自适应阻抗匹配装置、通信系统及阻抗匹配方法

自适应阻抗匹配装置、通信系统及阻抗匹配方法
【专利摘要】本发明涉及阻抗匹配【技术领域】，本发明提供一种自适应阻抗匹配装置、通信系统及阻抗匹配方法，自适应阻抗匹配装置包括控制模块、存储模块以及可控阻抗匹配模块，当射频收发模块发送或接收射频信号时，控制模块从存储模块中获取与射频信号的频率值相匹配的阻抗值，以使所述可控阻抗匹配模块的阻抗值与当前所发送或接收的射频信号的频率值相匹配。本发明根据射频收发模块发送或接收信号的频率值来读取存储模块中存储的阻抗数据进行匹配，实现自适应阻抗匹配；对于多频段不同时工作的射频通信系统，也可以共用一个自适应阻抗匹配模块，解决了现有技术中射频通路中射频信号的某些频率与阻抗发生失配的问题。
【专利说明】自适应阻抗匹配装置、通信系统及阻抗匹配方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及阻抗匹配【技术领域】，尤其涉及自适应阻抗匹配装置、通信系统及阻抗 匹配方法。

【背景技术】
[0002] 通信系统的射频通路需要将信号的频率与阻抗进行匹配才能实现功率的最大传 输并保证最佳性能，目前对于射频通路的匹配通常采用分立元件C、L、R来组建π型、L型以 及Τ型阻抗匹配网络，不同频段通路需要组建不同的阻抗匹配网络。现有技术的通信系统 中支持多网络和多频段，例如，WCDMA B1、CDMA2000 BC0、LTE B39、LTE B7、GSM1900等频段。 对于射频器件的射频端口大多为50欧姆特性阻抗，在较长的走线之后，通常需要在射频通 路的器件间添加阻抗匹配网络，且对于不同射频通路的频段，与其相匹配的阻抗也不同，因 此，利用分立元件C、L、R来组建不同的π型、L型以及T型阻抗匹配网络来满足不同射频 通路阻抗匹配的需要，导致匹配网络的数量将随着射频通路频段的增加而增加，占用了大 量的空间。此外，对于同一射频通路中的不同频率信号，由于共用相同的阻抗匹配网络，阻 抗匹配网络中的电容和电感在不同频率下构成的电抗值不同，从而导致射频通路中某些信 号的频率会与阻抗失配。


【发明内容】

[0003] 本发明的目的在于提供一种自适应阻抗匹配装置、通信系统及阻抗匹配方法，旨 在解决针对现有技术中射频通路中射频信号的某些频率与阻抗发生失配的问题。
[0004] 本发明是这样实现的，一种自适应阻抗匹配装置，所述自适应阻抗匹配装置与第 一射频器件、第二射频器件以及射频收发模块形成信号传输通路，所述信号传输通路包括 信号发送通路和信号接收通路，所述自适应阻抗匹配装置包括控制模块、存储模块以及可 控阻抗匹配模块；
[0005] 所述控制模块用于在所述信号接收通路接收信号时，根据当前射频信号计算所述 信号接收通路的传输功率或反射系数，并根据所述传输功率或所述反射系数调整所述可控 阻抗匹配模块的阻抗值，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值；
[0006] 所述控制模块还用于在所述信号发送通路发送信号时，根据当前射频信号计算所 述信号发送通路的传输功率或反射系数，并根据所述传输功率或所述反射系数调整所述可 控阻抗匹配模块的阻抗值，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值；
[0007] 所述存储模块用于存储接收的射频信号的频率值和与所述接收的射频信号的频 率值相匹配的阻抗值，并存储发送的射频信号的频率值和与所述发送的射频信号的频率值 相匹配的阻抗值；
[0008] 所述射频收发模块通过所述信号传输通路向外部发送射频信号或接收外部射频 信号；
[0009] 所述控制模块根据所述射频收发模块发送或接收的射频信号的频率值从所述存 储模块中获取与之相匹配的阻抗值，并相应调节所述可控阻抗匹配模块的阻抗值，以使所 述可控阻抗匹配模块的阻抗值与当前所发送或接收的射频信号的频率值相匹配。
[0010] 本发明还提供一种通信系统，包括上述的自适应阻抗匹配装置、第一射频器件、第 二射频器件、射频收发模块、信号处理模块以及天线模块，所述天线模块、所述第一射频器 件、所述自适应阻抗匹配装置、所述第二射频器件、所述射频收发模块以及所述信号处理模 块依次相连并形成信号传输通路。
[0011] 本发明还提供一种自适应阻抗匹配装置的阻抗匹配方法，所述阻抗匹配方法包括 以下步骤：
[0012] 通过所述信号接收通路依次接收多个射频信号，并通过所述信号发送通路依次发 送多个射频信号；
