CN107294879B - 一种阻抗匹配方法及装置、移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阻抗匹配方法及装置、移动终端，涉及通信领域，能够解决现有技术中阻抗匹配耗时长，性能低下的问题。所述方法包括：获取射频前端与天线之间进行信号发射时的信号电压驻波比；改变所述射频前端与所述天线之间匹配网络的电容连接或电感连接，以根据所述信号电压驻波比相应的变化趋势确定所述匹配网络的传输阻抗是容性还是感性；根据确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值。

Description

一种阻抗匹配方法及装置、移动终端

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种阻抗匹配方法及装置、移动终端。

背景技术

手机中由于工作频段比较多，工作频率范围覆盖700MHz-3GHz，手机天线难度的设计越来越大。手机中天线自动调谐系统的作用主要是通过改变接入通路中的匹配元件值，从而使天线与手机射频前端之间一直保持良好的匹配状态，保障天线性能。

现有技术方案是采用逐个扫描的方式来确定最佳的匹配参数，在整个范围内切换会耗费较长的时间，尤其当调电容电感变化量增多时，系统搜索耗时会倍增，严重影响系统性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种阻抗匹配方法及装置、移动终端，能够解决现有技术中阻抗匹配耗时长，性能低下的问题。

一方面，本发明提供一种阻抗匹配方法，包括：获取射频前端与天线之间进行信号发射时的信号电压驻波比；改变所述射频前端与所述天线之间匹配网络的电容连接或电感连接，以根据所述信号电压驻波比相应的变化趋势确定所述匹配网络的传输阻抗是容性还是感性；根据确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值。

可选的，所述改变所述射频前端与所述天线之间匹配网络的传输阻抗，以根据所述信号电压驻波比相应的变化趋势确定所述传输阻抗是容性还是感性包括：如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比增大，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比减小，则确定所述传输阻抗为感性；或者，如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比减小，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比增大，则确定所述传输阻抗为感性。

可选的，所述根据确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值包括：如果确定所述传输阻抗为感性，为所述匹配网络并联接入电容，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值；如果确定所述传输阻抗为容性，为所述匹配网络串联接入电感，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值；如果所述对应的信号电压驻波比小于或等于所述预设阈值，确定对应的传输阻抗为所述匹配网络的匹配阻抗。

进一步的，所述方法还包括：如果所述对应的信号电压驻波比大于所述预设阈值，同时调整所述匹配网络的电感和电容，以使所述对应的信号电压驻波比小于或等于所述预设阈值。

可选的，所述为所述匹配网络并联接入电容，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值包括：采用二分法为所述匹配网络并联接入电容，以使对应的信号电压驻波比最小；确定最小的所述信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值。

可选的，所述为所述匹配网络串联接入电感，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值具体包括：采用二分法为所述匹配网络串联接入电感，以使对应的信号电压驻波比最小；确定最小的所述信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值。

另一方面，本发明还提供一种阻抗匹配装置，包括：获取单元，用于获取射频前端与天线之间进行信号发射时的信号电压驻波比；确定单元，用于改变所述射频前端与所述天线之间匹配网络的电容连接或电感连接，以根据所述信号电压驻波比相应的变化趋势确定所述匹配网络的传输阻抗是容性还是感性；调整单元，用于根据所述确定单元的确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值。

可选的，所述确定单元，具体用于：如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比增大，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比减小，则确定所述传输阻抗为感性；或者，如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比减小，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比增大，则确定所述传输阻抗为感性。

可选的，所述调整单元，包括：电容接入模块，用于如果所述确定单元确定所述传输阻抗为感性，为所述匹配网络并联接入电容，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值；电感接入模块，用于如果所述确定单元确定所述传输阻抗为容性，为所述匹配网络串联接入电感，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值；阻抗匹配模块，用于如果所述对应的信号电压驻波比小于或等于所述预设阈值，确定对应的传输阻抗为所述匹配网络的匹配阻抗。

进一步的，所述调整单元还包括：调整模块，用于如果所述对应的信号电压驻波比大于所述预设阈值，同时调整所述匹配网络的电感和电容，以使所述对应的信号电压驻波比小于或等于所述预设阈值。

可选的，所述电容接入模块，具体用于：采用二分法为所述匹配网络并联接入电容，以使对应的信号电压驻波比最小；确定最小的所述信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值。

可选的，所述电感接入模块，具体用于：采用二分法为所述匹配网络串联接入电感，以使对应的信号电压驻波比最小；确定最小的所述信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值。

