CN105098381A - 一种天线装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线装置及电子设备，用于解决现有技术中可调电容对天线工作频带的拓展作用有限的问题。天线装置包括：天线；频率调节器，包括：谐振模块，所述谐振模块的第一端与所述天线的信号传输端口相连，所述谐振模块包括电感以及可调电容，所述电感与所述可调电容以第一连接方式连接，以扩展所述可调电容对所述天线工作频率的调节范围；控制模块，与所述谐振模块相连，用于基于所述天线的目标工作频率调节所述可调电容的电容值，以使所述天线的工作频段覆盖所述目标工作频率。

Description

一种天线装置及电子设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种天线装置及电子设备。

背景技术

随着移动互联网技术的飞速发展，人们对电子设备的便携性的更高的要求，电子设备的体积越来越小。而电子设备中的天线却对容置空间有特别的要求，这是因为天线的工作频率与天线的长度相关，天线长度越小将导致天线难以覆盖较低的通信频段，如4G通信中常用的700MHz频段。

现有技术中，通过可调电容来改变天线的谐振电流，实现天线工作频带的拓宽。但是，可调电容的可调范围(指最小电容到最大电容的范围)有限，对天线工作频带的拓展作用有限。

发明内容

本发明实施例提供一种天线装置及电子设备，用于解决现有技术中可调电容对天线工作频带的拓展作用有限的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种天线装置，包括：天线；频率调节器，包括：谐振模块，所述谐振模块的第一端与所述天线的信号传输端口相连，所述谐振模块包括电感以及可调电容，所述电感与所述可调电容以第一连接方式连接；控制模块，与所述谐振模块相连，用于基于所述天线的目标工作频率调节所述可调电容的电容值，以使所述天线的工作频段覆盖所述目标工作频率。

可选的，所述电感为可调电感；所述控制模块具体用于：基于所述天线的目标工作频率调节所述可调电容的电容值以及所述可调电感的电感值，以使所述天线的工作频段覆盖所述目标工作频率。

可选的，所述电感与所述可调电容以并联的方式相连；或者所述电感与所述可调电容以串联的方式相连。

可选的，所述谐振模块的与所述第一端相反的第二端与收发机相连；或者，所述第二端接地，其中，在所述第二端接地时，所述信号传输端口与所述收发机相连。

可选的，所述控制模块还用于接收或获取所述目标工作频率。

可选的，所述频率调节器还包括：寄存器，用于存储工作频率与所述可调电容的电容值之间的对应关系；所述控制模块用于基于所述对应关系确定与所述目标工作频率对应的目标电容值，并将所述可调电容的电容值调整至所述目标电容值。

第二方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：天线，用于根据已调制信号向空间辐射电磁波，或者根据空间电磁波产生接收电信号；收发机，用于生成所述已调制信号，以及接收并处理所述接收电信号；频率调节器，包括：谐振模块，所述谐振模块的第一端与所述天线的信号传输端口相连，所述谐振模块的与所述第一端相反的第二端与所述收发机相连；所述谐振模块包括电感以及可调电容，所述电感与所述可调电容以第一连接方式连接；控制模块，与所述谐振模块相连，用于基于所述天线的目标工作频率调节所述可调电容的电容值，以使所述天线的工作频段覆盖所述目标工作频率。

可选的，所述电感与所述可调电容以并联的方式相连；或者所述电感与所述可调电容以串联的方式相连。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：天线，用于根据已调制信号向空间辐射电磁波，或者根据空间电磁波产生接收电信号；收发机，与所述天线的信号传输端口相连，用于生成所述已调制信号，以及接收并处理所述接收电信号；频率调节器，包括：谐振模块，所述谐振模块的第一端与所述信号传输端口相连，所述谐振模块的与所述第一端相反的第二端接地；所述谐振模块包括电感以及可调电容，所述电感与所述可调电容以第一连接方式连接；控制模块，与所述谐振模块相连，用于基于所述天线的目标工作频率调节所述可调电容的电容值，以使所述天线的工作频段覆盖所述目标工作频率。

