本實(shí)用新型屬于高頻收發(fā)電路的阻抗匹配領(lǐng)域，更具體地說，是一種自適應(yīng)匹配電路。

背景技術(shù)：

高頻信號傳輸?shù)臅r(shí)候當(dāng)輸入輸出阻抗不匹配的時(shí)候，會(huì)發(fā)生反射效應(yīng)導(dǎo)致輸出端的能量無法有效輸出到輸入端，故高頻線路前后級通常添加阻抗匹配電路。通常用于高頻匹配的元器件為定制的電容、電感或者開路微帶線、短路微帶線。

在信號源和負(fù)載阻抗均保持不變的情況下，用固定匹配可以滿足要求，但是在很多時(shí)候負(fù)載的阻抗會(huì)跟隨環(huán)境的變化而變化。比如天線單元，通常設(shè)計(jì)天線的時(shí)候都是按照自由空間環(huán)境設(shè)計(jì)，但是當(dāng)天線靠近金屬、人體或者其它介電常數(shù)大于1的介質(zhì)的時(shí)候，其阻抗特性將會(huì)發(fā)生變化。在這種情況下，如果電路中的匹配單元采用了恒定值，那么原本自由空間下輸入、輸出之間阻抗匹配的單元將不再匹配，從而降低了能量傳輸效率。匹配電路本身的元器件隨著溫度的變化特性也發(fā)生變化，同樣有可能導(dǎo)致上述不匹配情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足或缺陷，提供一種自適應(yīng)匹配電路，該自適應(yīng)匹配電路可自動(dòng)檢測電路適配情況并調(diào)整匹配電路值。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案：

一種自適應(yīng)匹配電路包括：射頻收發(fā)單元，其用于實(shí)現(xiàn)射頻信號的發(fā)送與接收；負(fù)載單元，其通過傳輸線與所述射頻收發(fā)單元連接，所述負(fù)載單元為能量接收載體；檢波單元，其設(shè)于所述射頻收發(fā)單元與負(fù)載單元之間，該檢波單元用于采集所述射頻收發(fā)單元與所述負(fù)載單元之間傳輸線上能量值，并發(fā)出一檢波輸出信號；阻抗變換單元，其設(shè)于所述檢波單元與所述負(fù)載單元之間，所述阻抗變換單元用于實(shí)現(xiàn)所述射頻收發(fā)單元與負(fù)載單元之間的阻抗匹配；控制單元，其輸入端連接所述檢波單元，其輸出端連接所述阻抗變換單元，所述控制單元接收所述檢波輸出信號并輸出控制信號改變所述阻抗變換單元以實(shí)現(xiàn)最佳匹配。

在電路匹配時(shí)，所述射頻收發(fā)單元輸出的高頻信號電壓峰值小于失配時(shí)候電壓峰值。

所述檢波單元由耦合器和檢波器組合而成。

所述阻抗變換單元為電容、電感、開路微帶線、短路微帶線的連接組合。

所述阻抗變換單元設(shè)有一變?nèi)荻O管作為阻抗變換器件之一。

所述變?nèi)荻O管上串聯(lián)有電感。

所述控制單元中預(yù)存有檢波單元輸出與實(shí)際傳輸效率的對應(yīng)關(guān)系，該對應(yīng)關(guān)系作為所述控制單元輸出最佳控制信號的依據(jù)。

由于采用了上述技術(shù)手段，本申請的自適應(yīng)電路通過檢波單元自動(dòng)檢測電路適配情況，并通過檢波單元、控制單元和阻抗變換單元的共同作用來調(diào)整匹配電路值，可有效地避免匹配電路無法匹配的情況，提高高頻信號能量的傳輸效率。

附圖說明

圖1為本申請的系統(tǒng)框圖；

圖2為本申請的一實(shí)施例的電路設(shè)計(jì)示意圖。

圖3為并聯(lián)電容電感在smith原圖上的阻抗變化趨勢圖；

圖4為串聯(lián)電容電感在smith原圖上的阻抗變化趨勢圖；

圖5為本申請自適應(yīng)匹配電路的阻抗優(yōu)化方法的流程示意圖。

圖中符號：

1.射頻收發(fā)單元；2.檢波單元；3.阻抗變換單元；4.負(fù)載單元；

5.控制單元。

具體實(shí)施方式

通過以下實(shí)施例并結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解其實(shí)用新型的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。

