CN103873008B - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线装置，所述天线装置包括：馈点（以下称为单一馈点）、传输天线、带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器、低频匹配网路、带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器、高频匹配网路以及单刀单掷开关，单刀单掷开关在天线装置处于高频段匹配状态时开通，在天线装置处于低频段匹配状态时关断。本发明提出的天线装置利用开关匹配网络的结构，有效地将高频和低频进行50欧姆的阻抗匹配的同时，避开了低频段中的开关自身阻抗而使本来的，通常的由于自身阻抗不好而导致的回波损失更坏的情况。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及手机及手持设备的天线技术领域，尤其涉及到可进行高低频段阻抗匹配的天线装置。

背景技术

随着电子通信技术的飞速发展，如今手机等移动通信设备变得越来越轻便。移动通信设备中的天线也随之小微型化。通常的情况下，当在较大的手机中设计小型化的天线时，即便发射天线的带宽潜力很好，天线的自身阻抗远远偏离50欧姆，而且在低频电路自身阻抗的回波损耗往往会大于高频电路的自身阻抗的回波损耗。利用无源匹配元件在低频段经常可以获得回波损耗小于业界公认的6-dB的带宽，在高频段也分别可以通过无源元件的匹配实现相应的带宽，但是高低频却不能同时实现较好的匹配。公认的方式是用开关来解决这个问题。问题在于,即使在开关介入损耗很小的50欧姆的环境中，开关直接与发射单元连接会导致很多的损耗，尤其在低频段，这种损耗导致了很大的回波损耗。为了降低自身损耗，提高通信的质量与效率，将低频电路绕过开关以减少回波损耗是比较有效的方法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本发明实施例的一个目的在于提出一种天线装置，该天线装置能进行高低频段阻抗匹配，并且能降低开关损耗，减少回波损耗，进而提高通讯品质。

为达到上述目的，本发明实施例提出一种天线装置，包括：单一馈点、传输天线、带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器、低频段匹配网路、带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器、高频段匹配网路以及单刀单掷开关。其中，采用所述单一馈点分别与所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器一端及所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器的一端分别相连；所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器的另一端与所述低频段匹配网路一端相连，再通过所述低频段匹配网路连接到所述传输天线；所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器的另一端与所述高频段匹配网路的一端相连，所述高频段匹配网路的另一端与所述单刀单掷开关的一端相连，所述单刀单掷开关的另一端与所述传输天线相连。所述单刀单掷开关在所述天线处于高频段匹配状态时开通，在所述天线装置处于低频段匹配状态时关断。

优选地，所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器具体包括：低通滤波电感，所述低通滤波电感的一端与所述单一馈点相连，所述低通滤波电感的另一端与所述低频段匹配网路相连；以及低通滤波电容，所述低通滤波电容的一端与所述低通滤波电感的一端相连，所述低通滤波电容的另一端接地。

优选地，所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的低频匹配网路具体包括：第一低频段匹配电感，所述第一低频段匹配电感的一端与所述低通滤波电感相连；第二低频段匹配电感，所述第二低频段匹配电感的一端与所述第一低频段匹配电感的另一端相连，所述第二低频段匹配电感的另一端与所述传输天线相连；第一低频段匹配电容，所述第一低频段匹配电容的一端与所述第一低频段匹配电感的一端相连，所述第一低频段匹配电容的另一端接地；以及第二低频段匹配电容，所述第二低频段匹配电容的一端与所述第二低频段匹配电感的一端相连，所述第二低频段匹配电容的另一端接地。

优选地，所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器具体包括：高通滤波电容，所述高通滤波电容的一端与所述单一馈点相连，所述高通滤波电容的另一端与所述高频段匹配网路相连；以及高通滤波电感，所述高通滤波电感的一端与所述高通滤波电容的一端相连，所述高通滤波电感的另一端接地。

此外，所述高频段匹配网路具体包括：高频段匹配电感，所述高频段匹配电感的一端与所述高通滤波电容相连，所述高频段匹配电感的另一端与开关相连；第一高频段匹配电容，所述第一高频段匹配电容的一端与所述高频段匹配电感的一端相连，所述第一高频段匹配电容的另一端接地；以及第二高频段匹配电容，所述第二高频段匹配电容的一端与所述高频段匹配电感的另一端相连，所述第二高频段匹配电容的另一端接地。

与现有技术相比，本发明实施例提出一种天线装置，该天线装置利用开关匹配网络的结构，有效地将高频和低频进行50欧姆的阻抗匹配的同时，避开了低频段中的开关自身阻抗而使本来的，通常的由于自身阻抗不好而导致的回波损失更坏的情况，提高了天线效率，并保证了通讯品质。

