CN110504977B - 一种多频段阻抗匹配电路及无线射频系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多频段阻抗匹配电路，可同时检测射频电路端和天线端的阻抗，且在检测到二者阻抗失配的情况下，可自主调节射频电路端的阻抗和/或天线端的阻抗，最终实现射频电路端和天线端的阻抗共轭匹配，从而提高了电信号的转化率，提升了信号质量；且避免了信号反射造成的芯片温度较高的情况出现，从而延长了芯片的寿命。本发明还提供了一种无线射频系统，与上述多频段阻抗匹配电路具有相同的有益效果。

Description

一种多频段阻抗匹配电路及无线射频系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种多频段阻抗匹配电路及无线射频系统。

背景技术

随着无线通信技术的发展，通信终端所承载的频段不断增多。目前，通信终端上的无线射频系统通常采用如图1所示的电路，其中，收发器用于相应频段信号的收发，PA(Power Amplifier，功率放大器)用于相应频段信号的功率放大，信号切换开关用于根据工作场景从多路频段信号中选择一路频段信号传输，宽频天线用于进行电信号和电磁场信号的收发转换。

图1中，射频电路端和天线端是分别设计的，其设计应满足射频电路端和天线端实现阻抗匹配。但是，射频电路端和天线端通常很难实现阻抗匹配，在二者阻抗失配的情况下，信号切换开关和宽频天线的接触端会出现信号反射，导致电信号的转化率降低，从而造成信号质量不佳；同时反射的信号会转化为热能，导致芯片温度较高，从而影响芯片寿命。

现有技术中，通常在信号切换开关和PA之间增设射频匹配电路，并在信号切换开关和宽频天线之间增设天线匹配电路，以使射频电路端和天线端的阻抗同时达到一标准阻抗值，从而实现二者的阻抗匹配。但是，射频匹配电路只是对信号切换开关前端的电路(收发器+PA)进行阻抗匹配，而信号切换开关自身导致的阻抗失配同样会导致射频电路端的阻抗无法达到标准阻抗值；而且，现有的天线匹配电路通常是固定的阻抗匹配，由于在不同频段或不同使用场景(手持或自由空间)下宽频天线的阻抗均不相同，因此阻抗匹配效果较差，即天线端的阻抗也无法达到标准阻抗值，从而导致射频电路端和天线端之间仍存在阻抗失配情况，影响信号转化率。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多频段阻抗匹配电路及无线射频系统，可同时检测射频电路端和天线端的阻抗，且在检测到二者阻抗失配的情况下，可自主调节射频电路端的阻抗和/或天线端的阻抗，最终实现射频电路端和天线端的阻抗共轭匹配，从而提高了电信号的转化率，提升了信号质量；且避免了信号反射造成的芯片温度较高的情况出现，从而延长了芯片的寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多频段阻抗匹配电路，应用于无线射频系统，包括：

第一可调谐匹配电路，用于调节天线端的阻抗；

第二可调谐匹配电路，用于分别调节射频电路端中每一路信号传输线路的阻抗；

设于所述第一可调谐匹配电路和信号切换开关之间的阻抗检测器，用于检测天线端调节后的阻抗，得到第一阻抗；同时检测所述信号切换开关的单信号传输端的阻抗，得到第二阻抗；

分别与所述第一可调谐匹配电路、所述第二可调谐匹配电路及所述阻抗检测器连接的控制器，用于在所述第一阻抗和所述第二阻抗满足共轭匹配的约束条件下，控制所述第一可调谐匹配电路和/或所述第二可调谐匹配电路，相应调节天线端的阻抗和/或当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗。

