CN110855334B - 射频电路和终端 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种射频电路和终端。射频电路包括第一馈电源、第二馈电源、正交混合网络、第一辐射体和第二辐射体；正交混合网络分别和第一馈电源、第二馈电源、第一辐射体、第二辐射体相连；其中，第一辐射体和第二辐射体采用口对口的形式，正交混合网络用于提高第一辐射体和第二辐射体之间的隔离度。本申请实施例提高了第一馈电源和第二馈电源之间的隔离度。

Description

射频电路和终端

技术领域

本申请实施例涉及终端技术领域，特别涉及一种射频电路和终端。

背景技术

随着通信技术和终端技术的高速发展，对通信效率的要求越来越高。

在相关技术中，使用MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)技术来改善通信效率。MIMO技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线的技术，使得信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信效率。然而，当多天线采用口对口的形式设置时，天线与天线之间的隔离度较低。

发明内容

本申请实施例提供一种射频电路和终端。所述技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供一种射频电路，所述射频电路包括第一馈电源、第二馈电源、正交混合网络、第一辐射体和第二辐射体；

所述正交混合网络分别和所述第一馈电源、所述第二馈电源、所述第一辐射体、所述第二辐射体相连；

其中，所述第一辐射体和所述第二辐射体采用口对口的形式，所述正交混合网络用于提高所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的隔离度。另一方面，本申请实施例提供一种终端，所述终端包括如上述方面所述的射频电路。

本申请实施例提供的技术方案可以带来如下有益效果：

通过在射频电路中设置正交混合网络，正交混合网络具有隔离特性，提高了第一辐射体和第二辐射体之间的隔离度。

附图说明

图1是本申请一个实施例提供的射频电路的示意图；

图2是本申请另一个实施例提供的射频电路的示意图；

图3是本申请另一个实施例提供的射频电路的示意图；

图4是本申请另一个实施例提供的射频电路的示意图；

图5是本申请一个实施例提供的正交混合网络的结构示意图；

图6是本申请一个实施例提供的第一辐射体和第二辐射体之间的S参数的示意图；

图7是本申请一个实施例提供的第一辐射体和第二辐射体的系统效率的示意图；

图8是本申请另一个实施例提供的第一辐射体和第二辐射体之间的S参数的示意图；

图9是本申请另一个实施例提供的第一辐射体和第二辐射体的系统效率的示意图；

图10是本申请一个实施例提供的第一辐射体和第二辐射体之间的ECC的示意图；

图11是本申请一个实施例提供的终端的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

本申请提供的技术方案，可以用于在使用采用MIMO天线的终端时，通过MIMO天线传输信号的现实场景中，为了便于理解，下面首先对本申请实施例涉及的一些名词进行简单介绍。

MIMO技术：在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线进行空间分集的技术，其采用的是分立式多天线，可以将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而提高发送或者接收信号的容量。

隔离度：在MIMO天线包括的各个天线中，第一天线在发射某一频段的信号时，第二天线接收到第一天线的信号强度的大小，该第二天线接收到第一天线发送的该频段的信号的信号强度的大小，可以称为是第一天线和第二天线之间在该频段下的隔离度。

MIMO天线的相关性包含信号相关性和包络相关性两种，前者是指接收到其它天线的信号之间的关系，后者指信号间的相似程度。MIMO系统中良好的天线分集能保证高的通信容量，分集的效果取决于天线的相关性。一般为了方便研究，采用包络相关系数来计算天线单元间的相关性大小。目前包络相关系数ECC最常用的计算方法主要有两种，其中一种为：

其中，S₁₁、S₂₂表示天线单元的阻抗匹配，S₂₁、S₁₂表示天线单元间的隔离度，S^T ₁₁表示S₁₁的转置结果，S^T ₂₁表示S₂₁的转置结果，η_rad表示天线的辐射效率。

从式(1)中可以看出，包络相关系数ECC的大小主要与天线单元的阻抗匹配、天线的辐射效率以及天线单元间的隔离度有关。对于MIMO天线，阻抗匹配和辐射效率不会对ECC造成太大的影响，而隔离度是决定ECC的关键因素。因此，减小天线单元的耦合，提高天线的隔离度具有重要的作用。

如图1所示，其示出了本申请一个实施例提供的射频电路的示意图。上述射频电路100包括第一馈电源101、第二馈电源102、正交混合网络103、第一辐射体104和第二辐射体105。

正交混合网络103分别和第一馈电源101、第二馈电源102、第一辐射体104、第二辐射体105相连。

第一馈电源101可以用于实现对第一辐射体104和/或第二辐射体105馈入射频信号；第二馈电源102可以用于实现对第一辐射体104和/或第二辐射体105馈入射频信号。

