CN105632764B - 可调控电容装置和有源天线及移动通讯终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调控电容装置和有源天线及移动通讯终端。该可调控电容装置用于对无源天线的频带进行调节，无源天线为移动通讯终端中的天线，该可调控电容装置包括：可变电容，与无源天线并联，用于通过电容量的变化对无源天线的频带进行调节；以及可变电容控制模块，与可变电容相连接，与移动通讯终端的中央处理器相连接，用于根据中央处理器输出的电容调节控制数据对可变电容的电容量进行调节。通过本发明，解决了相关技术中移动通讯终端的天线频带范围较窄的问题。

Description

可调控电容装置和有源天线及移动通讯终端

技术领域

本发明涉及移动通讯终端领域，具体而言，涉及一种可调控电容装置和有源天线及移动通讯终端。

背景技术

手机内设置的天线本身具有固定的频带宽度，如果需要使用手机天线本身的固定频带宽度范围以外的频带，则需要更换手机，使用配置有相应频带宽度天线的手机，为用户使用手机造成不便。而且，当前的智能手机外壳的设计多采用金属材料进行制造，金属元素可以增加手机的质感及手感，且金属材料制作的手机外壳结构更可靠，但是金属材料会影响手机天线信号的发出，即使手机在无遮挡的空间下信号也较差，如果在使用过程中人的头部或者手部对手机天线造成遮挡，还会导致手机频带发生偏移，使得手机信号衰减严重，造成手机信号差，出现通话突然中断，上网速度慢，耗电速度加快等问题。

针对相关技术中移动通讯终端的天线频带范围较窄的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可调控电容装置和有源天线及移动通讯终端，以解决相关技术中移动通讯终端的天线频带范围较窄的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种可调控电容装置。该可调控电容装置用于对无源天线的频带进行调节，无源天线为移动通讯终端中的天线，该可调控电容装置包括：可变电容，与无源天线并联，用于通过电容量的变化对无源天线的频带进行调节；以及可变电容控制模块，与可变电容相连接，与移动通讯终端的中央处理器相连接，用于根据中央处理器输出的电容调节控制数据对可变电容的电容量进行调节。

进一步地，可变电容控制模块为MIPI射频前端控制接口模块。

进一步地，可变电容、可变电容控制模块集成在可调控电容芯片中。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种有源天线。该有源天线包括本发明的可调控电容装置。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种有源天线。该有源天线包括：无源天线，用于发射和接收无线信号；以及可调控电容装置，与无源天线相连接，用于对无源天线进行频移，其中，对无源天线进行频移的大小与可调控电容装置的电容量相关。

进一步地，该可调控电容装置为可调控电容芯片，可调控电容芯片的第一接口与无源天线相连接，第二接口用于接收电容调节控制数据。

进一步地，该有源天线还包括：第一电阻，连接在无源天线与可调控电容芯片的第一接口之间；第一电感，第一端与无源天线相连接，第二端接地；第二电感，第一端与无源天线相连接，第二端接地；第二电阻，第一端与电容调节控制数据相连接，第二端与可调控电容芯片的第二接口相连接；以及第一电容，第一端与可调控电容芯片的第二接口相连接，第二端接地。

进一步地，可调控电容芯片的第三接口用于接收输入电压，可调控电容芯片的第四接口用于接收时钟信号，该有源天线还包括：第三电阻，连接在输入电压与可调控电容芯片的第三接口之间；第四电阻，连接在时钟信号与可调控电容芯片的第四接口之间；第二电容，第一端与可调控电容芯片的第三接口相连接，第二端接地；第三电容，第一端与可调控电容芯片的第三接口相连接，第二端接地；以及第四电容，第一端与可调控电容芯片的第四接口相连接，第二端接地。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种移动通讯终端。该移动通讯终端包括本发明的有源天线。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种移动通讯终端。该移动通讯终端包括：有源天线，其中，有源天线包括：无源天线，用于发射和接收无线信号；以及可调控电容装置，与无源天线相连接，用于对无源天线进行频移，其中，对无源天线进行频移的大小与可调控电容装置的电容量相关；接收机测量电路，与有源天线相连接，用于检测有源天线接收到的信号的强度，得到接收信号强度；以及中央处理器，与接收机测量电路和有源天线相连接，用于根据接收信号强度向有源天线的可调控电容装置输出电容调节控制数据。

