移動終端波束智能切換天線及進行波束智能切換的方法與流程

本發(fā)明涉及移動終端無線通訊領域，特別涉及一種移動終端波束智能切換天線及進行波束智能切換的方法。

背景技術：

對當前的移動終端設備來說，4G是目前較快速率的數(shù)據(jù)傳輸，其主要應用技術是MIMO。但是當移動基站距離移動終端較遠或者當信號質(zhì)量不好時，MIMO的作用相當有限。

智能天線系統(tǒng)包含了很多信號處理技術，本質(zhì)上不同于傳統(tǒng)的天線系統(tǒng)。智能天線是指由多天線和空時信號處理算法的有機結合所形成的具有動態(tài)和智能的天線形式。智能天線系統(tǒng)大致可分為4大類：扇區(qū)化天線系統(tǒng)、波束切換天線系統(tǒng)、波束形成和分集天線。扇區(qū)化天線以及波束切換天線實現(xiàn)相對容易，成本較低，但是在移動終端上實現(xiàn)較為困難；而波束形成和分集天線技術在算法上較為復雜以及對硬件要求較高，因此移動終端很難得到有效的應用。因此如何在移動終端上采用智能天線的形式是人們比較關心的問題。

波束智能切換天線是指在覆蓋范圍內(nèi)產(chǎn)生多個不同指向的波束，每一時刻選擇一種波束覆蓋需要的范圍進行通信，其中每個波束可以由單個定向天線產(chǎn)生，也可以由多個天線的組合產(chǎn)生，這樣可以獲得比傳統(tǒng)的全向天線大得多的天線增益，從而增大作用范圍，同時能夠降低移動終端設備的功率。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種用于移動終端的波束智能切換天線及利用該天線進行波束智能切換的方法，該天線系統(tǒng)在克服全向天線增益較低的同時能夠保證通信質(zhì)量、增強信號傳輸、降低移動終端設備功率。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術方案如下：

一種移動終端波束智能切換天線，包括一個功率分配器或合成器、射頻開關、天線單元、饋線、介質(zhì)基板、比較電路以及控制電路，功率分配器或合成器用于對不同天線組合的功率分配或者合成；射頻開關用于控制對應天線單元工作狀態(tài)的通斷；天線單元用于合成需要波束；所述天線單元包括至少兩個單元，饋線用于功率分配器或合成器與天線單元的信號連接；比較電路用于比較接收到的信號的幅度或相位信息，同時發(fā)送指令給控制電路；控制電路用于控制射頻開關的通斷。

作為優(yōu)選方式，所述功率分配器或合成器位于介質(zhì)基板正面中部，所述天線單元位于介質(zhì)基板正面，所述射頻開關分布在介質(zhì)基板上功率分配器/合成器兩側，并由饋線分別將天線單元與功率分配器或合成器相連接，所述比較電路、控制電路、天線單元都處于介質(zhì)基板上。

作為優(yōu)選方式，該天線的裝置外形為長方體或其它多面體。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供一種利用所述的天線進行波束智能切換的方法，由每個天線單元以及各個單元之間的組合形成多種不同指向的波束能夠覆蓋整個需要的工作區(qū)域，比較電路對端口輸出信號進行周期性的掃描從而不斷檢測信號的實時信息，對檢測到的信號比較后選擇最優(yōu)的工作狀態(tài)，通過控制電路控制射頻開關的通斷選擇最佳的波束指向。

作為優(yōu)選方式，所述進行波束智能切換的方法進一步包括以下步驟：

a)將射頻信號從功率分配器/合成器的端口輸出，比較電路對接收的信號幅度或相位進行比較，選擇質(zhì)量最佳的信號并判斷出射頻信號的位置，從而控制相對應的射頻開關選通對應的天線實現(xiàn)波束合成，被選通的天線單元用來接收信號，同時射頻開關斷開其余與天線單元相連接的饋線；

b)當移動終端位置發(fā)生改變時或者信號質(zhì)量較差時，比較電路根據(jù)周期性檢測到的信號幅度或相位，發(fā)送指令給控制電路，控制電路收到切換指令后，驅(qū)動射頻開關通過饋線選通天線單元并斷開其余的天線單元，從而實現(xiàn)波束的智能切換。

本發(fā)明的有益效果為：通過在移動終端的上端或下端設置多個天線，根據(jù)不同的波束位置選擇相對應的一個或者多個天線工作，合成對應波束指向來波信號方向，從而保證通信的穩(wěn)定、實現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸以及降低移動終端設備的功率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的移動終端主體以及移動終端波束智能切換天線結構示意圖；

