CN105720380B - 可调多频段天线和天线调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调多频段天线和天线调试方法。本发明的可调多频段天线，包括：第一天线单元、第二天线单元、第一天线阻抗单元、第二天线阻抗单元、第一控制单元、天线匹配单元和第二控制单元；第一天线单元与第一天线阻抗单元与第一控制单元连接，第一控制单元连接至射频电路；第二天线单元与第二控制单元连接，第二控制单元通过天线匹配单元与第一控制单元连接、通过第二天线阻抗单元接地；第一控制单元用于控制第一天线单元与射频电路的导通、和第二天线单元与所述射频电路的导通；第二控制单元用于控制第二天线单元与天线匹配单元、第二天线阻抗单元的连接；本发明的天线能够在不增大天线体积的前提下拓展天线的带宽。
Description
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种可调多频段天线和天线调试方法。
背景技术
早期外置天线通常采用的螺旋天线，主要是通过调节弹簧线圈的疏密，以及线圈的大小来调节带宽。这种天线形式有着较佳的性能，但影响了手机的美观。随着现代通信技术的发展，人民生活水平的不断提高，移动通信终端产品尤其手机的越发普及，目前手机对于我们来说已是随身必带的物品，而且我们对手机功能要求越来越多，GPS,蓝牙，WIFI目前都已集成在手机上，手机中的天线个数也就随之增加，尤其对4G时代MIMO技术的应用，天线越发显得重要。天线的体积一直以来都是决定天线的带宽的一个至关重要的因素，天线尺寸越小，高度越低，带宽也就越窄，天线效率也就越低，如何在有限的空间里，在不增大天线体积的前提下，如何拓展天线的带宽是当今对天线设计的难点，也是主要工作任务。天线作为手机的一个器件，其性能受到它的周边的喇叭，摄像头，LCD,金属外壳等因素的影响，以及PCB板的布局，每款手机的布局都是不一样，所以每款手机的天线必须要量身打造。
目前国内外移动终端天线通常采用的内置天线为Monopole天线、IFA天线与PIFA天线这三种天线，Monopole天线主体下面需要净空，优点是体积小，高度低。这些天线都是单一频段，在不改变天线体积的情况下是无法拓展天线的带宽的
因此，现有技术并没有给出解决在不增大天线体积的前提下拓展天线的带宽的有效方案。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种可调多频段天线和天线调试方法，能够解决在不增大天线体积的前提下，如何拓展天线的带宽的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种可调多频段天线，包括：第一天线单元、第二天线单元、第一天线阻抗单元、第二天线阻抗单元、第一控制单元、天线匹配单元和第二控制单元；
所述第一天线单元与第一天线阻抗单元与第一控制单元连接，所述第一控制单元连接至射频电路；所述第二天线单元与所述第二控制单元连接，所述第二控制单元通过所述天线匹配单元与所述第一控制单元连接，所述第二控制单元通过所述第二天线阻抗单元接地；
所述第一控制单元用于控制所述第一天线单元与所述射频电路的导通、和所述第二天线单元与所述射频电路的导通；
所述第二控制单元用于控制所述第二天线单元与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接。
进一步地，所述第一天线单元设有多个第一连接端，所述第一天线阻抗单元包括：多个天线阻抗网络；一个所述第一连接端通过一个所述天线阻抗网络与所述第一控制单元连接；所述第二天线单元设有一个第二连接端，所述第二天线单元通过所述第二连接端与所述第二控制单元连接；
所述第一控制单元用于控制所述第一连接端与射频电路的导通、和所述第二天线单元与所述射频电路的导通；
所述第二控制单元用于控制所述第二连接端与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接。
进一步地，所述第一控制单元用于通过开关闭合和/或断开的方式控制所述连接端与射频电路的导通、和所述第二天线单元与所述射频电路的导通。
