一种天线开关装置及终端的制作方法

本发明实施例涉及无线通信技术领域，特别涉及一种天线开关装置及终端。

背景技术：

在无线通信中，天线开关就是切换天线工作状态的开关，接在电线和射频处理电路之间，这个天线开关的切换是cpu(中央处理器，centralprocessingunit)控制的，天线开关的作用是增加天线工作带宽。在终端设计中由于天线开关是射频前端器件，因此它直接影响着手机信号的收发能力以及整机外观，再加上需要同时兼容多种工作模式，覆盖超过40个通信频段，所以终端天线开关电路的设计是整个终端设计流程中一个关键的环节。

发明人在实现本发明的过程中发现：现有技术中，终端天线开关多采用特别设计的具有多个端口的集成开关，且多个端口分别对应不同的通道以实现多通道开关的功能，但是，该多端口的集成开关灵活度低，不能根据天线所需的开关通道的数目进行匹配和更换，天线使用不了那么多的端口时也会造成浪费。在一些特别设计的天线开关电路中，开关元件处于截止状态时，开关元件截止的等效电容和匹配电路会形成谐振，从而对天线性能产生影响，进而使终端的通信距离变短、传输速率变低、通话质量变差等。

因此，在终端天线开关电路的设计中，在能很好的匹配开关通道的数目的基础上，如何提高天线开关电路的灵活度同时，以及保证天线的性能良好，是本领域的技术人员所关注的。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种天线开关装置及其终端，在提高终端天线开关电路的灵活度同时，保证天线开关的性能更好。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种天线开关装置，包含至少一路的开关电路，所述开关电路包括：第一匹配电路、第二匹配电路、第一电容元件、第二电容元件、第一选通元件、第二选通元件、第一控制传输电路和第二控制传输电路；

所述第一控制传输电路的第一端用于接收第一控制信号，所述第一控制传输电路的第二端与所述第一选通元件的正极和所述第一电容元件的第一连接端连接，所述第一电容元件的第二连接端分别与所述第一匹配电路的第一端以及天线的馈电部的第一馈点连接，所述第一匹配电路的第二端接地，所述第一选通元件的负极与所述第二匹配电路的第一端和所述第二电容元件连接，所述第二匹配电路的第二端接地，所述第二控制传输电路的第一端用于接收第二控制信号，所述第二电容元件的第二连接端与所述第二选通元件的正极和所述第二控制传输电路的第二端连接，所述第二选通元件的负极接地；

其中，所述第一控制传输电路的第一端接收到第一控制信号时，根据所述第一控制信号所述第一选通元件处于导通状态，所述第二控制传输电路的第一端接收到第二控制信号时，根据所述第二控制信号所述第二选通元件处于截止状态；

或者，所述第一控制传输电路的第一端接收到第一控制信号时，根据所述第一控制信号所述第一选通元件处于截止状态，所述第二控制传输电路的第一端接收到第二控制信号时，根据所述第二控制信号所述第二选通元件处于导通状态。

本发明的实施方式还提供了一种终端，包括：本发明实施例提供的天线开关装置、处理器、射频电路、射频传输电路和天线；

所述处理器用于发出所述控制信号，所述处理器与所述第一控制传输电路的第一端通过电连接的方式连接，所述处理器与所述第二控制传输电路的第一端通过电连接的方式连接；

所述射频电路的输出端与所述射频传输电路的第一端连接，所述射频电路发出射频信号；

所述天线包括天线本体、馈地部以及馈电部，其中，所述天线的馈电部至少包括第一馈点和第二馈点，所述第一馈点与所述天线开关装置中所述第一电容元件的第二连接端连接，所述第二馈点与所述射频传输电路的第二端连接，所述馈地部包括第三馈点，所述第三馈点连接于接地端，用于天线接地。

