CN205811992U - 一种具有驻波检测的智能终端天线调谐装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于无线电通信领域，提供了一种具有驻波检测的智能终端天线调谐装置，所述智能终端天线调谐装置包括天线模组，与天线模组连接的射频信号处理电路，与射频信号处理电路连接的信号收发模组，分别与信号收发模组和天线模组连接的天线控制器，所述天线模组包括可变电容调谐天线。本实用新型的天线调谐方式为基于可变电容调谐，性能明显优于现有技术。

Description

一种具有驻波检测的智能终端天线调谐装置

技术领域

本实用新型属于无线电通信领域，尤其涉及一种具有驻波检测的智能终端天线调谐装置。

背景技术

近年的无线电终端装配了多个无线电通信系统，以智能手机为代表的多功能化不断发展。由于各种无线电通信系统所使用的频段都不相同，因此必须分别准备天线。现有的智能手持/随身终端产品几乎都包含了主集天线，分集天线，GPS/WIFI/蓝牙天线，部分终端还包含载波聚合(CA)天线，语音通道天线(DSDA类型终端)。而且随着MIMO技术的广泛使用及发展，未来的终端产品的WIFI天线可能会采用多天线技术用以支持更大数据流传输以满足DLNA等应用的需求。

为了在终端内的有限空间装配多个天线，要求天线实现小型化。天线是根据所使用的频率波长设计的，因此，频率越低波长就越长，天线也就越大。目前智能手持/随身终端的天线设计方案在无法保证各频段的天线性能等一致性。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有驻波检测的智能终端天线调谐装置，旨在解决现有技术一致性较差的问题。

本实用新型是这样实现的，一种具有驻波检测的智能终端天线调谐装置，所述智能终端天线调谐装置包括天线模组，与天线模组连接的射频信号处理电路，与射频信号处理电路连接的信号收发模组，分别与信号收发模组和天线模组连接的天线控制器，所述天线模组包括可变电容调谐天线。

进一步的，所述天线模组还包括与可变电容调谐天线连接的天线阻抗匹配电路。

进一步的，所述可变电容调谐天线包括第一可变电容调谐天线和第二可变电容调谐天线，所述天线阻抗匹配电路包括跟第一可变电容调谐天线连接的第一天线阻抗匹配电路，以及跟第二可变电容调谐天线连接的第二天线阻抗匹配电路；所述天线控制器控制第一可变电容调谐天线、第二可变电容调谐天线、第一天线阻抗匹配电路和第二天线阻抗匹配电路的可调电容。

进一步的，所述射频信号处理电路包括与第一天线阻抗匹配电路连接的主集链路电路和与第二天线阻抗匹配电路连接的分集链路电路。

进一步的，所述主集链路电路包括与第一天线阻抗匹配电路连接的耦合器，与耦合器连接的主集链路开关，与主集链路开关连接的双工器；与双工器连接的功率放大器，所述信号收发模组连接到所述功率放大器的输入端；

进一步的，所述分集链路电路包括与第二天线阻抗匹配电路连接的分集链路开关，与分集链路开关连接的滤波器；所述信号收发模组与所述滤波器连接。

进一步的，所述信号收发模组包括与射频信号处理电路连接的射频收发器，与射频收发器连接的基带处理器；所述基带处理器分别与天线控制器和射频信号处理电路耦合。

进一步的，所述驻波检测功能由基带处理器计算完成，通过比较发射的信号功率强度与检测的反馈信号功率强度得出。

进一步的，所述天线控制器包括驻波比优化算法控制器，优化算法采用逐次比较。

进一步的，所述天线控制器包括终端应用场景查找表的存储器，根据不同的应用场景调用不同的电容值。应用场景可以通过设备的光感，重力传感器等传感装置获得。

现有技术会采用开关对天线的匹配电路进行匹配切换，不同的工作频段采用不同的匹配来进行阻抗匹配，来降低反射信号，增加链路的传输效率。现有 的方案可以优化因天线的阻抗与板级电路阻抗的差异而导致主板发射的信号没有有效传送至天线的问题。但是由于这种方案由于天线自身的辐射阻抗没有改变，天线的自身谐振频率也没有改变所以天线在某些频段的自身辐射效率没有得到改善，能量被积聚在匹配电路上；此种方案所切换的匹配电路是采用固定的阻抗，但是由于器件自身有寄生感容特性，导致在高频时会恶化天线性能。本实用新型的天线调谐方式为基于可变电容调谐，性能明显优于现有技术。