进一步地，所述第一控制单元用于根据第一控制信号控制所述第一连接端与射频电路的导通、和所述第二连接端与所述射频电路的导通。
进一步地，所述第二控制单元用于通过开关闭合和/或断开的方式控制所述第二连接端与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接。
进一步地，所述第二控制单元用于根据第二控制信号通过开关闭合和/或断开的方式控制所述第二连接端与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接。
同样为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种天线调试方法，所述天线为上述设有第一连接端和第二连接的可调多频段天线，包括如下步骤：
通过第一控制单元选择对应的所述第一连接端与射频电路导通；
通过第二控制单元断开所述第二连接端与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接；
通过调节第一天线单元的天线走线产生谐振点，然后通过调节与射频电路不导通的天线阻抗网络来调试所述第一天线单元的带宽；
通过调节与射频电路导通的天线阻抗网络优化第一天线单元的频段。
同样为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种天线调试方法，所述天线为上述设有第一连接端和第二连接的可调多频段天线，包括如下步骤：
通过第一控制单元选择对应的所述第一连接端与射频电路导通；
通过第二控制单元使所述第二连接端与所述第二天线阻抗单元连接；
通过调节第一天线单元的天线走线产生谐振点，然后通过调节与射频电路不导通的天线阻抗网络来调试所述第一天线单元的带宽；
通过调节与射频电路导通的天线阻抗网络优化第一天线单元的频段；
通过调节第二天线单元的天线走线产生谐振点，通过调节第二天线阻抗单元改变第一天线单元的阻抗。
同样为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种天线调试方法，所述天线为上述设有第一连接端和第二连接的可调多频段天线，包括如下步骤：
通过所述第二控制单元使所述第二连接端与所述天线匹配单元连接；
通过所述第一控制单元使所有所述第一连接端与射频电路不导通，使所述第二连接端与所述射频电路导通；
通过调节第二天线单元的天线走线产生谐振点，调节所述天线匹配单元。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种可调多频段天线和天线调试方法；本发明的可调多频段天线，包括：第一天线单元、第二天线单元、第一天线阻抗单元、第二天线阻抗单元、第一控制单元、天线匹配单元和第二控制单元；所述第一天线单元与第一天线阻抗单元与第一控制单元连接，所述第一控制单元连接至射频电路；所述第二天线单元与所述第二控制单元连接，所述第二控制单元通过所述天线匹配单元与所述第一控制单元连接，所述第二控制单元通过所述第二天线阻抗单元接地；所述第一控制单元用于控制所述第一天线单元与所述射频电路的导通、和所述第二天线单元与所述射频电路的导通；所述第二控制单元用于控制所述第二天线单元与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接；本发明提供的可调多频段天线可以供用户在不改变天线体积的情况下，通过改变天线形式和天线阻抗增加天线频段，拓展了天线带宽，从而实现手机天线的多频段，满足移动终端小型化、超薄化的发展趋势。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种可调多频段天线的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的另一种可调多频段天线的结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的第一种天线调试方法的流程示意图；
图4为本发明实施例二提供的第二种天线调试方法的流程示意图；
