一种可调谐天线及终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及天线技术领域,尤其涉及一种可调谐天线及终端。
【背景技术】
[0002]天线的阻抗对天线的工作频率有着重要影响,不同的阻抗对应着天线的不同工作频率。由于多种通信系统同时存在,而且它们的工作频段又各不相同,因此用户设备需要支持的频率范围越来越宽,在不对天线进行改进的前提下,用户设备的通信性能很难在满足客户外观的基础上同时实现多模多天线的同时使用。同时由于用户设备天线自身频带窄的特性,目前用户设备的天线已经无法满足覆盖所有频段的需求。
[0003]目前对天线调谐的方法主要是通过设计多个射频通路,通过软件控制的方式进行控制天线的工作状态,使得天线的能够接受多个频段的信号。这种调谐天线的方法成本很高,调节起来并不精准,容易产生偏差,给通信带来影响,而且调节起来也不是很方便。同时这种方法增加了天线的体积,增加了硬件的设计复杂度。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供一种可调谐天线,用以灵活的根据需要调谐天线阻抗,实现天线多频段工作。
[0005]本发明实施例提供的一种可调谐天线,该天线包括:
[0006]天线辐射单元,位于所述天线辐射单元中的信号馈电点和第一地馈电点;
[0007]信号端通过所述信号馈电点与所述天线辐射单元连接,第一开关的第一端通过所述第一地馈电点与所述天线辐射单元连接,所述第一开关的第二端接地;
[0008]调谐电路,所述调谐电路至少由第一匹配元件与第二开关串联组成,所述第一匹配元件的第一端同时与所述信号馈电点、信号端连接,所述第一匹配元件的第二端与所述第二开关的第一端连接,所述第二开关的第二端接地。
[0009]本发明实施例提供的一种终端,包括上述可调谐天线。
[0010]根据本发明实施例提供的可调谐天线及终端,在天线中加入至少一个开关和匹配元件组成的调谐电路,通过控制调谐电路中与匹配元件连接的开关开启或断开,使天线获得不同的阻抗,从而扩大天线的接收和/或发送信号的频率覆盖范围。
【附图说明】
[0011]图1为天线的阻抗匹配电路示意图;
[0012]图2为无源天线的带宽谐振示意图;
[0013]图3为本发明实施例提供的第一种可调谐天线的结构图;
[0014]图4为本发明实施例提供的第二种可调谐天线的结构图;
[0015]图5为本发明实施例提供的第三种可调谐天线的结构图;
[0016]图6为本发明实施例提供的第四种可调谐天线的结构图;
[0017]图7为本发明实施例提供的第一种天线工作频率与回波损耗示意图;
[0018]图8为本发明实施例提供的第二种天线工作频率与回波损耗示意图;
[0019]图9为本发明实施例提供的第三种天线工作频率与回波损耗示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合说明书附图对本发明实施例做详细描述。
[0021]如图1所示,传统手机天线的阻抗匹配电路中,RF是天线的信号输入端,111是天线的信号馈电点,从信号输入端经由121,122,123,124四个匹配元器件对天线进行匹配使天线的谐振频率调谐到需要的频段上。121,122串联在信号链路上,123,124并联在信号链路并通过接地点13进行接地。112和113是天线的地馈电点,通过接地点13进行接地。
[0022]在宽频天线设计时,常规无源天线一般的带宽谐振如图2所示。图2中Sll是天线的回波损耗曲线,f是频率。Spec是天线谐振深度的标准值,一般低于Spec值的谐振宽度才会有较好的天线辐射效率。图2中,天线在频段fl、f2和f4处可以实现较好的辐射性能,但是在频道f3处无法保证有效的性能指标。如果将f2和f4的谐振位置往中间f3处调谐,则f2的低频边沿和f4的高频边沿处的性能指标又会变差。同样的,当低频f I处的带宽需求增加时,低频Π处的带宽覆盖也是一个比较难以解决的问题。
[0023]在无线设备发送数据时,将数据经过编码、调制、放大以及滤波等操作,最后将承载数据的信号通过天线的阻抗匹配电路传输到天线的发射端。在无线设备接收数据时,通过天线的输入端将承载数据的信号通过天线的阻抗匹配电路传输到信号接收机。
[0024]阻抗匹配是天线技术中常见的一种工作状态,当天线接收的信号的频率和天线实现阻抗匹配时,将获得传输效率。反之,当电路阻抗失配时,天线不但接收不到该信号,还可能对电路产生损害。例如,无线电发信机的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗也应达到一致。如果阻抗值不一致,发信机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。这部分没有发射出去的能量会反射回来,产生驻波,严重时会引起馈线的绝缘层及发信机末级功放管的损坏。为了使信号和能量有效地传输,必须使电路工作在阻抗匹配状态,即信号源或功率源的内阻等于电路的输入阻抗,电路的输出阻抗等于负载的阻抗。在一般的输入、输出电路中常含有电阻、电容和电感元件,由它们所组成的电路称为电抗电路,其中只含有电阻的电路称为纯电阻电路。