优选地，所述第一可调谐匹配电路包括：

设于所述阻抗检测器与宽频天线之间的连接线路上、用于利用自身固定器件值调节天线端的阻抗的第一固定器件匹配电路；

设于所述阻抗检测器与所述宽频天线之间的连接线路上、与所述控制器连接的第一可调谐器件匹配电路；

相应的，所述控制器具体用于通过控制所述第一可调谐器件匹配电路接入天线端的器件值来调节天线端的阻抗。

优选地，所述第一固定器件匹配电路包括：

与所述宽频天线串联和/或并联接地连接的第一阻容感器件；

所述第一可调谐器件匹配电路包括：

在与第一可控开关串联连接后、与所述宽频天线并联接地连接的第一电容；其中，所述第一可控开关的控制端与所述控制器连接；

相应的，所述控制器具体用于通过控制所述第一可控开关的导通情况来调整所述第一可调谐器件匹配电路接入天线端的电容值。

优选地，所述第二可调谐匹配电路包括：

一一设于所述射频电路端的多路信号传输线路上、用于利用自身固定器件值调节所在信号传输线路的阻抗的多个第二固定器件匹配电路；

一一设于所述射频电路端的多路信号传输线路上、均与所述控制器连接的多个第二可调谐器件匹配电路；所述控制器具体用于通过控制第二可调谐器件匹配电路接入所在信号传输线路的器件值，来调节所在信号传输线路的阻抗。

优选地，所述第二固定器件匹配电路包括：

与所在信号传输线路串联和/或并联接地连接的第二阻容感器件；

所述第二可调谐器件匹配电路包括：

在与第二可控开关串联连接后、与所在信号传输线路并联接地连接的第二电容；其中，所述第二可控开关的控制端与所述控制器连接；

相应的，所述控制器具体用于通过控制所述第二可控开关的导通情况来调整所述第二可调谐器件匹配电路接入所在信号传输线路的电容值。

优选地，所述第二阻容感器件包括π型阻容感器件。

优选地，所述控制器具体用于：

判断所述第一阻抗和所述第二阻抗与预设标准阻抗值之间的任一差值是否小于预设差值阈值；

若是，则在所述第一阻抗和所述第二阻抗均等于预设标准阻抗值的约束条件下，控制所述第一可调谐匹配电路和所述第二可调谐匹配电路，相应调节天线端的阻抗和当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗；其中，所述预设标准阻抗值为正实数；

若否，则在所述第一阻抗和所述第二阻抗满足共轭匹配的约束条件下，控制所述第一可调谐匹配电路和/或所述第二可调谐匹配电路，相应调节天线端的阻抗和/或当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗。

优选地，所述阻抗检测器具体为信号耦合器。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无线射频系统，包括收发器、功率放大器PA、信号切换开关及宽频天线，还包括上述任一种多频段阻抗匹配电路。

优选地，当信号传输线路上传输的信号包括全球移动通信系统GSM信号和长期演进LTE信号时，所述PA包括：

LTE PA，用于放大所述LTE信号的功率；

GSM PA，用于放大所述GSM信号的功率；其中，所述信号切换开关集成在所述GSMPA中。

本发明提供了一种多频段阻抗匹配电路，可同时检测射频电路端和天线端的阻抗，且在检测到二者阻抗失配的情况下，可自主调节射频电路端的阻抗和/或天线端的阻抗，最终实现射频电路端和天线端的阻抗共轭匹配，从而提高了电信号的转化率，提升了信号质量；且避免了信号反射造成的芯片温度较高的情况出现，从而延长了芯片的寿命。

本发明还提供了一种无线射频系统，与上述多频段阻抗匹配电路具有相同的有益效果。

附图说明

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

图1为现有技术中的一种无线射频系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种无线射频系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种无线射频系统的具体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种如图3所示天线端匹配电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的第一种如图3所示无线射频系统的阻抗调节原理图；

图6为本发明实施例提供的第二种如图3所示无线射频系统的阻抗调节原理图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种多频段阻抗匹配电路及无线射频系统，可同时检测射频电路端和天线端的阻抗，且在检测到二者阻抗失配的情况下，可自主调节射频电路端的阻抗和/或天线端的阻抗，最终实现射频电路端和天线端的阻抗共轭匹配，从而提高了电信号的转化率，提升了信号质量；且避免了信号反射造成的芯片温度较高的情况出现，从而延长了芯片的寿命。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

