專利名稱：天線阻抗匹配裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，具體而言，涉及一種天線阻抗匹配裝置及方法。
背景技術(shù)：
天線性能的好壞直接決定了所發(fā)射信號的強弱，在調(diào)試天線時，阻抗匹配、 VSffR(Voltage Standing Wave Ratio，電壓駐波比)對天線的性能影響很大。尤其是 TRP (Total Radiated Power,總福射功率)禾口 TIS (Total Isotropic Sensitivity，總?cè)?靈敏度)及天線效率，是手機非常重要的指標(biāo)，影響整機的性能，決定著產(chǎn)品的成與敗。阻抗匹配是指負(fù)載阻抗和激勵源內(nèi)部阻抗交互相適配，得到最大功率輸出的一種 工作狀態(tài)，它反映了輸入電路和輸出電路之間的功率傳遞關(guān)系，當(dāng)電路阻抗匹配時，將獲得 最大功率傳遞；當(dāng)阻抗失配時，功率會發(fā)生反射，能量傳輸會減少，電路性能也會受到損害。隨著手機制式的多樣化，多頻段CMDA (Code Division Multiple Access，又稱碼 分多址)/WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access，寬帶碼分多址)/GSM(Global System for Mobile Communications，全球移動通訊系統(tǒng))手機的普及，現(xiàn)有移動終端不僅 工作在某一個獨立頻段了。在平時的使用中，人們越來越感覺頻段覆蓋越是強大，性能越是 良莠不齊。由于天線阻抗匹配對不同頻段的值不同，當(dāng)天線處在失配狀態(tài)下，不能通話性能 差，手機功耗大，待機時間短，持續(xù)使用還會帶來機身發(fā)燙，全球通的手機設(shè)計要求，已經(jīng)給 智能機的天線匹配設(shè)計帶來了越來越大的挑戰(zhàn)。同時，手機結(jié)構(gòu)也多樣化，從剛開始的直板機，到現(xiàn)在的滑蓋機，側(cè)滑機，以及360 度可旋轉(zhuǎn)顯示機，導(dǎo)致手機的天線輻射方向會隨著使用角度的變化而不同，同一部手機在 前后滑合上及打開兩種狀態(tài)下的輻射參考面也會不同，而天線調(diào)試一般是在某一單一狀態(tài) 下優(yōu)先保證的，這樣就給天線匹配形式及變量的選擇帶來了極大的難度。而且，手機天線匹配在設(shè)計時，一般測試的都是自由空間的輻射性能，對于人 頭和人手的影響，很少考慮在內(nèi)，這就導(dǎo)致不同使用環(huán)境和條件下，對人體的危害，不能 降低到最小，如何根據(jù)應(yīng)用條件適時調(diào)節(jié)手機天線匹配，在保證接收性能的基礎(chǔ)上降低 SAR(Specific Absorption Rate，電磁波吸收比)值，也是當(dāng)前一個亟待解決的問題。同時，從結(jié)構(gòu)工藝角度看，隨著手機前后殼結(jié)構(gòu)材料更換，噴漆及熱鍍工藝變化， 而天線形式也已固定，所以只能將天線匹配也應(yīng)做出自適應(yīng)調(diào)整。從裝配工藝看，天線彈片 壓合程度差異，主板及天線接地程度差異，也會導(dǎo)致阻抗匹配的不同需求。最后，從生產(chǎn)工 藝看，當(dāng)前天線FPC(Flexible Printed Circuit，撓性線路板，俗稱軟板)工藝也存在著一 定的精度誤差，往往同一批天線的FPC厚度，拐角的，狹縫等地放會存在細(xì)小的差異，而這 一點點不同就會導(dǎo)致一批手機的天線輻射性能不同，而這些都可以通過天線阻抗匹配的來 做校準(zhǔn)補償。當(dāng)前，手機天線匹配有如下幾種1.單一無源L型或π型匹配網(wǎng)絡(luò)。2.多個匹 配單元組合，通過路徑選擇器或者開關(guān)控制選擇其一匹配。3.具有兩個以上工作模式的天 線，每個天線獨立匹配。4.通過電壓控制或者AGC(Autom atic Gain Control,自動增益控制)控制可變電容實現(xiàn)匹配。但是，上述方法都存在著一些缺點，如方式1匹配形式固定，不利于多頻段調(diào)節(jié)； 方式2只能選擇不同的匹配形式，匹配形式復(fù)雜冗余，且針對每種組合形式，也是相當(dāng)獨立 固定的，沒有微調(diào)功能；方式3針對每種天線給出固定匹配器件，僅限于多天線射頻系統(tǒng)使 用；方式4是基于傳統(tǒng)可變電容調(diào)節(jié)阻抗匹配，調(diào)節(jié)范圍窄，調(diào)節(jié)能力較弱，不能滿足當(dāng)前 多應(yīng)用場合的匹配需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種天線阻抗匹配裝置及方法，以至少解決上述問題之一。