[0013] 当所述信号接收通路接收某一信号时，所述控制模块根据当前射频信号计算所述 信号接收通路的传输功率或反射系数，并根据所述传输功率或所述反射系数调整所述可控 阻抗匹配模块的阻抗值，以得到与所述当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值；
[0014] 当所述信号发送通路发送某一信号时，所述控制模块根据当前射频信号计算所述 信号接收通路的传输功率或反射系数，并根据所述传输功率或所述反射系数调整所述可控 阻抗匹配模块的阻抗值，以得到与所述当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值；
[0015] 所述存储模块存储接收的射频信号的频率值和与所述接收的射频信号的频率值 相匹配的阻抗值，并存储发送的射频信号的频率值和与所述发送的射频信号的频率值相匹 配的阻抗值；
[0016] 当所述射频收发模块发送或接收射频信号时，所述控制模块根据当前所发送或接 收的射频信号的频率值从所述存储模块中获取与之相匹配的阻抗值，并相应调节所述可控 阻抗匹配模块的阻抗值，以使所述可控阻抗匹配模块的阻抗值与当前所发送或接收的射频 信号的频率值相匹配。
[0017] 本发明提供的自适应阻抗匹配装置、通信系统及阻抗匹配方法，分别在接收射频 信号时和发送射频信号时对射频信号进行阻抗匹配校准，并将射频信号的频率值和与该频 率值相匹配的阻抗值存储在存储模块中，当不同频段的射频信号通过信号传输通路时，本 发明根据频率值来读取存储模块中存储的阻抗数据调整自适应阻抗匹配装置的阻抗值进 行匹配，实现自适应阻抗匹配；对于多频段不同时工作的射频通信系统，也可以共用一个自 适应阻抗匹配装置，避免了对每个频段都单独使用阻抗匹配网络的多元件情况，同时解决 了现有技术中存在的射频通路中射频信号的某些频率与阻抗发生失配的问题。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的附图。
[0019] 图1是本发明一种实施例提供的自适应阻抗匹配装置的结构示意图；
[0020] 图2是本发明一种实施例提供的自适应阻抗匹配装置中的控制模块的结构示意 图；
[0021] 图3是本发明一种实施例提供的自适应阻抗匹配装置中的控制模块的另一种结 构示意图；
[0022] 图4是本发明另一种实施例提供的自适应阻抗匹配装置的阻抗匹配方法的流程 图；
[0023] 图5是本发明另一种实施例提供的自适应阻抗匹配装置的阻抗匹配方法的另一 个流程图；
[0024] 图6是本发明另一种实施例提供的自适应阻抗匹配装置的阻抗匹配方法的另一 个流程图；
[0025] 图7是本发明另一种实施例提供的自适应阻抗匹配装置的阻抗匹配方法的另一 个流程图；
[0026] 图8是本发明另一种实施例提供的自适应阻抗匹配装置的阻抗匹配方法的另一 个流程图；
[0027] 图9是本发明一种实施例提供的通信系统的结构示意图。

【具体实施方式】
[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明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发明，并 不用于限定本发明。
[0029] 为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0030] 本发明一种实施例提供一种自适应阻抗匹配装置10,如图1所示，自适应阻抗匹 配装置10与第一射频器件20、第二射频器件40以及射频收发模块30形成信号传输通路， 信号传输通路包括信号发送通路和信号接收通路，自适应阻抗匹配装置10包括控制模块 101、存储模块103以及可控阻抗匹配模块102 ;
[0031] 控制模块101用于在信号接收通路接收信号时，根据当前射频信号计算信号接收 通路的传输功率或反射系数，并根据传输功率或反射系数调整可控阻抗匹配模块102的阻 抗值，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值；
[0032] 控制模块101还用于在信号发送通路发送信号时，根据当前射频信号计算信号发 送通路的传输功率或反射系数，并根据传输功率或反射系数调整可控阻抗匹配模块102的 阻抗值，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值；
[0033] 存储模块103用于存储接收的射频信号的频率值和与接收的射频信号的频率值 相匹配的阻抗值，并存储发送的射频信号的频率值和与发送的射频信号的频率值相匹配的 阻抗值；
[0034] 射频收发模块30通过信号传输通路向外部发送射频信号或接收外部射频信号；
