本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于頻率選擇表面的手機(jī)射頻天線收發(fā)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，移動(dòng)終端的射頻天線系統(tǒng)中有源器件大量的被使用，這些有源器件能起到功分器、頻分器、放大器、開關(guān)等作用，為移動(dòng)通信的調(diào)試解調(diào)提供了必要的信號(hào)處理功能。但是，不可避免的，各種有源器件（放大器本身除外），都會(huì)存在一定的損耗，整個(gè)鏈路上的疊加損耗，會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)收發(fā)系統(tǒng)的質(zhì)量，這種有源器件的損耗，一般在基站端表現(xiàn)不明顯，因?yàn)榛径丝臻g足夠，各種電力設(shè)置搭建完整，有限的損耗可以通過加大饋電功率，增加天線增益，多組放大器等方式進(jìn)行優(yōu)化。但是在移動(dòng)通信終端的手機(jī)上，手機(jī)體積小，射頻天線的環(huán)境較差，對(duì)耗電量有嚴(yán)格額限制，本身鏈路傳輸信號(hào)的質(zhì)量就受到限制，如果這時(shí)候接收機(jī)鏈路中有源器件的損耗太大，會(huì)直接影響通話質(zhì)量和傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和速度。有源器件損耗中，頻分器的損耗是尤其嚴(yán)重的。頻分器是典型的濾波器的疊接。通過對(duì)特定頻段的信號(hào)進(jìn)行濾波，將各個(gè)頻段混合的信號(hào)按照頻率分解成不同的通路，這樣后續(xù)的調(diào)制解調(diào)電路可以進(jìn)行具體頻段信號(hào)的調(diào)制解調(diào)工作。分頻過程中的損耗一般而言，會(huì)達(dá)到-2db以上，這對(duì)信號(hào)的損耗是很大的。

現(xiàn)有技術(shù)中移動(dòng)終端的典型射頻天線如附圖1所示，其包括天線單元、低噪聲放大器、頻分器、若干射頻鏈路以及調(diào)制解調(diào)電路。多頻段天線接收到信號(hào)之后，通過放大器將信號(hào)放大，然后通過頻分器將信號(hào)按照不同的頻段進(jìn)行分配，信號(hào)被分成若干個(gè)射頻鏈路rf1、rf2、…rfn，然后各個(gè)射頻鏈路將信號(hào)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的調(diào)制解調(diào)（基帶電路端）。這個(gè)現(xiàn)行方案的缺陷就是頻分器處在進(jìn)行頻分的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生損耗，對(duì)整個(gè)接收和發(fā)射鏈路的性能產(chǎn)生惡化。

因此，有必要提供一種新的基于頻率選擇表面的手機(jī)射頻天線收發(fā)系統(tǒng)來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于頻率選擇表面的手機(jī)射頻天線收發(fā)系統(tǒng)，減小了整個(gè)天線射頻鏈路的損耗，優(yōu)化了射頻鏈路，提高了整個(gè)發(fā)射接收信號(hào)鏈路質(zhì)量。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的：一種基于頻率選擇表面的手機(jī)射頻天線收發(fā)系統(tǒng)，其包括對(duì)全頻段內(nèi)的電磁波進(jìn)行分類接收的頻率選擇表面組陣、與所述頻率選擇表面組陣對(duì)應(yīng)的射頻鏈路、將由所述頻率選擇表面組陣分類過濾后的電磁波傳輸?shù)礁鱾€(gè)所述射頻鏈路的天線單元，所述頻率選擇表面組陣包括若干設(shè)置位置不同且結(jié)構(gòu)不同的頻率選擇表面，所述頻率選擇表面組陣包括若干設(shè)置位置不同且結(jié)構(gòu)不同的頻率選擇表面，所述頻率選擇表面設(shè)置在手機(jī)外殼的內(nèi)側(cè)表面。

進(jìn)一步的，所述頻率選擇表面結(jié)構(gòu)包括第一金屬層、第二金屬層以及位于所述第一金屬層與所述第二金屬層之間的介質(zhì)層，所述第一金屬層與所述第二金屬層在對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置有四個(gè)對(duì)稱分布的橢圓結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述橢圓結(jié)構(gòu)的內(nèi)部區(qū)域?yàn)榻饘俨馁|(zhì)，且所述橢圓結(jié)構(gòu)的外部區(qū)域?yàn)殓U空結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述橢圓結(jié)構(gòu)的外部區(qū)域?yàn)榻饘俨馁|(zhì)，且所述橢圓結(jié)構(gòu)的內(nèi)部區(qū)域?yàn)殓U空結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述橢圓結(jié)構(gòu)的長半軸為15mm，短半軸為7mm。

