CN214203990U - 天线装置及电子设备 - Google Patents

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鲍卫民
莫达飞
沈小准
王文磊
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Abstract

本申请提供一种天线装置及电子设备，涉及通信技术领域。其中，该天线装置包括：天线，所述天线具有第一连接端；N个并联的匹配支路，每个所述匹配支路具有不同的阻抗匹配性能，且分别能够将所述第一连接端连接到地；至少一个并联支路，与所述第一连接端连接，且与至少两个并联的所述匹配支路串联，并与其余所述匹配支路并联，所述并联支路具有第一开关，用于控制与其串联的至少两个所述匹配支路的连接状态；其中，N大于3，所述匹配支路包括匹配电路和第二开关。本申请技术方案可以实现减少电路中射频开关的关断电容，提升总体电路效率。

Description

天线装置及电子设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线装置及电子设备。
背景技术
当前，各类终端设备都能够利用天线来传送和/或接收数据，从而极大的方便了信息和数据的传输。由于各个频段的频率资源都被规范化以进行天线通信，所述需要在终端设置多个频段的天线来增强通信功能。
针对使用射频开关的天线调谐电路，由于射频开关的关断电容(COFF)引起的损耗，影响整个电路的效率，从而限制了天线的辐射效率。
实用新型内容
本申请实施例的目的是提供一种天线装置及电子设备，以实现减少电路中射频开关的关断电容，提升总体电路效率。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供如下技术方案：
本申请第一方面提供一种天线装置，该天线装置包括：天线，所述天线具有第一连接端；
N个并联的匹配支路，每个所述匹配支路具有不同的阻抗匹配性能，且分别能够将所述第一连接端连接到地；
至少一个并联支路，与所述第一连接端连接，且与至少两个并联的所述匹配支路串联，并与其余所述匹配支路并联，所述并联支路具有第一开关，用于控制与其串联的至少两个所述匹配支路的连接状态；
其中，N大于3，所述匹配支路包括匹配电路和第二开关。
在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述并联支路的数量为M个，且每个所述并联支路分别连接至少两个并联的所述匹配支路，以将N个所述匹配支路分为M组；
其中，M为正整数，且M＜N。
在本申请第一方面的一些变更实施方式中，其中一个所述并联支路不设置所述第一开关。
在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述第一开关和所述第二开关均为射频开关。
在本申请第一方面的一些变更实施方式中，所述并联支路还包括预匹配电路。
在本申请第一方面的一些变更实施方式中，至少一个所述预匹配电路设置于所述第一连接端和所述第一开关之间。
在本申请第一方面的一些变更实施方式中，还包括：
控制单元，用于根据所述天线装置的预设工作频率控制所述第一开关和所述第二开关。
在本申请第一方面的一些变更实施方式中，在同一时间处于导通状态的所述并联支路的数量不大于1。
在本申请第一方面的一些变更实施方式中，在同一时间处于导通状态的所述匹配支路的数量不大于1。
本申请第二方面提供一种电子设备，该电子设备包括：上述的天线装置。
相较于现有技术，本申请提供的天线装置及电子设备，通过设置并联支路能够将多个匹配支路分为两组或者多组，根据天线装置的预设工作频率，通过并联支路的第一开关以及匹配支路的第二开关的配合能够将无关的匹配支路剥离，从而可以实现减少电路中总关断电容，进而减少由于关断电容漏电流引起的损耗，帮助天线装置获取更高的辐射效率，此外，降低关断支路上的关断电容(COFF)还能够提升天线装置不同支路之间的隔离度，从而降低不同频段之间的干扰。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
图1示意性地示出了现有技术中天线装置的架构图；
图2示意性地示出了本实用新型实施例提出的天线装置的架构图；
图3示意性地示出了本实用新型实施例提出的天线装置的另一种架构图；
图4示意性地示出了本实用新型实施例提出的天线装置的另一种架构图；
附图标号说明：
匹配电路11、第二开关12、第一开关21、预匹配电路22、天线3。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例一
参考附图2-附图3，本实用新型的实施例一提出一种天线装置，该天线装置包括：
天线3，所述天线3具有第一连接端；
N个并联的匹配支路，每个所述匹配支路具有不同的阻抗匹配性能，且分别能够将所述第一连接端连接到地；
至少一个并联支路，与所述第一连接端连接，且与至少两个并联的所述匹配支路串联，并与其余所述匹配支路并联，所述并联支路具有第一开关21，用于控制与其串联的至少两个所述匹配支路的连接状态；
其中，N大于3，所述匹配支路包括匹配电路11和第二开关12。
