CN111082816B - 射频前端电路和终端 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开一种射频前端电路和终端，涉及通信领域。通过单刀多掷开关控制主体天线和多个天线走线中的一个天线走线相连，以调节改变主体天线的天线参数，这样主体天线可以适用不同的应用场景，实现不同类型的天线的复用，解决相关技术中需要设置多个天线带来的终端内部的净空区域较小的问题，另外，通过单刀多掷开关控制主体天线和多个天线匹配网络中的一个天线匹配网络相连，以实现主体天线的天线参数发生变化时实现阻抗匹配，提高主体天线的辐射效率。

Description

射频前端电路和终端

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其涉及一种射频前端电路和终端。

背景技术

随着手机功能的增加，手机内设置的天线的数量越来越多，例如：手机根据不同的应用场景设置不同有的射频天线，例如：蓝牙天线、NFC(Near Field Communication，近场通讯)天线、GPS(Global Positioning System，全球定位***)天线、WLAN(Wireless LocalArea Network，无线局域网)天线和语音/数据通信天线等，不同的天线发射不同频率的射频信号，在相关技术中，为了实现发射多个频率的射频信号，需要在手机中相应设置多个天线，由于目前的手机越来越追求轻薄化，数量众多的天线会增加导致终端内各个天线的净空区域越来越小，如何在有限的空间内保证多个天线之间的干扰程度较小是目前亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供了的射频前端电路和终端，可以解决相关技术中终端内设置的多个天线之间存在较大干扰的问题。所述技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种射频前端电路，包括：

主体天线、M个天线走线、天线开关、控制器、射频电路和天线匹配网络；其中，天线开关为单刀多掷开关，天线开关设置有1个控制端、1个动端和M个不动端，所述M个不动端和M个天线走线采用一对一方式连接；所述动端和所述开关加载点相连，所述控制器与所述天线开关的控制端相连所述射频电路通过所述天线匹配网络与所述馈电点相连，所述M个天线走线的长度不相等；

所述控制器，用于生成开关控制信号，通过所述控制端相所述天线开关发送开关控制信号；

所述天线开关，用于通过所述控制端接收来自所述控制器的开关控制信号，根据所述开关控制信号控制所述动端和所述M个不动端中的一个不动端相连，以使所述M个天线走线中一个天线走线与所述主体天线相连；

所述射频电路，用于生成射频信号，通过所述馈电点向所述主体天线发送所述射频信号。

在一种可能的设计中，所述主体天线为终端的底框，所述底框和两个侧框之间设置有断点。

在一种可能的设计中，所述馈电点和所述开关加载点之间的距离为1cm～2cm。

在一种可能的设计中，M＝4，4个天线走线的极化方向相互垂直。

在一种可能的设计中，天线匹配电路包括：第一电感、第二电感和第一电容；其中，射频电路的输出端与第一电感的一端相连，第一电感的另一端通过第二电感与射频电路的输出端相连，且第一电感的另一端通过第一电容与主体天线的馈电点相连。

在一种可能的设计中，天线匹配电路包括：第三电感、第二电容和第三电容；其中，所述射频电路的输出端与所述第三电感的一端相连，且所述射频电路的输出端通过所述第二电容与所述主体天线的馈电点相连；所述第三电感的另一端与射频电路的输出端相连，且所述第三电感的另一端通过所述第三电容与所述主体天线的馈电点相连。

在一种可能的设计中，主体天线上接地点的位置与天线开关选择的天线走线有关。

第二方面，本申请实施例提供了一种终端，包括上述的射频前端电路。

本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

终端设置有主体天线和多个天线走线，多个天线走线具有不同的长度以实现不同的工作频率和极化方向，通过单刀多掷开关控制主体天线和多个天线走线中的一个天线走线相连，以调节改变主体天线的工作频率和极化方向，这样主体天线可以适用不同的应用场景，实现不同类型的天线的复用，解决相关技术中需要设置多个不同工作频率的天线带来的终端内部的净空区域较小的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的射频前端电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的射频前端电路的结构示意图；

图3是本发明实施例提供天线匹配网络的电路图；

图4是本发明实施例提供的天线匹配网络的电路图。

具体实施方式

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做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。

请参阅图1，本发明提供实施例的一种射频前端电路的示意图，射频前端电路包括：主体天线1、天线开关2、天线走线31～天线走线3M、控制器4、射频电路5和天线匹配网络6，M为大于1的整数。M个天线走线具有不同的工作频率，M个天线走线的形状、阻抗和极化方向可以相同。主体天线1包括馈电点11、开关加载点12和接地点13，馈电点11是主体天线1上传输射频信号的端口，接地点13是主体天线1上接地的端口，开关加载点12是主体天线1上连接主体天线1的端口。天线开关2为一个单刀多掷开关，天线开关2设置有1个动端、M个不动端和1个控制端，M个不动端和M个天线走线采用一对一方式连接，不同的不动端与不同的天线走线相连，天线开关2通过切换动端和M个不动端中的一个不动端相连，实现选择M个天线走线中的一个天线走线和主体天线1相连。

