一种射频匹配结构和射频系统的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种射频匹配结构和射频系统。

背景技术：

射频(radiofrequency,rf)，就是指射频电流，是一种具有远距离传输能力的高频交流变化电磁波，其频率范围在300khz～300ghz之间；射频系统就是用来产生射频的电路组成，射频系统主要应用领域包括卫星通信、个人移动通信(gsm、4g等)、无线局域网、航空通信、光纤通信、电视和电台广播等，可见其运用的广泛。射频系统中的电路基本由无源元件(电容、电感、电阻)、有源器件和无源网络组成，表现到具体电路上包括发射机电路、匹配电路、接收机电路以及通信天线。

射频信号从产生到经天线发射的过程由于电路器件性能、线路排布等的影响，会产生一定的功能损耗，为了能够将射频信号低失真的传递，保证传输最大的信号能量，减少回波对信号质量和可用功率的影响，射频调试是必不可少的；射频调试过程中为了满足终端性能指标的要求，实现所需频段的通信。

射频调试过程中是根据实际需要调试的成品阻抗匹配电路进行调试，而现有的多分立元件排布式的匹配结构(如π型或者l型匹配网路)设计，分立元件多，占据排布空间大，且射频调试人员只能通过相对单一的方法调试信号，一般需要经过很长时间的微调，即使这样，有时也难以达到指标要求，只能通过改版改变走线的方式，重新进行调试，容易造成研发成本加大，研发周期加长。

如公告号为cn103986422b的专利文献公开了“一种双频带射频功率放大器阻抗匹配电路”，由设置在射频源和负载之间的全微带结构构成，全微带结构包括射频微波信号的信号路径中依次串联的主匹配模块和串联匹配模块，串联匹配模块与负载中间并联有并联匹配模块；串联匹配模块是特性阻抗z0与负载阻抗zl相同的传输线，在第一频率f1时，主匹配模块实现第一频率阻抗匹配至负载阻抗，串联匹配模块与并联匹配模块不影响主匹配模块在f1匹配。在第二频率f2时，由串联匹配模块和并联匹配模块进行阻抗匹配。采用上述设计可同时实现两个频带的阻抗匹配，从而实现同时工作在多频带，但是对研发而言，阻抗调整匹配工作量大。

又如公开号为cn104184488a的专利文献公开了一种“射频匹配电路及无线通信装置”，其中射频匹配电路电性连接于天线及射频模块之间。所述射频匹配电路包括第一导纳电路及第二导纳电路，所述第一导纳电路串联在天线与射频模块之间，第一导纳电路的导纳可调，以调整天线在不同工作频段的低频的共振频率；所述第二导纳电路一端电性连接于射频模块与第一导纳电路之间，另一端接地，以抵消第一导纳电路对高频信号的影响。该设计通过可调导纳，调节匹配电路的匹配参数，提高了天线涵盖的频率范围，减小了对天线净空区的要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单，占用布局空间小，操作方便，能够简化射频调试过程，缩短射频研发周期和成本，调试结果更精确容易，通信传输效果更理想的射频匹配结构和射频系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种射频匹配结构，包括第一匹配元件、第二匹配元件以及用于连接所述第一匹配元件和所述第二匹配元件的焊盘，所述第一匹配元件和所述第二匹配元件均设于所述焊盘上并均能沿所述焊盘滑动。

进一步地，所述第一匹配元件和所述第二匹配元件具有相同的电抗值。

进一步地，所述第一匹配元件和所述第二匹配元件同为电感。

进一步地，所述第一匹配元件和所述第二匹配元件同为电容。

进一步地，所述焊盘的长度不大于四分之一波长。

进一步地，所述焊盘包括第一子焊盘和第二子焊盘，所述第一子焊盘和所述第二子焊盘两者互不接触的平行设置，所述第一子焊盘和所述第二子焊盘各自的长度不大于四分之一波长。

进一步地，所述第一匹配元件一端与所述第一子焊盘连接，另一端与所述第二子焊盘；所述第二匹配元件一端与所述第一子焊盘连接，另一端与所述第二子焊盘。

进一步地，所述第一子焊盘和所述第二子焊盘的形状均为矩形。

一种射频系统，包括依次连接的射频收发电路、功率放大电路、射频匹配电路、滤波电路以及天线，所述射频匹配电路包括上文所述的射频匹配结构，所述第一子焊盘与所述射频收发电路的射频信号输出端线路连接，所述第二子焊盘接地。

