天线切换系统及移动终端的制作方法

本发明实施方式涉及电子技术领域，特别涉及一种天线切换系统及移动终端。

背景技术：

lte(长期演进，longtermevolution)是由3gpp(第三代合作伙伴计划，the3rdgenerationpartnershipproject)组织制定的umts(通用移动通信系统，universalmobiletelecommunicationssystem)技术标准的长期演进。其主要目的是为了提升传输能力，简化和重新设计网络体系机构。随着lte技术的成熟，现有的移动终端，如手机已经能够良好的接入lte网络，这使得手机等移动终端能够更好的朝着多功能、小型化、低辐射损耗的方向发展。

目前，能够接入lte网络的移动终端，通常都具有2根射频天线。其中，1根用于主集信号的发送和接收，另1根用于分集信号的接收。并且为了增强信号接收效果，通常会在主集信号和分集信号之间接入双刀双掷(doublepoledoublethrow，dpdt)开关，从而达到对主集信号和分集信号的切换。

但是，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：在移动终端的发展中，目前的移动终端采用金属外壳的设计越来越常见。而在金属外壳设计中，一个技术难点是金属外壳会在一定程度上屏蔽天线接收和发送的信号，使得天线性能受到金属外壳较大的影响，也就是说，目前一个主集天线和一个分集天线的设计已经不能满足用户的使用需求。

为了提升采用金属外壳的移动终端的天线性能，越来越多的移动终端采用了双主集天线的方案，即在移动终端中设置两个主集电路和一个分集电路，并分别设置两个主集天线(如一个高频段，一个低频段)和一个分集天线。但是现有的dpdt开关，只能实现对同一个主集电路、分集电路、主集天线和分集天线之间的切换，即在实际应用中，如果dpdt开关在初始状态时设置的是与高频段的主集电路和分集电路之间进行切换，则在使用中，根本无法自动切换到低频段的主集电路。也就是说，现有的dpdt开关根本无法实现双主集天线和分集天线的自动切换。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种天线切换系统及移动终端，能够解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种天线切换系统。该天线切换系统包括：主集收发电路、分集接收电路、信号收发电路、控制电路以及切换电路；主集收发电路具有n个主集信号收发端口；其中，n为大于或等于2的整数，主集信号收发端口传输的主集信号频段各不相同；信号收发电路具有n根第一天线和一根第二天线；其中，n根第一天线与n个主集信号收发端口一一对应，且第一天线传输的信号频段与对应的主集信号收发端口传输的主集信号频段相同，第二天线传输的信号频段等于n根第一天线传输的信号频段的总和；控制电路控制切换电路从n个主集信号收发端口中选择一个主集信号收发端口，并控制切换电路导通选择的主集信号收发端口与主集信号收发端口对应的第一天线之间的线路，导通分集接收电路与第二天线之间的线路；或者，控制电路控制切换电路从n个主集信号收发端口中选择一个主集信号收发端口，并控制切换电路导通选择的主集信号收发端口与第二天线之间的线路，导通分集接收电路与选择的主集信号收发端口对应的第一天线之间的线路。

本发明的实施方式提供了一种移动终端。该移动终端包括本发明任意实施方式中提供的天线切换系统。

本发明实施方式相对于现有技术而言，提供的天线切换系统，根据天线接收到的相应频段的射频信号由控制电路控制切换电路根据需要合理选择主集收发电路中的主集信号收发端口，并导通选择的主集信号收发端口、分集接收电路与相应第一天线、第二天线之间的线路，从而使得移动终端中设置的包含至少两个主集信号收发端口的主集收发电路，能够根据天线接收到的相应频段的射频信号合理选择主集收发电路中的主集信号收发端口，有效保证了移动终端中天线的性能。

另外，控制电路的信号输出端、主集收发电路的每一个主集信号收发端口分别连接至切换电路的控制端；其中，在分集接收电路接收到的信号的信号强度与当前连接的主集信号收发端口传输的信号的信号强度之差等于预设切换门限时，控制电路控制切换电路由当前的主集信号收发端口切换到传输的主集信号频段符合要求的主集信号收发端口，并控制切换电路导通切换后的主集信号收发端口与对应的第一天线之间的线路，导通分集接收电路与第二天线之间的线路；或者，控制电路控制切换电路由当前的主集信号收发端口切换到传输的主集信号频段符合要求的主集信号收发端口，并控制切换电路导通切换后的主集信号收发端口与第二天线之间的线路，导通分集接收电路与切换后的主集信号收发端口对应的第一天线之间的线路。本实施方式提供了天线切换系统中触发切换操作的具体方式，原理简单，实现方便。