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種天線阻抗匹配裝置，包括應(yīng)用檢測模塊，用 于檢測終端天線當(dāng)前所處的狀態(tài)，并根據(jù)上述狀態(tài)輸出匹配調(diào)整信號；自適應(yīng)控制模塊，用 于響應(yīng)上述匹配調(diào)整信號，對匹配調(diào)整過程進(jìn)行控制；匹配可調(diào)模塊，用于在自適應(yīng)控制模 塊的控制下，通過與上述匹配調(diào)整信號對應(yīng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對天線阻抗進(jìn)行匹配調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種天線阻抗匹配方法，包括檢測手機天線當(dāng) 前所處的狀態(tài)，并根據(jù)所述狀態(tài)輸出匹配調(diào)整信號；選擇與上述匹配調(diào)整信號對應(yīng)的阻抗 匹配網(wǎng)絡(luò)，通過該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對天線阻抗進(jìn)行調(diào)整。通過本發(fā)明，采用實時的對終端天線的狀態(tài)進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測到的狀態(tài)選擇不 同的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對天線阻抗匹配進(jìn)行調(diào)整的方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)中阻抗匹配模式單一 的問題，進(jìn)而達(dá)到了可以針對終端的多種應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行差異化匹配的效果。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā) 明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的天線阻抗匹配裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的天線阻抗匹配裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的MEMS阻抗可調(diào)電路的工作原理示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實例的應(yīng)用本發(fā)明提供的天線阻抗匹配裝置進(jìn)行天線阻抗匹 配的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的天線阻抗匹配方法的流程圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的 情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的天線阻抗匹配裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，根據(jù)本 發(fā)明實施例的天線阻抗匹配裝置包括應(yīng)用檢測模塊10，用于檢測終端天線當(dāng)前所處的狀態(tài)，并根據(jù)上述狀態(tài)輸出匹配
調(diào)整信號；自適應(yīng)控制模塊12，連接至應(yīng)用檢測模塊10，用于響應(yīng)上述匹配調(diào)整信號，對匹配調(diào)整過程進(jìn)行控制；匹配可調(diào)模塊14，連接至自適應(yīng)控制模塊12，用于在自適應(yīng)控制模塊12的控制 下，通過與上述匹配調(diào)整信號對應(yīng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對天線阻抗進(jìn)行匹配調(diào)整。上述裝置，在進(jìn)行天線阻抗匹配時，會實時的對終端天線的狀態(tài)進(jìn)行檢測，然后根 據(jù)檢測到的狀態(tài)選擇不同的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對天線阻抗匹配進(jìn)行調(diào)整，這樣進(jìn)行天線阻抗匹 配充分考慮到了不同工作狀態(tài)之間的區(qū)別，從而可以針對終端的多種應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行差異化 匹配。上述的天線狀態(tài)主要是指天線工作的頻段、終端自身形狀、終端所處的空間環(huán)境等因 素，可以根據(jù)具體的需要增加或減少要檢測的因素。