天线切换电路及电子装置的制作方法

1.本技术属于电子电路技术领域，尤其涉及天线切换电路及电子装置。


背景技术：

2.内置天线具有减小无线产品空间占用体积、保持其外观整洁及方便移动等优点，现阶段很多无线产品都采用内置天线设计，但在一些内置天线不能完全发挥性能的场景，如产品安装环境是近乎密闭的金属箱体，内置天线因受到安装环境的屏蔽作用，其性能将出现严重下降。另由于内置天线体积一般相对较小，电磁波辐射口径小，增益相对于采用阵子叠加技术的外置天线来讲较小，在需要远距离信号覆盖情况下也不如高增益外置天线。
3.无线产品会在采用内置天线的基础上保留外置天线接口，以在需要时切换为外置天线，目前一般有两种切换方式：一种是通过拨动物理开关，调整切换开关的控制逻辑，使其切换到对应的射频支路上来选择天线通路；另一种是通过页面手动配置选项卡来改变射频开关的控制电平，调整切换开关的控制逻辑使其切换到对应的射频支路上来选择天线通路。现有的两种切换方式都需要人为进行操作，而且会存在未安装外置天线的情况下却切换到外置天线连通挡位致使仅有的内置天线失效，或安装了外置天线却切换到内置天线连通挡位致使外置天线失效的错误操作现象。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例提供了一种天线切换电路及电子装置，旨在解决人为切换天线容易出现误操作，并且导致无线性能下降的问题。
5.本技术实施例的第一方面提供了一种天线切换电路，天线切换电路包括：
6.控制电路、切换电路、射频收发端口、第一天线端口和第二天线端口；
7.所述射频收发端口用于连接射频收发单元，所述第一天线端口用于连接外置天线，所述第二天线端口用于插接内置天线，所述控制电路与所述切换电路和所述第一天线端口连接，所述切换电路与所述射频收发端口、所述第一天线端口和所述第二天线端口分别连接；
8.所述控制电路用于检测所述第一天线端口的天线接入状态，在所述第一天线端口未接入所述外置天线时输出第一控制信号，在所述第一天线端口接入所述外置天线时，输出第二控制信号；
9.所述切换电路用于在接收到第一控制信号时，接通所述射频收发端口和所述第二天线端口之间的回路，在接收到所述第二控制信号时，接通所述射频收发端口和所述第一天线端口之间的回路。
10.在其中一个实施例中，所述切换电路包括切换开关；
11.所述切换开关包括第一信号脚、第二信号脚、第三信号脚、第一控制脚和第二控制脚，所述第一信号脚用于与所述射频收发端口连接，所述第二信号脚用于与所述第一天线端口连接，所述第三信号脚用于与所述第二天线端口连接；
12.所述控制电路用于在所述第一天线端口未接入所述外置天线时，所产生的所述第一控制信号向所述第一控制脚提供高电平信号、向所述第二控制脚提供低电平信号，以使所述第一信号脚与所述第二信号脚接通；
13.所述控制电路用于在所述第一天线端口接入所述外置天线时，所产生的所述第二控制信号向所述第一控制脚提供低电平信号、向所述第二控制脚提供高电平信号，以使所述第一信号脚与所述第三信号脚接通。
14.在其中一个实施例中，所述控制电路包括开关电路；
15.所述开关电路的第一端与所述第一天线端口连接且与所述切换开关的第二控制脚连接，所述开关电路的第二端与所述切换开关的第一控制脚连接，所述开关电路的第三端接地；
16.在所述第一天线端口接入所述外置天线时将所述第一端接入接地回路以使所述开关电路关断，所述开关电路给所述第二控制脚提供所述低电平信号以及给所述第一控制脚提供所述高电平信号；
17.在所述第一天线端口未接入所述外置天线时将所述第一端断开接地回路以使所述开关电路导通，所述开关电路给所述第二控制脚提供所述高电平信号以及给所述第一控制脚提供所述低电平信号。
18.在其中一个实施例中，所述控制电路还包括第一分压电阻、第二分压电阻和第一电感；
