CN215498959U - 一种实时调节射频负载阻抗的天线模组以及移动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实时调节射频负载阻抗的天线模组以及移动终端，包括信号处理模组，与信号处理模组连接的信号调整器件，与所述信号调整器件连接的第一耦合器，与所述第一耦合器相连接的第二耦合器，与所述第二耦合器连接的天线部件；所述第一耦合器用于检测所述天线部件工作时的正向功率，所述第二耦合器用于检测所述天线部件工作时的反向功率，所述第一耦合器、所述第二耦合器分别连接所述信号处理模组，所述天线部件连接所述信号处理模组，所述信号处理模组用于根据所述正向功率和所述反向功率调节所述天线部件。解决现有技术中天线工作状态判断准确性不高的问题。

Description

一种实时调节射频负载阻抗的天线模组以及移动终端

技术领域

本实用新型涉及通讯天线技术领域，特别涉及一种实时调节射频负载阻抗的天线模组以及移动终端。

背景技术

射频天线是一个对工作环境比较敏感的器件，比如在自由空间，或者接近其他物品，再或者靠近金属，射频天线性能差异很大，同时负载失配对射频前端也会有很大的影响。

手机或者平板的移动通信设备因为人们有不同使用场景，天线工作环境差异较大。比如人手紧握手机，或者把手机放在金属台面；这时手机天线性能与自由空间条件下性能会有非常大的差异；同时因为天线负载阻抗偏离，对前端射频电路也会有很大的影响；可能造成效率急剧恶化，更严重的时候可能会烧毁射频器件。目前手机或者平板，对于天线工作场景的判断主要是通过光感传感器或者SAR传感器。其中主要采用两种判断调整方式。其一是通过光感传感器方式，具体是当手机工作在语音通话时，如果这个时候手机屏幕上方光感传感器被遮挡，这个时候判断是手机贴近人体表面，需要降低功率，减少对人体辐射。其二是通过SAR传感器的方式，通过SAR传感器实时检测是否有天线敏感物体靠近天线，(天线敏感物大概率是人体)，根据与人体的接近关系来启动降SAR机制。

如上的天线控制调节方案中，均是通过感应器感应外部物体进行感应判断再控制手机实现降SAR目的，由外部物体驱动感应控制过程而不涉及射频电路和天线工作状态改进，因此导致判断准确性不高的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种实时调节射频负载阻抗的天线模组以及移动终端，解决现有技术中天线工作状态判断准确性不高的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种实时调节射频负载阻抗的天线模组，包括信号处理模组，与信号处理模组连接的信号调整器件，与所述信号调整器件连接的第一耦合器，与所述第一耦合器相连接的第二耦合器，与所述第二耦合器连接的天线部件；

所述第一耦合器用于检测所述天线部件工作时的正向功率，所述第二耦合器用于检测所述天线部件工作时的反向功率，

所述第一耦合器、所述第二耦合器分别连接所述信号处理模组，所述天线部件连接所述信号处理模组，所述信号处理模组用于根据所述正向功率和所述反向功率调节所述天线部件。

进一步，所述第一耦合器的第一输入端连接所述信号调整器件的输出端，所述第一耦合器的第一输出端连接所述第二耦合器的第一输入端，所述第二耦合器的第一输出端连接所述天线部件；

所述第一耦合器、第二耦合器均包括第二端口和第三端口，其中所述第一耦合器的第二端口连接所述信号处理模组，所述第一耦合器的第三端口连接有第一电阻，所述第一电阻另一端接地；

所述第二耦合器的第二端口连接所述信号处理模组，所述第二耦合器的第三端口连接有第二电阻，所述第二电阻另一端接地。

进一步，所述第一电阻的阻值等于第二电阻的阻值。

进一步，所述第一电阻和第二电阻的阻值均为50欧姆。

进一步，所述信号处理模组包括：处理器，以及与处理器相连接的无线电收发器，所述无线电收发器连接所述信号调整器件，所述第一耦合器的第二端口连接所述无线电收发器，所述第二耦合器的第二端口连接所述无线电收发器。

