CN109150206A - 天线匹配电路、终端设备以及阻抗匹配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天线匹配电路、终端设备以及阻抗匹配方法，所述天线匹配电路包括：天线端、射频端、设置于天线端和射频端之间的至少两个匹配单元以及控制器；每个匹配单元分别用于匹配不同频段信号下的阻抗；各个匹配单元的一端与所述天线端之间分别通过一开关元件连接；各个匹配单元的另一端均连接至所述射频端；所述控制器与所述开关元件连接，用于控制各个开关元件的开关状态。上述天线匹配电路能够提高阻抗匹配性能。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线匹配电路、终端设备以及阻抗匹配方法。
背景技术
在手机等无线通信终端设备中，都设置有天线和天线匹配电路，其中天线匹配电路的作用是通过对天线进行阻抗等的匹配，来保证天线的发送和接收质量。
目前，无论是单频段的无线通信终端还是多频段的无线通信终端，天线匹配电路的设计大都是固定的，是在整个频段或多个频段内进行天线的匹配设计，因此这样的天线匹配电路设计是针对所支持的整个频段或多个频段的折衷的设计。请参考图1，为传统的天线匹配电路的示意图，在天线端10与射频端20之间，连接有匹配单元30，所述匹配单元30包括匹配元件31、匹配元件32以及匹配元件33，构成π型匹配单元。所述匹配单元30还可以为L形、π+L形或者π+π形等。其中匹配单元30内的匹配元件均固定，无法调整，该匹配电路设计对工作频段中的特定信道来说，能用，但不是最佳的。此外，在实际网络中，终端所处环境会时常变化，在环境变化时，相应的天线阻抗也会发生变化，从而有可能会使天线匹配电路和天线之间的匹配变得很差，从而影响天线的发送和接收性能，并增加电力消耗。
请参考图2，为现有技术中另一种天线匹配电路。将可变的匹配元件31'代替图1中固定的匹配元件31，可以利用可变电容、可变电阻或者可变电感来调节匹配电路的阻抗值，从而适应不同的环境。相比图1中的匹配电路，图2结构的匹配稍加灵活，但还是受限于需调试整个频段。并且，可变匹配元件的参数变化过程中损耗较大，且响应时间较慢，无法跟上信号频率切换的速度。
现有技术中，全部频段通过一组匹配电路调试，因频段跨度大，虽然可以调试好其中某个或某几个频段，但其他频段阻抗特性受到很大影响，从而使其他频段的阻抗特性受到很大影响；同时，为了兼顾对其他频段的影响，使当前匹配对其他频段影响最小，造成匹配灵活性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种天线匹配电路、终端设备以及阻抗匹配方法，提高对各频段的阻抗匹配性能。
为了解决上述问题，本发明提供了一种天线匹配电路，包括：天线端、射频端、设置于天线端和射频端之间的至少两个匹配单元以及控制器；每个匹配单元分别用于匹配不同频段信号下的阻抗；各个匹配单元的一端与所述天线端之间分别通过一开关元件连接；各个匹配单元的另一端均连接至所述射频端；所述控制器与所述开关元件连接，用于控制各个开关元件的开关状态。
可选的，包括三个匹配单元，分别用于匹配第一频段信号、第二频段信号和第三频段信号下的阻抗，所述第一频段信号的频率小于第二频段信号的频率，所述第三频段信号的频率大于第二频段信号的频率。
可选的，所述匹配单元包括L形和π形中的至少一种电路形式。
可选的，所述匹配单元还包括至少两个子匹配单元，所述匹配单元对应的频段包括至少两个子频段，各子匹配单元分别用于匹配不同子频段的阻抗。
可选的，所述开关元件包括至少两个子开关，分别连接至各个子匹配单元。
可选的，所述子匹配单元包括L形和π形中的至少一种电路形式。
可选的，所述开关元件包括二极管、晶体管、晶闸管以及三极管中的至少一种。
可选的，所述天线端与所述开关元件之间通过50Ω阻抗线连接，所述匹配单元的另一端与所述射频端之间通过50Ω阻抗线连接。
本发明的技术方案还提供一种终端设备，包括：上述任一项所述的天线匹配电路。
本发明的技术方案还提供一种阻抗匹配方法，包括：提供如上述任一项所述的天线匹配电路；从所述天线端接收无线信号；搜索所述无线信号中各个频段的子信号；根据所述子信号所在的特定频段，控制对应于该特定频段的匹配单元与天线端之间的开关元件导通；对所述匹配单元针对该特定频段进行阻抗匹配调试，使得针对所述特定频段的匹配单元的阻抗特性最佳。
