CN105161866B - 天线调谐器、多频段天线和移动终端 - Google Patents

Abstract

本申请公开了天线调谐器、多频段天线和移动终端，所述天线调谐器设置在多频段天线的馈入端，包括相串联的2个电容器以及相并联的多个LC串联谐振电路，其中：所述2个电容器中至少有1个为可变电容器；每一个所述LC串联谐振电路都连接在所述2个电容器的连接点与地之间；每一个所述LC串联谐振电路都是由电感和可变电容器组成的串联结构，以实现有选择性的对多频段天线中的某一特定频段进行独立调谐的目的。

Description

天线调谐器、多频段天线和移动终端

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地说，涉及天线调谐器、多频段天线和移动终端。

背景技术

多频段天线是指能够覆盖多种频段的天线。无线电信号发射机与多频段天线之间阻抗匹配时，可使多频段天线在任何频段上达到最大的辐射功率。但多频段天线阻抗不仅会随通信频率的改变而改变，还会受到外界环境的影响，比如，人的手握紧手机时多频段天线阻抗就会发生变化；而无线电信号发射机阻抗通常是一定的，若其与多频段天线直接连接，当由各种原因引起多频段天线阻抗改变时，就会产生阻抗不匹配，降低多频段天线在工作频段上的辐射效率。

在多频段天线的馈入端加入可调谐阻抗匹配网络，俗称天线调谐器，就能根据阻抗不匹配程度，动态调节多频段天线的阻抗，保证无线电信号发射机与多频段天线之间阻抗匹配，从而使多频段天线在工作频段上有最大的辐射效率。

但是，现有的天线调谐器大多只能实现全频段调谐功能，其缺陷是：在对多频段天线的某一频段进行调谐时，其它不需要或不希望被调谐的频段也会被调谐，这会影响到多频段天线功能的发挥。例如，对于wifi/GPS双频段天线，当wifi和GPS同时工作时，如果调谐wifi频段而使得GPS频段偏移，就可能导致GPS不能定位的问题出现；反之也会使得wifi性能受到影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供天线调谐器、多频段天线和移动终端，以实现在保留全频段调谐功能的同时，还能有选择性的对多频段天线中的某一特定频段进行独立调谐。

一种天线调谐器，设置在多频段天线的馈入端，包括相串联的2个电容器以及相并联的多个LC串联谐振电路，其中：

所述2个电容器中至少有1个为可变电容器；

每一个所述LC串联谐振电路都连接在所述2个电容器的连接点与地之间；

每一个所述LC串联谐振电路都是由电感和可变电容器组成的串联结构。

一种天线调谐器，设置在多频段天线的馈入端，包括1个可变电容器以及相并联的多个LC串联谐振电路，其中：

每一个所述LC串联谐振电路都连接在所述可变电容器的一端与地之间；

每一个所述LC串联谐振电路都是由电感和可变电容器组成的串联结构。

其中，所述天线调谐器中的每一个可变电容器可以是变容二极管、铁电材料可变电容、MEMS可调电容或者基于开关的CMOS可变电容芯片。

一种多频段天线，包括天线本体以及上述公开的任一种天线调谐器。

一种移动终端，包括上述公开的任一种多频段天线。

从上述的技术方案可以看出，本发明将天线调谐器置于多频段天线的馈入端，与多频段天线组成一个整体，以利用匹配网络设计理论来实现多频段天线与无线电信号发射机之间的阻抗匹配；由于所述天线调谐器中的各个LC串联谐振电路之间为并联连接，因此调节其中的一条并联支路时只会对特定频段进行调谐，而不会对其他频段产生影响。此外，通过调节同时与所述各个LC串联谐振电路相串联的可变电容器，就能实现全频段调谐功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种天线调谐器结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种具有2个LC串联谐振电路的天线调谐器结构示意图；

图3-图7为本发明实施例对馈入端设置有图2所示天线调谐器的多频段天线的调谐仿真图；

图8为本发明实施例公开的又一种天线调谐器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例公开了一种天线调谐器，以实现在保留全频段调谐功能的同时，还能有选择性的对多频段天线中的某一特定频段进行独立调谐，所述天线调谐器设置在多频段天线的馈入端，包括相串联的电容器C1～C2以及相并联的LC串联谐振电路#1～#N(N≥2)，其中：

