CN102377025A

CN102377025A - 天线模块及其阻抗匹配方法

Info

Publication number: CN102377025A
Application number: CN2010102627940A
Authority: CN
Inventors: 吴维扬; 马建华; 林晏诠
Original assignee: High Tech Computer Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2012-03-14

Abstract

本发明揭露一种天线模块及其阻抗匹配方法。一种天线模块包含一天线主体、一可调式匹配电路以及一控制单元。天线主体具有一信号馈入点。可调式匹配电路电性连接至信号馈入点，用以提供一负载阻抗，且包含一电感、一第一可调式电容以及一第二可调式电容。第一可调式电容的一端电性连接电感的一端；第二可调式电容的一端电性连接第一可调式电容的另一端与信号馈入点，第二可调式电容的另一端电性连接至一***接地面。控制单元电性连接可调式匹配电路，用以读取一操作频段，并据以产生一控制信号，可适地调整第一与第二可调式电容的电容值。

Description

天线模块及其阻抗匹配方法

技术领域

本发明是有关于一种天线模块，且特别是有关于一种可调整负载阻抗的天线模块。

背景技术

随着移动电话***的演进及其技术跃进，从早期的2G***进步到目前3G***以及未来的LTE(Long Term Evolution)***，其中LTE为一MISO(Multi-input Single-out)***，使得手机所需要支持的频段也日趋越多且越广。然而，在一般已知的天线设计中，连接天线与功率放大器之间的匹配电路于主机板打件后即无法予以调整，从而固定其频宽特性范围。

因此，当欲通过已知技术，设计适用于LTE***，则需要两天线主体，其中之一用以负责传送与接收；另一天线主体则用以负责接收，然而这将占据过多手机内部空间，而原本手机中的电话天线仍然存在，因此总共需要至少三支天线才可应用于GSM频段与LTE频段，这对于轻薄短小的产品设计趋势影响甚大。除此之外，由于目前手机天线的限制，亦难以达到满足LTE***所需求的操作频宽，如从698MHz至894MHz之间。

目前GSM频段的有效操作频宽(effective operating frequency)仅为(894-824)/[(894+824)/2]＝8％。未来若将LTE的一支天线与原先的电话天线结合，则至少需要涵盖(894-698)/[(894+698)/2]＝25％的有效操作频宽(effectiveoperating frequency)，但由于目前的手机天线的限制，如此大的频宽需求是无法达成。

发明内容

本发明的目的是在提供一种天线模块，通过可调式匹配电路的概念运用，以调整其负载阻抗，进而在不改变天线主体设计结构下，增加其有效操作频宽。

本发明的一方面是提出一种天线模块，包含一天线主体、一可调式匹配电路以及一控制单元。天线主体具有一信号馈入点。可调式匹配电路电性连接信号馈入点，用以提供一负载阻抗，且可调式匹配电路包含一电感、一第一可调式电容以及一第二可调式电容。第一可调式电容的一端电性连接电感的一端。第二可调式电容的一端电性连接第一可调式电容的另一端与信号馈入点，第二可调式电容的另一端电性连接至***接地面。一控制单元电性连接可调式匹配电路，用以读取一操作频段，并据以产生输出一控制信号至可调式匹配电路，可适地调整第一可调式电容与第二可调式电容的电容值。

依据本发明的一实施例，其中控制单元包含一微处理器，用以自一中央处理器读取操作频段。

依据本发明的一实施例，其中微处理器还包含一匹配数据表，且微处理器根据操作频段，撷取所对应匹配的一电容数据值。

依据本发明的一实施例，其中电容数据包含第一可调式电容的一数据值与第二可调式电容的一数据值。

依据本发明的一实施例，其中控制单元还包含一控制电路，电性连接微处理器与可调式匹配电路。

依据本发明的一实施例，其中控制电路根据电容数据值，用以产生控制信号以输出至可调式匹配电路，分别改变第一可调式电容与第二可调式电容的电容值。

依据本发明的一实施例，其中第一可调式电容及该第二可调式电容的电容值范围为0.2pF-20pF。

依据本发明的一实施例，其中第一可调式电容的电容值大于第二可调式电容的电容值。

依据本发明的一实施例，其中电感的电感值为2.2nH。

本发明的另一方面是提出一种天线模块的阻抗匹配方法，其中天线模块包含一可调式匹配电路，其有一电感、一第一可调式电容与一第二可调式电容。此阻抗匹配方法，包含下列步骤：首先，读取一操作频段；其次，根据操作频段，产生输出一控制信号至可调式匹配电路；以及，最后，根据控制信号，可适地调整第一可调式电容与第二可调式电容的电容值，以调整匹配电路的一负载阻抗。