本发明的天线匹配电路，包括多个匹配单元，可以针对多个频段组合或单个频段进行调试，调试灵活性更高。并且，各个匹配单元之间通过开关元件与天线端连接，开关响应速度快，损耗小；可使单个频段性能达到最优，使每条链路阻抗最优从而提高天线性能。具有上述天线匹配电路的终端设备，包括上述天线匹配电路。所述终端设备的天线匹配电路包括多个匹配单元，针对不同的频段，使得单个频段的阻抗性能最佳。终端设备在搜索到对应频段的信号后，可以通过控制器控制对应频段的匹配单元的开关元件导通，使得对应频段的信号经过阻抗匹配性能最佳的匹配单元到达射频端，从而提高天线性能。
附图说明
图1和图2为现有技术的天线匹配电路的结构示意图；
图3为本发明一具体实施方式的天线匹配电路的结构示意图；
图4为本发明一具体实施方式的天线匹配电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的天线匹配电路的具体实施方式做详细说明。
请参考图3，为本发明一具体实施方式的天线匹配电路的结构示意图。
所述天线匹配电路，包括：天线端110、射频端130、设置于天线端110和射频端130之间的至少两个匹配单元以及控制器140；每个匹配单元分别用于匹配不同频段信号下的阻抗；各个匹配单元的一端与所述天线端110之间分别通过一开关元件连接；各个匹配单元的另一端均连接至所述射频端130；所述控制器40与所述开关元件连接，用于控制各个开关元件的开关状态。
该具体实施方式中，所述天线匹配电路包括三个匹配单元，分别为第一匹配单元121、第二匹配单元122以及第三匹配单元123。所述第一匹配单元121用于进行第一频段信号下的阻抗、所述第二匹配单元122用于进行第二频段信号下的阻抗、第三匹配单元123用于进行第三频段信号下的阻抗。该具体实施方式中，所述第一频段的频率范围为600MHz～960MHz；所述第二频段的频率范围为1700MHz～2200MHz；所述第三频段的频率范围为2300MHz～2700MHz。在其他具体实施方式中红，所述天线匹配电路也可以仅包括两个匹配单元或者还可以包括四个以上的匹配单元，各个匹配单元分别对应不同频率范围的频段，以使得所有匹配单元能够覆盖整个全频段通信信号的整个频率范围。在其他具体实施方式中，不同匹配单元之间所对应的频段之间可以有部分重叠
该具体实施方式中，所述第一匹配单元121、第二匹配单元122以及第三匹配单元123均采用π形的电路形式，包括三个π形连接的匹配元件。所述匹配元件可以是电感、电阻中的任意一种。以第一匹配单元121为例，所述第一匹配单元包括第一匹配元件1211、第二匹配元件1212以及第三匹配元件1213。所述第一匹配元件1211串联于所述天线端110和射频段130之间，所述第二匹配元件1212的一端和第三匹配元件1213的一端分别连接至所述第一匹配元件1211的两端，另一端均接地，形成π形电路结构。所述第一匹配元件1211、第二匹配元件1212以及第三匹配元件1213均可以包括电阻、电感中的至少一种。且所述第一匹配元件1211、第二匹配元件1212以及第三匹配元件1213可以为固定参数元件也可以为参数可调元件。
在其他具体实施方式中，所述匹配单元还可以包括L形和π形中的至少一种电路形式，例如还可以采用L形或π+L形的电路形式。不同匹配单元可以采用不同的电路形式，例如，在另一具体实施方式中，所述第一匹配单元201采用π形电路，所述第二匹配单元采用L形电路，所述第三匹配单元203采用π+L形电路。
各个匹配单元的一端与所述天线端110之间分别通过一开关元件连接。该具体实施方式中，所述天线端110通过第一开关元件1201连接至所述第一匹配单元121，所述天线端110通过第二开关元件1202连接至所述第二匹配单元122，所述天线端110通过第三开关元件1203连接至所述第三匹配单元123。各个开关元件分别用于控制各个匹配单元与天线端110之间的通断状态。该具体实施方式中，所述第一开关元件1201、第二开关元件1202以及第三开关元件1203均为二极管，二极管的正极连接至天线端110，负极连接至匹配单元的输入端。在其他具体实施方式中，所述开关元件还可以为晶体管、晶闸管以及三极管中的至少一种具有开关特定的元件。