请参照图2，图2为本发明实施例提供的一种无线射频系统的结构示意图。

该多频段阻抗匹配电路应用于无线射频系统，包括：

第一可调谐匹配电路1，用于调节天线端的阻抗；

第二可调谐匹配电路2，用于分别调节射频电路端中每一路信号传输线路的阻抗；

设于第一可调谐匹配电路1和信号切换开关之间的阻抗检测器3，用于检测天线端调节后的阻抗，得到第一阻抗；同时检测信号切换开关的单信号传输端的阻抗，得到第二阻抗；

分别与第一可调谐匹配电路1、第二可调谐匹配电路2及阻抗检测器3连接的控制器4，用于在第一阻抗和第二阻抗满足共轭匹配的约束条件下，控制第一可调谐匹配电路1和/或第二可调谐匹配电路2，相应调节天线端的阻抗和/或当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗。

具体地，本申请的多频段阻抗匹配电路包括第一可调谐匹配电路1、第二可调谐匹配电路2、阻抗检测器3及控制器4，其工作原理为：

考虑到射频电路端和天线端针对任一频段满足于阻抗共轭时，无线射频系统的信号转化率最高，所以本申请将射频电路端和天线端的阻抗调节成共轭的阻抗以提高无线射频系统的信号转化率。基于此，本申请在天线端增设第一可调谐匹配电路1，用来调节天线端的阻抗；并在射频电路端增设第二可调谐匹配电路2，用来调节射频电路端的阻抗。需要说明的是，在设置第二可调谐匹配电路2时，由于射频电路端上不同路信号传输线路一一用来传输不同频段的信号，各路信号传输线路在工作时的阻抗基本上各不相同，所以本申请的第二可调谐匹配电路2可分别调节射频电路端中每一路信号传输线路的阻抗，以实现不同频段信号传输时的阻抗共轭匹配。

可以理解的是，若想将射频电路端和天线端的阻抗调节成共轭的阻抗，需要实时检测射频电路端和天线端的阻抗，以为调节射频电路端和天线端的阻抗提供参考。所以本申请在此时射频电路端和天线端的接触点增设阻抗检测器3，即在第一可调谐匹配电路1和信号切换开关之间增设阻抗检测器3，一方面，用来实时检测天线端调节后的阻抗，得到第一阻抗；另一方面，用来检测信号切换开关的单信号传输端的阻抗(信号切换开关用于从多路不同频段的信号中选择一路信号传输，即从多路信号传输线路中选择一路信号传输线路与天线端连通，则信号切换开关的单信号传输端的阻抗表示信号切换开关当前选择的信号传输线路的阻抗)，得到第二阻抗。

第一可调谐匹配电路1和第二可调谐匹配电路2在控制器4(如CPU)的控制下实现阻抗调节工作，为了实现射频电路端和天线端的阻抗共轭匹配，本申请的控制器4在第一阻抗和第二阻抗满足共轭匹配(即第一阻抗与第二阻抗呈共轭关系：第一阻抗＝A+Bj，第二阻抗＝A-Bj，A为正实数，B为实数)的约束条件下，控制第一可调谐匹配电路1调节天线端的阻抗；和/或控制第二可调谐匹配电路2调节当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗(即包含三种控制方式：第一种，基于当前第二阻抗控制第一可调谐匹配电路1调节天线端的阻抗，使第一阻抗与当前第二阻抗呈共轭关系；第二种，基于当前第一阻抗控制第二可调谐匹配电路2调节当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗，使第二阻抗与当前第一阻抗呈共轭关系；第三种，为第一阻抗选择第一目标阻抗，为第二阻抗选择与第一目标阻抗呈共轭关系的第二目标阻抗；并且，基于第一目标阻抗控制第一可调谐匹配电路1调节天线端的阻抗，使第一阻抗达到第一目标阻抗；基于第二目标阻抗控制第二可调谐匹配电路2调节当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗，使第二阻抗达到第二目标阻抗)，以最终实现射频电路端和天线端的阻抗共轭匹配，从而提高了无线射频系统的信号转化率。

本发明提供了一种多频段阻抗匹配电路，可同时检测射频电路端和天线端的阻抗，且在检测到二者阻抗失配的情况下，可自主调节射频电路端的阻抗和/或天线端的阻抗，最终实现射频电路端和天线端的阻抗共轭匹配，从而提高了电信号的转化率，提升了信号质量；且避免了信号反射造成的芯片温度较高的情况出现，从而延长了芯片的寿命。

