CN114242407B - 一种多线圈磁棒电感及其参数标定方法、天线和通讯设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多线圈磁棒电感及其参数标定方法、天线和通讯设备，以削弱线圈间的互感和旁瓣，保证信号传输性能。该多线圈磁棒电感包括：磁棒和绕制在磁棒上的线圈1～9；线圈1～3层叠在一起位于磁棒左侧，线圈4～6层叠在一起位于磁棒中部，线圈7～9层叠在一起位于磁棒右侧；左、中、右三组线圈将磁棒划分为四段，每两段间长度偏差不超过预设值；线圈3‑5、9正向绕制，线圈1‑2、6‑8反向绕制；线圈1、4、7串接在一起，线圈2、5、8串接在一起，线圈3、6、9串接在一起；线圈1～9的圈数调试至：通路1‑3的电感值均达到目标电感值，并且当在任一路通路上施加测试电压时，另外两路通路的输出电压均为0V。

Description

一种多线圈磁棒电感及其参数标定方法、天线和通讯设备

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，更具体地说，涉及一种多线圈磁棒电感及其参数标定方法、天线和通讯设备。

背景技术

在需要用电感传输多路信号的场景下，一般是同时使用多个电感，每个电感各传输一路信号，但这样做使用的电感数量多、体积大且造价高。

为克服上述缺陷，技术人员考虑让多个电感共用一个磁棒，即让多个线圈层叠绕制于同一磁棒上形成一个多线圈磁棒电感，每个线圈各传输一路信号，但此时线圈间存在互感且线圈的旁瓣较大，无法保证信号传输性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种多线圈磁棒电感及其参数标定方法、天线和通讯设备，以削弱线圈间的互感和旁瓣，保证信号传输性能。

一种多线圈磁棒电感，包括：磁棒和绕制在所述磁棒上的线圈1~线圈9；线圈1~线圈3层叠在一起位于所述磁棒的左侧，线圈4~线圈6层叠在一起位于所述磁棒的中部，线圈7~线圈9层叠在一起位于所述磁棒的右侧；左、中、右三组线圈将所述磁棒划分为四段，每两段间长度偏差不超过预设值；

线圈3-5和线圈9均正向绕制，线圈1-2和线圈6-8均反向绕制；

线圈1、线圈4以及线圈7串接在一起形成通路1，线圈2、线圈5以及线圈8串接在一起形成通路2，线圈3、线圈6以及线圈9串接在一起形成通路3；

线圈1~9的圈数调试至：通路1-3的电感值均达到目标电感值，并且当在任一路通路上施加测试电压时，另外两路通路的输出电压均为0V；

线圈1~9的线径调试至：在线圈1~9的圈数确定的情况下，通路1-3的阻抗值均满足阻抗匹配需求。

可选的，左、中、右三组线圈将所述磁棒均分为四段。

可选的，线圈3、5、7的绕制圈数满足：线圈3的感值为通路3的目标感值的5倍，线圈5的感值为通路2的目标感值的5倍，线圈7的感值为通路1的目标感值的5倍；

线圈2、8的绕制圈数满足：在线圈3、5、7的绕制圈数确定的情况下，线圈2、8绕制圈数相同，并且通路2的电感值达到目标电感值；

线圈6的绕制圈数满足：在线圈2-3、5、7-8的绕制圈数确定的情况下，在通路2上施加测试电压时，线圈3、6串接端口压降为0V；

线圈9的绕制圈数满足：在线圈2-3、5、6-8的绕制圈数确定的情况下，通路3的电感值达到目标电感值；

线圈1、4的绕制圈数满足：在线圈2-3、5-9的绕制圈数确定的情况下，在通路1上施加测试电压时，通路2、3上电压均为0V，并且通路1的电感值达到目标电感值。

可选的，线圈3、5、7为内层线圈，线圈2、8、6为中层线圈，线圈1、4、9为外层线圈。

可选的，所述测试电压为1V交流信号。

一种天线，包括上述公开的任一种多线圈磁棒电感。

一种通讯设备，包括所述天线。

一种多线圈磁棒电感参数标定方法，所述多线圈磁棒电感为上述公开的线圈3、5、7为内层线圈，线圈2、8、6为中层线圈，线圈1、4、9为外层线圈的多线圈磁棒电感，所述方法包括：

绕制内层线圈3、5、7；其中，线圈3、5正向绕制，线圈7反向绕制，其绕制圈数满足：线圈3的感值为通路3的目标感值的5倍，线圈5的感值为通路2的目标感值的5倍，线圈7的感值为通路1的目标感值的5倍；

