CN107104286A - 一种天线匹配电路、装置及通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线匹配电路、设备及通信装置，天线匹配电路包括：匹配电路、单刀多掷开关、第一元件以及元件组；匹配电路的一端与所述天线接口的第一接头电性连接，另一端作为RF射频信号的输入端或输出端；单刀多掷开关的公共端通过第一元件与所述天线接口的第二接头电性连接，其每一投掷端均通过元件组中分别对应的元件接地；其中，第一元件及所述元件组中的每一元件均为电阻、电容、电感中的一种，第一元件、匹配电路以及元件组中的不同元件分别构成匹配不同频段天线本体的匹配网络。本发明的天线匹配电路可以匹配多种不同频段的天线，并且可以控制对应的天线长度，减小天线尺寸，让对应的天线有效净空面积达到要求。

Description

一种天线匹配电路、装置及通信设备

技术领域

本发明涉及射频通信技术领域，尤其涉及一种天线匹配电路、装置及通信设备。

背景技术

现在市场上使用的射频通信设备整机的尺寸很小，其又要求能够实现多种LTE频段的通信，例如：包含1,2,3,4,5,7,8,12,17,19,20,40共12个频段，带宽从700MHz-2700MHz。因为射频通信设备的整机尺寸很小，其留给天线的空间一般只有200平方毫米，一般而言，目前2000M带宽的天线，其对应的天线面积为600-800平方毫米，因此，一般的射频通信设备的整机尺寸难以满足2000M带宽的天线要求。现有的天线匹配电路一般都是π型匹配电路，采用现有的π型匹配电路进行匹配时，同一个π型匹配电路不能匹配不同频段的天线，并且同一段天线不能适用不同频段的信号，而且天线占用面积较大，会导致对应的天线有效净空面积达不到要求，尤其是LTE频段较多，天线面积有限的情况下，现有的匹配电路已经难于满足天线性能的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种天线匹配电路、装置及通信设备，可以匹配不同频段的天线，以及控制对应的天线长度。

本发明提供的一种天线匹配电路，包括：匹配电路、单刀多掷开关、第一元件以及元件组；

所述匹配电路，其一端与所述天线接口的第一接头电性连接，另一端作为RF射频信号的输入端或输出端；

所述单刀多掷开关，其公共端通过所述第一元件与所述天线接口的第二接头电性连接，其每一投掷端均通过所述元件组中分别对应的元件接地；

其中，所述第一元件及所述元件组中的每一元件均为电阻、电容、电感中的一种，所述第一元件、所述匹配电路以及所述元件组中的元件分别构成匹配不同频段天线本体的匹配网络。

优选地，所述匹配电路包括第二元件、第三元件、第四元件、第五元件，所述天线匹配电路还包括第一电容；

所述第二元件的一端与所述第一电容连接，所述第一电容的另一端作为RF射频信号的输入端或输出端，所述第二元件的另一端通过所述第三元件与所述天线接口的第一接头连接，所述第二元件与所述第三元件的连接处设为第一连接点；