所述天线匹配电路还包括一控制器140，分别与所述第一开关元件1201、第二开关元件1202以及第三开关元件1203的控制端连接，用于控制各个开关元件的开关状态。该具体实施方式中，由于所述第一开关元件1201、第二开关元件1202以及第三开关元件1203均为二极管，因此，所述控制器140连接至所述第一开关元件1201、第二开关元件1202以及第三开关元件1203的正极，向所述第一开关元件1201、第二开关元件1202以及第三开关元件1203输出控制电压，当所述控制电压超过对应开关元件的开启电压时，对应的二极管导通。
所述天线端110与各个开关元件之间、所述匹配单元的另一端与所述射频端130之间以及各个开关元件与匹配单元之间均通过50Ω的阻抗线111连接，具有较优的阻抗特性。
本发明的具体实施方式还提供一种天线匹配电路的调试方法。
当需要进行匹配调试时，通过天线端110接收全频段的信号，全频段信号通过阻抗线111传输至各个开关元件处。
当终端搜索到全频段信号中的第一频段信号时，通过所述控制器140控制第一开关元件1201开启，第二开关元件1202以及第三开关元件1203断开。第一频段信号经过第一开关元件1201到达第一匹配单元121。此时，所述第一匹配单元121可以全部用来调试第一频段信号的阻抗性能，不用兼顾第二频段以及第三频段的阻抗性能。通过调试所述第一匹配单元121，可以使得第一频段信号下的阻抗性能达到最佳。经过调试之后的全频段信号经过阻抗线111输入到射频端130，此时第一频段信号下的性能最优。
当终端搜索到全频段信号中的第二频段信号时，通过所述控制器140控制第二开关元件1202开启，第一开关元件1201以及第三开关元件1203断开。第二频段信号经过第二开关元件1202到达第二匹配单元122。此时，所述第二匹配单元122可以全部用来调试第二频段信号的阻抗性能，不用兼顾第一频段以及第三频段的阻抗性能。通过调试所述第二匹配单元122，可以使得第二频段信号下的阻抗性能达到最佳。经过调试之后的全频段信号经过阻抗线111输入到射频端130，此时第二频段信号下的性能最优。
当终端搜索到全频段信号中的第三频段信号时，通过所述控制器140控制第三开关元件1203开启，第一开关元件1201以及第二开关元件1202断开。第三频段信号经过第三开关元件1201到达第三匹配单元123。此时，所述第三匹配单元123可以全部用来调试第三频段信号的阻抗性能，不用兼顾第一频段以及第二频段的阻抗性能。通过调试所述第三匹配单元123，可以使得第三频段信号下的阻抗性能达到最佳。经过调试之后的全频段信号经过阻抗线111输入到射频端130，此时第三频段信号下的性能最优。
由于所述第一开关元件121、第二开关元件122以及第三开关元件123与采用可调匹配元件相比，损耗比较少，响应时间非常快，远小于频段的切换时间。因此，通过所述上述天线匹配电路，能够使得单个频段的性能达到最优，使得每条通路上的阻抗性能最优，从而提高天线性能。
在另一具体实施方式中，所述匹配单元还包括至少两个子匹配单元，所述匹配单元对应的频段包括至少两个子频段，各个子匹配单元分别用于匹配不同子频段的阻抗；所述开关元件包括至少两个子开关，分别连接至各个子匹配单元。可以通过预设天线逻辑参数，使得控制器140根据搜索到的信号频段自动控制各开关元件的通断，从而使得调试的多个频段或者更多子频段阻抗性能最优。
请参考图4，在本发明的另一具体实施方式的天线匹配电路的结构示意图。
所述第一匹配单元121(请参考图3)包括至少一个子匹配单元。具体的，所述第一匹配单元121可以包括三个子匹配单元，分别为子匹配单元1211、子匹配单元1212以及子匹配单元1213。
所述子匹配单元1211用于匹配600MHz～700MHz的阻抗，所述子匹配单元1212用于匹配700MHz～860MHz的阻抗，所述子匹配单元1213用于匹配880MHz～960MHz的阻抗。
所述开关元件1201(请参考图3)包括与各个子匹配单元对应的子开关元件，具体为第一子开关元件1201a，连接所述天线端110与所述子匹配单元1211；第二子开关元件1201b，连接所述天线端110与所述子匹配单元1212；第三子开关元件1201c，连接所述天线端110与所述子匹配单元1213。
所述控制器140分别与所述第一子开关元件1201a、第二子开关元件1201b以及第三子开关元件1201c连接，用于分别控制所述第一子开关元件1201a、第二子开关元件1201b以及第三子开关元件1201c的开关状态。当搜索到第一频段信号时，通过进一步控制子开关元件的通断，可以进一步针对第一频段内的各个子频段进行阻抗匹配调试，从而使得第一频段内的各个子频段的阻抗性能最佳。在其他具体实施方式中，各个子匹配单元也可以并联连接，输入端均通过所述第一子开关元件1201a连接至天线端110。所述第一子开关元件1201a、第二子开关元件1201b以及第三子开关元件1201c可以为二极管、三极管、晶体管以及晶闸管等具有开关特性的元件。