另外，切换电路具有3n+1个切换单元；其中，每一个主集信号收发端口分别对应两个切换单元，分集接收电路对应n+1个切换单元；控制电路具有与切换单元数目相同的信号输出端，且信号输出端与切换单元一一对应。通过上述对应关系，有效保证了天线切换系统对移动终端中天线的合理切换，准确控制，进而保证了移动终端中天线的性能。

另外，天线切换系统还包括偏置电阻；偏置电阻的数目与切换单元的数目相同，且偏置电阻、信号输出端和切换单元一一对应；其中，偏置电阻串接在信号输出端与切换单元的控制端之间。通过在天线切换系统中设置相应数目的偏置电阻，从而可以通过偏置电阻来调整与之对应的切换单元的偏置电流，保证切换单元有较好的导通性能。

另外，天线切换系统还包括隔直电容；隔直电容的数目与切换单元的数目相同，且与切换单元一一对应连接；其中，主集信号收发端口与隔直电容的输入端连接，与主集信号收发端口对应的切换单元的控制端与隔直电容的输出端连接；分集接收电路与隔直电容的输入端连接，与分集接收电路对应的切换单元的控制端与隔直电容的输出端连接。通过在天线切换系统中设置隔直电容，保证了直流偏置电流不受其他射频通路的影响。

另外，天线切换系统还包括隔直电容；隔直电容的数目是切换单元的数目的2倍，且每一个切换单元对应两个隔直电容；其中，一个隔直电容位于切换单元的控制端，另一个隔直电容位于切换单元的切换端。通过在切换单元的前后分别设置一个隔直电容，进一步保证了直流偏置电流不受其他射频通路的影响。

另外，天线切换系统还包括高频隔离电感；高频隔离电感的数目与切换单元的数目相同，且与切换单元一一对应连接；其中，高频隔离电感的输入端与切换单元的切换端连接，高频隔离电感的输出端接地。

另外，天线切换系统还包括高频隔离电感；高频隔离电感的数目是切换单元的数目的2倍，且每一个切换单元对应两个高频隔离电感；其中，一个高频隔离电感的输入端与偏置电阻的第二端连接，输出端与切换单元的控制端连接；另一个高频隔离电感的输入端与切换单元的切换端连接，输出端接地。通过在天线切换系统中设置相应数目的高频隔离电感，在偏置电阻的高频隔离度不够时，仍然可以保证高频信号不会干扰到控制电路，且控制电路中的高频干扰信号不会进入射频电路，进一步保证了移动终端中天线的性能。

另外，切换单元为二极管；二极管的正极作为切换单元的控制端分别与对应的主集信号收发端口和对应的信号输出端连接；二极管的负极作为切换单元的切换端与对应的天线连接；其中，在控制电路的信号输出端输出高电平时，二极管导通，在控制电路的信号输出端输出低电平时，二极管截止。本发明实施方式采用二极管作为切换单元，利用二极管直流控制信号可以控制高频信号的导通和截止，从而保证了天线切换系统能够准确的进行线路之间的导通、截止，进一步保证了移动终端中天线的性能。

附图说明

一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施方式的天线切换系统的结构示意图；

图2是本发明第二实施方式的天线切换系统的结构示意图；

图3是本发明第二实施方式的天线切换系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种天线切换系统，该天线切换系统主要应用于如手机等移动终端中，具体结构如图1所示。

如图1所示，该天线切换系统主要包括主集收发电路101、分集接收电路102、信号收发电路103、控制电路104以及切换电路105。

具体的说，主集收发电路101具有n个主集信号收发端口，如图1中位于主集收发电路101内的主集信号收发端口1至主集信号收发端口n，且每一个主集信号收发端口所能传输的主集信号频段各不相同。

比如说，在主集信号收发端口为2个时，这两个主集信号收发端口中的一个可以为工作在高频段的主集信号收发端口，另一个为工作在低频段的主集信号收发端口，这样移动终端就可以根据当前的信号频段合理选择主集信号收发端口。

需要说明的是，上述所说的n具体是指大于或等于2的整数，即本实施方式中所针对的主集收发电路101中至少需要包含2个主集信号收发端口。

另外，需要说明的的是，在实际应用中，如果没有具有合适个数主集信号收发端口的主集收发电路101，为了实现装有该天线切换系统的移动终端可以根据需要传输不同信号频段的主集信号，也可以直接采用多个只能工作在固定信号频段的主集收发电路，具体的，本领域的技术人员可以根据实际情况进行合理设置，此处不做限制。