具体的，本实施例提出的天线装置可应用于任何电子设备，包括但不限于计算机、移动通信终端、视听播放器、个人数字助理等，天线装置所应用于的电子设备的种类不构成对本申请的限制。电子设备中可包括信号收发器，当要发射天线信号时，该信号收发器能够输出信号、并将该信号由天线装置发射出去；当要接收天线信号时，天线装置接收天线信号，并将该天线信号传送给信号收发器进行接收处理；天线装置还包括N个并联的匹配支路，每个匹配支路分别与天线3的第一连接端连接，且能够将第一连接端连接到地，每个匹配支路均包括匹配电路11和第二开关12，匹配电路11用于在天线3的频率处于工作频率范围内使，与天线3进行阻抗匹配，第二开关12可以为射频开关；上述的第一连接端并不是直接连接到地，而是经由所连接的其中一个匹配支路的匹配电路11连接到地，以改进天线装置的性能，每个匹配支路上的匹配电路11可以改变以具有不同的阻抗匹配性能，该阻抗匹配性能的改变可以改变天线装置所传送的信号的中心频率，从而加宽了天线装置所覆盖的频率范围；上述的第一连接端经由所连接的其中一个匹配支路的匹配电路11连接到地可以通过第二开关12的通断实现，同一时间处于导通状态的第二开关12的数量不大于1，即同一时间处于导通状态的所述并联支路的数量不大于1，能够在给定天线装置的工作频率的情况下将无关的匹配电路11剥离。
第二开关12可以为射频开关，射频开关闭合时，其拥有低的导通电阻(RON)，射频开关断开时，其拥有低的关断电容(COFF)和高的击穿电压(BV)，上述性能，使得射频开关能够满足低插入损耗、高隔离度及高射频耐电压的三个要求；现阶段，大部分的射频开关由射频绝缘上硅(RF SOI)工艺制备而成，此种射频开关关断支路上寄生的关断电容(COFF)引入的中高频插损(M/HB Insertion Loss)则会降低全频段的隔离度，且会引起损耗，影响整个电路的效率，因此，为了保证天线装置所需的高谐Q值，需要降低关断支路上的关断电容(COFF)，此外，降低关断支路上的关断电容(COFF)还能够提升天线装置不同支路之间的隔离度，从而降低不同频段之间的干扰。参考附图1，现有技术中，天线的第一连接端与地之间仅包括N个并联的匹配支路，每个匹配支路包括匹配电路11和第二开关12，例如：当N等于4时，天线装置包括并联的第一匹配支路、第二匹配支路、第三匹配支路和第四匹配支路，假设第一匹配支路的第二开关12闭合，则第二匹配支路、第三匹配支路和第四匹配支路的第二开关12断开，这三个匹配支路的第二开关12的关断电容依次为：C2、C3和C4，此时电路中总的关断电容为：COFF1＝C2+C3+C4。
为减小电路中总的关断电容，本实施例提出的天线装置还包括至少一个并联支路，该并联支路的一端与第一连接端连接，其另一端与至少两个并联的匹配支路连接，并联支路上设置有第一开关21，该第一开关21可以为射频开关，用于控制与并联支路连接的至少两个匹配支路的连接状态，能够在给定天线装置的工作频率的情况下将无关的并联支路剥离，例如：当N等于4，并联支路的数量为2时，天线装置包括第一匹配支路、第二匹配支路、第三匹配支路和第四匹配支路，其中一个并联支路与并联的第一匹配支路和第二匹配支路连接，另一个匹配支路与并联的第三匹配支路和第四匹配支路连接，假设连接第一匹配支路和第二匹配支路的并联支路上的第一开关21以及第一匹配支路的第二开关12闭合，则连接第三匹配支路和第四匹配支路的并联支路的并联支路上的第一开关21断开，该并联支路上的第一开关21的关断电容为：C12，以及第二匹配支路、第三匹配支路和第四匹配支路的第二开关12断开，这三个匹配支路的第一开关21的关断电容依次为：C2、C3和C4，此时电路中总的关断电容为：COFF2＝C2+1/C12+1/(C3+C4)，通常，电路中的多个第一开关21和多个第二开关12分别选用相同的开关，由此可见，COFF2的值明显小于COFF1的值，因此，通过设置并联支路，能够有效减小电路中总的关断电容，从而可减小关断电容漏电流引起的损耗。
根据上述所列，本实用新型实施例提出一种天线装置，通过设置并联支路能够将多个匹配支路分为两组或者多组，根据天线装置的预设工作频率，通过并联支路的第一开关21以及匹配支路的第二开关12的配合能够将无关的匹配支路剥离，从而可以实现减少电路中总关断电容，进而减少由于关断电容漏电流引起的损耗，帮助天线装置获取更高的辐射效率，此外，降低关断支路上的关断电容(COFF)还能够提升天线装置不同支路之间的隔离度，从而降低不同频段之间的干扰。
进一步的，参考附图2，在具体实施中，所述并联支路的数量为M个，且每个所述并联支路分别连接至少两个并联的所述匹配支路，以将N个所述匹配支路分为M组；
其中，M为正整数，且M＜N。
具体的，为了进一步减少电路中关断电容漏电流引起的损耗，本实用新型采取的技术方案中，可以设置M个并联支路，即能够将N个并联的匹配支路分为M组，每个并联支路分别连接至少两个并联的匹配支路，从而能够进一步的减小电路中总的关断电容；每个并联支路所连接的匹配支路的数量可以相等，也可以不等，此处不作具体限制。
进一步的，参考附图3，在具体实施中，其中一个所述并联支路不设置所述第一开关21。
具体的，本实用新型采取的技术方案中，在实际设计时，可以省略其中一个并联支路上的第一开关21，仅通过该条并联支路所连接的至少两个匹配支路上的第二开关12进行控制，对于整个匹配网络没有太大影响。