第一辐射体104和第二辐射体105采用口对口的形式，第一辐射体104用于向外辐射电磁波，第二辐射体105用于向外辐射电磁波。示例性地，第一辐射体104和第二辐射体105设置在倒F型天线上。当然，在其他可能的实现方式中，第一辐射体104和第二辐射体105可以设置在单极天线、T形天线、PIFA(Planar Inverted-F Antenna，平面倒F型天线)、LDS(Laser Direct Structuring，激光直接成型)天线或FPC(Flexible Printed Circuit，柔性印刷电路板)天线等天线上。第一辐射体104和第二辐射体105的工作频段为5G频段中的Sub6G频段(6GHz以下频段)。

正交混合网络103用于提高第一辐射体104和第二辐射体105之间的隔离度。

综上所述，本申请实施例提供的技术方案中，通过在射频电路中设置正交混合网络，正交混合网络具有隔离特性，提高了第一辐射体和第二辐射体之间的隔离度。

示例性地，如图2所示，正交混合网络103是指有四个端口与外电路连接的网络。第一馈电源101与正交混合网络103的第一端口103a相连，第二馈电源102与正交混合网络103的第二端口103b相连；正交混合网络103的第三端口103c与第一辐射体104相连，正交混合网络103的第四端口103d与第二辐射体105相连。

示例性地，第一馈电源101的阻抗与第一端口103a的阻抗匹配，第二馈电源102与第二端口103b的阻抗匹配，第三端口103c的阻抗与第一辐射体104的阻抗匹配，第四端口103d的阻抗与第二辐射体105的阻抗匹配。此时，当第一馈电源101发出第一射频信号时，第一端口103a为输入端口、第二端口103b为隔离端口、第三端口103c为直通端口且第四端口103d为耦合端口；当第二馈电源102发出第二射频信号时，第二端口103b为输入端口、第一端口103a为隔离端口、第三端口103c为耦合端口且第四端口103d为直通端口。

综上所述，本申请实施例提供的技术方案中，通过将第一馈电源与正交混合网络的第一端口相连，第二馈电源与正交混合网络的第二端口相连。当第一馈电源发出第一射频信号时，第一端口为输入端口，第二端口为隔离端口；当第二馈电源发出第二射频信号时，第二端口为输入端口，第一端口为隔离端口。第一馈电源发出的第一射频信号不会耦合至第二馈电源，第二馈电源发出的第二射频信号不会耦合至第一馈电源，第一馈电源和第二馈电源之间干扰降低，从而第一馈电源和第二馈电源之间隔离度提高，相应地，第一辐射体和第二辐射体之间的ECC降低，第一辐射体和第二辐射体之间的隔离度提高，从而保证了较高的通信效率。

在实际应用中，可能存在馈电源或辐射体辐射体与正交混合网络103的端口的阻抗不匹配的情况。此时，需要在辐射体射频电路100中增加匹配电路，以使得馈电源或辐射体辐射体的阻抗与正交混合网络103的端口的阻抗匹配。如图3所示，其示出了本申请另一个实施例提供的辐射体射频电路的示意图。

辐射体射频电路100还包括第一匹配电路106、第二匹配电路107、第三匹配电路108和第四匹配电路109。

第一馈电源101与第一匹配电路106的输入端相连，第一匹配电路106的输出端与第一端口103a相连；第二馈电源102与第二匹配电路107的输入端相连，第二匹配电路107的输出端与第二端口103b相连；第三端口103c与第三匹配电路108的输入端相连，第三匹配电路108的输出端与第一辐射体104相连；第四端口103d与第四匹配电路109的输入端相连，第四匹配电路109的输出端与第二辐射体105相连。

第一匹配电路106用于实现第一馈电源101与第一端口103a之间的阻抗匹配；第二匹配电路107用于实现第二馈电源102与第二端口103d之间的阻抗匹配；第三匹配电路108用于实现第一辐射体104与第三端口103c之间的阻抗匹配；第四匹配电路109用于实现第二辐射体105与第四端口103d之间的阻抗匹配。

在本申请实施例中，第一匹配电路106实现了从第一端口103a到第一馈电源101的阻抗匹配，第二匹配电路107实现了从第二端口103b到第二馈电源102的阻抗匹配，第三匹配电路108实现了从第三端口103c到第一辐射体104的阻抗匹配，第四匹配电路109实现了从第四端口103d到第二辐射体105的阻抗匹配。

综上所述，本申请实施例提供的技术方案中，通过增加匹配电路，使得外部电路的阻抗与正交混合网络的阻抗匹配，进而提升正交混合网络的性能。

示例性地，如图4所示，第一匹配电路106包括第一电感L1和第一电容C1，第二匹配电路107包括第二电感L2和第二电容C2，第三匹配电路108包括第三电容C3和第三电感L3，第四匹配电路109包括第四电容C4和第四电感L4。

