CN106301304A - 一种天线开关电路及射频电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线开关电路及射频电路。该天线开关电路包括：开关元件，开关元件包括一输入端、多个输出端以及设置在开关元件内部的与输入端连接的输入节点、以及与多个输出端对应连接的多个输出节点；控制模块，耦接于开关元件，用于控制输入节点与多个输出节点中的一个导通以及控制相邻的输出节点导通；导通电路，耦接于开关元件的输出端，用于控制与导通的输出节点对应的输出端在预定高频范围内相互导通；匹配电容模块，耦接于开关元件的输出端，其中，匹配电容模块包括至少一匹配电容，匹配电容与相互导通的输出端或独立的输出端连接。通过上述方式，本发明能够减少开关天线电路的功率损耗，进而提升与开关天线电路连接的天线的性能。

Description

一种天线开关电路及射频电路

技术领域

本发明涉及移动终端领域，特别是涉及一种天线开关电路及射频电路。

背景技术

随着LTE(Long Term Evolution，长期演进)技术的普及，移动终端要求支持的频段越来越多，对天线的性能要求也越来越高。由于LTE的带宽较宽，为了获得良好的天线匹配，一般情况下会增加天线开关和匹配电容调整天线的频率响应，获得良好的天线性能。

请一并参考图1，图1是现有的移动终端中射频电路的原理框图。如图1所示，射频前端包括主集天线ANT1、分集天线ANT2、天线开关SP4T、多个匹配电容10、射频前端11、滤波器12、功率放大器13、信号收发器14和调制解调器15。

主集天线ANT1用于发射信号和接收高频信号，分集天线ANT2用于接收信号。其中，当主集天线ANT1发射信号时，处理器(未图示)会根据主集天线ANT1发射的频段，控制天线开关SP4T中不同的输出端与输入端导通以匹配不同的匹配电容，从而调整主集天线ANT1的频率响应，获得良好的天线性能。另外，射频前端11、滤波器12、功率放大器13、信号收发器14和调制解调器15采用现有的连接方式和工作方式，为简约起见，在此不再赘述。

如图1所示，在现有技术中，天线开关SP4T每次只允许输入端和一输出端导通以形成一开关通路，该开关通路的阻抗是固定的，且该阻抗大小决定了天线开关SP4T的功率损耗。其中，天线开关SP4T中开关通路的阻抗越大，天线开关SP4T损耗越大，主集天线ANT1性能越差，发射的信号质量越差。与此同时，天线开关SP4T损耗越大，移动终端的功耗越大。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种天线开关电路及射频电路，能够减少天线开关电路的功率损耗，进而提升天线性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种天线开关电路，该电路包括：开关元件，开关元件包括一输入端、多个输出端以及设置在开关元件内部的与输入端连接的输入节点、以及与多个输出端对应连接的多个输出节点；控制模块，耦接于开关元件，用于控制输入节点与多个输出节点中的一个导通以及控制相邻的输出节点导通；导通电路，耦接于开关元件的输出端，用于控制与导通的输出节点对应的输出端在预定高频范围内相互导通；匹配电容模块，耦接于开关元件的输出端，其中，匹配电容模块包括至少一匹配电容，该匹配电容与相互导通的输出端或独立的输出端连接。

其中，导通电路包括多个导通电容，每一导通电容串联在与导通的输出节点对应的相邻的两个输出端之间，以将开关元件的多个输出端导通。

其中，开关元件包括一输入端、一输入节点、四个输出端和四个输出节点，四个输出端分别为第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端，四个输出节点分别为第一输出节点、第二输出节点、第三输出节点和第四输出节点。

其中，当控制模块用于控制第一输出节点、第二输出节点、第三输出节点和第四输出节点导通时：导通电路包括第一导通电容、第二导通电容和第三导通电容,其中，第一导通电容分别与第一输出端和第二输出端连接，第二导通电容分别与第二输出端和第三输出端连接，第三导通电容分别与第三输出端和第四输出端连接；匹配电容模块包括第一匹配电容，其中，第一匹配电容的一端与第一输出端、第二输出端、第三输出端或第四输出端连接，第一匹配电容的另一端接地。

其中，当控制模块用于控制第一输出节点和第二输出节点导通、以及第三输出节点和第四输出节点导通时：导通电路包括第一导通电容和第二导通电容，其中，第一导通电容分别与第一输出端和第二输出端连接，第二导电电容分别与第三输出端和第四输出端连接；匹配电容模块包括第一匹配电容和第二匹配电容，其中，第一匹配电容的一端与第一输出端或第二输出端连接，第二匹配电容的一端与第三输出端或第四输出端连接，第一匹配电容和第二匹配电容的另一端接地。