本发明的实施方式相对于现有技术而言，一路的开关电路中包含两路的控制传输电路，控制传输电路接收控制信号，一路的控制传输电路连接一路的开关通道，其中，开关通道为处理器发出控制信号的通道，该实施方式能够根据处理器的开关通道数目设置相应数量的控制传输电路，使得天线可根据控制传输电路的数量连接一定数目的开关电路，保证了天线开关的灵活度，其中，第一控制传输电路接收第一控制信号，第二控制传输电路接收第二控制信号，两路的控制信号分别控制第一选通元件和第二选通元件的导通和截止，使得电路中接入不同的匹配电路，保证天线工作的频率和稳定状态，因而该实施方式能提高天线的性能，避免了选通元件截止时形成等效电容和相应的匹配电路产生谐振影响天线信号，且能保证天线稳定的发送和接收射频信号。本实施方式操作简单、成本较低，且能根据控制信号的需要设置相应的选通元件和控制传输电路，电路设计结构更灵活，一路开关电路由两路的控制信号控制使得天线的性能得到提升，且使得天线稳定工作于不同的通信频段。

另外，在至少一路的开关电路中，所述第一选通元件和所述第二选通元件为pin二极管。该实施方式中，所选器件为pin二极管，主要是pin二极管中含有一层本征体，选通元件在加负电压(或零偏压)时，pin二极管等效为电容和电阻串联；加正电压时，pin二极管等效为小电阻。所以，控制信号控制选通元件的导通和截止，使得电路的结构不同，以适应不同的频率。

另外，在至少一路的开关电路中，所述第一控制传输电路包括：第一电阻元件、第三电容元件和第一电感元件；

其中，所述第一电阻元件的第一连接端为所述第一控制传输电路的第一端接收第一控制信号，所述第一电阻元件的第二连接端与所述第三电容元件的第一连接端和所述第一电感元件的第一连接端连接，所述第三电容元件的第二连接端接地，所述第一电感元件的第二连接端为所述第一控制传输电路的第二端。

另外，在至少一路的开关电路中，所述第二控制传输电路包括：第二电阻元件、第四电容元件和第二电感元件；其中，所述第二电阻元件的第一连接端为所述第二控制传输电路的第一端接收第二控制信号，所述第二电阻元件的第二连接端与所述第四电容元件的第一连接端和所述第二电感元件的第一连接端连接，所述第四电容元件的第二连接端接地，所述第二电感元件的第二连接端为所述第二控制传输电路的第二端。

该实施方式中，第一控制传输电路和第二控制传输电路的结构和器件完全相同，其中，第一电阻元件和第二电阻元件用于限流，保证第一选通元件和第二选通元件的控制信号的电流值在一定的范围内，第三电容元件和第四电容元件用于滤波，第一电感元件和第二电感元件用于隔离高频信号，避免高频信号通过第一控制传输电路和第二控制传输电路干扰处理器，因此，第一控制传输电路根据第一选通元件的规格控制第一控制信号电流的值，第二控制传输电路根据第二选通元件的规格控制第二控制信号电流的值，同时也避免了电路中的高频信号通过第一控制传输电路和第二控制传输电路干扰处理器。一路的开关电路包含两个控制传输电路，使得天线开关电路能根据处理器的端口数量进行调整，电路结构更灵活。

另外，在至少一路的开关电路中，所述第一匹配电路包括第二电感元件；其中，所述第二电感元件的第一连接端为所述第一匹配电路的第一端，所述第二电感元件的第二连接端为所述第一匹配电路的第二端。该实施方式中，第一匹配电路包含电感元件用于防止高射频信号直接接地，保护天线能正常的发送信号。

另外，在至少一路的开关电路中，所述第二匹配电路包括：第三电感元件和第四电容元件；其中，所述第四电容元件和所述第三电感元件并联连接，所述第三电感元件的第一连接端和所述第四电容元件的第一连接端连接并作为第二匹配电路的第一端，所述第三电感元件的第二连接端和所述第四电容元件的第二连接端连接并作为第二匹配电路的第二端；

或者，

所述第二匹配电路包括，第三电感元件；其中，所述第三电感元件的第一连接端为所述第二匹配电路的第一端，所述第三电感元件的第二连接端为所述第二匹配电路的第二端。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明中第一实施方式中一路的开关电路连接图；

图2是本发明第一实施方式中天线工作状态的电路图；

图3是本发明第二实施方式中一个具体的开关电路的连接图；

图4是本发明第二实施方式中只有一个二极管的天线开关电路图；

图5是本发明第三实施方式中终端的电路结构的连接图；

图6是本发明第四实施方式中终端电路图中一个具体的电路连接图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种天线开关装置，包含至少一路的开关电路，如图1所示，包括第一匹配电路101、第二匹配电路102、第一电容元件103、第二电容元件104、第一选通元件105、第二选通元件106、第一控制传输电路107和第二控制传输电路108；

