CN111146564B - 射频前端电路和终端 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开一种射频前端电路和终端，涉及通信领域。终端设置有主体天线和多个天线走线，多个天线走线可以与主体天线之间具有耦合效应以实现不同的工作频率和极化方向，通过单刀多掷开关控制主体天线和多个天线走线中的一个天线走线耦合，以调节改变主体天线的工作频率和极化方向，这样主体天线可以适用不同的应用场景，实现不同类型的天线的复用，解决相关技术中需要设置多个不同工作频率的天线带来的终端内部的净空区域较小的问题。

Description

射频前端电路和终端
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种射频前端电路和终端。
背景技术
随着手机功能的增加，手机内设置的天线的数量越来越多，例如：手机根据不同的应用场景设置不同有的射频天线，例如：蓝牙天线、NFC(Near Field Communication，近场通讯)天线、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)天线、WLAN(Wireless LocalArea Network，无线局域网)天线和语音/数据通信天线等，不同的天线发射不同频率的射频信号。在相关技术中，为了实现发射多个频率的射频信号，需要在手机中相应设置多个天线，由于目前的手机越来越追求轻薄化，数量众多的天线会增加导致终端内各个天线的净空区域越来越小，如何在有限的空间内保证多个天线之间的干扰程度较小是目前亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了的射频前端电路和终端，可以解决相关技术中终端内设置的多个天线之间存在较大干扰的问题。所述技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种射频前端电路，包括：
M个天线走线、N个天线匹配网络、天线开关和射频电路；所述主体天线上设置有馈电点和接地点，所述天线开关设置有1个动端、N个不动端和1个控制端，M≤N，M和N为大于1的整数，所述M个天线走线中的一个天线走线和N个天线匹配网络中的至少一个天线匹配网络相连，所述N个天线匹配网络和N个不动端采用一对一的方式相连；所述动端接地，所述控制端与所述控制器相连；所述射频电路通过所述馈电点与所述主体天线相连，所述接地点接地，所述主体天线和所述M个天线走线之间进行耦合；
所述控制器，用于生成控制信号，以及向所述天线开关发送所述控制信号；
所述天线开关，用于通过所述控制端接收所述控制信号，根据所述控制信号控制所述动端和所述N个不动端中的一个不动端相连；
所述射频电路，用于生成射频信号，通过所述馈电点向所述主体天线发送所述射频信号。
在一种可能的设计中，所述主体天线为终端的底框，所述底框和两个侧框之间设置有断点。
在一种可能的设计中，所述主体天线和所述M个天线走线之间的距离小于2mm。
在一种可能的设计中，M＝N，各个天线走线的极化方向不同，且各个天线匹配网络的阻抗不相同。
在一种可能的设计中，天线匹配网络包括第一电感、第二电感和第一电容；其中，所述不动端通过所述第一电感与所述第一电容的一端相连，所述不动端通过所述第一电感与所述第二电感的一端相连；所述第一电容的另一端与所述天线走线相连，且所述第二电感的另一端与所述不动端相连。
在一种可能的设计中，所述天线匹配网络包括第三电感、第二电容和第三电容；其中，所述不动端与所述第二电容的一端和所述第三电感的一端相连，且所述第三电感的另一端通过所述第三电容与所述天线走线相连。
在一种可能的设计中，所述馈电点和所述接地点之间的距离大于1cm。
第二方面，本申请实施例提供了一种终端，包括：上述的射频前端电路。
本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
终端设置有主体天线和多个天线走线，多个天线走线可以与主体天线之间具有耦合效应以实现不同的工作频率和极化方向，通过单刀多掷开关控制主体天线和多个天线走线中的一个天线走线耦合，以调节改变主体天线的工作频率和极化方向，这样主体天线可以适用不同的应用场景，实现不同类型的天线的复用，解决相关技术中需要设置多个不同工作频率的天线带来的终端内部的净空区域较小的问题。
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是本发明实施例提供的射频前端电路的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的射频前端电路的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的射频前端电路的结构示意图；
图4是本发明实施例提供天线匹配网络的电路图；
图5是本发明实施例提供的天线匹配网络的电路图；
图6是本发明实施例提供的终端的结构示意图。
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。