其中，当控制模块用于控制第一输出端和第二输出端导通时:导通电路包括第一导通电容，其中，第一导通电容分别与第一输出端和第二输出端连接；匹配电容模块包括第一匹配电容、第二匹配电容和第三匹配电容，其中，第一匹配电容的一端与第一输出端或第二输出端连接，第二匹配电容的一端与第三输出端连接，第三匹配电容的一端与第四输出端连接，第一匹配电容、第二匹配电容、第三匹配电容的另一端接地。

其中，预定高频范围为700MHz～3GHz。

其中，控制模块设置在开关元件中。

其中，当匹配电容的数量为多个时，多个匹配电容的电容值互不相同。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种射频电路，该射频电路包括天线和与天线连接的如上所述的天线开关电路。

本发明的有益效果是：本发明的天线开关电路及射频电路通过控制模块控制开关内部的相邻输出节点导通，以及通过导通电路控制与导通的输出节点对应的输出端在预定高频范围内相互导通，使得在预定高频范围内多路开关支路相互并联以形成一路开关支路从而减少了开关支路的导通阻抗，进而降低了天线开关电路的功率损耗，提升了天线的性能。

附图说明

图1是现有的移动终端中射频电路的原理框图；

图2是本发明第一实施例的天线开关电路的结构示意图；

图3是本发明第二实施例的天线开关电路的结构示意图；

图4是本发明第三实施例的天线开关电路的结构示意图；

图5是本发明第四实施例的天线开关电路的结构示意图；

图6是本发明实施例的射频电路的结构示意图。

具体实施方式

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属技术领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求项中所提及的“包括”为开放式的用语，故应解释成“包括但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或透过其它装置或连接手段间接的电气连接至第二装置。

图2是本发明第一实施例的天线开关电路的结构示意图。如图2所示，天线开关电路20包括开关元件21、控制模块22、导通电路23和匹配电容模块24。

开关元件21包括一输入端、多个输出端以及设置在开关元件21内部的与输入端连接的输入节点、以及与多个输出端对应连接的多个输出节点。其中，开关元件21的输入端与天线(未图示)连接，用于接收待发射的高频信号。其中，当多个输出节点独立存在时，开关元件21中的输入节点和多个输出节点中的一个导通时形成的支路为一路开关支路。

控制模块22耦接于开关元件21，用于控制输入节点与多个输出节点中的一个导通以及控制相邻的输出节点导通。优选地，控制模块22设置在开关元件21中，分别与开关元件21的输入节点和多个输出节点的连接。

导通电路23耦接于开关元件21的输出端，用于控制与导通的输出节点对应的输出端在预定高频范围内相互导通。优选地，预定高频范围为700MHz～3GHz。优选地，导通电路23包括多个导通电容，每一导通电容串联在与导通的输出节点对应的相邻的两个输出端之间，以将开关元件21的多个输出端导通。其中，在本实施例中，导通电容为容量较大的电容，其在高频时也即预定高频范围内等效为短路。本领域的技术人员可以理解，当多个输出端导通以及控制模块22控制对应的多个输出节点导通时，可以理解为多路开关支路相互并联从而形成一路新的开关支路，此时，新的开关支路的阻抗相当于多路开关支路的阻抗相互并联后得到的值，也就是说，新的开关支路的阻抗将大大减小，从而可以大大降低天线开关电路的损耗。

匹配电容模块24耦接于开关元件21的输出端，其中，匹配电容模块24包括至少一匹配电容，匹配电容与相互导通的输出端或独立的输出端连接，用于调整天线在某一频率下的频率响应，获得在该频率下的良好的天线性能。优选地，当匹配电容为多个时，多个匹配电容的电容值互不相同，其中，待发射的高频信号的频率越高，匹配电容的电容值越小。

图3是本发明第二实施例的天线开关电路的结构示意图。如图3所示，天线开关电路30包括开关元件31、控制模块32、导通电路33和匹配电容模块34。

开关元件31包括一输入端IN，与输入端IN连接的一输入节点in，四个输出端，其分别为第一输出端OUT1、第二输出端OUT2、第三输出端OUT3、第四输出端OUT4，与四个输出端分别对应连接的四个输出节点，其分别为第一输出节点out1、第二输出节点out2、第三输出节点out3、第四输出节点out4。其中，当四个输出节点独立存在时，输入节点in和第一输出节点out1导通时形成第一路开关支路，输入节点in和第二输出节点out2导通时形成第二路开关支路，输入节点in和第三输出节点out3导通时形成第三路开关支路，输入节点in和第四输出节点out4导通时形成第四路开关支路。