另一方面，本发明还提供一种移动终端，所述移动终端上设置有本发明提供的任一种阻抗匹配装置。

本发明实施例提供的阻抗匹配方法及装置、移动终端，能够获取射频前端与天线之间进行信号发射时的信号电压驻波比，再改变所述射频前端与所述天线之间匹配网络的电容连接或电感连接，以根据所述信号电压驻波比相应的变化趋势确定所述匹配网络的传输阻抗是容性还是感性，然后根据确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值。这样，由于先确定出当前的传输阻抗是容性还是感性，就可以有针对的对匹配网络进行阻抗调整，避免了对各种电容和电感进行遍历尝试，大大减小了找到最佳匹配阻抗的时间，有效提高了射频性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的阻抗匹配方法的一种流程图；

图2为本发明实施例提供阻抗匹配方法中smith圆示意图；

图3为本发明实施例提供的阻抗匹配方法的一种详细流程图；

图4为本发明实施例提供的阻抗匹配装置的一种结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

如图1所示，本发明的实施例提供一种阻抗匹配方法，包括：

S11，获取射频前端与天线之间进行信号发射时的信号电压驻波比；

S12，改变所述射频前端与所述天线之间匹配网络的电容连接或电感连接，以根据所述信号电压驻波比相应的变化趋势确定所述匹配网络的传输阻抗是容性还是感性；

S13，根据确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值。

本发明实施例提供的阻抗匹配方法，能够获取射频前端与天线之间进行信号发射时的信号电压驻波比，再改变所述射频前端与所述天线之间匹配网络的电容连接或电感连接，以根据所述信号电压驻波比相应的变化趋势确定所述匹配网络的传输阻抗是容性还是感性，然后根据确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值。这样，由于先确定出当前的传输阻抗是容性还是感性，就可以有针对的对匹配网络进行阻抗调整，避免了对各种电容和电感进行遍历尝试，大大减小了找到最佳匹配阻抗的时间，有效提高了射频性能。

具体而言，在步骤S11中，射频前端与天线之间进行信号发射时的信号电压驻波比体现了射频前端与天线之间的阻抗匹配程度。驻波比越大，说明信号反射越厉害，阻抗越失配，驻波比越小，说明信号反射越小，阻抗匹配越好。当检测到信号电压驻波比较大时，说明匹配网络对应的传输阻抗失配，因此需要对匹配网络进行阻抗调整，以使信号电压驻波比小于或等于预设阈值。可选的，可以通过检测射频前端与天线之间的正反两个方向的功率来获取相应的信号电压驻波比。

为了尽快找到匹配阻抗，优选的，在步骤S12中，可以先尝试对匹配网络的电容网络或者电感网络稍作改变，检测相应的信号电压驻波比有何变化，再根据该变化确定出当前匹配网络的传输阻抗是容性还是感性，具体过程如下：

如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比增大，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比减小，则确定所述传输阻抗为感性；

或者

如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比减小，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比增大，则确定所述传输阻抗为感性。

可选的，在本发明的其他实施例中，也可以串联接入一组较小且递增变化的电感或者并联一组较小且递增变化的电容，来判断信号电压驻波比的变化趋势，从而确定传输阻抗为容性还是感性，本发明的实施例对此不限。

具体而言，在步骤S13中，所述根据确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值包括：

如果确定所述传输阻抗为感性，为所述匹配网络并联接入电容，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值；

如果确定所述传输阻抗为容性，为所述匹配网络串联接入电感，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值；

如果所述对应的信号电压驻波比小于或等于所述预设阈值，确定对应的传输阻抗为所述匹配网络的匹配阻抗。

为了使以上阻抗匹配的过程更为直观，可以使用smith圆图来对阻抗匹配过程进行分析示意。如图2所示，在smith圆中，上半圆为感性阻抗区域，下半圆为容性阻抗区域，中间的横线处对应的阻抗只有实部，虚部为零，也就是电抗为零。起初，并不知道当前匹配网络的传输阻抗位于smith圆的哪个位置，因此，可以尝试对匹配网络并联加入任一电容，如果加入电容后检测到的信号电压驻波比增大了，再去掉新并入的电容，然后串联接入任一电感，如果加入电感后检测到的信号电压驻波比减小了，则说明阻抗由于电容的并入而更加失配，由于电感的串入而使匹配程度有所上升，因此可以确定匹配网络原本的传输阻抗就是容性的，匹配网络原本的传输阻抗应落在smith圆的下半圆，如A点或B点。

相反，如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比减小，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比增大，则确定所述传输阻抗为感性，匹配网络原本的传输阻抗应落在smith圆的上半圆，如E点或F点。