優(yōu)選地，如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的天線阻抗匹配裝置還可以進(jìn)一步包括反饋耦合模塊16，用于對匹配阻抗值進(jìn)行采樣，得到電路測量值，并輸出至匹配比 較模塊18 ；匹配比較模塊18，用于將上述電路測量值與目標(biāo)特性阻抗值進(jìn)行匹配比較，并將 匹配比較結(jié)果反饋至自適應(yīng)控制模塊12 ；反饋耦合模塊16和匹配比較模塊18實現(xiàn)了反饋環(huán)路控制調(diào)節(jié)，從而使整個裝置 可以做到自適應(yīng)匹配校準(zhǔn)，令天線阻抗的匹配更為便捷、快速、準(zhǔn)確。目標(biāo)特性阻抗值是一 個確定的值，可以預(yù)先設(shè)置。優(yōu)選地，如圖2所示，應(yīng)用檢測模塊10可以進(jìn)一步包括臨近傳感單元102，用于對人的手部、人的頭部、自由空間進(jìn)行感應(yīng)，并將感應(yīng)結(jié)果 輸出至應(yīng)用檢測單元108 ；狀態(tài)感應(yīng)單元104，用于感應(yīng)終端的姿態(tài)及使用方向，并將感應(yīng)結(jié)果輸出至應(yīng)用檢 測單元108，其中，上述姿態(tài)包括開合、上滑、下滑、側(cè)滑、旋轉(zhuǎn)；用戶交互單元106，用于響應(yīng)用戶對終端工作狀態(tài)進(jìn)行的設(shè)置，將設(shè)置的結(jié)果輸出 至應(yīng)用檢測單元108 ；應(yīng)用檢測單元108，用于根據(jù)臨近傳感單元102輸出的感應(yīng)結(jié)果、狀態(tài)感應(yīng)單元 104輸出的感應(yīng)結(jié)果、及用戶交互單元106輸出的設(shè)置結(jié)果，生成并輸出匹配調(diào)整信號。優(yōu)選地，臨近感應(yīng)單元102可以通過臨近感應(yīng)器，利用臨近感應(yīng)原理對人的手部、 人的頭部、自由空間進(jìn)行感應(yīng)；狀態(tài)感應(yīng)單元104可以通過霍爾開關(guān)及三軸加速度控制器 感應(yīng)所述終端的姿態(tài)及使用方向。臨近傳感單元102，與應(yīng)用檢測模單元108相連，主要用于感應(yīng)當(dāng)前手機的所使用 的環(huán)境狀態(tài)。臨近傳感單元102可以采用終端內(nèi)置臨近傳感器，通過臨近感應(yīng)原理實時監(jiān) 測是否貼近人頭或者人手，如果貼近，則輸出信號給應(yīng)用檢測模單元108，控制當(dāng)前手機天 線阻抗模式。如果是自由空間感應(yīng)，則表明是天線自由空間輻射，則可以不做調(diào)整，和研發(fā)
匹配值一致。狀態(tài)感應(yīng)單元104，與應(yīng)用檢測單元108相連，主要用于感應(yīng)當(dāng)前手機的應(yīng)用狀態(tài) 即手機所處的姿態(tài)。上述功能可以通過霍爾開關(guān)和三軸加速度控制器實現(xiàn)，霍爾開關(guān)感應(yīng) 手機開合及上下滑，側(cè)滑的狀態(tài)，不同狀態(tài)手機天線的參考面會不一樣，狀態(tài)感應(yīng)模塊104 感應(yīng)不同參考面，然后可以通過自適應(yīng)控制模塊12調(diào)節(jié)出和它對應(yīng)的參考匹配值。三軸加 速度控制器可以感應(yīng)手機使用方向，例如，如果是橫屏使用，輸出使能信號Hl為高電平，如 果是豎屏使用，輸出使能信號Hl為低電平，以便根據(jù)不同電磁波輻射方式，做出實時調(diào)整。
用戶交互單元106，與應(yīng)用檢測單元108相連，主要用于用戶對不同頻段需求、語 音或數(shù)據(jù)傳輸需求、低SAR或高效功率需求等應(yīng)用做交互選擇，使終端根據(jù)不同需求完成 阻抗匹配調(diào)整。如用戶要求低SAR值使用終端，即輻射限制為每克人體組織下的輻射量很 低，那么就要求大部分發(fā)送能量必須遠(yuǎn)離頭部來輻射，而天線是全方向發(fā)射的，天線的狀態(tài) 也是固定的，所以只能通過改變天線匹配值，使天線輻射方向有選擇性的偏移，比如向垂直 面和平行面來輻射來避開對人體的傷害。應(yīng)用檢測單元108，與上述3個單元相連，主要用于實時偵測手機天線當(dāng)前所處狀 態(tài)及用戶需求狀態(tài)。上述功能可以通過多路選擇開關(guān)實現(xiàn)，輸入信號為各傳感器(包括但 不限于上述3個單元)的輸出使能信號，輸出信號為自適應(yīng)控制使能信號。例如，終端當(dāng)前 處于人手接近狀態(tài)，則應(yīng)用檢測單元108會檢測到輸入信號為Sl有效的高電平信號，人手 離開則是SO有效的低電平信號；若是人頭接近，則是Tl有效的高電平信號，人頭遠(yuǎn)離則是 TO有效的低電平信號。