圖2是本發(fā)明的移動終端波束智能切換天線的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明的移動終端波束智能切換天線的波束示意圖；

圖4是本發(fā)明的移動終端波束智能切換天線工作框圖。

其中，1為手機終端載體，2為功率分配器或合成器、3為射頻開關、4為天線單元、5為饋線、6為介質(zhì)基板；7為覆銅層；3-1為第一射頻開關，3-2為第二射頻開關，3-3為第三射頻開關，3-4為第四射頻開關，4-1為第一天線單元，4-2為第二天線單元，4-3為第三天線單元，4-4為第四天線單元，8為比較電路，9為控制電路。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。

如圖1所示，本發(fā)明的移動終端波束智能切換天線的一個具體實施實例為手機終端波束智能切換天線，包括一個手機終端載體1、功率分配器或合成器2、射頻開關3、天線單元4、饋線5、介質(zhì)基板6、比較電路8以及控制電路9，功率分配器或合成器2用于對不同天線組合的功率分配或者合成；射頻開關3用于控制對應天線單元工作狀態(tài)的通斷；天線單元4用于合成需要波束；如圖2所示，所述天線單元包括4個單元：第一天線單元4-1、第二天線單元4-2、第三天線單元4-3、第四天線單元4-4，饋線5用于功率分配器或合成器與天線單元的信號連接；比較電路用于比較接收到的信號的幅度或相位信息，同時發(fā)送指令給控制電路；控制電路用于控制射頻開關的通斷。

所述功率分配器或合成器2位于介質(zhì)基板6正面中部，所述天線單元4位于介質(zhì)基板6正面；所述射頻開關3均勻分布在介質(zhì)基板6上功率分配器/合成器2左右兩側，并由饋線5分別將4個天線單元4與功率分配器或合成器2相連接，4個天線單元4與功率分配器或合成器2之間的饋線5上分別設有第一射頻開關3-1、第二射頻開關3-2、第三射頻開關3-3、第四射頻開關3-4，所述比較電路、控制電路、天線單元4都處于介質(zhì)基板6上。介質(zhì)板6的背面除去天線單元4的背面為凈空外其余為覆銅層7。

該天線的裝置外形為長方體或其它多面體。

本發(fā)明的終端載體不僅局限于手機終端，還可為平板電腦終端等可以放置多個天線單元的移動終端設備。

本實施例還提供一種利用所述的天線進行波束智能切換的方法，由每個天線單元4以及各個單元之間的組合形成多種不同指向的波束能夠覆蓋整個需要的工作區(qū)域，比較電路對端口輸出信號進行周期性的掃描從而不斷檢測信號的實時信息，對檢測到的信號比較后選擇最優(yōu)的工作狀態(tài)，通過控制電路控制射頻開關3的通斷選擇最佳的波束指向。

所述進行波束智能切換的方法進一步包括以下步驟：

a)將射頻信號從功率分配器/合成器2的端口輸出，比較電路對接收的信號幅度或相位進行比較，選擇質(zhì)量最佳的信號并判斷出射頻信號的位置，從而控制相對應的射頻開關3選通對應的天線實現(xiàn)波束合成，被選通的天線單元4用來接收信號，同時射頻開關3斷開其余與天線單元4相連接的饋線5；

b)當移動終端位置發(fā)生改變時或者信號質(zhì)量較差時，比較電路根據(jù)周期性檢測到的信號幅度或相位，發(fā)送指令給控制電路，控制電路收到切換指令后，驅(qū)動射頻開關3通過饋線5選通天線單元4并斷開其余的天線單元，從而實現(xiàn)波束的智能切換。

如圖1所示，天線單元4采用倒F天線形式，天線載體采用單面具有覆銅層7的介質(zhì)基板，功率分配器/合成器采用50Ω的SMA接頭。本發(fā)明的天線單元形式不僅局限倒F天線，還可以為其它功能相似的天線形式。

如圖2所示為本發(fā)明的移動終端波束智能切換天線的部分波束方向圖的仿真結果。

如圖3所示，本發(fā)明的移動終端波束智能切換天線的工作流程框圖。圖3說明可以實現(xiàn)不同指向的定向波束。

在實際的操作時，可根據(jù)實際需要，采取不同的天線形式、天線數(shù)量以及天線擺放位置。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。