请参阅图1，本发明提供实施例的一种射频前端电路的示意图，射频前端电路包括：射频电路1、主体天线2、天线走线61～天线走线6M、天线匹配网络51～天线匹配网络5N、天线开关4和控制器3，M≤N，图1以M＝N为例进行说明。主体天线2设置有馈电点和接地点，馈电点是传输射频信号的端口，主体开关2通过接地点接地。天线开关4为单刀多掷开关，天线开关4设置有1个动端、N个不动端和1个控制端，M个天线走线和N个天线走线中的至少一个天线匹配网络相连，即M＝N时，一个天线走线和一个天线匹配网络相连；M＜N时，一个天线走线可能与两个或两个以上的天线匹配网相连，图1中以M＝N为例进行说明。N个天线匹配网络和N个不动端采用一对一的方式相连，即一个不动端和一个天线匹配网络相连。天线开关的动端接地。控制器3通过控制端与天线开关4相连，射频电路1通过馈电点与主体天线2相连。
其中，控制器3，用于生成控制信号，向天线开关4发送控制信号；控制器3可以采用数字信号处理(digital signal processing，DSP)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，FPGA)、可编程逻辑阵列(programmable logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。控制信号可以是数字脉冲信号，控制器3利用数字脉冲信号的编码来控制天线开关中的动端与不同的不动端相连。例如：数字脉冲信号的编码为1000，控制动端与不动端1相连；数字脉冲信号的编码为0100，控制动端与不动端2相连；数字脉冲信号的编码为0010，控制动端与不动端3相连；数字脉冲信号的编码为0001，控制动端与不动端4相连。
天线开关4，用于通过控制端接收来自控制器3的控制信号，根据控制信号控制动端与N个不动端中的任意一个不动端相连，一个不动端对应一个天线通道，天线通道包括天线匹配网络和天线走线。天线通道中的天线走线和主体天线2进行耦合，在耦合作用下主体天线1的天线参数发生改变，例如：工作频率、阻抗和极化方向等。例如：动端与不动端相连，以选择天线匹配网络51和天线走线61，天线走线61和主体天线2之间进行耦合，改变主体天线2的天线参数。
射频电路1，用于生成射频信号，通过馈电点向主体天线2发送射频信号。射频电路可以通过主体天线2发射射频信号，也可以通过主体天线2接收其他设备发送的射频信号。
本发明提供的射频前端电路，终端设置有主体天线和多个天线走线，多个天线走线可以与主体天线之间具有耦合效应以实现不同的工作频率和极化方向，通过单刀多掷开关控制主体天线和多个天线走线中的一个天线走线耦合，以调节改变主体天线的工作频率和极化方向，这样主体天线可以适用不同的应用场景，实现不同类型的天线的复用，解决相关技术中需要设置多个不同工作频率的天线带来的终端内部的净空区域较小的问题。
在一种可能的实施方式中，主体天线为终端的底框，终端的中框包括顶框、底框和两个侧框，中框为金属材质的，两个侧框和底框之间设置有预设长度的断点，断点表示侧框和底框之间的间隙。
在一种可能的实施方式中，主体天线和M个天线走线之间的距离小于2mm，以便主体天线和天线走线之间更好的实现耦合效应，主体天线辐射的射频信号通过耦合响应传输到形成回路的天线走线上。
进一步的，底框上设置有馈电点，底框由于和两个侧框之间设置有断点，因此底框包括主体和两个末端，馈电点到任意一个末端的距离大于断点的距离。例如：底框的长度为5cm，断点的长度为5mm，那么馈电点到底框的两个末端之间的距离需要满足大于5mm。
在一种可能的实施方式中，M＝N，各个天线走线的极化方向相互垂直，各个天线匹配网络的阻抗不相同。
举例来说，参见图2所示的射频前端电路，射频前端电路包括：射频电路1、主体天线2、控制器3、天线开关4、天线匹配网络51～天线匹配网络54、天线走线61～天线走线64；其中，天线开关4设置有馈电点和接地点，天线开关4设置有1个动端a、4个不动端和1个控制端，4个不动端为不动端b、不动端c、不动端d和不动端e，控制器3通过控制端与天线开关4相连。动端a接地，不动端b通过天线匹配网络51与天线走线61相连，不动端c通过天线匹配网络52与天线走线62相连，不动端d通过天线匹配网络53与天线走线62相连，不动端e通过天线匹配网络54与天线走线64相连。射频电路1通过馈电点与主体天线2相连，主体天线2通过接地点接地。
在一种可能的实施方式中，M＜N，一个天线走线和多个天线匹配网络相连。
举例来说，参见图3所示，天线开关4设置有1个动端、4个不动端和1个控制端，控制器3通过控制端与天线开关4相连，天线走线61分别通过天线匹配网络51和不动端相连，以及通过天线匹配网络52和不动端相连；天线走线62通过天线匹配网络53和不动端相连，以及通过天线匹配网络54和不动端相连。射频电路1通过馈电点与主体天线2相连，主体天线1通过接地点接地。
在一种可能的实施方式中，参见图4所示，所述天线匹配网络包括第一电感L1、第二电感L2和第一电容C1；其中，所述不动端通过所述第一电感L1与所述第一电容C1的一端相连，所述不动端通过所述第一电感L1与所述第二电感L2的一端相连；所述第一电容C1的另一端与所述天线走线相连，且所述第二电感L2的另一端与所述不动端相连。
在一种可能的实施方式中，参见图5所示，所述天线匹配网络包括第三电感L3、第二电容C2和第三电容C3；其中，所述不动端与所述第二电容C2的一端和所述第三电感L3的一端相连，所述第二电容C2的另一端与所述天线走线相连，所述第三电感L3的另一端与所述不动端相连，且所述第三电感L3的另一端通过所述第三电容C3与所述天线走线相连。
本申请实施例还提供了一种终端，终端包括一个或多个射频前端电路，射频前端电路包括主体天线、M个天线走线、N个天线匹配网络、天线开关、射频电路和控制器；主体天线上设置有馈电点和接地点，天线开关设置有1个动端、N个不动端和1个控制端，M≤N，M和N为大于1的整数，所述M个天线走线中的一个天线走线和N个不动端采用一对一的方式相连，所述动端接地，所述控制端与所述控制器相连，所述射频电路通过馈电点与主体天线相连，接地点接地，主体天线和M个天线走线之间进行耦合；