所述第四元件的一端接地，另一端与所述第一连接点连接；

所述第五元件的一端接地，另一端与所述天线接口的第一接头连接；

其中，所述第二元件、所述第三元件、所述第四元件、所述第五元件为电阻、电容、电感中的一种，所述第一电容用于滤波。

优选地，所述匹配电路还包括：第六元件、第七元件；

所述第六元件的一端接地，另一端接入所述天线接口的第三接头；

所述第七元件的一端接地，另一端接入所述天线接口的第四接头；

其中，所述第六元件及所述第七元件为电阻、电容、电感中的一种。

优选地，还包括与所述单刀多掷开关电性连接的用于供电的电源。

优选地，所述电源为交流电源，所述天线匹配电路还包括第二电容；

所述第二电容的一端接地，另一端与所述电源的输出端连接，用于滤波。

优选地，还包括开关控制模块以及第三电容；

所述开关控制模块，与所述单刀多掷开关通信连接，用于输出控制信号至所述单刀多掷开关，控制所述单刀多掷开关的切换；

所述第三电容的一端接地，另一端与所述控制模块的控制信号输出端口连接，用于滤波。

本发明还提供一种天线匹配装置，包括有：上述的天线匹配电路，以及与所述天线匹配电路对应连接的天线接口；

所述天线接口包括有至少两个接头，且所述天线接口的接头与天线本体的馈电点分别对应。

本发明还提供一种通信装置，包括有：上述的天线匹配电路、与所述天线匹配电路对应连接的天线接口，以及天线本体；

所述天线本体包含有至少两个馈电点；

所述天线接口包含有至少两个接头，且所述天线接口的接头与所述天线本体的馈电点分别对应连接。

实施本发明，具有如下有益效果：本发明的天线匹配电路通过单刀多掷开关将第一元件与元件组中不同的元件接通，从而实现第一元件、匹配电路与元件组中不同的元件共同构成的阻抗匹配网络可以匹配不同频段的天线。此外，当天线本体发射或接收不同频段的RF射频信号时，通过第一元件连接元件组中具有对应属性值(电阻值、电感值、电容值)的元件，也能使天线本体产生谐振，也即是通过第一元件连接调节元件组中对应的元件，可以控制对应的天线长度，进而也可以适当减小天线的尺寸，让对应的天线有效净空面积达到要求。

附图说明

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的天线匹配装置的原理框图。

图2是本发明提供的天线匹配电路中的匹配电路的原理框图。

图3是本发明提供的天线匹配装置的另一实施例的电路图。

图4是本发明提供的天线匹配装置的另一实施例的电路布局图。

具体实施方式

本发明提供一种天线匹配电路10，如图1所示，图1为本发明提供的天线匹配装置的原理框图，图1中示出了该天线匹配电路10包括：匹配电路100、单刀多掷开关200、第一元件300以及元件组400。

匹配电路100的一端与天线接口20的第一接头210电性连接，另一端作为RF射频信号的输入端或输出端。匹配电路100为阻抗匹配电路。

单刀多掷开关200的公共端通过第一元件300与天线接口20的第二接头220电性连接，其每一投掷端均通过元件组400中分别对应的元件接地，通过切换单刀多掷开关200，可以使第一元件300元件组400中不同的元件连接。这里的单刀多掷开关200可以是单刀双掷开关，也可以是单刀三掷开关，或者单刀四掷开关。

其中，第一元件300及元件组400中的每一元件均为电阻、电容、电感中的一种，第一元件300、匹配电路100以及元件组400中的不同元件分别构成匹配不同频段天线本体的匹配网络。需要说明的是，元件组400中两个不同元件可以是同一类别也可以是不同类别，例如可以都是电容，但电容值不同，也可以分别是电容和电感。

在进行天线调试时，第一元件300、匹配电路100以及元件组400中的元件分别构成不同的匹配网络，这些不同的匹配网络所对应的天线本体的电压驻波比VSWR、总辐射功率TRP以及总全向灵敏度TIS均需要满足要求，以保证使用了天线匹配电路10的设备能够正常使用。

并且，当天线本体发射或接收不同频段的信号时，通过切换单刀多掷开关200，使得第一元件300连接元件组400中具有对应属性值(电阻值、电感值、电容值)的元件，也能使天线本体产生谐振，也即是通过第一元件300连接调节元件组400中对应的元件，可以控制对应的天线本体长度，进而也可以适当减小天线本体的尺寸，让对应的天线有效净空面积达到要求。

进一步地，如图2所示，匹配电路100包括第二元件110、第三元件120、第四元件130、第五元件140，天线匹配电路10还包括第一电容500。

第二元件110的一端与第一电容500连接，第一电容500的另一端作为RF射频信号的输入端或输出端，第二元件110的另一端通过第三元件120与天线接口20的第一接头210连接，第二元件110与第三元件120的连接处设为第一连接点。

第四元件130的一端接地，另一端与第一连接点连接。

第五元件140的一端接地，另一端与天线接口20的第一接头210连接。

其中，第二元件110、第三元件120、第四元件130、第五元件140为电阻、电容、电感中的一种，第一电容500用于滤波。

在进行天线调试时，第二元件110、第三元件120、第四元件130、第五元件140在整体上需满足：无源测试时，天线本体所对应的电压驻波比VSWR达到对应频段宽度所要求的范围，且总辐射功率TRP以及总全向灵敏度TIS均要满足要求。当第二元件110、第三元件120、第四元件130、第五元件140分别确定类型后，即确定是电阻、电容、电感中的哪一类元器件后，其对应的属性值(电阻值、电容值、电感值)在天线调试的时候也能够确定下来。

