CN104871365A - 可调谐天线结构 - Google Patents

Abstract

本文中所公开的示例实施例涉及可调谐天线结构。天线结构的短臂耦合到匹配电路，其中该匹配电路耦合到输入信号。该天线结构的长臂耦合到至少一个有源调谐元件。该短臂用于将该天线结构调谐到高频带，而该长臂用于将该天线结构调谐到低频带。

Description

可调谐天线结构

背景

技术的进步产生了许多支持多个射频(RF)技术(诸如Wi-Fi、蓝牙、全球定位***(GPS)、长期演进(LTE)、全球移动通信***(GSM)、第三代移动电信(3G)以及类似技术等)的移动设备。

附图简述

以下详细描述参考了附图，其中：

图1是根据一个示例的可调谐天线结构的框图；

图2是根据一个示例的可调谐天线结构的框图；

图3是根据一个示例的可调谐天线结构的框图；

图4是根据一个示例的用于实现可调谐天线结构的方法的流程图；

图5是根据一个示例的用于实现可调谐天线结构的方法的流程图；以及

图6是根据一个示例的编码有用于实现可调谐天线的指令的机器可读存储介质的框图。

详细描述

近年来，移动设备已随着对于更紧凑的移动设备的需求的增长而缩小了尺寸。相应地，移动设备制造商面临着要提供在多种RF技术中操作的移动设备而不牺牲移动设备的紧凑设计的挑战。如上文所详述的，移动设备的有竞争力的尺寸要求给支持多个RF频率的天线设计施加了巨大的压力。例如，移动设备可能需要一个或多个天线来支持一个或多个RF技术而同时要维持紧凑的设计。此外，随着LTE网络的发展，有了对要移动设备除了提供在更传统的GSM、CDMA和3G高频带中操作的天线之外，还提供在低LTE频带中操作的天线的高需求，

一些现有解决方案使用单个无源天线来覆盖从700MHz到2100MHz的频率(即，低频带和高频带)。然而，此类解决方案固有地要求大天线尺寸来支持低频带，并且使得不能实现紧凑的移动设备设计。其他现有解决方案使用有源电容性可调谐元件来覆盖低频段到高频段。然而，这些解决方案要求多个调谐状态(例如，4个调谐状态)来覆盖低频带中的多个带宽(例如，700MHz、750MHz、850MHz和900MHz的LTE频带)。

相应地，本文中公开的示例通过实现包括两个臂——长臂和短臂的紧凑可调谐天线结构来解决这些问题。长臂是用于调谐到低频带(例如，700MHz、750MHz、850MHz和900MHz)的，其中长臂经由至少一个有源调谐元件连接到地。该有源调谐元件是开关和可变电容器中的一者。该短臂是用于调谐到高频带(例如，从1700MHz到2100MHz)的并且耦合到馈送(例如，RF输入信号)和匹配电路。由此，该天线结构实现了两个状态——低频带状态和高频带状态。进一步，将长臂调谐到低频带中特定的一个或多个频率并不影响将短臂调谐到高频带。由此，该天线结构的长臂和短臂可以独立地操作。

在一个示例中，长臂是L形的并且包括多个分支，每个分支经由开关和电容器连接到地。在此类示例中，该天线结构可以通过选择该多个分支中的特定分支(经由对应的开关)来被调谐到特定频带(例如，700MHz、750MHz、850MHz、和900MHz之一)。为了解说，低频带包括四个操作频率，长臂可以包括四个分支，并且每一个操作频率可以通过对应的开关来被选择。

在另一示例中，长臂是L形的并且该L形的较短的一端被连接到可变电容器，并且该可变电容器连接到电气接地。在该示例中，该有源调谐元件是可变电容器。进一步，为了将长臂调谐到特定低频带，通过向该可变电容器的端子施加电压来调节或变动该可变电容器的电容。相应地，通过变动施加到该可变电容器的电压，该可变电容器的电容就被修改以选择多个低频带(例如，700MHz、750MHz、850MHz和900MHz频带)中的特定低频带。

