WO2012092829A1 - 多频段天线自动调谐阻抗匹配的方法及终端设备 - Google Patents

Description

多频段天线自动调谐阻抗匹配的方法及终端设备 技术领域

本发明涉及通信技术领域， 尤其涉及一种多频段天线自动调谐阻抗匹配 的方法及终端设备。 背景技术

目前终端设备上应用了越来越多的频段， 而终端设备的空间有限， 不得 已将多个频段集中应用于一个主天线上，使得该主天线不得不牺牲一些性能， 以覆盖较宽的带宽和多个频带。

由于终端设备只使用同一个天线， 要覆盖多个频段而只使用同一套匹配 器件， 势必要造成天线在某些频段产生失配， 同时周边环境的变化也很容易 引起天线的失配。 这些方面的失配会造成功耗过大， 以及天线灵敏度降低等 一系列问题， 对终端设备的待机时间和连续通话的信号质量会造成影响。

因此， 需要一种可以根据工作环境变化来调整天线阻抗匹配的调谐器架 构。 这样就可以最大限度的提高现有天线在不同频率工作时的性能， 从而达 到省电和保证通信质量的效果。

然而， 目前的天线阻抗匹配的调谐器架构并不能满足上述需求。 发明内容

为了解决上述问题， 本发明的目的是提供一种多频段天线自动调谐阻抗 匹配的方法及终端设备， 可提高天线在多频段工作时的阻抗匹配效率， 使得 在保证天线性能的前提下更加省电。

为了达到上述目的， 本发明提供一种多频段天线自动调谐阻抗匹配的方 法， 所述方法包括：

获取发射信号时功率放大器的工作电流值和输出功率值；

根据所述工作电流值和输出功率值， 得到控制天线调谐器的逻辑控制参 数， 利用逻辑控制参数来调节天线的阻抗匹配。

优选的， 所述得到控制天线调谐器的控制信号， 利用逻辑控制参数来调 节天线的阻抗匹配的歩骤具体包括：

在保证当前所要的所述功率放大器的输出功率的前提下， 更改所述天线 调谐器的逻辑控制参数， 记录调整过程中所述功率放大器的工作电流值； 选取工作电流值最小时所， 对应的所述天线调谐器的逻辑控制参数； 根据选取的逻辑控制参数控制天线调谐器更改内部的串并联电容， 以调 节天线的阻抗匹配。

优选的， 所述方法还包括：

检测所述功率放大器的工作电流值和输出功率值。

优选的， 所述方法还包括：

预先设定循环检测所述工作电流值和输出功率值的周期。

优选的， 在信号接收时， 所述方法还包括：

检测接收信号的接收功率值；

控制天线调谐器在可调范围内切换， 记录调整过程中接收信号的接收功 率值；

选择接收功率最大时对应的所述天线调谐器的逻辑控制参数；

根据选取的逻辑控制参数控制天线调谐器更改内部的串并联电容， 以调 节天线的阻抗匹配。

同样， 为了达到上述目的， 本发明提供一种终端设备， 包括：

收发信机， 用于接收和发射信号；

功率放大器， 与所述收发信机连接， 用于放大发射信号的功率； 电流检测器， 与所述功率放大器连接， 用于获取所述功率放大器工作时 所消耗电流的工作电流值；

功率耦合器， 与所述功率放大器连接， 用于获取所述功率放大器输出端 的输出功率值；

数字基带处理器， 与所述电流检测器连接， 用于根据所述工作电流值和 输出功率值， 得到控制天线调谐器的逻辑控制参数；

天线调谐器， 与所述数字基带处理器连接， 用于利用所述逻辑控制参数 来调节天线的阻抗匹配。

优选的， 所述数字基带处理器， 还用于控制所述天线调谐器在可调范围 内切换， 记录调整过程中接收信号的接收功率值； 并选择接收功率最大时的 逻辑控制参数去控制所述天线调谐器更改内部的串并联电容， 以调节天线的 阻抗匹配。

