CN108110423A - 天线调谐电路、天线装置及移动终端 - Google Patents

天线调谐电路、天线装置及移动终端 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种天线调谐电路及移动终端，天线调谐电路包括：包括天线、第一匹配电路、第二匹配电路、第一开关、第二开关及射频信号收发器；所述天线包括依次排列的第一馈电点、第二馈电点及第三馈电点；所述第一匹配电路与所述第一开关串联在所述第一馈电点与地之间，所述第二匹配电路与所述第二开关串联在所述第二馈电点与地之间；在工作频段处于低频时，所述射频信号收发器发射的射频信号通过所述第三馈电点传至所述天线辐射体，所述第一开关及所述第二开关均导通，所述第三频段范围内的频段小于所述第二频段范围内的频段。采用本申请实施例可抑制辐射杂散。

Description

天线调谐电路、天线装置及移动终端
技术领域
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种天线调谐电路、天线装置及移动终端。
背景技术
辐射杂散作为目前电子设备(比如智能手机等)的强制认证指标，是所有认证当中最复杂，最为难解的一个难题。特别是全球移动通信***(Global System for MobileCommunication，GSM)频段，因为GSM本身的功率较高，很容易在瞬间激发强有的能量从而导致辐射杂散的谐波超标。在实际的工程中，主要是GSM900的三次谐波、GSM1800的二次谐波或GSM1800三次谐波超标。
对于射频信号而言，我们发射的信号不仅仅会包含可用信号(如GSM900)，往往还会包含有二次谐波(如1800GHz)、或者三次谐波(如2700GHz)的成分。实际的工程中大部分是三次谐波会出现超标。当射频信号的三次谐波能量到达天线的三次谐振处，就会将这些无用的谐波能量辐射出去，从而导致杂散超标。
发明内容
本申请实施例提供一种天线调谐电路及移动终端，用于消除在低频工作时，馈点的高电压导致调谐开关饱和的情况，进而抑制了辐射杂散。
第一方面，本申请实施例提供一种天线调谐电路，包括天线、第一匹配电路、第二匹配电路、第一开关、第二开关及射频信号收发器；
所述天线包括依次排列的第一馈电点、第二馈电点及第三馈电点；所述第一匹配电路与所述第一开关串联在所述第一馈电点与地之间，所述第二匹配电路与所述第二开关串联在所述第二馈电点与地之间；
在工作频段处于第一频段范围时，所述射频信号收发器发射的射频信号通过所述第一馈电点传至所述天线辐射体，所述第二开关导通，所述第一开关断开或导通；
在工作频段处于第二频段范围时，所述射频信号收发器发射的射频信号通过所述第一馈电点传至所述天线辐射体，所述第一开关导通，所述第二开关断开，所述第二频段范围内的频段小于所述第一频段范围内的频段；
在工作频段处于第三频段范围时，所述射频信号收发器发射的射频信号通过所述第三馈电点传至所述天线辐射体，所述第一开关及所述第二开关均导通，所述第三频段范围内的频段小于所述第二频段范围内的频段。
第二方面，本申请实施例提供一种天线装置，包括功率放大器以及第一方面提供的天线调谐电路，所述功率放大器用于将所述射频信号收发器发送的射频信号放大后输出至所述天线。
第三方面，本申请实施例提供一种移动终端，包括终端主体以及第一方面提供的天线装置。
可以看出，在本申请实施例中，增加一个低频馈电点(即第三馈电点)，在低频工作下，射频信号发射器发射的射频信号通过该低频馈电点以及天线体直接将低频能量进行辐射，消除在低频工作时，馈电点的高电压导致调谐开关饱和的情况，进而抑制了辐射杂散。
本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请实施例提供的一种缝隙天线的调谐电路的示意图；
图2是本申请实施例提供的一种天线调谐电路的示意图；
图3是本申请实施例提供一种天线调谐电路的局部示意图；
图4是本申请实施例提供另一种天线调谐电路的局部示意图；
图5是本申请实施例提供的另一种天线调谐电路的局部示意图；
图6是本申请实施例提供的另一种天线调谐电路的局部示意图；
图7是本申请实施例提供的另一种天线调谐电路的局部示意图；
图8是本申请实施例提供一种天线装置的结构示意图；
