CN104518812B - 一种移动终端切换天线及其切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端切换天线及其切换方法，包括天线；射频模块；基带芯片；分压模块；阻噪模块；隔直模块；单向导通模块；天线匹配模块；所述基带芯片通过射频模块连接天线；所述基带芯片依次通过分压模块、阻噪模块和隔直模块连接天线；所述基带芯片还依次通过分压模块、阻噪模块、单向导通模块和天线匹配模块接地；通过基带芯片不发出与发出控制信号到天线，从而实现了天线的工作状态的切换，对应改变了天线可接收的频段范围，极大的提升移动终端天线接收和发射的性能；给用户带来了大大的方便。

Description

一种移动终端切换天线及其切换方法

技术领域

本发明涉及移动终端天线技术领域，尤其涉及的是一种移动终端切换天线及其切换方法。

背景技术

随着通信技术的发展，手机已经成为人们必不可少的设备。而LTE（Long TermEvolution，长期演进，俗称4G）技术已经成为新手机必备的技术要求。但是LTE频段繁多，设计的频率范围从700MHz到2.7GHz，这对手机天线的带宽要求越来越高，使得手机天线的研发变的更加困难。

LTE频段更多，频率范围更广，更有700MHz和2.5GHz以上的频率范围。这就对天线的提出了要求：更大的带宽，同时还得兼顾天线的效率。如果天线带宽不够宽，天线本身没有效率，手机本身就无法获得应有的传输速率。天线本身是个物理结构，而其效率是和其环境是有关系的。当前手机越来越薄，功能性增多，器件也随之增多，手机天线的周边环境也变差（天线周边器件变多，空间变小），这些都会影响天线的效率，进而降低用户体验（下载速率变慢，耗电增加）。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种移动终端切换天线及其切换方法，旨在提供一种新型切换天线，使用较低的成本即可达到同时让天线工作在不同频段，同时拥有较好的天线性能，可在有限的手机空间里获得更大的带宽和更高的效率。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种移动终端切换天线，其中，包括：

天线；

射频模块；

基带芯片，用于提供控制信号；

分压模块，用于对所述控制信号进行分压；

阻噪模块，用于对所述控制信号进行阻噪；

隔直模块，用于阻止直流信号进入天线；

单向导通模块，用于单向导通所述控制信号；

天线匹配模块，用于当切换天线时对天线进行匹配调试；

所述基带芯片通过射频模块连接天线；所述基带芯片依次通过分压模块、阻噪模块和隔直模块连接天线；所述基带芯片还依次通过分压模块、阻噪模块、单向导通模块和天线匹配模块接地。

所述的移动终端切换天线，其中，所述分压模块包括第一电阻；所述基带芯片通过第一电阻连接阻噪模块。

所述的移动终端切换天线，其中，所述阻噪模块包括第一电容和第一电感；所述分压模块通过第一电感连接隔直模块；所述分压模块还通过第一电容接地。

所述的移动终端切换天线，其中，所述隔直模块包括第二电容；所述第二电容的一端分别连接阻噪模块和单向导通模块，所述第二电容的另一端连接天线。

所述的移动终端切换天线，其中，所述单向导通模块包括射频二极管；所述射频二极管的阳极分别连接阻噪模块和隔直模块，所述射频二极管的阴极连接天线匹配模块。

所述的移动终端切换天线，其中，所述天线匹配模块包括第二电感；所述第二电感的一端连接单向导通模块，另一端接地。

所述的移动终端切换天线，其中，在所述天线上设置有一切换点；所述切换点的一端连接所述天线，另一端连接隔直模块。

所述的移动终端切换天线，其中，当所述基带芯片不输出控制信号时，所述天线处于包含多个工作频段的第一工作状态；当所述基带芯片输出控制信号时，所述天线处于包含另外多个工作频段的第二工作状态。

一种采用所述的移动终端切换天线的切换方法，其中，包括以下步骤：

A、移动终端接收基站发出的射频信号，扫描各个频段；

B、判断当前扫描频段是否在天线处于基带芯片不发出控制信号的第一工作状态时包含的多个频段中，若为是，则执行步骤C；若为否，则执行步骤D；

C、移动终端的天线工作在所述第一工作状态，当移动终端接收到基站发出的射频信号符合移动终端的SIM卡所需的运营商的频段信息时，注册到网络，移动终端正常工作；

D、基带芯片输出控制信号，所述移动终端的天线处于包含另外多个工作频段的第二工作状态，移动终端逐个扫描第二工作状态中的各个频段，当移动终端接收到基站发出的射频信号符合移动终端的SIM卡所需的运营商的频段信息时，注册到网络，移动终端正常工作。