信号收发电路103具有n根第一天线和一根第二天线，如图1中位于信号收发电路103内的第一天线1至第一天线n和第二天线。

具体的，这n根第一天线与主集收发电路101中的n个主集信号收发端口一一对应，且每一根第一天线能够传输的信号频段与对应的主集信号收发端口传输的主集信号频段相同，而第二根天线传输的信号频段等于n根第一天线传输的信号频段的总和。

仍以主集收发电路101中具有两个主集信号收发端口为例，且其中的主集信号收发端口1传输的主集信号频段为高频段，主集信号收发端口2传输的主集信号频段为低频段，则与主集信号收发端口1对应的第一天线1所能传输的信号频段也为高频段，与主集信号收发端口2对应的第一天线2所能传输的信号频段为低频段，第二天线所能传输的信号频段为高频段+低频段。

通过上述描述不难发现，基于上述结构，在安装有该天线切换系统的移动终端处于使用状态时，控制电路104能够根据当前环境所能传输的信号频段控制切换电路105从n个主集信号收发端口中选择一个主集信号收发端口，并控制切换电路105导通选择的主集信号收发端口与主集信号收发端口对应的第一天线之间的线路，导通分集接收电路102与第二天线之间的线路，此时第一天线就充当主集天线，第二天线就充当分集天线，从而保证移动终端的通信功能。

另外，在现有能够接入lte网络的移动终端，传输主集信号的主集信号收发端口和传输分集信号的分集接收电路102与第一天线、第二天线的连接是可以互换的，即只要与主集信号收发端口连接的天线都可以称为主集天线，与分集接收电路102连接的天线都可以称为分集天线。因此，在实际应用中，控制电路104还可以控制切换电路105从n个主集信号收发端口中选择一个主集信号收发端口，并控制切换电路105导通选择的主集信号收发端口与第二天线之间的线路，导通分集接收电路102与选择的主集信号收发端口对应的第一天线之间的线路。

由于第二天线能够传输所有第一天线传输的信号频段，因此通过上述切换方式，可以使整个天线系统中，主集天线和分集天线都能覆盖相应的工作频段，这样能够更好的保证天线的传输性能，进而提升移动终端的通信能力。

具体的说，从图1可以看出控制电路104的信号输出端(图中未示出)、主集收发电路101的每一个主集信号收发端口分别连接至切换电路105的控制端(图中未示出)。

为了便于理解，以下对该天线切换系统具体的切换条件及切换操作进行说，具体的，在分集接收电路102接收到的信号的信号强度与当前连接的主集信号收发端口传输的信号的信号强度之差等于预设切换门限时，控制电路104控制切换电路105由当前的主集信号收发端口切换到传输的主集信号频段符合要求的主集信号收发端口，并控制切换电路105导通切换后的主集信号收发端口与对应的第一天线之间的线路，导通分集接收电路102与第二天线之间的线路。

或者，控制电路104控制切换电路105由当前的主集信号收发端口切换到传输的主集信号频段符合要求的主集信号收发端口，并控制切换电路105导通切换后的主集信号收发端口与第二天线之间的线路，导通分集接收电路102与切换后的主集信号收发端口对应的第一天线之间的线路。

需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本发明的技术方案构成限定，具体的切换条件本领域的技术人员可以根据需要进行合理设置，比如切换门限的条件还可以增加对信号的信噪比、发射功率等的判断。另外，为了保证切换效果，还可以在天线切换系统中加入相应的延迟单元，避免天线切换系统不会因为信号的暂时波动而一直进行切换操作，在保证天线性能的同时，也保证了用户的体验。

本发明的第二实施方式涉及一种天线切换系统。本实施方式在第一实施方式的基础上做了进一步改进，具体改进之处为：在天线切换系统中还设置了偏置电阻、隔直电容、高频隔离电感等元器件。

需要说明的是，本实施方式提供的天线切换系统中的切换电路105具体可以包括3n+1个切换单元，并且每一个主集信号收发端口分别对应两个切换单元，分集接收电路102对应n+1个切换单元。

值得一提的是，本实施方式中切换电路105中的切换单元选取的是二极管，且具体是pin二极管(pindiode，在p和n半导体材料之间加入一薄层低掺杂的本征(intrinsic)半导体层，形成的p-i-n结构的二极管)。

