一种手机三合一天线装置.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102856629 A (43)申请公布日 2013.01.02 C N 1 0 2 8 5 6 6 2 9 A *CN102856629A* (21)申请号 201210317748.5 (22)申请日 2012.08.31 H01Q 1/24(2006.01) H01Q 5/00(2006.01) H01Q 23/00(2006.01) (71)申请人惠州TCL移动通信有限公司 地址 516006 广东省惠州市仲恺高新区惠风 四路70号 (72)发明人何丽 (74)专利代理机构深圳市君胜知识产权代理事 务所 44268 代理人王永文 杨宏 (54) 发明名称 一种

2、手机三合一天线装置 (57) 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G

3、PS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。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/1页 2 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

4、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1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1所述的手机三合一天线装置，其特

5、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1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1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

6、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1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

7、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。 权 利 要 求 书CN 102856629 A 1/5页 3 一种手机三合一天线装置 技术领域 0001 本发明

8、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 0002 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。 0003 因而现有技术还有待改进和提高。 发明内容 0004 鉴于上述现有技术的不足之处，本

9、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。 0005 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

10、射频电路通 过双频带双工器连接天线匹配单元。 0006 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。 0007 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。 0008 根据权利要求1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。 0009 所述的手机三合一天线装置，其中，所述第一

11、元件、第二元件和第三元件为电感、 电容或电阻。 0010 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。 0011 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； 说 明 书CN 102856629 A 2/5页 4 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

12、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。 0012 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

13、励GPS天线段和 BT/WIFI天线段。 0013 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。 0014 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B

14、T /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。 附图说明 0015 图1为本发明手机三合一天线装置的原理图。 0016 图2为本发明手机三合一天线装置

15、第一实施例的结构示意图。 0017 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。 具体实施方式 0018 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。 0019 请参阅图1，图1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。 0020 所述射频单元130用于处理GPS信号、WIFI信号和B

16、T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 说 明 书CN 102856629 A 3/5页 5 号。所述射频单元130还包括一些小的电路如滤波、ESD等电路。 0021 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

17、（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

18、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。 0022 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110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

19、姆。所述阻抗线140可为微带线或带状线。 0023 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

20、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。 0024 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。 0025 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

21、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

22、通过馈点170连接天线匹配单元120，所述射频单元130 说 明 书CN 102856629 A 4/5页 6 通过馈点170激励GPS天线段111和BT/WIFI天线段112。 0026 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

23、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。 0027 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1mm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1mm左右，长度为20mm 左右，并且距离净空区161边缘2mm以上。 0028 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，

24、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。 0029 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

25、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。 0030 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

26、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。 0031 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。 0032 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、B

27、T/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 说 明 书CN 102856629 A 5/5页 7 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

28、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。 0033 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。 0034 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。 说 明 书CN 102856629 A 1/2页 8 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102856629 A 2/2页 9 图3 说 明 书 附 图CN 102856629 A