优选的， 所述终端设备还包括：

模拟基带处理器， 分别与所述数字基带处理器和所述收发信机连接， 用 于对模拟信号进行处理。

优选的， 所述终端设备还包括：

天线开关模组， 分别与所述功率耦合器和所述天线调谐器连接， 用于将 不同路径的信号切换到天线上。

优选的， 所述终端设备还包括：

低噪声放大器， 分别与所述收发信机和所述天线开关模组连接， 用于降 低接收信号中的噪声干扰。

由上述技术方案可知， 本发明的实施例具有如下有益效果： 首先获取发 射信号时功率放大器的工作电流值和输出功率值； 然后根据所述工作电流值 和输出功率值， 得到控制天线调谐器的逻辑控制参数， 利用逻辑控制参数来 调节天线的阻抗匹配。 从而可提高现有天线在不同频率工作时的性能， 达到 省电和保证通信质量的效果。 附图说明

图 1为本发明的实施例中多频段天线自动调谐阻抗匹配的方法流程图； 图 2为本发明的实施例中天线调谐器在 Band38频段接收循环的流程图； 图 3为本发明的实施例中天线调谐器在 Band38频段发射循环的流程图； 图 4为本发明的实施例中终端设备的结构框图；

图 5为本发明的实施例图 4中天线调谐器的原理图。 具体实施方式

在本实施例中， 根据功率放大器在发射信号时的工作电流值和输出功率 值， 得到控制天线调谐器的逻辑控制参数， 利用该逻辑控制参数来调节天线 的阻抗匹配， 使得天线调谐器在可工作的范围内最大程度的提高天线性能， 从而优化整个终端设备的性能和功耗。

为了使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 下面结合 实施例和附图， 对本发明实施例做进一歩详细地说明。 在此， 本发明的示意 性实施例及说明用于解释本发明， 但并不作为对本发明的限定。

参见图 1， 为本发明的实施例中多频段天线自动调谐阻抗匹配的方法流 程图， 具体歩骤如下：

歩骤 101、 获取功率放大器在发射信号时的工作电流值， 并将工作电流 值发送给数字基带处理器；

也就是， 在功率放大器的电源端设置一电流检测器， 电流检测器可采用 时时检测的方式， 检测功率放大器在发射信号时所消耗电流的工作电流值， 并将该工作电流值发送给数字基带处理器（DBB ) , 以记录不同状态下所消耗 电流的工作电流值。

歩骤 102、 获取功率放大器输出端的输出功率值， 并将输出功率值发送 给 DBB;

也就是， 在功率放大器的输出端设置一功率耦合器， 功率耦合器可采用 时时检测的方式， 检测功率放大器输出端的输出功率值， 并将该输出功率值 发送给 DBB , 以记录在不同状态下的输出功率值。

歩骤 103、 根据工作电流值和输出功率值， 得到控制天线调谐器的逻辑 控制参数， 利用逻辑控制参数来调节天线的阻抗匹配。

上述阻抗匹配是指信号传输过程中， 负载阻抗和信源内阻抗之间的特定 配合关系。 一件器材的输出阻抗和所连接的负载阻抗之间所应满足的某种关 系， 以免接上负载后对器材本身的工作状态产生明显的影响。

在上述歩骤中， 在保证当前所要的功率放大器的输出功率的前提下， 可 更改天线调谐器的逻辑控制参数， 记录功率放大器在调整过程中的工作电流 值； 然后选取工作电流值最小时对应的天线调谐器的逻辑控制参数； 最后根 据选取的逻辑控制参数控制天线调谐器更改内部的串并联电容， 以达到调节 天线的阻抗匹配的目的。

