CN102122969A - 改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法和移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法和多频段移动终端，涉及移动通信领域，为提高共用一根天线的多频段移动终端的天线的匹配性能而发明。所述移动终端包括：一射频前端的耦合器和一天线，所述移动终端包括多个匹配电路，所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接有所述多个匹配电路中的第一匹配电路，所述方法包括：获取移动终端的工作参数；根据所述移动终端的工作参数，从所述多个匹配电路中选择一匹配电路；在所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路来替代所述第一匹配电路，以提高所述天线的匹配性能。本发明能够提高共用天线的多频段移动终端的天线的匹配性能。

Description

改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法和移动终端
技术领域
本发明涉及移动通信领域，特别是指一种改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法和移动终端。
背景技术
近年来，随着移动通信技术的快速发展，移动终端需要支持更多的频段。以手机为例，而出于减小PCB尺寸以及降低成本的考虑，绝大多手机都采用一根天线。要求一根天线能够覆盖如此多的工作频段，其代价就是牺牲一些频段的收发性能。
通常，手机中的RF收发器是针对50欧姆阻抗而设计，因此该天线在整个频段上最好也能展现50欧姆的阻抗。但事实上，这很少做到，因为根据电磁定律，手机天生具有天线带宽窄、匹配不良以及辐射效率低等特点，因而，天线在整个波段通常是按非50欧姆阻抗设计的。
另一方面，随着多模多频手机的广泛应用，要求手机天线支持的应用频带范围越来越宽，这样就导致天线不可能在所有的覆盖频带都做到很好的匹配。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法和移动终端，能够提高共用一根天线的移动终端在不同频段下天线的匹配性能。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，提供一种改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法，所述移动终端包括：一射频前端的耦合器和一天线，所述天线工作在不同制式和同一制式的不同频段；所述移动终端包括多个匹配电路，所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接有所述多个匹配电路中的第一匹配电路，所述方法包括：
步骤1，获取移动终端的工作参数；
步骤2，根据所述移动终端的工作参数，从所述多个匹配电路中选择一匹配电路；
步骤3，在所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路来替代所述第一匹配电路，以提高所述天线的匹配性能。
所述步骤1具体为：获取所述天线的当前工作频段；
所述步骤2具体为：根据预先设置的工作频段和匹配电路之间的对应关系，从所述多个匹配电路中选择所述工作频段对应的匹配电路。
其特征在于，所述步骤1之前，所述方法还包括：根据所述第一匹配电路的第一反射系数值，判断所述移动终端的天线是否处于失配状态；
所述步骤1具体为：当所述天线处于失配状态时，获取所述移动终端分别选择所述多个匹配电路时的反射系数值；
所述步骤2具体为：从所述多个匹配电路中选择一匹配电路，使得在所述耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路后的第二反射系数值，小于第一预定值。
所述步骤1之前，所述方法还包括：根据所述第一匹配电路的第一反射系数值，判断所述移动终端的天线是否处于失配状态；
所述步骤1具体为：当所述天线处于失配状态时，获取所述移动终端分别选择所述多个匹配电路时的反射系数值；
所述步骤2具体为：从所述多个匹配电路中选择一匹配电路，使得在所述耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路后的第二反射系数值，为所述耦合器和所述天线之间分别连接所述多个匹配电路后的所有反射系数值中的最小值。
所述根据所述第一匹配电路的第一反射系数值，判断所述移动终端的天线是否处于失配状态的步骤包括：
获取所述耦合器反馈回去的正向传输功率和反向反射功率；
根据所述前向传输功率和所述后向反射功率，计算第一反射系数值；
当所述第一反射系数值小于或等于所述第一预定值时，则判断结果为：所述天线处于匹配状态；
当所述第一反射系数值大于或等于第二预定值时，则判断结果为：所述天线的连接状态不正常；其中，所述第二预定值大于所述第一预定值；