附图说明

图1是根据本发明实施例的天线装置的拓扑结构示意图；

图2是根据本发明实施例的天线装置的电路示意图；

图3是根据本发明实施例的天线装置的单馈回波损耗值示意图；

图4是根据本发明实施例的天线装置的单馈低频段介入损耗的Smith图；以及

图5是根据本发明实施例的天线装置的单馈高频段介入损耗的Smith图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“相连”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定相连，也可以是可拆卸相连，或成一体；可以是机械相连，也可以是电相连；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的天线装置。

图1是根据本发明实施例的天线装置的结构示意图。如图1所示，该天线装置包括：单一馈点10、带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器20、低频段匹配网路30、带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器40、高频段匹配网路50、单刀单掷开关60以及传输天线70。

其中，用于信号传输的单一馈点10与带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器20一端及带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器40的一端分别相连；带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器20的另一端与低频段匹配网路30的一端相连，再通过低频段匹配网路30与传输天线70相连；带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器40的另一端与高频段匹配网路50的一端相连，高频段匹配网路50的另一端与单刀单掷开关60的一端相连，单刀单掷开关60的另一端与传输天线70相连。

其中，单刀单掷开关60在天线装置处于高频段匹配状态时开通，在该天线装置处于低频段匹配状态时关断。

在本发明实施例中，如图2所示，当开关60在高频段匹配状态下开通时，高低频段电路将可以同时进行工作，进而达到了高频段阻抗匹配的效果。同时，当开关60在低频段匹配状态下关断时，低频段网路中所收到的高频段网路的影响会降低到很小，以至可以忽略，进而也达到了低频段阻抗匹配的效果。通过保证天线装置在高频段和低频段两个状态下都能进行阻抗匹配，保证了通讯的质量，同时，由于只在高频段电路中安装单刀单掷开关60而低频段电路中没有安装控制开关，进而消除了低频段电路的开关阻抗，从而降低了整个装置的阻抗，降低了功率耗损。

进一步地，根据本发明的一个实施例，如图2所示，带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器20具体包括：低通滤波电感201，低通滤波电感201的一端与单一馈点10相连，低通滤波电感201的另一端与低频段匹配网路30相连；低通滤波电容202，低通滤波电容202的一端与低通滤波电感201的一端相连，低通滤波电容202的另一端接地。

在本发明的该实施例中，如图2所示，低频段匹配网路30具体包括：低通滤波电感201，低通滤波电感201的一端与单一馈点10相连，低通滤波电感201的另一端与低频段匹配网路30相连；以及低通滤波电容202，低通滤波电容202的一端与低通滤波电感201的一端相连，低通滤波电容202的另一端接地。

优选地，低频段匹配网路30具体包括：第一低频段匹配电感301，第一低频段匹配电感301的一端与低通滤波电感201相连；第二低频段匹配电感302，第二低频段匹配电感302的一端与第一低频段匹配电感301的另一端相连，第二低频段匹配电感302的另一端与传输天线70相连；第一低频段匹配电容303，第一低频段匹配电容303的一端与第一低频段匹配电感301的一端相连，第一低频段匹配电容303的另一端接地；以及第二低频段匹配电容304，第二低频段匹配电容304的一端与所述第二低频段匹配电感302的一端相连，第二低频段匹配电容304的另一端接地。

优选地，带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器40具体包括：高通滤波电容401，高通滤波电容401的一端与单一馈点10相连，高通滤波电容402的另一端与高频段匹配网路50相连；以及高通滤波电感402，高通滤波电感402的一端与高通滤波电容401的一端相连，高通滤波电感402的另一端接地。

此外，所述高频段匹配网路50具体包括：高频段匹配电感501，高频段匹配电感501的一端与高通滤波电容401相连，高频段匹配电感501的另一端与开关60相连；第一高频段匹配电容502，第一高频段匹配电容502的一端与高频段匹配电感501的一端相连，第一高频段匹配电容502的另一端接地；以及第二高频段匹配电容503，第二高频段匹配电容503的一端与高频段匹配电感501的另一端相连，第二高频段匹配电容503的另一端接地。