具体的，将二极管的正极作为切换单元的控制端分别与对应的主集信号收发端口和对应的信号输出端连接，将二极管的负极作为切换单元的切换端与对应的天线连接。

其中，在控制电路104的信号输出端输出高电平时，二极管导通，在控制电路的信号输出端输出低电平时，二极管截止，从而实现对主集信号收发端口、分集接收电路102与对应的第一天线、第二天线之间线路的导通和截止。

需要说明的是，在实际应用中，切换单元并不局限于选用二极管，还可以根据需要选择合适的射频开关芯片，具体的本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不做限制。

另外，控制电路104具体可以包括与切换单元数目相同的信号输出端，且信号输出端与切换单元一一对应。

另外，天线切换系统中新增的偏置电阻的数目具体与切换单元的数目相同，且偏置电阻、信号输出端和切换单元一一对应。并且为了保证偏置电阻能够根据需要，达到对流入切换单元的偏置电流的大小，使切换单元有较好的导通性能，本实施方式中提供的偏置电阻具体需要串接在信号输出端与切换单元的控制端之间。

另外，天线切换系统中新增的隔直电容的数目也与切换单元的数目相同，且与切换单元一一对应连接。并且为了保证流入切换单元的电流信号中不包括直流信号，隔直电容需要设置在每一个切换单元之前，即隔直电容的输出端需要与切换单元的控制端连接。

具体的，主集信号收发端口与隔直电容的输入端连接，与主集信号收发端口对应的切换单元的控制端与隔直电容的输出端连接。

分集接收电路102与隔直电容的输入端连接，与分集接收电路102对应的切换单元的控制端与隔直电容的输出端连接。

需要说明的是，为了保证直流偏置电流不受其他射频通路的影响从而使天线切换系统更好的满足移动终端的需求，本实施方式中设置的隔直电容为电容值为几十皮法的电容，比如56pf，具体的本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不做限制。

另外，值得一提的是，在实际应用中，为了进一步保证直流偏置电流不受其他射频通路的影响，天线切换系统中新增的隔直电容的数目还可以是切换单元的数目的2倍，且每一个切换单元对应两个隔直电容。

具体的，在隔直电容的数目为切换单元的数目的2倍时，切换单元对应的两个隔直电容中的一个隔直电容位于切换单元的控制端，另一个隔直电容位于切换单元的切换端。

另外，天线切换系统中新增的高频隔离电感数目具体可以与切换单元的数目相同，且与切换单元一一对应连接。并且为了保证整个天线切换系统的环路中传输的信号没有高频信号，具体需要将高频隔离电感的输入端与切换单元的切换端连接，高频隔离电感的输出端接地。

需要说明的是，为了保证隔离高频信号的效果，以及能够使天线切换系统更好的满足移动终端的需求，本实施方式中设置的高频隔离电感为电感值为几十纳亨的电感，比如68nh，具体的本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，此处不做限制。

另外，为了保证该天线切换系统能够在偏置电阻的高频隔离度不够时，仍然可以保证高频信号不会干扰到控制电路104，且控制电路104中的高频干扰信号不会进入射频电路，进一步达到保证移动终端中天线的性能的效果，天线切换系统中新增的高频隔离电感数目还可以是切换单元的数目的2倍，且每一个切换单元对应两个高频隔离电感。

具体的，在高频隔离电感的数目为切换单元的数目的2倍时，切换单元对应的两个高频隔离电感中的一个高频隔离电感的输入端与偏置电阻的第二端连接，输出端与切换单元的控制端连接，另一个高频隔离电感的输入端与切换单元的切换端连接，输出端接地。

为了便于理解，以下以主集收发电路101中具有两个主集信号收发端口、切换单元选用二极管为例进行具体说明。

如图2所示，d1-d7是作为切换电路105中切换单元的二极管，主要用于线路的导通或截止。

ant1-1和ant1-2分别能够传输不同信号频段的第一天线，ant1-1为第二天线。

prx1和prx2为分别连接主集收发电路中的两个主集信号收发端口的天线，drx为连接分集接收电路的天线。

cnt1-cnt7为连接控制电路不同信号输出端口的天线。

c1-c14是隔直电容，主要用于隔离直流信号。

l1-l14为高频隔离电感，主要用于给信号输出端输出的控制信号提供直流通路，并且隔离高频信号。

在当前连接的主集信号收发端口传输的信号的信号强度、信噪比或者发射功率和分集接收电路传输的信号的信号强度、信噪比或者发射功率之差等于预设切换门限时，比如两者相差5db，天线切换系统触发切换功能。