也就是， 当功率放大器以某功率输出时， 保持输出功率不变， 由 DBB控 制天线调谐器在可调范围内切换一遍， 此时记录功率放大器在调整过程中的 工作电流值， 选择工作电流最小时对应的天线调谐器的逻辑控制参数， 根据 选取的逻辑控制参数去控制天线调谐器的串并联电容值。

优选实施方式如下： 硬件上在功率放大器 （PA) 输入电源上设置一电流 检测器， 时时监控功率放大器在工作时所消耗电流的大小（工作电流值）， 并 将所得结果输出给 DBB; 硬件上在功率放大器的功率输出端设置一功率耦合 器， 时时监控功率放大器发射出信号的功率大小 （输出功率值）， 并将所得结 果输出给 DBB， DBB根据电流值和输出功率值，在保证当前所要的输出功率 的前提下， 更改天线调谐器的逻辑控制参数（逻辑控制电压）， 记录功率放大 器在调整过程中的工作电流值， 选取工作电流值最小时对应的天线调谐器的 逻辑控制参数； 根据选取的逻辑控制参数控制天线调谐器更改内部的串并联 电容， 以调节天线的阻抗匹配。 从而达到保证当前所要输出功率的前提下， 消耗最小电流的目的。

当收发信机工作时，时时检测接收信号的功率值，保持连通状态，由 DBB 控制天线调谐器在可调范围内切换一遍，记录调整过程中接收信号的功率值， 选择接收功率最大时的逻辑控制参数， 根据选取的逻辑控制参数控制天线调 谐器更改内部的串并联电容， 以调节天线的阻抗匹配。

天线调谐器的逻辑控制参数只能在一定范围内改变串并联电容的值， 例 如串联的电容变化可以从 lpF到 10pF， 并联的电容变化可以从 lpF到 10pF。

在本实施例中，可根据平台工作时业务量的情况设定一个循环检测周期， 以便在天线周围环境改变的情况下， 可以最大限度的及时进行阻抗适配， 保 证数据业务的有效传输。

例如： 根据当前工作环境设置接收模式为编码方式 MCS16时， 其编码冗 余较多， 对网络环境要求较低， 自动循环检测周期为 Tl。 当平台工作在编码 方式为 MCS20时， 其编码冗余较少， 对网络环境要求较高， 自动循环检测周 期设置为 Τ2， Τ1 >Τ2ο

本发明的实施例可在发射和接收两个方面来分别调整天线调谐器的参数 来提高天线性能。

下面结合实例和附图， 以工作频点在 Band38和 Band40上的 TD-LTE终 端设备为例分别就发射接收两方面， 对本发明的实施例如何改善天线性能进 行介绍。

当终端设备工作的周边环境发生变化时，对天线接收性能的影响比较大， 因此有必要根据工作时数据量的情况设定合适的工作周期， 使得天线端的匹 配可以根据环境的变化适时进行调整。

例如， 当终端设备开机后工作在 Band38频段， 收发信机开始工作， 在工 作时隙， 接收天线端口接收的基站信号， 并检测其电平值报送给 DBB。 之后 在空闲时隙， 控制天线调谐器进行阻抗匹配变化， 下一工作时隙再次进行电 平检测， 如此循环， 将天线调谐器可控制的阻抗匹配全部测试一遍， 记录下 每次接收信号的功率值， 选择其中接收信号功率最大时的阻抗匹配， 将此时 天线调谐器的逻辑控制参数锁定， 以后该周期内每次在该频点接收时， 都采 用这种匹配数值， 直至下一周期开始， 重复上述匹配过程。 当终端设备工作 频点改变为 Band40时，不需经过特定周期循环，直接进行确定最佳天线阻抗 匹配值的过程。