在上述实施例的基础上：

作为一种可选地实施例，第一可调谐匹配电路1包括：

设于阻抗检测器3与宽频天线之间的连接线路上、用于利用自身固定器件值调节天线端的阻抗的第一固定器件匹配电路；

设于阻抗检测器3与宽频天线之间的连接线路上、与控制器4连接的第一可调谐器件匹配电路；

相应的，控制器4具体用于通过控制第一可调谐器件匹配电路接入天线端的器件值来调节天线端的阻抗。

具体地，本申请的第一可调谐匹配电路1包括第一固定器件匹配电路和第一可调谐器件匹配电路，其工作原理为：

考虑到宽频天线在不同频段下的阻抗并不相同，且在不同使用场景(如手持或自由空间)下，宽频天线的阻抗也随之变化，所以本申请既利用第一固定器件匹配电路固定调节天线端的阻抗，使天线端的阻抗大致匹配到一定阻抗范围内，又利用第一可调谐器件匹配电路动态调节天线端的阻抗(第一可调谐器件匹配电路在控制器4的控制下，通过调整接入天线端的器件值来调节天线端的阻抗)，使天线端的阻抗较精确匹配到目标阻抗值，从而使天线端的阻抗在不同频段且不同使用场景下均可匹配到目标阻抗值。

作为一种可选地实施例，第一固定器件匹配电路包括：

与宽频天线串联和/或并联接地连接的第一阻容感器件；

第一可调谐器件匹配电路包括：

在与第一可控开关串联连接后、与宽频天线并联接地连接的第一电容；其中，第一可控开关的控制端与控制器4连接；

相应的，控制器4具体用于通过控制第一可控开关的导通情况来调整第一可调谐器件匹配电路接入天线端的电容值。

进一步地，本申请的第一固定器件匹配电路可选用第一阻容感器件(比如电阻、电容、电感，具体选用数量及器件值本申请在此不做特别的限定，根据实际情况而定)，可串接在阻抗检测器3与宽频天线之间的连接线路上，即与宽频天线串联连接；也可挂接在阻抗检测器3与宽频天线之间的连接线路上，即与宽频天线并联接地连接。比如，本申请的第一固定器件匹配电路可包含两个电阻，其中一个电阻与宽频天线串联连接，另一个电阻与宽频天线并联接地连接。

本申请的第一可调谐器件匹配电路可选用串接第一可控开关的第一电容(可选用可调电容器，具体选用数量及容值本申请在此不做特别的限定，根据实际情况而定)，其挂接在阻抗检测器3与宽频天线之间的连接线路上，即与宽频天线并联接地连接。第一可控开关由控制器4控制其导通情况，当第一可控开关导通时，与此第一可控开关串接的第一电容接入天线端；当第一可控开关截止时，与此第一可控开关串接的第一电容未接入天线端，从而通过控制第一可控开关的导通情况来调整第一可调谐器件匹配电路接入天线端的电容值，以起到天线端的阻抗调节作用。

更具体地，本申请的第一可调谐器件匹配电路可选用多个串接第一可控开关的第一电容，且不同第一电容的容值可有所差异，当需要调节天线端的阻抗时，基于天线端的当前阻抗值和目标阻抗值的误差，找到适合接入天线端的第一电容，对应打开与这些第一电容串接的第一可控开关即可，以将天线端的当前阻抗值调整至目标阻抗值。

当然，本申请的第一可调谐器件匹配电路也可选用电感或短路0欧姆电阻等其它可调谐器件，本申请在此不做特别的限定，根据实际情况而定。

作为一种可选地实施例，第二可调谐匹配电路2包括：

一一设于射频电路端的多路信号传输线路上、用于利用自身固定器件值调节所在信号传输线路的阻抗的多个第二固定器件匹配电路；

一一设于射频电路端的多路信号传输线路上、均与控制器4连接的多个第二可调谐器件匹配电路；控制器4具体用于通过控制第二可调谐器件匹配电路接入所在信号传输线路的器件值，来调节所在信号传输线路的阻抗。