当所述第一反射系数值小于所述第二预定值且大于所述第一预定值时，则判断结果为：所述天线处于失配状态。
所述当所述天线处于失配状态时，获取所述移动终端分别选择所述多个匹配电路时的反射系数值的步骤具体为：
当所述天线处于失配状态时，判断所述移动终端是否处于空闲时隙；
如果为是，则获取所述移动终端分别选择所述多个匹配电路时的反射系数值。
另一方面，提供一种移动终端，包括：一射频前端的耦合器和一天线，所述天线工作在不同制式和同一制式的不同频段；所述移动终端包括多个匹配电路，所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接有所述多个匹配电路中的第一匹配电路，所述移动终端还包括：
获取单元，获取所述移动终端的工作参数；
选择单元，根据所述移动终端的工作参数，从所述多个匹配电路中选择一匹配电路；
控制单元，在所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路来替代所述第一匹配电路，以提高所述天线的匹配性能。
所述获取单元具体为：获取所述天线的当前工作频段；
所述选择单元具体为：根据预先设置的工作频段和匹配电路之间的对应关系，从所述多个匹配电路中选择所述工作频段对应的匹配电路。
所述的移动终端，还包括：
判断单元，根据所述第一匹配电路的第一反射系数值，判断所述移动终端的天线是否处于失配状态；
所述获取单元具体为：当所述天线处于失配状态时，获取所述移动终端选择不同匹配电路时的反射系数值；
所述选择单元具体为：从所述多个匹配电路中选择一匹配电路，使得在所述耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路后的第二反射系数值，为所述耦合器和所述天线之间分别连接所述多个匹配电路后的所有反射系数值中的最小值。
所述判断单元包括：
获取子单元，获取所述耦合器反馈回去的正向传输功率和反向反射功率；
计算子单元，根据所述前向传输功率和所述后向反射功率，计算第一反射系数值；
判断子单元，当所述第一反射系数值小于或等于所述第一预定值时，则判断结果为：所述天线处于匹配状态；当所述第一反射系数值大于或等于第二预定值时，则判断结果为：所述天线的连接状态不正常；其中，所述第二预定值大于所述第一预定值；当所述第一反射系数值小于所述第二预定值且大于所述第一预定值时，则判断结果为：所述天线处于失配状态。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，移动终端在不同频段下共用一根天线时，所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接有所述多个匹配电路中的第一匹配电路，所述移动终端根据移动终端的工作参数，从所述多个匹配电路中选择一匹配电路；在所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路来替代所述第一匹配电路，从而提高了天线的匹配性能。
附图说明
图1为本发明所述的改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法的流程示意图；
图2为本发明所述的改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法的一实施例的流程示意图；
图3为本发明所述的移动终端的结构示意图；
图4为本发明所述的移动终端的应用场景的结构示意图；
图5为本发明所述的改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法的应用场景的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，为本发明所述的一种改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法，所述移动终端包括：一射频前端的耦合器和一天线，所述天线工作在不同制式和同一制式的不同频段；所述移动终端包括多个匹配电路，所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接有所述多个匹配电路中的第一匹配电路，所述方法包括：
步骤11，获取移动终端的工作参数；
步骤12，根据所述移动终端的工作参数，从所述多个匹配电路中选择一匹配电路；
步骤13，在所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路来替代所述第一匹配电路，以提高所述天线的匹配性能。
上述方案中，移动终端在不同频段下共用一根天线时，能够根据移动终端的工作参数，从所述多个匹配电路中选择一匹配电路；在所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路来替代所述第一匹配电路，从而提高了天线的匹配性能。
