CN104716428A - 一种天线带宽扩展装置及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线带宽扩展装置及移动终端，包括天线、PCB板、设置在PCB板上的CPU和射频器件，PCB板上还设置有导通器件和调整匹配器件，天线的天线辐射体上设置用于将天线辐射体与PCB板相连的接地点、用于天线射频输入信号的馈入点和用于频率切换的频率切点；接地点连接PCB板的地，馈入点连接PCB板上的射频器件，频率切点连接CPU和导通器件，调整匹配器件连接导通器件和PCB板的地；CPU输出导通电压控制导通器件的通断，以调整天线带宽；调整匹配器件在导通器件导通时，用于微调天线谐振。通过控制导通器件的通断，即可在天线空间以及天线尺寸不变的情况下，有效地扩展天线带宽，提升了天线的辐射性能。

Description

一种天线带宽扩展装置及移动终端

技术领域

本发明涉及电子产品的天线设计技术领域，特别涉及一种天线带宽扩展装置及移动终端。

背景技术

随着通信技术的不断发展，人们对移动终端的需求除了有良好的通话语音功能，更关注网络服务。随着4G时代的到来，移动终端，如手机中分集天线性能正式提升到了和主天线同等重要的水平。然而分集天线尺寸却极大地受到手机的外部尺寸和内部空间的限制。传统的天线设计不能有效地扩展天线带宽，也不能提升辐射性能。

有鉴于此，本发明提供一种天线带宽扩展装置及移动终端。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种天线带宽扩展装置及移动终端，以解决现有移动终端内的天线设置不能有效地扩展天线带宽的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种天线带宽扩展装置，包括天线、PCB板、设置在PCB板上的CPU和射频器件，其中，所述PCB板上还设置有导通器件和调整匹配器件，所述天线的天线辐射体上设置用于将天线辐射体与PCB板相连的接地点、用于天线射频输入信号的馈入点和用于频率切换的频率切点；

所述接地点连接PCB板的地，所述馈入点连接PCB板上的射频器件，所述频率切点连接CPU和导通器件，所述调整匹配器件连接导通器件和PCB板的地；所述CPU输出导通电压控制导通器件的通断，以调整天线带宽；所述调整匹配器件在导通器件导通时，用于微调天线谐振。

所述的天线带宽扩展装置中，还包括限流器件，所述限流器件连接在导通器件与CPU之间，用于将导通器件的导通电流控制在预设电流内。

所述的天线带宽扩展装置中，所述限流器件为限流电阻、扼流电感、或磁珠。

所述的天线带宽扩展装置中，所述导通器件为PIN 二极管，所述调整匹配器件为电感，所述限流器件为限流电阻；所述频率切点连接PIN 二极管的正极、还通过限流电阻连接CPU的控制脚，所述PIN 二极管的负极通过电感连接PCB板的地。

所述的天线带宽扩展装置中，所述导通器件为PIN 二极管，所述调整匹配器件包括电容和直流导通器件，所述限流器件为限流电阻；所述频率切点连接PIN 二极管的正极、还通过限流电阻连接CPU的控制脚，所述PIN 二极管的负极通过电容连接PCB板的地，所述直流导通器件与所述电容并联。

所述的天线带宽扩展装置中，所述直流导通器件为电感或磁珠。

一种移动终端，其包括所述的天线带宽扩展装置。

相较于现有技术，本发明提供的天线带宽扩展装置及移动终端，包括天线、PCB板、设置在PCB板上的CPU和射频器件，所述PCB板上还设置有导通器件和调整匹配器件，所述天线的天线辐射体上设置用于将天线辐射体与PCB板相连的接地点、用于天线射频输入信号的馈入点和用于频率切换的频率切点；所述接地点连接PCB板的地，所述馈入点连接PCB板上的射频器件，所述频率切点连接CPU和导通器件，所述调整匹配器件连接导通器件和PCB板的地；所述CPU输出导通电压控制导通器件的通断，以调整天线带宽；所述调整匹配器件在导通器件导通时，用于微调天线谐振。通过控制导通器件的通断，即可在天线空间以及天线尺寸不变的情况下，有效地扩展天线带宽，提升了天线的辐射性能。