本发明所提供的一种移动终端切换天线及其切换方法，有效地解决了现有技术中移动终端天线带宽不够宽，天线本身没有效率，移动终端本身就无法获得应有的传输速率的问题，包括天线；射频模块；基带芯片，用于提供控制信号；分压模块，用于对所述控制信号进行分压；阻噪模块，用于对所述控制信号进行阻噪；隔直模块，用于阻止直流信号进入天线；单向导通模块，用于单向导通所述控制信号；天线匹配模块，用于当切换天线时对天线进行匹配调试；所述基带芯片通过射频模块连接天线；所述基带芯片依次通过分压模块、阻噪模块和隔直模块连接天线；所述基带芯片还依次通过分压模块、阻噪模块、单向导通模块和天线匹配模块接地；通过基带芯片不发出与发出控制信号到天线，从而实现了天线的工作状态的切换，对应改变了天线可接收的频段范围，极大的提升移动终端天线接收和发射的性能：接收性能的提升，可以让用户在远离基站的地方依然可以很好的接收基站信号进行通话；而发射新能的提升，可以降低移动终端射频发射的工作电流，让电池工作的更长久，同时移动终端发热降低，给用户带来了大大的方便。

附图说明

图1为现有的移动终端天线的结构示意图。

图2为本发明提供的移动终端切换天线较佳实施例的结构框图。

图3为本发明提供的移动终端切换天线的切换方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种移动终端切换天线及其切换方法，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为现有的移动终端天线的结构示意图，如图所示，现有的移动终端包括基带芯片101，射频收发器102，放大器、双工器匹配及开关等器件103和天线104。天线104作为一个结构件或者物理件，作为一个无源器件直接连接到射频模块，用来发射和接收信号。所述基带芯片101将移动终端采集或生成的语音和数据信息进行编码和调制，发送给射频收发器102，再通过射频收发器102转换为射频信号，经放大器、双工器匹配及开关等器件103后，通过天线104辐射出去。此乃现有移动终端的天线原理，此乃现有技术，此处不做过多描述。

请参阅图2，图2为本发明提供的移动终端切换天线较佳实施例的结构框图，如图所示，本发明提供的移动终端切换天线包括：天线300；射频模块200；用于提供控制信号的基带芯片100；用于对所述控制信号进行分压的分压模块10；用于对所述控制信号进行阻噪的阻噪模块20；用于阻止直流信号进入天线的隔直模块30；用于单向导通所述控制信号的单向导通模块40；用于当切换天线时对天线进行匹配调试的天线匹配模块50；

所述基带芯片100通过射频模块200连接天线300；所述基带芯片100依次通过分压模块10、阻噪模块20和隔直模块30连接天线300；所述基带芯片100还依次通过分压模块10、阻噪模块20、单向导通模块40和天线匹配模块50接地。

具体来说，所述射频模块200为图1中所说的射频收发器、放大器、双工器匹配及开关等器件。所述基带芯片100和天线300为移动终端的部件。本发明在现有天线的基础上增加了一个电路给天线供电，也就是基带芯片100依次通过分压模块10、阻噪模块20和隔直模块30连接天线300；所述基带芯片100还依次通过分压模块10、阻噪模块20、单向导通模块40和天线匹配模块50接地，使得天线300在所述基带芯片100不输出控制信号时，所述天线300处于包含多个工作频段的第一工作状态；在所述基带芯片100输出控制信号时，所述天线300处于包含另外多个工作频段的第二工作状态。也就是说，在基带芯片100分别在不发出与发出控制信号时，天线300对应有不同的工作频段。本发明通过控制基带芯片100是否发出控制信号，从而实现了天线的切换，极大的提升了移动终端天线接收和发射的性能：接收性能的提升，可以让用户在远离基站的地方依然可以很好的接收基站信号进行通话；而发射新能的提升，可以降低移动终端射频发射的工作电流，让电池工作的更长久，同时移动终端发热降低。

请继续参阅图2，具体来说，所述分压模块10包括第一电阻R1；所述基带芯片100通过第一电阻R1连接阻噪模块20。在实际应用时，第一电阻R1的作用是分压作用，避免基带芯片100发出的控制信号电压过高，对其它器件造成影响，一般值约50~100欧姆（ohm）。

进一步地，所述阻噪模块20包括第一电容C1和第一电感L1；所述分压模块10通过第一电感L1连接隔直模块30；所述分压模块10还通过第一电容C1接地。第一电容C1的作用是消除控制信号的噪声，避免影响天线，让噪声直接到地，一般值约33~100皮法（pf）。第一电感L1的作用和第一电容C1类似，阻止噪声通过，一般值约40~100纳亨（nh）。

