CN105871407A - 一种电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子设备，包括：天线结构，所述天线结构包括天线本体和天线调谐电路；射频电路，所述射频电路经第一电容与所述天线结构相连，以通过所述天线结构传输射频信号；SAR传感器，所述SAR传感器经第一电感与所述天线结构相连，以通过所述天线结构检测目标范围内电容的变化，所述天线调谐电路中的第二电容位于所述目标范围内；控制电路，所述控制电路用于向所述天线调谐电路输出控制信号，以调节所述天线调谐电路中的第二电容对不同频率的射频信号进行匹配；其中，所述控制电路的供电端与恒定电源相连接，所述恒定电源具有恒定电压。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术，尤其涉及一种具有多功能天线的电子设备。
背景技术
比吸收率传感器(SAR Sensor，Specific Absorption Ratio Sensor)是很多电子设备都使用的一种器件，例如手机、平板电脑等都装有SAR Sensor。SARSensor通过天线感应周边电容是否变化，进而确定人体是否接近电子设备。当人体接近电子设备时，能够控制电子设备降低发射功率，使得SAR值降低以减小对人体的辐射。
天线调谐电路也称为天线调谐器(Antenna Tuner)，天线调谐电路是连接发射机与天线的一种阻抗匹配网络，它能使发射机与天线之间阻抗匹配，从而使天线在特定频率上有最大的辐射功率。天线调谐电路包括电容、电感等器件，天线调谐电路中的电容可调能够实现天线在多种频率上的匹配，从而增加天线的带宽，天线调谐电路在越来越多的电子设备上使用。
通常，将天线调谐电路对应的天线称为主天线，考虑到天线空间有限，故将SAR Sensor的天线与主天线合并在一起使用。但是，当天线调谐电路和SARSensor使用同一公共天线时，会出现相互的干扰，其中之一体现在：
当天线工作在全球移动通信系统(GSM，Global System for MobileCommunication)模式时，由于其时分双工(TDD，Time Division Duplexing)的通信模式，造成其发射不能在整个时间段上持续保持，使得天线调谐电路中的可调电容变化导致了SAR Sensor被误触发。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电子设备。
本发明实施例提供的电子设备，包括：
天线结构，所述天线结构包括天线本体和天线调谐电路；
射频电路，所述射频电路经第一电容与所述天线结构相连，以通过所述天线结构传输射频信号；
SAR传感器，所述SAR传感器经第一电感与所述天线结构相连，以通过所述天线结构检测目标范围内电容的变化，所述天线调谐电路中的第二电容位于所述目标范围内；
控制电路，所述控制电路用于向所述天线调谐电路输出控制信号，以调节所述天线调谐电路中的第二电容对不同频率的射频信号进行匹配；
其中，所述控制电路的供电端与恒定电源相连接，所述恒定电源具有恒定电压。
本发明实施例中，所述控制电路的供电端与恒定电源相连接时，所述控制电路向所述天线调谐电路输出的控制信号使得所述天线调谐电路中的第二电容的电容值固定不变。
本发明实施例中，所述射频电路经第一电容与所述天线结构相连，为：
所述射频电路经第一电容依次与天线调谐电路、天线本体相连接；其中，
所述射频电路与所述天线本体之间通过所述天线调谐电路进行不同频率的匹配。
本发明实施例中，所述SAR传感器经第一电感与所述天线结构相连，包括：
所述SAR传感器经第一电感依次与天线调谐电路、天线本体相连接。
本发明实施例中，所述第一电容的电容值大于等于第一阈值，所述第一电感的电感值大于等于第二阈值。
本发明实施例中，当所述第一电容的电容值大于等于第一阈值时，所述第一电容能够传输第一频段的射频信号，过滤第二频段的射频信号；当所述第一电感的电感值大于等于第二阈值时，所述第一电感能够传输第二频段的射频信号，过滤第一频段的射频信号；
其中，所述第一频段大于所述第二频段。
