【发明内容】
本发明的目的在于提供一种自可配置谐振天线,其解决了现有可调谐天线不能适应多频段和宽频带的需求,而且需要受到系统主电路的控制影响,以及应用该天线的无线通讯装置需要为天线做特定设计的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种自可配置谐振天线,包括天线辐射单元和用于改变所述天线辐射单元阻抗特性的天线控制单元,所述天线辐射单元包括多个能调整谐振天线阻抗使之在不同频段范围内工作的调整单元,所述天线控制单元包括用于处理天线辐射单元接收或反馈射频信号并输出该射频信号的无线芯片、用于接收上述无线芯片输出的射频信号并输出该射频信号的射频拾取器、用于接收射频拾取器输出的射频信号并进行滤波以输出纯射频信号的滤波器、用于接收滤波器输出的纯射频信号并进行取样以将取样的纯射频信号转换成直流输出电压的射频检测器、用于接收射频检测器输出的直流输出电压并转换成逻辑信号的比较器、以及用于接收比较器输出的逻辑信号并被该逻辑信号控制,并根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系选择电性连接相对应的调整单元以改变天线辐射单元阻抗特性的射频开关。
优选的,所述调整单元包括第一副微带线和第二副微带线,所述天线辐射单元还包括一与调整单元连接的主微带线,所述射频开关分别与所述主微带线和一副微带线电性连接,根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,选择电性连通相应的一条副微带线来改变天线辐射单元的阻抗特性。
优选的,所述调整单元包括第一无源负载和第二无源负载,所述射频开关分别与所述天线辐射单元和一无源负载电性连接,根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,所述射频开关选择相应的一个无源负载加载给所述天线辐射单元,从而改变天线辐射单元的阻抗特性。
优选的,所述调整单元包括一体设置的主寄生微带线、第一副寄生微带线和第二副寄生微带线,所述射频开关分别与所述副寄生微带线电性连接,根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,选择电性连通相应的一条副寄生微带线来改变天线辐射单元的阻抗特性。
优选的,所述调整单元包括主寄生微带线、第一副寄生微带线和第二副寄生微带线,所述射频开关分别与所述主寄生微带线和一副寄生微带线电性连接,根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,选择电性连通相应的一条副寄生微带线来改变天线辐射单元的阻抗特性。
优选的,所述调整单元包括主寄生微带线、第一无源负载和第二无源负载,所述射频开关分别与所述主寄生微带线和一无源负载电性连接,根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,所述射频开关选择相应的一个无源负载加载给所述主寄生微带线,从而改变天线辐射单元的阻抗特性。
一种调整自可配置谐振天线频率的工作方法,该方法包括:S1、提供一包括天线辐射单元和用于改变所述天线辐射单元阻抗特性的天线控制单元的自可配置谐振天线在某工作频段时,所述天线辐射单元接收和发射射频信号,所述天线辐射单元包括多个能调整谐振天线阻抗使之在不同频段范围内工作的调整单元;S2、所述天线控制单元包括依次电连接的无线芯片、射频拾取器、滤波器、射频检测器、比较器和射频开关,根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,调整所述天线辐射单元的阻抗特性,具体步骤如下:S21、所述无线芯片接收天线辐射单元接收到的射频信号并输出射频信号;S22、所述射频拾取器接收无线芯片输出的射频信号并将该射频信号输出给滤波器;S23、所述滤波器对接收到的射频信号进行滤波以得到纯射频信号,并将该纯射频信号输出给射频检测器;S24、所述射频检测器对该纯射频信号进行取样,并将取样的射频信号转换成直流输出电压,然后将该直流输出电压传送给比较器;S25、所述比较器将直流输出电压转换成逻辑信号,并将该逻辑信号传送给射频开关;S26、所述射频开关接收该逻辑信号,并根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系选择一调整单元以改变天线辐射单元的阻抗特性。
优选的,根据S26步骤所述,所述调整单元包括第一副微带线和第二副微带线,所述天线辐射单元还包括一与调整单元连接的主微带线,所述射频开关分别与所述主微带线和一副微带线电性连接,根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,选择电性连通相应的一条副微带线来改变天线辐射单元的阻抗特性。
优选的,根据S26步骤所述,所述调整单元包括第一无源负载和第二无源负载,所述射频开关分别与所述天线辐射单元和一无源负载电性连接,根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,所述射频开关选择相应的一个无源负载加载给所述天线辐射单元,从而改变天线辐射单元的阻抗特性。
优选的,根据S26步骤所述,所述调整单元包括一体设置的主寄生微带线、第一副寄生微带线和第二副寄生微带线,所述射频开关分别与所述副寄生微带线电性连接,根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,选择电性连通相应的一条副寄生微带线来改变天线辐射单元的阻抗特性。
优选的,根据S26步骤所述,所述调整单元包括主寄生微带线、第一副寄生微带线和第二副寄生微带线,所述射频开关分别与所述主寄生微带线和一副寄生微带线电性连接,根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,选择电性连通相应的一条副寄生微带线来改变天线辐射单元的阻抗特性。