进一步地，当天线接口20包括有四个接头时，匹配电路100还包括：第六元件150、第七元件160。

第六元件150的一端接地，另一端接入天线接口20的第三接头230。

第七元件160的一端接地，另一端接入天线接口20的第四接头240。

其中，第六元件150及第七元件160为电阻、电容、电感中的一种。

进一步地，天线匹配电路10还包括与单刀多掷开关200电性连接的用于供电的电源。

进一步地，电源为交流电源，天线匹配电路10还包括第二电容。

第二电容的一端接地，另一端与电源的输出端连接，用于滤波。

进一步地，该天线匹配电路10还包括开关控制模块600以及第三电容。

开关控制模块600与单刀多掷开关200通信连接，用于输出控制信号至单刀多掷开关200，控制单刀多掷开关200的切换。

第三电容的一端接地，另一端与所述控制模块的控制信号输出端口连接，用于滤波。

本发明还提供一种天线匹配装置，继续参照图1，该天线匹配装置包括有：上述的天线匹配电路10，以及与天线匹配电路10对应连接的天线接口20。

天线接口20包括有至少两个接头，且天线接口20的接头与天线本体的馈电点分别对应。

本发明提供的一种天线匹配装置的另一实施例中，如图3所示，匹配电路100如图3中的第I部分所示，第I部分为π+T型匹配电路。该匹配电路100包括：电阻R1、R2，电容C1、C2、C3、C4，电阻R2的一端通过电阻R1与天线接口20ANT的一个接头连接，电阻R2的另一端通过电容C20接入RF射频信号；电容C1的一端接地，另一端与电阻R1、R2之间的连接点连接；电容C2的一端接地，另一端与电阻R1接入天线接口ANT的同一个接头；电容C3、C4的一端分别均接地，另一端分别均与天线接口ANT不同的接头连接。

此外，另一实施例中的天线匹配装置还包括有单刀双掷开关SPDT、控制信号源SW、供电电源VDD，以及电容C10、C11、C5、C6、C7。单刀双掷开关SPDT的公共端RTF 8通过电容C5与天线接口ANT的一个接头连接，单刀双掷开关SPDT的两个投掷端RF1及RF2分别通过电容C6、C7接地。供电电源VDD为单刀双掷开关SPDT供电，其输出端通过电容C10接地，电容C10在这里用于滤波。控制信号源SW与单刀双掷开关SPDT通信连接，用于输出高低电平的控制信号至单刀双掷开关SPDT，控制单刀双掷开关SPDT进行切换，使得电容C5与电容C6或电容C7接通，当电容C5与电容C6或电容C7接通时，第I部分与第II部分构成的匹配网络能够匹配不同频段的天线。

在本发明的又一实施例中，图3中的电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C6可用电阻或电感替代，电阻R1、R2可用电容或电感替代，替代后的电阻的阻值、电感的电感值、电容的电容值均由实际调试情况来确定，当结合该天线匹配装置对天线进行调试时，需要天线本体的电压驻波比VSWR、总辐射功率TRP以及总全向灵敏度TIS均满足要求。

第I部分和第II部分对应连接的天线本体可以是同一个天线本体，也可用是两个断开的不同的天线本体。当第I部分和第II部分对应连接的天线本体是同一个天线本体时，通过该天线本体的走线使得第II部分作用于第I部分，或者第II部分作用于RF射频信号。

当第I部分和第II部分对应连接的天线本体为断开的两个不同的天线本体时，通过两个不同的天线本体之间的高频信号耦合作用，使得第II部分作用于第I部分，或者第II部分作用于RF射频信号。

第II部分的各元器件在PCB电路板上的位置关系及各元器件的属性值(电阻值、电容值、电感值)根据天线实际调试情况来定，需要天线本体所对应的电压驻波比VSWR、总辐射功率TRP以及总全向灵敏度TIS均满足要求。

再结合图4可以看到天线接口ANT的四个接头ANT304、ANT305、ANT306、ANT307，ANT304与电容C4连接，ANT305与电容C3连接，ANT306与电容C2连接，ANT307与电容C5连接。