图5为本发明实施例二提供的第三种天线调试方法的流程示意图；
图6为本发明实施例三提供的一种天线系统的结构示意图；
图7为本发明实施例三提供的一种天线在PCB板上布线示意图；
图8为本发明实施例四提供的第一种天线工作频段示意图；
图9为本发明实施例四提供的第二种天线工作频段示意图；
图10本发明实施例四提供的第三种天线工作频段示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
考虑到在不增大天线体积的前提下，如何拓展天线的带宽的技术问题，本实施例提供了一种可调多频段天线，该天线可以为monopole天线，如图1所示，包括：第一天线单元、第二天线单元、第一天线阻抗单元、第二天线阻抗单元、第一控制单元、天线匹配单元和第二控制单元；
所述第一天线单元与第一天线阻抗单元与第一控制单元连接，所述第一控制单元连接至射频电路；所述第二天线单元与所述第二控制单元连接，所述第二控制单元通过所述天线匹配单元与所述第一控制单元连接，所述第二控制单元通过所述第二天线阻抗单元接地；
所述第一控制单元用于控制所述第一天线单元与所述射频电路的导通、和所述第二天线单元与所述射频电路的导通；
所述第二控制单元用于控制所述第二天线单元与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接。
应用本实施例提供的可调多频段天线，用户可以通过第一控制单元和第二控制单元来改变天线形式，从而实现改变天线形式，由此谐振出不同的频段；且在改变天线形式和天线辐射状态之后，还可以通过第一天线阻抗单元、第二天线阻抗单元或天线匹配单元改变天线阻抗来完成天线调试本实施例的天线可以在不改变天线体积的情况下，通过改变天线形式和天线阻抗增加天线频段，拓展了天线带宽，从而实现手机天线的多频段，满足移动终端小型化、超薄化的发展趋势。
在本实施例中天线的形式主要包括以下三种，
1、第一天线单元单独作为天线，即第二天线单元与射频电路不导通，断开与天线匹配单元和第二天线阻抗单元的连接，第一天线单元与射频电路导通；在此形式下第一天线单元可以产生对于的谐振频段。
2、第二天线单元单独作为天线，即第一天线单元与射频电路不导通，第二天线单元通过天线匹配单元与射频电路导通，第一天线单元与射频电路不导通；在次情况下，可以产生谐振频段。
3、第一天线单元和第二天线单元共同作为天线，其中第二天线单元通过第二天线阻抗单元接地，此时第二天线单元为第一天线单元的耦合单元，属于第一天线单元的一部分，二者产生谐振频段。
在改变天线形式的基础上，本实施例还可以改变第一天线单元的辐射状态进一步产生多个谐振频段，优先地，本实施例通过控制第一天线单元多个连接端(例如弹脚)与射频电路的导通来改变第一天线单元的辐射状态。如图2所示，具体地：
在上述天线的基础上，所述第一天线单元设有多个第一连接端，所述第一天线阻抗单元包括：多个天线阻抗网络；一个所述第一连接端通过一个所述天线阻抗网络与所述第一控制单元连接；所述第二天线单元设有一个第二连接端，所述第二天线单元通过所述第二连接端与所述第二控制单元连接；
所述第一控制单元用于控制所述第一连接端与射频电路的导通、和所述第二天线单元与所述射频电路的导通；
所述第二控制单元用于控制所述第二连接端与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接。
此时本实施例的天线在改变形式之后或者同时，还可以通过控制第一天线单元的连接端与射频电路的导通来进一步产生多个不同的谐振频段。例如：
在天线处于第一种形式下，可以通过第一控制单元选择对应的连接端与射频电路导通来改变第一天线单元的辐射状态，从而产生不同的谐振频段；
在天线处于第三种形式下，还可以通过选择对应的连接端与射频电路导通来改变第一天线单元的辐射状态，从而改变第一天线单元和第二天线单元两者产生的谐振频段。
应用本实施例的天线，在改变天线形式和天线辐射状态之后，还可以通过天线阻抗网络、第二天线阻抗单元或天线匹配单元改变天线阻抗来完成天线调试。