其中，控制器4，用于生成开关控制信号，向天线开关2发送开关控制信号；控制器4可以采用数字信号处理(digital signal processing，DSP)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，FPGA)、可编程逻辑阵列(programmable logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。开关控制信号可以是数字脉冲信号，控制器4利用数字脉冲信号的编码来控制单刀多掷开关中的动端与不同的不动端相连。例如：数字脉冲信号的编码为1000，控制动端与不动端1相连；数字脉冲信号的编码为0100，控制动端与不动端2相连；数字脉冲信号的编码为0010，控制动端与不动端3相连；数字脉冲信号的编码为0001，控制动端与不动端4相连。

天线开关2，用于通过控制端接收来自控制器4的开关控制信号，根据开关控制信号控制动端与M个不动端中的任意一个不动端相连，主体天线1和选择的天线走线采用电气连接的方式进行耦合，主体天线1和选择的天线走线共同作为辐射体向外发射射频信号；在动端悬空时，即动端未与M个不动端中的任何一个不动端相连时，主体天线1自身作为辐射体向外发射射频信号。在主体天线1与M个天线走线中的一个天线走线相连时，M个天线走线的天线参数(阻抗、长度、工作频率和极化方向等)该天线走线的天线参数不同于主体天线，主体天线和天线走线组成辐射体，该辐射体相对于主体天线来说，阻抗、极化方向等天线参数发生变化，因此本申请可以根据不同的应用场景选择不同的天线走线与主体天线进行组合，实现自适应调整天线的天线参数的作用。天线匹配网络6用于对主体天线1和选择的天线走线形成的辐射体进行阻抗匹配，使辐射体在不同的工作频率下达到最大发射功率，提高天线的发射效率。

射频电路5，用于生成射频信号，通过馈电点向主体天线1发送射频信号。射频电路可以通过主体天线1发射射频信号，也可以通过主体天线1接收其他设备发送的射频信号。

本发明提供的射频前端电路，终端设置有主体天线和多个天线走线，多个天线走线具有不同的长度以实现不同的工作频率和极化方向，通过单刀多掷开关控制主体天线和多个天线走线中的一个天线走线相连，以调节改变主体天线的工作频率和极化方向，这样主体天线可以适用不同的应用场景，实现不同类型的天线的复用，解决相关技术中需要设置多个不同工作频率的天线带来的终端内部的净空区域较小的问题。

在一种可能的实施方式中，终端的中框包括两顶框、两个侧框和底框，中框为金属材质的，主体天线为底框，底框和两个侧框之间设置有断点，即底框和两个侧框之间设置有间隙，间隙的大小可以根据实际需求来设定。

举例来说，参见图2所示，终端的中框包括侧框200、侧框209和底框210，天线主体为底框210，底框210和侧框200之间设置有断点211，底框210和侧框209之间设置与断点212。侧框200和侧框209可以接地。

在一种可能的实施方式中，馈电点和开关加载点之间的距离为1cm～2cm，例如：参见图1所示，馈电点11和开关加载点12之间的距离为1cm、1.5cm或2cm。馈电点11和开关加载点12之间的距离不能过小，避免馈电点11和开关加载点12之间产生干扰。

在一种可能的实施方式中，M＝4，4个天线走线的极化方向相互垂直。

举例来说，参见图2所示，射频前端电路包括：主体天线210、射频电路207、天线匹配网络208、天线走线201、天线走线202、天线走线203、天线走线204、天线开关205、控制器206。天线开关205设置有1个动端、4个不动端和1个控制端，4个不动端分别与天线走线201～天线走线204相连，动端与天线走题210相连，天线开关205的控制端与控制器206相连。射频电路207通过天线匹配网络208与主体天线210相连，天线走线201～天线走线204的长度不相同且极化方向不相同。

在一种可能的实施方式中，天线匹配网络包括第一电感、第二电感和第一电容，其中，射频电路的输出端与第一电感的一端相连，第一电感的另一端通过第一电容与主体天线的馈电点相连，且第一电感的另一端通过第二电感与射频电路的输出端相连。

举例来说，参见图3所示的天线匹配网络的电路图，天线匹配网络包括第一电感L1、第二电感L2和第一电容C1。射频电路的输出端与第一电感L1的一端相连，第一电感L1的另一端通过第一电容C1与主体天线的馈电点相连，且第一电感L1的另一端通过第二电感L2与射频电路的输出端相连。

在一种可能的实施方式中，天线匹配网络包括第三电感、第二电容和第三电容；其中，射频电路的输出端和第三电感的一端相连，射频电路的输出端与第二电容的一端相连，第三电感的另一端与射频电路的输出端相连，且第三电感的另一端通过第三电容与主体天线的馈电点相连，第二电容的另一端与主体天线的馈电点相连。

举例来说，参见图4所述的天线匹配网络的电路图，天线匹配网络包括第三电感L3、第二电容C2和第三电容C3。射频电路的输出端和第三电感L3的一端相连，射频电路的输出端与第二电容C2的一端相连，第三电感L3的另一端与射频电路的输出端相连，且第三电感L3的另一端通过第三电容C3与主体天线的馈电点相连，第二电容C2的另一端与主体天线的馈电点相连。