控制器，用于生成控制信号，以及向天线开关发送控制信号；
天线开关，用于通过控制端接收控制信号，根据控制信号控制动端和N个不动端中的一个不动端相连；
射频电路，用于生成射频信号，通过馈电点向主体天线发送射频信号。
举例来说，参见图6所示的终端的结构示意图，M＝2，N＝4，天线开关4设置有1个动端、4个不动端和1个控制端，控制器3通过控制端接地；天线走线61通过天线匹配网络51与天线开关4中的一个不动端相连，以及天线走线61通过天线匹配网络52与天线开关4中的一个不动端相连；天线走线62通过天线匹配网络53与天线开关4中的一个不动端相连，以及天线走线62通过天线匹配网络54与天线开关4中的一个不动端相连。射频电路1通过馈电点与主体天线2相连，主体天线2的接地点接地。
在一种可能的实施方式中，所述主体天线为所述终端的底框，所述终端还包括两个侧框，所述两个侧框分别设置在所述底框的两侧，且与底框之间设置有断点，所述两个侧框设置有接地点，所述接地点的位置和所述底框之间的距离大于所述断点的距离。例如：参见图5所示，终端的底框2为主体天线，侧框6和侧框7与底框2之间设置有断点，侧框6和侧框7均接地。
在一种可能的实施方式中，两个侧框之间设置有接地板，所述两个侧框、所述天线匹配网络通过所述接地板接地。例如：两个侧边之间设置有金属材质的接地板，两个侧框和天线匹配网络通过该接地板接地。其中，接地板上可以设置多个开孔，多个开孔的形状可以是圆形或矩形。
其中，终端中各个部件的工作原理和连接关系可参见图1～图5的针对天线结构的说明，此处不再赘述。
本申请实施例的终端可以手机、平板电脑、可穿戴设备。
本发明提供的终端，终端设置有主体天线和多个天线走线，多个天线走线可以与主体天线之间具有耦合效应以实现不同的工作频率和极化方向，通过单刀多掷开关控制主体天线和多个天线走线中的一个天线走线耦合，以调节改变主体天线的工作频率和极化方向，这样主体天线可以适用不同的应用场景，实现不同类型的天线的复用，解决相关技术中需要设置多个不同工作频率的天线带来的终端内部的净空区域较小的问题。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种射频前端电路，其特征在于：包括：主体天线、M个天线走线、N个天线匹配网络、天线开关、射频电路和控制器；所述主体天线上设置有馈电点和接地点，所述天线开关设置有一个动端、N个不动端和一个控制端，M≤N，M和N为大于1的整数，所述M个天线走线中的一个天线走线和N个天线匹配网络中的至少一个天线匹配网络相连，所述N个天线匹配网络和所述N个不动端采用一对一的方式相连，各个天线走线的极化方向不同，各个天线匹配网络的阻抗不相同；所述动端接地，所述控制端与所述控制器相连；所述射频电路通过所述馈电点与所述主体天线相连，所述接地点接地；所述主体天线和所述M个天线走线之间进行耦合；
所述控制器，用于生成控制信号，以及向所述天线开关发送所述控制信号；
所述天线开关，用于通过所述控制端接收所述控制信号，根据所述控制信号控制所述动端与所述N个不动端中的一个不动端相连；
所述射频电路，用于生成射频信号，通过所述馈电点向所述主体天线发送所述射频信号。
2.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，所述主体天线为终端的底框，所述底框和两个侧框之间设置有断点。
3.根据权利要求2所述的射频前端电路，其特征在于，所述主体天线和所述M个天线走线之间的距离小于2mm。
4.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，M＝N。
5.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，所述天线匹配网络包括第一电感、第二电感和第一电容；其中，所述不动端通过所述第一电感与所述第一电容的一端相连，所述不动端通过所述第一电感与所述第二电感的一端相连；所述第一电容的另一端与所述天线走线相连，且所述第二电感的另一端与所述不动端相连。
6.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，所述天线匹配网络包括第三电感、第二电容和第三电容；其中，所述不动端与所述第二电容的一端和所述第三电感的一端相连，所述第二电容的另一端与所述天线走线相连，所述第三电感的另一端与所述不动端相连，且所述第三电感的另一端通过所述第三电容与所述天线走线相连。
7.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，所述馈电点和所述接地点之间的距离大于1cm。
8.一种终端，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的射频前端电路。
9.根据权利要求8所述的终端，所述主体天线为所述终端的底框，所述终端还包括两个侧框，所述两个侧框分别设置在所述底框的两侧，且与底框之间设置有断点，所述两个侧框设置有接地点，所述接地点的位置和所述底框之间的距离大于所述断点的距离。
10.根据权利要求8所述的终端，其特征在于，两个侧框之间设置有接地板，所述主体天线、所述两个侧框、所述天线匹配网络通过所述接地板接地。
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