优先地，本实施例天线中所述第一控制单元用于通过开关闭合和/或断开的方式控制所述连接端与射频电路的导通、和所述第二天线单元与所述射频电路的导通。此时，所述第一控制单元可以为多路开关控制单元，每一路与一个天线阻抗网络、一个第一连接端串联。
优先地，所述第一控制单元用于根据第一控制信号控制所述第一连接端与射频电路的导通、和所述第二连接端与所述射频电路的导通。
在本实施例中，可以通过CPU产生第一控制信号发送给第一控制单元，第一控制信号可采用GPIO、MIPI或其他可控信号。
在本实施例中同样对于第二控制单元，也可以通过开关闭合和/或断开的方式控制所述第二连接端与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接。
具体地，第二控制单元也可以根据第二控制信号通过开关闭合和/或断开的方式控制所述第二连接端与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接。
其中，第二控制信号可以由CPU产生，可采用GPIO、MIPI或其他可控信号。
实施例二：
本实施例提供了一种天线调试方法，所述天线为上述如图2所示的天线，如图3所示，包括如下步骤：
步骤301：通过第一控制单元选择对应的所述第一连接端与射频电路导通；
步骤302：通过第二控制单元断开所述第二连接端与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接；
步骤303：通过调节第一天线单元的天线走线产生谐振点，然后通过调节与射频电路不导通的天线阻抗网络来调试所述第一天线单元的带宽；
步骤304：通过调节与射频电路导通的天线阻抗网络优化第一天线单元的频段。
利用上述调试方法调试后的天线形式为：第一天线单元单独作为天线，产生谐振频段。
本实施例还提供了一种天线调试方法，所述天线为上述如图2所示的天线，如图4所示，包括如下步骤：
步骤401：通过第一控制单元选择对应的所述第一连接端与射频电路导通；
步骤402：通过第二控制单元使所述第二连接端与所述第二天线阻抗单元连接；
步骤403：通过调节第一天线单元的天线走线产生谐振点，然后通过调节与射频电路不导通的天线阻抗网络来调试所述第一天线单元的带宽；
步骤404：通过调节与射频电路导通的天线阻抗网络优化第一天线单元的频段；
步骤405：通过调节第二天线单元的天线走线产生谐振点，通过调节第二天线阻抗单元改变第一天线单元的阻抗。
利用上述调试方法调试后的天线形式为：第一天线单元和第二天线单元共同作为天线，产生谐振频段，其中第二天线单元为第一天线单元的耦合单元。
本实施例还提供了一种天线调试方法，所述天线为上述如图2所示的天线，如图5所示，包括如下步骤：
步骤501：通过所述第二控制单元使所述第二连接端与所述天线匹配单元连接；
步骤502：通过所述第一控制单元使所有所述第一连接端与射频电路不导通，使所述第二连接端与所述射频电路导通；
步骤503：通过调节第二天线单元的天线走线产生谐振点，调节所述天线匹配单元。
利用上述调试方法调试后的天线形式为：第二天线单元单独作为天线，产生谐振频段。
实施例三：
如图6所示，本实施例提供了一种天线系统，包括：天线1、天线2、天线阻抗网络、天线匹配单元、天线阻抗网络、第一开关、第二开关和CPU；其中天线1有2个接触弹脚E和F，如图7所示为在天线1和天线2在PCB板上的布线；天线1的弹脚E通过天线阻抗网络与第一开关连接，天线1的脚F通过天线阻抗网络与第一开关连接；天线2的弹脚G与第二开关连接，第二开关通过天线阻抗网络接地，且通过天线匹配单元与第一开关连接；
第一控制单元用于根据CPU发送的控制信号A、B控制弹脚E、F与射频通路的导通，以及控制弹脚G与射频通路的导通；
第二控制单元用于根据CPU发送的控制信号C、D来控制弹脚G与天线匹配单元、或者接地。
在本实施例中，可以通过第一开关选择E或F与射频通路导通来改变天线1的辐射状态，由此谐振出不同的频段。
本实施例中第一开关可采用目前流行的MIPI控制射频开关芯片，其中A与B分别为MIPI的clock和data控制信号。本实施例中第二开关可以采用SP2T开关。本实施例的天线可以通过CPU来控制第一开关和第二开关，改变弹脚的导通状态和相关弹脚的阻抗网络来实现该天线在不同情况下的多种辐射形式实现多频段调试。