[0035] 控制模块101根据射频收发模块30发送或接收的射频信号的频率值从存储模块 103中获取与之相匹配的阻抗值，并相应调节可控阻抗匹配模块102的阻抗值，以使可控阻 抗匹配模块102的阻抗值与当前所发送或接收的射频信号的频率值相匹配。
[0036] 对于上述信号发送通路和信号接收通路，参见图1中的信号箭头方向，当信号从 第一射频器件20开始时，经过自适应阻抗匹配装置10和第二射频器件40,传输到射频收发 模块30,使第一射频器件20、自适应阻抗匹配装置10、第二射频器件40以及传输到射频收 发模块30形成信号接收通路；当信号从射频收发模块30开始时，经过第二射频器件40和 自适应阻抗匹配装置10传输到第一射频器件20,使射频收发模块30、第二射频器件40、自 适应阻抗匹配装置10以及第一射频器件20形成信号发送通路。
[0037] 对于射频收发模块30,可选的，其另一端通常还连接信号处理模块（未示出），信 号处理模块用于对信号进行调试和解析后发送给射频收发模块30,通过信号发送通路将信 号发送出去；或者，射频收发模块30通过信号接收通路接收信号并发送给信号处理模块， 信号处理模块再对信号进行调试和解析。
[0038] 对于控制模块101，控制模块101首先对在信号传输通路中传输的射频信号进行 阻抗匹配校准，校准指的是根据射频信号的频率值调整可控阻抗匹配模块102的阻抗值， 使频率值和阻抗值达到最佳匹配；然后将射频信号的频率值和与之相匹配的阻抗值进行存 储，在正常工作时，控制模块101根据接收或发送的信号的频率值对与之相匹配的阻抗值 进行调用，对自适应阻抗匹配装置的阻抗值进行调整，使整个系统达到频率与阻抗的最佳 匹配。
[0039] 具体的，控制模块101可以为微处理器（MCU)或者其它形式的集成电路，如：特定 用途集成电路（Application Specific Integrated Circuit,ASIC)或现场可程序化门阵列 (Field Programmable Gate Array, FPGA)等。
[0040] 具体的，可控阻抗匹配模块102的具体结构可以有多种形式，例如，利用分立元件 电容C、电感L以及R来组建不同的π型、L型以及T型阻抗匹配模块，阻抗匹配模块的阻 抗值Z = R+jX，其中，在公式中R为阻值，jX为电抗值，分立元件中电阻R只有阻抗值，电容 C的电抗值为Ι/jwC，电感L的电抗值为jwL，其中，w = 23if，f为频率。因此，对阻抗匹配 模块的阻抗值的改变可以分为三种，即R、X、R与X的变化，在阻抗匹配中阻抗值的变化也就 分为这三种变化。因此，可以通过调节阻抗匹配模块中某个元件的数值调整阻抗值，例如， 可以将阻抗匹配模块中的电容设为可变电容，控制模块可以通过调节可变电容的容值以调 节阻抗匹配模块的阻抗值。
[0041] 进一步地，一种实施例中，如图2所示，控制模块101包括阻抗调整单元111、计算 单元112和判断单元113,控制模块101计算传输功率，并根据传输功率调整可控阻抗匹配 模块102的阻抗值时，具体为：
[0042] 阻抗调整单元111用于增大可控阻抗匹配模块102的阻抗值；
[0043] 计算单元112用于计算传输功率；
[0044] 判断单元113用于判断传输功率增大时，驱动阻抗调整单元111继续逐渐增加可 控阻抗匹配模块102的阻抗值直至传输功率最大，以得到与当前射频信号的频率值相匹配 的阻抗值；
[0045] 判断单元113还用于判断传输功率减小时，驱动阻抗调整单元111逐渐减小所述 可控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述传输功率最大，以得到与当前射频信号的频率值相匹 配的阻抗值。
[0046] 对于阻抗调整单元111，可以采用每次增加固定的阻抗调整值的方式来增大可控 阻抗匹配模块102的阻抗值，判断单元113判断传输功率与上一次计算的传输功率相比是 否增大，如果是，驱动阻抗调整单元111再次增大阻抗值，如果否，驱动阻抗调整单元111逐 渐减小阻抗值，直到判断单元113判断传输功率与上一次计算的传输功率相比减小，以此 得出上一次计算的传输功率为最大值，并进一步得到传输功率最大时所对应的阻抗值，并 分别对接收和发送的每一个射频信号进行相同步骤的校准，存储模块103再存储射频信号 的频率值及其与之匹配的阻抗值，完成校准的过程。
[0047] 进一步地，另一种实施例中，控制模块101计算反射系数，并根据反射系数调整可 控阻抗匹配模块102的阻抗值时，具体为：
[0048] 阻抗调整单元111用于增大所述可控阻抗匹配模块的阻抗值；
[0049] 计算单元112用于计算反射系数；