進(jìn)一步的，所述介質(zhì)層的厚度為1mm。

進(jìn)一步的，上下兩個(gè)所述橢圓結(jié)構(gòu)之間的距離為3mm。

進(jìn)一步的，所述頻率選擇表面結(jié)構(gòu)包括但不限于介質(zhì)諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、金屬諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、金屬矩形缺陷地結(jié)構(gòu)的濾波頻率選擇表面結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述頻率選擇表面通過鐳雕、電鍍方式集成到手機(jī)外殼的內(nèi)側(cè)表面。

進(jìn)一步的，所述天線單元包括設(shè)置在手機(jī)上部或下部的全頻段天線、wifi天線、gps天線以及bt天線。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種基于頻率選擇表面的手機(jī)射頻天線收發(fā)系統(tǒng)的有益效果在于：取消了現(xiàn)有技術(shù)中的頻分器，在電磁波輸送到天線之前，首先經(jīng)過頻率選擇表面對(duì)電磁波段進(jìn)行分類接收，不同結(jié)構(gòu)的頻率選擇表面接收不同波段的電磁波，然后再傳輸至天線單元，再由天線單元傳輸至對(duì)應(yīng)的射頻鏈路，再由調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行后續(xù)的調(diào)制解調(diào)，本方案減小了整個(gè)天線射頻鏈路的損耗，優(yōu)化了射頻鏈路，提高了整個(gè)發(fā)射接收信號(hào)鏈路質(zhì)量。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的移動(dòng)終端的射頻天線系統(tǒng)的原理示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的原理示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中頻率選擇表面結(jié)構(gòu)的層次結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中頻率選擇表面結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中數(shù)字表示：

1第一金屬層；2第二金屬層；3介質(zhì)層；4橢圓結(jié)構(gòu)；r1長半軸；r2短半軸；l上下兩個(gè)橢圓結(jié)構(gòu)之間距離。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：

請(qǐng)參照?qǐng)D2，本實(shí)施例為基于頻率選擇表面的手機(jī)射頻天線收發(fā)系統(tǒng)，其包括對(duì)全頻段內(nèi)的電磁波進(jìn)行分類接收的頻率選擇表面組陣、與所述頻率選擇表面組陣對(duì)應(yīng)的射頻鏈路、將由所述頻率選擇表面組陣分類過濾后的電磁波傳輸?shù)礁鱾€(gè)所述射頻鏈路的天線單元，所述頻率選擇表面組陣包括若干設(shè)置位置不同且結(jié)構(gòu)不同的頻率選擇表面（簡稱fss）fss1、fss2、……、fssn。

所述頻率選擇表面結(jié)構(gòu)包括但不限于介質(zhì)諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、金屬諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、金屬矩形缺陷地結(jié)構(gòu)的濾波fss結(jié)構(gòu)。fss結(jié)構(gòu)可以通過鐳雕、電鍍等方式集成到手機(jī)外殼的內(nèi)側(cè)面。

請(qǐng)參照?qǐng)D3、圖4，本實(shí)施例中的所述頻率選擇表面結(jié)構(gòu)包括第一金屬層1、第二金屬層2以及位于第一金屬層1與第二金屬層2之間的介質(zhì)層3，第一金屬層1與第二金屬層2在對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置有四個(gè)對(duì)稱分布的橢圓結(jié)構(gòu)4。

在第一金屬層1與第二金屬層2中，當(dāng)橢圓結(jié)構(gòu)4的內(nèi)部區(qū)域?yàn)榻饘俨馁|(zhì)，且橢圓結(jié)構(gòu)4的外部區(qū)域?yàn)殓U空結(jié)構(gòu)時(shí)，所述頻率選擇表面結(jié)構(gòu)即為帶阻特性的頻率選擇表面；當(dāng)橢圓結(jié)構(gòu)4的外部區(qū)域?yàn)榻饘俨馁|(zhì)，且橢圓結(jié)構(gòu)4的內(nèi)部區(qū)域?yàn)殓U空結(jié)構(gòu)時(shí)，所述頻率選擇表面結(jié)構(gòu)即為帶通特性的頻率選擇表面。金屬層的孔徑結(jié)構(gòu)在對(duì)應(yīng)的諧振頻點(diǎn)呈現(xiàn)全傳輸特性，因此，金屬層的孔徑結(jié)構(gòu)和尺寸決定了帶通的頻點(diǎn)，而中間夾的介質(zhì)決定了帶通的平坦度。