在本实施例中，天线2是单独独立的辐射单元，其由两种形式：一种形式为：天线2作为独立的天线拥有自身的天线匹配，主要完成高频部分的谐振，另一种形式就是第而开关控制单元将弹脚G切换到与地相连通路，此时天线2作为天线1的耦合单元辐射体，产生谐振。
图6所示的天线可以产生5种天线形式：
1、天线2断开，以天线1的E部分作为信号馈点的monopole天线，其产生谐振F1；具体地，通过第二开关断开天线2的弹脚G，通过第一开关选择弹脚E与射频通路导通，对应实施例一第一种天线形式。
2、天线2与地导通，以天线1的E作为信号馈点的monopole天线+天线2耦合辐射体产生谐振频段F2；具体地，通过第二开关将天线2的弹脚G切换至接地，通过第一开关选择弹脚E与射频通路导通，对应实施例一种第三种天线形式。
3、天线2断开，以天线1的F部分作为信号馈点的monopole天线，其产生谐振频段F3；具体地，通过第二开关断开天线2的弹脚G，通过第一开关选择弹脚F与射频通路导通，对应实施例一中第一种天线形式。
4、天线2与地导通，以天线1的F作为信号馈点的monopole天线+天线2耦合辐射体产生谐振频段F4；具体地，通过第二开关将天线2的弹脚G切换至接地，通过第一开关选择弹脚F与射频通路导通，对应实施例一中第三种天线形式。
5、天线1断口，天线2单独作为一根天线(一般谐振出高频部分)，产生谐振频段F5；具体地，通过第一开关断开E、F弹脚，且将弹脚G与射频通路导通，通过第二开关将弹脚G切换至与天线匹配单元连；对应实施例一中第二种天线形式。
可见，本实施例的天线可以产生五种谐振频段，即F1+F2+F3+F4+F5。这样在没有额外增加天线体积的情况，通过改变天线形式及天线阻抗，有效增加频段，拓展了天线带宽，从而实现手机天线的多频段，满足移动终端小型化、超薄化的发展趋势。
实施例四：
本实施例介绍图2所示天线的调试过程：
调试1：如图2所示，通过主芯片控制第一开关和第二开关，选择Ant1的F弹脚与RF主路导通，E弹脚与阻抗网络相连，ANT2的弹脚断开，此时天线状态为以F点作为信号馈电点，E弹脚与阻抗匹配网络相连的双馈点的monopole天线，首先通过调节天线的走线产生谐振点，然后通过调节E弹脚的阻抗网络，此时可以把它充当天线匹配来调试天线带宽，最后通过调节F弹脚的阻抗网络来优化相关指标。最后完成频段调试,如图8所示，为最终天线该模式下测试的VSWR，该种天线形式工作在
GSM850(824MHz-894MHz)GSM900(880-960MHz)GSM1800(1710-1880MHz)
调试2：天线ANT1状态保持不变，通过主芯片来控制天线ANT2状态，使ANT2与阻抗网络相连然后接地，调试方法参照调试1，区别在一此时天线ANT2作为ANT1耦合单元，属于ANT1一部分，通过调节ANT2走线，耦合谐振出其他频段。最后可以调试ANT2与地相连的阻抗网络通过调节该网络改变天线ANT1阻抗，优化相关频段。此调试步骤只是一般调试流程，并不固定。
调试3：以ANT1的E弹脚作为信号馈电点，F脚作为需阻抗网络相连接，天线ANT2通过GPIO口控制第二开关使之断开，调试方法如调试1。其中需注意的是该调试需要兼顾以上二种天线状态，如图9所示，是最终天线测试得到的VSWR,该种天线形式工作在B13(746-787MHz)B14(758-798MHz)。
调试4：通过软件控制，使天线形式为以ANT1的E弹脚作为信号馈电点，F脚作为阻抗网络相连接，其中ANT2与阻抗网络相连然后接地作为耦合寄生单元，调试步骤参照调试2。
调试5：通过软件控制，使ANT1的二个弹脚与射频通路断开，ANT2弹脚与射频通路导通，此时ANT2单独作为一个monopole天线，通过调节该天线走线以及该天线匹配，一般该天线谐振高频，如图10所示，是该形式下最终测试VSWR，该种天线形式工作在B2(1850-1990Mhz)B34(2010-2025MHz)B40(2300-2400MHz)B7(2500-2620MHz)。