进一步，所述天线部件包括调谐模块，以及天线；

所述调谐模块与所述第二耦合器相连接，所述天线与所述调谐模块相连接；

所述调谐模块连接所述处理器，并用于接收所述处理器的信号而调整配置。

进一步，所述信号调整器件包括信号放大器，所述信号放大器的输入端连接所述无线电收发器。

进一步，所述信号调整器件还包括频段开关，所述频段开关的输入端连接所述信号放大器的输出端，所述频段开关的输出端连接所述第一耦合器的第一输入端。

基于同样的构思，本实用新型还公开一种移动终端，包括移动终端体，以及设置在所述移动终端体内如上所述的实时调节射频负载阻抗的天线模组。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型提出的一种实时调节射频负载阻抗的天线模组以及移动终端，通过在天线电路中设置第一耦合器和第二耦合器，并通过所述第一耦合器用于检测所述天线部件工作时的正向功率，所述第二耦合器用于检测所述天线部件工作时的反向功率，信号处理模组根据反向模组的检测结果并发送指令控制天线部件，使天线部件的天线阻抗恢复到正常水平。通过上述过程，信号处理模组通过第一耦合器和第二耦合器的检测信号能实时检测负载阻抗是否有偏离，当负载偏离时，手机可以联合天线调谐电路将阻抗拉回来，或者通过降低功率输出，避免出现天线阻抗严重失配是导致射频电路损坏的情况。本方案是对天线在使用时的负载阻抗进行直接判断，是从天线组件的内部进行感应判断后再进行相应的调整，其判断准确性高，并且能进行及时进行天线状态调整，调整响应及时。

附图说明

图1为本实用新型一种实时调节射频负载阻抗的天线模组的实施例的主要电路原理框图；

图2为本实用新型一种实时调节射频负载阻抗的天线模组的实施例的优选电路原理框图。

图中各标号：100、信号处理模组；110、处理器；120、无线电收发器；200、信号调整器件；210、信号放大器；220、频段开关；310、第一耦合器；311、第一输入端；312、第一输出端；313、第二端口；314、第三端口；320、第二耦合器；330、第一电阻；340、第二电阻；400、天线部件；410、调谐模块；420、天线。

具体实施方式

本实用新型提供了一种实时调节射频负载阻抗的天线模组以及移动终端，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

目前手机或者平板，对于天线工作场景的判断主要是通过光感传感器或者SAR传感器，再结合手机工作状态，手机再做出相应的射频控制调整方案。其中主要采用两种判断调整方式。其一是通过光感传感器方式，具体是当手机工作在语音通话时，如果这个时候手机屏幕上方光感传感器被遮挡，这个时候判断是手机贴近人体表面，需要降低功率，减少对人体辐射。其二是通过SAR传感器的方式，通过SAR传感器实时检测是否有天线敏感物体靠近天线，(天线敏感物大概率是人体)，根据与人体的接近关系来启动降SAR机制。如上的天线控制调节方案中，均是通过感应器感应外部物体进行感应判断，根据判断的结果再控制手机实现降SAR目的，上述两种方式中均是由于外部物体驱动感应控制过程而不涉及射频电路和天线工作状态改进，因此导致判断准确性不高，调整响应不及时的问题。

为解决上述判断准确性不高，以及调整响应不及时的问题。如图1所示，本实用新型提供了一种实时调节射频负载阻抗的天线模组，包括信号处理模组100，信号调整器件200，第一耦合器310，第二耦合器320和天线部件400。所述信号调整器件200与所述信号处理模组100连接，所述第一耦合器310与所述信号调整器件200连接，所述第二耦合器320与所述第一耦合器310相连接，所述天线部件400与所述第二耦合器320连接。当天线420正常工作时，以发送信号为例，信号处理模组100将需要发送的信息转化为电信号。通过信号调整器件200对带信息的电信号进行放大后选择对应频段的天线420线路，输送到第一耦合器310，和第二耦合器320后，被天线部件400所发送，完成正常的发送过程。第一耦合器310用于检测天线部件400的正向功率，当出现天线部件400的信号被阻挡时，或者有人接近天线部件400时，天线部件400的反向功率会增加，天线部件400的天线420阻抗严重失配，会导致射频电路损坏。因此，通过所述第二耦合器320用于检测所述天线部件400工作时的反向功率，并将所述第一耦合器310、所述第二耦合器320分别连接所述信号处理模组100，信号处理模组100就能根据第二耦合器320的反馈信号进行响应。这样天线部件400有反向功率超标的情况下，就表示天线部件400有异常，这样实现了负载阻抗进行直接判断。所述天线部件400连接所述信号处理模组100，所述信号处理模组100用于根据所述正向功率和所述反向功率调节所述天线部件400。这样从天线420组件的内部进行感应判断后再进行相应的调整。实现对天线部件400的保护。