具体地，本申请的第二可调谐匹配电路2针对射频电路端的每路信号传输线路，均包括第二固定器件匹配电路和第二可调谐器件匹配电路，其工作原理为：

射频电路端的阻抗调节，实际上是对当前处于信号传输状态的信号传输线路(后续称为目标信号传输线)的阻抗进行调节。对于目标信号传输线路，本申请既利用第二固定器件匹配电路固定调节目标信号传输线路的阻抗，使目标信号传输线路的阻抗大致匹配到一定阻抗范围内，又利用第二可调谐器件匹配电路动态调节目标信号传输线路的阻抗(第二可调谐器件匹配电路在控制器4的控制下，通过调整接入目标信号传输线路的器件值来调节目标信号传输线路的阻抗)，最终使射频电路端的阻抗较精确匹配到目标阻抗值。

作为一种可选地实施例，第二固定器件匹配电路包括：

与所在信号传输线路串联和/或并联接地连接的第二阻容感器件；

第二可调谐器件匹配电路包括：

在与第二可控开关串联连接后、与所在信号传输线路并联接地连接的第二电容；其中，第二可控开关的控制端与控制器4连接；

相应的，控制器4具体用于通过控制第二可控开关的导通情况来调整第二可调谐器件匹配电路接入所在信号传输线路的电容值。

进一步地，以目标信号传输线为例进行说明，目标信号传输线上第二固定器件匹配电路可选用第二阻容感器件(具体选用数量及器件值本申请在此不做特别的限定，根据实际情况而定)，可串接在目标信号传输线路上；也可挂接在目标信号传输线路上(即与目标信号传输线路并联接地连接)。目标信号传输线上第二可调谐器件匹配电路可选用串接第二可控开关的第二电容(可选用可调电容器，具体选用数量及容值本申请在此不做特别的限定，根据实际情况而定)，其挂接在目标信号传输线上，即与目标信号传输线并联接地连接。第二可控开关由控制器4控制其导通情况，当第二可控开关导通时，与此第二可控开关串接的第二电容接入目标信号传输线；当第二可控开关截止时，与此第二可控开关串接的第二电容未接入目标信号传输线，从而通过控制第二可控开关的导通情况来调整第二可调谐器件匹配电路接入目标信号传输线的电容值，以起到射频电路端的阻抗调节作用。

更具体地，本申请的第二可调谐器件匹配电路可选用多个串接第二可控开关的第二电容，且不同第二电容的容值可有所差异，当需要调节射频电路端的阻抗时，基于射频电路端的当前阻抗值和目标阻抗值的误差，找到适合接入目标信号传输线的第二电容，对应打开与这些第二电容串接的第二可控开关即可，以将射频电路端的当前阻抗值调整至目标阻抗值。

当然，本申请的第二可调谐器件匹配电路也可选用电感或短路0欧姆电阻等其它可调谐器件，本申请在此不做特别的限定，根据实际情况而定。

作为一种可选地实施例，第二阻容感器件包括π型阻容感器件。

具体地，本申请的第二阻容感器件可包括π型阻容感器件，比如π型电阻，π型电阻由三个电阻R1、R2、R3组成，以目标信号传输线为例进行说明，电阻R1串接在目标信号传输线路上，其余两个电阻R2、R3均挂接于目标信号传输线路上，且分布于电阻R1两侧。

作为一种可选地实施例，控制器4具体用于：

判断第一阻抗和第二阻抗与预设标准阻抗值之间的任一差值是否小于预设差值阈值；

若是，则在第一阻抗和第二阻抗均等于预设标准阻抗值的约束条件下，控制第一可调谐匹配电路1和第二可调谐匹配电路2，相应调节天线端的阻抗和当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗；其中，预设标准阻抗值为正实数；

若否，则在第一阻抗和第二阻抗满足共轭匹配的约束条件下，控制第一可调谐匹配电路1和/或第二可调谐匹配电路2，相应调节天线端的阻抗和/或当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗。

具体地，已知第一阻抗和第二阻抗满足共轭匹配存在两种情况：第一种，第一阻抗＝A+Bj，第二阻抗＝A-Bj，B＝0，此时第一阻抗＝第二阻抗；第二种，第一阻抗＝A+Bj，第二阻抗＝A-Bj，B≠0，此时第一阻抗与第二阻抗呈共轭关系。对于第一种情况，本申请可为第一阻抗和第二阻抗设置一个标准阻抗值(如50欧姆，因为50欧姆对信号的传输损耗较小)，使第一阻抗和第二阻抗共同达到所设标准阻抗值以实现最高信号转化率。