第一控制传输电路107的第一端用于接收第一控制信号，第一控制传输电路107的第二端与第一选通元件105的正极和第一电容元件103的第一连接端连接，第一电容元件103的第二连接端分别与第一匹配电路101的第一端以及天线的馈电部的第一馈点连接，第一匹配电路101的第二端接地，第一选通元件105的负极与第二匹配电路102的第一端和第二电容元104件连接，第二匹配电路102的第二端接地，第二控制传输电路的第一端用于接收第二控制信号，第二电容元件104的第二连接端与第二选通元件106的正极和第二控制传输电路108的第二端连接，第二选通元件106的负极接地；

其中，第一控制传输电路107的第一端接收第一控制信号，并将第一控制信号传输至第一选通元件105，第一选通元件105根据第一控制传输电路传输的信号导通，第二控制传输电路108的第一端接收第二控制信号，并将第二控制信号传输至第二选通元件106，第二选通元件106根据第二控制传输电路传输的信号截止；

或者，第一控制传输电路107的第一端接收第一控制信号，并将第一控制信号传输至第一选通元件105，第一选通元件105根据第一控制传输电路传输的信号截止，第二控制传输电路108的第一端接收第二控制信号，并将第二控制信号传输至第二选通元件106，第二选通元件106根据第二控制传输电路传输的信号导通。

具体的，在一个具体实现中，第一控制信号使得第一选通元件105处于截止状态，第二控制信号使得第二选通元件106处于导通状态；第一控制信号使得第一选通元件105处于导通状态，第二控制信号使得第二选通元件106处于截止状态，第二匹配电路102和第一选通电路接入电路。

现有技术中，天线的工作状态电路如图2所示，高频信号通过匹配电路r17、c13、c19传输到天线馈点ant12(ant表示天线硬件接口，用来连接天线)；天线另一个馈点ant11连接到天线开关电路；通过控制天线开关电路中pin二极管如图2中d11和d12的导通和截止，使ant11连接到不同的匹配器件，或者不连接到匹配器件。

图2电路的工作原理：当终端工作在某个频段时，根据软件中预设的方案，cnt1和cnt2(cnt表示处理器发出的控制信号)发送相应的控制组合；如cnt1和cnt2的控制电平可以是低电平和低电平、低电平和高电平、高电平和低电平、高电平和高电平四种中的任意一种(软件预设的天线开关切换方案在天线调试时确定)。以cnt1和cnt2的控制电平为低电平和高电平为例，此时cnt1为低电平，因此cnt1没有给相应的pin二极管d11提供偏置电流，则d11处于截止状态，匹配器件c12从天线电路中断开；cnt2为高电平，则d12处于正向导通状态，因此，cnt2通过r18、l15、d12、l13形成直流通路，匹配器件c18被接入到天线电路中。有下面4种匹配状态：cnt1和cnt2的控制电平为低电平和低电平时，天线管脚ant11悬空；cnt1和cnt2的控制电平为低电平和高电平时，c18接入ant11；cnt1和cnt2的控制电平为高电平和低电平时，c12接入ant11；cnt1和cnt2的控制电平为高电平和高电平时，c12、c18都被接入ant11，此时等效于c12与c18并联。由于ant11接入不同的匹配器件，天线的谐振频率也随之变化，因此天线工作频率范围可以在处理器的控制下动态调整。

基于本实施方式的一个具体的实现中，在天线开关电路中，第一控制信号使得第一选通元件105处于导通状态，第二控制信号使得第二选通元件106处于导通状态；第一控制信号使得第一选通元件105处于截止状态，第二控制信号使得第二选通元件106处于导通状态；第一控制信号使得第一选通元件105处于导通状态，第二控制信号使得第二选通元件106处于截止状态；第一控制信号使得第一选通元件105处于截止状态，第二控制信号使得第二选通元件106处于截止状态；则一路的天线开关电路的两个选通元件配合使用使得天线控制更为灵活，有多种组合状态使天线处于不同工作频段。