上述方案中，通过在天线420电路中设置第一耦合器310和第二耦合器320，并通过所述第一耦合器310用于检测所述天线部件400工作时的正向功率，所述第二耦合器320用于检测所述天线部件400工作时的反向功率，信号处理模组100根据反向模组的检测结果并发送指令控制天线部件400，使天线部件400的天线420阻抗恢复到正常水平。通过上述过程，信号处理模组100通过第一耦合器310和第二耦合器320的检测信号能实时检测负载阻抗是否有偏离，当负载偏离时，手机可以联合天线420调谐电路将阻抗拉回来，或者通过降低功率输出，避免出现天线420阻抗严重失配是导致射频电路损坏的情况。本方案是对天线420在使用时的负载阻抗进行直接判断，是从天线420组件的内部进行感应判断后再进行相应的调整，其判断准确性高，并且能进行及时进行天线420状态调整，调整响应及时。

如图1、图2所示，在上述实施例的基础上，本天线模组的具体结构为：所述信号处理模组100包括：处理器110(CPU)，以及与处理器110相连接的无线电收发器120(transceiver)，通常包括发射器和接收器，通过无线电收发器120对发射信号进行调制，对接收信号进行解调。所述处理器110与所述无线电收发器120进行通讯，所述无线电收发器120连接所述信号调整器件200。所述信号调整器件200包括信号放大器210(PA)，所述信号放大器210的输入端连接所述无线电收发器120。信号放大器210(PA)是发射系统中的主要部分，其对于发射系统十分重要性。在发射过程的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线420上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器(信号放大器210)。信号放大器210往往是固定设备或终端的最昂贵、最耗电、效率最低的器件。以发送信息为例，在调制器产生射频信号后，射频已调信号就由信号放大器210将它放大到足够功率，经匹配网络，再由天线420发射出去。通过无线电收发器120所调制的信号经过信号发大器进行放大，使发射信号更稳定。

本实施例中的所述信号调整器件200还包括频段开关220。频段开关220(AntennaSwitch Module，简称ASM)，用于手机或其他移动终端的射频前端(RFfront end)，该模块通过频分、时分可实现不同频段(双频、三频、四频)、不同模式(接收和发射)之间的切换。所述频段开关220的输入端连接所述信号放大器210的输出端，所述频段开关220的输出端连接所述第一耦合器310。

本实施例中的第一耦合器310，第二耦合器320均为耦合器，其中，耦合器在微波系统中将一路微波功率按比例分成几路，主要包括:定向耦合器、功率分配器以及各种微波分支器件。本实施例中的耦合器是从无线信号主干通道中提取出一小部分信号，将提取出小部分信号输出并进行分析。本实施例中所述第一耦合器310包括第一输入端311和第一输出端312，其中第一耦合器310的第一输入端311连接所述信号调整器件200的输出端，即所述频段开关220的输出端连接所述第一耦合器310的第一输入端311。所述第一耦合器310的第一输出端312连接所述第二耦合器320的第一输入端，所述第二耦合器320的第一输出端连接所述天线部件400。这样通过第一耦合器310的第一输入端311和第一输出端312，第二耦合器320的第一输入端和第二输出端将第一耦合器310和第二耦合器320连接在无线信号主干通道中。并且本实施例中第一耦合器310和第二耦合器320采用相同的规格，但第一耦合器310上的第一输入端311与第二耦合器320上的第一输入端是反向设置的端口，即当第一耦合器310正向连接在无线信号主干通道中时，所述第二耦合器320反向连接在无线信号主干通道中。