依据本发明的一实施例，其中还包含自一中央处理器，读取该操作频段。

依据本发明的一实施例，其中还包含根据操作频段，撷取所对应匹配的一电容数据值。

依据本发明的一实施例，其中还包含自一匹配数据表，对应撷取电容数据值。

依据本发明的一实施例，其中还包含根据电容数据值，产生控制信号并输出至可调式匹配电路。

如此一来，透过本发明上述的电路设计概念及其方法，则可在不改变天线主体结构设计下，得以有效增加其天线的有效操作频宽，进而同时涵盖GSM与LTE等操作频段。据此，即可减少各频段天线主体的使用数量与体积，从而不仅可节省配置空间与制造成本，亦能够维持其良好的收讯质量及涵盖更广的有效操作频宽。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1是绘示根据本发明一实施例的天线模块的功能方块图；

图2是绘示图1中天线模块的可调式匹配电路的电路图；

图3是绘示根据本发明一实施例的匹配数据表；

图4是绘示根据本发一实施例的一种天线模块的阻抗匹配方法的流程图。

【主要组件符号说明】

100：天线模块 132：微处理器

110：天线主体 134：匹配数据表

112：信号馈入点 136：控制电路

120：可调式匹配电路 200：中央处理器

122：电感 300：功率放大器

124：第一可调式电容 400：阻抗匹配方法

126：第二可调式电容 401、402、403：步骤

130：控制单元

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施例，附图中相同的号码代表相同或相似的组件。另一方面，众所周知的组件与步骤并未描述于实施例中，以避免造成本发明不必要的限制。

请同时参照图1与图2，图1是绘示根据本发明一实施例的天线模块的功能方块图，图2是绘示图1中天线模块的可调式匹配电路的电路图。如图所示，一种天线模块100，包含一天线主体110、一可调式匹配电路120以及一控制单元130。天线主体110具有一信号馈入点112。可调式匹配电路120电性连接信号馈入点112，用以提供一负载阻抗，且可调式匹配电路120包含一电感122、一第一可调式电容124以及一第二可调式电容126。第一可调式电容124的一端电性连接电感122的一端。第二可调式电容126的一端电性连接第一可调式电容124的另一端与信号馈入点112，第二可调式电容126的另一端电性连接至***接地面。一控制单元130电性连接可调式匹配电路120，用以读取一操作频段，并据以产生输出一控制信号至可调式匹配电路120，以可适地调整第一可调式电容124与第二可调式电容126的电容值。

然而，在一实施例中，第一可调式电容124与第二可调式电容126的电容值范围为0.2pF-20pF之间。另外，电感122则具有一固定电感值，且在一实施例中，电感122的电感值为2.2nH。因此，可调式匹配电路120通过改变第一可调式电容124与第二可调式电容126的电容值，并予以接载搭配电感122，即能够适切地依据不同频段的射频信号，调整其负载阻抗从而有效达到阻抗匹配，以增加天线模块100的操作频宽范围。较佳地，第一可调式电容124的电容值大于第二可调式电容126的电容值。

请继续参照图1，控制单元130包含一微处理器132，用以自一中央处理器200读取操作频段。更进一步来说，当天线模块100所对应的通讯***使用操作于一特定射频频段或切换使用至另一射频频段时，例如：从GSM操作频段切换至LTE操作频段，微处理器132即可透过中央处理器200，检测其确切所操作的射频频段。

其次，微处理器132还包含一匹配数据表(look-up table for matching)134，如图3所示，其绘示根据本发明一较佳实施例的匹配数据表。微处理器132根据所检测读取的操作频段，自匹配数据表134中撷取所对应匹配的第一可调式电容124与第二可调式电容126的一电容数据值。举例来说，当操作频段为GSM且电感122具有一固定电感值为2.2nH时，所撷取的第一可调式电容124与第二可调式电容126的数据值分别为5.6pF与0.5pF；然而，当操作频段为LTE且电感122具有固定电感值为2.2nH时，所撷取的第一可调式电容124与第二可调式电容126的数据值则分别为2.2pF与1.0pF。

再者，控制单元130还包含一控制电路136，电性连接微处理器132与可调式匹配电路120。控制电路136根据目前的电容数据值，用以产生控制信号以输出至可调式匹配电路120。如此一来，通过控制信号得以相对应地改变第一可调式电容124与第二可调式电容126的电容值，致使当操作频段进行切换时，可调式匹配电路120的输入端所等效的负载阻抗(equivalent loadingimpedance)，亦能够同步与传输线的输出阻抗达成阻抗匹配，进而可确切地自功率放大器300所输出的射频信号传送输出至天线本体110，并减少其过程中的信号反射量，反之亦然。因此，其操作频段与通讯质量皆能大幅扩充与提升。

