CN105763208A - 一种调谐优化天线信号的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种调谐优化天线信号的方法及系统。其中，系统包括CPU、射频收发器模块、前端模块、调谐模块以及天线模块，所述CPU同时与射频收发器模块以及调谐模块电连接，所述前端模块和天线模块之间通过调谐模块电连接，所述射频发射器模块与前端模块电连接。本发明通过对天线阻抗和天线信号进行实时检测，并根据检测结果和收集的其它通信信息进行加权计算，对天线进行调谐控制和优化，从而优化通信质量，提升设备的通信性能，改善用户体验。

Description

一种调谐优化天线信号的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种调谐优化天线信号的方法及系统。

背景技术

随着通信技术的飞速发展，利用天线信号通信的应用也越来越多。但是由于天线辐射单元极易受到周围环境的影响，尤其是天线的输入阻抗随周围环境变化较为明显，当天线阻抗发生变化时，通信设备与天线之间的阻抗就会变得不匹配，从而影响通信设备的通信质量，降低通信设备的通信性能。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种调谐优化天线信号的方法及系统，旨在解决由于天线阻抗发生变化造成通信性能降低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种调谐优化天线信号的系统，其中，包括CPU、射频收发器模块、前端模块、调谐模块以及天线模块，所述射频收发器模块用于接收和发射天线信号和其它通信信息；所述前端模块用于处理射频信号以及控制天线开关；所述调谐模块用于实时监测天线阻抗和天线信号；所述CPU用于计算当前天线阻抗和收集当前其它通信信息，并根据计算出的天线阻抗和其它通信信息通过控制调谐模块对天线进行实时的可调谐控制和优化，从而优化通信质量；所述CPU同时与射频收发器模块以及调谐模块电连接，所述前端模块和天线模块之间通过调谐模块电连接，所述射频发射器模块与前端模块电连接。

所述的调谐优化天线信号的系统，其中，所述调谐模块具体包括:

耦合器单元，用于对射频信号和天线信号进行耦合，得到耦合信号；

相位幅度检测电路单元，用于对所述耦合信号进行相位和幅度的检测并将检测结果输送给CPU进行处理分析；

匹配电路单元，用于对天线阻抗进行可调谐控制和优化；

所述相位幅度检测电路单元、耦合器单元以及匹配电路单元依次电连接。

所述的调谐优化天线信号的系统，其中，所述匹配电路单元包括可调电路和第一开关电路，所述可调电路为可调电感、可调电容和可调电阻之一或其任意组合，所述第一开关电路上设置有至少一个固定的或可调的电容、电感或者电阻或者其组合并且所述第一开关电路串联在天线模块和可调电路之间，通过控制可调电路和第一开关电路对天线阻抗进行调谐和优化。

所述的调谐优化天线信号的系统，其中，所述天线模块具体包括倒F天线，第二开关电路和寄生电线，所述第二开关电路上设置有至少一个固定的或可调的电容、电感或者电阻或者其组合并且所述第二开关电路串联在倒F天线和地线之间，所述寄生天线和倒F天线耦合用于拓宽天线宽带。

所述的调谐优化天线信号的系统的调谐优化天线信号的方法，其中，包括步骤：

A、通过调谐模块对天线阻抗和天线信号进行实时监测；

B、根据监测信息通过CPU计算出当前的天线阻抗，并收集当前通信信息；

C、根据计算出的天线阻抗和收集的当前通信信息，CPU通过控制协调模块对天线进行实时的可调谐控制和优化，从而优化通信质量。

所述的调谐优化天线信号的方法，其中，所述步骤B中，当前通信信息包括当前通信频段、当前发射功率以及当前传感器信息。

所述的调谐优化天线信号的方法，其中，所述步骤B之后还包括：对收集的通信信息进行权重分布。

所述的调谐优化天线信号的方法，其中，所述步骤C具体包括：

C1、对射频信号和天线信号进行耦合，得到耦合信号；

C2、对所述耦合信号进行相位和幅度的检测并将检测结果输送给CPU进行处理分析；

C3、对天线阻抗进行可调谐控制和优化，从而优化通信质量。

有益效果：本发明通过对天线阻抗和天线信号进行实时检测，并根据检测结果和收集的其它通信信息进行加权计算，对天线进行调谐控制和优化，从而优化通信质量，提升设备的通信性能，改善用户体验。