所述第一耦合器310、第二耦合器320均包括第二端口313和第三端口314，其中所述第一耦合器310的第二端口313连接所述信号处理模组100，具体为，所述第一耦合器310的第二端口313连接所述无线电收发器120。所述第一耦合器310的第三端口314连接有第一电阻330，所述第一电阻330另一端接地。所述第二耦合器320的第二端口连接所述信号处理模组100，所述第二耦合器320的第三端口连接有第二电阻340，所述第二电阻340另一端接地，具体为所述第二耦合器320的第二端口连接所述无线电收发器120。通过该方式设置，使第一耦合器310用于将无线信号主干通道中正向功率的小部分信号进行分离，被分离出的小部分正向功率信号被送到信号处理模组100。使第二耦合器320用于将无线信号主干通道中正向功率的小部分信号进行分离，被分离出的小部分反向功率信号被送到信号处理模组100。信号处理模组100中的无线电收发器120对信号进行解调后转换为电信号发送给处理器110，所述处理器110根据反向功率信号和正向功率信号的关系进行判断天线420处于什么状态，并根据状态来及时调整天线部件400。为便于分离出的小部分反向功率信号和分离出的小部分正向功率信号的规格相同。所述第一电阻330的阻值等于第二电阻340的阻值。通过相同的电阻设置，使第一耦合器310分离出的正向功率信号和第二耦合器320分离出的反向功率信号在同一标准下进行比较。这样便于处理器110进行对比判断。为便于正向功率信号和反向功率信号从无线信号主干通道中分离出，所述第一电阻330和第二电阻340的阻值均为50欧姆。采用该阻值电阻，保证分离出的正向功率信号和反向功率信号效果最佳。

本实施例中的所述天线部件400包括调谐模块410(ANT Tunner)，以及天线420。连接无线电收发器120与天线420的一种阻抗匹配网络为调谐模块410(天线420调谐器)。一般简称"天调"。天线420输入阻抗随频率而发生很大的变化，而无线电收发器120中的发射器的输出阻抗是一定的，若发射器与天线420直接连接，当发射器频率改变时，发射器与天线420之间阻抗不匹配，就会降低辐射功率。使用调谐模块410就能使发射器与天线420之间阻抗匹配，从而使天线420在任何频率上有最大的辐射功率。天线420调谐器广泛用于地面、车载、舰载及航空短波电台中。调谐模块410由匹配网络，检测电路和控制电路组成。匹配网络由由电感，电容和继电器组成，一端为信号源端，接靠发射器的一端，另一端为负载端进行接靠天线420。检测电路检测试匹配VSWR的值，如果在天线420调谐器输入端测得的电压驻波比偏大，说明两端失配，需要改变电感的抽头、改变电容的容量，使电压驻波比接近或小于1.5。因此根据上述基本原理，天线420调谐器有两方面作用:一是把没有处于谐振状态的整个负载端通过串并电感电容补偿到谐振，二是谐振后如果负载端的输入阻抗不等于信号源端的输出阻抗时时，通过改变网络的传输系数调整负载端与信号源端的变压比，以达到匹配。调谐模块410又处理器110进行控制，通过设定软件匹配算法，继电器控制等进行调节，是天调的核心组成部分。

所述调谐模块410与所述第二耦合器320相连接，所述天线420与所述调谐模块410相连接，从而形成无线信号主干通道，使设备能进行正常的通讯。所述调谐模块410连接所述处理器110，并用于接收所述处理器110的信号而调整配置。处理器110在接收到所述处理器110根据反向功率信号和正向功率信号的关系进行判断天线420处于的具体状态后，根据状态情况判断是否对天线420进行调整。如果需要调整，则处理器110发送信号到调谐模块410，调谐模块410根据收到的指令对天线420参数进行调整。从而使将本天线模组的阻抗进行回调，避免阻抗超标。或者通过降低功率输出，从而避免出现天线420阻抗严重失配而导致射频电路损坏。

本方案的工作原理为：在原有射频主路径中，只有一个第一耦合器做功率检测的基础上，增加一个第二耦合器进行反向功率检测。移动终端进行工作时，通过第一耦合器可以检测得到一个正向功率检测值Pout，同时通过第二耦合器也可以得到一个反向功率检测值Pref。然后通过回波损耗计算公式：

可以得出回波损耗。然后移动终端可以根据回波损耗恶化情况，实时调整调谐模块(ANT Tunner)的配置，使得回波损耗降低。同时手机也可以具体的发射功率情况和回波损耗数值，判断手机是否需要降低功率，避免因天线阻抗失配而导致其他更大的异常。