参见图 2， 为本发明的实施例中天线调谐器在 Band38频段接收循环的流 程图， 具体歩骤如下：

歩骤 201、 接收机在 Band38频段开始工作；

歩骤 202、 调整天线调谐器可控制的阻抗匹配；

歩骤 203、 记录调整过程中得到的接收信号的功率值；

歩骤 204、 选择接收信号功率最大时的阻抗匹配；

歩骤 205、 锁定此时天线调谐器的逻辑控制参数；

歩骤 206、 发出控制信号， 锁定天线调谐器的阻抗匹配的值。

在执行完歩骤 206后， 在下一周期或频带切换后， 返回到歩骤 201。 同样， 当终端设备工作的周边环境发生变化时， 对天线发射性能的影响 比较大， 因此有必要根据工作时数据量的情况设定合适的工作周期， 使得天 线端的匹配可以根据环境的变化适时进行调整。

例如， 当终端设备开机后工作在 Band38 频段， 在工作时隙功率放大器 (PA) 开始工作， 功率耦合器时时检测功率放大器发出的功率， 进行闭环控 制， 使收发信机调整输出功率， 从而满足当前系统对输出功率的需求。 这时 记录工作状态下的电流值并报送给 DBB。 之后在空闲时隙控制天线调谐器进 行阻抗匹配变化， 下一工作时隙再次进行电流检测， 如此循环， 将天线调谐 器可控制的阻抗匹配全部测试一遍， 记录下每次发射电平的数值， 选择其中 电流值最小时的阻抗匹配， 将此时天线调谐器的逻辑控制电压锁定， 以后该 周期内每次在该频点发射时都采用该阻抗匹配的数值， 直至下一周期开始， 重复上述匹配过程。当终端工作频点更改为 Band40时，不需经过特定周期循 环， 直接进行确定最佳天线匹配值的过程。

参见图 3， 为本发明的实施例中天线调谐器在 Band38频段发射循环的流 程图， 具体歩骤如下：

歩骤 301、 发射机开始在 Band38工作；

歩骤 302、 功率耦合器时时检测输出功率；

歩骤 303、 调整天线调谐器可控制的阻抗匹配；

歩骤 304、 电流检测器记录调整过程中得到的电流值；

歩骤 305、 选择电流值最小时的阻抗匹配；

歩骤 306、 锁定此时天线调谐器的逻辑控制参数；

歩骤 307、 发出控制信号， 锁定天线调谐器的阻抗匹配的值。

在执行完歩骤 307后， 在下一周期或频带切换后， 返回到歩骤 301。 由上述技术方案可知， 本发明的实施例具有如下有益效果： 首先获取功 率放大器的工作电流值和输出功率值； 然后根据所述工作电流值和输出功率 值， 得到控制天线调谐器的逻辑控制参数， 利用逻辑控制参数来调节天线的 阻抗匹配。 可提高现有天线在不同频率工作时的性能， 从而达到省电和保证 通信质量的效果。

参见图 4， 为本发明的实施例中终端设备的结构框图， 由图中可知， 该 终端设备包括：

收发信机 41， 用于接收和发射信号；

功率放大器 42， 与所述收发信机 41连接， 用于放大发射信号的功率； 电流检测器 43， 与所述功率放大器 42连接， 用于获取所述功率放大器

42工作时所消耗电流的工作电流值；

功率耦合器 44， 与所述功率放大器 42连接， 用于获取所述功率放大器 输出端的输出功率值； 数字基带处理器 45， 与所述电流检测器 43连接， 用于根据所述工作电 流值和输出功率值， 得到控制天线调谐器的逻辑控制参数；

天线调谐器 46， 与所述数字基带处理器 45连接， 用于利用所述逻辑控 制参数来调节天线的阻抗匹配。

在本发明的另一实施例中， 所述数字基带处理器 45， 还用于控制所述天 线调谐器在可调范围内切换， 记录调整过程中接收信号的接收功率值； 并选 择接收功率最大时的逻辑控制参数去控制所述天线调谐器更改内部的串并联 电容， 以调节天线的阻抗匹配。