附图说明

图1为本发明一种调谐优化天线信号的系统较佳实施例的结构框图。

图2为本发明图1中前端模块的结构框图。

图3为本发明对天线阻抗进行调谐优化的较佳实施例示意图。

图4为本发明图1中调谐模块的结构框图。

图5为本发明调谐模块与天线模块各单元连接示意图。

图6为本发明一种调谐优化天线的方法较佳实施例流程图。

图7为图6所示方法中步骤S120的具体流程图。

图8为本发明多个天线模块分布连接较佳实施例示意图。

具体实施方式

本发明提供一种调谐优化天线信号的方法及系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下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为本发明一种调谐优化天线信号的系统较佳实施例的结构框图，如图所示，其包括：CPU100、射频收发器模块110、前端模块120、调谐模块130以及天线模块140，所述射频收发器模块110用于接收和发射天线信号和其它通信信息；所述前端模块120用于处理射频信号以及控制天线开关；所述调谐模块130用于实时监测天线阻抗和天线信号；所述CPU100用于计算当前天线阻抗和收集当前其它通信信息，并根据计算出的天线阻抗和其它通信信息通过控制调谐模块130对天线进行实时的可调谐控制和优化，从而优化通信质量；所述CPU100同时与射频收发器模块110以及调谐模块130电连接，所述前端模块120和天线模块140之间通过调谐模块130电连接，所述射频发射器模块110与前端模块120电连接。

在本发明实施例中，通过调谐模块130对天线阻抗和天线信号进行实时检测，CPU100根据检测结果和收集的其它通信信息进行加权计算，并控制调谐模块130对天线进行调谐控制和优化，从而优化通信质量，提升设备的通信性能，改善用户体验。

具体地，如图2所示，所述前端模块120具体包括有射频放大器单元121、双工器单元122和天线开关单元123，所述射频放大器单元121属于无线发射机的重要组成部分，其主要用于将调制振荡电路产生的小功率射频信号进行功率放大，才能将这些射频信号馈送到天线上辐射出去；所述双工器单元122是一种异频双工电台，是中继台的主要配件，其作用是将发射和接收讯号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作，它是由两组不同频率的带阻滤波器组成，避免本机发射信号传输到接收机；所述天线开关单元123用于控制设备中不同天线的开启和闭合。

请参阅图3，图3为本发明对天线阻抗进行调谐优化的较佳实施例示意图，其也可称为天线阻抗的Smith图，其原点为50欧姆的阻抗，当无线通信工作的时候，CPU通过相位幅度检测电路检测到射频收发器发给天线的信息，计算出天线在Smith图上的阻抗位置。图3中实曲线a是天线的可能的全频段的原始阻抗，其中一段粗曲线1为天线目前的工作频段阻抗曲线，2和3分别为工作频段的高低边缘频点。当a受影响之后由CPU计算出可能为曲线b，其中粗曲线4为粗曲线1受影响后的状态，5和6则对应2和3。CPU根据信息计算，对调谐模块以及天线中可能有的开关电路和可调电路进行调谐控制，把天线当前工作频段曲线4调整到曲线7,8和9分别对应5和6，c对应b。由此，可达到优化天线信号的目的，从而优化通信质量。

进一步，在本发明实施例中，如图4所示，所述调谐模块130具体包括有相位幅度检测电路单元131，耦合器单元132和匹配电路单元133，其中，所述耦合器单元132用于对射频信号和天线信号进行耦合，得到耦合信号，而相位幅度检测电路单元131则用于对所述耦合信号进行相位和幅度的检测并将检测结果输送给CPU100进行处理分析，最终通过匹配电路单元133对天线阻抗进行可调谐控制和优化，进而优化通信质量。

具体地，如图5所示，所述匹配电路单元133还包括可调电路134和第一开关电路135，进一步，所述可调电路134可以是可调电感、可调电容或者可调电阻或者其任意组合，当然，所述可调电路还可以是可调电感、可调电容或者可调电阻与固定电感、固定电容或固定电阻的随意组合，具体的搭配形式可根据通信设备的需要而组合。所述第一开关电路135串联在天线模块140和可调电路134之间，所述第一开关电路135上设置有至少一个固定的或可调的电容、电感或者电阻或者其组合，通过控制可调电路和第一开关电路对天线阻抗和天线信号进行可控制调谐和优化。

进一步，所述天线模块140包括倒F天线136，第二开关电路137和寄生电线138，所述第二开关电路137与第一开关电路135相似，所述第二开关电路137上同样设置有至少一个固定的或可调的电容、电感或者电阻或者其组合并且所述第二开关电路137串联在倒F天线136和地线之间，进一步，所述寄生天线138和倒F天线136耦合连接用于拓宽天线宽带。

