[发明专利]天线阻抗匹配装置、半导体芯片和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线阻抗匹配装置、半导体芯片和方法。

背景技术

用户设备的天线阻抗易受到外部环境的影响，例如，用户手持用户设备，或者将用户设备靠近头部，或者将用户设备装进口袋里等常见动作，均可能导致天线阻抗显著变化。对于射频收发机系统，天线端口出现阻抗失配时会恶化通信性能，例如，降低功率放大器的效率，导致发射功率减小，整机功耗增加，接收机噪声系数恶化，导致灵敏度降低。另外，随着LTE系统的部署，用户设备需要支持的频率的范围越来越宽，在不加大手机天线尺寸的前提下，宽带天线的效率难以提升，导致通信性能降低。

天线阻抗匹配（Antenna Impedance Matching）装置，例如，天线调谐器（Antenna Tuner），是一个用于调谐天线阻抗的器件，安装在天线反馈端口处。一方面，天线调谐器可以降低天线阻抗变化对射频收发机的性能的影响，提高手机的通话时间，改善通信质量。另一方面，对于宽带天线，天线调谐器还可以对天线阻抗进行调谐，提高天线在工作频段内的效率，从而提高通信质量。

在一种现有方案中，天线调谐器可以由多个可调电容芯片与芯片外的固定电感结合来实现，其中每个可调电容芯片可以通过多个固定电容和多个开关来切换不同大小的电容值。天线调谐器可以使用多颗可调电容芯片配合芯片外部的多颗贴片电感/电容器件来实现。然而，天线调谐器可调谐的频率范围是窄带的，只能针对某个特定频段进行优化，因此，不能灵活地根据需要调谐天线的阻抗匹配。

在采用多个具有独立可调电容的半导体芯片的天线调谐器中，天线调谐器的阻抗匹配网络的结构在调试完成后是固定的。对于不同的用户设备，需要根据用户设备的天线特性重新设计并调试新的天线调谐器，从而使得开发周期延长。而且，由于天线调谐器需要多颗具有独立可调电容的半导体芯片来实现，成本高，而且占用了很大的PCB面积。

尽管可以将多颗具有独立可调电容的半导体芯片集成为一颗具有多个可调电容的半导体芯片中来形成天线调谐器，以降低成本，减小PCB面积。然而，这样的阻抗匹配网络结构仍然是固定的，对于不同的用户设备，还需要根据天线特性重新设计并调试天线调谐器半导体芯片的外部元件，使得开发周期延长。而且固定的阻抗匹配网络的结构使得频率调谐范围是有限的。如果要覆盖宽带频率范围，必须更换半导体芯片外部的固定电容/电感器件，因此，这样的天线调谐器无法满足全频段宽带系统的要求。

另外，还可以将可调电容半导体芯片和外部电容/电感器件封装成一个器件，从而减小PCB的面积，降低成本，然而，由于阻抗匹配网络的拓扑和电感器件的电感值是固定的，因此，这样的器件只能针对特定手机平台或使用频段，无法作为通用器件使用，而且只能覆盖窄带频率范围，无法满足全频段宽带系统的要求。

由于固定的拓扑网络必须根据天线特性进行调试和优化，才能得到最优的性能，而且片外电感或电容元件的电感值是固定不可调的，因此上述阻抗匹配网络的频率范围无法满足全频段宽带系统的要求。

发明内容

本发明的实施例提供了一种天线阻抗匹配装置、半导体芯片和方法，能够提高频率的覆盖范围，从而能够灵活地根据需要调谐天线阻抗。

第一方面，提供了一种天线阻抗匹配装置，包括：半导体芯片，包括多个可调电容和多个开关；至少一个阻抗器件，位于半导体芯片外部，半导体芯片通过多个端子耦合至至少一个阻抗器件，并耦合至天线阻抗匹配装置的输入端和输出端，天线阻抗匹配装置的输入端和输出端分别与射频电路和天线相耦合，其中多个开关在控制信号的控制下用于切换多个可调电容与至少一个阻抗器件的连接，多个可调电容的值被调节信号调节，以便调谐天线的阻抗匹配。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，多个开关用于在处于打开状态或闭合状态时将多个可调电容与至少一个阻抗器件进行并联连接、串联连接和旁路中的至少一种，以便调谐天线的阻抗匹配。

结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，半导体芯片包括控制电路，用于生成所述控制信号和调节信号。多个开关中的至少一个开关的一端和多个可调电容中的至少一个可调电容的一端连接到半导体芯片的同一个端子，多个开关中的至少一个开关的另一端和多个可调电容中的至少一个可调电容的另一端分别与半导体芯片的其他端子相连接。