CN106571788A

CN106571788A - 多频段匹配电路、射频电路、天线系统及移动终端

Info

Publication number: CN106571788A
Application number: CN201610970396.1A
Authority: CN
Inventors: 武国强; 王国涛
Original assignee: Hisense Mobile Communications Technology Co Ltd
Current assignee: Hisense Mobile Communications Technology Co Ltd
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2016-11-03
Publication date: 2017-04-19

Abstract

本发明是关于一种多频段匹配电路、射频电路、天线系统及移动终端，具体的，匹配电路被设计为并联的可调电容和电感组的结构，其中，电感组包括至少一个依次串联的电感，每个电感上均并联有一个开关，同时，在匹配电路中还设置有程序控制单元，通过该程序控制单元控制可调电容的容值、以及选择不同的开关，进而实现不同的电容和电感组合形式、并实现对电路中电容、电感值的自由调整。利用上述匹配电路，在射频电路的调试以及使用过程，通过调整匹配电路的电路参数，便可适应不同的传输线路的特性阻抗要求，在一套匹配电路上实现多个频段的性能调试，降低了调试的难度，并且减少了射频电路中匹配电路的个数，电路结构简单，节省了线路板布设空间。

Description

多频段匹配电路、射频电路、天线系统及移动终端

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种多频段匹配电路、射频电路、天线系统及移动终端。

背景技术

目前，移动终端的通信功能主要依靠其内部的天线系统实现，其中，天线系统的核心部件包括天线和射频收发机。在通信过程中，天线将来自射频收发机的射频信号转换为向空间辐射的电磁波，以完成无线通信信号的发送，或者，天线将在空间传播的电磁波转换为射频信号并反馈给射频收发机，以完成无线通信信号的接收。

图1是移动终端的天线系统结构示意图。如图1所示，该天线系统包括射频电路10、以及与射频电路电连接的天线20，其中，射频电路10依次包括用于对射频信号进行调制和解调的射频收发机11、用于将射频信号中每个频段分别进行功率放大的功率放大器12、用于接收射频信号和发送射频信号的双工器13、以及用于选择射频信号传输路径的射频开关14。进一步的，在射频电路10中，为保证两个器件端口之间的阻抗匹配，以实现射频信号的最大功率传输，上述射频收发机11和功率放大器12、功率放大器12和双工器13、以及双工器13和射频开关14之间均设有匹配电路15。通常情况下，匹配电路15采用固定的电容、电感等元件组成L形、π形或T形电路，来实现其阻抗匹配的功能。

然而，随着移动通信技术的快速发展，越来越多的移动通信制式在全球范围内不断涌现，不同的移动通信制式所选用的工作频段各有区别，甚至相同的移动通信制式在不同的国家也经常会选用不同的频段。因此，为使移动终端尽可能的方便使用，这就要求终端能够支持多个工作频段。进一步的，如果移动终端要支持多个工作频段，在射频电路10中，对于经功率放大器12输出的每个频段的射频信号，都要在功率放大器12的输出端设置相应的射频传输电路；相应的，对于不同的射频传输电路，由于各器件的实际阻抗不同，因此需要针对各射频传输电路，设置不同的匹配电路，在当前移动终端的可用工作频段不断增加的趋势下，这不仅给匹配电路的调试设计带来困难，还使射频电路占用过多的线路板布设空间。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种多频段匹配电路、射频电路、天线系统及移动终端。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种多频段匹配电路，包括程序控制单元和至少一个匹配单元，其中：

每个所述匹配单元均包括并联的可调电容和电感组，所述电感组包括至少一个电感,所述至少一个电感依次串联，每个所述电感上均并联有一个开关；

所述程序控制单元分别与所述至少一个匹配单元中的可调电容和电感组的每一个开关连接。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种射频电路，包括本发明实施例第一方面提供的多频段匹配电路，还包括射频收发机、功率放大器、双工器和射频开关，其中：

所述射频收发机通过匹配电路与所述功率放大器电连接；

所述功率放大器和所述双工器之间、以及所述双工器和所述射频开关之间均设有所述多频段匹配电路。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种天线系统，包括本发明实施例第二方面提供的射频电路，还包括天线，所述天线与所述射频电路电连接。