进一步地，所述隔直模块30包括第二电容C2；所述第二电容C2的一端分别连接阻噪模块20和单向导通模块40，所述第二电容C2的另一端连接天线300。

所述单向导通模块40包括射频二极管D1；所述射频二极管D1的阳极分别连接阻噪模块20和隔直模块30，所述射频二极管D1的阴极连接天线匹配模块50。

所述天线匹配模块50包括第二电感L2；所述第二电感L2的一端连接单向导通模块40，另一端接地。

具体来说，所述第二电容C2的作用是阻止直流信号通过，避免进入天线300，让其通过射频二极管D1经过第二电感L2到地。射频二极管D1的作用是当控制信号通过的时候，处于直通状态，这样信号会通过射频二极管D1经第二电感L2到地，形成回路。第二电感L2的作用是当切换起作用时作为天线的匹配调试使用，一般值约8nh~20nh。

请继续参阅图2所示的电路图，所述控制信号是由基带芯片100的GPIO（GeneralPurpose Input Output ，通用输入/输出，简称为GPIO或总线扩展器，这里提供的功能是控制功能）口输出。基带芯片100输出的GPIO控制信号流向，不会通过第二电容C2进入天线300，里面包含的噪声会被第一电感L1阻隔，同时通过第一电容直接到地。

当天线300处于发射信号状态时，射频信号从射频模块200经过天线300，当控制信号使得射频二极管D1打开处于通路状态时，天线300上的电流通过射频二极管D1，而因为第一电感L1的阻隔作用，不会进入到基带芯片100。

在实际应用时，所述移动终端为手机，由于手机射频天线的频率很高，在700MHz以上，而基带芯片100的控制信号是直流信号（会附带高频噪声），电信号都是会经流最小阻抗然后到地。那么直流信号不会经过第二电容C2，而是经由第一电感L1、射频二极管D1和第二电感L2到地，噪声会通过第一电容C1到地，而天线信号的回路会通过第二电容C2、射频二极管D1和第二电感L2到地，从而不会对射频信号的收发造成影响。

请继续参阅图2，现有技术中，天线300一般拥有一个馈点302和两个地点。其中，两个地点分别为第一地点301和第二地点303，第一地点301作为寄生天线，增加天线的工作带宽，此乃现有技术。当然，现有的移动终端天线也可能只有一个馈点和一个地点。本发明在这个基础上再增加一个切换点304，此切换点304一端和天线300相连；另一端和第二电容C2相连，依次通过第二电容C2、射频二极管D1和第二电感L2连接到地，同时还通过第一电感L1、第一电容C1和第一电阻R1连接到基带芯片100，其中第一电容C1接地。

本发明提供的移动终端切换天线，当所述基带芯片100不输出控制信号时，所述天线300处于包含多个工作频段的第一工作状态；当所述基带芯片100输出控制信号时，所述天线300处于包含另外多个工作频段的第二工作状态。也就是说，当基带芯片100不输出控制信号到第一电阻R1时，天线300处于第一工作状态，在该第一工作状态中，包含多个工作频段；当基带芯片100输出控制信号到第一电阻R1最终到达天线300时，天线300便处于第二工作状态，在该第二工作状态中包含多个工作频段，这些工作频段与第一工作状态不同。这样，本发明提供的移动终端切换天线便可工作在更多的频段。天线便可覆盖更多的频段，且效率更高。

本发明提供的移动终端切换天线，使用较低的成本即可达到同时让天线工作在不同频段，同时拥有较好的天线性能；在有限的手机空间里获得更大的带宽和更高的效率；实现移动终端射频天线工作在更大的频率范围，同时提供更高的天线效率。虽然现有很多芯片也提供动态可调天线，但是芯片价格昂贵，同时电路更为复杂，进而带来的调试难度也增加。本发明相对更为简洁明了，成本相对于芯片价格非常低廉，调试也相对简单，调试效果甚至高于芯片，具有明显的借鉴意义，给用户带来了大大的方便。

基于上述移动终端切换天线，本发明还提供了一种移动终端切换天线的切换方法，如图3所示，包括以下步骤：

步骤S100、移动终端接收基站发出的射频信号，扫描各个频段；

步骤S200、判断当前扫描频段是否在天线处于基带芯片不发出控制信号的第一工作状态时包含的多个频段中，若为是，则执行步骤S300；若为否，则执行步骤S400；

步骤S300、移动终端的天线工作在所述第一工作状态，当移动终端接收到基站发出的射频信号符合移动终端的SIM卡所需的运营商的频段信息时，注册到网络，移动终端正常工作；

步骤S400、基带芯片输出控制信号，所述移动终端的天线处于包含另外多个工作频段的第二工作状态，移动终端逐个扫描第二工作状态中的各个频段，当移动终端接收到基站发出的射频信号符合移动终端的SIM卡所需的运营商的频段信息时，注册到网络，移动终端正常工作。

