CN105449364B - 天线和移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天线和移动终端，该天线包括辐射元件，辐射元件包括与射频电路连接的馈电端口和与接地平面连接的第一端口，其特征在于，辐射元件还包括第二端口，天线还包括第一电路，第一电路包括串联连接的第一电感和可调电容；第一电路的一端与第二端口连接，另一端与接地平面连接。本发明实施例的天线和移动终端，通过在天线的辐射元件上增加一个端口，在该端口与接地平面之间串联连接电感和可调电容，调节可调电容，可以实现天线在较大范围内进行多频带切换，并且切换状态多，结构简单成本低。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及通信设备中的天线和移动终端。
背景技术
随着移动通信技术的快速发展，诸如移动终端的便携式无线电设备对天线的要求也越来越高。尤其在一些恶劣的天线环境下，天线的设计难度很大，常规的天线难以实现LTE(Long Term Evolution，长期演进)的带宽需求。因此，调谐器概念应运而生，在实际应用中调谐器主要有两种：一种主要基于开关，另一种则基于可调电容。
基于开关的调谐技术，可调的状态只有有限的几种，不能很好的覆盖所有频段，不能满足天线的多频段需求，并且开关多基于CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺，会引入较大的损耗。
基于可调电容的调谐技术是将可调电容形成匹配电路，与馈电端相连，通过调节匹配电路进而调节天线频段。当匹配电路设计简单时，可调的频段范围非常有限；虽然从理论上来说可以设计复杂的电路拓扑结构，以实现大的频段调节范围，但由于可调电容的寄生效应，多个可调电容级联的方式并不实用。因此，现有的技术对天线的频段的调节范围都较小，不能满足天线多频带需求。
发明内容
本发明实施例提供一种天线和移动终端，结构简单成本低，能够实现较大范围的多频带切换。
本发明实施例中的天线包括辐射元件，辐射元件包括与射频电路连接的馈电端口和与接地平面连接的第一端口，辐射元件还包括第二端口，天线还包括第一电路，第一电路包括串联连接的第一电感和可调电容；第一电路的一端与第二端口连接，另一端与接地平面连接。
当通过调节第一电路的可调电容及第一电感的大小不能满足天线的频段要求时，可以在第一端口与接地平面之间再串联一个第二电感，以进行匹配。第二电感的感值为3-5nH。
当本发明实施例的天线应用为倒F形天线(Inverted F Antenna，IFA)时，第二端口和馈电端口在辐射元件上的距离小于辐射元件的长度的1/2。第一电感的感值为50-100nH。
当本发明实施例的天线应用为环天线(LOOP Antenna)时，第二端口和馈电端口在辐射元件上的距离大于辐射元件的长度的1/2。第一电感的感值为10-20nH。
本发明实施例还提供了一种移动终端，该移动终端包括根据本发明实施例的天线。
基于上述技术方案，本发明实施例的天线和移动终端，通过在天线的辐射元件上增加一个端口，在该端口与接地平面之间串联连接电感和可调电容，调节可调电容，可以实现天线在较大范围内进行多频带切换，并且切换状态多，结构简单成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明一个实施例的天线的示意图。
图2是根据本发明一个实施例的第一电路的示意图。
图3是根据本发明一个实施例的天线的示意图。
图4是根据本发明一个实施例的天线的示意图。
图5是根据本发明一个实施例的天线的效率图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
在本发明中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件；当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件、也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
应理解，本发明的技术方案可以应用于各种通信系统，例如：GSM(Global Systemof Mobile communication，全球移动通讯)系统、CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)系统、CDMA2000系统、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)系统、GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务)系统、LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统、LTE-A(Advanced long term