19.所述第一分压电阻一端和所述第二分压电阻的一端共同连接电压源，所述第一分压电阻的另一端连接所述第一控制脚连接和所述开关电路的第二端，所述第二分压电阻的另一端连接所述开关电路的第一端、所述第一电感的一端以及所述第二控制脚，所述第一电感的另一端与所述第一天线端口的正极连接，所述第一天线端口的负极接地，所述第一电感用于去除所接入的所述外置天线带来的耦合干扰。
20.在其中一个实施例中，所述第一天线端口为射频n型连接头，所述射频n型连接头的外芯接口为所述负极，用于连接所述外置天线的外芯，所述射频n型连接头的内芯接口为所述正极，用于与所述外置天线的信号脚连接；所述控制电路在所述射频n型连接头接入所述外置天线时接地。
21.在其中一个实施例中，还包括第一耦合电容、第二耦合电容、和第三耦合电容，所述第一耦合电容串联在所述射频收发端口和所述第一信号脚之间，所述第二耦合电容串联在所述第二信号脚和所述第一天线端口之间，所述第三耦合电容串联在所述第三信号脚和所述第二天线端口之间。
22.在其中一个实施例中，所述外置天线为巴伦天线。
23.在其中一个实施例中，所述内置天线为单极子倒f型天线。
24.在其中一个实施例中，所述开关电路包括一开关管，所述开关管的控制端、第一导通端、第二导通端分别为所述开关电路的第一端、第二端、第三端。
25.本技术实施例的第二方面提供了一种电子装置，具有无线传输功能，还包括上述实施例中的天线切换电路。
26.本技术实施例提供的天线切换电路通过切换电路可以实现自动切换天线，不需要人工干涉，当第一天线端口没有接入天线时，使用第二天线端口所连接的天线，当第一天线
端口接入天线时，切换为使用第二天线端口所连接的天线，避免人为进行天线切换时出现误操作，电路结构简单易于实现。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本技术一实施例提供的天线切换电路的原理示意图；
29.图2为本技术一实施例提供的天线切换电路的原理示意图；
30.图3为本技术一实施例提供的天线切换电路的原理示意图；
31.图4为本技术一实施例提供的天线切换电路的电路示意图；
32.图5为本技术一实施例提供的连接内置单极子倒f型和外置巴伦天线的天线切换电路的电路示意图。
具体实施方式
33.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
35.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
36.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
37.无线产品会在采用内置天线的基础上保留外置天线接口，以在需要时切换为外置天线，目前一般有两种切换方式：一种是通过拨动物理开关，调整切换开关的控制逻辑，使其切换到对应的射频支路上来选择天线通路；另一种是通过页面手动配置选项卡来改变射频开关的控制电平，调整切换开关的控制逻辑使其切换到对应的射频支路上来选择天线通路。现有的两种切换方式都需要人为进行操作，而且会存在未安装外置天线的情况下却切换到外置天线连通挡位致使仅有的内置天线失效，或安装了外置天线却切换到内置天线连通挡位致使外置天线失效的错误操作现象。
38.为了解决人为切换天线容易出现误操作的问题，本技术实施例的第一方面提供一种天线切换电路，如图1所示为本技术实施例提供的天线切换电路的原理示意图，本技术实
施例提供的天线切换电路包括射频收发端口100、切换电路200、第一天线端口300、第二天线端口400以及控制电路500，其中射频收发端口100用于连接射频收发单元，第一天线端口300用于连接外置天线，第二天线端口用于插接内置天线，控制电路500与切换电路200和第一天线端口300连接，切换电路200与射频收发端口100、第一天线端口300和第二天线端口400分别连接。控制电路500用于检测第一天线端口300的天线接入状态，在第一天线端口未接入外置天线时输出第一控制信号，在第一天线端口300接入外置天线时，输出第二控制信号；切换电路200用于在接收到第一控制信号时，接通射频收发端口100和第二天线端口400之间的回路，在接收到第二控制信号时，接通射频收发端口100和第一天线端口300之间的回路。
