CN108337005A - 天线调谐电路以及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种天线调谐电路以及电子装置，该天线调谐电路包括天线、第一匹配电路、第一调谐开关、射频信号发射器、控制器、第一调谐电感和第一电感开关；天线包括天线辐射体、第一馈电点，第一匹配电路包括M个匹配子电路，第一调谐开关包括M个开关通路，第一匹配子电路的第一端连接第一馈电点，第一匹配子电路的第二端连接第一开关通路的第一端，第一开关通路的第二端连接地端；第一调谐电感和第一电感开关串接在第一开关通路的第一端和地端之间；控制器用于在天线工作在低频模式时控制第一电感开关导通，以及用于在天线工作在高频模式时控制第一电感开关断开。本发明实施例可以减小第一调谐电感对天线的高频性能的影响。

Description

天线调谐电路以及电子装置

技术领域

本发明涉及终端技术领域，具体涉及一种天线调谐电路以及电子装置。

背景技术

对于手机等电子装置而言，辐射杂散作为其强制认证指标，认证难度较大，成为需要解决的难题。对于全球移动通信系统(Global System for Mobile communication，GSM)频段的射频信号而言，射频信号不仅仅会包含可用信号(GSM900)，往往还会包含二次谐波和三次谐波这些无用信号，当射频信号的谐波能量到达天线的谐振处，就会将这些谐波能量辐射出去，从而导致辐射杂散超标。

目前，对于GSM频段，由于频段本身的功率较高，很容易在瞬间激发较强的能量从而导致辐射杂散的谐波超标。

发明内容

本发明实施例提供了一种天线调谐电路以及电子装置，可以避免天线调谐开关导致的辐射杂散的问题。

本发明实施例第一方面提供一种天线调谐电路，包括天线、第一匹配电路、第一调谐开关、射频信号发射器、控制器、第一调谐电感和第一电感开关；

所述天线包括天线辐射体、第一馈电点，所述第一匹配电路包括M个匹配子电路，所述第一调谐开关包括M个开关通路，所述M个匹配子电路与所述M个开关通路一一对应，第一匹配子电路为所述M个匹配子电路中的任一个，第一开关通路为所述M个开关通路中与所述第一匹配子电路对应的一个开关通路，M为正整数；

所述第一馈电点连接所述射频信号发射器的信号输出端，所述第一匹配子电路的第一端连接所述第一馈电点，所述第一匹配子电路的第二端连接所述第一开关通路的第一端，所述第一开关通路的第二端连接地端；所述第一调谐电感和所述第一电感开关串接在所述第一开关通路的第一端和所述地端之间；

所述控制器用于在所述天线工作在低频模式时控制所述第一电感开关导通，以及用于在所述天线工作在高频模式时控制所述第一电感开关断开。

本发明实施例第二方面提供一种电子装置，包括装置主体和本发明实施例第一方面的天线调谐电路。

在天线工作在低频模式时，由于第一调谐开关的M个开关通路全部断开，这M个开关通路在断开时相当于M个电容，射频信号发射器的信号输出端输出的射频信号中的高频谐波能量会在上述M个电容处累积，本发明实施例中，通过加入第一调谐电感，相当于在上述M个电容基础上并联了电感，可以将上述M个电容处累积的高频谐波能量消除，避免了第一调谐开关断开时可能出现的高频谐波的辐射杂散问题，从而可以改善辐射杂散的谐波超标。同时，第一调谐电感和第一电感开关串接在第一开关通路的第一端和地端之间，控制器可以在天线工作在低频模式时控制第一电感开关导通，以及用于在天线工作在高频模式时控制第一电感开关断开，减小第一调谐电感对天线的高频性能的影响。

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是本发明实施例公开的一种天线调谐电路的结构示意图；

图2是本发明实施例公开的另一种天线调谐电路的结构示意图；

图3是本发明实施例公开的另一种天线调谐电路的结构示意图；

图4是本发明实施例公开的另一种天线调谐电路的结构示意图；

图5是本发明实施例公开的另一种天线调谐电路的结构示意图；

图6是本发明实施例公开的另一种天线调谐电路的结构示意图；

图7是本发明实施例公开的一种电子装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

此外，本发明实施例所涉及到的电子装置可以包括各种具有无线通信功能的手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理设备，以及各种形式的用户设备(User Equipment，UE)，移动台(Mobile Station，MS)，终端设备(terminal device)等等。为方便描述，上面提到的设备统称为电子装置。