如图2所示，为本发明所述的一种多频段改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法的一实施例，所述移动终端包括：一射频前端的耦合器和一天线，所述天线工作在不同制式和同一制式的不同频段；所述移动终端包括多个匹配电路，所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接有所述多个匹配电路中的第一匹配电路，所述方法包括：
步骤21，获取移动终端的天线的当前工作频段；
步骤22，根据预先设置的工作频段和匹配电路之间的对应关系，从多个匹配电路中选择所述工作频段对应的匹配电路；其中，工作频段和匹配电路之间的对应关系可以预先通过实验确定。本发明中，首先设置多个匹配电路中的一匹配电路为默认的工作电路，然后，通过将默认的工作电路切换到选择的匹配电路。
步骤23，在移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路来替代所述第一匹配电路，以提高所述天线的匹配性能。
所述的多频段改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法，还包括：
步骤24，获取所述耦合器反馈回去的前向传输功率和后向反射功率；
步骤25，根据所述前向传输功率和所述后向反射功率，计算选择的所述匹配电路的反射系数值；
步骤26，根据所述选择的所述匹配电路的反射系数值，判断所述天线的工作状态。具体为：
步骤261，当所述选择的所述匹配电路的反射系数值大于或等于第二预定值时，则判断结果为：所述天线的连接状态不正常；
步骤262，当所述选择的所述匹配电路的反射系数值小于或等于第一预定值时，则判断结果为：所述天线处于匹配状态，其中，所述第二预定值大于所述第一预定值；
步骤263，当所述选择的所述匹配电路的反射系数值小于所述第二预定值且大于所述第一预定值时，则判断结果为：所述天线处于失配状态。
所述的多频段改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法，还包括：
步骤27，当所述天线处于失配状态时，从所述多个匹配电路中选择第二匹配电路，使得在所述耦合器和所述天线之间连接所述第二匹配电路后的第二反射系数值小于所述选择的所述匹配电路的反射系数值。
优选的，所述步骤27具体为：当所述天线处于失配状态时，判断所述移动终端是否处于空闲时隙，如果为是，从所述多个匹配电路中选择第二匹配电路，使得在所述耦合器和所述天线之间连接所述第二匹配电路后第二反射系数值，小于所述第一预定值。
优选的，所述步骤27具体为：当所述天线处于失配状态时，判断所述移动终端是否处于空闲时隙，如果为是，从所述多个匹配电路中选择第二匹配电路，使得在所述耦合器和所述天线之间连接所述第二匹配电路后第二反射系数值，为所述耦合器和所述天线之间分别连接所述多个匹配电路后的所有反射系数值中的最小值。
如图3所示，为本发明所述的移动终端，包括：一射频前端的耦合器51和一天线52，所述天线工作在不同制式和同一制式的不同频段；所述移动终端的射频前端的耦合器51和所述天线52之间设置有多个匹配电路53，所述移动终端还包括：
获取单元54，获取所述移动终端的工作参数；
选择单元55，根据所述移动终端的工作参数，从所述多个匹配电路中选择一匹配电路，
控制单元56，在所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路，以提高所述天线的匹配性能。有多个匹配LC阵列(电感电容阵列)组成不同的匹配电路，控制单元56通过逻辑控制来选择一个逻辑阵列来选择不同的匹配电路。
可选的，所述获取单元54具体为：获取所述天线的当前工作频段；所述选择单元55具体为：根据预先设置的工作频段和匹配电路之间的对应关系，从所述多个匹配电路中选择所述工作频段对应的匹配电路。
可选的，所述的移动终端还包括：判断单元57，用于根据所述第一匹配电路的第一反射系数值，判断所述移动终端的天线是否处于失配状态；所述获取单元54具体为：当所述天线处于失配状态时，获取移动终端选择不同匹配电路时的反射系数值；所述选择单元55具体为：从所述多个匹配电路中选择一匹配电路，使得在所述耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路后的第二反射系数值，为所述耦合器和所述天线之间分别连接所述多个匹配电路后的所有反射系数值中的最小值。
所述判断单元57包括：
获取子单元，获取所述耦合器反馈回去的正向传输功率和反向反射功率；
计算子单元，根据所述前向传输功率和所述后向反射功率，计算第一反射系数值；
判断子单元，根据所述第一反射系数值，判断所述天线的工作状态；当所述第一反射系数值小于或等于所述第一预定值时，则判断结果为：所述天线处于匹配状态，当所述第一反射系数值大于或等于第二预定值时，则判断结果为：所述天线的连接状态不正常；其中，所述第二预定值大于所述第一预定值；当所述第一反射系数值小于所述第二预定值且大于所述第一预定值时，则判断结果为：所述天线处于失配状态。