进一步地，所述第一匹配元件和所述第二匹配元件为电抗值相同的电感。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：无需通过设置其他分立元件和接插器件，直接通过第一匹配元件和第二匹配元件在焊盘上相对滑动，改变第一匹配元件和第二匹配元件之间的相对距离，即可调整出符合需求的高质量通信频段；结构设计简单，调试更方便容易，能够极大的缩短射频研发周期，降低研发成本；

由于电容和电感内部电路的运作机理不同，会使阻抗匹配调试过程变得复杂，将第一匹配元件和第二匹配元件设置为具有相同的电抗值，以及设置为同为电感或同为电容，可以排除干扰因素简化调试，使调试变得更加精确和简易，从而缩短射频调试时间和节省成本；

设置第一子焊盘和第二子焊盘，有利于提高第一匹配元件和第二匹配元件物理连接的可靠性，以及增强本发明中射频匹配结构与现有射频匹配网络的兼容性，使得电性连接更简便和清晰；

设置功率放大电路，将射频信号放大，减少信号失真的可能性，将滤波电路设置在功率放大电路输出端之后，能够将功率放大电路端产生的谐波一并滤除，使整体的谐波干扰大大减少；

本发明使用较少的元器件解决了射频匹配问题且调试简单易实现，缩短了研发周期节约了成本，简化了线路板的布线结构，可以和现有的分立元件匹配网络结合使用，使得调试方式更加多样化，调试的应变性更强，有利于快速解决射频调试的问题；另外，本发明整体结构占用空间小，可复制性高，实用性好，特别适合小型器件的射频匹配。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，附图如下：

图1为本发明实施例1的射频匹配结构示意图；

图2为本发明实施例1的射频匹配结构匹配仿真史密斯圆图；

图3为本发明实施例2的射频系统框图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

目前电子产品中凡是带有无线功能的，都会有射频匹配，射频匹配一般都得根据实际的电路板进行调试，调试的理论都是相同的，所以一旦碰到难调的频段，只能改版改变走线，重新调试，造成研发成本加大，周期加长。

已有的射频匹配结构都是由分立元件构成的，或者是π型，或者是l型，采用改变分立元件的电容电感的值来达到匹配的目的。缺点就是分立元件太多，这不仅导致成本增加，而且会使电路板的布局更加不便，同时调试方法单一，当碰到难调的问题时，解决办法少。

本发明针对现有电子产品中采用分立元件构成的射频匹配结构出现的使用缺点，提出了采用可滑动调试方式实现的射频匹配结构，这种结构设计的走线主要用焊盘的信号端来替代，使得焊盘就是一个匹配结构，这样会使电路板布局更简便，调试更加容易，精确度更高。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种射频匹配结构，包括第一匹配元件311、第二匹配元件312以及用于连接所述第一匹配元件311和所述第二匹配元件312的焊盘313，所述第一匹配元件311和所述第二匹配元件312均设于所述焊盘313上并均能沿所述焊盘313滑动，当焊盘313为一个时，第一匹配元件311和第二匹配元件312两者都分别仅有一个引脚与焊盘313连接。

阻抗匹配网络已经成为射频微波电路中的重要组成部分，主要是由于匹配使得电路中的反射电压波变少，从而损耗减少。同时，匹配网络对器件的增益，噪声，输出功率还有着重要的影响。在微波传输系统，它关系到系统的传输效率、功率容量与工作稳定性，关系到微波测量的系统误差和测量精度，以及微波元器件的质量等一系列问题。现将原有简单射频匹配结构中由分立元件形成的的l型或π型匹配网络，通过替换，变成第一匹配元件311、第二匹配元件312以及焊盘313的配合关系，从而实现以焊盘313作为走线，实现射频匹配的调试，其中，第一匹配元件311和第二匹配元件312为常规的射频网络中会使用的如电容或电感等的电子元器件，焊盘313作为匹配的重要部件，再其形状尺寸上需要具有严格的把控，如对称使用的焊盘(如电阻、电容)，设计时应严格保持其全面的对称性，即焊盘的图形形状以及尺寸应完全一致，以保证第一匹配元件311和第二匹配元件312与焊盘313连接时作用于第一匹配元件311和第二匹配元件312上的所有焊点的表面张力保持平衡(即其合力为零)，利于形成理想的焊点，从而减少对射频匹配精准度的影响，减少信号的失真，保证最大信号能量的传输。