现在参考附图，图1是根据一个示例的可调谐天线结构的框图。天线结构100包括例如长臂102和短臂104。长臂102耦合到有源调谐元件106。有源调谐元件106耦合到电气接地110。长臂102可以是例如L形的，其中长臂102的较短端耦合到电气接地的有源调谐元件106。在一个示例中，有源调谐元件106为如参考图2作进一步详细描述的开关(例如，开关和电容器组合)。在另一示例中，有源调谐元件106是可变电容器，如参考图3作进一步详细描述的。短臂104耦合到匹配电路108。例如，匹配电路108可以是用于匹配天线结构100的阻抗的(例如，匹配输入阻抗以使得功率转移最大化或者使得天线结构100中的反射最小化)。匹配电路108耦合到输入信号112。输入信号112可以包括RF输入信号。

天线结构100的长臂102负责低频带。由此，长臂102可以基于有源调谐元件106来被调谐到这些低频带中的特定频率。例如，有源调谐元件106可用于将长臂102调谐到与LTE网络相关联的一个或多个低频带的。例如，在有源调谐元件106包括开关的情境中，有源调谐元件106可以被用来通过使用开关选择该长臂102要被接地的分支来调谐长臂102，其中所选择的分支对应于特定低频带。在该有源调谐元件包括可变电容器的另一情景中，有源调谐元件106可以用来基于该可变电容器的电容值调谐长臂102，其中特定电容值对应于特定低频带。天线结构100的短臂104负责基于输入信号112的高频带。例如，输入信号112可用以将短臂104调谐到一个或多个高频带(例如，1700MHz到2100MHz)。

图2是根据一个示例的可调谐天线结构的框图。在图2的示例中，有源调谐元件106包括耦合到电容器222的开关212。进一步，在图2的示例中，天线结构200的长臂102包括多个分支202，其中每个分支202经由开关212和电容器222组合被连接到地110。天线结构200的短臂104耦合到匹配电路108，并且匹配电路108耦合到输入信号112。

长臂202是取决于诸低频带宽有多窄而可伸缩以容适两个或更多分支(例如，4个分支)的。例如，为支持700MHz、750MHz、850MHz和900MHz频带，长臂102可以包括四个分支。可以从对应于长臂102的诸分支202的这多个低频带中选择特定的低频带。例如，可以通过选择将第一分支202接地(例如，通过闭合第一开关212)来将长臂102调谐到第一频带(例如，700MHz频带)。类似地，其他低频带(例如，750MHz、850MHz和900MHz频带)可以经由对应的开关212来被选择。因为天线长度与频率成反比，所以通过闭合长臂102的开关212，长臂102的长度可藉由选择要接地的具体分支212来被变动，由此将长臂102调谐到特定频率。

例如，如上文所解释的，短臂104可以被调谐到从1700MHz到2100MHz的高频带。此类高频带可以与GSM、CDMA和3G网络中的一者或多者相关联。例如，RF输入信号112可以被用来将短臂104调谐到这些高频带。

图3是根据一个示例的可调谐天线结构的框图。在图3的示例中，有源调谐元件106是可变电容器302。天线结构300的长臂102耦合到可变电容器302，并且该可变电容器302耦合到电气接地110。天线结构300的短臂104耦合到匹配电路108，该匹配电路108耦合到输入信号112。

可变电容器302可以是压控可调谐电容器，其中电压被施加于可变电容器302的端子以改变电容，由此将可变电容302调谐到多个频率。在一个示例中，可变电容器302是可变电容二极管，其中该可变电容二极管的电容值通过向这些端子施加电压而被改变，由此将该可变电容二极管选择或调谐到不同频带。

通过改变可变电容器302的电容值，天线结构300的长臂102可以被调谐到700MHz、750MHz、850MHz和900MHz低频带中的至少一者。由此，在图3的示例中，长臂102可以不包括多个分支，因为频率选择和调谐可以通过向可变电容器302的端子施加不同的电压值来达成。短臂104可以基于施加于短臂104的RF输入信号112来被调谐到高频带。

图4是根据一个示例的用于实现可调谐天线结构的方法400的流程图。虽然方法400在以下是参考图1-3(即，分别为天线结构100、200和300)的组件来描述的，但是对于本领域技术人员而言，用于执行方法400的其他合适的组件将是明了的。此外，用于执行方法400的组件可以分布在多个设备中。方法400可以用存储在非瞬态机器可读存储介质(诸如图6的机器可读存储介质604)中的可执行指令的形式、电路***的形式或者以上组合的形式实现。

方法400可以在框410中开始，并且行进到框420，在此天线结构的短臂耦合到匹配电路，并且其中匹配电路耦合到输入信号。例如，短臂104可以耦合到匹配电路108，并且匹配电路108可以耦合到输入信号112，其中输入信号112是RF输入信号。