[0050] 判断单元113用于判断反射系数减小时，驱动阻抗调整单元102继续增加可控阻 抗匹配模块的阻抗值直至反射系数最小，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗 值；
[0051] 判断单元113还用于判断反射系数增大时，驱动阻抗调整单元102逐渐减小所述 可控阻抗匹配模块的阻抗值直至反射系数最小，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的 阻抗值。
[0052] 对于阻抗调整单元111，可以采用每次增加固定的阻抗调整值的方式来增大可控 阻抗匹配模块102的阻抗值，判断单元113判断反射系数与上一次计算的反射系数相比是 否减小，如果是，驱动阻抗调整单元111再次增大阻抗值，如果否，驱动阻抗调整单元111逐 渐减小阻抗值，直到判断单元113判断反射系数率与上一次计算的反射系数相比增大，以 此得出上一次计算的反射系数为最小值，并进一步得到反射系数最小时所对应的阻抗值， 并分别对接收和发送的每一个射频信号进行相同步骤的校准，存储模块103再存储射频信 号的频率值及其与之匹配的阻抗值，完成校准的过程。
[0053] 进一步地，控制模块101的另一种实施例，如图3所示，控制模块101还包括获取 单元114 ;
[0054] 获取单元114用于当存储模块103中没有存储射频收发模块30发送或接收的射 频信号的频率值时，从存储模块103中获取第一阻抗值和第二阻抗值，其中，第一阻抗值是 与较大频率值相匹配的阻抗值，较大频率值为大于且最接近当前所发送或接收的射频信号 的频率值，第二阻抗值是与较小频率值相匹配的阻抗值，较小频率值为小于且最接近当前 所发送或接收的射频信号的频率值；
[0055] 计算单元113计算第一阻抗值与第二阻抗值的平均值，并驱动阻抗调整单元111 调整阻抗匹模块的阻抗值为第一阻抗值与第二阻抗值的平均值。
[0056] 本发明另一种实施例提供一种自适应阻抗匹配装置的阻抗匹配方法，如图1和图 4所示，阻抗匹配方法包括以下步骤：
[0057] 步骤S201 :通过信号接收通路依次接收多个射频信号，并通过信号发送通路依次 发送多个射频信号。
[0058] 具体的，接收通路依次接收多个射频信号以及信号发送通路发送多个射频信号， 可以有多种方法，例如，自适应阻抗匹配装置10可以通过天线模块接收不同的频率信号， 也可以通过射频收发模块30通过自适应阻抗匹配装置10和天线模块20向外部发出信号， 具体输入信号的方法，在此不做限定。
[0059] 在步骤S201中，接收多个射频信号的频率值范围Sf\?f2，射频收发模块30发送 或接收的频率信号的频率值位于频率值范围内，多个射频信号的频率值分别为Λ f、 4+2厶1?、4+11厶14，其中，4和4为不同的频率值，4〈4，厶€为频率公差，11彡1。
[0060] 发送多个射频信号的频率值范围为f3?f4，发送多个射频信号的频率值分别为 f3、f3+ Λ f、f3+2 Λ f、…、f3+m Λ f、f4,其中，f3和f4为不同的频率值，f3〈f 4, Λ f为频率 公差，m彡1。
[0061] 其中，接收信号的频率范围4?4覆盖了射频收发模块30接收的频率，在该 频率范围内以为起始频率，逐步增加步进频率Af(Af>〇)进行扫频，以f\、f 1+Af、 4+2八。"·、?2频率的信号依次通过自适应阻抗匹配装置10。
[0062] 发送信号的频率范围f3?f4覆盖射频收发模块30发送的频率，在该频率范围内 以f 3为起始频率，逐步增加步进频率Af (Af>〇)进行扫频，以f3、f3+ Λ f、f3+2 Λ f、…、 f3+m Λ f、f4频率的信号依次通过自适应阻抗匹配装置10。
[0063] 步骤S202 :当信号接收通路接收某一信号时，控制模块101根据当前射频信号计 算信号接收通路的传输功率或反射系数，并根据传输功率或反射系数调整可控阻抗匹配模 块的阻抗值，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值。
[0064] 步骤S203 :当信号发送通路发送某一信号时，控制模块101根据当前射频信号计 算信号发送通路的传输功率或反射系数，并根据传输功率或反射系数调整可控阻抗匹配模 块的阻抗值，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值。
[0065] 进一步地，步骤S202和步骤S20中的一种实施例，如图5所示，控制模块101根据 传输功率的值调整可控阻抗匹配模块102的阻抗值包括以下步骤：
[0066] 步骤S301 :增大所述可控阻抗匹配模块的阻抗值。