图9是本申请实施例提供一种移动终端的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明实施例所涉及到的移动终端可以包括各种具有无线通信功能的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理设备，以及各种形式的用户设备(User Equipment，UE)，移动台(Mobile Station，MS)，终端设备(terminaldevice)等等。为方便描述，上面提到的设备统称为移动终端。
图1是本申请实施例提供的一种缝隙天线的调谐电路的示意图，参见图1，该天线调谐电路包括天线、地馈电点、主馈电点、两个调谐开关以及两个匹配电路。地馈电点和主馈电点连接的两个调谐开关主要用于调节中高频。该缝隙天线的调谐电路的工作原理主要是通过两个调谐开关和两个匹配电路实现不同频段的切换。
如图1所示，主馈电点通过调谐开关接地，当中高频(假如天线本身尺寸支持的频段是GSM 900兆赫兹，那么中高频指的是大于GSM 900兆赫兹的频段，比如中高频有GSM1800兆赫兹、GSM1900兆赫兹等。又假如天线本身尺寸支持的频段是GSM 1800兆赫兹，那么中高频指的是大于GSM 1800兆赫兹的频段，比如中高频有GSM1900兆赫兹等)工作时，通过匹配电路和调谐开关切换成中高频对应的匹配，使得天线工作在中高频，从而将中高频能量辐射出去。当低频(假如天线本身尺寸支持的频段是GSM 900兆赫兹，那么低频指的是小于或等于GSM 900兆赫兹的频段，又假如天线本身尺寸支持的频段是GSM1800，那么高频指的是小于或等于GSM 1800兆赫兹的频段)工作时，由于天线本身尺寸就设计在低频频段，因此无需使用主馈电点处的调谐开关，低频能量直接从主馈电点进行传导然后辐射。对于缝隙天线，在低频工作时，主馈电点是采用电场激烈的方式将低频能量进行辐射的，这样在主馈电点会有及其强大的电压信号，高电压会导致主馈电点的调谐开关饱和，进而导致辐射杂散超标。
针对上述问题，请参见图2，本申请实施例提供一种天线调谐电路的示意图，该天线调谐电路包括：天线10、第一匹配电路20、第二匹配电路30、第一开关40、第二开关50及射频信号收发器60；
天线10包括依次排列的第一馈电点11、第二馈电点12及第三馈电点13；第一匹配电路20与第一开关40串联在第一馈电点11与地之间，第二匹配电路30与第二开关50串联在第二馈电点12与地之间；
在工作频段处于第一频段范围时，射频信号收发器60发射的射频信号通过第一馈电点11传至天线10，第二开关50导通，第一开关40断开或导通；
在工作频段处于第二频段范围时，射频信号收发器60发射的射频信号通过第一馈电点11传至天线10，第一开关40导通，第二开关50断开，第二频段范围内的频段小于第一频段范围内的频段；
在工作频段处于第三频段范围时，射频信号收发器60发射的射频信号通过第三馈电点13传至所述天线10，第一开关40及第二开关50均导通，第三频段范围内的频段小于所述第二频段范围内的频段。
其中，第三频段范围内的频段可以是小于或等于GSM 850兆赫兹、小于或等于GSM900兆赫兹、或是小于或等于GSM 1800兆赫兹等等，再此不作限定。
其中，第二频段范围内的频段可以是在GSM 850兆赫兹左右的频段，且大于GSM850兆赫兹、在GSM 900兆赫兹左右的频段，且大于GSM 900兆赫兹、或是在GSM1800兆赫兹左右的频段，且大于GSM 1800兆赫兹等等，再此不作限定。
其中，第一频段范围内的频段可以是在GSM 1700兆赫兹左右的频段，且大于GSM1700兆赫兹、或是在GSM1800兆赫兹左右的频段，且大于GSM 1800兆赫兹等等，再此不作限定。
其中，射频信号收发器60作为原始信号源，通常发射的射频信号的频段有850兆赫兹、900兆赫兹、1800兆赫兹、1900兆赫兹等中的一种或多种。移动终端可在这些频段范围内根据网络覆盖情况自动切换频率，以保证最佳的使用效果。
其中，天线10是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在移动终端中天线是用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程***，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
其中，第一开关40、第二开关50为调谐开关。