进一步的，参考附图2，在具体实施中，所述第一开关21和所述第二开关12均为射频开关。
进一步的，参考附图2，在具体实施中，所述并联支路还包括预匹配电路11。
具体的，为了进一步加宽天线装置所覆盖的频率范围，本实用新型采取的技术方案中，每个并联支路上还可以设置预匹配电路22，每个预匹配电路22可以改变以具有不同的阻抗匹配性能，该阻抗匹配性能的改变可以改变天线装置所传送的信号的中心频率，从而实现进一步加宽天线装置所覆盖的频率范围；此外，设置预匹配电路22的另一个好处在于：预匹配电路22能够起到分压的作用，能够减少匹配电路11的工作电压，从而允许选择低规格、价格更低的电路元件，有利于节约成本。
进一步的，参考附图4，在具体实施中，至少一个所述预匹配电路22设置于所述第一连接端和所述第一开关21之间。
具体的，本实用新型采取的技术方案中，在实际设计时，可以将全部预匹配电路22置于第一开关21和天线之间，或也可以将至少部分预匹配电路22置于第一开关21和天线之间，而其余预匹配电路22设置于第一开关21与匹配支路之间，具体可以根据实际情况设定，以使分组后阻抗得到改善，进而降低第一开关21的插入损耗。
进一步的，在具体实施中，本实施例提出的天线装置还包括：控制单元，用于根据所述天线装置的预设工作频率控制所述第一开关21和所述第二开关12。
具体的，为了实现对第一开关21和第二开关12的有效控制，本实用新型采取的技术方案中，还包括控制单元，控制单元能够对第一开关21和第二开关12进行控制，具体为：根据给定的工作频率控制第一开关21和第二开关12以使其中一个匹配电路11连接到地。
进一步的，在具体实施中，在同一时间处于导通状态的所述并联支路的数量不大于1。
进一步的，在具体实施中，在同一时间处于导通状态的所述匹配支路的数量不大于1。
实施例二
本实用新型的实施例二提出一种电子设备，该电子设备包括：上述的天线装置。
具体的，本实施例提出的电子设备应用上述的天线装置，电子设备包括但不限于计算机、移动通信终端、视听播放器、个人数字助理等，天线装置所应用于的电子设备的种类不构成对本申请的限制。电子设备中可包括信号收发器，当要发射天线信号时，该信号收发器能够输出信号、并将该信号由天线装置发射出去。
根据上述所列，本实用新型实施例提出一种电子设备，通过天线装置设置并联支路能够将多个匹配支路分为两组或者多组，根据天线装置的预设工作频率，通过并联支路的第一开关21以及匹配支路的第二开关12的配合能够将无关的匹配支路剥离，从而可以实现减少电路中总关断电容，进而减少由于关断电容漏电流引起的损耗，帮助天线装置获取更高的辐射效率，满足电子设备更多通信需求。
需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：
天线，所述天线具有第一连接端；
N个并联的匹配支路，每个所述匹配支路具有不同的阻抗匹配性能，且分别能够将所述第一连接端连接到地；
至少一个并联支路，与所述第一连接端连接，且与至少两个并联的所述匹配支路串联，并与其余所述匹配支路并联，所述并联支路具有第一开关，用于控制与其串联的至少两个所述匹配支路的连接状态；
其中，N大于3，所述匹配支路包括匹配电路和第二开关。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述并联支路的数量为M个，且每个所述并联支路分别连接至少两个并联的所述匹配支路，以将N个所述匹配支路分为M组；
其中，M为正整数，且M＜N。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，
其中一个所述并联支路不设置所述第一开关。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述第一开关和所述第二开关均为射频开关。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述并联支路还包括预匹配电路。
6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，
至少一个所述预匹配电路设置于所述第一连接端和所述第一开关之间。
7.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，还包括：
控制单元，用于根据所述天线装置的预设工作频率控制所述第一开关和所述第二开关。
8.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
在同一时间处于导通状态的所述并联支路的数量不大于1。
9.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
在同一时间处于导通状态的所述匹配支路的数量不大于1。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
如权利要求1-9中任一所述的天线装置。
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