本发明通过可变电容与无源天线并联，通过可变电容的电容量的变化对无源天线的频带进行调节，以及与可变电容和移动通讯终端的中央处理器相连接的可变电容控制模块，根据中央处理器输出的电容调节控制数据对可变电容的电容量进行调节，解决了相关技术中移动通讯终端的天线频带范围较窄的问题，进而达到了拓宽移动通讯终端的天线频带的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的可调控电容装置的示意图；

图2是根据本发明第二实施例的可调控电容装置的示意图；

图3是根据本发明第一实施例的有源天线的示意图；

图4是根据本发明第二实施例的有源天线的示意图；

图5是根据本发明第三实施例的有源天线的示意图；

图6是根据本发明第一实施例的移动通讯终端的示意图；

图7是根据本发明实施例的移动通讯终端的频带分布示意图；

图8是根据本发明第二实施例的移动通讯终端的示意图；以及

图9是根据本发明实施例的有源天线对无源天线频移的波形示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明的实施例提供了一种可调控电容装置。

图1是根据本发明第一实施例的可调控电容装置的示意图。如图1所示，该装置包括可变电容10和可变电容控制模块20。

可变电容10与无源天线并联，用于通过电容量的变化对无源天线的频带进行调节。无源天线是不带有任何有源器件的天线，是一个金属体，只含有金属和介质。无源天线的频带范围是固定的，如果需要使用无源天线本身的频带宽度范围以外的频带，则需要更换天线。电容对天线谐振本身具有频移作用，可以对天线的工作频带进行搬移，通过将可变电容10并联在无源天线上，不仅能够拓宽天线原本的固有频带，还可以通过调节电容量的大小实现对天线的频移大小的控制。

可变电容控制模块20与可变电容10和移动通讯终端的中央处理器相连接，可以根据中央处理器输出的电容调节控制数据对可变电容10的电容量进行调节。可变电容控制模块20与中央处理器之间通过通讯协议进行数据的交互，可选地，该通讯协议可以是移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface，简称MIPI)联盟，可变电容控制模块20可以是MIPI射频前端控制接口模块。可变电容控制模块20接收中央处理器输出的电容调节控制数据，根据该电容调节控制数据对可变电容10的电容量进行调节。其中，中央处理器可以是移动通讯终端的基带芯片。

优选地，可变电容10、可变电容控制模块20集成在一块可调控电容芯片中，该可调控电容芯片可以通过多个引脚与无源天线、中央处理器相连接，等效于与无源天线对地并联的可变可调电容。

该实施例提供的可调控电容装置，通过与无源天线并联的可变电容10通过电容量的变化对无源天线的频带进行调节，以及与可变电容10和移动通讯终端的中央处理器相连接的可变电容控制模块20根据中央处理器输出的电容调节控制数据对可变电容10的电容量进行调节，解决了相关技术中移动通讯终端的天线频带范围较窄的问题，有效改善了移动通讯终端由于采用金属材料造成信号缺陷的瓶颈。通过对天线频带进行频移，能够拓宽天线原本的固有频带。移动通讯终端在不同的环境和使用状态下会造成无源天线工作的频带发生偏移，例如，手握，免提等多种状态会对天线的频带产生影响，会导致天线频带偏离信号匹配最佳的频带，造成移动通讯终端接收到的天线信号的强弱发生变化，本发明提供的可调控电容装置还可以通过调节可变电容10的电容量大小实现对天线的频移大小的控制，使得本身固有性能较差的某些频带可以被偏移后的性能较好的频带代替，提高天线本身的无源效率，使天线工作在信号最佳的频带上，让天线总是处于最佳的信号匹配上。

图2是根据本发明第二实施例的可调控电容装置的示意图。如图2所示，该可调控电容装置包括可变电容10、MIPI射频前端(Radio Frequency Front End，简称RFFE)接口21和控制模块(Control Block)22。