具体来说，手机开机后，会开始逐个频段扫描，接收空间中基站发出的射频信号。此时基带芯片知道当前扫描的频段信息，判断当前扫描频段是否在天线处于基带芯片不发出控制信号的第一工作状态时包含的多个频段中，若此时天线状态应该在第一工作状态，则基带芯片不发出GPIO控制信号，那么移动终端天线工作在正确的第一工作状态。移动终端接收到基站发出的射频信号符合移动终端的SIM卡所需的运营商的频段信息时，注册到网络，移动终端正常工作。

当扫描频段不在第一工作状态中时，则移动终端天线切换成至第二工作状态，基站芯片发出GPIO控制信号，切换天线工作到第二工作状态。如此逐个扫描，当手机接收到基站发出的射频信号和手机所需的运营商的频段信息吻合，手机工作在该第二工作状态。移动终端接收到基站发出的射频信号符合移动终端的SIM卡所需的运营商的频段信息时，注册到网络，移动终端正常工作。

综上所述，本发明提供的一种移动终端切换天线及其切换方法，包括天线；射频模块；基带芯片；分压模块；阻噪模块；隔直模块；单向导通模块；天线匹配模块；所述基带芯片通过射频模块连接天线；所述基带芯片依次通过分压模块、阻噪模块和隔直模块连接天线；所述基带芯片还依次通过分压模块、阻噪模块、单向导通模块和天线匹配模块接地；通过基带芯片不发出与发出控制信号到天线，从而实现了天线的工作状态的切换，对应改变了天线可接收的频段范围，极大的提升移动终端天线接收和发射的性能：接收性能的提升，可以让用户在远离基站的地方依然可以很好的接收基站信号进行通话；而发射新能的提升，可以降低移动终端射频发射的工作电流，让电池工作的更长久，同时移动终端发热降低，给用户带来了大大的方便。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种移动终端切换天线，其特征在于，包括：

天线；

射频模块；

基带芯片，用于提供控制信号；

分压模块，用于对所述控制信号进行分压；

阻噪模块，用于对所述控制信号进行阻噪；

隔直模块，用于阻止直流信号进入天线；

单向导通模块，用于单向导通所述控制信号；

天线匹配模块，用于当切换天线时对天线进行匹配调试；

所述基带芯片通过射频模块连接天线；所述基带芯片依次通过分压模块、阻噪模块和隔直模块连接天线；所述基带芯片还依次通过分压模块、阻噪模块、单向导通模块和天线匹配模块接地；

在所述天线上设置有一切换点；所述切换点的一端连接所述天线，另一端连接隔直模块，并依次通过隔直模块、单向导通模块和天线匹配模块连接到地，同时还通过阻噪模块、分压模块连接到基带芯片；

所述阻噪模块包括第一电容和第一电感；所述分压模块通过第一电感连接隔直模块；所述分压模块还通过第一电容接地；

所述单向导通模块包括射频二极管；所述射频二极管的阳极分别连接阻噪模块和隔直模块，所述射频二极管的阴极连接天线匹配模块；

当天线处于发射信号状态时，射频信号从射频模块经过天线，当控制信号使得射频二极管打开并处于通路状态时，天线上的电流通过所述射频二极管，并在第一电感的阻隔作用下而不会进入基带芯片。

2.根据权利要求1所述的移动终端切换天线，其特征在于，所述分压模块包括第一电阻；所述基带芯片通过第一电阻连接阻噪模块。

3.根据权利要求1所述的移动终端切换天线，其特征在于，所述隔直模块包括第二电容；所述第二电容的一端分别连接阻噪模块和单向导通模块，所述第二电容的另一端连接天线。

4.根据权利要求1所述的移动终端切换天线，其特征在于，所述天线匹配模块包括第二电感；所述第二电感的一端连接单向导通模块，另一端接地。

5.根据权利要求1所述的移动终端切换天线，其特征在于，当所述基带芯片不输出控制信号时，所述天线处于包含多个工作频段的第一工作状态；当所述基带芯片输出控制信号时，所述天线处于包含另外多个工作频段的第二工作状态。

6.一种采用如权利要求1所述的移动终端切换天线的切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、移动终端接收基站发出的射频信号，扫描各个频段；

B、判断当前扫描频段是否在天线处于基带芯片不发出控制信号的第一工作状态时包含的多个频段中，若为是，则执行步骤C；若为否，则执行步骤D；

C、移动终端的天线工作在所述第一工作状态，当移动终端接收到基站发出的射频信号符合移动终端的SIM卡所需的运营商的频段信息时，注册到网络，移动终端正常工作；

D、基带芯片输出控制信号，所述移动终端的天线处于包含另外多个工作频段的第二工作状态，移动终端逐个扫描第二工作状态中的各个频段，当移动终端接收到基站发出的射频信号符合移动终端的SIM卡所需的运营商的频段信息时，注册到网络，移动终端正常工作。