在本发明的另一实施例中， 所述终端设备还包括：

模拟基带处理器 47， 分别与所述数字基带处理器 45和所述收发信机 41 连接， 用于对模拟信号进行处理。

在本发明的另一实施例中， 所述终端设备还包括：

天线开关模组 48，分别与所述功率耦合器 44和所述天线调谐器 46连接， 用于将不同路径的信号切换到天线上。

在本发明的另一实施例中， 所述终端设备还包括：

低噪声放大器 49，分别与所述收发信机 41和所述天线开关模组 48连接， 用于降低接收信号中的噪声干扰。

参见图 5， 为本发明的实施例图 4中天线调谐器的原理图， 天线调谐器 指通过 DBB输出逻辑控制电压，进行器件内部的逻辑切换到更改电路中串并 联电容值的目的， 即可通过 DBB 的控制信号更改射频电路的阻抗匹配的器 件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普 通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以作出若干改进和润 饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

权利 要 求 书

1. 一种多频段天线自动调谐阻抗匹配的方法， 其特征在于， 所述方法包 括：

获取发射信号时功率放大器的工作电流值和输出功率值；

根据所述工作电流值和输出功率值， 得到控制天线调谐器的逻辑控制参 数， 利用逻辑控制参数来调节天线的阻抗匹配。

2. 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述得到控制天线调谐器 的控制信号， 利用逻辑控制参数来调节天线的阻抗匹配的歩骤具体包括： 在保证当前所要的所述功率放大器的输出功率的前提下， 更改所述天线 调谐器的逻辑控制参数， 记录调整过程中所述功率放大器的工作电流值； 选取工作电流值最小时所， 对应的所述天线调谐器的逻辑控制参数； 根据选取的逻辑控制参数控制天线调谐器更改内部的串并联电容， 以调 节天线的阻抗匹配。

3. 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 检测所述功率放大器的工作电流值和输出功率值。

4. 根据权利要求 3所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 预先设定循环检测所述工作电流值和输出功率值的周期。

5. 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 在信号接收时， 所述方法 还包括：

检测接收信号的接收功率值；

控制天线调谐器在可调范围内切换， 记录调整过程中接收信号的接收功 率值；

选择接收功率最大时对应的所述天线调谐器的逻辑控制参数；

根据选取的逻辑控制参数控制天线调谐器更改内部的串并联电容， 以调 节天线的阻抗匹配。

6. 一种终端设备， 其特征在于， 包括：

收发信机， 用于接收和发射信号；

功率放大器， 与所述收发信机连接， 用于放大发射信号的功率； 电流检测器， 与所述功率放大器连接， 用于获取所述功率放大器工作时 所消耗电流的工作电流值；

功率耦合器， 与所述功率放大器连接， 用于获取所述功率放大器输出端 的输出功率值；

数字基带处理器， 与所述电流检测器连接， 用于根据所述工作电流值和 输出功率值， 得到控制天线调谐器的逻辑控制参数；

天线调谐器， 与所述数字基带处理器连接， 用于利用所述逻辑控制参数 来调节天线的阻抗匹配。

7. 根据权利要求 6所述的终端设备，其特征在于，所述数字基带处理器， 还用于控制所述天线调谐器在可调范围内切换， 记录调整过程中接收信号的 接收功率值； 并选择接收功率最大时的逻辑控制参数去控制所述天线调谐器 更改内部的串并联电容， 以调节天线的阻抗匹配。

8. 根据权利要求 7所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括: 模拟基带处理器， 分别与所述数字基带处理器和所述收发信机连接， 用 于对模拟信号进行处理。

9. 根据权利要求 8所述的终端设备，其特征在于，所述终端设备还包括: 天线开关模组， 分别与所述功率耦合器和所述天线调谐器连接， 用于将 不同路径的信号切换到天线上。

10. 根据权利要求 9所述的终端设备， 其特征在于， 所述终端设备还包 括：

低噪声放大器， 分别与所述收发信机和所述天线开关模组连接， 用于降 低接收信号中的噪声干扰。