同樣地，對于狀態(tài)感應(yīng)單元104，應(yīng)用檢測單元108會通過狀態(tài)感應(yīng) 單元104的輸出信號瞬時的偵測出，終端的滑蓋是打開還是合上，是上滑使用狀態(tài)還是側(cè) 滑使用狀態(tài)，及是豎屏使用還是橫屏使用狀態(tài)，并發(fā)出控制信號給自適應(yīng)控制模塊12，做出 實時阻抗匹配調(diào)整。優(yōu)選地，自適應(yīng)控制模塊12，可以用于響應(yīng)應(yīng)用檢測模塊10輸出的匹配調(diào)整信 號，根據(jù)預(yù)置的數(shù)字電壓對應(yīng)表及匹配比較模塊18反饋的匹配結(jié)果，控制匹配可調(diào)模塊14 進(jìn)行匹配調(diào)整，直至達(dá)到完全匹配。自適應(yīng)控制模塊12，與應(yīng)用檢測模塊10及匹配可調(diào)模塊14相連，主要用于對不同 的手機狀態(tài)做不同的匹配調(diào)整響應(yīng)控制。模塊輸入信號為應(yīng)用檢測模塊10的輸出信號，模 塊的輸出為匹配可調(diào)模塊14的輸入信號，調(diào)整信號幅度可以根據(jù)匹配比較模塊18反饋的 反饋值計算比較得出，在適應(yīng)控制模塊12內(nèi)含有一組數(shù)字電壓對應(yīng)表，輸出控制電壓值根 據(jù)反饋結(jié)果做出自適應(yīng)電壓信號輸出調(diào)整，直到完成最終完全匹配。優(yōu)選地，匹配可調(diào)模塊14中的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的類型可以包括以下至少之一 π 型、T型、L-C型、C-L型。匹配可調(diào)模塊14，與自適應(yīng)控制模塊12相連，主要用于天線的實時阻抗匹配調(diào) 整。本發(fā)明中，匹配可調(diào)模塊14主要是通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對天線的實時阻抗進(jìn)行匹配調(diào) 整，可以應(yīng)用的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括η型、T型、L-C型、C-L型等，在具體實施過程中，具體 模型可根據(jù)不同的需要進(jìn)行合理控制選擇，可以采用其中的一種或幾種的組合。需要說明 的是，η型匹配網(wǎng)絡(luò)實際上涵蓋了所有L-C匹配的形式，如果電路計算結(jié)果可以直接采用 LC或CL的簡單匹配電路形式，控制模塊也可以通過控制信號控制π型匹配網(wǎng)絡(luò)只導(dǎo)通某 一個或者兩個單元，其他單元直接開路或者短路，這樣，整個電路的匹配調(diào)節(jié)過程就減少很
^^ ο優(yōu)選地，上述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中均包括微機電(Micro Electro Mechanical System，簡稱為MEMS)可變電容、表面微加工懸置電感(即利用表面微加工工藝制作的懸置 電感)。傳統(tǒng)可變電容由于體積大，Q值低，可調(diào)諧范圍窄，電容值的變化范圍極限不到 150%。所以本發(fā)明中采用高性能的MEMS器件。MEMS器件具有體積小、功耗低、性能優(yōu)異、 機電一體化等優(yōu)點，MEMS可變電容來代替以前的變?nèi)荻O管。不僅與標(biāo)準(zhǔn)的IC工藝兼容、而且品質(zhì)因素高、調(diào)節(jié)范圍大大超過變?nèi)荨Ｈ鐖D3所示，可用于本發(fā)明的可變電容的實例如下一種是平行板結(jié)構(gòu)，另一種是 交指結(jié)構(gòu)。對于平行板結(jié)構(gòu)，頂板通過懸掛微機電彈簧距底板懸起一定的距離，而距離大小 的調(diào)整是利用兩極板間所加電壓所形成的靜電力來控制。對于交指結(jié)構(gòu)，電容的有效面積 是通過改變梳狀交錯程度來實現(xiàn)，由于是將電容的兩個極板制成梳狀結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)越密 集，電容容值及改變量越大。比如，當(dāng)手機頻率工作在SOOMHz-2. IGHz時，調(diào)諧電壓為0到 4V可實現(xiàn)2 1的調(diào)節(jié)，Q值可高達(dá)34。如果電壓變化范圍通過LDO增大，電容調(diào)諧范圍 還可以大幅度提升。圖3中還包含了微機械可變電容的另外一個實例。如圖3所示，可變電容器由硅 膜片、玻璃、小電極和驅(qū)動電極構(gòu)成。其中驅(qū)動電極和小電極是靜止的電極，位于玻璃基板 上；另一個電極是柔性可動的硼硅膜電極。由控制電壓建立的電場在兩極之間產(chǎn)生一個靜 電力，引起膜片發(fā)生形變向下彎曲，變形量隨電壓而改變，同時，小電極與硼硅膜之間的電 容隨硼硅膜的形變而改變；撤掉控制電壓后，電場力消失，硅膜片在彈性回復(fù)力的作用下恢 復(fù)初始狀態(tài)?？