射频匹配时，通过滑动第一匹配元件311和第二匹配元件312改变第一匹配元件311和第二匹配元件312两者的相对距离，通过仿真调试出理想的对应所需频段最优的相对距离，即可完成调试，操作简单易实现。

实际运用时，第一匹配元件311和第二匹配元件312与焊盘313的连接可以通过一个连接介质来实现，如滑动槽等，从而使得第一匹配元件311和第二匹配元件312两者的滑动更为方便，滑动更有规律可寻，有利于射频调试的可控性、精确性和可操作性；

此外，焊盘313外形设计必须与连接器件引脚吸锡处表征外形相一致，以保持焊锡能与焊盘313以最大的吸锡面进行良好接触，减少干扰。焊盘313外形形状可以是椭圆形、长方形、矩形等规则形状；非规则形器件的焊盘313尽量想方设法的转换成相类似规则形焊盘313。实在不行，再考虑做成非规则形。

基于上述的设计，本实施例的结构总体设计简单，调试更方便容易，能够极大的缩短射频研发周期，降低研发成本；

优选地，所述第一匹配元件311和所述第二匹配元件312具有相同的电抗值。电容和电感在电路中对电流引起的阻碍作用总称为电抗，经实验表明，电抗值相同的情况下进行的射频匹配结果与理想值更为接近，有利于提高匹配成功率，缩短匹配时间，加速研发进度，且调试出的频段的精度更高、可靠性更好。

优选地，所述第一匹配元件311和所述第二匹配元件312同为电感。

或者所述第一匹配元件312和所述第二匹配元件312同为电容。

设置第一匹配元件312和第二匹配元件312同为电感或者电容，这是由于电容和电感内部电路的运作机理不同，采用不同抗性的器件会使阻抗匹配调试过程变得复杂，第一匹配元件和第二匹配元件设置为具有相同的电抗值，以及设置为同为电感或同为电容，可以排除干扰因素简化调试，使调试变得更加精确和简易，从而进一步缩短射频调试时间和节省成本；

所述焊盘313的长度不大于四分之一波长。传输匹配特性通常是与长度的波长数有关，通常的，人们习惯用波长数来描述匹配网路走线以及连接线的长度，而不是绝对长度，所以此处的长度定义为波长数定义，所述焊盘313作为匹配调试网络中的走线这样一个作用，它的长度也应该有一个规范定义，走线太长不一定会加宽调试范围，增加调试的简易程度；通过史密斯仿真实验可知当焊盘313的长度大于四分之一波长后，所产生的调试效果并没有小于四分之一波长内的效果，故而焊盘313的长度不大于四分之一波长较为理想。

需要说明的是本实施对于焊盘313的宽度没有过多的条件限制，依据一般焊盘规格设计需求而定。

优选地，所述焊盘313包括第一子焊盘3131和第二子焊盘3132，所述第一子焊盘3131和所述第二子焊盘3132两者互不接触的平行设置，所述第一子焊盘3131和所述第二子焊盘3132各自的长度不大于四分之一波长。常规的电容电感元器件均有两个引脚，为了使射频匹配结构更规范化，因此设计焊盘313包括第一子焊盘3131和第二子焊盘3132，用于匹配电容电感元器件的两个引脚，且第一子焊盘3131和第二子焊盘3132两者互不接触的平行设置在电路板上，使得第一匹配元件311和第二匹配元件312两者相对移动的位置、距离可控性更高，使得两者的两个引脚安装位置以及距离等参数更规范化，有利于增加调试精度，加速研发。