确定了原本的传输阻抗为容性之后，就可以有针对性的选择电路参数来对传输阻抗进行调整。具体的，对于A点和B点，可以在匹配网络中串联电感来抵消传输阻抗中的容性阻抗，使A点、B点在smith圆中分别移动到C点、D点，以使电抗部分为零，传输阻抗整体降低。对于E点和F点，可以在匹配网络中并联电容来抵消传输阻抗中的感性阻抗，使E点、F点在smith圆中分别移动到G点、H点，以使电抗部分为零，传输阻抗整体降低。

其中，电感的电感值大小以及电容的电容值大小的选择可以采用多种算法来实现。例如，可选的，如果匹配网络的原始传输阻抗为容性，则可以采用二分法为所述匹配网络串入电感，以使对应的信号电压驻波比最小；然后确定最小的所述信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值。如果匹配网络的原始传输阻抗为感性，则采用二分法为所述匹配网络并联接入电容，以使对应的信号电压驻波比最小；确定最小的所述信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值。

举例说明，如图3所示，在本发明的一个实施例中，由于匹配的电感或电容在一定范围内变化时，驻波比存在唯一的极小值。其中，驻波比最小值的快速检测可以采用二分法完成。下面以8位二进制电感匹配为例进行说明，对于二进制电容匹配也遵循类似的匹配过程。

在图3中，i为循环控制参数，Lm为电感，L1、L2为电感的中间变量，VSWR1为L1对应的信号电压驻波比，VSWR2为L2对应的信号电压驻波比，电感的取值由最大值和最小值两端开始，逐步向匹配最为合适的电感值逼近，当循环最终完成时，输出的Lm即为使信号电压驻波比最小的电感取值。将该电感串联接入匹配网络后，可以考察对应的信号电压驻波比是否小于或等于预设阈值，如果是，则此时匹配网络的传输阻抗即为匹配阻抗，如果否，则可以进一步对传输阻抗进行微调。经过二分法对电感的初步选择后，在smith图中，匹配网络对应的传输阻抗已经被移动到中间横线上，在此基础上的微调，也就是将中间横线上的点移动到圆心位置，圆心位置的阻抗对应匹配网络的特性阻抗，与之对应的信号电压驻波比最小。

由于在微调时，传输阻抗在微调前后均为实阻抗，电抗部分为零，因此，这里不能单纯增加电容或单纯增加电感来实现微调，而是需要同时调节电容和电感。也就是说，如果所述对应的信号电压驻波比大于所述预设阈值，同时调整所述匹配网络的电感和电容，以使所述对应的信号电压驻波比小于或等于所述预设阈值。

具体而言，如图3所示，C、D、G、H点的阻抗在Smith圆图上的位置也是实阻抗的位置。此时，根据驻波比实际大小和阻抗与特性阻抗大小关系就可以计算出此时的实际阻抗Z为：

当Z＜Z₀(如C点)时，

当Z＞Z₀(如D点)时，Z＝Z₀×VSWR，其中，Z₀为特性阻抗，一般取Z₀＝50Ω。

当搜索得到的最小阻抗Z＜Z₀时，根据匹配原理，把阻抗从Z匹配到Z₀还需加入的电容电感量分别为：

其中ω为天线自动调谐系统的工作频率，由手机工作的信道计算得到。

当搜索得到的最小阻抗Z＞Z₀时，根据匹配原理，把阻抗从Z匹配到Z₀还需加入的电容电感量分别为：

需要说明的是，上述实施例虽然以信号发射时的电压驻波比为例进行说明，但本发明不限于此，信号接收过程的阻抗匹配与信号发射时相同，因此匹配好的阻抗网络对于信号接收过程同样适用。

相应的，如图4所示，本发明的实施例还提供一种阻抗匹配装置包括：

获取单元41，用于获取射频前端与天线之间进行信号发射时的信号电压驻波比；

确定单元42，用于改变所述射频前端与所述天线之间匹配网络的电容连接或电感连接，以根据所述信号电压驻波比相应的变化趋势确定所述匹配网络的传输阻抗是容性还是感性；

调整单元43，用于根据所述确定单元的确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值。

本发明实施例提供的阻抗匹配装置，获取单元41能够获取射频前端与天线之间进行信号发射时的信号电压驻波比，确定单元42能够改变所述射频前端与所述天线之间匹配网络的电容连接或电感连接，以根据所述信号电压驻波比相应的变化趋势确定所述匹配网络的传输阻抗是容性还是感性，调整单元43能够根据确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值。这样，由于先确定出当前的传输阻抗是容性还是感性，就可以有针对的对匹配网络进行阻抗调整，避免了对各种电容和电感进行遍历尝试，大大减小了找到最佳匹配阻抗的时间，有效提高了射频性能。

可选的，确定单元42，可具体用于：

如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比增大，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比减小，则确定所述传输阻抗为感性；

或者

如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比减小，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比增大，则确定所述传输阻抗为感性。