本发明提供一种应用于多频段的终端且能检测多频段天线失配及改善失配性能的方法和装置。本发明适用于共用一根天线的多频段无线系统，如移动终端(手机)、基站等。
以移动终端为例，一方面，本发明可以根据手机(移动终端)天线的当前工作频段，来选择最佳的天线匹配网络，以达到最佳的天线接收、发送效果，达到该频段的最佳的天线匹配效果。具体为：在射频前端天线和耦合器之间插入一个数字可调匹配电路单元(MCU)。匹配电路单元中有多个匹配电路，在天线正常的匹配情况下，根据天线当前工作的频段，根据预存的匹配电路单元，通过数字控制字来选用匹配电路单元(MCU)中对应的最佳的匹配电路。
另一方面，随着外界环境的变化，手机天线也极易产生失配。因此，可以根据检测到的天线失配情况，选择合适的天线匹配网络而对天线的匹配进行修正，从而达到最佳的天线接收、发送效果。具体为：通过判断计算出的VSWR(也可以根据反射系数)判断天线的连接状态是否正常。通过调节匹配电路，使得检测出的反向反射功率和正向传输功率之比最小，从而达到最佳匹配的目的。在天线失配的情况下，可以根据检测到的天线失配特性，选用天线匹配电路单元(MCU)中对应的匹配电路对当前的失配加以修正，从而改善天线的匹配效果。在射频前端耦合器和天线之间增加一个天线匹配电路单元，该单元可以用于多频段天线的匹配电路的选择以及各种失配情况下的参数调节。
以下结合图4和图5，以TD-SCDMA/GSM终端为例，对本发明如何检测天线失配及如何改善失配性能做一详细说明。
首先，手机开机时，根据测量到的信号质量选择合适的网络驻留。
然后，根据驻留网络的频段，选择相应的天线匹配电路。
当手机在通话过程时，多种原因均可引起天线的失配，如器件的差异、工作频段的改变、身体或者手指的触摸以及握持方式的改变。此时，根据预存的匹配电路，调节到相应的匹配电路。根据耦合器反馈回去的前向传输功率和后向反射功率，计算出此时的反射系数S11(即，耦合回来的后向反射功率与前向传输功率之比)，判定天线是否处于需要调节匹配状态的区域。
如大于或等于第二预定值，则认为天线连接状态不正常，需要检查天线连接状态，重新连接天线。
如小于或等于第一预定值，则认为天线匹配状况良好，不需调节。
当小于第二预定值大于第一预定值时，判定天线匹配需要调节。
对于多频段天线，VSWR(Voltage Standing Wave Ratio，电压驻波比)的典型值为2∶1或3∶1。同时，天线阻抗也受其它因素的影响，如手机握持方式(即头手效应)。当使用者把手指放在天线发射器上，VSWR可能提高到9∶1。这是因为当手放在天线发射器附近时，天线产生谐振点偏移，因此改变了天线的谐振频率，导致天线在预定工作频率严重失配。当天线端口处在失配状态时，RF(Radio Frequency，射频)性能迅速下降。同时，功率放大器的输出功率增加，辐射功率减小，电流增加，从而使得电池寿命缩短，链接范围缩小，呼叫质量降低，并导致掉线数量增多。
此时，通过选择不同的匹配电路，从而改变天线的匹配状态。其中，通过选择不同的匹配电路，从而改变天线的匹配状态。每个匹配电路中电感和电容的值不同，可以根据每个匹配电路中的电感值或者电容值的大小对匹配电路排序。如重新选择一匹配电路后，测量的反射系数增大，则向相反的方向选择匹配电路；如重新选择一匹配电路后，测量的反射系数减小，则继续选择同一方向的匹配电路，直到反射系数不再减小，反射系数达到最小值，系统认为此时达到最佳匹配状态。调节匹配状态的动作可以在空闲时隙进行，这样不会影响正常的通话过程。
所述方法实施例是与所述装置实施例相对应的，在方法实施例中未详细描述的部分参照装置实施例中相关部分的描述即可，在装置实施例中未详细描述的部分参照方法实施例中相关部分的描述即可。
在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，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，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法，所述移动终端包括：一射频前端的耦合器和一天线，所述天线工作在不同制式和同一制式的不同频段；其特征在于，所述移动终端包括多个匹配电路，所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接有所述多个匹配电路中的第一匹配电路，所述方法包括：
步骤1，获取移动终端的工作参数；
步骤2，根据所述移动终端的工作参数，从所述多个匹配电路中选择一匹配电路；
步骤3，在所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路来替代所述第一匹配电路，以提高所述天线的匹配性能。
2.根据权利要求1所述的改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法，其特征在于，
所述步骤1具体为：获取所述天线的当前工作频段；