所述第一匹配元件311一端与所述第一子焊盘3131连接，另一端与所述第二子焊盘3132；所述第二匹配元件312一端与所述第一子焊盘3131连接，另一端与所述第二子焊盘3132。即第一匹配元件311的一个引脚与第一子焊盘3131连接，另一个引脚与第二子焊盘3132连接，同理的第二匹配元件312的一个引脚与第一子焊盘3131连接，另一个引脚与第二子焊盘3132连接，从结构上看，若第一匹配元件311和第二匹配元件312外形和大小相同，则它们两者在电路板上呈平行设置的状态，第一匹配元件311能够沿平行设置的第一子焊盘3131和第二子焊盘3132移动，同理，第二匹配元件312也能够沿平行设置的第一子焊盘3131和第二子焊盘3132移动，移动时，第一匹配元件311和第二匹配元件312的相对距离发生着有规律可寻的连续的数值变化，这对于提高调试精度，加速最优匹配值的产生，从而缩短研发周期降低研发成本。

同时，将本实施例的射频匹配结构与常用的射频匹配网络(如π型和l型匹配网络)结合使用时，两者采用不同的调试机理，共同帮助射频系统实现射频匹配调试，本实施例的射频匹配结构能够作为预备调试方式，在利用常用的射频匹配网络(如π型和l型匹配网络)不能调试理想频段时，对整个射频系统做进一步的频段匹配调试，增加了同一射频系统调试的灵活性，有利于理想频段的成功调试。

所述第一子焊盘3131和所述第二子焊盘3132的形状均为矩形。规则的焊盘形状使得整个射频匹配结构的可控性更高，尤其是矩形状态下。

如图2所示，为史密斯圆仿真结果图，本仿真实验中，基于上述的结构设计，选用电感值同为23.0nh的第一匹配元件311和第二匹配元件312，选用焊盘长度均为0.2波长的第一子焊盘3131和第二子焊盘3132，需要匹配调试的频率为500mhz，然后，通过两者相对距离的变化调节，产生了如图所示的仿真结果，由图2可见，当到达中心点4点处时的匹配结果最为理想，此时第一匹配元件311和第二匹配元件312两者的相对距离为0.034波长，其中，负载阻抗(即第一匹配元件311或第二匹配元件312相对第一子焊盘3131和第二子焊盘3132的位置关系)选取为随机。

综上所述，本实施例提供的射频匹配结构占用空间小，可复制性高，实用性好，特别适合小型器件的射频匹配，同时调试更方便容易，调试理想度更高，能够极大的缩短射频研发周期，降低研发成本。

实施例2

如图3所示，本实施例基于之前实施例射频匹配结构的设计，提供一种射频系统，包括依次连接的射频收发电路100、功率放大电路200、射频匹配电路300、滤波电路400以及天线500，所述射频匹配电路300包括上文所述的射频匹配结构310，所述射频匹配结构310包括第一匹配元件312、第二匹配元件312、第一子焊盘3131和第二子焊盘3132，第一匹配元件311能够沿平行设置的第一子焊盘3131和第二子焊盘3132移动，同样地，第二匹配元件312也能够沿平行设置的第一子焊盘3131和第二子焊盘3132移动。

所述第一子焊盘3131与所述功率放大电路200的射频信号输出端线路连接(即第一子焊盘3131作为信号端)，所述第二子焊盘3132接地(即第二子焊盘3132作为接地端)，从而形成以第一子焊盘3131和第二子焊盘3132作为走线的匹配结构。

所述第一匹配元件311和所述第二匹配元件312为电抗值相同的电感。

本实施例提供的射频系统中，射频收发电路100产生的射频信号，经过功率放大电路200放大，减少信号失真的可能性，然后输入射频匹配电路300，射频匹配电路300通过滑动改变第一匹配元件312和第二匹配元件312两者的相对距离实现效果优良、精准的射频调试匹配，调试匹配后的信号又经过滤波电路400滤除多方产生的谐波干扰后，由天线传输给基站等服务端完成射频信号发射。

本实施例的射频系统使用较少的元器件解决了射频匹配问题且调试简单易实现，缩短了研发周期节约了成本，简化了线路板的布线结构，整体占用空间小，可复制性高，实用性好，特别适合小型器件的射频使用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。