可选的，调整单元43，可包括：

电容接入模块，用于如果所述确定单元确定所述传输阻抗为感性，为所述匹配网络并联接入电容，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值；

电感接入模块，用于如果所述确定单元确定所述传输阻抗为容性，为所述匹配网络串联接入电感，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值；

阻抗匹配模块，用于如果所述对应的信号电压驻波比小于或等于所述预设阈值，确定对应的传输阻抗为所述匹配网络的匹配阻抗。

进一步的，调整单元43还可包括：

调整模块，用于如果所述对应的信号电压驻波比大于所述预设阈值，同时调整所述匹配网络的电感和电容，以使所述对应的信号电压驻波比小于或等于所述预设阈值。

可选的，所述电容接入模块，具体可用于：采用二分法为所述匹配网络并联接入电容，以使对应的信号电压驻波比最小；确定最小的所述信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值。

可选的，所述电感接入模块，具体可用于：采用二分法为所述匹配网络串联接入电感，以使对应的信号电压驻波比最小；确定最小的所述信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值。

相应的，本发明的实施例还提供一种移动终端，所述移动终端上设置有前述实施例提供的任一种阻抗匹配装置，因此也能实现相应的技术效果，前文已经进行了详细说明，此处不再赘述。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (13)

1.一种阻抗匹配方法，其特征在于，包括：

获取射频前端与天线之间进行信号发射时的信号电压驻波比；

改变所述射频前端与所述天线之间匹配网络的电容连接或电感连接，以根据所述信号电压驻波比相应的变化趋势确定所述匹配网络的传输阻抗是容性还是感性；

根据确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改变所述射频前端与所述天线之间匹配网络的传输阻抗，以根据所述信号电压驻波比相应的变化趋势确定所述传输阻抗是容性还是感性包括：

如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比增大，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比减小，则确定所述传输阻抗为感性；

或者

如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比减小，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比增大，则确定所述传输阻抗为容性。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值包括：

如果确定所述传输阻抗为感性，为所述匹配网络并联接入电容，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值；

如果确定所述传输阻抗为容性，为所述匹配网络串联接入电感，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值；

如果所述对应的信号电压驻波比小于或等于所述预设阈值，确定对应的传输阻抗为所述匹配网络的匹配阻抗。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

如果所述对应的信号电压驻波比大于所述预设阈值，同时调整所述匹配网络的电感和电容，以使所述对应的信号电压驻波比小于或等于所述预设阈值。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述为所述匹配网络并联接入电容，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值包括：

采用二分法为所述匹配网络并联接入电容，以使对应的信号电压驻波比最小；

确定最小的所述信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述为所述匹配网络串联接入电感，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值具体包括：

采用二分法为所述匹配网络串联接入电感，以使对应的信号电压驻波比最小；

确定最小的所述信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值。

7.一种阻抗匹配装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取射频前端与天线之间进行信号发射时的信号电压驻波比；

确定单元，用于改变所述射频前端与所述天线之间匹配网络的电容连接或电感连接，以根据所述信号电压驻波比相应的变化趋势确定所述匹配网络的传输阻抗是容性还是感性；

调整单元，用于根据所述确定单元的确定结果，调整所述匹配网络的传输阻抗，以使所述信号电压驻波比小于或等于预设阈值。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于：

如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比增大，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比减小，则确定所述传输阻抗为感性；

或者

如果在所述匹配网络中串联接入任一电感后，所述信号电压驻波比减小，且在并联接入任一电容后，所述信号电压驻波比增大，则确定所述传输阻抗为容性。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调整单元，包括：

电容接入模块，用于如果所述确定单元确定所述传输阻抗为感性，为所述匹配网络并联接入电容，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值；

电感接入模块，用于如果所述确定单元确定所述传输阻抗为容性，为所述匹配网络串联接入电感，并确定对应的信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值；

阻抗匹配模块，用于如果所述对应的信号电压驻波比小于或等于所述预设阈值，确定对应的传输阻抗为所述匹配网络的匹配阻抗。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述调整单元还包括：

调整模块，用于如果所述对应的信号电压驻波比大于所述预设阈值，同时调整所述匹配网络的电感和电容，以使所述对应的信号电压驻波比小于或等于所述预设阈值。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述电容接入模块，具体用于：

采用二分法为所述匹配网络并联接入电容，以使对应的信号电压驻波比最小；

确定最小的所述信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述电感接入模块，具体用于：

采用二分法为所述匹配网络串联接入电感，以使对应的信号电压驻波比最小；

确定最小的所述信号电压驻波比是否小于或等于所述预设阈值。

13.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端上设置有权利要求7至12中任一项所述的阻抗匹配装置。

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