可选的，所述电感与所述可调电容以并联的方式相连；或者所述电感与所述可调电容以串联的方式相连。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例中，谐振模块(谐振电路)包括可调电容和电感，相对于现有技术中单一可调电容构成的谐振电路而言，谐振电路整体的等效电容可变化范围增大，进而使得天线工作频率的可调范围增大，能够满足电子设备在较宽频带上通信的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中天线装置100的一种结构示意图；

图2为本发明实施例中天线装置100的另一种结构示意图；

图3为本发明实施例中谐振模块的一种结构的示意图；

图4为本发明实施例中电子设备200的结构示意图；

图5为本发明实施例中收发机30的结构示意图；

图6为本发明实施例中电子设备300的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

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”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

第一方面，本发明实施例提供一种天线装置100，参照图1、图2，天线装置100包括：天线10、频率调节器20。

其中，天线10用于根据收发机(或，发射机)生成的已调制信号向空间辐射电磁波，或者用于根据空间电磁波产生接收电信号。

频率调节器20包括：谐振模块21与控制模块22。

谐振模块21的第一端231与天线10的信号传输端口11相连，谐振模块21包括电感211以及可调电容212。

控制模块22与谐振模块21相连，用于基于天线10的目标工作频率调节可调电容212的电容值，以使天线10的工作频段覆盖目标工作频率。

具体的，电感211与可调电容212间为第一连接关系，具体可以为：

其一，参照图1，电感211与可调电容212间并联；

其二，参照图2，电感211与可调电容212间串联；

其三，参照图3，谐振模块还包括：开关K1和开关K2，通过改变K1、K2的连接档位，可实现电感211与可调电容212间串联连接与并联连接的切换。

具体的，当K1连接档位1，K2连接档位4时，电感211与可调电容212间并联。当K1连接档位2，K2连接档位3时，电感211与可调电容212间串联。

可选的，控制模块22可以控制K1、K2切换的连接档位，以实现控制电感211与可调电容212在串联连接与并联连接间切换。具体实施时，K1、K2的连接档位也可以人工切换。

如背景技术所述，现有技术中通过可调电容来改变天线的工作频带，但是可调电容本身的可调范围有限。本申请发明人发现，在可调电容的基础上，在谐振模块中增加电感，可以大大增加整个谐振模块的等效电容的可调范围。

以图1所示的并联结构为例，本申请发明人的一组实验如下：电感211的电感值为15nH，可调电容212的最小电容为4pF，最大电容为16pF，可调电容212的可调比(最大电容与最小电容的比值)为4。当可调电容212的电容调至最小值4pF时，天线的工作频率为700MHz，并联的电感211与可调电容212整体的阻抗为-410*jΩ(其中j为虚数单位)，等效电容为0.5pF。而当可调电容212的电容调至最大值16pF时，天线的工作频率为960MHz，并联的电感211与可调电容212整体的阻抗为-18.1*jΩ(其中j为虚数单位)，等效电容为12pF。可见，谐振模块21整体的等效电容可从12pF调到0.5pF，可调比达到24，而天线的工作频率随着谐振模块21的等效电容的变化而变化，其工作频率可覆盖700MHz～960MHz的频段。

与之类似，图2所示的串联结构同样能够扩大谐振模块整体的等效电容变化范围，进而增大天线工作频率的调整范围，本发明实施例不予详述。

上述天线结构中，谐振模块21除了包括可调电容之外还包括有电感，使得谐振模块21整体的等效电容变化范围，大于单一可调电容的电容变化范围，而谐振模块的等效电容可调范围的增大，使得天线工作频率的可调整范围增大。

另外，在图3所示结构中，谐振模块21为串联电路时，与谐振模块21为并联模块为并联电路时，谐振模块21的等效电容可调范围不同，而且阻抗值也不相同，对于天线的工作频率以及性能的影响不同，本发明实施例中，控制模块可以结合天线的目标工作频率、性能要求以及天线发射效果的反馈信息等多个参数来确定谐振模块采用串联电路还是并联电路，并控制开关K1、K2连接对应的档位。