在完成以上调试，此天线形式在3种状态下已经调试出GSM850/GSM900/GSM1800/B13/B14/B2/B34/B40/B7频段，最后根据调试结果，来重新配置射频驱动，保证每个频段为最佳的状态。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可调多频段天线，其特征在于，包括：第一天线单元、第二天线单元、第一天线阻抗单元、第二天线阻抗单元、第一控制单元、天线匹配单元和第二控制单元；
所述第一天线单元与第一天线阻抗单元与第一控制单元连接，所述第一控制单元连接至射频电路；所述第二天线单元与所述第二控制单元连接，所述第二控制单元通过所述天线匹配单元与所述第一控制单元连接，所述第二控制单元通过所述第二天线阻抗单元接地；
所述第一控制单元用于控制所述第一天线单元与所述射频电路的导通、和所述第二天线单元与所述射频电路的导通；
所述第二控制单元用于控制所述第二天线单元与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接。
2.如权利要求1所述的可调多频段天线，其特征在于，所述第一天线单元设有多个第一连接端，所述第一天线阻抗单元包括：多个天线阻抗网络；一个所述第一连接端通过一个所述天线阻抗网络与所述第一控制单元连接；所述第二天线单元设有一个第二连接端，所述第二天线单元通过所述第二连接端与所述第二控制单元连接；
所述第一控制单元用于控制所述第一连接端与射频电路的导通、和所述第二天线单元与所述射频电路的导通；
所述第二控制单元用于控制所述第二连接端与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接。
3.如权利要求2所述的可调多频段天线，其特征在于，所述第一控制单元用于通过开关闭合和/或断开的方式控制所述第一连接端与射频电路的导通、和所述第二天线单元与所述射频电路的导通。
4.如权利要求3所述的可调多频段天线，其特征在于，所述第一控制单元用于根据第一控制信号控制所述第一连接端与射频电路的导通、和所述第二连接端与所述射频电路的导通。
5.如权利要求2-4任一所述的可调多频段天线，其特征在于，所述第二控制单元用于通过开关闭合和/或断开的方式控制所述第二连接端与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接。
6.如权利要求5所述的可调多频段天线，其特征在于，所述第二控制单元用于根据第二控制信号通过开关闭合和/或断开的方式控制所述第二连接端与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接。
7.一种天线调试方法，其特征在于，所述天线为如权利要求2-6任一项所述的可调多频段天线，包括如下步骤：
通过第一控制单元选择对应的所述第一连接端与射频电路导通；
通过第二控制单元断开所述第二连接端与所述天线匹配单元、所述第二天线阻抗单元的连接；
通过调节第一天线单元的天线走线产生谐振点，然后通过调节与射频电路不导通的天线阻抗网络来调试所述第一天线单元的带宽；
通过调节与射频电路导通的天线阻抗网络优化第一天线单元的频段。
8.一种天线调试方法，其特征在于，所述天线为如权利要求2-6任一项所述的可调多频段天线，包括如下步骤：
通过第一控制单元选择对应的所述第一连接端与射频电路导通；
通过第二控制单元使所述第二连接端与所述第二天线阻抗单元连接；
通过调节第一天线单元的天线走线产生谐振点，然后通过调节与射频电路不导通的天线阻抗网络来调试所述第一天线单元的带宽；
通过调节与射频电路导通的天线阻抗网络优化第一天线单元的频段；
通过调节第二天线单元的天线走线产生谐振点，通过调节第二天线阻抗单元改变第一天线单元的阻抗。
9.一种天线调试方法，其特征在于，所述天线为如权利要求2-6任一项所述的可调多频段天线，包括如下步骤：
通过所述第二控制单元使所述第二连接端与所述天线匹配单元连接；
通过所述第一控制单元使所有所述第一连接端与射频电路不导通，使所述第二连接端与所述射频电路导通；
通过调节第二天线单元的天线走线产生谐振点，调节所述天线匹配单元。
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