參見圖1所示，圖1為本申請的系統(tǒng)框圖。本申請的自適應(yīng)匹配電路包括射頻收發(fā)單元1、檢波單元2、阻抗變換單元3、負(fù)載單元4以及控制單元5。其中：

射頻收發(fā)單元1是用于實(shí)現(xiàn)射頻信號的發(fā)送與接收。例如藍(lán)牙收發(fā)芯片，輸出功率一般不超過10mW。在電路匹配的時(shí)候，所述射頻收發(fā)單元輸出的高頻信號電壓峰值小于失配時(shí)候電壓峰值。

負(fù)載單元4是通過傳輸線與所述射頻收發(fā)單元連接，所述負(fù)載單元為能量接收載體。負(fù)載單元4可以為接收端或者發(fā)射天線。

檢波單元2設(shè)于所述射頻收發(fā)單元與負(fù)載單元之間，該檢波單元用于采集所述射頻收發(fā)單元與所述負(fù)載單元之間傳輸線上能量值，并發(fā)出一檢波輸出信號。檢波單元2不能對射頻收發(fā)單元發(fā)出的射頻信號的正常傳輸造成很大影響。舉例：檢波單元2可以是耦合器和檢波器的組合，耦合器采用20dB或更高耦合比的耦合器，這樣對于有效信號傳輸?shù)挠绊憣⑿∮?％。檢波器可以是峰值檢波器，當(dāng)射頻收發(fā)單元1與負(fù)載單元4之間失配的時(shí)候傳輸線路上存在駐波，從而導(dǎo)致檢波器檢測到的信號值與電路匹配時(shí)候不一致，控制單元5據(jù)此來調(diào)整阻抗匹配單元3。由于接收信號一般非常微弱，本實(shí)用新型中檢波的過程一般發(fā)生在射頻收發(fā)單元1發(fā)射的時(shí)候。利用匹配電路正向傳輸和反向傳輸特性相同的特點(diǎn)，在收發(fā)公共端發(fā)射的最佳匹配通常適用于接收通路。

阻抗變換單元3設(shè)于所述檢波單元2與所述負(fù)載單元4之間，所述阻抗變換單元3用于實(shí)現(xiàn)所述射頻收發(fā)單元1與負(fù)載單元4之間的阻抗匹配。阻抗變換單元3可以是電容、電感、開路微帶線、短路微帶線的合理連接組合。本實(shí)用新型中引入變?nèi)荻O管作為阻抗變換器件之一，控制單元5通過加在變?nèi)荻O管上電壓值的變化來實(shí)現(xiàn)阻抗匹配單元根據(jù)負(fù)載的變化動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整自身阻抗值。

控制單元5的輸入端連接所述檢波單元2，其輸出端連接所述阻抗變換單元3。所述控制單元5接收所述檢波輸出信號并輸出控制信號改變所述阻抗變換單元3以實(shí)現(xiàn)最佳匹配。所述控制單元5中預(yù)存有檢波單元輸出與實(shí)際傳輸效率的對應(yīng)關(guān)系，該對應(yīng)關(guān)系作為所述控制單元5輸出最佳控制信號的依據(jù)。

參見圖2所示，圖2為本申請的一實(shí)施例的電路設(shè)計(jì)示意圖。在電路設(shè)計(jì)的過程中，考慮到并聯(lián)電容只能沿著smith原圖中導(dǎo)納原圖向下變換而無法匹配某些區(qū)域，可以在變?nèi)荻O管上串聯(lián)一顆合適值的電感來調(diào)節(jié)。