具体地，在本发明的该实施例中，低通滤波电感201的电感值为3-4nH，低通滤波电容202的电容值为1-2pF，第一低频段匹配电感301的电感值为2-3nH，第二低频段匹配电感302的电感值为9-10nH，第一低频段匹配电容303的电容值为18-19pF，第二低频段匹配电容304的电容值为38-40pF，高通滤波电容401的电容值为1-2pF，高通滤波电感的402的电感值为21-22nH，高频段匹配电感501的电感值为3-4nH，第一高频段匹配电容502的电容值为1-2pF，第二高频段匹配电容503的电容值为7-8pF。根据上述元件值在该实施例中可实现本发明所述降低开关阻抗同时保证通讯质量的效果，需要理解的是，本发明所述元件值可根据具体情况进行调整，不只限于上述元件值。

图3、图4以及图5是根据本发明实施例的天线装置的效果示意图。

图3是根据本发明实施例的天线装置的单馈回路回波损耗值示意图，其中，四条曲线分别为，DB（︱S（1,1）︱）的是低频段电路的回波损耗，DB（︱S（2,2）︱）的是高频段电路的回波损耗，DB（︱S（3,1）︱）的是通过低频段匹配电路的介入损耗。DB（︱S（4,2）︱）的是通过高频段匹配电路的介入损耗。

在本发明的一个实施例中，对于手机常用的GSM850频段，起始于824兆赫兹而终止于894兆赫兹。从图中可见在此波段中回波损耗小于所需要的6分贝，达到行业所通用的性能标准，并且，此频段和通过高频段匹配电路的介入损耗基本为0。

图4是根据本发明实施例的天线装置的单馈低频段介入损耗的Smith图，图5是根据本发明实施例的天线装置的单馈高频段介入损耗的Smith图。如图4与图5所示，低频段的介入损耗和高频段的介入损耗，即，曲线S(1,1)与S（2,2）均接近与0，因此，本发明装置可以很好的降低开关嵌入导致的介入损耗。

综上所述，根据本发明实施例提出的天线装置，该天线装置利用开关匹配网络的结构，有效地将高频和低频进行50欧姆的阻抗匹配的同时，避开了低频段中的开关自身阻抗而使本来的，通常的由于自身阻抗不好而导致的回波损失更坏的情况，保证通讯品质，降低功率耗损。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：单一馈点、传输天线、带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器、低频段匹配网路、带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器、高频段匹配网路以及单刀单掷开关，其中，

所述单一馈点分别与所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器一端及所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器的一端相连；

所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器的另一端与所述低频段匹配网路一端相连，再通过所述低频段匹配网路连接到所述传输天线；

所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器的另一端与所述高频段匹配网路一端相连，所述高频段匹配网路的另一端与所述单刀单掷开关的一端相连，所述单刀单掷开关的另一端与所述传输天线相连，所述单刀单掷开关在所述天线装置处于高频段匹配状态时开通，在所述天线装置处于低频段匹配状态时关断。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的低通滤波器具体包括：

低通滤波电感，所述低通滤波电感的一端与所述单一馈点相连，所述低通滤波电感的另一端与所述低频段匹配网路相连；以及

低通滤波电容，所述低通滤波电容的一端与所述低通滤波电感的一端相连，所述低通滤波电容的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述低频段匹配网路具体包括：

第一低频段匹配电感，所述第一低频段匹配电感的一端与所述低通滤波电感相连；

第二低频段匹配电感，所述第二低频段匹配电感的一端与所述第一低频段匹配电感的另一端相连，所述第二低频段匹配电感的另一端与所述传输天线相连；

第一低频段匹配电容，所述第一低频段匹配电容的一端与所述第一低频段匹配电感的一端相连，所述第一低频段匹配电容的另一端接地；以及

第二低频段匹配电容，所述第二低频段匹配电容的一端与所述第二低频段匹配电感的一端相连，所述第二低频段匹配电容的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述带有50到100欧姆的阻抗转换器的高通滤波器具体包括：

高通滤波电容，所述高通滤波电容的一端与所述单一馈点相连，所述高通滤波电容的另一端与所述高频段匹配网路相连；以及

高通滤波电感，所述高通滤波电感的一端与所述高通滤波电容的一端相连，所述高通滤波电感的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述高频段匹配网路具体包括：

高频段匹配电感，所述高频段匹配电感的一端与所述高通滤波电容相连，所述高频段匹配电感的另一端与开关相连；

第一高频段匹配电容，所述第一高频段匹配电容的一端与所述高频段匹配电感的一端相连，所述第一高频段匹配电容的另一端接地；以及

第二高频段匹配电容，所述第二高频段匹配电容的一端与所述高频段匹配电感的另一端相连，所述第二高频段匹配电容的另一端接地。

6.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的天线装置。