CN202111761U - 一种手机天线的esd防护电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种手机天线的ESD防护电路，所述ESD防护电路的输入端与天线匹配电路相连接，输出端与射频信号处理芯片相连接，包括有级联的滤波单元。本实用新型能够滤除500MHz以下频率成份的ESD能量，保留800MHz以上的频率的射频信号，可以很好地防止静电放电对射频信号处理芯片的破坏，同时该电路的输入阻抗、输出阻抗均在50欧姆附近，不会改变天线的阻抗特性，插损小，对天线的匹配几乎没有任何影响，不影响天线的性能。

Description

一种手机天线的ESD防护电路
技术领域
本实用新型涉及一种ESD防护电路，尤其涉及一种手机天线的ESD防护电路。
背景技术
在人们的日常工作生活中，静电放电(后文简称ESD)现象可谓无处不在，瞬间产生的上升时间低于纳秒(ns)、持续时间可达数百纳秒，且高达数十安培的电流，会对手机等电子系统造成损伤。对于电子系统设计人员而言，如果没有采取适当的ESD保护措施，所设计的电子产品就会有遭到损伤的可能。因此，必须采用设当的方法来对芯片进行ESD防护，其中一种方法就是在电路设计的时候，增加ESD防护电路。
常规的ESD防护电路，如图1所示，这种电路比较简单，仅在端口上对地并联分立的ESD防护器件，例如TVS、压敏电阻或者聚合物材料的保护器件，这种ESD防护电路存在一些缺点，要么ESD防护器件的等效电容大会影响天线的匹配，要么ESD防护器件的非线性会影响天线的性能，要么静电防护效果不理想。当分立的ESD防护器件不能提供足够的保护的时候，静电就会通过匹配电路到达射频处理芯片，从而损坏射频处理芯片。
在静电放电的瞬间，ESD电流脉冲上升时间非常短，利用傅利叶变换对其能量进行分解，可知ESD的能量主要集中在500MHz的频率以下，而手机的射频信号的频率一般都在800MHz以上。
所以，设计一种可以专门用于手机天线，既不影响天线性能，能提供高性能的ESD防护的电路就显得非常必要。
实用新型内容
针对上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种结构简单，易实施，安全可靠的高性能手机天线的ESD防护电路。
实现本实用新型的技术方案是：一种手机天线的ESD防护电路，所述ESD防护电路连接于天线匹配电路和射频信号处理芯片之间，包括有：依次连接的第一滤波单元和第二滤波单元，所述第一滤波单元的输入端与天线匹配电路相连接；所述第二滤波单元的输出端与射频信号处理芯片相连接。
所述第一滤波单元包括有：电容C1、电感L1，电容C1一端连接天线匹配电路和电感L1，电感L1另一端接地；所述第二滤波单元包括有：电容C2、电感L2，电感L2一端串联电容C2后接地，另一端连接电容C1与射频信号处理芯片。
所述第一滤波单元包括有：电容C1、电感L1，电容C1一端连接天线匹配电路和电感L1，电感L1另一端接地；所述第二滤波单元包括有：电容C3、电感L3，电感L3与电容C3并联后连接于射频信号处理芯片和电容C1之间。
更进一步：所述ESD防护电路还包括：第三滤波单元，所述第三滤波单元的输入端及输出端分别与第二滤波单元及射频信号处理芯片相连接。所述第一滤波单元包括有：电容C1、电感L1，电容C1一端连接天线匹配电路和电感L1，电感L1另一端接地；所述第二滤波单元包括有：电容C2、电感L2，电感L2一端串联电容C2后接地，另一端与电容C1连接；所述第三滤波单元包括有：电容C3、电感L3，电感L3与电容C3相并联后一端与射频信号处理芯片相连接，另一端与电感L2和电容C1相连接。
所述ESD防护电路的输入端口和输出端口在824MHz～2170MHz射频频段的电压驻波比均小于2。所述ESD防护电路的截止频率介于500MHz～800MHz之间。