优选的,根据S26步骤所述,所述调整单元包括主寄生微带线、第一无源负载和第二无源负载,所述射频开关分别与所述主寄生微带线和一无源负载电性连接,根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,所述射频开关选择相应的一个无源负载加载给所述主寄生微带线,从而改变天线辐射单元的阻抗特性。
本发明的有益效果在于:本发明提供了一种自可配置谐振天线及其工作方法,其达到了现有电子通讯装置对多频段和宽频带的要求,根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,通过设置调整单元来改变天线辐射单元的阻抗特性,同时省略了系统主电路对天线的控制影响,从而使得用户不需要特意为天线设计相应硬件架构和软件框架,天线就可以具有更宽的带宽、更高的工作效率和更快的反应速度。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
本发明提供的自可配置谐振天线包括天线辐射单元和天线控制单元,所述天线辐射单元接收和发射射频信号,其包括多个能调整谐振天线阻抗使之在不同频段范围内工作的调整单元,所述天线控制单元根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系,改变所述天线辐射单元的阻抗特性。这样,不论自可配置谐振天线工作于哪个频段内,天线控制单元都可以根据预先设置的天线辐射单元与当前工作频段的对应关系来改变天线辐射单元的阻抗特性,从而使得该自可配置谐振天线的带宽更宽、工作效率更高,而且直接由天线控制单元来控制所述天线辐射单元的阻抗特性,省略了系统主电路对天线的控制影响,大大提升了天线的反应速度。
为了更清楚详细的说明本发明自可配置谐振天线的结构和工作原理,下面将所述自可配置谐振天线的工作频段限制到两个,具体见下文。
如图1和图2所示,本发明提供了一种自可配置谐振天线1000,所述自可配置谐振天线1000在频段1或2两个不同频段内工作,其包括用于接收和发射射频信号的天线辐射单元10和用于改变所述天线辐射单元10阻抗特性的天线控制单元20,所述天线辐射单元10包括多个能调整谐振天线阻抗使之在不同频段范围内工作的调整单元100。本发明提供的天线辐射单元10可以覆盖众多不同类型的天线,例如贴片天线、环形天线、平面天线和单极天线等。
所述天线控制单元20包括用于接收天线辐射单元10接收到的射频信号并输出射频信号的无线芯片201、用于接收上述无线芯片201输出的射频信号并输出该射频信号的射频拾取器202、用于接收射频拾取器202输出的射频信号之后进行滤波并输出纯射频信号的滤波器203、用于接收滤波器203输出的纯射频信号并进行取样之后将取样的纯射频信号转换成直流输出电压的射频检测器204、用于接收射频检测器204输出的直流输出电压并转换成逻辑信号的比较器205、用于接收比较器205输出的逻辑信号并被该逻辑信号控制的射频开关206。所述射频开关206根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系选择电性连接相应的调整单元100来改变天线辐射单元10的阻抗特性。
为了进一步详细的说明本发明自可配置谐振天线1000的工作原理,特举例将该可配置谐振天线1000应用于手机中的实施例。具体如下:当手机开机后,手机将会通过自可配置谐振天线1000与手机信号通讯站在频段1自动建立起一个联系,无线芯片201将会接收天线辐射单元10接收到的射频信号并将射频信号转送给射频拾取器202,射频拾取器202将射频信号传送给滤波器203,滤波器203滤除杂波从而得到纯射频信号并输给射频检测器204,射频检测器204对纯射频信号进行取样,然后按照与该射频信号的射频能量成一定比例的转化为直流输出电压并输出给比较器205,比较器205将直流输出电压转化为逻辑信号并输出给射频开关206,射频开关206接收该逻辑信号并根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系选择电性连接相应的调整单元100来改变天线辐射单元10的阻抗特性;当手机与手机信号通讯站的联系频道转换为频段2时,同样按照上述工作流程,最后射频开关206将根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系选择电性连接相应的调整单元100来改变天线辐射单元10的阻抗特性。由于预先设置,所述天线辐射单元10不同的阻抗特性对应不同的工作频段,从而使得应用本发明自可配置谐振天线1000的电子通讯装置可以具有多频段和宽频带的功能。
所述天线辐射单元10包括一与调整单元100连接的主微带线103,所述调整单元100包括第一副微带线101和第二副微带线102,所述调整单元100的副微带线实际上与工作频段数数量相等,根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系,选择电性连通相应的一条副微带线来改变天线辐射单元10的阻抗特性。由于本发明实施例限制工作频段数为两个,因此,所述副微带线数量同样为两条,优选的,所述副微带线包括第一副微带线101和第二副微带线102。所述射频开关203与所述主微带线103电性连接,并且所述射频开关203可以选择电性连通第一副微带线101与主微带线103或者选择电性连通所述第二副微带线102与主微带线103。所述第一副微带线101和第二副微带线102在水平向平行间隔设置,并且二者的长度不相等,这样,当射频开关206选择电性连通不同的副微带线与主微带线103时,天线辐射单元10的长度将改变,由于预先设计,天线辐射单元10的不同长度对应所述天线辐射单元10不同的阻抗特性,因此可以根据自可配置谐振天线1000工作频段的不同,天线控制单元20将控制射频开关206选择不同的副微带线与主微带线103电性连通,从而使得天线辐射单元10选择不同的阻抗特性,即当所述自可配置谐振天线工作在频段1时,所述天线控制单元20控制所述射频开关206选择电性连通第一副微带线101与主微带线103,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性;同理,当所述自可配置谐振天线工作在频段2时,所述天线控制单元20控制所述射频开关206选择电性连通第二副微带线102与主微带线103,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性。