基于上述系统，本发明还提供一种调谐优化天线信号的方法，如图6所示，其包括步骤：

S100、通过调谐模块对天线阻抗和天线信号进行实时监测；

S110、根据监测信息通过CPU计算出当前的天线阻抗，并收集当前通信信息；

S120、根据计算出的天线阻抗和收集的当前通信信息，CPU通过控制协调模块对天线进行实时的可调谐控制和优化，从而优化通信质量。

如图7所示，在所述步骤S120中，其具体包括步骤：

S121、对射频信号和天线信号进行耦合，得到耦合信号；

S122、对所述耦合信号进行相位和幅度的检测并将检测结果输送给CPU进行处理分析；

S123、对天线阻抗进行可调谐控制和优化，从而优化通信质量。

在步骤S110中，所述当前通信信息包括当前通信频段、当前发射功率以及当前传感器信息，所述CPC根据收集的通信信息并对收集的通信信息进行权重分布，从而较佳地去调谐控制和优化各个天线的阻抗，达到优化通信质量的目的。具体地，通信设备中设置有至少一个天线模块，较佳地，如图8所示，当通信设备中分布有6个天线模块时，并且其每个天线模块都与控制电路连接，所述控制电路中各模块连接方式如图1所示，即天线模块与调谐模块、CPU、前端模块和射频收发器模块电连接，当通过电容传感器判断天线5受了影响，通过距离和光线传感器判断天线2和3可能受了影响，同时还通过通信信息，判断天线4和6并没有工作，那么此时如果通过关闭对天线4和6的信号输出可以优化天线1、2和3的性能，那就关闭天线4和6，同时对天线1、2和3进行类似图3的调谐优化，提升通信设备的通信性能。

综上所述，本发明通过对天线阻抗和天线信号进行实时检测，并根据检测结果和收集的其它通信信息进行加权计算，对天线进行调谐控制和优化，从而优化通信质量，提升设备的通信性能，改善用户体验。

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 (8)

1.一种调谐优化天线信号的系统，其特征在于，包括CPU、射频收发器模块、前端模块、调谐模块以及天线模块，所述射频收发器模块用于接收和发射天线信号和其它通信信息；所述前端模块用于处理射频信号以及控制天线开关；所述调谐模块用于实时监测天线阻抗和天线信号；所述CPU用于计算当前天线阻抗和收集当前其它通信信息，并根据计算出的天线阻抗和其它通信信息通过控制调谐模块对天线进行实时的可调谐控制和优化，从而优化通信质量；所述CPU同时与射频收发器模块以及调谐模块电连接，所述前端模块和天线模块之间通过调谐模块电连接，所述射频发射器模块与前端模块电连接。

2.根据权利要求1所述的调谐优化天线信号的系统，其特征在于，所述调谐模块具体包括:

耦合器单元，用于对射频信号和天线信号进行耦合，得到耦合信号；

相位幅度检测电路单元，用于对所述耦合信号进行相位和幅度的检测并将检测结果输送给CPU进行处理分析；

匹配电路单元，用于对天线阻抗进行可调谐控制和优化；

所述相位幅度检测电路单元、耦合器单元以及匹配电路单元依次电连接。

3.根据权利要求2所述的调谐优化天线信号的系统，其特征在于，所述匹配电路单元包括可调电路和第一开关电路，所述可调电路为可调电感、可调电容和可调电阻之一或其任意组合，所述第一开关电路上设置有至少一个固定的或可调的电容、电感或者电阻或者其组合并且所述第一开关电路串联在天线模块和可调电路之间，通过控制可调电路和第一开关电路对天线阻抗进行调谐和优化。

4.根据权利要求1所述的调谐优化天线信号的系统，其特征在于，所述天线模块具体包括倒F天线，第二开关电路和寄生电线，所述第二开关电路上设置有至少一个固定的或可调的电容、电感或者电阻或者其组合并且所述第二开关电路串联在倒F天线和地线之间，所述寄生天线和倒F天线耦合用于拓宽天线宽带。

5.一种如权利要求1所述的调谐优化天线信号的系统的调谐优化天线信号的方法，其特征在于，包括步骤：

A、通过调谐模块对天线阻抗和天线信号进行实时监测；

B、根据监测信息通过CPU计算出当前的天线阻抗，并收集当前通信信息；

C、根据计算出的天线阻抗和收集的当前通信信息，CPU通过控制协调模块对天线进行实时的可调谐控制和优化，从而优化通信质量。

6.根据权利要求5所述的调谐优化天线信号的方法，其特征在于，所述步骤B中，当前通信信息包括当前通信频段、当前发射功率以及当前传感器信息。

7.根据权利要求5所述的调谐优化天线信号的方法，其特征在于，所述步骤B之后还包括：对收集的通信信息进行权重分布。

8.根据权利要求5所述的调谐优化天线信号的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C1、对射频信号和天线信号进行耦合，得到耦合信号；

C2、对所述耦合信号进行相位和幅度的检测并将检测结果输送给CPU进行处理分析；

C3、对天线阻抗进行可调谐控制和优化，从而优化通信质量。