更具体地，本申请为第一阻抗和第二阻抗选择共轭匹配方式的过程包括：控制器4在获取第一阻抗和第二阻抗之后，求取第一阻抗与预设标准阻抗值之间的第一差值，同时求取第二阻抗与预设标准阻抗值之间的第二差值，然后判断第一差值和第二差值中是否存在小于预设差值阈值的差值，若存在，说明第一阻抗和第二阻抗均等于预设标准阻抗值的约束条件较容易实现，则控制器4控制第一可调谐匹配电路1调节天线端的阻抗，同时控制第二可调谐匹配电路2调节当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗，最终使第一阻抗和第二阻抗均等于预设标准阻抗值；若不存在，说明第一阻抗和第二阻抗均等于预设标准阻抗值的约束条件不太容易实现，则控制器4直接在第一阻抗和第二阻抗满足共轭匹配的约束条件下(如第一阻抗＝46+135j，第二阻抗＝46-135j)，控制第一可调谐匹配电路1和/或第二可调谐匹配电路2(上述实施例已叙述，本申请在此不再赘述)。

作为一种可选地实施例，阻抗检测器3具体为信号耦合器。

具体地，本申请的阻抗检测器3可选用信号耦合器，利用其内信号耦合器件实现阻抗的检测。

接下来，本申请对无线射频系统进行举例介绍，如图3所示，其中，射频电路端(D2方向)中多路信号传输线路上一一传输2G GSM900通话频段的信号(GSM：Global Systemfor Mobile Communications，全球移动通信系统)、4G LTE B1频段的信号(LTE：Long TermEvolution，长期演进)、4G LTE B3频段的信号、4G LTE B8频段的信号，则2G GSM900通话频段的信号经GSM PA 21进行信号频率放大，4G LTE B1、B3、B8频段的信号经LTE PA 22进行信号频率放大。而且，本申请将信号切换开关集成在GSM PA 21中，即此时的GSM PA 21不仅具有2G GSM900通话频段的信号功率放大的作用，还具有多路信号传输线路上信号传输的开关作用(根据工作场景选择一路信号传输线路进行信号传输)。此外，本申请在LTE频段信号对应的各路信号传输线上，均加入双工器24(既包含接收滤波器，又包含发射滤波器；当无线射频系统作为无线射频发射电路使用时，发射滤波器起发射信号的滤波作用；当无线射频系统作为无线射频接收电路使用时，接收滤波器起接收信号的滤波作用)。

基于此，在射频电路端，GSM频段信号通过可调谐匹配器件(包含在射频电路端匹配电路252中)接入到GSM PA 21；其余LTE频段信号分三个通路，均通过LTE PA 22、π型电阻匹配电路23、双工器24、T型电阻匹配电路251及可调谐匹配器件(包含在射频电路端匹配电路252中)接入到GSM PA 21。在天线端(D3方向)，可调谐匹配器件(包含在天线端匹配电路271中)和T型电阻匹配电路272连接到宽频天线中。阻抗检测器3用于检测信号两端1和2的实时阻抗，控制器4根据两端信号的阻抗检测结果动态调谐电路中可调谐匹配器件(射频电路端匹配电路252、天线端匹配电路271)，以实现射频电路端和天线端的阻抗共轭匹配。

可见，图3的无线射频系统只针对两个视角观察完成阻抗共轭匹配：天线端匹配电路271用于调节工作频段D3方向的阻抗；射频电路端匹配电路252用于调节工作频段D2方向的阻抗。其中，天线端匹配电路271的具体结构如图4所示(n为正整数)，其工作原理为：当工作频段D3方向的阻抗需要调节时，首先根据工作频段D3方向的阻抗调节目标确定需要接入线路中的电容值，然后控制与满足此电容值的电容串联的可控开关导通即可。比如，图4中，电容C1＝10pF、电容C2＝20pF、电容Cn＝30pF，若再接入线路中10pF的电容值便可满足工作频段D3方向的阻抗调节目标，则控制可控开关Q1导通即可；若再接入线路中30pF的电容值便可满足工作频段D3方向的阻抗调节目标，则控制可控开关Qn导通或控制可控开关Q1及可控开关Q2导通即可。需要说明的是，射频电路端匹配电路252中接入每一路信号传输线路的阻抗匹配电路的原理均与天线端匹配电路271相同，本申请在此不再赘述。