LC串联谐振电路#1～#N均连接在电容器C1～C2的连接点与地之间；

LC串联谐振电路#1～#N都是由电感和可变电容器组成的串联结构，每一个所述串联结构中电感、可变电容器的个数可根据需要任意设置；

2个电容器C1～C2可以一个为固定电容器(即电容量不能改变的电容器)，另一个为可变电容器(即电容量可在一定范围内调节的电容器)；也可以2个同时为可变电容器，图1仅以C1～C2同时为可变电容器作为示例。

其中，所述天线调谐器中的每一个可变电容器可以是变容二极管、铁电材料可变电容、MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)可调电容或者基于开关的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)可变电容芯片。

本实施例将天线调谐器置于多频段天线的馈入端，与多频段天线组成一个整体，以利用匹配网络设计理论来实现多频段天线与无线电信号发射机之间的阻抗匹配；由于所述天线调谐器中的LC串联谐振电路#1～#N之间为并联连接，因此调节其中的一条并联支路时只会对特定频段进行调谐，而不会对其他频段产生影响。此外，由于电容器C1～C2同时与LC串联谐振电路#1～#N相串联，因此通过调节C1～C2中的可变电容器，就能实现全频段调谐功能。

为了更清楚的描述本实施例所述的技术方案，下面以图2所示天线调谐器为例，对本实施例可以有选择性的对馈入端设置有天线调谐器的多频段天线的某一特定频段进行独立调谐的原理进行分析。

图2所示天线调谐器包括相串联的电容器C1～C2以及相并联的LC串联谐振电路#1～#2，其中，电容器C1～C2均为可变电容器，LC串联谐振电路#1是由电感L1和可变电容器C3组成的串联结构，LC串联谐振电路#2是由电感L2和可变电容器C4～C5组成的串联结构；任一个LC串联谐振电路都可以与电容器C1～C2组成T型匹配网络。

分析图2可知，在控制可变电容器C1～C2、C4～C5的电容值均保持不变的情况下，只调节可变电容器C3，当LC串联谐振电路#1产生谐振时，LC串联谐振电路#1是短路的，可以最大幅度改变整个多频段天线在LC串联谐振电路#1的频率点的输入阻抗，而在非谐振点，整个多频段天线的输入阻抗变化很小，可忽略不计，因此实现了仅对调节可变电容器C3前的那一特定频段进行独立调谐的目的，而对其他频段几乎没有影响，并且，LC串联谐振电路#2的谐振点距离LC串联谐振电路#1的谐振点越远，该影响就越小；

同样的道理，在控制可变电容器C1～C3的电容值均保持不变的情况下，只调节可变电容器C4～C5，当LC串联谐振电路#2产生谐振时，LC串联谐振电路#2是短路的，可以最大幅度改变整个多频段天线在LC串联谐振电路#2的频率点的输入阻抗，而在非谐振点，整个多频段天线的输入阻抗变化很小，可忽略不计，因此实现了仅对调节可变电容器C4～C5前的那一特定频段进行独立调谐的目的，而对其他频段几乎没有影响，并且，LC串联谐振电路#1的谐振点距离LC串联谐振电路#2的谐振点相差越远，该影响就越小。

可见，本实施例可实现有选择性的对整个多频段天线中的某一特定频段进行独立调谐。

此外，由于可变电容器C1～C2与LC串联谐振电路#1～#N中的任一个LC串联谐振电路均串联，因此通过改变可变电容器C1和/或可变电容器C2的电容值，就可以改变整个多频段天线的输入阻抗，实现对全频段的调谐。

为了使本领域技术人员更直观的了解本实施例所述方案的有益效果，下面给出本实施例对馈入端设置有图2所示天线调谐器的多频段天线的调谐仿真结果。

第一步：在可变电容器C1～C5保持初始参数的情况下，首先得到如图3所示的仿真结果；其中，C1～C5的初始参数分别为0.396pF、0.222pF、4.85pF、0.035pF、6.55pH，L1＝18.6nH，L2＝44.4nH；

第二步：控制可变电容器C1～C2、C4～C5的电容值均保持不变，增大可变电容器C3的电容值，可得到如图4所示的仿真结果，结果显示，只有1.5GHz频段被调谐，调谐后S11参数从1.5GHz频段改变到1.59GHz频段，其他频段未被调谐(临近频段只有S11参数的幅值有变化)；S11参数是多频段天线的反射系数；

第三步：控制可变电容器C1～C4的电容值均保持不变，增大可变电容器C5的电容值，可得到如图5所示的仿真结果，结果显示，只有4.3GHz频段被调谐，调谐后S11参数从4.3GHz频段改变到4.2GHz频段，其他频段未被调谐(临近频段只有S11参数的幅值有变化)；