本實(shí)施例在金屬層中設(shè)置的孔徑結(jié)構(gòu)為橢圓結(jié)構(gòu)4，選擇橢圓孔徑的好處是能夠相對(duì)其它典型的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)更好的帶通帶寬特性，橢圓的長半軸r1和短半軸r2決定了fss的諧振頻點(diǎn)。典型的r1=15mm，r2=7mm，此結(jié)構(gòu)能夠更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)中常用的1710mhz-2170mhz頻點(diǎn)的帶通特性（正是因?yàn)檫x擇的橢圓結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)較寬的帶通帶寬300mhz）。

介質(zhì)層3的厚度為1mm，此厚度與0.5mm的諧振波長對(duì)應(yīng)，介質(zhì)層3的介電常數(shù)為3.78，此時(shí)能夠很好的實(shí)現(xiàn)帶通特性，保證對(duì)應(yīng)的1710-2170mhz通過fss被手機(jī)天線吸收，其它的頻段的電磁波被fss反射掉。

請(qǐng)參照?qǐng)D3、圖4，一般而言，l是上下兩個(gè)橢圓結(jié)構(gòu)4之間的距離，適當(dāng)調(diào)整l能夠保證帶通特性中s參數(shù)的深度，保證更好的帶通和帶阻特性，距離越近，諧振深度越深，但是同時(shí)帶寬越窄，為了平衡這兩個(gè)矛盾的參數(shù)，本實(shí)例中對(duì)應(yīng)1710-2170mhz的帶寬的l的最佳距離是3mm。

頻率選擇表面（frequencyselectivesurface）是由大量無源諧振單元組成的單屏或多屏周期性陣列結(jié)構(gòu)，由周期性排列的金屬貼片單元或在金屬屏上周期性排列的孔徑單元構(gòu)成，這種表面可以在單元諧振頻率附近呈現(xiàn)全反射（貼片型）或全傳輸特性（孔徑型），fss具有特定的頻率選擇作用而被廣泛地應(yīng)用于微波、紅外至可見光波段。

不同的fss結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)不同的透波頻率，每個(gè)位置上的fss結(jié)構(gòu)能允許不同頻段電磁波透射。利用這種fss的對(duì)頻率的選擇特性，手機(jī)上不同位置透射到天線的電磁波的頻段會(huì)被直接區(qū)分開來，天線后續(xù)的射頻鏈路中，各個(gè)鏈路的信號(hào)的頻段也能直接被區(qū)分開來，這樣，根據(jù)調(diào)制解調(diào)的基本原理，后續(xù)的基帶電路就可以直接對(duì)各個(gè)不同頻率的信號(hào)進(jìn)行分開處理。

所述天線單元包括設(shè)置在手機(jī)上部或下部的全頻段天線、wifi天線、gps天線以及bt天線。所述全頻段天線包括各種常規(guī)的實(shí)現(xiàn)形式，比如fpc、lds、金屬外殼手機(jī)天線等。具體的天線方案包括但不限于常規(guī)的pifa、ifa、單極天線等常見的天線。

本實(shí)施例基于頻率選擇表面的手機(jī)射頻天線收發(fā)系統(tǒng)在電磁波通過手機(jī)外殼達(dá)到手機(jī)內(nèi)部的天線前，經(jīng)過fss結(jié)構(gòu)時(shí)，fss已經(jīng)對(duì)電磁波進(jìn)行了過濾，這樣透過不同fss1、fss2、……、fssn的電磁波的頻率不同，后續(xù)全頻段天線接收之后，直接將不同頻率的信號(hào)傳輸?shù)礁鱾€(gè)射頻鏈路進(jìn)行后續(xù)的調(diào)制解調(diào)。

本實(shí)施例基于頻率選擇表面的手機(jī)射頻天線收發(fā)系統(tǒng)的有益效果在于：取消了現(xiàn)有技術(shù)中的頻分器，在電磁波輸送到天線之前，首先經(jīng)過頻率選擇表面對(duì)電磁波段進(jìn)行分類接收，不同結(jié)構(gòu)的頻率選擇表面接收不同波段的電磁波，然后再傳輸至天線單元，再由天線單元傳輸至對(duì)應(yīng)的射頻鏈路，再由調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行后續(xù)的調(diào)制解調(diào)，本方案減小了整個(gè)天線射頻鏈路的損耗，優(yōu)化了射頻鏈路，提高了整個(gè)發(fā)射接收信號(hào)鏈路質(zhì)量。

以上所述的僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。