控制模块32耦接于开关元件31，用于控制输入节点in与四个输出节点中的一个导通以及控制相邻的输出节点导通。在本实施例中，控制模块32用于控制第一输出节点out1、第二输出节点out2、第三输出节点out3和第四输出节点out4相互导通。

导通电路33包括第一导通电容CA1、第二导通电容CA2和第三导通电容CA3。第一导通电容CA1分别与第一输出端OUT1和第二输出端OUT2连接，第二导通电容CA2分别与第二输出端OUT2和第三输出端OUT3连接，第三导通电容CA4分别与第三输出端OUT3和第四输出端OUT4连接。可以理解的是，第一导通电容CA1、第二导通电容CA2和第三导通电容CA3在高频时等效为短路，从而使得在高频时第一输出端OUT1、第二输出端OUT2、第三输出端OUT3、第四输出端OUT4相互导通。

匹配电容模块34包括第一匹配电容CB1。第一匹配电容CB1的一端与第一输出端OUT1、第二输出端OUT2、第三输出端OUT3或第四输出端OUT4连接，第一匹配电容CB1的另一端接地GND。在本实施例中，第一匹配电容CB1的一端与第一输出端OUT1连接。可以理解的是，在高频时第一输出端OUT1、第二输出端OUT2、第三输出端OUT3、第四输出端OUT4相互导通，所以第一匹配电容CB1与第一输出端OUT1、第二输出端OUT2、第三输出端OUT3或第四输出端OUT4的连接效果等同。

其中，当控制模块32控制第一输出节点out1、第二输出节点out2、第三输出节点out3、第四输出节点out4导通，以及控制输入节点in与四个输出节点中的任意一者导通时，新的开关支路近似为第一路开关支路、第二路开关支路、第三路开关支路和第四路开关支路相互并联形成的。其中，若第一路开关支路、第二路开关支路、第三路开关支路和第四路开关支路的阻抗相等，则新的开关支路的阻抗为第一路开关支路的阻抗的1/4。

换个角度来说，开关元件31的功能由原始的单刀四掷变成了单刀单掷，从而可以实现对一种频率的高频信号的匹配。其中，与原始的单刀四掷功能相比，开关元件31中新的开关支路的导通阻抗被大大地减小。

图4是本发明第三实施例的天线开关电路的结构示意图。如图4所示，天线开关电路40包括开关元件41、控制模块42、导通电路43和匹配电容模块44。

开关元件41包括一输入端IN，与输入端IN连接的一输入节点in，四个输出端，其分别为第一输出端OUT1、第二输出端OUT2、第三输出端OUT3、第四输出端OUT4，与四个输出端分别对应连接的四个输出节点，其分别为第一输出节点out1、第二输出节点out2、第三输出节点out3、第四输出节点out4。其中，当四个输出节点独立存在时，输入节点in和第一输出节点out1导通时形成第一路开关支路，输入节点in和第二输出节点out2导通时形成第二路开关支路，输入节点in和第三输出节点out3导通时形成第三路开关支路，输入节点in和第四输出节点out4导通时形成第四路开关支路。

控制模块42耦接于开关元件41，用于控制输入节点in与四个输出节点中的一个导通以及控制相邻的输出节点导通。在本实施例中，控制模块42用于控制第一输出节点out1和第二输出节点out2相互导通，以及第三输出节点out3和第四输出节点out4相互导通。

导通电路43包括第一导通电容CA1’和第二导通电容CA2’，第一导通电容CA1’分别与第一输出端OUT1和第二输出端OUT2连接，第二导电电容CA2’分别与第三输出端OUT3和第四输出端OUT4连接。

匹配电容模块44包括第一匹配电容CB1’和第二匹配电容CB2’。第一匹配电容CB1’的一端与第一输出端OUT1或第二输出端OUT2连接，第二匹配电容CB2’的一端与第三输出端OUT3或第四输出端OUT4连接，第一匹配电容CB1’和第二匹配电容CB2’的另一端接地。在本实施例中，第一匹配电容CB1’的一端与第一输出端OUT1连接，第二匹配电容CB2’的一端与第三输出端OUT3连接。

