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

背景技術：

現(xiàn)有技術中，移動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、開關等作用，為移動通信的調試解調提供了必要的信號處理功能。但是，不可避免的，各種有源器件（放大器本身除外），都會存在一定的損耗，整個鏈路上的疊加損耗，會嚴重影響整個收發(fā)系統(tǒng)的質量，這種有源器件的損耗，一般在基站端表現(xiàn)不明顯，因為基站端空間足夠，各種電力設置搭建完整，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行優(yōu)化。但是在移動通信終端的手機上，手機體積小，射頻天線的環(huán)境較差，對耗電量有嚴格額限制，本身鏈路傳輸信號的質量就受到限制，如果這時候接收機鏈路中有源器件的損耗太大，會直接影響通話質量和傳輸數(shù)據的準確度和速度。有源器件損耗中，頻分器的損耗是尤其嚴重的。頻分器是典型的濾波器的疊接。通過對特定頻段的信號進行濾波，將各個頻段混合的信號按照頻率分解成不同的通路，這樣后續(xù)的調制解調電路可以進行具體頻段信號的調制解調工作。分頻過程中的損耗一般而言，會達到-2db以上，這對信號的損耗是很大的。

現(xiàn)有技術中移動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制解調電路。多頻段天線接收到信號之后，通過放大器將信號放大，然后通過頻分器將信號按照不同的頻段進行分配，信號被分成若干個射頻鏈路rf1、rf2、…rfn，然后各個射頻鏈路將信號傳輸?shù)綄恼{制解調（基帶電路端）。這個現(xiàn)行方案的缺陷就是頻分器處在進行頻分的時候會產生損耗，對整個接收和發(fā)射鏈路的性能產生惡化。

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

技術實現(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射頻天線收發(fā)系統(tǒng)，減小了整個天線射頻鏈路的損耗，優(yōu)化了射頻鏈路，提高了整個發(fā)射接收信號鏈路質量。

本發(fā)明通過如下技術方案實現(xiàn)上述目的：一種基于頻率選擇表面的手機射頻天線收發(fā)系統(tǒng)，其包括對全頻段內的電磁波進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應的射頻鏈路、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€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置位置不同且結構不同的頻率選擇表面，所述頻率選擇表面組陣包括若干設置位置不同且結構不同的頻率選擇表面，所述頻率選擇表面設置在手機外殼的內側表面。

進一步的，所述頻率選擇表面結構包括第一金屬層、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層，所述第一金屬層與所述第二金屬層在對應的位置上設置有四個對稱分布的橢圓結構。

進一步的，所述橢圓結構的內部區(qū)域為金屬材質，且所述橢圓結構的外部區(qū)域為鏤空結構。

進一步的，所述橢圓結構的外部區(qū)域為金屬材質，且所述橢圓結構的內部區(qū)域為鏤空結構。

進一步的，所述橢圓結構的長半軸為15mm，短半軸為7mm。

進一步的，所述介質層的厚度為1mm。

進一步的，上下兩個所述橢圓結構之間的距離為3mm。

進一步的，所述頻率選擇表面結構包括但不限于介質諧振環(huán)結構、金屬諧振環(huán)結構、金屬矩形缺陷地結構的濾波頻率選擇表面結構。

進一步的，所述頻率選擇表面通過鐳雕、電鍍方式集成到手機外殼的內側表面。

進一步的，所述天線單元包括設置在手機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)有技術相比，本發(fā)明一種基于頻率選擇表面的手機射頻天線收發(fā)系統(tǒng)的有益效果在于：取消了現(xiàn)有技術中的頻分器，在電磁波輸送到天線之前，首先經過頻率選擇表面對電磁波段進行分類接收，不同結構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應的射頻鏈路，再由調制解調器進行后續(xù)的調制解調，本方案減小了整個天線射頻鏈路的損耗，優(yōu)化了射頻鏈路，提高了整個發(fā)射接收信號鏈路質量。