在一个具体实施方式中，所述第二匹配单元122(请参考图3)也可以包括三个子匹配单元，分别对应1700MHz～1890MHz、1850MHz～2000MHz以及1900MHz～2200MHz三个子频段，各个子匹配单元分别通过子开关元件连接至天线端110。
在一个具体实施方式中，所述第三匹配单元123(请参考图3)包括三个子匹配单元，分别对应2300MHz～2400MHz、2400MHz～2500MHz以及2500MHz～2700MHz，分别通过子开关元件连接至天线端110。
在其他具体实施方式中，所述匹配单元还可以包括两个或四个以上的子匹配单元，各个子匹配单元可以分别对应不同的子频段。各个子匹配单元可以分别通过子开关元件与天线端连接，也可以相互并联，通过一个开关元件与所述天线端连接。
本发明的天线匹配电路，包括多个匹配单元，可以针对多个频段组合或单个频段进行调试，调试灵活性更高。并且，各个匹配单元之间通过开关元件与天线端连接，开关响应速度快，损耗小；可使单个频段性能达到最优，使每条链路上阻抗最优从而提高天线性能。
本发明的具体实施方式还提供一种终端设备，包括上述天线匹配电路。所述终端设备的天线匹配电路包括多个匹配单元，针对不同的频段，使得单个频段的阻抗性能最佳。终端设备在搜索到对应频段的信号后，可以通过控制器控制对应频段的匹配单元的开关元件导通，使得对应频段的信号经过阻抗匹配性能最佳的匹配单元到达射频端，从而提高天线性能。
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，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)
1.一种天线匹配电路，其特征在于，包括：
天线端、射频端、设置于天线端和射频端之间的至少两个匹配单元以及控制器；
每个匹配单元分别用于匹配不同频段信号下的阻抗；
各个匹配单元的一端与所述天线端之间分别通过一开关元件连接；
各个匹配单元的另一端均连接至所述射频端；
所述控制器与所述开关元件连接，用于控制各个开关元件的开关状态。
2.根据权利要求1所述的天线匹配电路，其特征在于，包括三个匹配单元，分别用于匹配第一频段信号、第二频段信号和第三频段信号下的阻抗，所述第一频段信号的频率小于第二频段信号的频率，所述第三频段信号的频率大于第二频段信号的频率。
3.根据权利要求1所述的天线匹配电路，其特征在于，所述匹配单元包括L形和π形中的至少一种电路形式。
4.根据权利要求1所述的天线匹配电路，其特征在于，所述匹配单元还包括至少两个子匹配单元，所述匹配单元对应的频段包括至少两个子频段，各子匹配单元分别用于匹配不同子频段的阻抗。
5.根据权利要求1所述的天线匹配电路，其特征在于，所述开关元件包括至少两个子开关，分别连接至各个子匹配单元。
6.根据权利要求1所述的天线匹配电路，其特征在于，所述子匹配单元包括L形和π形中的至少一种电路形式。
7.根据权利要求1所述的天线匹配电路，其特征在于，所述开关元件包括二极管、晶体管、晶闸管以及三极管中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的天线匹配电路，其特征在于，所述天线端与所述开关元件之间通过50Ω阻抗线连接，所述匹配单元的另一端与所述射频端之间通过50Ω阻抗线连接。
9.一种终端设备，其特征在于，包括：如权利要求1至8中任一项所述的天线匹配电路。
10.一种阻抗匹配方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1至8中任一项所述的天线匹配电路；
从所述天线端接收无线信号；
搜索所述无线信号中各个频段的子信号；
根据所述子信号所在的特定频段，控制对应于该特定频段的匹配单元与天线端之间的开关元件导通；
对所述匹配单元针对该特定频段进行阻抗匹配调试，使得针对所述特定频段的匹配单元的阻抗特性最佳。
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