本申请的一实施例中，第一馈电点12为主馈电点、第二馈电点13为地馈电点、第三馈电点14为低频馈电点。
本申请的一实施例中，如图2所示，第一馈电点12置于天线辐射体11的第一端点、第三馈电点14置于天线辐射体11的第二端点、第二馈电点13置于第一馈电点12和第三馈电点14之间。
具体的，由于在低频工作下，电压从第三馈电点13往天线辐射体另外一端(即第一馈电点)电压在逐步减小，从而使得调谐开关(即第一调谐开关和第二调谐开关)远离高电压，进一步避免了因调谐开关饱和而导致的辐射杂散。
可以看出，在本申请实施例中，增加一个低频馈电点(即第三馈电点)，在低频工作下，射频信号收发器发射的射频信号通过该低频馈电点以及天线直接将低频能量进行辐射，消除在低频工作时，馈电点的高电压导致调谐开关饱和的情况，进而抑制了辐射杂散。
本申请的一实施例中，第一匹配电路20与第一开关40连接，以及第一匹配电路20通过第一馈电点11与所述天线10；第二匹配电路30与第二开关50连接，以及第二匹配电路30通过第二馈电点12与天线10连接。具体如图2所示。
本申请的一实施例中，第一匹配电路20与第一开关40连接，以及第一开关40通过第一馈电点11与天线10连接；第二匹配电路30与第二开关50连接，以及第二开关50通过第二馈电点12与天线10连接。具体如图3所示。
本申请的一实施例中，第一匹配电路20包括M个匹配子电路，第二匹配电路30包括N个匹配子电路，M和N均为正整数。
本申请的一实施例中，在工作频段处于第一频段范围时，N个匹配子电路中的至少一个匹配子电路导通；或者，N个匹配子电路中的至少一个匹配子电路导通和M个匹配子电路中的至少一个匹配子电路导通。
本申请的一实施例中，在工作频段处于第二频段范围时，M个匹配子电路中的至少一个匹配子电路导通。
本申请的一实施例中，在工作频段处于第三频段范围时，N个匹配子电路中的至少一个匹配子电路导通和M个匹配子电路中的至少一个匹配子电路导通。
需要说明的是，当至少一个匹配子电路导通时，该至少一个匹配子电路接入天线，以调节天线的阻抗，使得天线的阻抗与馈电点的馈线阻抗匹配，进而使得天线调谐电路工作在阻抗匹配状态。匹配子电路不仅可以调节天线在高频下的工作频率，还可以调节天线调谐电路处于阻抗匹配状态。
另外，匹配子电路可以是单个原件，例如电感或电容，也可以由一个电感和两个电容组成π型匹配电路，也可以是复杂结构，例如频率选通电路，还可以是其他具有相似功能的电路，此外不进行一一列举。其中，频率选通电路可以在低频段等效于短路，在高频段等效于电感或电容。另外，不同匹配子电路的阻抗不同。具体的，匹配子电路的结构可请参见图4，图4是本申请实施例提供一种天线调谐电路的局部示意图。
本申请的一实施例中，第一匹配电路20的匹配子电路是GSM850兆赫兹或900兆赫兹频段匹配子电路，第二匹配电路30的匹配子电路是GSM1800兆赫兹频段匹配子电路。
本申请的一实施例中，第三馈电点13置于天线10的一个端点，第三馈电点13与第一馈电点11和第二馈电点12的距离大于或等于设定距离。
具体的，由于在低频工作时，第三馈电点13是采用电场激烈的方式将低频能量进行辐射的，这样在第三馈电点13会有及其强大的电压信号，因此为了避免高电压导致第一开关40和第二开关50饱和的情况，需将第一馈电点11和第二馈电点12与第三馈电点13保持一定的距离。
其中，设定距离是研发人员经过多次试验得到的在第三馈电点13与第一馈电点11和第二馈电点12的距离大于或等于该值时，第一开关和第二开关不会出现饱和的情况。该设定距离小于天线10的长度。
本申请的一实施例中，天线调谐电路还包括第一滤波80和/或第二滤波器90，第一匹配电路20的匹配子电路与第一开关40之间串联第一滤波器80，第二匹配电路30的匹配子电路与第二开关50之间串联第二滤波器90，滤波器用于保留相应频段的主频信号以及过滤调谐开关产生的谐波。
进一步地，在第三馈电点13与第一馈电点11和第二馈电点12的距离小于设定距离，所述天线调谐电路还包括第一滤波器80和第二滤波器90。
进一步地，在第三馈电点13与第一馈电点11的距离小于所述设定距离，所述天线调谐电路还包括第一滤波器80。
进一步地，在第三馈电点13与第二馈电点12的距离小于所述设定距离，所述天线调谐电路还包括第二滤波器90。
其中，第一滤波器、第二滤波器为低通滤波器。