其中，当控制模块42控制第一输出节点out1和第二输出节点out2导通、以及第三输出节点out3和第四输出节点out4导通时：

若控制模块42控制输入节点in与第一输出节点out1或第二输出节点out2导通，则新的开关支路近似为第一路开关支路、第二路开关支路相互并联形成的。其中，若第一路开关支路和第二路开关支路的阻抗相等，则新的开关支路的阻抗为第一路开关支路的阻抗的1/2。

若控制模块42控制输入节点in与第三输出节点out3或第四输出节点out4导通，则新的开关支路近似为第三路开关支路、第四路开关支路相互并联形成。其中，若第三路开关支路和第四路开关支路的阻抗相等，则新的开关支路的阻抗为第三路开关支路的阻抗的1/2。

换个角度来说，开关元件41的功能由原始的单刀四掷变成了单刀双掷，从而可以实现对两种不同频率的高频信号的匹配。其中，与原始的单刀四掷功能相比，开关元件41中新的两路开关支路的导通阻抗被大大地减小。

图5是本发明第四实施例的天线开关电路的结构示意图。如图5所示，天线开关电路50包括开关元件51、控制模块52、导通电路53和匹配电容模块54。

开关元件51包括一输入端IN，与输入端IN连接的一输入节点in，四个输出端，其分别为第一输出端OUT1、第二输出端OUT2、第三输出端OUT3、第四输出端OUT4，与四个输出端分别对应连接的四个输出节点，其分别为第一输出节点out1、第二输出节点out2、第三输出节点out3、第四输出节点out4。其中，当四个输出节点独立存在时，输入节点in和第一输出节点out1导通时形成第一路开关支路，输入节点in和第二输出节点out2导通时形成第二路开关支路，输入节点in和第三输出节点out3导通时形成第三路开关支路，输入节点in和第四输出节点out4导通时形成第四路开关支路。

控制模块52耦接于开关元件51，用于控制输入节点in与四个输出节点中的一个导通以及控制相邻的输出节点导通。在本实施例中，控制模块52用于控制第一输出节点out1和第二输出节点out2相互导通。

导通电路53包括第一导通电容CA1”，第一导通电容CA1”分别与第一输出端OUT1和第二输出端OUT2连接。

匹配电容模块44包括第一匹配电容CB1”、第二匹配电容CB2”和第三匹配电容CB3”。其中，第一匹配电容CB1”的一端与第一输出端OUT1或第二输出端OUT2连接，第二匹配电容CB2”的一端与第三输出端OUT3连接，第三匹配电容CB3”的一端与第四输出端OUT4连接，第一匹配电容CB1”、第二匹配电容CB2”、第三匹配电容CB3”的另一端接地GND。在本实施例中，第一匹配电容CB1”的一端与第一输出端OUT1连接。

其中，当控制模块42控制第一输出节点out1和第二输出节点out2导通时：

若控制模块42控制输入节点in与第一输出节点out1或第二输出节点out2导通，则新的开关支路近似为第一路开关支路、第二路开关支路相互并联形成的。其中，若第一路开关支路和第二路开关支路的阻抗相等，则新的开关支路的阻抗为第一路开关支路的阻抗的1/2。

若控制模块42控制输入节点in与第三输出节点out3，则开关支路仍为第三开关支路，开关支路的阻抗保持不变。

若控制模块42控制输入节点in与第四输出节点out4，则开关支路仍为第四开关支路，开关支路的阻抗保持不变。

换个角度来说，开关元件41的功能由原始的单刀四掷变成了单刀三掷，从而可以实现对三种不同频率的高频信号的匹配。其中，与原始的单刀四掷功能相比，三路开关支路中的一路开关支路的导通阻抗被大大地减小，另外两路开关支路的导通阻抗保持不变。

本领域的技术人员可以理解，在其它实施例中，控制模块52也可以用于控制第二输出节点out2和第三输出节点out3导通，或者第三输出节点out3和第四输出节点out4导通。此时，导通电容CA”对应设置在第二输出端OUT2和第三输出端OUT3之间，或者导通电容CA”对应设置在第三输出端OUT3和第四输出端OUT4之间，本发明不以图3所示的实施例为限。

本领域的技术人员可以理解，图3、图4、图5的一个输入端、四个输出端的开关元件仅为举例，本发明不以此为限，一个输入端、不同于四个输出端的多个输出端的开关元件构成的天线开关电路均在本发明的保护范围内。