方法400可以行进到框430，在此该天线结构的长臂耦合到至少一个有源调谐元件，并且其中该至少一个有源调谐元件电气接地。例如，长臂102可以耦合到有源调谐元件106，该有源调谐元件106是耦合到地110的。在一个示例中，有源调谐元件106包括开关212。在另一个示例中，有源调谐元件106包括可变电容器302。

方法400可以行进到框440，在此该天线结构的短臂被调谐到高频带。例如，短臂104可以被调谐到与3G、GSM和CDMA网络中的至少一者相关联的高频带。替换地，短臂104可以被调谐到例如1700MHz到2100MHz范围中的频带。短臂104可以基于输入信号112被调谐到期望的高频带。

方法400可以行进到框450，在此该天线结构的长臂基于该至少一个有源调谐元件被调谐到低频带。例如，长臂102可以被调谐到与LTE网络相关联的低频带。替换地，长臂102可以被调谐到700MHz、750MHz、850MHz和900MHz中的一者或多者。在一个示例中，在有源调谐元件106为开关的场合，长臂102可以通过选择对应于特定低频带的开关来被调谐。在另一示例中，在有源调谐元件106是可变电容器的场合，长臂102可以通过改变可变电容器的电容值来被调谐到特定低频带。方法400可以接着行进到框460，在此方法400停止。

图5是根据一个示例的用于实现可调谐天线结构的方法500的流程图。虽然方法500在以下是参考图1-3(即，分别为天线结构100-300)的组件来描述的，但是对于本领域技术人员而言，用于执行方法500的其他合适的组件将是明了的。此外，用于执行方法500的组件可以分布在多个设备中。方法500可以用存储在非瞬态机器可读存储介质(诸如图6的机器可读存储介质604)中的可执行指令的形式、电路***的形式或者以上组合的形式来实现。图5的示例描述了将长臂调谐到低频带。

方法500可以在框510开始，并且行进到框520，在此天线结构的长臂被调谐到低频带。例如，调谐长臂102可以通过有源调谐元件106来完成。在一个示例中，有源调谐元件106为开关212。在另一个示例中，有源调谐元件106为可变电容器302。

方法500可以包括框522，在此长臂的对应于700MHz、750MHz、850MHz和900MHz低频带中至少一者的至少一个分支被选择。例如，长臂102可以包括多个分支202，其中每个分支202耦合到一开关212。特定分支202的开关212被选择(即，开关被闭合以将该分支接地)以将长臂调谐到特定低频带。

方法500可以包括框524，在此可变电容器的电容值被改变到对应于该低频带中的特定频率的特定电容值。通过将电压施加于该可变电容器可以改变该电容值。例如，可变电容器302的电容值可以被改变以将长臂102调谐到不同低频带。方法500可以接着行进到框530，在此方法500停止。

图6是根据一个示例的编码有用于实现可调谐天线的指令的机器可读存储介质的框图。图6包括例如处理器602和机器可读存储介质604，该机器可读存储介质604包括用于实现可调谐天线的指令614、624和634。

处理器602可以是微处理器、基于半导体的微处理器、适于检索和执行存储在机器可读存储介质604中的指令的其他硬件设备或处理元件，或者上述各项的任何组合。处理器602可以取回、解码并执行存储在机器可读存储介质604中的指令以实现以下详细描述的功能性。作为检索并执行指令的替换或者补充，处理器602可以包括至少一个集成电路(IC)、其他控制逻辑、其他电子电路、或上述任意组合，其包括用于执行存储在机器可读存储介质604中的指令614、624和634的功能性的数个电子组件。进一步，处理器602可以包括芯片中的单个或多个核，包括跨多个设备的多个核，或者上述各项的任何组合。

机器可读存储介质604可以是任何非瞬态电子、磁、光学或其他物理存储设备，其包含或存储可执行指令。由此，机器可读存储介质604可以是例如NVRAM、随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、存储驱动器、压缩碟只读存储器(CD-ROM)、以及类似物等。进一步，机器可读存储介质604可以是计算机可读的并且也可以是非瞬态的。如以下所详细描述的，机器可读存储介质604可以编码有用于实现可调谐天线的一系列可执行指令。可执行指令的其他合适的格式对于本领域技术人员来说将是明了的。