第一电容C1的一端接地，第一电容C1的另一端分别与第一馈电源101和第一电感L1的一端相连，第一电感L1的另一端与第一端口103a相连。

第二电容C2的一端接地，第二电容C2的另一端分别与第二馈电源102和第二电感L2的一端相连，第二电感L2的另一端与第二端口103b相连。

第三电容C3的一端接地，第三电容C3的另一端分别与第一辐射体104和第三电感L3的一端相连，第三电感L3的另一端与第三端口103c相连。

第四电容C4的一端接地，第四电容C4的另一端分别与第二辐射体105和第四电感L4的一端相连，第四电感L4的另一端与第四端口103d相连。

在本申请实施例中，正交混合网络103是实现高隔离度的关键器件，其可以是分布式器件，此时正交混合网络103可以称为分支线混合网络，通常做成微带线或带状线的形式；其也可以是集总器件，例如通过电感电容电路搭建。正交混合网络103包括3dB定向耦合器，且3dB定向耦合器的直通臂和耦合臂的输出之间有90°相位差。定向耦合器是把两根传输线放置在足够近的位置使得一条线上的功率可以耦合到另一条线上的元件。

示例性地，假设正交混合网络103的四个端口的阻抗都为50Ω。第一馈电源101和第二馈电源102的阻抗匹配，则第一匹配电路106和第二匹配电路107一样，其包含的电感L大小都为1nH，电容C大小都为2.1pF。第一辐射体104和第二辐射体105的阻抗匹配，则第三匹配电路108和第四匹配电路109一样，其包含的电容C大小都为0.35pF，电感大小都为3nH。

示例性地，当射频信号从第一端口103a输入时，第三端口103c和第四端口103d等幅输出，第三端口103c和第四端口103d输出的信号之间有90°相移，而第二端口103b无输出；当射频信号从第二端口103b输入时，第三端口103c和第四端口103d等幅输出，而第一端口103a无输出。示例性地，上述正交混合网络的散射矩阵S可以通过如下式子表示：

其中，j表示虚数。

如图5所示，其示出了本申请一示例性实施例提供的正交混合网络的结构示意图。该正交混合网络103包括了第一端口103a、第二端口103b、第三端口103c和第四端口103d，当第一射频信号从第一端口103a输入至正交混合网络103时，正交混合网络103可以将该第一射频信号均匀分为两个子信号，由第二端口103b和第三端口103c输出，此时第四端口103d被隔离，即无输出。当第二射频信号从第四端口103d输入至正交混合网络103时，正交混合网络103可以将该第二射频信号均匀分为两个子信号，由第二端口103b和第三端口103c输出，此时第一端口103a被隔离，即无输出。

在辐射体射频电路100没有包括匹配电路和正交混合网络103的情况下，第一辐射体104和第二辐射体105之间的S参数如图6所示，第一辐射体(e1)104和第二辐射体(e2)105的系统效率如图7所示。在辐射体射频电路100包括匹配电路和正交混合网络103的情况下，第一辐射体104和第二辐射体105之间的S参数如图8所示，第一辐射体104和第二辐射体105之间的S参数如图9所示，第一辐射体104和第二辐射体105之间的ECC如图10所示。结合参考图6和图8，可以发现辐射体工作在3.6GHz频段时的隔离度已从-2.65dB降低到-14dB以下，且图7中全频段内隔离度较好。结合参考图7和图9，可以发现第一辐射体104和第二辐射体105的系统性能明显提升。图10所示的ECC很小，第一辐射体104和第二辐射体105之间的分集效果很好。

需要说明的是，上述关于匹配电路的介绍说明仅是示例性的，可以根据第一馈电源101、第二馈电源102、第一辐射体104和第二辐射体105的实际情况进行设置。

如图11所示，其示出了本申请一个实施例示出的一种终端的示意图。如图11所示，该终端10包括上述实施例提供的射频电路100。第一辐射体104和第二辐射体105设置在倒F型天线上，第一辐射体104和第二辐射体105末端耦合馈电，第一辐射体104和第二辐射体105采用口对口的形式，第一辐射体104和第二辐射体105间距很小，馈电弹片间距也很小，使得MIMO辐射体可以更加紧凑。第一辐射体104和第二辐射体105可以是终端10的一部分金属边框。第一辐射体104与第三端口103c相连，第二辐射体105与第四端口103d相连，第一馈电源101与第一端口103a相连，第二馈电源102与第二端口103b相连。

需要说明的一点是，在本申请实施例中，对射频电路100在终端10内部的设置位置不作限定，例如在图10中，射频电路100设置在终端10的顶部区域，在其它示例性实施例中，射频电路100还可以设置在终端10的底部区域或其它位置，技术人员可以结合终端10的整机设计需求，为射频电路100选择合适的位置。