本发明实施例中，所述射频信号位于所述第一频段，所述SAR传感器工作在所述第二频段。
本发明实施例中，所述控制电路与所述射频电路集成设置在射频芯片上。
本发明实施例的技术方案中，电子设备包括：天线结构、射频电路、SAR传感器、控制电路；其中，所述天线结构包括天线本体和天线调谐电路；所述射频电路经第一电容与所述天线结构相连，以通过所述天线结构传输射频信号；所述SAR传感器经第一电感与所述天线结构相连，以通过所述天线结构检测目标范围内电容的变化，所述天线调谐电路中的第二电容位于所述目标范围内；所述控制电路用于向所述天线调谐电路输出控制信号，以调节所述天线调谐电路中的第二电容对不同频率的射频信号进行匹配；其中，所述控制电路的供电端与恒定电源相连接，所述恒定电源具有恒定电压。
可见，射频电路与SAR传感器共用了一个天线结构，减小了天线所占用空间。此外，无论射频电路是否持续向天线结构发射射频信号，向天线调谐电路输出控制信号的控制电路始终由恒定电源以恒定电压对其进行供电，这样，控制电路不会因为断电而造成天线调谐电路中第二电容发生变化，避免了SAR传感器误认为电容发生变化是因为人体靠近带来的变化。
附图说明
图1为本发明实施例一的电子设备的结构组成示意图；
图2为本发明实施例二的电路结构示意图；
图3为本发明实施例三的信号控制流程图；
图4为本发明实施例四的电子设备的结构组成示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。
图1为本发明实施例一的电子设备的结构组成示意图，如图1所示，所述电子设备包括：
天线结构11，所述天线结构11包括天线本体111和天线调谐电路112；
射频电路12，所述射频电路12经第一电容120与所述天线结构11相连，以通过所述天线结构11传输射频信号；
SAR传感器13，所述SAR传感器13经第一电感130与所述天线结构11相连，以通过所述天线结构11检测目标范围内电容的变化，所述天线调谐电路112中的第二电容位于所述目标范围内；
控制电路14，所述控制电路14用于向所述天线调谐电路112输出控制信号，以调节所述天线调谐电路112中的第二电容对不同频率的射频信号进行匹配；
其中，所述控制电路14的供电端与恒定电源相连接，所述恒定电源具有恒定电压。
本发明实施例中，天线结构11包括天线本体111和天线调谐电路112，这里，天线本体111的功能有两个：第一功能是向外辐射射频信号；第二功能是接收空间传播的射频信号。以手机中的天线为例，天线本体111通过金属片实现，天线本体111的结构(例如面积、长、宽、厚度等)决定了天线本体111能够传输的射频信号的频率。天线调谐电路112由电容、电感等器件组成，本发明实施例将天线调谐电路112中的电容称为第二电容，以与第一电容120区分开。天线调谐电路112也称为Antenna Tuner，天线调谐电路112是射频电路12与天线本体111之间的阻抗匹配网络。
本发明实施例中，射频电路12为射频通信的接收及发射电路，射频电路12能够传输各种制式的射频信号，例如2G、3G、4G。这里，射频信号的制式等信息由调制解调器(Modem)决定，Modem也称为射频芯片。射频电路12通过天线结构11向空间辐射射频信号或接收射频信号。
本发明实施例中，射频电路12向天线结构11传输的射频信号的频率在698MHz-2690MHz之间，属于高频信号。基于此，将第一电容120串联在射频电路12与天线结构11之间，第一电容120的电容值大于等于22pF，对于高频信号而言，第一电容120在电路中相当于短路。
本发明实施例中，SAR指单位时间内单位质量的物质吸收的电磁辐射能量，通常使用SAR值来衡量电子设备辐射的热效应。电子设备，如手机、平板电脑等都具有一个指标，即限制辐射功率的指标，这样可以保护人体的健康。为此，电子设备上设置有SAR传感器13，SAR传感器13与天线结构11相连，通过天线结构11检测SAR传感器13周围的电容是否发生变化，当发生变化时，则认为有人体靠近电子设备，此时，就触发Modem降低发射功率，从而降低SAR值。