烧{(diào)電感的線圈單元磁芯通過磁致伸縮材料薄膜組成，電感系數(shù)取決于磁致伸縮 材料隨外部壓力的導(dǎo)磁率的變化程度。電感值同樣由前端控制信號控制。利用MESA工藝 制作的懸置電感可以實現(xiàn)電感量在20pF到500pF之間變化的可變電容器。優(yōu)選地，如圖2所示，反饋耦合模塊16還可以進(jìn)一步包括直接采樣單元162，用于從匹配可調(diào)模塊14的輸出信號或輸出到天線的饋電端的 信號中直接對阻抗值進(jìn)行采樣；間接采樣單元164，用于對可以間接反映阻抗值的天線匹配段反射信號功率、電壓 駐波比值、或發(fā)射系數(shù)進(jìn)行采樣。反饋耦合模塊16，與匹配比較模塊18及匹配可調(diào)模塊14相連，主要用于采樣測量 當(dāng)前匹配值，耦合到阻抗匹配比較端(輸入端)，實現(xiàn)反饋控制。采樣信號可以是以下兩種 信號(對應(yīng)于上述兩個單元)第一種是直接阻抗信號，可以是匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端信號，還 可以包括從PA輸出到天線饋電端的系統(tǒng)輸出端信號，通過測量復(fù)阻抗Z，然后按照其相互 關(guān)系轉(zhuǎn)換成需測量參數(shù)，輸出到阻抗比較模塊進(jìn)行實部和虛部比較；第二種是間接輸出信 號，可以是手機天線匹配端反射信號功率，也可以是電壓駐波比或者發(fā)射系數(shù)。優(yōu)選地，如圖2所示，匹配比較模塊18還可以進(jìn)一步包括直接比較單元182，用于將直接采樣單元162采 樣得到的阻抗值與目標(biāo)特性阻抗 值進(jìn)行匹配比較，并將匹配比較結(jié)果反饋至自適應(yīng)控制模塊12 ；間接比較單元184，用于將間接采樣單元164采樣得到的電壓駐波比值與預(yù)置的 閾值進(jìn)行匹配比較，并將匹配比較結(jié)果反饋至自適應(yīng)控制模塊12。匹配比較模塊18，與自適應(yīng)控制模塊12及反饋耦合模塊16相連，其中的直接比較 單元182主要用于將實際的阻抗測量值(直接采樣單元162采樣得到的阻抗值)和目標(biāo)特 性阻抗值比較，比較結(jié)果反饋到自適應(yīng)控制模塊，實現(xiàn)反饋環(huán)路控制調(diào)節(jié)。將每次測試值和 目標(biāo)匹配點相比較，通過電容或電感的微調(diào)使測試點盡可能接近目標(biāo)值，然后再通過下一 步細(xì)調(diào)天線的諧振頻率就可以使天線在工作頻段內(nèi)與饋線間有良好的匹配。匹配比較模塊18中的間接比較單元184還可以采用間接阻抗比較方法，即比較諧振頻率附近電壓駐波比。電壓駐波比可以用于間接描述電路阻抗失配程度。傳輸線上的 任何失配會使負(fù)載阻抗發(fā)生變化，從而引起傳輸線上的反射電流和電壓，由此產(chǎn)生了駐波。 入射波和反射波發(fā)生相長干涉和相消干涉，電壓駐波比即是描述該失配的參數(shù)，被定義為 Vmax和Vmin的比值Vmax/Vmin。例如，將目標(biāo)VSWR設(shè)置為2以內(nèi)，如果是絕對匹配，則設(shè) 置為1，如果測試值大于1，則是失配，數(shù)值越大表明失配越多。通過間接采樣單元164采樣 電壓駐波比值，送到匹配比較模塊18中比較。優(yōu)選地，匹配比較模塊18還可以進(jìn)一步包括匹配優(yōu)化單元186，用于根據(jù)預(yù)置的匹配曲線圖，提供可以達(dá)到完全匹配的最短的 匹配調(diào)整路徑。匹配優(yōu)化單元186可以進(jìn)一步提供阻抗調(diào)整路徑選擇的功能，在匹配優(yōu)化單元 186中有預(yù)先存入的匹配曲線圖，當(dāng)比較測試阻抗的實部和虛部后，模塊比較一組最短阻抗 優(yōu)化路徑，路徑選擇遵循以下原則沿著恒電阻圓順時針走表示增加串聯(lián)電感，沿著恒電阻 圓逆時針走表示增加串聯(lián)電容，沿著恒電導(dǎo)圓順時針走表示增加并聯(lián)電容，沿著恒電導(dǎo)圓 逆時針走表示增加并聯(lián)電感。在具體實施過程中，在匹配優(yōu)化單元186給出最短的匹配調(diào)整路徑，匹配比較模 塊18就可以將上述所有比較結(jié)果輸出到自適應(yīng)控制模塊12，自適應(yīng)控制模塊12根據(jù)需要 進(jìn)行調(diào)整的容值和感值的大小輸出控制電壓，匹配可調(diào)模塊14則根據(jù)該控制電壓進(jìn)一步 進(jìn)行調(diào)整。在整個調(diào)整過程中，自適應(yīng)控制模12塊根據(jù)比較結(jié)果首先進(jìn)行粗調(diào)，當(dāng)調(diào)整到 目標(biāo)值閾值范圍內(nèi)時，再對匹配電路細(xì)調(diào)，直到達(dá)到匹配點，微機電調(diào)節(jié)停止。需要說明的是，在具體實施過程中，上述天線阻抗匹配裝置還可能需要終端自身 的基帶芯片、射頻前端模塊配合進(jìn)行工作。