根据本发明实施例的第四方面，提供一种移动终端，包括本发明实施例第二方面提供的的天线系统，还包括CPU芯片，所述CPU芯片与所述天线系统电连接。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种多频段匹配电路、射频电路、天线系统及移动终端，通过将匹配电路设计为并联的可调电容和电感组的结构，其中，电感组包括至少一个依次串联的电感，每个电感上均并联有一个开关，同时，在匹配电路中设置程序控制单元，通过该程序控制控制单元控制可调电容的容值、以及选择不同的开关，实现不同的电容和电感组合，并且实现了对电路中电容、电感值自由调整的目的。利用上述匹配电路，在射频电路的调试以及使用过程，通过调整匹配电路的电路参数，便可适应不同的传输线路的特性阻抗要求，在一套匹配电路上实现多个频段的性能调试，降低了调试的难度，并且，减少了射频电路中匹配电路的个数，电路结构简单，节省了线路板布设空间。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中移动终端的天线系统结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的多频段匹配电路的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的多频段匹配电路的结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的多频段匹配电路的结构示意图；

图5为本发明实施例四提供的多频段匹配电路的结构示意图；

图6为本发明实施例五提供的多频段匹配电路的结构示意图；

图7为本发明实施例六提供的多频段匹配电路的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种天线系统的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种移动终端的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

针对现有技术中，随着移动通信技术的快速发展，移动终端的可用工作频段增加，导致需要的匹配电路增多，增加了调试的难度和时间，以及使射频电路线路板布占用空间增多的问题，本发明实施例提供了一种多频段匹配电路和射频电路，其中，该多频段匹配电路设计原理为：将电路设计为并联的可调电容和电感组的结构，电感组包括至少一个依次串联的电感，每个电感上均并联有一个开关，同时，该电路中还设置有程序控制单元，通过该程序控制控制单元控制可调电容的容值、以及选择不同的开关，实现不同的电容和电感组合，进而达到可调谐电容和电感的目标，以适应不同的工作频段。

图2是本发明实施例一提供的多频段匹配电路的结构示意图。如图2所示，该电路包括匹配单元11和程序控制单元12。

其中，匹配单元11包括并联的可调电容C₁₁和电感组，该电感组包括至少一个电感(L₁₁、……、L_1n),上述至少一个电感依次串联，每个电感上均并联有一个开关；程序控制单元12分别与可调电容C₁₁和电感组中的每一个开关连接。

利用上述电路结构，通过程序控制单元控制与电感并联的开关的断开或闭合，便可以控制电感组的电感值的增大或减小，进而可以在输入信号频率不变的条件下，使上述电感组的感抗值增大或减小，同样的，通过程序控制单元可以控制可调电容C₁₁电容值的增大或减小，进而可以在输入信号频率不变的条件下，使电容的容抗值增大或减小。

进一步的，上述电感组中的每一个电感的电感值均不相等，例如，设计为等差数列、等比数列等组合变化形式，这样程序控制单元12根据不同的需要，选择不同的电感组合，增大了电感值的调节范围。

在上述匹配电路中，通过程序控制单元的自动控制，便可实现电容值和电感值的快速调整，与固定电容和电感的匹配电路相比，在电路阻抗调试的过程中，不需要频繁的手工更换电容和电感，降低了调试的难度。

另外，控制上述电感组上的开关全部断开后，即使电感组的电感无穷大，便可以实现只选择电容的调谐功能；或者，将可调电容C₁₁的电容值调到最小，便可以实现只选择电感的调谐功能。

为了方便上述只选择电容或电感的调谐功能，还可以在上述匹配单元中设置控制开关，图3是本发明实施例二提供的多频段匹配电路的结构示意图。如图3所示，该匹配电路中的匹配单元11还包括并联的电容开关K_C1和电感开关K_L1，并且电容开关K_C1与可调电容C₁₁串联，电感开关K_L1与电感组串联，程序控制单元12分别与电容开关K_C1和电感开关K_L1连接。

通过控制电容开关K_C1或电感开关K_L1的断开，便可以实现只选择电容或电感的调谐功能的目的。

图4是本发明实施例三提供的多频段匹配电路的结构示意图。如图4所示，该电路包括两个匹配单元，分别为第一匹配单元11和第二匹配单元12，与上述匹配单元个数相对应的，程序控制单元由两个程序控制子单元组成，分别为第一程序控制子单元21和第二程序控制子单元22。