可变电容10、MIPI射频前端接口21和控制模块22共同构成了有源模块，该有源模块可以与无源天线构成有源天线系统。

在本实施例中，可变电容10与射频(Radio Frequency，简称RF)并联，具体地，可变电容10一端与RF相连接，另一端通过连接射频前端接地引脚RFGND1和射频前端接地引脚RFGND2接地。

MIPI射频前端控制接口模块可以接受移动通讯终端的中央处理器控制调节可变电容10电容量的大小，以对天线的频带进行搬移。MIPI射频前端控制接口模块包括如图2中所示的MIPI射频前端接口21和控制模块22。

MIPI射频前端接口21与移动通讯终端的中央处理器相连接，具体地，MIPI射频前端接口21通过三个接口：输入电压接口VIO、时钟信号接口SCLK、控制数据接口SDATA与中央处理器进行通讯，控制数据接口用于接收中央处理器输入的控制可变电容10的电容量大小的电容调节控制数据，输入电压接口用于接收电压，时钟信号接口用于接收时钟信号。MIPI射频前端接口21通过重置接口SETID接收重置信号，通过接地引脚GND接地。

控制模块22与MIPI射频前端接口21相连接，在MIPI射频前端接口21接收到电容调节控制数据之后，通过控制模块22控制可变电容10的电容量。该实施例的可调控电容装置通过调节可变电容10电容量的变化控制天线的频移量，通过移动通讯终端中存储的天线处于不同信号强度下的电容调节控制数据调节可变电容10的电容量，自动调节可变电容10的电容量使其与信号最佳时的天线频移相匹配，可以让天线自适应不同的环境，改善天线性能。

本发明的实施例还提供了一种有源天线。

图3是根据本发明第一实施例的有源天线的示意图。如图3所示，该有源天线包括无源天线阵子100和可调控电容装置200。

有源天线包括两部分，无源天线和有源模块，无源天线可以包含多个天线阵子。在本实施例中，无源天线包括无源天线阵子100，有源模块为可调控电容装置200，由无源天线阵子100和可调控电容装置200构成有源天线。

无源天线阵子100用于发射和接收无线信号。在无源天线阵子100前端增加一个可控且可调的电容，即可调控电容装置200，可调控电容装置200与无源天线阵子100相连接共同组成有源天线。可调控电容装置200用于对无源天线阵子100进行频移，其中，对无源天线阵子100进行频移的大小与可调控电容装置200的电容量相关。无源天线阵子100是不带有任何有源器件的天线，与无源天线阵子100相连接的可调控电容装置200电容量的变化可以对无源天线阵子100的频带进行搬移，可调控电容装置200包括与无源天线阵子100并联且接地的可变电容。

优选地，该可调控电容装置200可以是本发明实施例提供的可调控电容装置。该可调控电容装置200还可以是可调控电容芯片，可调控电容芯片的第一接口与无源天线相连接，第二接口用于接收电容调节控制数据，可调控电容装置根据电容调节控制数据控制调节电容量的大小，该电容调节控制数据可以是由移动通讯终端的中央处理器计算并发出的，优选地，可调控电容芯片还可以包括接地的接口，实现可调控电容装置的可变电容与无源天线阵子100对地并联连接。

可调控电容装置为可调控电容芯片时，该有源天线内可调控电容芯片与无源天线阵子100的连接方式可以是：将第一电阻连接在无源天线与可调控电容芯片的第一接口之间；第一电感的第一端与无源天线相连接，第二端接地；第二电感的第一端与无源天线相连接，第二端接地；第二电阻的第一端与电容调节控制数据相连接，第二端与可调控电容芯片的第二接口相连接；第一电容的第一端与可调控电容芯片的第二接口相连接，第二端接地。可调控电容芯片还可以包括用于接收输入电压的第三接口，以及用于接收时钟信号的第四接口，其中，第三电阻连接在输入电压与可调控电容芯片的第三接口之间；第四电阻连接在时钟信号与可调控电容芯片的第四接口之间；第二电容的第一端与可调控电容芯片的第三接口相连接，第二端接地；第三电容的第一端与可调控电容芯片的第三接口相连接，第二端接地；第四电容的第一端与可调控电容芯片的第四接口相连接，第二端接地。