可选的，本发明实施例中，电感211可以为可调电感；控制模块22具体用于：基于天线10的目标工作频率调节可调电容212的电容值以及可调电感211的电感值，以使天线10的工作频段覆盖目标工作频率。

具体的，电感211为可调电感，其电感值能在一定范围内变动，在电感211的电感值变化时，谐振模块21的等效电容随着变化，进而可以增加谐振模块21的等效电容的可调范围，使得天线工作频率的可调整范围进一步增大。

可选的，本发明实施例中，谐振模块21为天线10的阻抗匹配电路，其具体连接方式包括：

连接方式1，参照图4，谐振模块21的第一端231与天线10的信号传输端口11相连，谐振模块21的第二端232与第一端231相反，与收发机30相连。

具体的，参照图5，收发机30可以包括发射机301、接收机302与天线开关303。其中，发射机301用于产生已调制信号，天线10基于该已调制信号向空间辐射电磁波；接收机302用于接收天线10生成的接收电信号，并对接收电信号进行处理；天线开关303分别与发射机301与接收机302相连，且与天线装置100相连，用于确定将天线装置100与发射机301导通，还是与接收机302导通。

在收发机为图5所示的结构时，第二端232与天线开关303相连。

实际情况中，天线10可以为只用于发射电磁波的发射天线，这种情况下第二端232直接与一发射机的输出端相连。天线10也可以为只用于接收电磁波的接收天线，这种情况下第二端232直接与一接收机的输入端相连。本发明实施例意图保护这些变形结构。

另外，图4中谐振模块21为电感211和可调电容212组成的并联电路，只是谐振模块21实现方式的一种示例，实际情况中谐振模块21也可以为图2所示的串联电路。

连接方式2，参照图6，谐振模块21的第一端231与天线10的信号传输端口11相连，第二端232接地，而天线10的信号传输端口11与收发机30相连。

在连接方式2中，收发机30的结构可以继续参照图5所示结构，天线10的信号传输端口11直接与天线开关303相连。

同样，天线10可以为只用于发射电磁波的发射天线，这种情况下信号传输端口11直接与一发射机的输出端相连。天线10也可以为只用于接收电磁波的接收天线，这种情况下信号传输端口11直接与一接收机的输入端相连。本发明实施例意图保护这些变形结构。

另外，图6中谐振模块21为电感211和可调电容212组成的并联电路，只是谐振模块21实现方式的一种示例，实际情况中谐振模块21也可以为图2所示的串联电路。

上述连接方式1、连接方式2中，均能通过控制模块22调节可调电容212的电容值的方式，改变天线的工作频段，使得天线的工作频段能够覆盖目标工作频率。

可选的，本发明实施例中，控制模块22还用于接收或获取目标工作频率。

具体的，控制模块22需要根据目标工作频率值来调节可调电容212的电容值，目标工作频率的获得方式包括：

其一，控制模块22主动向电子设备中存储有目标工作频率的模块或电子设备的中央处理器发送请求，以获取目标工作频率。

其二，存储有目标工作频率的模块或电子设备的中央处理器主动将目标工作频率发送至控制模块22。

其中，存储有工作频率的模块可以为通信芯片，该通信芯片能够根据网络侧设备分配的资源确定天线的目标工作频率。电子设备的中央处理器在接收控制模块22发送的获取目标工作频率的请求后，可以指示存储有目标工作频率的模块直接向控制模块22返回数据，也可以向存储有目标工作频率的模块请求数据，然后将数据向控制模块22进行转发。

可选的，本发明实施例中，频率调节器20还包括：寄存器24，用于存储工作频率与可调电容的电容值之间的对应关系，该对应关系的形式可以是数据表格，也可以是函数关系式。该对应关系可以根据分析数学模型得到，也可以根据大量的实验数据归纳形成。