第四步：控制可变电容器C1～C3的电容值均保持不变，并撤销第三步对C5的调节，之后改变可变电容器C4的电容值，可得到如图6所示的仿真结果，结果显示，只有4.3GHz频段被调谐，调谐后S11参数从4.3GHz频段改变到4.0GHz频段，变化范围比改变C5时变化大，这与电容值的大小有关；其他频段未被调谐，但S11参数的幅值发生了变化；

第五步：控制可变电容器C3～C5的电容值均保持不变，改变C1～C2的电容值，可得到如图7所示的仿真结果，此时全频段都被调谐，且S11参数的幅值都有变化。

由上述仿真结果可以看出，本实施例不仅可以有选择性的对多频段天线中的某一特定频段进行独立调谐，而且同样具有全频段调谐能力。

此外，参见图8，本发明实施例还公开了又一种天线调谐器，所述天线调谐器设置在多频段天线的馈入端，包括可变电容器C1以及相并联的LC串联谐振电路#1～#N(N≥2)，其中：

LC串联谐振电路#1～#N均连接在可变电容器C1的一端与地之间；

LC串联谐振电路#1～#N都是由电感和可变电容器组成的串联结构，每一个所述串联结构中电感、可变电容器的个数可根据需要任意设置。

其中，所述天线调谐器中的每一个可变电容器可以是变容二极管、铁电材料可变电容、MEMS可调电容或者基于开关的CMOS可变电容芯片。

图8所示天线调谐器中，任一个LC串联谐振电路都可以与可变电容器C1组成一个L型匹配网络，即图8所示天线调谐器与图1所示天线调谐器的区别仅在于节省了一个电容器C2，由前述描述可知，只要天线调谐器中具有LC串联谐振电路#1～#N，就可以实现有选择性的对多频段天线中的某一特定频段进行独立调谐，并且，只要改天线调谐器中具有与LC串联谐振电路#1～#N中的任一个LC串联谐振电路相串联的可变电容器，就可以实现全频段调谐功能，因此图8所示天线调谐器同样可以在保留全频段调谐功能的同时，还能有选择性的对多频段天线中的某一特定频段进行独立调谐。

此外，本发明实施例还公开了一种多频段天线，包括天线本体以及上述公开的任一种天线调谐器。

此外，本发明实施例还公开了一种移动终端，如智能手机等，它具有上述公开的任一种多频段天线。

综上所述，本发明将天线调谐器置于多频段天线的馈入端，与多频段天线组成一个整体，以利用匹配网络设计理论来实现多频段天线与无线电信号发射机之间的阻抗匹配；由于所述天线调谐器中的各个LC串联谐振电路之间为并联连接，因此调节其中的一条并联支路时只会对特定频段进行调谐，而不会对其他频段产生影响。此外，通过调节同时与所述各个LC串联谐振电路相串联的可变电容器，就能实现全频段调谐功能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的多频段天线、移动终端而言，由于其与实施例公开的天线调谐器部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见天线调谐器部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种天线调谐器，设置在多频段天线的馈入端，其特征在于，所述天线调谐器包括相串联的2个电容器以及相并联的多个LC串联谐振电路，其中：

所述2个电容器中至少有1个为可变电容器；

每一个所述LC串联谐振电路都连接在所述2个电容器的连接点与地之间；

每一个所述LC串联谐振电路都是由电感和可变电容器组成的串联结构；

单独调节一个LC串联谐振电路中的可变电容器，能够对所述多频段天线的其中一个频段进行独立调谐；

调节所述2个电容器中的可变电容器，能够对所述多频段天线的全频段进行同时调谐。

2.一种天线调谐器，设置在多频段天线的馈入端，其特征在于，所述天线调谐器包括1个可变电容器以及相并联的多个LC串联谐振电路，其中：

每一个所述LC串联谐振电路都连接在所述可变电容器的一端与地之间；

每一个所述LC串联谐振电路都是由电感和可变电容器组成的串联结构；

单独调节一个LC串联谐振电路中的可变电容器，能够对所述多频段天线的其中一个频段进行独立调谐；

调节所述1个可变电容器，能够对所述多频段天线的全频段进行同时调谐。

3.根据权利要求1或2所述的天线调谐器，其特征在于，所述天线调谐器中的每一个可变电容器可以是变容二极管、铁电材料可变电容、MEMS可调电容或者基于开关的CMOS可变电容芯片。

4.一种多频段天线，其特征在于，包括天线本体以及权利要求1-3中任一项所述的天线调谐器。

5.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求4所述的多频段天线。