其中，基帶芯片模塊，與自適應(yīng)控制模塊12相 連，用于偵測手機當(dāng)前接的RSSI (Iteceived Signal Strength Indication，收信號的幅度 指示)。RSSI可以考察手機整機輻射性能，即將阻抗匹配電路和天線作為一個整體，考慮天 線到射頻前端的匹配性能，基帶芯片判定接收鏈路質(zhì)量，以及是否需要增大廣播發(fā)送強度， 通過信號幅度強弱對手機匹配進(jìn)行自校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)果通過自適應(yīng)控制模塊進(jìn)行阻抗調(diào)整控 制。圖4是根據(jù)本發(fā)明實例到的應(yīng)用本發(fā)明提供的天線阻抗匹配裝置進(jìn)行天心阻抗 匹配的流程圖，如圖4所示，包括以下步驟步驟S402 手機開啟自適應(yīng)阻抗匹配功能，臨近傳感單元102和狀態(tài)感應(yīng)單元104 被激活；步驟S404 用戶根據(jù)個性需要在用戶交互單元106中選擇當(dāng)前優(yōu)先匹配模式，后 續(xù)匹配模型根據(jù)匹配模式進(jìn)行校準(zhǔn)比較；步驟S406 基帶芯片實時偵測當(dāng)前接收信號強度RSSI，判定接收鏈路質(zhì)量，以及 是否需要增大廣播發(fā)送強度，通過信號幅度強弱對手機匹配進(jìn)行自校準(zhǔn)；步驟S408 手機通過應(yīng)用檢測模塊10檢測當(dāng)前手機所處狀態(tài)和通訊模式；步驟S410 自適應(yīng)控制模塊12根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)輸出調(diào)整信號，對阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 粗調(diào)，首先將天線匹配調(diào)整到工作頻率范圍內(nèi)；步驟S412 匹配可調(diào)模塊14根據(jù)調(diào)整信號選擇合理的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)模式，對阻抗 的容值和感值進(jìn)行調(diào)整；
步驟S414 反饋耦合模塊16取樣反射信號，電壓駐波比和當(dāng)前阻抗測試值，耦合 到阻抗匹配比較端，進(jìn)行直接或間接阻抗分析；步驟S416 匹配比較模塊18將上述實際阻抗測量值和目標(biāo)特性阻抗值比較，比較 結(jié)果反饋到自適應(yīng)控制模塊，實現(xiàn)環(huán)路反饋控制調(diào)節(jié)；步驟S418 如果阻抗和目標(biāo)特性阻抗不匹配或電壓駐波比大于2，表明阻抗失配， 匹配比較模塊18根據(jù)經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛥?shù)得出阻抗調(diào)整線路和調(diào)整幅度，將其反饋到自適應(yīng)控 制模塊，進(jìn)行電壓信號控制輸出；步驟S420 如匹配可調(diào)模塊14調(diào)制到目標(biāo)匹配值范圍，匹配比較模塊18根據(jù)曲 線擬合，對自適應(yīng)控制模塊12進(jìn)行細(xì)調(diào)控制，直到達(dá)到完全匹配點，微機電調(diào)節(jié)停止，一輪 調(diào)節(jié)完成。圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的天線阻抗匹配方法的流程圖。如圖5所示，根據(jù)本發(fā) 明實施例的天線阻抗匹配方法包括步驟S502，檢測手機天線當(dāng)前所處的狀態(tài)，并根據(jù)上述狀態(tài)輸出匹配調(diào)整信號；步驟S504，選擇與上述匹配調(diào)整信號對應(yīng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，通過該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò) 對天線阻抗進(jìn)行調(diào)整。通過上述方法，在進(jìn)行天線阻抗匹配時，實時的對終端天線的狀態(tài)進(jìn)行檢測，然后 根據(jù)檢測到的狀態(tài)選擇不同的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對天線阻抗匹配進(jìn)行調(diào)整，這樣進(jìn)行天線阻抗 匹配充分考慮到了不同工作狀態(tài)之間的區(qū)別，從而可以針對終端的多種應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行差異 化匹配。優(yōu)選地，步驟S504之后還可以進(jìn)一步包括以下處理(1)對匹配阻抗值進(jìn)行采樣，得到電路測量值。(2)將上述電路測量值與目標(biāo)特性阻抗值進(jìn)行匹配比較，并反饋匹配比較結(jié)果。