其中，第一匹配单元11和第二匹配单元12中均包括可调电容和电感组，并且电感组包括至少一个电感,上述至少一个电感依次串联，每个电感上均并联有一个开关。第一程序控制子单元21分别与第一匹配单元11中的可调谐电容C₁₁和开关(K₁₁、……、K_1n)连接，第二程序控制子单元22分别与第二匹配单元12中的可调谐电容C₂₁和开关(K₂₁、……、K_2n)连接。

进一步的，第一匹配单元11的一端作为信号输入端、另一端作为信号输出端；第二匹配单元12的一端与第一匹配单元11的信号输入端连接、另一端接地。

需要说明的是，在该匹配电路中也可以只设置一个程序控制单元，该程序控制单元分别与第一匹配单元11和第二匹配单元12中的可调谐电容和开关连接，与设置一个程序控制单元相比，本发明实施例针对每一个匹配电路设置独立的程序控制单元，提高了每个匹配电路调节的灵活性。

利用上述匹配电路，可以通过第一程序控制子单元21控制第一匹配单元11中与电感并联的开关全部断开，同时，通过第二程序控制子单元22控制第二匹配单元12中的可调谐电容C₂₁的电容值调为至最小，将该匹配电路应用到射频电路中，便会形成先串联一个电容再并联电感的L型匹配电路，然后再分别调节第一匹配单元11中的电容值和第二匹配单元12中的电感值，便可达到射频电路中两个器件端口阻抗匹配的目的。

或者，还可通过第一程序控制子单元21调节第一匹配单元11中可调谐电容C₂₁的电容值调为至最小，同时，通过第二程序控制子单元22控制第二匹配单元12中与电感并联的开关全部断开，将该匹配电路应用到射频电路中，便会形成先串联电感再并联一个电容的L型匹配电，然后再分别调节第一匹配单元11中的电感值和第二匹配单元12中的电容值，便可达到射频电路中两个器件端口阻抗匹配的目的。

当然，还可以根据需要，将第一匹配单元11和第二匹配单元12均设置为电容或者均为电感的形式。

针对要求品质因数的射频电路，本发明实施例提供了一种π型匹配电路。图5是本发明实施例四提供的多频段匹配电路的结构示意图。如图5所示，该电路包括三个匹配单元，分别为第一匹配单元11、第二匹配单元12和第三匹配单元13，与上述匹配单元个数相对应的，程序控制单元也由三个程序控制子单元组成，分别为第一程序控制子单元21、第二程序控制子单元22和第三程序控制子单元23。

其中，第一匹配单元11、第二匹配单元12和第三匹配单元13中均包括可调电容和电感组，并且电感组包括至少一个电感,上述至少一个电感依次串联，每个电感上均并联有一个开关。第一程序控制子单元21分别与第一匹配单元11中的可调谐电容C₁₁和开关(K₁₁、……、K_1n)连接，第二程序控制子单元22分别与第一匹配单元12中的可调谐电容C₂₁和开关(K₂₁、……、K_2n)连接，第三程序控制子单元23分别与第三匹配单元12中的可调谐电容C₃₁和开关(K₃₁、……、K_3n)连接。

进一步的，第一匹配单元11的一端作为信号输入端、另一端作为信号输出端；第二匹配单元12的一端与第一匹配单元11的信号输入端连接、另一端接地；第三匹配单元13的一端与第一匹配单元11的信号输出端连接、另一端接地。

利用上述匹配电路，可以通过第一程序控制子单元21控制第一匹配单元11中的可调谐电容C₁₁的电容值调为至最小，同时，通过第二程序控制子单元22和第三程序控制子单元23分别控制第二匹配单元12中的开关和第三匹配单元13中与电感并联的开关全部断开；将该匹配电路应用到射频电路中后，通过调节第二匹配单元12中可调谐电容C₂₁和第三匹配单元13中可调谐电容C₃₁的容量比，便可实现射频电路中两个器件端口的从输入阻抗小于输出阻抗到输入阻抗大于输出阻抗的自由匹配。