具体地，图3的无线射频系统包含两种阻抗调节方式：第一种，如图5所示，图5为在4G LTE B8频段信号传输下阻抗调节的史密斯图，其横坐标为天线阻抗实部图示，从0至无穷，其中心点为50欧姆；其纵轴为天线阻抗虚部图示，从负无穷到正无穷，其中心点为0，因此史密斯图的圆心为50+0j欧姆，为射频电路端和天线端的共同理想阻抗值，即该频段下射频电路端和天线端的理想阻抗均在圆心周围(如31位置)处能够形成较好的阻抗匹配。当在宽频天线手持场景中，由于人手靠近宽频天线对其阻抗会产生影响，天线端的阻抗改变在321位置，此时射频电路端的阻抗仍在31位置，与321位置并非共轭，信号转化率降低。此时阻抗检测器3会检测到天线端的阻抗改变到321位置，则控制器4可计算出4G LTE B8频段的信号传输线上需要改变的阻抗匹配值，并输出控制信号CTL1和CTL2至射频电路端匹配电路252，射频电路端匹配电路252在CTL1信号的控制下选中4G LTE B8频段的信号传输线路(射频电路端匹配电路252的端口1)，并在CTL2信号的控制下将需要的电容接入4G LTE B8频段的信号传输线路(图3所示电路只是一个原理示意图，并不能限定信号传输线路上挂接的电容数量，且电容接入方式并未在图3中示出，具体是电容串接可控开关，通过控制可控开关导通将电容接入信号传输线路，上文已叙述，本申请在此不再赘述)，以将工作频段D2方向的阻抗调节到322位置(322位置为321位置的共轭位置，即二者实部相同，虚部相反)，此时无线射频系统能够实现其动态阻抗匹配。

第二种，如图6所示，当在宽频天线手持场景中，由于人手靠近宽频天线对其阻抗会产生影响，所以天线端的阻抗会偏离50欧姆，同时GSM PA 21由4G LTE B3频段的信号传输切换至4G LTE B8频段的信号传输，由于GSM PA 21对不同频段信号的通路阻抗产生的影响各不相同，所以射频电路端的阻抗也会偏离50欧姆。阻抗检测器3分别对射频电路端和天线端的阻抗进行检测，控制器4基于阻抗检测器3检测到的阻抗信息，控制天线端匹配电路271调节天线端的阻抗，将工作频段D3方向的阻抗拉到50欧姆附近；同时输出控制信号CTL1和CTL2至射频电路端匹配电路252，射频电路端匹配电路252在CTL1信号的控制下选中4GLTE B8频段的信号传输线路，并在CTL2信号的控制下将需要的电容接入4G LTE B8频段的信号传输线路，以调节4G LTE B8频段的信号传输线路上的阻抗，从而将工作频段D2方向的阻抗拉到50欧姆附近。由于工作频段D2和D3方向的阻抗始终在50+0j周围，所以无线射频系统始终能够稳定地保持阻抗匹配。

本发明提供了一种无线射频系统，包括收发器、功率放大器PA、信号切换开关及宽频天线，还包括上述任一种多频段阻抗匹配电路。

作为一种可选地实施例，当信号传输线路上传输的信号包括GSM信号和LTE信号时，PA包括：

LTE PA，用于放大LTE信号的功率；

GSM PA，用于放大GSM信号的功率；其中，信号切换开关集成在GSM PA中。

具体地，该无线射频系统可应用于穿戴式设备(如手表)、通讯设备(如手机)、相机等产品中。

本发明提供的无线射频系统的其他介绍请参考上述多频段阻抗匹配电路的实施例，本发明在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多频段阻抗匹配电路，其特征在于，应用于无线射频系统，包括：