比如说，在将prx1与ant1-1之间的线路导通，将drx与ant2之间的线路导通时，各个信号输出端输出的电平以及各个二极管的状态具体如下：

cnt1输出高电平、cnt2输出低电平、cnt3输出低电平、cnt4输出高电平、cnt5输出低电平、cnt6输出低电平、cnt7输出低电平，d1导通、d2截止、d3截止、d4导通，d5截止、d6截止、d7截止。

还比如说，在将prx1与ant2之间的线路导通，将drx与ant1-1之间的线路导通时，各个信号输出端输出的电平以及各个二极管的状态具体如下：

cnt1输出低电平、cnt2输出高电平、cnt3输出高电平、cnt4输出低电平、cnt5输出低电平、cnt6输出低电平、cnt7输出低电平，d1截止、d2导通、d3导通、d4截止、d5截止、d6截止、d7截止。

还比如说，在将prx2与ant1-2之间的线路导通，将drx与ant2之间的线路导通时，各个信号输出端输出的电平以及各个二极管的状态具体如下：

cnt1输出低电平、cnt2输出低电平、cnt3输出低电平、cnt4输出高电平、cnt5输出低电平、cnt6输出低电平、cnt7输出高电平，d1截止、d2截止、d3截止、d4导通、d5截止、d6截止、d7导通。

还比如说，在将prx2与ant2之间的线路导通，将drx与ant1-2之间的线路导通时，各个信号输出端输出的电平以及各个二极管的状态具体如下：

cnt1输出低电平、cnt2输出低电平、cnt3输出低电平、cnt4输出低电平、cnt5输出高电平、cnt6输出高电平、cnt7输出低电平，d1截止、d2截止、d3截止、d4截止、d5导通、d6导通、d7截止。

值得一提的是，在处于上述几种连接状态时，在prx1与ant1-1之间的线路导通，drx与ant2之间的线路导通的情况下，prx2与ant1-2是处于截止状态的，但在实际应用中prx2与ant1-2是否连通不做具体限制。

若这种情况下，prx2与ant1-2之间的线路导通，则cnt7需要调整为输出高电平，这样d7就可以处于导通状态。

在prx1与ant2之间的线路导通，在drx与ant1-1之间的线路导通的情况下，prx2与ant1-2是处于截止状态的，但在实际应用中prx2与ant1-2是否连通不做限制。

若这种情况下，prx2与ant1-2之间的线路导通，同理cnt7需要调整为输出高电平，这样d7就可以处于导通状态。

在prx2与ant1-2之间的线路导通，在drx与ant2之间的线路导通的情况下，prx1与ant1-1是处于截止状态的，但在实际应用中prx1与ant1-1是否连通不做限制。

若这种情况下，prx1与ant1-1之间的线路导通，则cnt1需要调整为输出高电平，这样d1就可以处于导通状态。

在prx2与ant2之间的线路导通，在drx与ant1-2之间的线路导通的情况下，prx1与ant1-1是处于截止状态的，但在实际应用中prx1与ant1-1是否连通不做限制。

若为了保证同一时刻只有一个主集信号收发端口通，则可以在控制电路中设置不同的控制要求，从而使得同一时刻只有一个主集信号收发端口能够工作，具体的本领域的技术人员可以根据需要进行设置，此处不再赘述。

通过上述描述不难发现，在实际应用中，cnt1、cnt4以及cnt7在每次切换操作中，输出的信号是相同的，即要么同时为高电平，要么同时为低电平，而cnt2和cnt3输出的信号是相同的，cnt5和cnt6输出的信号是相同的，因此可以将上述电路进一步简化，得到如图3所示的电路结构图。

具体的，将cnt1、cnt4、cnt7采用同一个信号输出端口控制，如图3中所示的cnta。将cnt2和cnt3采用同一个信号输出端口控制，如图3中所示的cntb。将cnt5和cnt6采用同一个信号输出端口控制，如图3中所示的cntc。

通过上述简化方式，使得控制电路中只需要具有3个信号输出端口就可以，大大简化了整个天线切换系统中接线操作，同时节省了成本。

需要说明的是，以上仅为举例说明，并不对本发明的技术方案构成限定。

本发明第三实施方式涉及一种移动终端。该移动终端中采用了本发明任意实施方式中提供的天线切换系统，从而在实际使用中，可以根据接收到的射频信号的具体频段，合理切换选择符合当前频段的主集信号收发端口，并导通选择的符合当前需求的主集信号收发端口、分集接收电路与对应的第一天线、第二天线之间的线路，从而能够保证移动终端中天线的合理利用，进而提升移动终端的通信性能。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。