[0067] 具体的，可控阻抗匹配模块102的具体结构可以有多种形式，例如，利用分立元件 C、L、R来组建不同的π型、L型以及T型阻抗匹配模块，其中的某个元件的数值可调，如电 容为可变电容，控制模块可以通过增大电容的容值以增加阻抗匹配模块的阻抗值。
[0068] 步骤S302 :计算传输功率并判断传输功率是否增大。
[0069] 步骤S303 :当传输功率增大时，继续逐渐增加可控阻抗匹配模块102的阻抗值直 至传输功率最大，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值。
[0070] 具体的，逐渐增加可控阻抗匹配模块102的阻抗值，此时，传输功率也逐渐增大直 至最大，即当再增加可控阻抗匹配模块102的阻抗值，使传输功率的值减小，因此，在增加 阻抗值的过程中得到传输功率的最大值，此时，可控阻抗匹配模块102的阻抗值为与信号 的频率值相匹配的阻抗值。
[0071] 步骤S304 :当传输功率减小时，逐渐减小可控阻抗匹配模块102的阻抗值直至传 输功率最大，以得到与当前频率信号的频率值相匹配的阻抗值。
[0072] 在步骤S202和步骤S20中的的上述实施例中，如图6所示，控制模块101根据传 输功率的值调整可控阻抗匹配模块102的阻抗值还包括以下步骤：
[0073] 步骤S307 :减小可控阻抗匹配模块102的阻抗值。
[0074] 步骤S308 :计算传输功率并判断传输功率是否增大。
[0075] 步骤S309 :当传输功率增大时，继续逐渐减小可控阻抗匹配模块102的阻抗值直 至传输功率最大，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值。
[0076] 步骤S310 :当传输功率减小时，逐渐增加可控阻抗匹配模块102的阻抗值直至传 输功率最大，以得到与当前频率信号的频率值相匹配的阻抗值。
[0077] 在步骤S202和步骤S20的另一种实施例中，如图7所示，控制模块101根据反射 系数调整可控阻抗匹配模块102的阻抗值包括以下步骤：
[0078] 步骤S401 :增大可控阻抗匹配模块102的阻抗值。
[0079] 步骤S402 :计算反射系数并判断反射系数是否减小。
[0080] 步骤S403 :当反射系数减小时，继续逐渐增加可控阻抗匹配模块102的阻抗值直 至反射系数最小，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值。
[0081] 步骤S404 :当反射系数增大时，逐渐减小可控阻抗匹配模块102的阻抗值直至反 射系数最小，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值。
[0082] 在步骤S202和步骤S20的上述实施例中，如图8所示，控制模块101根据反射系 数调整可控阻抗匹配模块102的阻抗值包括以下步骤：
[0083] 步骤S407 :减小可控阻抗匹配模块102的阻抗值。
[0084] 步骤S408 :计算反射系数并判断反射系数是否减小。
[0085] 步骤S409 :当反射系数减小时，继续逐渐减小可控阻抗匹配模块102的阻抗值直 至反射系数最小，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值。
[0086] 步骤S410 :当反射系数增大时，逐渐增加可控阻抗匹配模块102的阻抗值直至传 输功率最小，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值。
[0087] 其中，上述步骤201、步骤202以及步骤203的主要目的是对输入的不同频率信号 进行阻抗匹配校准，以得到与频率值相匹配的阻抗值。
[0088] 步骤S204 :存储模块103存储接收的射频信号的频率值和与接收的射频信号的频 率值相匹配的阻抗值，并存储发送的射频信号的频率值和与发送的射频信号的频率值相匹 配的阻抗值。
[0089] 其中，步骤S204的主要目的是对并将不同频率信号的频率值及与其对应的阻抗 值进行存储并形成列表，以便在正常工作过程中，当接收到某一频率信号时，从列表中进行 查询以得到与该频率信号的频率值相匹配的阻抗值。
[0090] 步骤S205 :当射频收发模块30发送或接收射频信号时，控制模块101根据当前所 发送或接收的射频信号的频率值从存储模块103中获取与之相匹配的阻抗值，并相应调节 可控阻抗匹配模块102的阻抗值，以使可控阻抗匹配模块102的阻抗值与当前所发送或接 收的射频信号的频率值相匹配。
