CN107528123A - 一种解耦装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种解耦装置，设置于两个天线之间，包括耦合单元和可调谐单元，其中，所述耦合单元包括水平分支和垂直分支，所述水平分支的中间点与所述垂直分支的一端连接，所述垂直分支的另一端接地，所述可调谐单元设置于所述耦合单元上，用于改变所述耦合单元的水平分支的电长度。本发明的方案，能够有效解决多频段天线之间的互耦问题，实现对多个频段进行解耦，提升天线性能。

Description

一种解耦装置

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种解耦装置。

背景技术

目前，在解决手持移动终端中的天线之间的互耦问题时，常采用地分支结构进行解耦。

具体的，参见图1和图2所示，利用简化的单级天线来说明地分支解耦的方法。参见图1所示，两个单极天线(即单极天线A和单极天线B)相互平行，而且距离比较近，在具体实现时两个单极天线的电长度均为λ/4，且两个单极天线长度一样。这样，两个天线直接就存在比较大的互耦。如果单极天线A馈入正弦信号，其上的电流是I1；由于单极天线B与单极天线A距离较近，在单极天线A上的电流就会耦合到单极天线B上，产生耦合电流I2；I1与I2是反相的，幅度成正比。其中，Port A和Port B分别为单极天线A和单极天线B的端口。

为了解决单极天线A和单极天线B之间的互耦问题，可引入另一条耦合路径，这条耦合路径具有一定的幅度和相位，能与原来的耦合相抵消。参见图2所示，所述单极天线A和单极天线B之间可引入耦合单元C，所述耦合单元C的水平的电长度为λ/4。在引入耦合单元C之后，该结构中总共就有两条耦合路径，一条是本来的耦合路径，另一条是附加的耦合路径。在这种情况下，耦合起始于单极天线A，通过耦合单元C，然后耦合到单极天线B。单极天线A与B直接耦合与图1中箭头所示的情况相同。具体的，单极天线B上的耦合电流为I2，I2与单极天线A上的激励电流I1反相，其幅度依赖于耦合因子α。对于另一个引入的新的耦合路径，其在单极天线B上的耦合电流I3与单极天线A上的激励电流I1同相，即I3和单极天线B上的耦合电流I2反相。如果β是耦合电流I3的耦合因子，那么通过适当调节，可控制幅度使两个耦合电流相消除，即I2+I 3＝0。也就是说，合适的耦合单元可使两个天线之间的隔离度得到明显改善。

但是，上述增加耦合单元的方案一般只能解决一个频段的解耦，如果两个天线实现的是多个频段，且多频段天线的相关系数都比较高，而解耦的电长度却只有一种，这个时候就不能解决天线间的互耦问题了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解耦装置，以解决现有的地分支结构不能对多频段天线之间的互耦问题进行有效解决的问题。

为了实现上述的目的，本发明提供一种解耦装置，设置于两个天线之间，包括耦合单元，所述耦合单元包括水平分支和垂直分支，所述水平分支的中间点与所述垂直分支的一端连接，所述垂直分支的另一端接地；其中，所述解耦装置还包括：

可调谐单元，所述可调谐单元设置于所述耦合单元上，用于改变所述耦合单元的水平分支的电长度。

优选的，所述可调谐单元设置于所述水平分支的两端中的任意一端，或者所述水平分支和所述垂直分支的连接处。

优选的，所述可调谐单元为可调电容，通过电容值的改变来改变所述耦合单元的水平分支的电长度。

优选的，所述可调谐单元包括单刀多掷开关和多个预先设置的匹配电路，通过所述单刀多掷开关的切换能够使得所述耦合单元连接到不同的匹配电路，改变所述耦合单元的水平分支的电长度。

优选的，所述匹配电路包括电容和/或电感。

优选的，所述耦合单元为T字形。

优选的，所述水平分支的两端分别设有一个小垂直分支，所述小垂直分支的一端与所述水平分支连接，所述小垂直分支的另一端悬空，用于扩展所述水平分支的电长度。

优选的，所述可调谐单元设置于所述小垂直分支的另一端。

优选的，所述解耦装置设置于两个天线的中间位置。

优选的，所述可调谐单元通过表面贴装技术贴合在所述耦合单元上。

通过本发明的上述技术方案，本发明的有益效果在于：

本发明的解耦装置，通过包括可调谐单元的地分支结构，能够有效解决多频段天线之间的互耦问题，实现对多个频段进行解耦，提升天线性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示现有的两个单级天线之间耦合的示意图。

图2表示利用现有的地分支结构解耦图1所示的两个单级天线的示意图。

图3表示本发明实施例的解耦装置的示意图。

图4表示本发明另一实施例的解耦装置的示意图。

图5表示本发明又一实施例的解耦装置的示意图。

图6表示利用本发明的解耦装置进行解耦的示意图。

图7表示本发明实施例的可调谐单元的一结构示意图。

图8表示本发明具体实例一的解耦装置的应用示意图。

图9表示本发明具体实例二的解耦装置的应用示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图3所示，本发明实施例提供一种解耦装置，其采用了地分支结构，设置于两个天线之间。