具体的，请参见图5，图5是本申请实施例提供的一种天线调谐电路的示意图。由于在低频工作时，第三馈电点13是采用电场激烈的方式将低频能量进行辐射的，这样在第三馈电点13会有及其强大的电压信号。在第三馈电点13与第一馈电点11和第二馈电点12的距离均小于设定距离的情况下，可能会存在第三馈电点13产生的强大电压信号在到达第二馈电点12和第一馈电点11时仍然还是有强大电压信号，这样可能会导致第一开关40和第二开关50饱和而产生辐射杂散的问题，因此为了避免该种情况出现，在第一匹配电路20的匹配子电路和第二匹配电路30的匹配子电路分别串联一个低通滤波器，这样使得即使在调谐开关处产生谐波，该滤波器也能够滤除，进一步地解决了辐射杂散的问题。
请参见图6，图6是本申请实施例提供的一种天线调谐电路的示意图。由于在低频工作时，第三馈电点13是采用电场激烈的方式将低频能量进行辐射的，这样在第三馈电点13会有及其强大的电压信号。在第三馈电点13与第一馈电点11的距离均小于设定距离的情况下，可能会存在第三馈电点13产生的强大电压信号在到达第一馈电点11时仍然还是有强大电压信号，这样可能会导致第一开关40饱和而产生辐射杂散的问题，因此为了避免该种情况出现，在第一匹配电路20的匹配子电路串联一个低通滤波器，这样使得即使在调谐开关处产生谐波，该滤波器也能够滤除，进一步地解决了辐射杂散的问题。
请参见图7，图7是本申请实施例提供的一种天线调谐电路的示意图。由于在低频工作时，第三馈电点13是采用电场激烈的方式将低频能量进行辐射的，这样在第三馈电点13会有及其强大的电压信号。在第三馈电点13与第二馈电点12的距离均小于设定距离的情况下，可能会存在第三馈电点13产生的强大电压信号在到达第二馈电点12时仍然还是有强大电压信号，这样可能会导致第二开关50饱和而产生辐射杂散的问题，因此为了避免该种情况出现，在第二匹配电路30的匹配子电路串联一个低通滤波器，这样使得即使在调谐开关处产生谐波，该滤波器也能够滤除，进一步地解决了辐射杂散的问题。
本申请的一实施例中，所述调谐开关是单刀双掷、单刀三掷、以及单刀四掷中的任意一种。
本申请的一实施例中，所述天线调谐电路还包括控制模块70，第一调谐开关40和第二调谐开关50与控制模块70连接，第一调谐开关40和第二调谐开关50用于在接收到来自控制模块70的开关逻辑控制信号的情况下，基于开关逻辑控制信号选择相应的匹配子电路。
请参见图8，图8是本申请实施例提供一种天线装置，该天线装置包括功率放大器以及上述各实施例所述的天线调谐电路，该功率放大器用于将射频信号收发器发送的射频信号放大后输出至天线。
如图8所示，本申请实施例提供的天线装置由于包括上述各实施例所述的天线调谐电路，因此天线装置同样具有和天线调谐电路相同的有益效果。
上述产品可执行本申请任意实施例所提供的天线调谐电路，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的天线调谐电路。
请参见图9，图9是本申请实施例提供一种移动终端，该移动终端包括主板地和上述天线装置，天线装置与所述主板地相连。
如图9所示，本申请实施例提供的移动终端由于包括上述天线装置，该天线装置包括上述各实施例所述的天线调谐电路，因此移动终端同样具有和天线调谐电路相同的有益效果。需要说明的是，该移动终端还包括其他支持该移动终端正常工作的元器件，例如还包括触控显示屏、处理器、存储器等等。
上述产品可执行本申请任意实施例所提供的天线调谐电路，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的天线调谐电路。
需要注意的是，上述仅仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (20)

1.一种天线调谐电路，其特征在于，包括天线、第一匹配电路、第二匹配电路、第一开关、第二开关及射频信号收发器；
所述天线包括依次排列的第一馈电点、第二馈电点及第三馈电点；所述第一匹配电路与所述第一开关串联在所述第一馈电点与地之间，所述第二匹配电路与所述第二开关串联在所述第二馈电点与地之间；
在工作频段处于第一频段范围时，所述射频信号收发器发射的射频信号通过所述第一馈电点传至所述天线，所述第二开关导通，所述第一开关断开或导通；
在工作频段处于第二频段范围时，所述射频信号收发器发射的射频信号通过所述第一馈电点传至所述天线，所述第一开关导通，所述第二开关断开，所述第二频段范围内的频段小于所述第一频段范围内的频段；