evolution，先进的长期演进)系统、UMTS(Universal Mobile Telecommunication System，通用移动通信系统)、增强型数据速率GSM演进技术(Enhanced Data Rate for GSM Evolution，EDGE)、高速分组接入技术(High Speed Packet Access，HSPA)、时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA)，无线局域网络(WirelessLocal Area Networks，WLAN)，蓝牙(Bluetooth)、全球定位系统(Global PositionSystem，GPS)，近场通信(Near Field Communication，NFC)系统等，本发明实施例对此并不限定。
还应理解，本发明实施例可以用于各种用户设备(UE，User Equipment)包括但不限于移动台(MS，Mobile Station)、移动终端(Mobile Terminal)、移动电话(MobileTelephone)、手机(handset)及便携设备(portable equipment)等，例如，用户设备可以是移动电话(或称为“蜂窝”电话)、具有无线通信功能的计算机等，用户设备还可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置、个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)、平板电脑或数据卡等等。
由于移动终端向超薄方向发展，现在的移动终端的天线多为内置天线。同时，为了满足通用性要求，移动终端越来越多地能够支持不同制式的标准，从而对内置天线提出了能够覆盖多频段的要求。目前，常用的内置天线包括倒F形天线(Inverted F Antenna，IFA)和环天线(LOOP Antenna)等。天线的可调节性在本说明书中是指可以以电学方式来改变天线的谐振频率，使得天线能够工作在设定的频率范围内。
图1示出了根据本发明一个实施例的天线100的示意图。如图1所示，该天线100包括辐射元件102，辐射元件102包括与射频电路连接的馈电端口104和与接地平面连接的第一端口106，辐射元件102还包括第二端口108，天线100还包括第一电路110，第一电路110包括串联连接的第一电感112和可调电容114(在图2中示出)；第一电路110的一端与第二端口108连接，另一端与接地平面连接。
其中，辐射元件102通常为具有刚性的金属带或者金属片，其可以固定在印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)上。从辐射元件102的馈电端口104，即与馈电电路的端口开始为辐射元件102的一端，到辐射元件102的另一端之间，为天线100的长度。各端口，如馈电端口104、第一端口106和第二端口108可以是弹片。
具体而言，在本发明实施例中，为了实现天线100的可调性，增加的第一电路110可以通过在天线100的辐射元件102上增加一个第二端口108来实现。该第二端口108的位置的选择可以根据天线100所需切换的频段范围来决定，即可以通过调节第二端口108在辐射元件102上与馈电端口104的距离来调节天线100所能支持的频段范围。第一电路110中的第一电感112的感值约为10-100nH，可以根据天线100所需切换的频段范围、可调电容114的容值范围以及第二端口108在辐射元件102上的位置来确定。因此，第二端口108的位置、第一电路110中的第一电感112的感值、可调电容114的容值范围以及天线100所需切换的频段范围几者是相互关联的。
通过优化第二端口108在辐射元件102上的位置，可以实现天线在较大范围内进行多频带切换。由于可调电容的步进较小，使得天线的可切换状态很多。本发明实施例的天线增加的电路或元件结构简单，并且由于电感、可调电容等元件的成本较低，使得本发明实施例的天线的成本较低。相对于基于开关的调谐技术的可调节天线，本发明实施例的天线的插损也较小。
应理解，在本发明实施例中，可以根据控制信号，通过软件接口配置可调电容的电容值，以达到天线所需的频率，但本发明实施例对此不作限定。
因此，本发明实施例的天线，通过在天线的辐射元件上增加一个端口，在该端口与接地平面之间串联连接电感和可调电容，调节可调电容，可以实现天线在较大范围内进行多频带切换，并且切换状态多，结构简单成本低。
可选地，作为一个实施例，有可能无论怎样调节第二端口108的位置以及第一电路110中的第一电感112的感值，仍不能使得调节第一电路110中的可调电容114时，能够使天线100可以在需要的频段范围内切换。为了增加可调性，如图3所示，本发明实施例的天线100可以在第一端口106与接地平面之间再串联一个第二电感116。该第二电感116的感值可以为3-5nH。