其中，所述解耦装置包括耦合单元1和可调谐单元2。所述耦合单元1包括水平分支11和垂直分支12，所述水平分支11的中间点与所述垂直分支12的一端连接，所述垂直分支12的另一端接地。所述可调谐单元2设置于所述耦合单元1上，用于改变所述耦合单元1的水平分支的电长度，以实现对不同频段进行解耦。

本发明实施例的解耦装置，通过包括可调谐单元的地分支结构，能够有效解决多频段天线之间的互耦问题，实现对多个频段进行解耦，提升天线性能。

需要说明的是，上述天线可为单级天线、多级天线等，本发明不对天线的种类进行限制。

优选的，所述解耦装置设置于两个天线的中间位置。

在具体的应用环境中，可以根据实际的调试情况来决定所述可调谐单元2的放置位置。优选的，参见图3所示，所述可调谐单元2可设置于所述水平分支11和所述垂直分支12的连接处。此外，所述可调谐单元2还可设置于所述水平分支11的两端中的任意一端。例如，参见图4所示，所述可调谐单元2可设置于所述水平分支11的左端。

本发明实施例中，参见图3或图4所示，所述耦合单元1为T字形。具体的，参见图5所示，所述水平分支11的两端可分别设有一个小垂直分支，即第一小垂直分支111和第二小垂直分支112，形成倒山字形。并且，所述小垂直分支的一端与所述水平分支11连接，所述小垂直分支的另一端悬空，用于扩展所述水平分支11的电长度。在这种情况下，所述可调谐单元2可设置于其中一个所述小垂直分支的另一端。

具体的，参见图6所示，为利用本发明的解耦装置进行解耦的示意图。在解耦过程中，依然以两个简化的单级天线为例，与图2所示的解耦装置(即耦合单元C)相比，图6中的解耦装置包括可调谐单元2(设置于耦合单元1上)，通过所述可调谐单元2的调节，能够实现对多个频段进行解耦，提升天线性能。

本发明实施例中，所述可调谐单元2可以选用如下两种方案实现改变所述水平分支11的电长度，具体如下：

(1)所述可调谐单元2为可调电容

这个方案中，是通过电容值的改变来改变所述耦合单元1的水平分支11的电长度。实际应用中，主要是通过改变加载在所述可调电容上的电压值来改变所述可调电容的电容值，当电容值改变后，相应的耦合单元1的水平分支11的电长度也会发生改变。

具体的，当可调电容的电容值改变后，会改变相应的耦合单元在SMITH圆图上的阻抗的位置。通过调整所述可调电容的电容值，可以把所需要解耦的频段在SMITH圆图上所对应的阻抗位置，调到尽量靠近50欧姆的位置，使得解耦的效果达到最佳。当然，在实际应用中，也可能最佳的阻抗位置不在SMITH圆图最靠近50欧姆的位置，还需要经过实际的调试不断的优化。

(2)所述可调谐单元2包括单刀多掷开关和多个预先设置的匹配电路

这个方案中，通过所述单刀多掷开关的切换能够使得所述耦合单元1连接到不同的匹配电路，以改变所述耦合单元1的水平分支11的电长度。所述匹配电路包括电容和/或电感。实际应用中，根据实际要解耦的频段来预先设置所述匹配电路，且可预先设置多个匹配电路，每一个匹配电路可以使得某一频段的解耦性能达到最佳。

例如，参见图7所示，所述可调谐单元2可包括单刀多掷开关71、第一匹配电路72、第二匹配电路73和第三匹配电路74。所述单刀多掷开关71可分别切换到所述第一匹配电路72、第二匹配电路73或第三匹配电路74，以与耦合单元1连接。

具体的，切换匹配电路，主要是改变相应的耦合单元在SMITH圆图上的阻抗的位置，将所需要解耦的频段在SMITH圆图上所对应的阻抗位置，调到尽量靠近50欧姆的位置，使得解耦的效果达到最佳。当然，在实际应用中，也可能最佳的阻抗位置不在SMITH圆图最靠近50欧姆的位置，还需要经过实际的调试不断的优化。

本发明实施例中，所述耦合单元1可以采用柔性印刷电路(FlexiblePrintedCircuit，FPC)的形式贴在移动终端的机壳上，也可以采用激光直接成型技术(Laser Direct Structuring，LDS)附着在移动终端的机壳上，或者采用其他形式附着在移动终端的机壳上。而所述可调谐单元2可通过表面贴装技术贴合在所述耦合单元1上。