控制模块22用于：基于寄存器24中保存的该对应关系，确定与目标工作频率对应的目标电容值，并将可调电容的电容值调整至目标电容值。

实际情况中，寄存器24与控制模块22可以集成在同一个芯片上，二者也可以为两个分立的器件。通过在寄存器24中保存天线工作频率与可调电容的电容值的对应关系，使得控制模块22能够快速、准确地对可调电容的电容值进行调整。

第二方面，本发明实施例提供一种电子设备200，继续参照图4与图5，电子设备200包括：

天线10，用于根据已调制信号向空间辐射电磁波，或者根据空间电磁波产生接收电信号；

收发机30，用于生成已调制信号，以及接收并处理接收电信号；

频率调节器20，包括：

谐振模块21，谐振模块21的第一端231与天线10的信号传输端口11相连，谐振模块21的与第一端231相反的第二端232与收发机30相连；谐振模块21包括电感211以及可调电容212，电感211与可调电容212以第一连接方式连接；

控制模块22，与谐振模块21相连，用于基于天线10的目标工作频率调节可调电容212的电容值，以使天线10的工作频段覆盖目标工作频率。

具体的，收发机30的结构可以继续参照图5，电子设备200中天线10的匹配电路串联在天线10与收发机30之间。

实际情况中，天线10可以为只用于发射电磁波的发射天线，这种情况下第二端232直接与一发射机的输出端相连。天线10也可以为只用于接收电磁波的接收天线，这种情况下第二端232直接与一接收机的输入端相连。本发明实施例意图保护这些变形结构。

另外，图4中谐振模块21为电感211和可调电容212组成的并联电路，只是谐振模块21实现方式的一种示例，实际情况中谐振模块21也可以为图2所示的串联电路。

可选的，发射机301、接收机302均包括本振电路、放大器、滤波器等电路结构，其实现方式请参照现有技术。

可选的，本发明实施例中，电感211与可调电容212以并联的方式相连；或者，电感211与可调电容212以串联的方式相连。

可选的，本发明实施例中，电感211可以为可调电感；控制模块22具体用于：基于天线10的目标工作频率调节可调电容212的电容值以及可调电感211的电感值，以使天线10的工作频段覆盖目标工作频率。

可选的，本发明实施例中，控制模块22还用于接收或获取目标工作频率。

可选的，本发明实施例中，频率调节器20还包括：寄存器24，用于存储工作频率与可调电容的电容值之间的对应关系；控制模块22用于：基于寄存器24中保存的该对应关系，确定与目标工作频率对应的目标电容值，并将可调电容的电容值调整至目标电容值。

可选的，电子设备200还包括：中央处理器与内存。

本发明实施例中电子设备200与第一方面提供的天线装置100是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对天线装置100的实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解电子设备200的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述了。

第三方面，本发明实施例还提供电子设备300，参照图5与图6，电子设备300包括：

天线10，用于根据已调制信号向空间辐射电磁波，或者根据空间电磁波产生接收电信号；

收发机30，与天线10的信号传输端口11相连，用于生成已调制信号，以及接收并处理接收电信号；

频率调节器20，包括：谐振模块21，谐振模块21的第一端231与信号传输端口11相连，谐振模块21的与第一端231相反的第二端232接地；谐振模块21包括电感211以及可调电容212，电感211与可调电容212以第一连接方式连接；

频率调节器20还包括：控制模块22，与谐振模块21相连，用于基于天线10的目标工作频率调节可调电容212的电容值，以使天线10的工作频段覆盖目标工作频率。

具体的，收发机30的结构可以继续参照图5，电子设备200中天线10直接与收发机30相连，而谐振模块21的第二端232接地，以并联匹配的方式对天线的输入阻抗进行匹配。

实际情况中，天线10可以为只用于发射电磁波的发射天线，这种情况下第二端232直接与一发射机的输出端相连。天线10也可以为只用于接收电磁波的接收天线，这种情况下第二端232直接与一接收机的输入端相连。本发明实施例意图保护这些变形结构。