本发明实施例中，SAR传感器13工作的频率为几十MHZ左右，属于低频信号。基于此，将第一电感130串联在SAR传感器13与天线结构11之间，第一电感130的电感值大于等于80nH，对于低频信号而言，第一电感130在电路中相当于短路。
综上所述，利用第一电容120和第一电感130能够将高频信号和低频信号分离开来，第一电容120能够通过高频信号，无法通过低频信号；第一电感130能够通过低频信号，无法通过高频信号。这样，射频电路12与SAR传感器13之间可以达到互不影响。
本发明实施例中，控制电路14是指调节天线调谐电路112中第二电容的控制电路，天线调谐电路112中的第二电容可调能够实现天线在多种频率上的匹配，从而增加天线的带宽。
当射频电路12和SAR传感器13使用同一公共天线时，会出现相互的干扰。以天线工作在GSM模式为例，由于其TDD的通信模式，造成其发射不能在整个时间段上持续保持，使得天线调谐电路中的第二容变化导致了SAR传感器13被误触发。
具体地，当天线工作在GSM模式时，每个帧(frame)的8个时隙(slot)中仅有2个slot是处于发射或者接收状态，而另外6个slot是空状态。对应slot为空状态时，Modem会睡眠，此时，Modem提供给控制电路14的MIPI电平信号(VIO)会以2:6的时间频率做高电平和低电平输出，并有us级别延时，控制电路14也会同步输出2:6时间频率的电压信号来控制天线调谐电路112中第二电容的电容值。
SAR传感器13的灵敏度在1pF级别，灵敏度非常高。此时，第二电容的变化会触发SAR传感器13的变化，使得SAR传感器13以同样频率处于ON和OFF的输出，则会同样频率通知Modem降低射频功率，实测就是GSM的射频功率迅速的在高功率和低功率之间变化，无法正常测试。
由于在频分双工(FDD，Frequency Division Duplexing)模式上，射频信号的传输是持续的，MIPI电平信号(VIO)并不会消失，所以控制电路14保持固定的输出电压，使得天线调谐电路112中的第二电容不会因为掉电的问题发生变化。
基于此，控制电路14的供电端与恒定电源相连接，所述恒定电源具有恒定电压。
例如，将恒定的1.8V电源导入到控制电路14的MIPI VIO脚上，给其供以恒压，模拟其成为FDD的模式，这样，控制电路14可以输出恒定电压，进而不会造成SAR传感器13误触发。
此外，在找网时，Modem同样是以间歇性的找网频率来工作，天线调谐电路112中的第二电容为了匹配频率将不断发生变化，并不能一直处于一种高效率的工作状态，而为控制电路14提供恒定电压可以使其在找网时一直处于高效状态，提高了弱信号下的找网效率。
图2为本发明实施例二的电路结构示意图，如图2所示，控制电路能够向天线调谐电路发送控制信号，从而调节天线调谐电路中的第二电容。为控制电路供电的供电端口(VIO)原来与Modem相连接，在Modem睡眠期间，将不为所述控制电路供电，此时，控制电路处于断电状态。
这里，Modem提供给控制电路的控制信号分为三路，分别是数据信号、时序信号及供电信号，本示例将切断Modem为控制电路提供的供电信号，改为由恒定的电源向控制电路提供的供电信，这里，恒定的电源可以由电源管理芯片(PMIC，Power Management IC)来实现。具体实现时，电源管理芯为控制电路提供1.8V的恒定电压。
图3为本发明实施例三的信号控制流程图，如图3所示，在第一种情况下，由Modem为控制电路供电，Modem休眠期间，控制电路掉电；此时，控制电路触发天线调谐电路中的第二电容发生变化，从而导致SAR传感器误触发。在第二种情况下，由恒定电压(1.8V)为控制电路供电，此时，控制电路不会触发天线调谐电路中的第二电容发生变化，也即第二电容不会发生变化，SAR传感器不会误触发。
图4为本发明实施例四的电子设备的结构组成示意图，如图4所示，所述电子设备包括：
天线结构11，所述天线结构11包括天线本体111和天线调谐电路112；
射频电路12，所述射频电路12经第一电容120与所述天线结构11相连，以通过所述天线结构11传输射频信号；