本实用新型所提供的手机天线的ESD防护电路具有高通滤波器特性，并且具有陡峭的边缘，可以理想地滤掉ESD的能量，同时对手机的射频信号几乎没有任何衰减，对原有的天线阻抗和射频电路的阻抗几乎没有影响，结构简单，可直接连接在手机天线匹配电路上，有效保护射频处理芯片等核心部件。
附图说明
图1是常规的ESD防护电路极其ESD放电路径；
图2是实施例1所示的手机天线的ESD防护电路；
图3是实施例2所示的手机天线的ESD防护电路；
图4是实施例3所示的手机天线的ESD防护电路；
图5是实施例3所示的手机天线的ESD防护电路，取特定的L、C值的滤波传输特性曲线；
图6是实施例3所示的手机天线的ESD防护电路，取特定的L、C值的输入端口阻抗在史密斯原图上的位置(800MHz～3GHz)；
图7是实施例3所示的手机天线的ESD防护电路，取特定的L、C值的输出端口阻抗在史密斯原图上的位置(800MHz～3GHz)。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案、及优点更加清晰明了，以下结合附图和实例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此时所描述的具体实例，仅用于解释本实用新型，并不限定本实用新型。
本实用新型的基本思想是：设计一种带高通性质的滤波器，滤除500MHz以下频率成份的ESD能量，保留800MHz以上的频率的射频信号，同时该电路的输入阻抗、输出阻抗均在50欧姆附近，不会改变天线的阻抗特性，插损小，不影响天线的性能，下面结合实施例对本发明作进一步详述。
实施例1
图2为该实施例的ESD防护电路的具体电路图。在该实施例中，包括有：依次连接的第一滤波单元(10)和第二滤波单元(11)，所述第一滤波单元(10)的输入端与天线匹配电路相连接；所述第二滤波单元(11)的输出端与射频信号处理芯片相连接。所述第一滤波单元(10)包括有：电容C1、电感L1，电容C1一端连接天线匹配电路和电感L1，电感L1另一端接地；所述第二滤波单元(11)包括有：电容C2、电感L2，电感L2一端串联电容C2后接地，另一端连接电容C1与射频信号处理芯片。所述电容C1与接地电感L1组成一高通滤波器，所述电感L2和接地电容C2组成一陷波器，该ESD防护电路具有高通滤波器特性，能滤除500MHz以下频率的静电信号，有效起到对射频信号处理芯片的保护作用。
实施例2
图3为该实施例的ESD防护电路的具体电路图。在该实施例中，包括有：依次连接的第一滤波单元(10)和第二滤波单元(11)，所述第一滤波单元(10)的输入端与天线匹配电路相连接；所述第二滤波单元(11)的输出端与射频信号处理芯片相连接。所述第一滤波单元(10)包括有：电容C1、电感L1，电容C1一端连接天线匹配电路和电感L1，电感L1另一端接地；所述第二滤波单元(11)包括有：电容C3、电感L3，电感L3与电容C3并联后连接于射频信号处理芯片和电容C1之间。所述电容C1与接地电感L1组成一高通滤波器，所述电感L3和接地电容C3组成一陷波器，该ESD防护电路具有高通滤波器特性，能滤除500MHz以下频率的静电信号，有效起到对射频信号处理芯片的保护作用。
实施例3
图4为该实施例的ESD防护电路的具体电路图。在该实施例中，除包括第一滤波单元(10)和第二滤波单元(11)外，还包括：第三滤波单元(12)，所述第三滤波单元(12)的输入端及输出端分别与第二滤波单元(11)及射频信号处理芯片相连接。所述第一滤波单元(10)包括有：电容C1、电感L1，电容C1一端连接天线匹配电路和电感L1，电感L1另一端接地；所述第二滤波单元(11)包括有：电容C2、电感L2，电感L2一端串联电容C2后接地，另一端与电容C1连接；所述第三滤波单元(12)包括有：电容C3、电感L3，电感L3与电容C3相并联后一端与射频信号处理芯片相连接，另一端与电感L2和电容C1相连接。所述电容C1与接地电感L1组成一高通滤波器，所述电感L2和接地电容C2组成一陷波器，所述电感L3和接地电容C3组成另一陷波器。