当然，还可以根据需要，将上述匹配单元设计为其它组合形式的π型匹配电路，本实施例在此不再一一列举。

针对要求品质因数的射频电路，本发明实施例还提供了一种T型匹配电路。图6是本发明实施例五提供的多频段匹配电路的结构示意图。如图6所示，该电路同样包括三个匹配单元，分别为第一匹配单元11、第二匹配单元12和第三匹配单元13，与上述匹配单元个数相对应的，程序控制单元也由三个程序控制子单元组成，分别为第一程序控制子单元21、第二程序控制子单元22和第三程序控制子单元23。

进一步的，第一匹配单元11的一端作为信号输入端、另一端第二匹配单元12的一端连接，第二匹配单元12的另一端作为信号输出端，第三匹配单元13的一端与第一匹配单元11中连接第二匹配单元12的一端连接、另一端接地。

利用上述匹配电路，可以分别第一程序控制子单元21、第二程序控制子单元22和第三程序控制子单元23分别选择相对应的匹配单元中的电容或者电感，构成不同结构的T型匹配电路，例如对称T匹配电路或非对称T匹配电路，并通过调节每个匹配电路中电容值或电感值的大小，以实现射频电路中两个器件端口的阻抗匹配。

针对可调节性要求高的电路，本发明实施例还提供了一种混合型匹配电路，图6是本发明实施例五提供的多频段匹配电路的结构示意图。如图6所示，该电路包括四个匹配单元，分别为第一匹配单元11、第二匹配单元12、第三匹配单元13和第四匹配单元14，与上述匹配单元个数相对应的，程序控制单元也由四个程序控制子单元组成。

其中，第一至第四匹配单元中均包括可调电容和电感组，并且电感组包括至少一个电感,上述至少一个电感依次串联，每个电感上均并联有一个开关。第一至第四程序控制子单元对应匹配单元中的可调谐电容和开关连接。

进一步的，第一匹配单元11的一端作为信号输入端、另一端第二匹配单元12的一端连接，第二匹配单元12的另一端作为信号输出端，第三匹配单元13的一端与第一匹配单元11的信号输入端连接、另一端接地，第四匹配单元14的一端与第二匹配单元12的信号输出端连接、另一端接地。

利用上述匹配电路，可以组成电容与电感串联后再并联电容和/或电感的混合匹配电路。

当然，还可以利用本发明实施例一或二提供的匹配电路作为电路中的组合单元，组成其它形式的匹配电路，来满足不同的匹配要求，另外，还可以在上述匹配电路的基础上，加入电阻(串联或并联)，来进行电路的阻抗匹配，本发明实施例在此不再一一列举。

利用上述实施例提供的匹配电路，本发明实施例还提供了一种射频电路，以及基于该射频电路的天线系统。图8为本发明实施例提供的一种天线系统的结构示意图，如图8所示，该天线系统包括射频电路10、以及与射频电路10电连接的天线。射频电路10包括上述实施例提供的多频段匹配电路16，还包括射频收发机11、功率放大器12、双工器13和射频开关14。

其中，射频收发机11通过匹配电路15与功率放大器12的输入端连接，功率放大器12的输出端通过第一多频段匹配电路分别与各双工器13的输入端连接，各双工器13的输出端通过第二多频段匹配电路与射频开关14的输入端连接，射频开关14的输出端与天线连接20。

根据移动终端正常工作时，只使用一个信号频段，同时只有一个射频通路在工作的特点，本发明实施例提供的射频电路，将功率放大器12和双工器13之间、以及双工器13和射频开关14之间均设置一个多频段匹配电路，并通过预先设置好的控制程序，当移动终端工作在某一频段时，则通过多频段匹配电路中的程序控制单元，将电感值和电容值调到相应的值，进而实现了各器件在该频段下的阻抗匹配，保证了射频信号的最大功率传输。

利用本发明实施例提供的射频电路，在功率放大器12和双工器13之间、以及双工器13和射频开关14之间只需要一套匹配电路，便可满足不同信号频段的阻抗匹配的要求，电路结构简单，节省了射频电路线路板布设空间；另外，针对不同型号射频线路板，只需要在匹配电路中的程序控制单元写入不同的控制程序，便可以实现不同信号工作频段的需求，方便射频线路板的管控。

需要说明的是，上述实施例只是以一种射频电路以及天线系统的基本结构进行说明，在此基础上还可以在上述电路的元件之间设置其它的元件，如在射频开关和天线之间设置耦合器以及匹配电路等，本发明实施例在此不再一一列举。