第一可调谐匹配电路，用于调节天线端的阻抗；

第二可调谐匹配电路，用于分别调节射频电路端中每一路信号传输线路的阻抗；

设于所述第一可调谐匹配电路和信号切换开关之间的阻抗检测器，用于检测天线端调节后的阻抗，得到第一阻抗；同时检测所述信号切换开关的单信号传输端的阻抗，得到第二阻抗；

分别与所述第一可调谐匹配电路、所述第二可调谐匹配电路及所述阻抗检测器连接的控制器，用于在所述第一阻抗和所述第二阻抗满足共轭匹配的约束条件下，控制所述第一可调谐匹配电路和/或所述第二可调谐匹配电路，相应调节天线端的阻抗和/或当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗。

2.如权利要求1所述的多频段阻抗匹配电路，其特征在于，所述第一可调谐匹配电路包括：

设于所述阻抗检测器与宽频天线之间的连接线路上、用于利用自身固定器件值调节天线端的阻抗的第一固定器件匹配电路；

设于所述阻抗检测器与所述宽频天线之间的连接线路上、与所述控制器连接的第一可调谐器件匹配电路；

相应的，所述控制器具体用于通过控制所述第一可调谐器件匹配电路接入天线端的器件值来调节天线端的阻抗。

3.如权利要求2所述的多频段阻抗匹配电路，其特征在于，所述第一固定器件匹配电路包括：

与所述宽频天线串联和/或并联接地连接的第一阻容感器件；

所述第一可调谐器件匹配电路包括：

在与第一可控开关串联连接后、与所述宽频天线并联接地连接的第一电容；其中，所述第一可控开关的控制端与所述控制器连接；

相应的，所述控制器具体用于通过控制所述第一可控开关的导通情况来调整所述第一可调谐器件匹配电路接入天线端的电容值。

4.如权利要求1所述的多频段阻抗匹配电路，其特征在于，所述第二可调谐匹配电路包括：

一一设于所述射频电路端的多路信号传输线路上、用于利用自身固定器件值调节所在信号传输线路的阻抗的多个第二固定器件匹配电路；

一一设于所述射频电路端的多路信号传输线路上、均与所述控制器连接的多个第二可调谐器件匹配电路；所述控制器具体用于通过控制第二可调谐器件匹配电路接入所在信号传输线路的器件值，来调节所在信号传输线路的阻抗。

5.如权利要求4所述的多频段阻抗匹配电路，其特征在于，所述第二固定器件匹配电路包括：

与所在信号传输线路串联和/或并联接地连接的第二阻容感器件；

所述第二可调谐器件匹配电路包括：

在与第二可控开关串联连接后、与所在信号传输线路并联接地连接的第二电容；其中，所述第二可控开关的控制端与所述控制器连接；

相应的，所述控制器具体用于通过控制所述第二可控开关的导通情况来调整所述第二可调谐器件匹配电路接入所在信号传输线路的电容值。

6.如权利要求5所述的多频段阻抗匹配电路，其特征在于，所述第二阻容感器件包括π型阻容感器件。

7.如权利要求1-6任一项所述的多频段阻抗匹配电路，其特征在于，所述控制器具体用于：

判断所述第一阻抗和所述第二阻抗与预设标准阻抗值之间的任一差值是否小于预设差值阈值；

若是，则在所述第一阻抗和所述第二阻抗均等于预设标准阻抗值的约束条件下，控制所述第一可调谐匹配电路和所述第二可调谐匹配电路，相应调节天线端的阻抗和当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗；其中，所述预设标准阻抗值为正实数；

若否，则在所述第一阻抗和所述第二阻抗满足共轭匹配的约束条件下，控制所述第一可调谐匹配电路和/或所述第二可调谐匹配电路，相应调节天线端的阻抗和/或当前处于信号传输状态的信号传输线路的阻抗。

8.如权利要求7所述的多频段阻抗匹配电路，其特征在于，所述阻抗检测器具体为信号耦合器。

9.一种无线射频系统，其特征在于，包括收发器、功率放大器PA、信号切换开关及宽频天线，还包括权利要求1-8任一项所述的多频段阻抗匹配电路。

10.如权利要求9所述的无线射频系统，其特征在于，当信号传输线路上传输的信号包括全球移动通信系统GSM信号和长期演进LTE信号时，所述PA包括：

LTE PA，用于放大所述LTE信号的功率；

GSM PA，用于放大所述GSM信号的功率；其中，所述信号切换开关集成在所述GSM PA中。

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