本发明还提供一种通信装置，该通信装置包括有：上述的天线匹配电路10、与天线匹配电路10对应连接的天线接口20，以及天线本体。

天线本体包含有至少两个馈电点；天线接口20包含有至少两个接头，且天线接口20的接头与天线本体的馈电点分别对应连接。

其中，上述通信装置可以是手机或者其他移动通信终端。

综上所述，本发明的天线匹配电路通过单刀多掷开关200将第一元件300与元件组400中不同的元件接通，从而实现第一元件300、匹配电路100与元件组400中不同的元件共同构成的阻抗匹配网络可以匹配不同频段的天线，实现不同的电路调谐，也即是该匹配网络对应匹配的天线中接收和发射的RF射频信号的频段不同。此外，当天线本体发射或接收不同频段的RF射频信号时，通过第一元件300连接元件组400中具有对应属性值(电阻值、电感值、电容值)的元件，也能使天线本体产生谐振，也即是通过第一元件300连接调节元件组400中对应的元件，可以控制对应的天线长度，进而也可以适当减小天线的尺寸，让对应的天线有效净空面积达到要求。

以上内容是结合具体的优选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 (8)

1.一种天线匹配电路，其特征在于，包括：匹配电路、单刀多掷开关、第一元件以及元件组；

所述匹配电路，其一端与所述天线接口的第一接头电性连接，另一端作为RF射频信号的输入端或输出端；

所述单刀多掷开关，其公共端通过所述第一元件与所述天线接口的第二接头电性连接，其每一投掷端均通过所述元件组中分别对应的元件接地；

其中，所述第一元件及所述元件组中的每一元件均为电阻、电容、电感中的一种，所述第一元件、所述匹配电路以及所述元件组中的不同元件分别构成匹配不同频段天线本体的匹配网络。

2.根据权利要求1所述的天线匹配电路，其特征在于，所述匹配电路包括第二元件、第三元件、第四元件、第五元件，所述天线匹配电路还包括第一电容；

所述第二元件的一端与所述第一电容连接，所述第一电容的另一端作为RF射频信号的输入端或输出端，所述第二元件的另一端通过所述第三元件与所述天线接口的第一接头连接，所述第二元件与所述第三元件的连接处设为第一连接点；

所述第四元件的一端接地，另一端与所述第一连接点连接；

所述第五元件的一端接地，另一端与所述天线接口的第一接头连接；

其中，所述第二元件、所述第三元件、所述第四元件、所述第五元件为电阻、电容、电感中的一种，所述第一电容用于滤波。

3.根据权利要求2所述的天线匹配电路，其特征在于，所述匹配电路还包括：第六元件、第七元件；

所述第六元件的一端接地，另一端接入所述天线接口的第三接头；

所述第七元件的一端接地，另一端接入所述天线接口的第四接头；

其中，所述第六元件及所述第七元件为电阻、电容、电感中的一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的天线匹配电路，其特征在于，还包括与所述单刀多掷开关电性连接的用于供电的电源。

5.根据权利要求4所述的天线匹配电路，其特征在于，所述电源为交流电源，所述天线匹配电路还包括第二电容；

所述第二电容的一端接地，另一端与所述电源的输出端连接，用于滤波。

6.根据权利要求4所述的天线匹配电路，其特征在于，还包括开关控制模块以及第三电容；

所述开关控制模块，与所述单刀多掷开关通信连接，用于输出控制信号至所述单刀多掷开关，控制所述单刀多掷开关的切换；

所述第三电容的一端接地，另一端与所述控制模块的控制信号输出端口连接，用于滤波。

7.一种天线匹配装置，其特征在于，包括有：权利要求1-6任一项所述的天线匹配电路，以及与所述天线匹配电路对应连接的天线接口；

所述天线接口包括有至少两个接头，且所述天线接口的接头与天线本体的馈电点分别对应。

8.一种通信装置，其特征在于，包括有：权利要求1-6任一项所述的天线匹配电路、与所述天线匹配电路对应连接的天线接口，以及天线本体；

所述天线本体包含有至少两个馈电点；

所述天线接口包含有至少两个接头，且所述天线接口的接头与所述天线本体的馈电点分别对应连接。