本实用新型中的L、C的取值灵活，下面仅以实施例3的ESD防护电路为例，取L1＝15nH，C1＝3.9pF，L2＝13nH，C2＝18pF，L3＝6.8nH，C3＝22pF，增加到天线的电路上，测试该ESD防护电路的传输特性曲线结果如图5所示：该ESD防护电路的3dB截止频率小于500MHz，能显著衰减掉手机信号中的低频静电能量，且具有陡峭的边缘，而800MHz及以上的射频信号衰减率几乎为零。
针对上述特定取值的ESD防护电路，分别测试输入端口和输出端口的阻抗，图6和图7分别为该ESD防护电路输入阻抗和输出阻抗特性的史密斯圆图，所述圆图中心点的阻抗为50欧姆。反射系数的测试结果表明，在图6的输入阻抗特性图中，800MHz频点(图6中的点2)和3GHz频点(图6中的点3)，均处于圆图的中心点附近；在图7的输出阻抗特性图中，800MHz频点(图7中的点2)和3GHz频点(图7中的点3)，也均处于圆图的中心点附近。由于输入阻抗和输出阻抗均在50欧姆左右，电路反射系数少于1，所以该电路不会影响800MHz～3GHz频段的射频信号传输，对整机增加这种方案的电路之后，实测天线性能不受影响，静电防护测试，之前静电等级为空气±8K，射频芯片容易被损坏，使用这种方案的电路之后静电等级为空气12KV，静电防护性能明显改善。
以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种手机天线的ESD防护电路，所述ESD防护电路连接于天线匹配电路和射频信号处理芯片之间，其特征在于，包括有：依次连接的第一滤波单元(10)和第二滤波单元(11)，所述第一滤波单元(10)的输入端与天线匹配电路相连接；所述第二滤波单元(11)的输出端与射频信号处理芯片相连接。
2.根据权利要求1所述的手机天线的ESD防护电路，其特征在于，所述第一滤波单元(10)包括有：电容C1、电感L1，电容C1一端连接天线匹配电路和电感L1，电感L1另一端接地；所述第二滤波单元(11)包括有：电容C2、电感L2，电感L2一端串联电容C2后接地，另一端连接电容C1与射频信号处理芯片。
3.根据权利要求1所述的手机天线的ESD防护电路，其特征在于，所述第一滤波单元(10)包括有：电容C1、电感L1，电容C1一端连接天线匹配电路和电感L1，电感L1另一端接地；所述第二滤波单元(11)包括有：电容C3、电感L3，电感L3与电容C3并联后连接于射频信号处理芯片和电容C1之间。
4.根据权利要求1所述的手机天线的ESD防护电路，其特征在于，还包括：第三滤波单元(12)，所述第三滤波单元(12)的输入端及输出端分别与第二滤波单元(11)及射频信号处理芯片相连接。
5.根据权利要求4所述的手机天线的ESD防护电路，其特征在于，所述第一滤波单元(10)包括有：电容C1、电感L1，电容C1一端连接天线匹配电路和电感L1，电感L1另一端接地；所述第二滤波单元(11)包括有：电容C2、电感L2，电感L2一端串联电容C2后接地，另一端与电容C1连接；所述第三滤波单元(12)包括有：电容C3、电感L3，电感L3与电容C3相并联后一端与射频信号处理芯片相连接，另一端与电感L2和电容C1相连接。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的手机天线的ESD防护电路，其特征在于：所述ESD防护电路的输入端口和输出端口在824MHz～2170MHz射频频段的电压驻波比均小于2。
7.根据权利要求6所述的手机天线的ESD防护电路，其特征在于：所述ESD防护电路具有高通滤波器特性，其截止频率介于500MHz～800MHz之间。
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