附图说明

图1为本发明天线带宽扩展装置的结构示意图。

图2为本发明天线带宽扩展装置一较佳实施例的结构示意图。

图3为本发明天线带宽扩展装置另一较佳实施例的结构框图。

图4为本发明天线带宽扩展装置中PIN 二极管未导通的天线回波损耗示意图。

图5为本发明天线带宽扩展装置中PIN 二极管导通后的天线回波损耗示意图。

具体实施方式

本发明提供一种天线带宽扩展装置及移动终端。通过控制PIN 二极管的导通来改变天线辐射体的长度，从而有效地拓展天线带宽，从而提升天线的辐射性能。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的天线带宽扩展装置包括天线、PCB板1、设置在PCB板上的CPU和射频器件。所述PCB板上还设置有导通器件101和用于微调天线谐振的调整匹配器件102。所述天线（本实施例为分集天线）的天线辐射体2上设置连接点，包括用于将天线辐射体2与PCB板相连的接地点3、用于天线射频输入信号的馈入点4和用于频率切换的频率切点5。

所述接地点3连接PCB板的地，所述馈入点4连接PCB板上的射频器件的输出端。所述频率切点5连接CPU的控制脚、还连接导通器件101，所述调整匹配器件102连接导通器件101和PCB板的地。所述CPU输出导通电压控制导通器件的通断，以调整天线带宽；所述调整匹配器件在导通器件导通时，用于微调天线谐振。

本实施例中，较佳地，所述馈入点4与接地点3之间的距离为2~3毫米，频率切点5与馈入点4之间的距离为10~15毫米。通过CPU的控制脚（GPIO脚，预留引脚）输出相应的导通电压控制导通器件101导通或截止，即可改变天线辐射体2的长度，从而改变天线带宽。具体为：CPU的控制脚输出的导通电压为高电压（如1.8V）时导通器件101导通，调整匹配器件102通过频率切点5、接地点3形成到地回路，天线辐射体2的长度变短，再通过调整匹配器件102即可微调天线谐振，从而扩展天线带宽。当CPU的控制脚输出的导通电压为低电压（如0.8V）时导通器件101截止，此时天线辐射体2的长度不变，天线的带宽为正常工作值。这样，通过控制导通器件101的通断，即可在天线空间以及天线尺寸（即天线辐射体的原始长度）不变的情况下，有效地扩展天线带宽，提升了天线的辐射性能。

为了最大程度降低手机功耗，所述天线带宽扩展装置还包括限流器件103，所述限流器件103连接在导通器件101与CPU之间，用于将导通器件101的导通电流控制在预设电流（如2mA）以内。在具体实施时，所述限流器件为限流电阻、扼流电感、或磁珠。

以限流器件为限流电阻为例，请同时参阅图2和图3，在具体实施时，所述导通器件101可采用PIN 二极管D，所述调整匹配器件102可采用电容C或电感L，所述限流器件103为限流电阻R。本实施例中，电感L可则将分集天线的低频谐振的值从低往高低调整，电容C可将分集天线的低频谐振的值从高往低调整。

以图2的调整匹配器件102采用电感L为例。所述频率切点5连接PIN 二极管D的正极、还通过限流电阻R连接CPU的控制脚，所述PIN 二极管D的负极通过电感L连接PCB板的地。

当CPU的控制脚（如GPIO 8脚）输出的导通电压为0V时，PIN 二极管D不导通，分集天线的低频谐振为750MHz。当导通电压为1.8V的高压时，PIN 二极管D 导通，电感L与天线辐射体2连接，使分集天线的低频谐振切换为880MHz。再通过调整电感L的感值，可使低频谐振在869MHz~894MHz之间微调。图4表示PIN 二极管未导通的天线回波损耗，图5表示PIN 二极管导通后的天线回波损耗。PIN 二极管未导通时，低频谐振从734MHz（回波损耗为-10.539dB）, 746MHz（回波损耗为-10.222 dB）切换至869MHz（回波损耗为-1.1021dB）, 894MHz（回波损耗为-1.0003 dB）。回波损耗变大。PIN 二极管导通后，低频谐振从734MHz（回波损耗为-0.7728dB）, 746MHz（回波损耗为-0.8276 dB）切换至869MHz（回波损耗为-9.6271dB）, 894MHz（回波损耗为-10.557 dB）。