请参照图4，其绘示根据本发一实施例的一种天线模块的阻抗匹配方法的流程图。本实施例的天线模块的阻抗匹配方法400，例如是应用于图1中的天线模块100。如上所述，天线模块100包含一可调式匹配电路120，其具有一电感122、一第一可调式电容124与一第二可调式电容126。然而，在图4所揭示的流程中，天线模块的阻抗匹配方法400则包含如下步骤。

首先，步骤401为读取一操作频段；其次，步骤402中为根据操作频段，产生输出一控制信号至可调式匹配电路；最后，步骤403为根据控制信号，改变第一可调式电容与第二可调式电容的电容值，以可适地调整匹配电路的一负载阻抗。

在步骤401，阻抗匹配方法400是自中央处理器200中，读取其所操作频段，即为通过中央处理器200，予以检测从功率放大器300所输出的射频信号的操作频段。

在步骤402中，阻抗匹配方法400则根据操作频段，于匹配数据表134进行查表对照，以撷取所对应匹配的一电容数据值。然而此电容数据值则包含第一可调式电容124的一数据值与第二可调式电容126的一数据值。在一实施例中，当操作频段为GSM且电感122具有一固定电感值为2.2nH时，自匹配数据表134中所对应撷取的第一可调式电容124与第二可调式电容126的数据值分别为5.6pF与0.5pF；然而，当操作频段为LTE且电感122具有固定电感值为2.2nH时，自匹配数据表134所对应撷取的第一可调式电容124与第二可调式电容126的数据值则分别为2.2pF与1.0pF。

另外，阻抗匹配方法400则是根据所撷取的电容数据值，产生控制信号并输出至可调式匹配电路120。

在步骤403中，阻抗匹配方法400根据控制信号，改变第一可调式电容124与第二可调式电容126的电容值，并搭配电感122，即能够适切地依据不同操作频段的射频信号，以调整匹配电路120所等效的负载阻抗，从而增加有效操作频宽的范围。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种天线模块，其特征在于，包含：

一天线主体，具有一信号馈入点；

一可调式匹配电路，电性连接该信号馈入点，用以提供一负载阻抗，该可调式匹配电路包含：

一电感；

一第一可调式电容，该第一可调式电容的一端电性连接该电感的一端；以及

一第二可调式电容，该第二可调式电容的一端电性连接该第一可调式电容的另一端与该信号馈入点，该第二可调式电容的另一端电性连接至***接地面；以及

一控制单元，电性连接该可调式匹配电路，用以读取一操作频段，并据以产生输出一控制信号至该可调式匹配电路，可适地调整该第一可调式电容与该第二可调式电容的电容值，以调整该负载阻抗。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该控制单元包含一微处理器，用以自一中央处理器读取该操作频段。

3.根据权利要求2所述的天线模块，其特征在于，该微处理器还包含一匹配数据表，且该微处理器根据该操作频段，撷取所对应匹配的一电容数据值，且该电容数据值包含该第一可调式电容的一数据值与该第二可调式电容的一数据值。

4.根据权利要求3所述的天线模块，其特征在于，该控制单元还包含一控制电路，电性连接该微处理器与该可调式匹配电路。

5.根据权利要求4所述的天线模块，其特征在于，该控制电路根据该电容数据值，用以产生该控制信号以输出至该可调式匹配电路，分别改变该第一可调式电容与该第二可调式电容的电容值。

6.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该第一可调式电容及该第二可调式电容的电容值范围为0.2pF-20pF。

7.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该第一可调式电容的电容值大于该第二可调式电容的电容值。

8.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，该电感的电感值为2.2nH。

9.一种天线模块的阻抗匹配方法，其特征在于，该天线模块包含一可调式匹配电路，且该可调式匹配电路具有一电感、一第一可调式电容与一第二可调式电容，该阻抗匹配方法包含下列步骤：

读取一操作频段；

根据该操作频段，产生输出一控制信号至该可调式匹配电路；以及

根据该控制信号，可适地调整该第一可调式电容与该第二可调式电容的电容值，以调整该匹配电路的一负载阻抗。

10.根据权利要求9所述的天线模块的阻抗匹配方法，其特征在于，还包含：

自一中央处理器，读取该操作频段。

11.根据权利要求9所述的天线模块的阻抗匹配方法，其特征在于，还包含：

根据该操作频段，自一匹配数据表撷取所对应匹配的一电容数据值。

12.根据权利要求11所述的天线模块的阻抗匹配方法，其特征在于，该电容数据包含该第一可调式电容的一数据值与该第二可调式电容的一数据值。

13.根据权利要求11所述的天线模块的阻抗匹配方法，其特征在于，还包含：

根据该电容数据值，产生该控制信号并输出至该可调式匹配电路。