[0091] 具体的，控制模块101读取存储模块103中存储的数据，以得到与该频率信号的频 率值相匹配的阻抗值，并调节可控阻抗匹配模块102的阻抗值为与信号的频率值相匹配的 阻抗值，其中，控制模块101可以通过调节可控阻抗匹配模块102的电容值或电感值，以改 变可控阻抗匹配模块102的阻抗值。
[0092] 进一步的，步骤S204还包括以下步骤：
[0093] 当存储模块103中没有存储当前所发送或接收的射频信号的频率值时，控制模块 101从存储模块103中获取第一阻抗值和第二阻抗值，其中，第一阻抗值是与较大频率值相 匹配的阻抗值，较大频率值为大于且最接近当前所发送或接收的射频信号的频率值，第二 阻抗值是与较小频率值相匹配的阻抗值，较小频率值为小于且最接近当前所发送或接收的 射频信号的频率值。
[0094] 具体的，当射频收发模块30发送或接收某一射频信号时，该频率信号的频率值 为f3，存储模块103没有存储与频率值f3相对应的阻抗值，例如，频率值f3落在频率值 ?\+4 Λ f和?\+5 Λ f之间，控制模块101获取与频率值为?\+4 Λ f相匹配的第一阻抗值Zi 和与频率值为f\+5 Λ f相匹配的第二阻抗值Z2。
[0095] 控制模块101计算第一阻抗值与第二阻抗值的平均值，并将第一阻抗值与第二阻 抗值的平均值作为与当前所发送或接收的射频信号的频率值相匹配的阻抗值。
[0096] 具体的，控制模块101计算两个频率值的阻抗值的平均值为（Zi+Z2)/2,作为与信 号的频率值相匹配的阻抗值，并调整可控阻抗匹配模块102的阻抗值为（Zi+Z 2)/2。
[0097] 本发明另一种实施例还提供一种通信系统，如图9所示，包括上述的自适应阻抗 匹配装置10、第一射频器件20、第二射频器件40、射频收发模块30、信号处理模块60以及 天线模块50,天线模块50、第一射频器件20、自适应阻抗匹配装置10、所述第二射频器件 40、射频收发模块30以及信号处理模块60依次相连并形成信号传输通路。
[0098] 本发明提供的自适应阻抗匹配装置、通信系统及阻抗匹配方法，分别在接收射频 信号时和发送射频信号时对射频信号进行阻抗匹配校准，并将射频信号的频率值和与该频 率值相匹配的阻抗值存储在存储模块中，当不同频段的射频信号通过信号传输通路时，本 发明根据频率值来读取存储模块中存储的阻抗数据调整自适应阻抗匹配装置的阻抗值进 行匹配，实现自适应阻抗匹配；对于多频段不同时工作的射频通信系统，也可以共用一个自 适应阻抗匹配装置，避免了对每个频段都单独使用阻抗匹配网络的多元件情况，同时解决 了现有技术中存在的射频通路中射频信号的某些频率与阻抗发生失配的问题。
[〇〇99] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当 视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
【权利要求】
1. 一种自适应阻抗匹配装置，其特征在于，所述自适应阻抗匹配装置与第一射频器件、 第二射频器件以及射频收发模块形成信号传输通路，所述信号传输通路包括信号发送通路 和信号接收通路，所述自适应阻抗匹配装置包括控制模块、存储模块以及可控阻抗匹配模 块； 所述控制模块用于在所述信号接收通路接收信号时，根据当前射频信号计算所述信号 接收通路的传输功率或反射系数，并根据所述传输功率或所述反射系数调整所述可控阻抗 匹配模块的阻抗值，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值； 所述控制模块还用于在所述信号发送通路发送信号时，根据当前射频信号计算所述信 号发送通路的传输功率或反射系数，并根据所述传输功率或所述反射系数调整所述可控阻 抗匹配模块的阻抗值，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值； 所述存储模块用于存储接收的射频信号的频率值和与所述接收的射频信号的频率值 相匹配的阻抗值，并存储发送的射频信号的频率值和与所述发送的射频信号的频率值相匹 配的阻抗值； 所述射频收发模块用于通过所述信号传输通路向外部发送射频信号或接收外部射频 信号； 所述控制模块还用于根据所述射频收发模块发送或接收的射频信号的频率值从所述 存储模块中获取与之相匹配的阻抗值，并相应调节所述可控阻抗匹配模块的阻抗值，以使 所述可控阻抗匹配模块的阻抗值与当前所发送或接收的射频信号的频率值相匹配。