附图说明

图1是本实用新型提供的具有驻波检测的智能终端天线调谐装置包括天线模组的原理示意图；

图2是本实用新型提供的另一种具有驻波检测的智能终端天线调谐装置包括天线模组的原理示意图。

其中：100、天线模组；111、第一可变电容调谐天线；112、第二可变电容调谐天线；121、第一天线阻抗匹配电路；122、第二天线阻抗匹配电路；200、射频信号处理电路；210、主集链路电路；211、耦合器；213、双工器；214、功率放大器；221、分集链路开关；222、滤波器；300、信号收发模组；310、射频收发器；320、基带处理器；400、天线控制器。

具体实施方式

如图1所示，本实施方式公开的具有驻波检测的智能终端天线调谐装置包括天线模组100，与天线模组100连接的射频信号处理电路200，与射频信号处理电路200连接的信号收发模组300，分别与信号收发模组300和天线模组100连接的天线控制器400，所述天线模组100包括可变电容调谐天线。

现有技术会采用开关对天线的匹配电路进行匹配切换，不同的工作频段采用不同的匹配来进行阻抗匹配，来降低反射信号，增加链路的传输效率。现有的方案可以优化因天线的阻抗与板级电路阻抗的差异而导致主板发射的信号没 有有效传送至天线的问题。但是由于这种方案由于天线自身的辐射阻抗没有改变，天线的自身谐振频率也没有改变所以天线在某些频段的自身辐射效率没有得到改善，能量被积聚在匹配电路上；此种方案所切换的匹配电路是采用固定的阻抗，但是由于器件自身有寄生感容特性，导致在高频时会恶化天线性能。本实用新型的天线调谐方式为基于可变电容调谐，性能明显优于现有技术。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2所示，本实施方式公开的具有驻波检测的智能终端天线调谐装置包括天线模组100，与天线模组100连接的射频信号处理电路200，与射频信号处理电路200连接的信号收发模组300，分别与信号收发模组300和天线模组100连接的天线控制器400，所述天线模组100包括可变电容调谐天线。

具体的，所述信号收发模组300包括与射频信号处理电路200连接的射频收发器310，与射频收发器310连接的基带处理器320；所述基带处理器320分别与天线控制器400和射频信号处理电路200连接。所述天线控制器400包括存储应用场景查找表的存储器以及驻波比优化算法控制器。

进一步的，所述天线模组100还包括与可变电容调谐天线耦合的天线阻抗匹配电路。所述可变电容调谐天线包括第一可变电容调谐天线111和第二可变电容调谐天线112，所述天线阻抗匹配电路包括跟第一可变电容调谐天线111连接的第一天线阻抗匹配电路121，以及跟第二可变电容调谐天线112连接的第二天线阻抗匹配电路122；所述天线控制器400分别跟第一可变电容调谐天线111、第二可变电容调谐天线112、第一天线阻抗匹配电路121和第二天线阻抗匹配电路122连接。

更具体的，所述射频信号处理电路200包括与第一天线阻抗匹配电路121连接的主集链路电路210和与第二天线阻抗匹配电路122连接的分集链路电路。

所述主集链路电路210包括与第一天线阻抗匹配电路121连接的耦合器 211，与耦合器211连接的主集链路开关，与主集链路开关连接的双工器213；与双工器213连接的功率放大器214，所述射频收发器310连接到所述功率放大器214的输入端。所述耦合器221还连接到射频收发器310。

所述分集链路电路包括与第二天线阻抗匹配电路122连接的分集链路开关221，与分集链路开关221连接的滤波器222；所述射频收发器310与所述滤波器222连接。

当终端开始工作的时候基带处理器320通知天线控制器400工作频段信息，天线控制器400根据查找表调整各可调电容的容值；当处于发射工作的时候基带处理器320发送基带信号给射频收发器310，射频收发器310将信号进行IQ变频调制并放大后送至功率放大器214，经放大的信号再送至双工器213进行滤波，然后送到经主集链路开关、耦合器211，天线阻抗匹配电路后由可变电容调谐天线发射给基站，同时耦合器211会耦合一部分发射信号至射频收发器310进行信号强弱检测，基带处理器320根据反馈信号的强弱计算驻波比，然后将驻波比反馈给天线控制器400，天线控制器400根据根据优化算法的计算结果控制天线阻抗匹配电路的可调电容；处于接收工作的时候，可变电容调谐天线与接收基站信号经天线阻抗匹配电路、主集链路开关/分集链路开关221、双工器213或滤波器222后送至射频收发器310，射频收发器310对信号进行IQ下变频解调后送至基带处理器320。