基于同样的构思，本实用新型还公开一种移动终端，包括移动终端体，以及设置在所述移动终端体内如上所述的实时调节射频负载阻抗的天线模组。本方案中的移动终端采用上述的天线模组方案后，是从天线组件的内部进行感应判断后再进行相应的调整，其判断准确性高，并且能进行及时进行天线状态调整，调整响应及时。

综上所述，本实用新型提出的一种实时调节射频负载阻抗的天线模组以及移动终端，通过在天线电路中设置第一耦合器和第二耦合器，并通过所述第一耦合器用于检测所述天线部件工作时的正向功率，所述第二耦合器用于检测所述天线部件工作时的反向功率，信号处理模组根据反向模组的检测结果并发送指令控制天线部件，使天线部件的天线阻抗恢复到正常水平。通过上述过程，信号处理模组通过第一耦合器和第二耦合器的检测信号能实时检测负载阻抗是否有偏离，当负载偏离时，手机可以联合天线调谐电路将阻抗拉回来，或者通过降低功率输出，避免出现天线阻抗严重失配是导致射频电路损坏的情况。本方案是对天线在使用时的负载阻抗进行直接判断，是从天线组件的内部进行感应判断后再进行相应的调整，其判断准确性高，并且能进行及时进行天线状态调整，调整响应及时。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种实时调节射频负载阻抗的天线模组，其特征在于，包括信号处理模组，与信号处理模组连接的信号调整器件，与所述信号调整器件连接的第一耦合器，与所述第一耦合器相连接的第二耦合器，与所述第二耦合器连接的天线部件；

所述第一耦合器用于检测所述天线部件工作时的正向功率，所述第二耦合器用于检测所述天线部件工作时的反向功率，

所述第一耦合器、所述第二耦合器分别连接所述信号处理模组，所述天线部件连接所述信号处理模组，所述信号处理模组用于根据所述正向功率和所述反向功率调节所述天线部件。

2.根据权利要求1所述的实时调节射频负载阻抗的天线模组，其特征在于，所述第一耦合器的第一输入端连接所述信号调整器件的输出端，所述第一耦合器的第一输出端连接所述第二耦合器的第一输入端，所述第二耦合器的第一输出端连接所述天线部件；所述第一耦合器的第一输入端和所述第二耦合器的第一输为相互反向的端口；

所述第一耦合器、第二耦合器均包括第二端口和第三端口，其中所述第一耦合器的第二端口连接所述信号处理模组，所述第一耦合器的第三端口连接有第一电阻，所述第一电阻另一端接地；

所述第二耦合器的第二端口连接所述信号处理模组，所述第二耦合器的第三端口连接有第二电阻，所述第二电阻另一端接地。

3.根据权利要求2所述的实时调节射频负载阻抗的天线模组，其特征在于，所述第一电阻的阻值等于第二电阻的阻值。

4.根据权利要求3所述的实时调节射频负载阻抗的天线模组，其特征在于，所述第一电阻和第二电阻的阻值均为50欧姆。

5.根据权利要求1所述的实时调节射频负载阻抗的天线模组，其特征在于，所述信号处理模组包括：处理器，以及与处理器相连接的无线电收发器，所述无线电收发器连接所述信号调整器件，所述第一耦合器的第二端口连接所述无线电收发器，所述第二耦合器的第二端口连接所述无线电收发器。

6.根据权利要求5所述的实时调节射频负载阻抗的天线模组，其特征在于，所述天线部件包括调谐模块，以及天线；

所述调谐模块与所述第二耦合器相连接，所述天线与所述调谐模块相连接；

所述调谐模块连接所述处理器，并用于接收所述处理器的信号而调整配置。

7.根据权利要求5所述的实时调节射频负载阻抗的天线模组，其特征在于，所述信号调整器件包括信号放大器，所述信号放大器的输入端连接所述无线电收发器。

8.根据权利要求7所述的实时调节射频负载阻抗的天线模组，其特征在于，所述信号调整器件还包括频段开关，所述频段开关的输入端连接所述信号放大器的输出端，所述频段开关的输出端连接所述第一耦合器的第一输入端。

9.一种移动终端，其特征在于，包括终端本体，以及设置在所述终端本体内如权利要求1-8任一所述实时调节射频负载阻抗的天线模组。

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