相对于现有技术而言，一路的开关电路包括两个选通元件，两路的控制信号分别控制选通元件的导通和截止状态，能避免选通元件截止时形成的等效电容和相应的匹配电路之间可能形成的谐振频率落在工作频段内，并能保证天线在多频段都能稳定的发送和接收信号，提高天线的性能，本实施方式的电路简单，成本较低，易于实现，且本实施方式所提供的电路结构能灵活的设置端口数量，以配合与开关电路连接的处理器的端口数量。

本发明的第二实施方式涉及一种天线开关装置。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：第二实施方式中，以一个具体的电路图为例对天线开关装置进行说明，如图3所示，具体地，第一控制传输电路107包括第一电阻元件r1、第三电容元件c3和第一电感元件l1；第二控制传输电路108包括第二电阻元件r2、第四电容元件c4和第二电感元件l2；第一匹配电路101包括第三电感元件l3，第二匹配电路102包括第四电感元件l4和第五电容元件c5。

其中，第一电阻元件r1的第一连接端为第一控制传输电路107的第一端，用于接收第一控制信号，第一电阻元件r1的第二连接端与第三电容元件c3的第一连接端和第一电感元件l1的第一连接端连接，第三电容元件c3的第二连接端接地，第一电感元件l1的第二连接端为第一控制传输电路107的第二端；第二电阻元件r2的第一连接端为第二控制传输电路108的第一端，用于接收第二控制信号，第二电阻元件r2的第二连接端与第四电容元件c4的第一连接端和第二电感元件l2的第一连接端连接，第四电容元件c4的第二连接端接地，第二电感元件l2的第二连接端为第二控制传输电路108的第二端；第三电感元件l3的第一连接端为第一匹配电路101的第一端，第三电感元件l3的第二连接端为第一匹配电路101的第二端；第五电容元件c5和第四电感元件l4并联连接，第四电感元件l4的第一连接端和第五电容元件c5的第一连接端连接并作为第二匹配电路102的第一端，第四电感元件l4的第二连接端和第五电容元件c5的第二连接端连接并作为第二匹配电路102的第二端。

另外，具体的第一匹配电路101、第二匹配电路102、第一电容元件103、第二电容元件104、第一选通元件105、第二选通元件106、第一控制传输电路107和第二控制传输电路108的电路连接关系不变，其中，第一电容元件103表示为c1，第二电容元件104表示为c2，第一选通元件105表示为d1，第二选通元件106表示为d2。

具体的，第三电容元件c3、第四电容元件c4、第一电感元件l1和第二电感元件l2，用于隔离高频信号，避免高频信号向外部电路泄露，并防止高频信号干扰到控制器件，它们的值和天线开关工作频率有关，具体数值以实际天线调试的值为准。第一电容元件c1和第二电容元件c2，用于隔离d1和d2的直流偏置，它的值和天线开关工作频率有关；一个具体的实现中，对于lte(长期演进，longtermevolution)终端，通常可选的值为数十皮法，如56pf(皮法)，此处仅为举例说明，具体数值以实际天线调试的值为准。第一电阻元件r1和第二电阻元件r2为直流偏置电阻，用于调节控制信号的电流，根据pin二极管的不同规格和控制电压大小选值，通常为数十到数千欧姆之间，它的取值由pin二极管的导通特性和控制电路最大输出能力来决定，在一个具体实现中，当控制电压为1.8v、pin二极管偏置电流为10ma(毫安)，则r2(假设pin二极管的正向导通电压为0.7v)，表示为(1.8-0.7)/0.01＝110ohm(欧姆)。

具体的，第一选通元件105和第二选通元件106为pin二极管，pin二极管加正电压时，pin管等效为小电阻；加负电压(或零偏压)时，pin管等效为电容和电阻串联。因此，在实际选择器件时，以天线的工作频率、pin二极管导通时的电阻大小以及pin二极管最大可承受的反偏电压的值为依据，在天线调试时根据实际选取合适的器件。

具体的，第一控制信号和第二控制信号是处理器发出的控制信号，控制pin二极管的导通和截止。天线开关处于工作状态时第一控制信号和第二控制信号的控制电平相反，当第一控制信号为高电平，则第二控制信号为低电平，此时d1导通，d2截止，第二匹配电路接入电路保证天线工作于对应的频率；当第一控制信号为低电平，则第二控制信号为高电平，此时d1截止，d2导通，第一匹配电路接入电路保证天线稳定工作于对应的频段。