如图1和3所示,所述调整单元100包括第一无源负载104和第二无源负载105,根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系,所述射频开关206选择相应的一个无源负载加载给所述天线辐射单元10,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性。由于本发明实施例限制工作频段数为两个,因此,所述无源负载数量同样为两个,优选的,所述无源负载包括第一无源负载104和第二无源负载105。当所述自可配置谐振天线工作在频段1时,所述天线控制单元20控制所述射频开关206选择第一无源负载104加载给所述天线辐射单元10,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性;同理,当所述自可配置谐振天线工作在频段2时,所述天线控制单元20控制所述射频开关206选择第二无源负载105加载给所述天线辐射单元10,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性。
如图1和图4所示,所述调整单元100包括一体设置的主寄生微带线103和与工作频段数数量相等的副寄生微带线,根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系,选择电性连通相应的一条副寄生微带线来改变天线辐射单元的阻抗特性。由于本发明实施例限制工作频段数为两个,因此,所述副寄生微带线数量同样为两个,优选的,所述副寄生微带线包括第一副寄生微带线101和第二副寄生微带线102。在该实施例中,虽然所述第一副寄生微带线101与第二副寄生微带线102等长度,但是位于主寄生微带线103不同位置,因此,当电性导通第一副寄生微带线101或第二副寄生微带线102时,所述天线辐射单元10的阻抗特性将会改变,即当所述自可配置谐振天线工作在频段1时,所述天线控制单元20控制所述射频开关206选择电性连通第一副寄生微带线101,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性;同理,当所述自可配置谐振天线工作在频段2时,所述天线控制单元20控制所述射频开关206选择电性连通第二副寄生微带线102,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性。
如图1和图5所示,所述调整单元100包括主寄生微带线103和与工作频段数数量相等的副寄生微带线,所述射频开关与所述主寄生微带线103电性连接,根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系,选择电性连通相应的一条副寄生微带线来改变天线辐射单元10的阻抗特性。由于本发明实施例限制工作频段数为两个,因此,所述副寄生微带线数量同样为两个,优选的,所述副寄生微带线包括第一副寄生微带线101和第二副寄生微带线102。所述射频开关206可以选择电性连通所述第一副寄生微带线101和主寄生微带线103或者选择电性连通所述第二副寄生微带线102和主寄生微带线103。所述第一副寄生微带线101和第二副寄生微带线102在水平向平行间隔设置,并且二者的长度不相等,这样,当射频开关206选择不同的副寄生微带线时,天线辐射单元10的调整单元100的长度将改变,由于事先的设计,天线辐射单元10的调整单元100不同的长度对应所述天线辐射单元10不同的阻抗特性,因此可以根据自可配置谐振天线1000工作频段的不同,天线控制单元20将控制射频开关206选择副寄生微带线,从而使得天线辐射单元10选择不同的阻抗特性,即当所述自可配置谐振天线工作在频段1时,所述天线控制单元20控制所述射频开关206选择电性连通第一副寄生微带线101,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性;同理,当所述自可配置谐振天线工作在频段2时,所述天线控制单元20控制所述射频开关206选择电性连通第二副寄生微带线102,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性。
如图1和图6所示,所述调整单元100还包括主寄生微带线103和与工作频段数数量相等的无源负载,所述射频开关206分别与主寄生微带线103和一无源负载电性连接,根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系,所述射频开关206选择相应的一个无源负载加载给所述天线辐射单元10,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性。由于本发明实施例限制工作频段数为两个,因此,所述无源负载数量同样为两个,优选的,所述无源负载包括第一无源负载104和第二无源负载105。所述射频开关206可以选择为所述调整单元100加载不同的无源负载,这样,当射频开关206选择不同的无源负载时,天线辐射单元10的阻抗特性将改变,由于事先的设计,天线辐射单元10加载不同的无源负载对应所述天线辐射单元10不同的阻抗特性,因此可以根据自可配置谐振天线1000工作频段的不同,天线控制单元20将控制射频开关206选择为所述天线辐射单元10加载相应的无源负载,从而使得天线辐射单元10选择不同的阻抗特性。