(3)根據(jù)上述匹配比較結(jié)果，對阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整，直至達(dá)到完全匹 配。添加反饋環(huán)路控制調(diào)節(jié)，即可以做到自適應(yīng)匹配校準(zhǔn)，令天線阻抗的匹配更為便 捷、快速、準(zhǔn)確。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明提供的技術(shù)方案不同于單一固定的阻抗匹配 模式，而是充分考慮了手機多種應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行差異化匹配，使手機天線效率及性能達(dá)到最 優(yōu)。而且，不局限于多種匹配模式的簡單組合切換，而是在最佳匹配電路設(shè)計的基礎(chǔ)上實現(xiàn) 了動態(tài)可調(diào)，讓阻抗達(dá)到了有機匹配。另外，本發(fā)明提供的技術(shù)方案充分利用了手機內(nèi)部電 路和結(jié)構(gòu)，采用微機電技術(shù)，自適應(yīng)匹配校準(zhǔn)設(shè)計，匹配方式科學(xué)合理，智能實用。最后，本 發(fā)明提供的技術(shù)方案充分考慮了手機應(yīng)用狀態(tài)，結(jié)合用戶對性能和電磁輻射的需求，時刻 將天線匹配調(diào)整到最佳狀態(tài)，安全可靠。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用 的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成 的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲 在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，并且在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示 出或描述的步驟，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或 步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種天線阻抗匹配裝置，其特征在于，包括應(yīng)用檢測模塊，用于檢測終端天線當(dāng)前所處的狀態(tài)，并根據(jù)所述狀態(tài)輸出匹配調(diào)整信號；自適應(yīng)控制模塊，用于響應(yīng)所述匹配調(diào)整信號，對匹配調(diào)整過程進(jìn)行控制； 匹配可調(diào)模塊，用于在所述自適應(yīng)控制模塊的控制下，通過與所述匹配調(diào)整信號對應(yīng) 的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對所述天線阻抗進(jìn)行匹配調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括反饋耦合模塊，用于對匹配阻抗值進(jìn)行采樣，得到電路測量值，并輸出至匹配比較模塊；所述匹配比較模塊，用于將所述電路測量值與目標(biāo)特性阻抗值進(jìn)行匹配比較，并將匹 配比較結(jié)果反饋至所述自適應(yīng)控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述應(yīng)用檢測模塊包括臨近傳感單元，用于對人的手部、人的頭部、及自由空間進(jìn)行感應(yīng)，并將感應(yīng)結(jié)果輸出 至應(yīng)用檢測單元；狀態(tài)感應(yīng)單元，用于感應(yīng)終端的姿態(tài)及使用方向，并將感應(yīng)結(jié)果輸出至應(yīng)用檢測單元， 其中，所述姿態(tài)包括開合、上滑、下滑、側(cè)滑、旋轉(zhuǎn)；用戶交互單元，用于響應(yīng)用戶對終端工作狀態(tài)進(jìn)行的設(shè)置，將所述設(shè)置的結(jié)果輸出至 應(yīng)用檢測單元；所述應(yīng)用檢測單元，用于根據(jù)所述臨近傳感單元輸出的感應(yīng)結(jié)果、所述狀態(tài)感應(yīng)單元 輸出的感應(yīng)結(jié)果、及所述用戶交互單元輸出的設(shè)置結(jié)果，輸出匹配調(diào)整信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述臨近感應(yīng)單元通過臨近感應(yīng)器，利用臨近感應(yīng)原理對人的手部、人的頭部、自由空 