在现有技术中有只存在一个二极管的实施方式，如果以一个pin二极管作为天线高频开关电路，如图4所示，在开关二极管处于截止状态时，二极管截止等效电容大约是小于1pf，如0.3pf；c4为匹配器件，若匹配器件c4为电感，则l3不需要，此时pin二极管等效电容和c4会形成串联谐振电路，则电路的谐振频率表示为：

式中，f表示谐振频率，c表示pin二极管截止时等效电容的电容值，c4为电感元件的电感值。

在上述现有实现方式中，当c＝0.3pf，c4＝15nh(纳亨)，则二者的谐振频率f为2.38ghz(千兆赫兹)，落在lteb40的频段内。此时2.38ghz频段的天线性能受到极大的影响。会使得在该频段内终端发送和接收信号的效果变差，从而影响终端的通信距离和通信传输速率，在手机中天线在该频段性能差会使通话质量变差。

为了避免上述只有一个二极管时谐振影响天线性能情况，本实施方式中设置两个选通元件，当第一选通元件105处于截止状态时，第二选通元件106处于导通状态，此时的第二选通元件106所在的支路为电路通路，第二匹配电路102被短路，避免了第二匹配电路102为电感元件时与处于截止状态的第一导通原件105形成谐振影响天线的性能，则本实施方式中的第二导通原件106能够消除或移除谐振点有益于天线工作在多段频段。相对于现有技术，本实施方式中设置两个pin二极管就是为了避免天线在一些频段工作时，因为二极管的截止等效电容和匹配电感形成谐振对天线的性能造成影响，进而影响终端的使用效果。

本发明第三实施方式涉及一种终端，如图5所示，包括：天线开关装置501、处理器502、射频电路503、射频传输电路504和天线505；

其中，处理器502用于发出控制信号；射频电路503发出射频信号；天线505包括天线本体、馈地部以及馈电部，其中，天线505的馈电部至少包括第一馈点和第二馈点，第一馈点与天线开关装置中第一电容元件的第二连接端连接，第二馈点与射频传输电路504的第二端连接，馈地部包括第三馈点，第三馈点连接于接地端，用于天线接地。

具体的，处理器502与天线开关装置501的第一控制传输电路的第一端通过电连接的方式连接，处理器502与天线开关装置501的第二控制传输电路的第一端通过电连接的方式连接。处理器502发出控制信息控制二极管的状态，从而使得天线的谐振频率也不同，可实现调整天线的工作频段。

具体的，射频电路503的输出端与射频传输电路504的第一端连接，射频传输电路504的第二端与天线505的第二馈点连接。射频传输电路504连接于天线505的第二馈点能保证射频信号通过天线发送出去，保证终端良好的通信能力。

相对于现有技术而言，本实施方式中设置开关电路实现对多段频率的信号接收和发送，保证天线的稳定发送和接收信号，实施方式简单易操作，成本较低，且能够根据控制信号的需求设置相应的天线开关装置，电路结构灵活，配合处理器的控制端口数量能设置相应的开关电路使得天线工作于不同的通信频段。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本发明第四实施方式涉及一种终端。第四实施方式与第三实施方式大致相同，如图6所示主要区别之处在于：以具体的电路图表示各连接关系和电路图。

射频传输电路包括，第三电阻元件r3、第四电阻元件r4、第六电容元件c6和第七电容元件c7；第三电阻元件r3的第一连接端与第六电容元件c6的第一连接端连接，第六电容元件c6的第二连接端接地，第三电阻元件r3的第二连接端与第七电容元件c7的第一连接端和第四电阻元件r4的第一连接端连接。

具体的，图6中rf端是射频电路与射频传输电路的连接端，处理器发送控制信息以实现对天线开关装置的控制，其中，控制信息预先设置于存储器中。第一馈点ant1、第二馈点ant2和第三馈点ant3均是天线连接件，天线连接件为金属弹片或金属顶针，用于连接主板或天线，实际中不限于此。

由于第二实施方式与本实施方式可互相配合实施。因此，第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第二实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。