图4是根据本发明第二实施例的有源天线的示意图。如图4所示，该有源天线包括无源天线阵子100，无源天线阵子101和可调控电容装置200。

该有源天线置于移动通讯终端中，有源天线包括无源天线和有源模块。无源天线包括无源天线阵子100和无源天线阵子101，有源模块为可调控电容装置200。无源天线阵子100是一根两端接地的金属环(Metal Ring)。

可调控电容装置200的放置方式如图4所示。可调控电容装置200与无源天线阵子100相连接。可调控电容装置200可以接受移动通讯终端的中央处理器的控制，调节自身电容量的大小，从而控制对无源天线阵子100频带的频移量。

图5是根据本发明第三实施例的有源天线的示意图。如图5所示，该有源天线的具体电路连接方式如下：

可调控电容芯片201的RF接口与电阻R1的第一端相连接，电阻R1的第二端与无源天线阵子100相连接，且电阻R1的第二端与电感L1的第一端和电感L2的第一端相连接，电感L1的第二端和电感L2的第二端接地，可调控电容芯片201的RFGND1接口和RFGND2接口接地。可调控电容芯片201的VIO接口、SETID接口和NC接口与电阻R3的第一端相连接，电阻R3的第二端与输入电压VREG相连接，电阻R3的第一端与电容C2的第一端和电容C3的第一端相连接，电容C2的第二端和电容C3的第二端接地，可调控电容芯片201的SCLK接口与电阻R4的第一端相连接，电阻R4的第一端与电容C4的第一端相连接，电容C4的第二端接地，电阻R4的第二端接时钟信号CLK输入，可调控电容芯片201的SDATA与电阻R2的第一端相连接，电阻R2的第一端与电容C1的第一端相连接，电容C1的第二端接地，电阻R2的第二端接电容调节控制数据DATA输入，可调控电容芯片201的GND接口接地。

可调控电容芯片201是一个可调控电容装置，可以作为有源模块与无源天线阵子100构成有源天线。可调控电容芯片201包括三种接口：无源天线接口、MIPI控制接口和供电接口。其中，无源天线接口包括RF接口、RFGND1接口和RFGND2接口，MIPI控制接口包括SCLK接口和SDATA接口，供电接口包括VIO接口、SETID接口和NC接口。

本发明的实施例还提供了一种移动通讯终端。该移动通讯终端包括本发明实施例的有源天线。

图6是根据本发明第一实施例的移动通讯终端的示意图。如图6所示，该移动通讯终端包括有源天线300，接收机测量电路400和中央处理器500。

有源天线300包括：无源天线，用于发射和接收无线信号；以及可调控电容装置，与无源天线相连接，用于对无源天线进行频移，其中，对无源天线进行频移的大小与可调控电容装置的电容量相关。接收机测量电路400与有源天线300相连接，用于检测有源天线300接收到的信号的强度，得到接收信号强度。中央处理器500与接收机测量电路400和有源天线300相连接，用于根据接收信号强度向有源天线300的可调控电容装置输出电容调节控制数据。其中，中央处理器500可以是移动通讯终端的基带芯片。

优选地，中央处理器500与有源天线300相连接可以是与有源天线300中的可调控电容装置相连接。中央处理器500可以查询预先存储的接收信号强度与电容调节控制数据的映射关系，也可以是用接收信号强度作为反馈对输出的电容调节控制数据进行调节，直至接收信号强度达到最强。

以本发明第三实施例的有源天线为例，基带芯片与可调控电容芯片201的MIPI控制接口相连接，可调控电容芯片201接受基带芯片的控制调节自身电容量的大小，从而控制与可调控电容芯片201相连接的无源天线阵子100的频带的频移量。

图7是根据本发明实施例的移动通讯终端的频带分布示意图。如图7所示，该移动通讯终端的频带分布分为低频带天线区域(Low band antenna area)110和高频带天线区域(High band antenna area)120。该移动通讯终端包括电池130。