本实用新型根据不同的工作频段(频点)调整可变电容调谐天线中的可变电容的容值来改变天线的谐振频率；根据实验室的调试结果将不同频段所需求的可变电容器的值存储在天线控制器的可变电容调谐天线查找表里。智能终端天线调谐装置根据不同的工作频段(频点)调整天线阻抗匹配电路中的可变电容的容值来改变天线匹配电路的阻抗，以改善驻波比。根据实验室的调试结果将不同频段所需求的可变电容器的值存储在天线控制器的可变电容天线匹配电路查找表里。

在实验室模拟不同的应用环境下，如手握，贴耳，放置在包内等导致每个 频段的天线性能恶化情况。存储在不同情况下各频段调整天线性能而所需要的天线阻抗匹配电路的可变电容容值以及天线调谐电路的可变电容容值形成查找表；在实际使用过程中天线控制器根据基带处理器通过传感装置获知的应用环境来比对查找表以控制天线匹配电路与天线调谐电路的可调电容。

在应用过程中，还可以根据基带处理器反馈的驻波比值，天线控制器控制控制可调电容容值改变，通过算法确认最小驻波比时的电容值，然后将手机置于此工作状态下。

本实用新型通过改变天线的辐射阻抗来改善天线的辐射效率，使天线在各频点的辐射效率维持稳定。有效改变天线匹配，减小天线驻波比，使信号有效辐射出去；还可以根据天线驻波比来调整天线匹配电路的阻抗，从而有效改善手握，贴耳，放包等情况下的天线驻波比，改善效率。

本实用新型的智能终端天线调谐装置天线调谐方式为基于可变电容调谐；天线匹配阻抗调整方式为基于可变电容调整匹配阻抗；通过检测发射链路的耦合反馈信号强度，计算获得天线的驻波比。本实用新型的天线匹配阻抗调谐的基础为天线的驻波比，通过改变可变电容的大小来改变天线匹配电路的阻抗，从而改善驻波比；具体的，可以采用查找表方式和逐次比较方式来调整可变电容的大小。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有驻波检测的智能终端天线调谐装置，其特征在于，所述智能终端天线调谐装置包括天线模组，与天线模组耦合连接的射频信号处理电路，与射频信号处理电路连接的信号收发模组，分别与信号收发模组和天线模组耦合的天线控制器，所述天线模组包括可变电容调谐天线，还包括与可变电容调谐天线连接的天线阻抗匹配电路，所述天线阻抗匹配电路设有可变电容。

2.如权利要求1所述的具有驻波检测的智能终端天线调谐装置，其特征在于，所述可变电容调谐天线包括第一可变电容调谐天线和第二可变电容调谐天线，所述天线阻抗匹配电路包括跟第一可变电容调谐天线连接的第一天线阻抗匹配电路，以及跟第二可变电容调谐天线连接的第二天线阻抗匹配电路；所述天线控制器分别跟第一可变电容调谐天线、第二可变电容调谐天线、第一天线阻抗匹配电路和第二天线阻抗匹配电路连接。

3.如权利要求2所述的具有驻波检测的智能终端天线调谐装置，其特征在于，所述射频信号处理电路包括与第一天线阻抗匹配电路连接的主集链路电路和与第二天线阻抗匹配电路连接的分集链路电路。

4.如权利要求3所述的具有驻波检测的智能终端天线调谐装置，其特征在于，所述主集链路电路包括与第一天线阻抗匹配电路连接的耦合器，与耦合器连接的主集链路开关，与主集链路开关连接的双工器；与双工器连接的功率放大器，所述信号收发模组连接到所述功率放大器的输入端。

5.如权利要求4所述的具有驻波检测的智能终端天线调谐装置，其特征在于，所述分集链路电路包括与第二天线阻抗匹配电路连接的分集链路开关，与分集链路开关连接的滤波器；所述信号收发模组与所述滤波器连接。

6.如权利要求1所述的具有驻波检测的智能终端天线调谐装置，其特征在于，所述信号收发模组包括与射频信号处理电路连接的射频收发器，与射频收发器连接的基带处理器；所述基带处理器分别与天线控制器和射频信号处理电 路连接。

7.如权利要求1-6任一所述的具有驻波检测的智能终端天线调谐装置，其特征在于，所述天线控制器包括驻波比优化算法控制器。

8.如权利要求1-6任一所述的具有驻波检测的智能终端天线调谐装置，其特征在于，所述天线控制器包括终端设备应用场景查找表的存储器。