进一步的，底框上设置有馈电点，底框由于和两个侧框之间设置有断点，因此底框包括主体和两个末端，馈电点到任意一个末端的距离大于间隙的距离。例如：底框的长度为5cm，间隙的长度为5mm，那么馈电点到底框的两个末端之间的距离需要满足大于5mm。

在一种可能的实施方式中，接地点在主体天线上的位置和天线开关选择的天线走线有关。例如：主体天线上设置有多个接地点，多个接地点的数量和多个天线走线的数量相等，一个天线走线对应一个接地点，在天线开关切换天线走线时，主体天线上的接地点也随之切换。

本申请实施例还提供了一种终端，终端包括：图1～图4的实施例中所述的射频前端电路，射频前端电路的数量为一个或多个。

在一种可能的实施方式中，所述主体天线为所述终端的底框，所述终端还包括两个侧框，所述两个侧框分别设置在所述底框的两侧，且与底框之间设置有间隙，所述两个侧框设置有接地点，所述接地点的位置和所述底框之间的距离大于所述间隙的距离。例如：参见图2所示，终端的底框210为主体天线，侧框200和侧框209与底框210之间设置有断点，侧框20和侧框30均接地。

在一种可能的实施方式中，两个侧框之间设置有接地板，所述两个侧框、所述天线匹配网络通过所述接地板接地。例如：两个侧边之间设置有金属材质的接地板，两个侧框和天线匹配网络通过该接地板接地。其中，接地板上可以设置多个开孔，多个开孔的形状可以是圆形或矩形。

其中，终端中各个部件的工作原理和连接关系可参见图1～图4的针对射频前端电路的说明，此处不再赘述。

本申请实施例的终端可以手机、平板电脑、可穿戴设备等。

本发明提供的终端，终端设置有主体天线和多个天线走线，多个天线走线具有不同的长度以实现不同的工作频率和极化方向，通过单刀多掷开关控制主体天线和多个天线走线中的一个天线走线相连，以调节改变主体天线的工作频率和极化方向，这样主体天线可以适用不同的应用场景，实现不同类型的天线的复用，解决相关技术中需要设置多个不同工作频率的天线带来的终端内部的净空区域较小的问题。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种射频前端电路，其特征在于：包括：

主体天线、M个天线走线、天线开关、控制器、射频电路和天线匹配网络；所述主体天线设置有接地点、开关加载点和馈电点，所述天线开关为单刀多掷开关，所述天线开关设置有1个控制端、1个动端和M个不动端，所述M个不动端和M个天线走线采用一对一的方式连接；所述动端与所述开关加载点相连，所述控制器与所述天线开关的控制端相连，所述射频电路通过所述天线匹配网络与所述馈电点相连，所述M个天线走线的长度不相等；

所述控制器，用于生成开关控制信号，通过所述控制端向所述天线开关发送所述开关控制信号；

所述天线开关，用于通过所述控制端接收来自所述控制器的开关控制信号，根据所述开关控制信号控制所述动端与所述M个不动端中的一个不动端相连，以使所述M个天线走线中的一个天线走线与所述主体天线相连，所述M个天线走线中的一个天线走线与所述主体天线组合传输射频信号；

所述射频电路，用于生成所述射频信号，通过所述馈电点向所述主体天线发送所述射频信号。

2.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，所述主体天线为终端的底框，所述底框和两个侧框之间设置有断点。

3.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，所述馈电点和所述开关加载点之间的距离为1cm~2cm。

4.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，M=4，4个天线走线的极化方向相互垂直。

5.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，天线匹配电路包括：第一电感、第二电感和第一电容；其中，所述射频电路的输出端与所述第一电感的一端相连，所述第一电感的另一端通过所述第一电容与所述主体天线的馈电点相连，且所述第一电感的另一端通过所述第二电感与所述射频电路的输出端相连。

6.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，天线匹配电路包括：第三电感、第二电容和第三电容；其中，所述射频电路的输出端与所述第三电感的一端相连，所述射频电路的输出端与所述第二电容的一端相连；所述第三电感的另一端与所述射频电路的输出端相连，且所述第三电感的另一端通过所述第三电容与所述主体天线的馈电点相连；所述第二电容的另一端与所述主体天线的馈电点相连。

7.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，所述接地点在所述主体天线上的位置与所述天线开关选择的天线走线有关。

8.一种终端，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的射频前端电路。

9.根据权利要求8所述的终端，还包括两个侧框；其中，所述主体天线为所述终端的底框，所述两个侧框分别设置在所述底框的两侧，且与底框之间设置有间隙，所述两个侧框设置有接地点，所述接地点的位置和所述底框之间的距离大于所述间隙的距离。

10.根据权利要求9所述的终端，其特征在于，所述两个侧框之间设置有接地板，所述两个侧框、所述天线匹配网络通过所述接地板接地。

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