因此，本发明实施例的天线，通过在第一端口与接地平面之间再串联一个电感，可以增加天线的可调性，保证天线可以在需要的频段范围内切换，结构简单。
在本发明实施例中，针对不同的频段(高频或者低频)需求，天线可以选择不同的天线模式和不同的接地位置。
可选地，作为一个实施例，如图1中所示，所需的天线为IFA时，第二端口108和馈电端口104在辐射元件102上的距离小于辐射元件102的长度的1/2。当天线为IFA时，第一电感112的感值可以约为50-100nH。
可选地，作为一个实施例，如图4中所示，所需的天线为LOOP天线时，第二端口108和馈电端口104在辐射元件102上的距离大于辐射元件102的长度的1/2。当天线为LOOP天线时，第一电感112的感值可以约为10-20nH。
因此，本发明实施例的天线，可以通过选择或改变天线的结构，形成不同的模式的天线，如构成IFA或LOOP天线等，使得本发明实施例的天线可以应用于多种场景。
图5示出了根据本发明实施例的天线的效率图。图5是根据本发明实施例的IFA改变可调电容的值时效率随频率的变化曲线。在图5示出的例子的IFA的可调电容的容值范围为2.7-8.2pF，第一电感的感值为100nH。曲线A-D分别对应可调电容取不同值时，天线在自由空间中的效率。从图中曲线可以看出，在700-1000MHz频率范围内，天线的效率均大于15％，能够满足使用要求。
应理解，图5示出的是本发明的一个实施例的天线的效率图，而非对本发明的限定。通过改变本发明实施例的天线的元件的值的大小、元件的位置等，可以使天线工作在低频范围或者高频范围。例如，除第二端口和第一电路之外，还可以设置多个端口以及各端口分别对应的电感与可调电容的串联电路，当选择不同的端口和串联电路时，天线对应的频率范围不同。此外，还可以通过增加寄生元件，使得天线可以覆盖多于一个频率范围。
还应理解，本发明实施例中的天线，其结构在细节方面可以不同于实施例中所描述的结构。其中的电感、电容等器件可以由其它具有相同作用或效果的元件替代。本发明实施例中的天线，还可以包括寄生元件，借助寄生元件，使得天线可以在额外的频率范围工作，本发明实施例对此不作限定。
本发明实施例还提供了一种移动终端，该移动终端包括根据本发明实施例的天线100。该移动终端可以是手机、平板电脑等，还可以是移动台(MS，Mobile Station)、移动电话(Mobile Telephone)、笔记本电脑、台式电脑、便携设备(portable equipment)、具有无线通信功能的计算机、便携式、袖珍式、手持式的计算机内置的或者车载的移动装置等等，本发明实施例对此不作限定。
因此，本发明实施例的移动终端，使用根据本发明实施例的天线，可以实现天线在较大范围内进行多频带切换，并且切换状态多，结构简单成本低，从而降低对移动终端的设计要求。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的设备可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种天线，所述天线包括辐射元件，所述辐射元件包括与射频电路连接的馈电端口和与接地平面连接的第一端口，其特征在于，所述辐射元件还包括第二端口，所述天线还包括第一电路，所述第一电路包括串联连接的第一电感和可调电容；所述第一电路的一端与所述第二端口连接，另一端与所述接地平面连接，其中所述第二端口与所述馈电端口的距离根据所需频段范围进行调节。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一端口与所述接地平面之间还串联有第二电感。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述第二电感的感值为3-5nH。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线，其特征在于，当所述天线应用为倒F形天线IFA时，所述第二端口和所述馈电端口在所述辐射元件上的距离小于所述辐射元件的长度的1/2。
5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述第一电感的感值为50-100nH。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的天线，其特征在于，当所述天线应用为环LOOP天线时，所述第二端口和所述馈电端口在所述辐射元件上的距离大于所述辐射元件的长度的1/2。
7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述第一电感的感值为10-20nH。
8.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括根据权利要求1至7中任一项所述的天线。
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