下面对本发明实施例进行详细介绍。

请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种天线调谐电路的结构示意图，如图1所示，该天线调谐电路包括天线11、第一匹配电路12、第一调谐开关13、射频信号发射器14、控制器15、第一调谐电感L1和第一电感开关T1。

天线11包括天线辐射体111、第一馈电点112，第一匹配电路12包括M个匹配子电路(如图1所示的121、122、...12M)，第一调谐开关13包括M个开关通路(如图1所示的131、132、...13M)，M个匹配子电路与M个开关通路一一对应(如图1所示，121与131对应、122与132对应、...12M与13M对应)，第一匹配子电路121为M个匹配子电路中的任一个，第一开关通路131为M个开关通路中与第一匹配子电路121对应的一个开关通路，M为正整数。

第一馈电点112连接射频信号发射器14的信号输出端141，第一匹配子电路121的第一端1211连接第一馈电点112，第一匹配子电路121的第二端1212连接第一开关通路131的第一端1311，第一开关通路131的第二端1312接地，第一调谐电感L1和第一电感开关T1串接在第一开关通路131的第一端1311和地端之间；

控制器15用于在天线11工作在低频模式时控制第一电感开关T1导通，以及用于在天线11工作在高频模式时控制第一电感开关T1断开。

射频信号发射器14的信号输出端141用于输出低频射频信号或高频射频信号至第一馈电点112。在射频信号发射器14输出低频射频信号至第一馈电点112时，天线11工作在低频模式；在射频信号发射器14输出高频射频信号至第一馈电点112时，天线11工作在高频模式。

本发明实施例中的天线11采用电场来激发，天线11作为发射天线工作时，在第一馈电点112通过加载高电压(例如，60伏特-100伏特)来激发天线辐射体111辐射能量，天线11通过第一馈电点112接收射频信号发射器14发送的高频电流。根据电磁感应原理，高频电流流过天线辐射体111会产生磁场，从而使天线辐射体111将能量以电磁波的形式辐射出去。

射频信号发射器14可以位于主板上，第一馈电点112与射频信号发射器14的信号输出端141连接，第一馈电点112用于接收从射频信号发射器14发送过来的射频信号(射频信号可以是经过调制的高频振荡电流信号)，射频信号经过天线辐射体111后，天线辐射体111将能量以电磁波的形式辐射出去。

射频信号可以包括高频射频信号和/或低频射频信号。当天线11作为发射天线工作在低频模式时，射频信号发射器14本身应该只发射特定的低频射频信号，然而，由于射频信号发射器14的内部元器件并非理想器件，存在或多或少的非线性器件，在发射射频信号的过程中，产生了很多非规定频率范围内的信号，即发生了杂散辐射。其中，非规定频率范围内的信号一般为二次谐波、三次谐波等高频谐波。由于上述高频谐波是射频信号发射器14本身不想发射的，故需要降低由上述高频谐波带来的辐射杂散。

当天线11作为发射天线工作在低频模式时，为了保证辐射效率，需要的天线辐射体的电长度较长。故将天线11的整个天线辐射体111作为低频模式下的电长度。因此，天线11作为发射天线工作在低频模式时，不需要调节电长度，第一馈电点112不需要接入任何匹配电路，因此需要将第一调谐开关13包括的M个开关通路关断。由于第一馈电点112有高压的存在，这M个开关通路在断开时相当于并联的M个电容，这M个电容的第一端分别连接M个匹配子电路，这M个电容的第二端接地。射频信号发射器14的信号输出端141输出的射频信号中的高频谐波能量会在上述M个电容的第一端累积，由于天线11采用电场来激发，并且这M个电容两端的电压差较大，高电压差会激发出第一匹配电路12中的非线性，带来辐射杂散风险。

本发明实施例通过加入第一调谐电感L1，相当于在上述M个电容基础上并联了电感，可以将上述M个电容处累积的高频谐波能量消除，避免了第一调谐开关13断开时可能出现的高频谐波的辐射杂散问题，从而可以改善辐射杂散的谐波超标。