另外，为了简化电路板的设计，可以在电路板上同时预留第一输出端OUT1和第二输出端OUT2之间、第二输出端OUT2和第三输出端OUT3、第三输出端OUT3和第四输出端OUT4之间的三个导通电容的焊点，以及分别与第一输出端OUT1、第二输出端OUT2、第三输出端OUT3和第四输出端OUT4连接的四个匹配电容的焊点。在实际使用时，选择对应的导通电容和匹配电容进行焊接，从而可以实现使用同一电路板即可实现图3、图4和图5所示的天线开关电路。

图6是本发明实施例的射频电路的结构示意图。如图6所示，射频电路1包括了天线2和天线开关电路3。天线开关电路3与天线2连接，用于对天线2发送的高频信号进行电容匹配以调整天线的频率响应，获得良好的天线性能。其中，天线开关电路3具体如上所述，为简约起见，在此不再赘述。

通过上述实施方式，本发明的天线开关电路及射频电路通过控制模块控制开关内部的相邻输出节点导通，以及通过导通电路控制与导通的输出节点对应的输出端在预定高频范围内相互导通，使得在预定高频范围内多路开关支路相互并联以形成一路开关支路从而减少了开关支路的导通阻抗，进而降低了开关元件的功率损耗，提升了天线性能。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线开关电路，其特征在于，所述电路包括：

开关元件，所述开关元件包括一输入端、多个输出端以及设置在所述开关元件内部的与所述输入端连接的输入节点、以及与多个所述输出端对应连接的多个输出节点；

控制模块，耦接于所述开关元件，用于控制所述输入节点与多个所述输出节点中的一个导通以及控制相邻的所述输出节点导通；

导通电路，耦接于所述开关元件的所述输出端，用于控制与导通的所述输出节点对应的所述输出端在预定高频范围内相互导通；

匹配电容模块，耦接于所述开关元件的所述输出端，其中，所述匹配电容模块包括至少一匹配电容，所述匹配电容与相互导通的所述输出端或独立的所述输出端连接。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述导通电路包括多个导通电容，每一所述导通电容串联在与导通的所述输出节点对应的相邻的两个所述输出端之间，以将所述开关元件的多个所述输出端导通。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述开关元件包括一输入端、一输入节点、四个输出端和四个输出节点，四个输出端分别为第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端，四个输出节点分别为第一输出节点、第二输出节点、第三输出节点和第四输出节点。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，当所述控制模块用于控制所述第一输出节点、所述第二输出节点、所述第三输出节点和所述第四输出节点导通时：

所述导通电路包括第一导通电容、第二导通电容和第三导通电容,其中，所述第一导通电容分别与所述第一输出端和所述第二输出端连接，所述第二导通电容分别与所述第二输出端和所述第三输出端连接，所述第三导通电容分别与所述第三输出端和所述第四输出端连接；

所述匹配电容模块包括第一匹配电容，其中，所述第一匹配电容的一端与所述第一输出端、所述第二输出端、所述第三输出端或所述第四输出端连接，所述第一匹配电容的另一端接地。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，当所述控制模块用于控制所述第一输出节点和所述第二输出节点导通、以及所述第三输出节点和所述第四输出节点导通时：

所述导通电路包括第一导通电容和第二导通电容，其中，所述第一导通电容分别与所述第一输出端和所述第二输出端连接，所述第二导电电容分别与所述第三输出端和所述第四输出端连接；

所述匹配电容模块包括第一匹配电容和第二匹配电容，其中，所述第一匹配电容的一端与所述第一输出端或所述第二输出端连接，所述第二匹配电容的一端与所述第三输出端或所述第四输出端连接，所述第一匹配电容和所述第二匹配电容的另一端接地。

6.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，当所述控制模块用于控制第一输出端和所述第二输出端导通时：

所述导通电路包括第一导通电容，其中，所述第一导通电容分别与所述第一输出端和所述第二输出端连接；

所述匹配电容模块包括第一匹配电容、第二匹配电容和第三匹配电容，其中，所述第一匹配电容的一端与所述第一输出端或所述第二输出端连接，所述第二匹配电容的一端与所述第三输出端连接，所述第三匹配电容的一端与所述第四输出端连接，所述第一匹配电容、所述第二匹配电容、所述第三匹配电容的另一端接地。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述预定高频范围为700MHz～3GHz。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制模块设置在所述开关元件中。

9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，当所述匹配电容的数量为多个时，多个所述匹配电容的电容值互不相同。

10.一种射频电路，其特征在于，所述射频电路包括天线和与所述天线连接的如权利要求1～9任意一项所述的天线开关电路。