以图3的调整匹配器件102采用电容C和直流导通器件为例。所述频率切点5连接PIN 二极管D的正极、还通过限流电阻R连接CPU的控制脚，所述PIN 二极管D的负极通过电容C连接PCB板的地，所述直流导通器件与所述电容并联。具体实施时，所述直流导通器件为电感或磁珠，则电感或磁珠与所述电容并联。图3中以直流导通器件为电感为例。

当CPU的控制脚输出的导通电压为0V时，PIN 二极管D不导通，分集天线的低频谐振为880MHz。当导通电压为1.8V的高压时，PIN 二极管D 导通，电容C与天线辐射体2连接，使分集天线的低频谐振切换为750MHz。再通过调整电容C的容值，可使低频谐振在746MHz~756MHz之间微调。这样不仅可以提升天线性能，还可以减小分集天线的尺寸，节约天线空间。

采用本实施例的提供的天线带宽扩展装置所测得的PIN 二极管未导通和导通的天线效率如下表1所示。

表1

为了优化PIN 二极管工作状态下的手机功耗，调整分压限流电阻R的阻值，可将PIN 二极管的导通电流控制在2mA以内。如PIN 二极管的导通电压是0.8V，从CPU的控制脚到PIN 二极管的整个链路电压是1.8V。如果将限流电阻R设为1K ohm，则整个链路的电流是1mA。如果将限流电阻R设为510 ohm，则整个链路的电流是1.9mA。

基于上述的天线带宽扩展装置，本发明还提供一种移动终端，所示移动终端包括所述天线带宽扩展装置。

综上所述，本发明提供的天线带宽扩展装置及移动终端具有以下优点：相比传统天线占用天线空间更小，扩展了天线带宽，提高了天线效率。通过PIN 二极管的通断进行带宽调整，相比现有采用切换芯片调整的成本更低，价格只有现有切换芯片的10%；并且封装小，PCB板占用面积小，摆放灵活。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种天线带宽扩展装置，包括天线、PCB板、设置在PCB板上的CPU和射频器件，其特征在于，所述PCB板上还设置有导通器件和调整匹配器件，所述天线的天线辐射体上设置用于将天线辐射体与PCB板相连的接地点、用于天线射频输入信号的馈入点和用于频率切换的频率切点；

所述接地点连接PCB板的地，所述馈入点连接PCB板上的射频器件，所述频率切点连接CPU和导通器件，所述调整匹配器件连接导通器件和PCB板的地；所述CPU输出导通电压控制导通器件的通断，以调整天线带宽；所述调整匹配器件在导通器件导通时，用于微调天线谐振。

2.根据权利要求1所述的天线带宽扩展装置，其特征在于，还包括限流器件，所述限流器件连接在导通器件与CPU之间，用于将导通器件的导通电流控制在预设电流内。

3.根据权利要求2所述的天线带宽扩展装置，其特征在于，所述限流器件为限流电阻、扼流电感、或磁珠。

4.根据权利要求3所述的天线带宽扩展装置，其特征在于，所述导通器件为PIN 二极管，所述调整匹配器件为电感，所述限流器件为限流电阻；所述频率切点连接PIN 二极管的正极、还通过限流电阻连接CPU的控制脚，所述PIN 二极管的负极通过电感连接PCB板的地。

5.根据权利要求3所述的天线带宽扩展装置，其特征在于，所述导通器件为PIN 二极管，所述调整匹配器件包括电容和直流导通器件，所述限流器件为限流电阻；所述频率切点连接PIN 二极管的正极、还通过限流电阻连接CPU的控制脚，所述PIN 二极管的负极通过电容连接PCB板的地，所述直流导通器件与所述电容并联。

6.根据权利要求5所述的天线带宽扩展装置，其特征在于，所述直流导通器件为电感或磁珠。

7.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的天线带宽扩展装置。