[0025]天线的一个阻抗对应一个接收频率,若需要接收多个频率的信号,则需要对天线的阻抗进行调谐,现有技术中是通过在天线中加入可变电容器或可变电感器等,通过调节可变电容器或可变电感器实现获得不同的阻抗,由于可变电容器或可变电感器的精确度不高,且很昂贵,所以很难得到推广。
[0026]本发明实施例提供一种可调谐天线,通过开关对接入天线的电路中的匹配元件进行选择性连接,从而使得天线获得不同的阻抗,使得天线能够接收和发送不同频段的信号。
[0027]需要说明的是,本发明实施例提供的可调谐天线可以应用于多种无线系统,如全球移动通讯系统、通用分组无线业务系统、无线局域网络、蓝牙网络、全球定位系统、近场通信系统等,本发明实施例对此并不限定。
[0028]同时本发明实施例提供的可调谐天线还可以应用于多种终端,例如手机、平板电脑等。
[0029]如图3所示,本发明实施例提供的第一种可调谐天线的结构图,包括:
[0030]天线辐射单元306,位于所述天线辐射单元306中的信号馈电点301和第一地馈电点 302 ;
[0031]信号端300通过所述信号馈电点301与所述天线辐射单元306连接,第一开关303的第一端通过所述第一地馈电点302与所述天线福射单元306连接,所述第一开关303的第二端接地;
[0032]调谐电路,所述调谐电路至少由第一匹配元件304与第二开关305串联组成,所述第一匹配元件304的第一端同时与所述信号馈电点301、信号端300连接,所述第一匹配元件304的第二端与所述第二开关305的第一端连接,所述第二开关305的第二端接地。
[0033]此时,可以通过控制第一开关303的开启和闭合使得第一地馈电点302选择性的与该天线连接,从而使得天线获得不同的阻抗。同样的道理,可以通过控制第二开关305的开启和闭合,使得第一匹配元件304选择性的与该天线连接,从而使得天线获得不同的阻抗。
[0034]调谐电路中的第一匹配元件304 —般为固定电容器或者固定电感器,第一匹配元件304为固定电容器时,如果需要在低频段对天线的阻抗进行调谐,第一匹配元件304的电容量的范围为6nF至1nF之间的任意值;如果需要在高频段对天线的阻抗进行调谐,第一匹配元件304的电容量的范围为IpF至4pF之间的任意值,具体可以根据实际情况去选取。当然,为了获得更覆盖范围更广的天线,第一匹配元件304也可以为可变电容器。
[0035]配置有该天线的终端会根据自身所处的无线环境信息,发出开启或闭合第一开关303和/或第二开关305的指令。无线环境信息是通过该终端的传感器或者检测器获取到的信息,包括无线环境中侦听到的可用频段、信道质量等信息。例如,终端的天线工作在第一频段,此时第一开关303为开启状态,当终端根据其所处的无线环境信息,确定出需要工作在第二频段时,通过调谐电路关闭第一开关303,此时天线能够工作在第二频段。
[0036]为了使得天线的接收或发送信号的频率的覆盖范围更广,可以增加多个匹配元件,使得天线的阻抗变化范围更广。
[0037]具体的,如图4所示,本发明实施例提供的第二种可调谐天线的结构图,包括:天线辐射单元306,位于所述天线辐射单元306中的信号馈电点301和第一地馈电点302 ;
[0038]信号端300通过所述信号馈电点301与所述天线辐射单元306连接,第一开关303的第一端通过所述第一地馈电点302与所述天线福射单元306连接,所述第一开关303的第二端接地;
[0039]图4中的调谐电路中还包括第二匹配元件307和第三匹配元件308 ;
[0040]第一匹配元件304的第一端通过所述第二匹配元件307与所述信号端300连接,所述第一匹配元件304的第一端通过所述第三匹配元件308与所述信号馈电点301连接,所述第一匹配元件304的第二端与第二开关305的第一端连接,所述第二开关305的第二端接地。
[0041]图4中第二匹配元件307和第三匹配元件308可以为固定电容器、电阻或者固定电感器,当然,第二匹配元件307和第三匹配元件308也可以为可变电容器或者可变电感器,本发明实施例对此并不限定。
[0042]进一步的,还可以通过控制多个地馈电点实现扩大天线的工作频率范围。详见下面的描述。
[0043]如图5所示,本发明实施例提供的第三种可调谐天线结构图,包括:
[0044]天线辐射单元306,位于所述天线辐射单元306中的信号馈电点301和第一地馈电点302,第二地馈电点309 ;
[0045]信号端300通过所述信号馈电点301与所述天线辐射单元306连接,第一开关303的第一端通过所述第一地馈电点302与所述天线福射单元306连接,所述第一开关303的第二端接地;
[0046]调谐电路中的第一匹配元件304的第一端通过第二匹配元件307与所述信号端300连接,所述第一匹配元件304的第一端通过第三匹配元件308与所述信号馈电点301连接,所述第一匹配元件304的第二端与第二开关305的第一端连接,所述第二开关305的第二端接地;
[0047]调谐电路中还包括第三开关310,第三开关310的第一端与所述第二地馈电点309连接,所述第三开关310的第二端接地。
[0048]图5中通过在调谐电路中通过第三开关310,使得天线的阻抗有更多的选择,从而获得更宽的工作频段。第一开关303、第二开关305以及第三开关310的开启或闭合的状态互相独立,彼此并不干扰。
[0049]如图6所示,本发