39.本技术实施例提供的天线切换电路通过切换电路200可以实现自动切换天线，不需要人工干涉，当第一天线端口没有接入外置天线时，使用第二天线端口所连接的天线，当第一天线端口接入外置天线时，切换为使用第一天线端口所连接的天线，避免人为进行天线切换时出现误操作，电路结构简单易于实现。
40.其中一个实施例中，请参阅图2，切换电路200包括切换开关210，切换开关210包括第一信号脚p1、第二信号脚p2、第三信号脚p3、第一控制脚v1和第二控制脚v2，第一信号脚p1用于与射频收发端口100连接，第二信号脚p2用于与第一天线端口300连接，第三信号脚p3用于与第二天线端口400连接。其中，第一控制脚v1和第二控制脚v2与控制电路500连接，控制电路500用于在第一天线端口300未接入外置天线时，所产生的第一控制信号向第一控制脚v1提供高电平信号、向第二控制脚v2提供低电平信号，以使第一信号脚p1与第二信号脚p2接通；控制电路500还用于在第一天线端口300接入外置天线时，所产生的第二控制信号向第一控制脚v1提供低电平信号、向第二控制脚v2提供高电平信号，以使第一信号脚p1与第三信号脚p3接通。
41.其中，切换开关210可以为射频领域的单刀双掷开关，请参阅图3，第一信号脚p1、第二信号脚p2、第三信号脚p3负责射频信号的流入和流出，第一控制引脚v1和第二控制引脚v2为切换开关210的逻辑控制脚，当第一控制引脚v1为低电平且第二控制引脚v2为高电平时，第一信号脚p1和第三信号脚p3接通，并且第一信号脚p1、第二信号脚p2和第三信号脚p3之间处于隔离状态；当第一控制引脚v1为高电平且第二控制引脚v2为低电平时，第一信号脚p1和第二信号脚p2接通，并且第一信号脚p1、第二信号脚p2和第三信号脚p3之间处于隔离状态。
42.其中一个实施例中，请参阅图3，控制电路500包括开关电路510，开关电路510的第一端与第一天线端口300连接且与切换开关210的第二控制脚v2连接，开关电路510的第二端与切换开关210的第一控制脚v1连接，开关电路510的第三端接地，开关电路510在第一天线端口300接入外置天线时将开关电路510的第一端接入接地回路以使开关电路510关断，开关电路510给第二控制脚v2提供低电平信号以及给第一控制脚提供高电平信号；开关电路510在第一天线端口300未接入外置天线时将开关电路510的第一端断开接地回路以使开关电路510导通，开关电路510给第二控制脚v2提供高电平信号以及给第一控制脚v1提供低电平信号。
43.其中一个实施例中，开关电路510包括一开关管，开关管的控制端、第一导通端、第二导通端分别为开关电路510的第一端、第二端、第三端。
44.其中一个实施例中，请参与阅图4，控制电路500还包括第一分压电阻r1、第二分压电阻r2和第一电感l1，开关电路510包括第一开关管q1，这里的开关管q1比如是n型mos管，第一分压电阻r1一端和第二分压电阻r2的一端共同连接电压源，第一分压电阻r1的另一端与第一控制脚v1连接且连接第一开关管q1的第一导通端，第二分压电阻r2的另一端与第一开关管q1的控制端连接且与第二控制脚p2连接，第一开关管q1的第二导通端接地，第一电感l1的一端与第二分压电阻r2的另一端连接，第一电感l1的另一端与第一天线端口300的正极连接，第一天线端口300的负极接地。其中，第一分压电阻r1和第二分压电阻r2起分压限流作用，第一电感l1起阻隔射频交流信号作用，用于去除所接入的外置天线带来的耦合干扰，防止射频交流信号进入控制电路500，提升电路稳定性。