另外，图6中谐振模块21为电感211和可调电容212组成的并联电路，只是谐振模块21实现方式的一种示例，实际情况中谐振模块21也可以为图2所示的串联电路。

可选的，本发明实施例中，电感211与可调电容212以并联的方式相连；或者，电感211与可调电容212以串联的方式相连。

可选的，本发明实施例中，电感211可以为可调电感；控制模块22具体用于：基于天线10的目标工作频率调节可调电容212的电容值以及可调电感211的电感值，以使天线10的工作频段覆盖目标工作频率。

可选的，本发明实施例中，控制模块22还用于接收或获取目标工作频率。

可选的，本发明实施例中，频率调节器20还包括：寄存器24，用于存储工作频率与可调电容的电容值之间的对应关系；控制模块22用于：基于寄存器24中保存的该对应关系，确定与目标工作频率对应的目标电容值，并将可调电容的电容值调整至目标电容值。

可选的，电子设备300还包括：中央处理器与内存。

本发明实施例中电子设备300与第一方面提供的天线装置100是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对天线装置100的实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解电子设备300的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述了。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例中，谐振模块(谐振电路)包括可调电容和电感，相对于现有技术中单一可调电容构成的谐振电路而言，谐振电路整体的等效电容可变化范围增大，进而使得天线工作频率的可调范围增大，能够满足电子设备在较宽频带上通信的需求。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种天线装置，包括：

天线；

频率调节器，包括：

谐振模块，所述谐振模块的第一端与所述天线的信号传输端口相连，所述谐振模块包括电感以及可调电容，所述电感与所述可调电容以第一连接方式连接；

控制模块，与所述谐振模块相连，用于基于所述天线的目标工作频率调节所述可调电容的电容值，以使所述天线的工作频段覆盖所述目标工作频率。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电感为可调电感；

所述控制模块具体用于：基于所述天线的目标工作频率调节所述可调电容的电容值以及所述可调电感的电感值，以使所述天线的工作频段覆盖所述目标工作频率。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电感与所述可调电容以并联的方式相连；或者

所述电感与所述可调电容以串联的方式相连。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述谐振模块的与所述第一端相反的第二端与收发机相连；

或者，所述第二端接地，其中，在所述第二端接地时，所述信号传输端口与所述收发机相连。

5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于接收或获取所述目标工作频率。

6.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述频率调节器还包括：

寄存器，用于存储工作频率与所述可调电容的电容值之间的对应关系；

所述控制模块用于基于所述对应关系确定与所述目标工作频率对应的目标电容值，并将所述可调电容的电容值调整至所述目标电容值。

7.一种电子设备，包括：

天线，用于根据已调制信号向空间辐射电磁波，或者根据空间电磁波产生接收电信号；

收发机，用于生成所述已调制信号，以及接收并处理所述接收电信号；

频率调节器，包括：

谐振模块，所述谐振模块的第一端与所述天线的信号传输端口相连，所述谐振模块的与所述第一端相反的第二端与所述收发机相连；所述谐振模块包括电感以及可调电容，所述电感与所述可调电容以第一连接方式连接；

控制模块，与所述谐振模块相连，用于基于所述天线的目标工作频率调节所述可调电容的电容值，以使所述天线的工作频段覆盖所述目标工作频率。

8.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述电感与所述可调电容以并联的方式相连；或者

所述电感与所述可调电容以串联的方式相连。

9.一种电子设备，包括：

天线，用于根据已调制信号向空间辐射电磁波，或者根据空间电磁波产生接收电信号；

收发机，与所述天线的信号传输端口相连，用于生成所述已调制信号，以及接收并处理所述接收电信号；

频率调节器，包括：

谐振模块，所述谐振模块的第一端与所述信号传输端口相连，所述谐振模块的与所述第一端相反的第二端接地；所述谐振模块包括电感以及可调电容，所述电感与所述可调电容以第一连接方式连接；

控制模块，与所述谐振模块相连，用于基于所述天线的目标工作频率调节所述可调电容的电容值，以使所述天线的工作频段覆盖所述目标工作频率。

10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电感与所述可调电容以并联的方式相连；或者

所述电感与所述可调电容以串联的方式相连。