利用上述实施提供的匹配电路以及射频电路，本发明实施还提供了一种移动终端。图8是本发明实施例提供的一种移动终端的结构示意图。其中，本发明实施例中的移动终端可以是移动电话、平板设备、个人数字助理等。

如图9所示，终端900可以包括以下一个或多个组件：CPU902，存储器904，电源组件906，多媒体组件908，音频组件910，输入/输出(I/O)的接口912，传感器组件914，以及通信组件916。

CPU 902通常控制终端900的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。CPU 902可以包括一个或多个处理器920来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，CPU902可以包括一个或多个模块，便于CPU902和其他组件之间的交互。例如，CPU902可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件908和CPU902之间的交互。

存储器904被配置为存储各种类型的数据以支持在终端900的操作。这些数据的示例包括用于在终端900上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器904可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现。

电源组件906为终端900的各种组件提供电能。电源组件906可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为终端900生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件908包括在所述终端900和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。

音频组件910被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件910包括一个麦克风(MIC)，当终端900处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器904或经由通信组件916发送。在一些实施例中，音频组件910还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口912为CPU902和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件914包括一个或多个传感器，用于为终端900提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件914可以检测到终端900的打开/关闭状态，组件的相对定位。传感器组件914可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件914还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件914还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件916被配置为便于终端900和其他设备之间有线或无线方式的通信，通信组件916中设有射频电路以及与射频电路电连接的天线，进一步的，该射频电路中设有上述实施例提供的多频段匹配电路。终端900可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处可以相互参考。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种多频段匹配电路，其特征在于，包括程序控制单元和至少一个匹配单元，其中：

2.根据权利要求1所述的多频段匹配电路，其特征在于，每个所述匹配单元还包括并联的电容开关和电感开关，其中：

所述电容开关与所述可调电容串联，所述电感开关与所述电感组串联，所述程序控制单元分别与所述电容开关和所述电感开关连接。

3.根据权利要求1所述的多频段匹配电路，其特征在于，所述匹配单元的个数为两个，分别为第一匹配单元和第二匹配单元，其中：

所述第一匹配单元的一端作为信号输入端、另一端作为信号输出端；

所述第二匹配单元的一端与所述第一匹配单元的信号输入端连接、另一端接地；

所述程序控制单元分别与所述第一匹配单元和所述第二匹配单元中的可调谐电容和开关连接。

4.根据权利要求3所述的多频段匹配电路，其特征在于，所述程序控制单元包括第一程序控制子单元和第二程序控制子单元，其中：

所述第一程序控制单元与所述第一匹配单元中的可调谐电容和开关连接，所述第二程序控制单元与所述第二匹配单元中的可调谐电容和开关连接。

5.根据权利要求1所述的多频段匹配电路，其特征在于，所述匹配单元的个数为三个，分别为第一匹配单元、第二匹配单元和第三匹配单元，其中：

所述第三匹配单元的一端与所述第一匹配单元的信号输出端连接、另一端接地；

所述程序控制单元分别与所述第一匹配单元、所述第二匹配单元以及所述第三匹配单元中的可调谐电容和开关连接。

6.根据权利要求1所述的多频段匹配电路，其特征在于，所述匹配单元的个数为三个，分别为第一匹配单元、第二匹配单元和第三匹配单元，其中：

所述第一匹配单元的一端作为信号输入端、另一端与所述第二匹配单元的一端连接，所述第二匹配单元的另一端作为信号输出端；

所述第三匹配单元的一端与所述第一匹配单元中连接所述第二匹配单元的一端连接、另一端接地；

7.根据权利要求1所述的多频段匹配电路，其特征在于，所述电感组中的每一个电感的电感值均不相等。

8.一种射频电路，其特征在于，包括权利要求1至7任一所述的多频段匹配电路，还包括射频收发机、功率放大器、双工器和射频开关，其中：

所述射频收发机通过匹配电路与所述功率放大器电连接；

9.一种天线系统，其特征在于，包括权利要求8所述的射频电路，还包括天线，所述天线与所述射频电路电连接。

10.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求9所述的天线系统，还包括CPU芯片，所述CPU芯片与所述天线系统电连接。