第一调谐电感L1和第一电感开关T1串接在第一开关通路131的第一端1311和地端之间，控制器15可以在天线11工作在低频模式时控制第一电感开关T1导通，控制器15可以在天线11工作在高频模式时控制第一电感开关T2断开，减小调谐电感L1对天线的高频性能的影响。

天线11工作在低频模式时，需要将第一调谐开关13包括的M个开关通路关断，本发明实施例在天线11工作在低频模式时加入第一调谐电感L1将M个电容处累积的高频谐波能量消除，改善辐射杂散的谐波超标。

天线11工作在高频模式时，可能需要用到第一调谐开关13包括的M个开关通路中的一个或多个，如果仍然将第一调谐电感L1接入电路，第一调谐电感L1可能会对天线的高频性能造成影响。为了避免天线11工作在高频模式时第一调谐电感L1对天线11的高频性能的影响，控制器15可以在天线11工作在高频模式时控制第一电感开关T1断开，减小第一调谐电感L1对天线的高频性能的影响。

如图1所示，第一调谐电感L1和第一电感开关T1串接在第一开关通路131的第一端1311和地端之间，具体可以为：第一调谐电感L1的第一端1611连接第一开关通路131的第一端1311，第一调谐电感L1的第二端1612连接第一电感开关T1的第一端1622，第一电感开关T1的第二端1623接地。

其中，控制器15包括第一控制端151，第一控制端151连接第一电感开关T1的控制端1621。

其中，第一电感开关T1可以单刀单掷开关，第一电感开关T1具体可以由金属—氧化物—半导体(metal oxide semiconductor，MOS)场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、三极管等半导体开关管中的任一种组成。图1中的第一电感开关T1以NMOS管作为示例。控制器15可以在天线11工作在低频模式时，通过第一控制端151发送高电平信号，以控制第一电感开关T1导通，控制器15还可以在天线11工作在高频模式时，通过第一控制端151发送低电平信号，以控制第一电感开关T1断开。

可选的，如图2所示，第一调谐电感L1和第一电感开关T1串接在第一开关通路131的第一端1311和地端之间，具体可以为：第一电感开关T1的第一端1622连接第一开关通路131的第一端1311，第一电感开关T1的第二端1623连接第一调谐电感L1的第一端1611，第一调谐电感L1的第二端1612接地。

本发明实施例中，在天线工作在低频模式时，由于第一调谐开关的M个开关通路全部断开，这M个开关通路在断开时相当于M个电容，射频信号发射器的信号输出端输出的射频信号中的高频谐波能量会在上述M个电容处累积，本发明实施例中，通过加入第一调谐电感，相当于在上述M个电容基础上并联了电感，可以将上述M个电容处累积的高频谐波能量消除，避免了第一调谐开关断开时可能出现的高频谐波的辐射杂散问题，从而可以改善辐射杂散的谐波超标。同时，第一调谐电感和第一电感开关串接在第一开关通路的第一端和地端之间，控制器可以在天线工作在低频模式时控制第一电感开关导通，以及用于在天线工作在高频模式时控制第一电感开关断开，减小第一调谐电感对天线的高频性能的影响。

请参阅图3，图3是本发明实施例公开的另一种天线调谐电路的结构示意图，图3是在图1的基础上进一步优化得到的。如图3所示，天线调谐电路还包括第二馈电点113、第二匹配电路17和第二调谐开关18；

第二匹配电路17包括N个匹配子电路(如图3所示的171、172、...17N)，第二调谐开关18包括N个开关通路(如图3所示的181、182、...18N)，N个匹配子电路与N个开关通路一一对应，第二匹配子电路171为N个匹配子电路中的任一个，第二开关通路181为N个开关通路中与第二匹配子电路171对应的一个开关通路，N为正整数；

第二匹配子电路171的第一端1711连接第二馈电点113，第二匹配子电路171的第二端1712连接第二开关通路181的第一端1811，第二开关通路181的第二端1812接地。

其中，第二馈电点113与第一馈电点112位于天线的不同位置，第二馈电点113与第一馈电点112之间的距离小于天线辐射体111的长度。第二馈电点113主要用于调节天线11在高频模式下的电长度，以改变天线11的工作频率。其中，天线11工作在高频模式下时，天线的电长度为：天线辐射体111中位于第二馈电点113与第一馈电点112之间的一段辐射体。天线11工作在低频模式下时，天线11的电长度为整个天线辐射体111的长度。