下面，通过图8和图9来说明本发明的解耦装置的具体应用。

参见图8所示，本发明的解耦装置放置于移动终端的主天线和分集天线的中间位置。其中的垂直分支12必须接到移动终端的地板上，且要与地板充分接触。其中的可调谐单元2通过MIPI接口或者是SPI接口，受到移动终端主芯片或者是移动终端的收发机(transceiver)控制，可将相应的耦合单元调节到所需要的电长度。

具体的，移动终端工作在某一频段，如果小区切换，那么移动终端的工作频段就会切换，主天线和分集天线的工作频段切换，主芯片发送指令，对可调谐单元的工作状态进行切换，可调谐单元的工作状态就切换到移动终端工作的频段上。可调谐单元的工作状态转化为二进制的数据，存储在主芯片里面。移动终端一个频段对应一个可调谐单元的工作状态。可调谐单元的工作状态是前期进行调试，得到每个频段对应一个最优的值而确定的。针对每个移动终端的工作频段，需要测试主分集天线之间的MIMO性能。通过不断调整可调谐单元，或者是通过电压调试可调电容不同的电容值，或者是通过焊上不同的电容和/或电感；当MIMO性能达到最优时，把此时的状态记录下来。如果可调谐单元是可调电容，把此时的状态通过射频NV的形式存储在移动终端的主芯片或者是射频收发芯片中。如果是开关的形式，就贴上不同的电感电容值，然后把此时开关的状态记录下来，存储在移动终端的主芯片或者是射频收发芯片中。

参见图9所示，针对移动终端集合了众多的频段，且这些频段可以分为三个区间，分别为低频(699—960MHz)、中频(1710—2170MHz)和高频(2300—2690MHz)。这种情况下，可将三个解耦装置集成在一起，分别负责一个区间内的频段的解耦功能，以实现对移动通信全频段的解耦功能。

具体的，在图9中，集成了第一解耦装置、第二解耦装置和第三解耦装置，分别负责低频、中频和高频的解耦功能。其中，所述第一解耦装置的耦合单元的第一水平分支91的两端设有两个小垂直分支，所述第二解耦装置的耦合单元的第二水平分支92的两端设有两个小垂直分支，所述第三解耦装置的耦合单元的第三水平分支93的两端设有两个小垂直分支，且所述第一解耦装置、第二解耦装置和第三解耦装置共用部分垂直分支。

所述第一水平分支91加上其两个小垂直分支的电长度约为λ1/4，λ1对应的频率落在低频这个区间内。所述第二水平分支92加上其两个小垂直分支的电长度约为λ2/4，λ2对应的频率落在中频这个区间内。所述第三水平分支93加上其两个小垂直分支的电长度约为λ3/4，λ3对应的频率落在高频这个区间内。

在图9中，第一位置94、第二位置95和第三位置96分别放置了可调谐单元，分别对应所述第一解耦装置、第二解耦装置和第三解耦装置。所述可调谐单元和主芯片或者是射频收发芯片通过MIPI、SPI、I2C等接口相连。举例来说，射频收发芯片进行频段切换时，可控制所述可调谐单元的状态切换，以适应不同频段所需要的电长度的需求，从而解决了不同频段解耦的功能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种解耦装置，设置于两个天线之间，包括耦合单元，所述耦合单元包括水平分支和垂直分支，所述水平分支的中间点与所述垂直分支的一端连接，所述垂直分支的另一端接地；其特征在于，所述解耦装置还包括：

可调谐单元，所述可调谐单元设置于所述耦合单元上，用于改变所述耦合单元的水平分支的电长度。

2.根据权利要求1所述的解耦装置，其特征在于，所述可调谐单元设置于所述水平分支的两端中的任意一端，或者所述水平分支和所述垂直分支的连接处。

3.根据权利要求1所述的解耦装置，其特征在于，所述可调谐单元为可调电容，通过电容值的改变来改变所述耦合单元的水平分支的电长度。

4.根据权利要求1所述的解耦装置，其特征在于，所述可调谐单元包括单刀多掷开关和多个预先设置的匹配电路，通过所述单刀多掷开关的切换能够使得所述耦合单元连接到不同的匹配电路，改变所述耦合单元的水平分支的电长度。

5.根据权利要求4所述的解耦装置，其特征在于，所述匹配电路包括电容和/或电感。

6.根据权利要求1所述的解耦装置，其特征在于，所述耦合单元为T字形。

7.根据权利要求1所述的解耦装置，其特征在于，所述水平分支的两端分别设有一个小垂直分支，所述小垂直分支的一端与所述水平分支连接，所述小垂直分支的另一端悬空，用于扩展所述水平分支的电长度。

8.根据权利要求7所述的解耦装置，其特征在于，所述可调谐单元设置于所述小垂直分支的另一端。

9.根据权利要求1-8中任一所述的解耦装置，其特征在于，所述解耦装置设置于两个天线的中间位置。

10.根据权利要求1-8中任一所述的解耦装置，其特征在于，所述可调谐单元通过表面贴装技术贴合在所述耦合单元上。