2. 如权利要求1所述的自适应阻抗匹配装置，其特征在于，所述控制模块包括阻抗调 整单元、计算单元和判断单元； 所述阻抗调整单元用于增大所述可控阻抗匹配模块的阻抗值； 所述计算单元用于计算所述传输功率； 所述判断单元用于判断所述传输功率增大时，驱动所述阻抗调整单元继续逐渐增加所 述可控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述传输功率最大，以得到与当前射频信号的频率值相 匹配的阻抗值； 所述判断单元还用于判断所述传输功率减小时，驱动所述阻抗调整单元逐渐减小所述 可控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述传输功率最大，以得到与当前射频信号的频率值相匹 配的阻抗值。
3. 如权利要求1所述的自适应阻抗匹配装置，其特征在于，所述控制模块包括阻抗调 整单元、计算单元和判断单元； 所述阻抗调整单元用于增大所述可控阻抗匹配模块的阻抗值； 所述计算单元用于计算所述反射系数； 所述判断单元用于判断所述反射系数减小时，驱动所述阻抗调整单元继续增加所述可 控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述反射系数最小，以得到与当前射频信号的频率值相匹配 的阻抗值； 所述判断单元还用于判断所述反射系数增大时，驱动所述阻抗调整单元逐渐减小所述 可控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述反射系数最小，以得到与当前射频信号的频率值相匹 配的阻抗值。
4. 如权利要求2或3所述的自适应阻抗匹配装置，其特征在于，所述控制模块还包括获 取单元； 所述获取单元用于当存储模块中没有存储所述射频收发模块发送或接收的射频信号 的频率值时，从所述存储模块中获取第一阻抗值和第二阻抗值，其中，所述第一阻抗值是与 较大频率值相匹配的阻抗值，所述较大频率值为大于且最接近所述当前所发送或接收的射 频信号的频率值，所述第二阻抗值是与较小频率值相匹配的阻抗值，所述较小频率值为小 于且最接近所述当前所发送或接收的射频信号的频率值； 所述计算单元计算所述第一阻抗值与所述第二阻抗值的平均值，并驱动所述阻抗调整 单元调整所述阻抗匹模块的阻抗值为所述第一阻抗值与所述第二阻抗值的平均值。
5. -种通信系统，其特征在于：包括如权利要求1所述的自适应阻抗匹配装置、第一射 频器件、第二射频器件、射频收发模块、信号处理模块以及天线模块，所述天线模块、所述第 一射频器件、所述自适应阻抗匹配装置、所述第二射频器件、所述射频收发模块以及所述信 号处理模块依次相连并形成信号传输通路。
6. -种基于如权利要求1所述的自适应阻抗匹配装置的阻抗匹配方法，其特征在于， 包括以下步骤： 通过所述信号接收通路依次接收多个射频信号，并通过所述信号发送通路依次发送多 个射频信号； 当所述信号接收通路接收某一信号时，所述控制模块根据当前射频信号计算所述信号 接收通路的传输功率或反射系数，并根据所述传输功率或所述反射系数调整所述可控阻抗 匹配模块的阻抗值，以得到与所述当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值； 当所述信号发送通路发送某一信号时，所述控制模块根据当前射频信号计算所述信号 接收通路的传输功率或反射系数，并根据所述传输功率或所述反射系数调整所述可控阻抗 匹配模块的阻抗值，以得到与所述当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值； 所述存储模块存储接收的射频信号的频率值和与所述接收的射频信号的频率值相匹 配的阻抗值，并存储发送的射频信号的频率值和与所述发送的射频信号的频率值相匹配的 阻抗值； 当所述射频收发模块发送或接收射频信号时，所述控制模块根据当前所发送或接收的 射频信号的频率值从所述存储模块中获取与之相匹配的阻抗值，并相应调节所述可控阻抗 匹配模块的阻抗值，以使所述可控阻抗匹配模块的阻抗值与当前所发送或接收的射频信号 的频率值相匹配。
7. 如权利要求6所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述通过所述信号接收通路依次 接收多个射频信号，并通过所述信号发送通路依次发送多个射频信号中： 所述接收多个射频信号的频率值范围为?f2，所述接收多个射频信号的频率值分别 为f\、?\+Λ f、?\+2 Λ f、…、Α+η Λ f、f2，其中，和f2为不同的频率值，Λ f为频 率公差，η彡1 ; 所述发送多个射频信号的频率值范围为f3?f4，所述发送多个射频信号的频率值分别 为f3、f3+Λ f、f3+2 Λ f、…、f3+m Λ f、f4,其中，f3和f4为不同的频率值，f3〈f 4, Λ f为频 率公差，m彡1。