本发明实施例中，第二调谐开关18主要用于调节天线11工作在高频模式下的工作频率；第一调谐开关13主要用于调节天线11工作在低频模式或高频模式下的工作频率。在天线11工作在高频模式下时，第二调谐开关18与第一调谐开关13配合使用，以实现对天线11的高频信号的工作频率的精准调节。

可选的，如图4所示，控制器15还包括第二控制端152，第二控制端152连接第二调谐开关18的控制端180；

在天线11工作在低频模式时，控制器15控制第二调谐开关18的N个开关通路全部断开。

在天线11工作在低频模式下时，比如工作在900MHz时，无需调整天线11的工作频率。第二馈电点113不需要接入任何匹配电路，因此需要将第二调谐开关18的N个开关通路全部断开。避免第二调谐开关18导通后对天线11的低频工作频率造成干扰。

可选的，如图5所示，天线调谐电路还包括第二调谐电感L2和第二电感开关T2，第二调谐电感L2和第二电感开关T2串接在第二开关通路181的第一端1811和地端之间。

天线11工作在低频模式时，需要将第二调谐开关18包括的N个开关通路关断，本发明实施例在天线11工作在低频模式时加入第二调谐电感L2将N个电容处累积的高频谐波能量消除，改善辐射杂散的谐波超标。

天线11工作在高频模式时，可能需要用到第二调谐开关183包括的N个开关通路中的一个或多个，如果仍然将第二调谐电感L2接入电路，第二调谐电感L2可能会对天线的高频性能造成影响。为了避免天线11工作在高频模式时第二调谐电感L2对天线11的高频性能的影响，控制器15可以在天线11工作在高频模式时控制第二电感开关T2断开，减小第二调谐电感L2对天线的高频性能的影响。

如图5所示，第二调谐电感L2和第二电感开关T2串接在第二开关通路181的第一端1811和地端之间，具体可以为：第二调谐电感L2的第一端1911连接第二开关通路181的第一端1811，第二调谐电感L2的第二端1912连接第二电感开关T2的第一端1922，第二电感开关T2的第二端1923接地。

其中，控制器15还包括第三控制端153，第三控制端153连接第二电感开关T2的控制端；

控制器15用于在天线11工作在低频模式时控制第二电感开关T2导通，以及用于在天线11工作在高频模式时控制第二电感开关T2断开。

其中，第二电感开关T2可以单刀单掷开关，第二电感开关T2具体可以由金属—氧化物—半导体(metal oxide semiconductor，MOS)场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、三极管等半导体开关管中的任一种组成。图5中的第二电感开关T2以NMOS管作为示例。控制器15可以在天线11工作在低频模式时，通过第三控制端153发送高电平信号，以控制第二电感开关T2导通，控制器15还可以在天线11工作在高频模式时，通过第三控制端153发送低电平信号，以控制第二电感开关T2断开。

可选的，如图6所示，第二调谐电感L2和第二电感开关T2串接在第二开关通路181的第一端1811和地端之间，具体可以为：第二电感开关T2的第一端1922连接第二开关通路181的第一端1811，第二电感开关T2的第二端1923连接第二调谐电感L2的第一端1911，第二调谐电感L2的第二端1912接地。

本发明实施例中，在天线工作在低频模式时，由于第二调谐开关的N个开关通路全部断开，这N个开关通路在断开时相当于N个电容，射频信号发射器的信号输出端输出的射频信号中的高频谐波能量会在上述N个电容处累积，本发明实施例中，通过加入第二调谐电感，相当于在上述N个电容基础上并联了电感，可以将上述N个电容处累积的高频谐波能量消除，避免了第二调谐开关断开时可能出现的高频谐波的辐射杂散问题，从而可以改善辐射杂散的谐波超标。

天线11处于低频工作模式时，第二馈电点113不需要接入任何匹配电路，因此需要将第二调谐开关18的N个开关通路全部断开。由于第一馈电点112有高压的存在，这N个开关通路在断开时相当于N个电容，射频信号发射器14的信号输出端141输出的射频信号中的高频谐波能量会在上述N个电容的第一端累积，上述N个电容的第二端接地。