在工作频段处于第三频段范围时，所述射频信号收发器发射的射频信号通过所述第三馈电点传至所述天线，所述第一开关及所述第二开关均导通，所述第三频段范围内的频段小于所述第二频段范围内的频段。
2.根据权利要求1所述的天线调谐电路，其特征在于，所述第一匹配电路与所述第一开关连接，以及所述第一匹配电路通过所述第一馈电点与所述天线连接；所述第二匹配电路与所述第二开关连接，以及所述第二匹配电路通过所述第二馈电点与所述天线连接。
3.根据权利要求1所述的天线调谐电路，其特征在于，所述第一匹配电路与所述第一开关连接，以及所述第一开关通过所述第一馈电点与所述天线连接；所述第二匹配电路与所述第二开关连接，以及所述第二开关通过所述第二馈电点与所述天线连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的天线调谐电路，其特征在于，所述第一匹配电路包括M个匹配子电路，所述第二匹配电路包括N个匹配子电路，所述M和所述N均为正整数。
5.根据权利要求4所述的天线调谐电路，其特征在于，在工作频段处于所述第一频段范围时，所述N个匹配子电路中的至少一个匹配子电路导通；或者，所述N个匹配子电路中的至少一个匹配子电路导通和所述M个匹配子电路中的至少一个匹配子电路导通。
6.根据权利要求4或5所述的天线调谐电路，其特征在于，在工作频段处于所述第二频段范围时，所述M个匹配子电路中的至少一个匹配子电路导通。
7.根据权利要求4-6任一项所述的天线调谐电路，其特征在于，在工作频段处于所述第三频段范围时，所述N个匹配子电路中的至少一个匹配子电路导通和所述M个匹配子电路中的至少一个匹配子电路导通。
8.根据权利要求4-7任一项所述的天线调谐电路，其特征在于，所述匹配子电路是由一个电感和两个电容组成π型匹配电路。
9.根据权利要求4-7任一项所述的天线调谐电路，其特征在于，所述匹配子电路由单个电容或单个电感组成。
10.根据权利要求4-9任一项所述的天线调谐电路，其特征在于，不同匹配子电路的阻抗不同。
11.根据权利要求1-10任一项所述的天线调谐电路，其特征在于，所述第一馈电点置于所述天线的第一端点，所述第三馈电点置于所述天线的第二端点。
12.根据权利要求1-10任一项所述的天线调谐电路，其特征在于，所述第三馈电点置于所述天线的一端点，所述第三馈电点与所述第一馈电点和所述第二馈电点的距离大于或等于设定距离。
13.根据权利要求1-10任一项所述的天线调谐电路，其特征在于，所述天线调谐电路还包括第一滤波器和/或第二滤波器，所述第一匹配电路的匹配子电路与所述第一开关之间串联所述第一滤波器，所述第二匹配电路的匹配子电路与所述第二开关之间串联所述第二滤波器，所述滤波器用于保留所述相应频段的主频信号以及过滤所述调谐开关产生的谐波。
14.根据权利要求13所述的天线调谐电路，其特征在于，在所述第三馈电点与所述第一馈电点和所述第二馈电点的距离均小于所述设定距离，所述天线调谐电路还包括第一滤波器和第二滤波器。
15.根据权利要求13所述的天线调谐电路，其特征在于，在所述第三馈电点与所述第一馈电点的距离小于所述设定距离，所述天线调谐电路还包括第一滤波器。
16.根据权利要求13所述的天线调谐电路，其特征在于，在所述第三馈电点与所述第二馈电点的距离小于所述设定距离，所述天线调谐电路还包括第二滤波器。
17.根据权利要求1-16任一项所述的天线调谐电路，其特征在于，所述调谐开关是单刀双掷、单刀三掷、以及单刀四掷中的任意一种。
18.根据权利要求1-17任一项所述的天线调谐电路，其特征在于，所述天线调谐电路还包括控制模块，所述调谐开关与所述控制模块连接，所述调谐开关用于在接收到来自所述控制模块的开关逻辑控制信号的情况下，基于所述开关逻辑控制信号选择相应的匹配子电路。
19.一种天线装置，其特征在于，包括功率放大器以及如权利要求1-18任一项所述的天线调谐电路，所述功率放大器用于将所述射频信号收发器发送的射频信号放大后输出至所述天线。
20.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括主板地以及如19所述的天线装置，所述天线装置与所述主板地相连。
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