所述步骤2具体为：根据预先设置的工作频段和匹配电路之间的对应关系，从所述多个匹配电路中选择所述工作频段对应的匹配电路。
3.根据权利要求1所述的改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法，其特征在于，所述步骤1之前，所述方法还包括：根据所述第一匹配电路的第一反射系数值，判断所述移动终端的天线是否处于失配状态；
所述步骤1具体为：当所述天线处于失配状态时，获取所述移动终端分别选择所述多个匹配电路时的反射系数值；
所述步骤2具体为：从所述多个匹配电路中选择一匹配电路，使得在所述耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路后的第二反射系数值，小于第一预定值。
4.根据权利要求1所述的改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法，其特征在于，所述步骤1之前，所述方法还包括：根据所述第一匹配电路的第一反射系数值，判断所述移动终端的天线是否处于失配状态；
所述步骤1具体为：当所述天线处于失配状态时，获取所述移动终端分别选择所述多个匹配电路时的反射系数值；
所述步骤2具体为：从所述多个匹配电路中选择一匹配电路，使得在所述耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路后的第二反射系数值，为所述耦合器和所述天线之间分别连接所述多个匹配电路后的所有反射系数值中的最小值。
5.根据权利要求3或4所述的改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法，其特征在于，所述根据所述第一匹配电路的第一反射系数值，判断所述移动终端的天线是否处于失配状态的步骤包括：
获取所述耦合器反馈回去的正向传输功率和反向反射功率；
根据所述前向传输功率和所述后向反射功率，计算第一反射系数值；
当所述第一反射系数值小于或等于所述第一预定值时，则判断结果为：所述天线处于匹配状态；
当所述第一反射系数值大于或等于第二预定值时，则判断结果为：所述天线的连接状态不正常；其中，所述第二预定值大于所述第一预定值；
当所述第一反射系数值小于所述第二预定值且大于所述第一预定值时，则判断结果为：所述天线处于失配状态。
6.根据权利要求3或4所述的改善多频段移动终端的天线的匹配性能的方法，其特征在于，所述当所述天线处于失配状态时，获取所述移动终端分别选择所述多个匹配电路时的反射系数值的步骤具体为：
当所述天线处于失配状态时，判断所述移动终端是否处于空闲时隙；
如果为是，则获取所述移动终端分别选择所述多个匹配电路时的反射系数值。
7.一种移动终端，包括：一射频前端的耦合器和一天线，所述天线工作在不同制式和同一制式的不同频段；其特征在于，所述移动终端包括多个匹配电路，所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接有所述多个匹配电路中的第一匹配电路，所述移动终端还包括：
获取单元，获取所述移动终端的工作参数；
选择单元，根据所述移动终端的工作参数，从所述多个匹配电路中选择一匹配电路；
控制单元，在所述移动终端的射频前端的耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路来替代所述第一匹配电路，以提高所述天线的匹配性能。
8.根据权利要求7所述的移动终端，其特征在于，
所述获取单元具体为：获取所述天线的当前工作频段；
所述选择单元具体为：根据预先设置的工作频段和匹配电路之间的对应关系，从所述多个匹配电路中选择所述工作频段对应的匹配电路。
9.根据权利要求7所述的移动终端，其特征在于，还包括：
判断单元，根据所述第一匹配电路的第一反射系数值，判断所述移动终端的天线是否处于失配状态；
所述获取单元具体为：当所述天线处于失配状态时，获取所述移动终端选择不同匹配电路时的反射系数值；
所述选择单元具体为：从所述多个匹配电路中选择一匹配电路，使得在所述耦合器和所述天线之间连接选择的所述匹配电路后的第二反射系数值，为所述耦合器和所述天线之间分别连接所述多个匹配电路后的所有反射系数值中的最小值。
10.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述判断单元包括：
获取子单元，获取所述耦合器反馈回去的正向传输功率和反向反射功率；
计算子单元，根据所述前向传输功率和所述后向反射功率，计算第一反射系数值；
判断子单元，当所述第一反射系数值小于或等于所述第一预定值时，则判断结果为：所述天线处于匹配状态；当所述第一反射系数值大于或等于第二预定值时，则判断结果为：所述天线的连接状态不正常；其中，所述第二预定值大于所述第一预定值；当所述第一反射系数值小于所述第二预定值且大于所述第一预定值时，则判断结果为：所述天线处于失配状态。
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