上述本发明示例性实施例的天线设计方案，上述三根天线的具体功能可以划分如下：第一天线T1支持GPS L1频段以及LTE中高频段，第二天线T2支持GPS L5频段以及LTE低频段，第三天线T3支持BT/WIFI频段。通过如上的划分，三根天线分别支持不同的频带，可以有利于改善天线互扰影响的问题。
图8示出根据本发明示例性实施例的GPS天线结构的天线效率的示意图。在本示例中，横坐标表示频率f(单位为GHz)，纵坐标表示天线效率Eff(单位为％)。
如图8所示，曲线1表示第二天线中LTE低频段下的三个频段的天线效率，曲线2表示第二天线中GPS L5频段的天线效率，曲线3表示第一天线的天线效率，曲线4表示第三天线的天线效率。
从图8所示可以看出，第二天线的天线效率基本可以达到25％，第一天线和第三天线的天线效率基本可以达到40％，各天线的性能均很良好。
根据本发明示例性实施例的另一方面，还提供一种电子终端，该电子终端包括上述的用于电子终端的GPS天线结构。
采用本发明示例性实施例的用于电子终端的GPS天线结构以及电子终端，通过双馈点的方式在金属边框中间的天线上兼容GPS L5频段，降GPS L1频段设计在边角的金属边框上，同时结合滤波器的使用，有效降低了天线之间的干扰，提高了天线的整体性能。
采用本发明示例性实施例的用于电子终端的GPS天线结构以及电子终端，能够减少天线支数，并节省空间。还能够减小通路损耗，提高隔离度，可灵活调整天线的性能。
以上描述了本发明的各示例性实施例，应理解，上述描述仅是示例性的，并非穷尽性的，本发明不限于所披露的各示例性实施例。在不偏离本发明的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于电子终端的全球定位系统GPS天线结构，其特征在于，包括：
至少两根天线，将所述电子终端的金属边框通过至少一个开缝分隔为至少两个部分，所述至少两个部分中的每个部分均被制作为独立的天线，以形成至少两根天线，
其中，所述至少两根天线中的第一天线的一侧用于连接馈电点，第一天线用于接收GPS第一频段的无线信号，
所述至少两根天线中的第二天线的第一预定位置处用于连接到GPS第二频段模块，第二天线用于接收GPS第二频段的无线信号。
2.如权利要求1所述的GPS天线结构，其特征在于，第一天线还用于接收或者辐射长期演进LTE第三频段的无线信号，第二天线还用于接收或者辐射LTE第四频段的无线信号，
和/或，所述GPS天线结构还包括：
双工器，双工器的一端连接到馈电点，双工器的另一端分别连接到GPS第一频段模块和LTE第三频段模块。
3.如权利要求2所述的GPS天线结构，其特征在于，所述GPS天线结构还包括：
带通滤波器，带通滤波器的一端连接到第一预定位置处，带通滤波器的另一端连接到GPS第二频段模块。
4.如权利要求3所述的GPS天线结构，其特征在于，第二天线的第二预定位置处用于连接到LTE第四频段模块，
和/或，所述GPS天线结构还包括：
第一接地点，第二天线的靠近第一天线的一侧的第三预定位置处用于连接第一接地点，
其中，第二预定位置位于第三预定位置与第一预定位置之间。
5.如权利要求4所述的GPS天线结构，其特征在于，GPS第一频段为GPSL1频段，GPS第二频段为GPSL5频段，LTE第三频段为LTE的中高频段，LTE第四频段为LTE的低频段。
6.如权利要求1所述的GPS天线结构，其特征在于，第一天线的所述一侧为第一天线靠近第二天线的一侧，第一天线远离第二天线的另一侧接地。
7.如权利要求4所述的GPS天线结构，其特征在于，所述GPS天线结构还包括选频开关和第二接地点，
其中，选频开关的公共端连接到第二预定位置处，选频开关的多个连接端分别连接到第二接地点，
其中，选频开关被控制为根据第二天线当前的工作频段将与当前的工作频段对应的连接端与公共端连接。
8.如权利要求1-7中的任意一项所述的GPS天线结构，其特征在于，所述至少两根天线还包括第三天线，第一天线、第二天线和第三天线为金属边框上被两个开缝分隔为的按序排列的三个部分，
其中，第三天线用于接收或者辐射蓝牙和/或WIFI频段的无线信号。
9.如权利要求8所述的GPS天线结构，其特征在于，第三天线的靠近第二天线的一侧用于连接到蓝牙和/或WIFI模块，第三天线远离第二天线的另一侧接地，
和/或，所述GPS天线结构还包括：高通滤波器和第三接地点，
其中，高通滤波器的一端连接到第二天线上靠近第三天线的一侧，高通滤波器的另一端连接到第三接地点，使得预定频率以上的无线信号能够通过高通滤波器接地。
10.一种电子终端，其特征在于，包括如权利要求1-9中的任意一项所述的GPS天线结构。
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