即当所述自可配置谐振天线工作在频段1时,所述天线控制单元20控制所述射频开关206选择第一无源负载104加载给所述天线辐射单元10,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性;同理,当所述自可配置谐振天线工作在频段2时,所述天线控制单元20控制所述射频开关206选择第二无源负载105加载给所述天线辐射单元10,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性。
如图1所示,本发明还提供了一种自可配置谐振天线1000的工作方法,该方法包括:
S1、提供一包括天线辐射单元10和用于改变所述天线辐射单元10阻抗特性的天线控制单元20的自可配置谐振天线1000在某工作频段时,所述天线辐射单元10接收和发射射频信号,所述天线辐射单元10包括多个能调整谐振天线阻抗使之在不同频段范围内工作的调整单元100;
S2、所述天线控制单元20包括依次电连接的无线芯片201、射频拾取器202、滤波器203、射频检测器204、比较器205和射频开关206,根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系,调整所述天线辐射单元10的阻抗特性,具体步骤如下:
S21、所述无线芯片201接收天线辐射单元10接收到的射频信号并输出射频信号;
S22、所述射频拾取器202接收无线芯片201输出的射频信号并将该射频信号输出给滤波器203;
S23、所述滤波器203对接收到的射频信号进行滤波以得到纯射频信号,并将该纯射频信号输出给射频检测器204;
S24、所述射频检测器204对该纯射频信号进行取样,并将取样的射频信号转换成直流输出电压,然后将该直流输出电压传送给比较器205;
S25、所述比较器205将直流输出电压转换成逻辑信号,并将该逻辑信号传送给射频开关206;
S26、所述射频开关206接收该逻辑信号,并根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系选择一调整单元100以改变天线辐射单元10的阻抗特性。
所述射频检测器204将取样所得的射频信号按照与射频信号的射频能量成一定比例的转化成直流输出电压,从而保证接收到的射频信号与转化的直流输出电压对应起来。
由图1和2所示,本发明提供的第一实施例,根据S26步骤所述,所述调整单元100包括第一副微带线101和第二副微带线102,所述天线辐射单元10还包括一与调整单元100连接的主微带线103,所述射频开关206分别与所述主微带线103和一副微带线电性连接,根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系,选择电性连通相应的一条副微带线来改变天线辐射单元10的阻抗特性。
由图1和3所示,本发明提供的第二实施例,根据S26步骤所述,所述调整单元100包括第一无源负载104和第二无源负载105,所述射频开关206分别与所述天线辐射单元10和一无源负载电性连接,根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系,所述射频开关206选择相应的一个无源负载加载给所述天线辐射单元10,从而改变天线辐射单元10的阻抗特性。
由图1和4所示,本发明提供的第三实施例,根据S26步骤所述,所述调整单元100包括一体设置的主寄生微带线103、第一副寄生微带线101和第二副寄生微带线102,所述射频开关206分别与所述副寄生微带线电性连接,根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系,选择电性连通相应的一条副寄生微带线来改变天线辐射单元10的阻抗特性。
由图1和5所示,本发明提供的第四实施例,根据S26步骤所述,所述调整单元100包括主寄生微带线103、第一副寄生微带线101和第二副寄生微带线102,所述射频开关206分别与所述主寄生微带线103和一副寄生微带线电性连接,根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系,选择电性连通相应的一条副寄生微带线来改变天线辐射单元10的阻抗特性。
由图1和6所示,本发明提供的第五实施例,根据S26步骤所述,所述调整单元包括主寄生微带线103、第一无源负载104和第二无源负载105,所述射频开关206分别与所述寄生微带线103和一无源负载电性连接,根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系,所述射频开关206选择相应的一个无源负载加载给所述主寄生微带线103,从而改变天线辐射单元的阻抗特性。
本发明提供了一种自可配置谐振天线1000及其工作方法,其达到了现有电子通讯装置对多频段和宽频带的要求,根据预先设置的天线辐射单元10与当前工作频段的对应关系,通过设置调整单元100来改变天线辐射单元10的阻抗特性,同时省略了系统主电路对天线的控制影响,从而使得用户不需要特意为天线设计相应硬件架构和软件框架,天线就可以具有更宽的带宽、更高的工作效率和更快的反应速度。
以上所述的仅是本发明的较佳实施方式,在此应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出改进,但这些均属于本发明的保护范围。