机器可读存储介质604可以包括天线调谐指令614，天线调谐指令614可以包括短臂调谐指令624和长臂调谐指令634。短臂调谐指令624可以配置成将天线结构的短臂调谐至高频带。例如，短臂调谐指令624可以配置成将短臂104调谐到从1700MHz到2100MHz的频带。作为另一示例，短臂调谐指令624可以配置成将短臂104调谐到与GSM、3G和CDMA网络相关联的频带。

长臂调谐指令634可以配置成将天线结构的长臂调谐至低频带。例如，长臂调谐指令634可以配置成将长臂102调谐到诸如700MHz、750MHz、850MHz和900MHz的低频带。作为另一示例，长臂调谐指令634可以配置成将长臂102调谐到与LTE网络相关联的频带。

Claims (20)

1.一种可调谐天线结构，包括：

耦合到射频(RF)输入信号的匹配电路；

耦合到所述匹配电路的L形短臂，所述短臂用以将所述天线调谐到高频带；

至少一个有源调谐元件；以及

耦合到所述至少一个有源调谐元件的L形长臂，所述长臂用以将所述天线调谐到低频带。

2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述低频带包括700MHz、750MHz、850MHz和900MHz频带中的至少一者，并且其中所述高频带包括1800MHz、1900MHz、2100MHz和2600MHz频带中的至少一者。

3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述至少一个有源调谐元件包括开关和可变电容器中的至少一者。

4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述长臂包括至少一个分支，其中所述至少一个分支经由所述开关和电容器耦合到电气接地。

5.如权利要求4所述的可调谐天线，其特征在于，所述开关用以选择所述长臂的所述至少一个分支，以用于将所述长臂调谐到700MHz、750MHz、850MHz和900MHz低频带中的至少一者。

6.如权利要求3所述的可调谐天线，其特征在于，所述可变电容器耦合到电气接地。

7.如权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述可变电容器包括压控可调谐电容器。

8.如权利要求6所述的可调谐天线结构，其特征在于，所述可变电容器包括可变电容二极管，其中所述可变电容二极管的电容值是根据施加于所述可变电容二极管的电压来修改的以选择700MHz、750MHz、850MHz和900MHz频带中的至少一者。

9.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述匹配电路用以匹配所述天线结构的阻抗。

10.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述低频带包括与长期演进(LTE)网络相关联的频带。

11.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述高频带包括与全球移动通信***(GSM)网络、第三代移动电信(3G)网络和长期演进(LTE)网络中的至少一者相关联的高频带。

12.一种方法，包括：

将天线结构的短臂耦合到匹配电路，其中所述匹配电路耦合到输入信号；

将所述天线结构的长臂耦合到至少一个有源调谐元件，其中所述至少一个调谐元件耦合到电气接地；

将所述天线结构的所述短臂调谐到高频带；并且

基于所述至少一个有源调谐元件将所述天线结构的所述长臂调谐到低频带。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述有源调谐元件包括开关和可变电容器中的至少一者。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述长臂包括经由所述开关和电容器耦合到所述电气接地的至少一个分支。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，将所述长臂调谐到所述低频带包括使用所述开关来选择对应于700MHz、750MHz、850MHz和900MHz低频带中的至少一者的所述至少一个分支。

16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述长臂调谐到所述低频带包括：

将所述可变电容器的电容值改变到对应于所述低频带中的特定频率的特定电容值，

其中，所述低频带包括700MHz、750MHz、850MHz和900MHz频带中的至少一者。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，改变所述可变电容器的电容值包括将电压施加于所述可变电容，其中所述可变电容器包括可变电容二极管。

18.一种包括指令的非瞬态计算器可读介质，所述指令当由处理器执行时使所述处理器：

将天线结构的短臂调谐到高频带，其中，所述短臂耦合到匹配电路，并且其中所述匹配电路耦合到输入信号；

将所述天线结构的长臂调谐到低频带，其中所述长臂耦合到至少一个有源调谐元件，并且其中所述至少一个有源调谐元件耦合到电气接地。

19.如权利要求18所述的非瞬态计算机可读介质，其特征在于，所述至少一个有源调谐元件包括开关和可变电容器中的至少一者。

20.如权利要求19所述的非瞬态计算机可读介质，包括所述处理器可执行的指令以：

经由所述至少一个开关选择所述长臂的多个分支中的至少一个分支以将所述长臂调谐到所述低频带；并且

改变所述可变电容器的电容值以将所述长臂调谐到所述低频带，

其中，所述低频带包括700MHz、750MHz、850MHz和900MHz频带中的至少一者。