8. 如权利要求6所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述控制模块根据所述传输功率 调整所述可控阻抗匹配模块的阻抗值，以使所述可控阻抗匹配模块的阻抗值与所述当前射 频信号的频率值相匹配的步骤具体为： 增大所述可控阻抗匹配模块的阻抗值； 计算所述传输功率并判断所述传输功率是否增大； 当所述传输功率增大时，继续逐渐增加所述可控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述传输 功率最大，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值； 当所述传输功率减小时，逐渐减小所述可控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述传输功率 最大，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值； 或者， 所述控制模块根据所述传输功率调整所述可控阻抗匹配模块的阻抗值，以使所述可控 阻抗匹配模块的阻抗值与所述当前射频信号的频率值相匹配的步骤具体为： 减小所述可控阻抗匹配模块的阻抗值； 计算所述传输功率并判断所述传输功率是否增大； 当所述传输功率增大时，继续逐渐减小所述可控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述传输 功率最大，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值； 当所述传输功率减小时，逐渐增加所述可控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述传输功率 最大，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值。
9. 如权利要求6所述的阻抗匹配方法，其特征在于，所述控制模块根据所述反射系数 调整所述可控阻抗匹配模块的阻抗值，以使所述可控阻抗匹配模块的阻抗值与所述当前射 频信号的频率值相匹配的步骤具体为： 增大所述可控阻抗匹配模块的阻抗值； 计算所述反射系数并判断所述反射系数是否减小； 当所述反射系数减小时，继续逐渐增加所述可控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述反射 系数最小，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值； 当所述反射系数增大时，逐渐减小所述可控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述反射系数 最小，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值； 或者， 所述控制模块根据所述反射系数调整所述可控阻抗匹配模块的阻抗值，以使所述可控 阻抗匹配模块的阻抗值与所述当前射频信号的频率值相匹配的步骤具体为： 减小所述可控阻抗匹配模块的阻抗值； 计算所述反射系数并判断所述反射系数是否减小； 当所述反射系数减小时，继续逐渐减小所述可控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述反射 系数最小，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值； 当所述反射系数增大时，逐渐增加所述可控阻抗匹配模块的阻抗值直至所述反射系数 最小，以得到与当前射频信号的频率值相匹配的阻抗值。
10. 如权利要求6所述的阻抗匹配方法，其特征在于，当所述射频收发模块发送或接收 射频信号时，所述控制模块根据当前所发送或接收的射频信号的频率值从所述存储模块中 获取与之相匹配的阻抗值的步骤还包括： 当存储模块中没有存储当前所发送或接收的射频信号的频率值时，所述控制模块从 所述存储模块中获取第一阻抗值和第二阻抗值，其中，所述第一阻抗值是与较大频率值相 匹配的阻抗值，所述较大频率值为大于且最接近所述当前所发送或接收的射频信号的频率 值，所述第二阻抗值是与较小频率值相匹配的阻抗值，所述较小频率值为小于且最接近所 述当前所发送或接收的射频信号的频率值； 所述控制模块计算所述第一阻抗值与所述第二阻抗值的平均值，并将所述第一阻抗值 与所述第二阻抗值的平均值作为与当前所发送或接收的射频信号的频率值相匹配的阻抗 值。
【文档编号】H04W88/06GK104104405SQ201410321411
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】钟建平 申请人:普联技术有限公司