SAR传感器13，所述SAR传感器13经第一电感130与所述天线结构11相连，以通过所述天线结构11检测目标范围内电容的变化，所述天线调谐电路112中的第二电容位于所述目标范围内；
控制电路14，所述控制电路14用于向所述天线调谐电路112输出控制信号，以调节所述天线调谐电路112中的第二电容对不同频率的射频信号进行匹配；
其中，所述控制电路14的供电端与恒定电源相连接，所述恒定电源具有恒定电压。
其中，所述控制电路14的供电端与恒定电源相连接时，所述控制电路14向所述天线调谐电路112输出的控制信号使得所述天线调谐电路112中的第二电容的电容值固定不变。
本发明实施例中，所述射频电路12经第一电容120与所述天线结构11相连，为：
所述射频电路12经第一电容120依次与天线调谐电路112、天线本体111相连接；其中，
所述射频电路12与所述天线本体111之间通过所述天线调谐电路112进行不同频率的匹配。
本发明实施例中，所述SAR传感器13经第一电感130与所述天线结构11相连，包括：
所述SAR传感器13经第一电感130依次与天线调谐电路112、天线本体111相连接。
本发明实施例中，所述第一电容120的电容值大于等于第一阈值，所述第一电感130的电感值大于等于第二阈值。
本发明实施例中，当所述第一电容120的电容值大于等于第一阈值时，所述第一电容120能够传输第一频段的射频信号，过滤第二频段的射频信号；当所述第一电感130的电感值大于等于第二阈值时，所述第一电感130能够传输第二频段的射频信号，过滤第一频段的射频信号；
其中，所述第一频段大于所述第二频段。
本发明实施例中，所述射频信号位于所述第一频段，所述SAR传感器13工作在所述第二频段。
本发明实施例中，所述控制电路14与所述射频电路12集成设置在射频芯片上。
本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
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。
Claims (8)
1.一种电子设备，包括：
天线结构，所述天线结构包括天线本体和天线调谐电路；
射频电路，所述射频电路经第一电容与所述天线结构相连，以通过所述天线结构传输射频信号；
比吸收率SAR传感器，所述SAR传感器经第一电感与所述天线结构相连，以通过所述天线结构检测目标范围内电容的变化，所述天线调谐电路中的第二电容位于所述目标范围内；
控制电路，所述控制电路用于向所述天线调谐电路输出控制信号，以调节所述天线调谐电路中的第二电容对不同频率的射频信号进行匹配；
其中，所述控制电路的供电端与恒定电源相连接，所述恒定电源具有恒定电压。
2.根据权利要求1所述的电子设备，所述控制电路的供电端与恒定电源相连接时，所述控制电路向所述天线调谐电路输出的控制信号使得所述天线调谐电路中的第二电容的电容值固定不变。
3.根据权利要求1所述的电子设备，所述射频电路经第一电容与所述天线结构相连，为：
所述射频电路经第一电容依次与天线调谐电路、天线本体相连接；其中，
所述射频电路与所述天线本体之间通过所述天线调谐电路进行不同频率的匹配。
4.根据权利要求1所述的电子设备，所述SAR传感器经第一电感与所述天线结构相连，包括：
所述SAR传感器经第一电感依次与天线调谐电路、天线本体相连接。
5.根据权利要求1所述的电子设备，所述第一电容的电容值大于等于第一阈值，所述第一电感的电感值大于等于第二阈值。
6.根据权利要求5所述的电子设备，当所述第一电容的电容值大于等于第一阈值时，所述第一电容能够传输第一频段的射频信号，过滤第二频段的射频信号；当所述第一电感的电感值大于等于第二阈值时，所述第一电感能够传输第二频段的射频信号，过滤第一频段的射频信号；
其中，所述第一频段大于所述第二频段。
7.根据权利要求6所述的电子设备，所述射频信号位于所述第一频段，所述SAR传感器工作在所述第二频段。
8.根据权利要求1至7任一项所述的电子设备，所述控制电路与所述射频电路集成设置在射频芯片上。
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