45.其中一个实施例中，请参阅图4，进一步地，天线切换电路还包括第一耦合电容c1、第二耦合电容c2和第三耦合电容c3，第一耦合电容c1串联在射频收发端口100和第一信号脚p1之间，第一耦合电容c1串联在射频收发端口100和第一信号脚p1之间，第二耦合电容c2串联在第二信号脚p2和第一天线端口300之间，第三耦合电容c3串联在第三信号脚p3和第二天线端口400之间，第一耦合电容c1、第二耦合电容c2和第三耦合电容c3起耦合作用，同时可以防止来自控制电路500的直流电压损坏电路中的射频元器件。
46.其中一个实施例中，请参阅图5，第一天线端口300为射频n型连接头，射频n型连接头的外芯接口为负极接地，用于连接外置天线的外芯，射频n型连接头的内芯接口为正极，用于与外置天线的信号脚连接，控制电路500在射频n型连接头接入外置天线时接地。
47.具体地，请参阅图5，第一天线端口300的正极即射频n型连接头的内芯与外置天线的信号脚连接，射频n型连接头的外芯接地，射频n型连接头的内芯和外芯之间填充非导电介质，在直流域内芯和外芯处于隔离状态。
48.可以理解地是，在一些实施例中，第一天线端口300还可以是同轴电缆连接器(bayonet nut connector，bnc)或者微型高频连接器(sub miniature version a，sma)。
49.其中一个实施例中，第一天线端口300连接的外置天线为巴伦天线，请参阅图5，a、b点所在的u型结构即为巴伦结构，其中a点即为巴伦天线的信号脚，用于连接射频n型连接头的内芯，b点用于连接的是射频n型连接头的外芯，a点和b点在天线工作频率上相位相差180度，在直流域上物理连通，巴伦结构上方为天线的辐射阵子结构，图5示出的巴伦结构采用阵子叠加技术来表示为高增益天线。
50.可以理解地是，本技术中示出巴伦天线为金属折叠型富兰克林巴伦天线，其他微带型、铜管型等具有巴伦结构的天线同样适用。
51.其中一个实施例中，请参阅图5，第二天线端口400所连接的内置天线为单极子倒f型天线。
52.可以理解地是，本技术实施例中的第二天线端口400同样适用于其他类型的单极子天线或偶极子天线。
53.上述的开关管可以选择mos或者bjt，上述的电阻、电容和电感可根据实际需要进行选择。
54.为了更好地说明本技术实施例提供的天线切换电路的工作原理，下面结合具体的应用场景说明，请参阅图5，当没有安装外置天线时，即第一天线端口300处于空接状态，射频n型连接头的内芯和外芯之间直流域隔离，此时第一开关管q1的控制端的电压为高电平，
并且切换开关210的第二控制引脚v2为高电平，第一开关管q1导通，将切换开关210的第一控制引脚v1拉低为低电平，切换开关210的接通第一信号脚p1和第三信号脚p3之间的回路，射频收发单元u0和第二天线端口400所连接的内置单极子倒f型天线之间建立连接，此时电路选择内置天线作为工作天线；
55.当安装了外置天线时，例如第一天线端口300插接入外置的巴伦天线，射频n型连接头的内芯和外芯之间直流域隔离，但是由于天线巴伦结构上的a点和b点在直流域上是直接连通的，所以射频n型连接头的内芯和外芯之间直流域导通，此时第一开关管q1的控制端电压被拉低为低电平，并且切换开关210的第二控制引脚v2为低电平，第一开关管q1处于截止状态，切换开关210的第一控制引脚v1为高电平，切换开关210的接通第一信号脚p1和第二信号脚p2之间的回路，射频收发单元u0和第一天线端口300所连接的外置巴伦天线之间建立连接，此时电路选择外置巴伦天线作为工作天线。
56.本技术实施例提供的天线切换电路通过切换电路200可以实现自动切换天线，不需要人工干涉，当第一天线端口没有接入外置天线时，使用第二天线端口所连接的内置天线，当第一天线端口接入外置天线时，切换为使用第一天线端口所连接的外置天线，避免人为进行天线切换时出现误操作，电路结构简单易于实现。
57.本技术实施例的第二方面提供一种电子装置，电子装置具有无线传输功能，并且包括上述实施例中提到的天线切换电路。
58.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。