综上所述，本申请实施例提供的技术方案中，通过将第一馈电源与正交混合网络的第一端口相连，第二馈电源与正交混合网络的第二端口相连。当第一馈电源发出第一射频信号时，第一端口为输入端口，第二端口为隔离端口；当第二馈电源发出第二射频信号时，第二端口为输入端口，第一端口为隔离端口。第一馈电源发出的第一射频信号不会耦合至第二馈电源，第二馈电源发出的第二射频信号不会耦合至第一馈电源，第一馈电源和第二馈电源之间干扰降低，从而第一馈电源和第二馈电源之间隔离度提高，相应地，第一辐射体和第二辐射体之间的ECC降低，第一辐射体和第二辐射体之间隔离度提高，从而保证了较高的通信效率。

应当理解的是，在本文中提及的“和/或”，描述案对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上所述仅为本申请的示例性实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种射频电路，其特征在于，所述射频电路包括第一馈电源、第二馈电源、正交混合网络、第一辐射体和第二辐射体；

所述第一馈电源与所述正交混合网络的第一端口相连，所述第二馈电源与所述正交混合网络的第二端口相连；

所述正交混合网络的第三端口与所述第一辐射体相连，所述正交混合网络的第四端口与所述第二辐射体相连，所述第一辐射体和所述第二辐射体的馈电弹片相邻；

其中，所述第一辐射体和所述第二辐射体采用口对口的形式，所述第一辐射体与所述第二辐射体相邻，所述第一辐射体与所述第二辐射体设置在倒F型天线上，且所述第一辐射体与所述第二辐射体末端耦合馈电，所述正交混合网络用于通过提高所述第一馈电源和所述第二馈电源的隔离度，提高所述第一辐射体和所述第二辐射体之间的隔离度；

当第一射频信号从所述第一端口输入时，所述第三端口和所述第四端口等幅输出，而所述第二端口无输出；

当第二射频信号从所述第二端口输入时，所述第三端口和所述第四端口等幅输出，而所述第一端口无输出。

2.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，

当所述第一馈电源发出所述第一射频信号时，所述第一端口为输入端口、所述第二端口为隔离端口、所述第三端口为直通端口且所述第四端口为耦合端口；

当所述第二馈电源发出所述第二射频信号时，所述第二端口为所述输入端口、所述第一端口为所述隔离端口、所述第三端口为所述耦合端口且所述第四端口为所述直通端口。

3.根据权利要求2所述的射频电路，其特征在于，所述射频电路还包括第一匹配电路、第二匹配电路、第三匹配电路和第四匹配电路；

所述第一馈电源与所述第一匹配电路的输入端相连，所述第一匹配电路的输出端与所述第一端口相连；

所述第二馈电源与所述第二匹配电路的输入端相连，所述第二匹配电路的输出端与所述第二端口相连；

所述第三端口与所述第三匹配电路的输入端相连，所述第三匹配电路的输出端与所述第一辐射体相连；

所述第四端口与所述第四匹配电路的输入端相连，所述第四匹配电路的输出端与所述第二辐射体相连。

4.根据权利要求3所述的射频电路，其特征在于，

所述第一匹配电路用于实现所述第一馈电源与所述第一端口之间的阻抗匹配；

所述第二匹配电路用于实现所述第二馈电源与所述第二端口之间的阻抗匹配；

所述第三匹配电路用于实现所述第一辐射体与所述第三端口之间的阻抗匹配；

所述第四匹配电路用于实现所述第二辐射体与所述第四端口之间的阻抗匹配。

5.根据权利要求3或4所述的射频电路，其特征在于，所述第一匹配电路包括第一电感和第一电容，所述第二匹配电路包括第二电感和第二电容，所述第三匹配电路包括第三电容和第三电感，所述第四匹配电路包括第四电容和第四电感；

所述第一电容的一端接地，所述第一电容的另一端分别与所述第一馈电源和所述第一电感的一端相连，所述第一电感的另一端与所述第一端口相连；

所述第二电容的一端接地，所述第二电容的另一端分别与所述第二馈电源和所述第二电感的一端相连，所述第二电感的另一端与所述第二端口相连；

所述第三电容的一端接地，所述第三电容的另一端分别与所述第一辐射体和所述第三电感的一端相连，所述第三电感的另一端与所述第三端口相连；

所述第四电容的一端接地，所述第四电容的另一端分别与所述第二辐射体和所述第四电感的一端相连，所述第四电感的另一端与所述第四端口相连。

6.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，所述正交混合网络包括3dB定向耦合器，且所述3dB定向耦合器的直通臂和耦合臂的输出之间有90°相位差。

7.一种移动终端，其特征在于，所述终端包括如权利要求1至6任一项所述的射频电路。

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