本发明实施例通过加入第二调谐电感L2，相当于在上述N个电容基础上并联了电感，可以将上述N个电容处累积的高频谐波能量消除，避免了第二调谐开关18断开时可能出现的高频谐波的辐射杂散问题，从而可以改善辐射杂散的谐波超标。同时，第二调谐电感L2和第二电感开关T2串接在第二开关通路181的第一端1811和地端之间，控制器15可以在天线11工作在低频模式时控制第二电感开关T2导通，以及用于在天线11工作在高频模式时控制第二电感开关T2断开，减小第二调谐电感L2对天线11的高频性能的影响。

请参阅图7，图7是本发明实施例公开的一种电子装置的结构示意图，电子装置20包括天线调谐电路10和装置主体21，其中，装置主体21可以包括显示屏、处理器、存储器、电源等其他部件。电子装置可以为手机。其中，天线调谐电路10可以是图1至图6中的任意一种。

实施图7所示的电子装置，通过加入第一调谐电感，可以避免天线调谐电路的第一调谐开关断开时可能出现的高频谐波的辐射杂散问题，从而可以改善辐射杂散的谐波超标。同时，第一调谐电感和第一电感开关串接在第一开关通路的第一端和地端之间，控制器可以在天线工作在低频模式时控制第一电感开关导通，以及用于在天线工作在高频模式时控制第一电感开关断开，减小第一调谐电感对天线的高频性能的影响。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种天线调谐电路，其特征在于，包括天线、第一匹配电路、第一调谐开关、射频信号发射器、控制器、第一调谐电感和第一电感开关；

所述天线包括天线辐射体、第一馈电点，所述第一匹配电路包括M个匹配子电路，所述第一调谐开关包括M个开关通路，所述M个匹配子电路与所述M个开关通路一一对应，第一匹配子电路为所述M个匹配子电路中的任一个，第一开关通路为所述M个开关通路中与所述第一匹配子电路对应的一个开关通路，M为正整数；

所述第一馈电点连接所述射频信号发射器的信号输出端，所述第一匹配子电路的第一端连接所述第一馈电点，所述第一匹配子电路的第二端连接所述第一开关通路的第一端，所述第一开关通路的第二端连接地端；所述第一调谐电感和所述第一电感开关串接在所述第一开关通路的第一端和所述地端之间；

所述控制器用于在所述天线工作在低频模式时控制所述第一电感开关导通，以及用于在所述天线工作在高频模式时控制所述第一电感开关断开。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述射频信号发射器的信号输出端用于输出低频射频信号或高频射频信号至所述第一馈电点；

在所述射频信号发射器输出所述低频射频信号至所述第一馈电点时，所述天线工作在低频模式；

所述控制器还用于在所述天线工作在低频模式时，将所述第一调谐开关包括的所述M个开关通路全部断开。

3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述控制器包括第一控制端，所述第一控制端连接所述第一电感开关的控制端。

4.根据权利要求1～3任一项所述的电路，其特征在于，所述第一电感开关包括单刀单掷开关。

5.根据权利要求1～4任一项所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第二馈电点、第二匹配电路和第二调谐开关；

所述第二匹配电路包括N个匹配子电路，所述第二调谐开关包括N个开关通路，所述N个匹配子电路与所述N个开关通路一一对应，第二匹配子电路为所述N个匹配子电路中的任一个，第二开关通路为所述N个开关通路中与所述第二匹配子电路对应的一个开关通路，N为正整数；

所述第二匹配子电路的第一端连接所述第二馈电点，所述第二匹配子电路的第二端连接所述第二开关通路的第一端，所述第二开关通路的第二端连接所述地端。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，

所述控制器还包括第二控制端，所述第二控制端连接所述第二调谐开关的控制端；

所述控制器还用于在所述天线工作在低频模式时，控制所述第二调谐开关的所述N个开关通路全部断开。

7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，

所述电路还包括第二调谐电感和第二电感开关，所述第二调谐电感和所述第二电感开关串接在所述第二开关通路的第一端和所述地端之间。

8.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，

所述控制器还包括第三控制端，所述第三控制端连接所述第二电感开关的控制端；

所述控制器用于在所述天线工作在低频模式时控制所述第二电感开关导通，以及用于在所述天线工作在高频模式时控制所述第二电感开关断开。

9.根据权利要求5～8任一项所述的电路，其特征在于，所述第二电感开关包括单刀单掷开关。

10.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括装置主体和权利要求1～9任一项所述的天线调谐电路。