如圖2所示，第二電容C2與第五電容C5為隔直電容，第一電容C1與第三電容C3為變?nèi)荻O管，其電容值隨著加載在其兩端的電壓值變化而變化，具體控制電壓大小由控制單元5輸出第一控制信號CTR1和第二控制信號CTR2來控制。第一電容C1、第一電感L1、第三電容C3、第二電感L2、第四電容C4共同構(gòu)成阻抗變換單元。如圖2所示，電路板U3和電路板U5一起構(gòu)成檢波單元2，其輸出信號輸入控制單元5?？刂茊卧?根據(jù)檢波單元2輸入的信號判斷當(dāng)前是否負(fù)載單元4阻抗發(fā)生變化，如果變化則通過第一控制信號CTR1和第二控制信號CTR2來調(diào)整電路中第一電容C1與第三電容C3的大小。在改變控制信號的過程中檢查檢波單元2輸入，選擇與出廠記錄的最佳匹配時(shí)候的輸入值最小的第一控制信號CTR1和第二控制信號CTR2作為當(dāng)前控制電壓使用。第一電感L1和第二電感L2的作用是為了解決并聯(lián)電容只能沿著smith導(dǎo)納原圖向下阻抗變換，串聯(lián)電容只能沿著smith阻抗原圖向下阻抗變換問題。關(guān)于并聯(lián)電容電感和串聯(lián)電容電感在smith原圖上的阻抗變化趨勢，可參照圖3和圖4。假設(shè)負(fù)載初始阻抗在途中1點(diǎn)位置，則先串聯(lián)電感阻抗將由1點(diǎn)往2點(diǎn)變化，后調(diào)隨著第一電容C1和第三電容C3的增大有2點(diǎn)向3點(diǎn)變化。變化的范圍根據(jù)選擇的變?nèi)荻O管可變電容范圍而定。

本實(shí)用新型的自適應(yīng)匹配電路的阻抗優(yōu)化方法，參見圖5所示，該方法包括以下步驟：

步驟1：所述控制單元5預(yù)存最佳匹配時(shí)對應(yīng)的檢波電路(U3和U5)輸出值與控制信號電壓值，并將所述該最佳匹配時(shí)對應(yīng)的檢波電路輸出值與控制信號電壓值記為設(shè)定值。

步驟2：檢波單元2檢測所述射頻收發(fā)單元1與所述負(fù)載單元4之間傳輸線上能量值，并輸出一檢波輸出信號。所述控制單元5檢測所述檢波輸出信號是否始終處于接近所述設(shè)定值附近。如果小于設(shè)定值則保持控制電壓不變，進(jìn)行步驟5；如果大于設(shè)定值則，進(jìn)行步驟3。

步驟3：在可控電壓范圍內(nèi)連續(xù)改變輸出控制信號電壓值，并記錄對應(yīng)電壓值的檢波電路輸出。

步驟4：根據(jù)步驟3的檢波器輸出記錄結(jié)果，與步驟1中記錄的最佳匹配時(shí)候檢波電路輸出值比較，選擇差值最小的值為當(dāng)前最佳匹配值，固定用該控制電壓控制所述阻抗變換單元。

步驟5：等待所述檢測單元下一次檢測開啟。

以藍(lán)牙天線匹配電路設(shè)計(jì)為例，具體實(shí)現(xiàn)阻抗匹配動(dòng)態(tài)調(diào)整過程如下：

(1).產(chǎn)品生產(chǎn)階段，記錄最佳匹配時(shí)候?qū)?yīng)的檢波電路輸出值與控制信號電壓值；

(2).控制單元檢測檢波電路輸出，是否始終處于接近最佳匹配時(shí)候輸出值附近，如果是則保持控制電壓不變，如果不是，進(jìn)行(3)；

(3).在可控電壓范圍內(nèi)連續(xù)改變輸出控制信號電壓值，并記錄對應(yīng)電壓值的檢波電路輸出；

(4).根據(jù)(3)的檢波器輸出記錄結(jié)果，與(1)中記錄的最佳匹配時(shí)候檢波電路輸出值比較，差值最小的值為當(dāng)前最佳匹配值，固定用此控制電壓控制匹配電路中的變?nèi)荻O管；

(5).間隔設(shè)定時(shí)間后，重復(fù)上述(2)～(4)，以防止天線周圍環(huán)境變化導(dǎo)致再一次不匹配情況。

本實(shí)用新型最大優(yōu)勢是在一定范圍內(nèi)可以根據(jù)設(shè)備天線的安裝環(huán)境調(diào)整匹配電路，優(yōu)化高頻信號能量傳輸效率，減少信號線上的反射效應(yīng)，增加信號傳輸距離。

應(yīng)理解，這些實(shí)施方式僅用于說明本申請而不用于限制本申請的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本申請講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本申請作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。