附圖說明

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

圖2為本發(fā)明實施例的原理示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中頻率選擇表面結構的層次結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例中頻率選擇表面結構的俯視結構示意圖；

圖中數(shù)字表示：

1第一金屬層；2第二金屬層；3介質層；4橢圓結構；r1長半軸；r2短半軸；l上下兩個橢圓結構之間距離。

具體實施方式

實施例：

請參照圖2，本實施例為基于頻率選擇表面的手機射頻天線收發(fā)系統(tǒng)，其包括對全頻段內的電磁波進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應的射頻鏈路、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€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置位置不同且結構不同的頻率選擇表面（簡稱fss）fss1、fss2、……、fssn。

所述頻率選擇表面結構包括但不限于介質諧振環(huán)結構、金屬諧振環(huán)結構、金屬矩形缺陷地結構的濾波fss結構。fss結構可以通過鐳雕、電鍍等方式集成到手機外殼的內側面。

請參照圖3、圖4，本實施例中的所述頻率選擇表面結構包括第一金屬層1、第二金屬層2以及位于第一金屬層1與第二金屬層2之間的介質層3，第一金屬層1與第二金屬層2在對應的位置上設置有四個對稱分布的橢圓結構4。

在第一金屬層1與第二金屬層2中，當橢圓結構4的內部區(qū)域為金屬材質，且橢圓結構4的外部區(qū)域為鏤空結構時，所述頻率選擇表面結構即為帶阻特性的頻率選擇表面；當橢圓結構4的外部區(qū)域為金屬材質，且橢圓結構4的內部區(qū)域為鏤空結構時，所述頻率選擇表面結構即為帶通特性的頻率選擇表面。金屬層的孔徑結構在對應的諧振頻點呈現(xiàn)全傳輸特性，因此，金屬層的孔徑結構和尺寸決定了帶通的頻點，而中間夾的介質決定了帶通的平坦度。

本實施例在金屬層中設置的孔徑結構為橢圓結構4，選擇橢圓孔徑的好處是能夠相對其它典型的結構呈現(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。典型的r1=15mm，r2=7mm，此結構能夠更好的實現(xiàn)對手機中常用的1710mhz-2170mhz頻點的帶通特性（正是因為選擇的橢圓結構，能夠實現(xiàn)較寬的帶通帶寬300mhz）。

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

請參照圖3、圖4，一般而言，l是上下兩個橢圓結構4之間的距離，適當調整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，但是同時帶寬越窄，為了平衡這兩個矛盾的參數(shù)，本實例中對應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構，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用于微波、紅外至可見光波段。

不同的fss結構對應不同的透波頻率，每個位置上的fss結構能允許不同頻段電磁波透射。利用這種fss的對頻率的選擇特性，手機上不同位置透射到天線的電磁波的頻段會被直接區(qū)分開來，天線后續(xù)的射頻鏈路中，各個鏈路的信號的頻段也能直接被區(qū)分開來，這樣，根據調制解調的基本原理，后續(xù)的基帶電路就可以直接對各個不同頻率的信號進行分開處理。

所述天線單元包括設置在手機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)的實現(xiàn)形式，比如fpc、lds、金屬外殼手機天線等。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。

本實施例基于頻率選擇表面的手機射頻天線收發(fā)系統(tǒng)在電磁波通過手機外殼達到手機內部的天線前，經過fss結構時，fss已經對電磁波進行了過濾，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傳輸?shù)礁鱾€射頻鏈路進行后續(xù)的調制解調。

本實施例基于頻率選擇表面的手機射頻天線收發(fā)系統(tǒng)的有益效果在于：取消了現(xiàn)有技術中的頻分器，在電磁波輸送到天線之前，首先經過頻率選擇表面對電磁波段進行分類接收，不同結構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應的射頻鏈路，再由調制解調器進行后續(xù)的調制解調，本方案減小了整個天線射頻鏈路的損耗，優(yōu)化了射頻鏈路，提高了整個發(fā)射接收信號鏈路質量。

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