間進(jìn)行感應(yīng)；所述狀態(tài)感應(yīng)單元通過霍爾開關(guān)及三軸加速度控制器感應(yīng)所述終端的姿態(tài)及使用方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述自適應(yīng)控制模塊，用于響應(yīng)所述應(yīng)用檢測模塊輸出的所述匹配調(diào)整信號，根據(jù)預(yù) 置的數(shù)字電壓對應(yīng)表及所述匹配比較模塊反饋的匹配結(jié)果，控制所述匹配可調(diào)模塊進(jìn)行匹 配調(diào)整，直至達(dá)到完全匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述匹配可調(diào)模塊中的所述阻抗匹配 網(wǎng)絡(luò)的類型包括以下至少之一 η型、T型、L-C型、C-L型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括微機電MEMS可 變電容、表面微加工懸置電感。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述反饋耦合模塊包括以下至少之一的 單元直接采樣單元，用于從所述匹配可調(diào)模塊的輸出信號或輸出到所述天線的饋電端的信 號中直接對阻抗值進(jìn)行采樣；間接采樣單元，用于對可以間接反映阻抗值的天線匹配段反射信號功率、電壓駐波比 值、或發(fā)射系數(shù)進(jìn)行采樣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述匹配比較模塊包括以下至少之一的 單元直接比較單元，用于將所述直接采樣單元采樣得到的阻抗值與所述目標(biāo)特性阻抗值進(jìn) 行匹配比較，并將匹配比較結(jié)果反饋至所述自適應(yīng)控制模塊；間接比較單元，用于將所述間接采樣單元采樣得到的電壓駐波比值與預(yù)置的閾值進(jìn)行 匹配比較，并將匹配比較結(jié)果反饋至所述自適應(yīng)控制模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述匹配比較模塊還包括匹配優(yōu)化單元，用于根據(jù)預(yù)置的匹配曲線圖，提供可以達(dá)到完全匹配的最短的匹配調(diào) 整路徑。
11.一種天線阻抗匹配方法，其特征在于，包括檢測手機天線當(dāng)前所處的狀態(tài)，并根據(jù)所述狀態(tài)輸出匹配調(diào)整信號；選擇與所述匹配調(diào)整信號對應(yīng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，通過所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對所述天線阻 抗進(jìn)行調(diào)整。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述匹配調(diào)整信號，選擇合 理的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，并對阻所述抗匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整之后，還包括對匹配阻抗值進(jìn)行采樣，得到電路測量值；將所述電路測量值與目標(biāo)特性阻抗值進(jìn)行匹配比較，并反饋匹配比較結(jié)果；根據(jù)所述匹配比較結(jié)果，對所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整，直至達(dá)到完全匹配。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種天線阻抗匹配裝置及方法，上述裝置包括應(yīng)用檢測模塊，用于檢測終端天線當(dāng)前所處的狀態(tài)，并根據(jù)上述狀態(tài)輸出匹配調(diào)整信號；自適應(yīng)控制模塊，用于響應(yīng)上述匹配調(diào)整信號，對匹配調(diào)整過程進(jìn)行控制；匹配可調(diào)模塊，用于在自適應(yīng)控制模塊的控制下，通過與上述匹配調(diào)整信號對應(yīng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對天線阻抗進(jìn)行匹配調(diào)整。通過本發(fā)明提供的技術(shù)方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)中阻抗匹配模式單一的問題，進(jìn)而達(dá)到了可以針對終端的多種應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行差異化匹配的效果。
文檔編號H04L25/02GK102098243SQ20101061202
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者沈少武 申請人:中興通訊股份有限公司