图8是根据本发明第二实施例的移动通讯终端的示意图。如图8所示，该移动通讯终端的天线线型(Antenna pattern)102和金属环连接件(Metal ring connection part)103分布在低频带天线区域110内，可调控电容装置200与天线线型102和金属环连接件103相连接。

图9是根据本发明实施例的有源天线对无源天线频移的波形示意图。如图9所示，横坐标轴为频率，纵坐标轴为驻波信号。以虚线表示的波形1为无源天线的波形，以实线表示的波形2为有源天线对无源天线进行频移后的波形。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种有源天线，其特征在于，包括：

无源天线，用于发射和接收无线信号；以及

可调控电容装置，与所述无源天线相连接，用于对所述无源天线进行频移，其中，对所述无源天线进行频移的大小与所述可调控电容装置的电容量相关；

其中，所述可调控电容装置接收移动通讯中断的中央处理器计算并发出的电容调节控制数据对所述可调控电容装置的电容量进行调节；

其中，所述电容调节控制数据为所述无源天线处于不同信号强度下的电容调节控制数据，其中，所述可调控电容装置还用于通过调节自身电容量的大小，控制对所述无源天线频带的频移量，使得所述可调控电容装置的电容量与信号最佳时的天线频移相匹配；

所述可调控电容装置为可调控电容芯片，所述可调控电容芯片的第一接口与所述无源天线相连接，第二接口用于接收电容调节控制数据；

所述有源天线还包括：第一电阻，连接在所述无源天线与所述可调控电容芯片的第一接口之间；第一电感，第一端与所述无源天线相连接，第二端接地；第二电感，第一端与所述无源天线相连接，第二端接地；第二电阻，第一端与所述电容调节控制数据相连接，第二端与所述可调控电容芯片的第二接口相连接；以及第一电容，第一端与所述可调控电容芯片的第二接口相连接，第二端接地。

2.根据权利要求1所述的有源天线，其特征在于，所述可调控电容芯片的第三接口用于接收输入电压，所述可调控电容芯片的第四接口用于接收时钟信号，所述有源天线还包括：

第三电阻，连接在所述输入电压与所述可调控电容芯片的第三接口之间；

第四电阻，连接在所述时钟信号与所述可调控电容芯片的第四接口之间；

第二电容，第一端与所述可调控电容芯片的第三接口相连接，第二端接地；

第三电容，第一端与所述可调控电容芯片的第三接口相连接，第二端接地；以及

第四电容，第一端与所述可调控电容芯片的第四接口相连接，第二端接地。

3.一种移动通讯终端，其特征在于，包括权利要求1至2中任一项所述的有源天线。

4.一种移动通讯终端，其特征在于，包括：

有源天线，其中，所述有源天线包括：无源天线，用于发射和接收无线信号；以及可调控电容装置，与所述无源天线相连接，用于对所述无源天线进行频移，其中，对所述无源天线进行频移的大小与所述可调控电容装置的电容量相关；

所述可调控电容装置为可调控电容芯片，所述可调控电容芯片的第一接口与所述无源天线相连接，第二接口用于接收电容调节控制数据；

所述有源天线还包括：第一电阻，连接在所述无源天线与所述可调控电容芯片的第一接口之间；第一电感，第一端与所述无源天线相连接，第二端接地；第二电感，第一端与所述无源天线相连接，第二端接地；第二电阻，第一端与所述电容调节控制数据相连接，第二端与所述可调控电容芯片的第二接口相连接；以及第一电容，第一端与所述可调控电容芯片的第二接口相连接，第二端接地；

接收机测量电路，与所述有源天线相连接，用于检测所述有源天线接收到的信号的强度，得到接收信号强度；以及

中央处理器，与所述接收机测量电路和所述有源天线相连接，用于根据所述接收信号强度向所述有源天线的可调控电容装置输出电容调节控制数据，其中，所述中央处理器查询预先存储的接收信号强度与电容调节控制数据的映射关系，利用接收信号强度作为反馈对输出的电容调节控制数据进行调节。