绕制中层线圈2、8、6；其中，线圈2、8反向绕制，其绕制圈数满足：在保证线圈2、8绕制圈数相同的前提下，将线圈2、5、8串接在一起形成通路2，测量通路2的电感值，调整线圈2、8绕制圈数直到通路2的电感值达到目标电感值；线圈6反向绕制，其绕制圈数满足：将线圈3、6串接在一起，在通路2上施加测试电压，测量线圈3、6串接端口压降，调整线圈6绕制圈数直到线圈3、6串接端口压为0V；

绕制外层线圈1、4、9；其中，线圈9正向绕制，其绕制圈数满足：将线圈3、6、9串联在一起形成通路3，测量通路3的电感值，调整线圈9绕制圈数直至通路3的电感值达到目标电感值；线圈1反向绕制，线圈4正向绕制，其绕制圈数满足：将线圈1、4、7串联在一起形成通路1，在通路1上施加测试电压，测量通路2、3上电压，调整线圈1、4绕制圈数直至测量通路2、3上电压均为0V，通路1的电感值达到目标电感值；

记录各个线圈圈数，然后测量各个通路的阻抗值，根据阻抗匹配需求调整各个线圈线径，直至各通路实测阻抗值满足阻抗匹配需求。

可选的，在所述多线圈磁棒电感参数标定方法中，所述测试电压为1V交流信号。

从上述的技术方案可以看出，本发明中的九个线圈均会在磁棒中产生磁通，而通过将这九个线圈采用3*3矩阵排列，并合理调整每个线圈的磁通量，可以使得每三个线圈串联后得到的三路电感磁通相互抵消，也即实现互感的抵消。同时，用沿磁棒长度方向分布的三个线圈串联使用代替一个线圈单独使用，拉伸了线圈在磁棒上分布的长度，从而拉伸了磁力线的分布，进而削弱了旁瓣。可见，本发明通过对磁棒上的九个线圈进行特殊绕制，使得多线圈磁棒电感上同时传送多路信号时，能够明显削弱互感和旁瓣，保证各路信号的传输性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种多线圈磁棒电感的主视图；

图2为本发明实施例公开的一种多线圈磁棒电感的俯视图；

图3为本发明实施例公开的一种多线圈磁棒电感的左视图；

图4为本发明实施例公开的一种多线圈磁棒电感的绕制示意图；

图5a为组成绕组1的三个线圈层叠绕制示意图；

图5b为组成绕组2的三个线圈层叠绕制示意图；

图5c为组成绕组3的三个线圈层叠绕制示意图；

图6为本发明实施例公开的一种多线圈磁棒电感参数标定方法流程图。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种多线圈磁棒电感，图1、图2、图3、图4分别为该多线圈磁棒电感的主视图、俯视图、左视图和绕制示意图。

参见图1~图4，该多线圈磁棒电感包括：磁棒和绕制在所述磁棒上的线圈1~线圈9；

其中，线圈1~线圈3层叠在一起位于所述磁棒的左侧，线圈4~线圈6层叠在一起位于所述磁棒的中部，线圈7~线圈9层叠在一起位于所述磁棒的右侧；左、中、右三组线圈将所述磁棒均分为四段(允许有一定误差)；将线圈1~线圈3合称为绕组1，线圈4~线圈6合称为绕组2，线圈7~线圈9合称为绕组3，则所述左、中、右三组线圈分别是指绕组1、绕组2和绕组3(同组三个线圈层叠绕制时，将哪个线圈作为内层线圈、哪个线圈作为中层线圈、哪个线圈作为外层线圈，并不局限，例如可以是将线圈3、5、7设置为内层线圈，将线圈2、8、6设置为中层线圈，将线圈1、4、9设置为外层线圈，参见图5a所示组成绕组1的三个线圈层叠绕制示意图、图5b所示组成绕组2的三个线圈层叠绕制示意图以及图5c所示组成绕组3的三个线圈层叠绕制示意图)；

线圈3-5和线圈9均正向绕制，线圈1-2和线圈6-8均反向绕制；线圈正向绕制是指线圈的磁场方向与规定的正方向相同，线圈反向绕制是指线圈的磁场方向与规定的正方向相反；

线圈1、线圈4以及线圈7串接在一起形成通路1，线圈2、线圈5以及线圈8串接在一起形成通路2，线圈3、线圈6以及线圈9串接在一起形成通路3；

线圈1~9的圈数调试至：通路1-3的电感值均达到目标电感值，并且当在任一路通路上施加测试电压时，另外两路通路的输出电压均为0V；

线圈1~9的线径调试至：在线圈1~9的圈数确定的情况下，通路1-3的阻抗值均满足阻抗匹配需求。

下面，对本发明实施例的工作原理进行详述：

当多个线圈绕制于同一磁棒上，每个线圈各传输一路信号时，线圈间存在互感且线圈的旁瓣较大，无法保证信号传输性能。线圈间的互感是指一个线圈的电流随时间变化时导致相邻线圈的磁通量发生变化，而在该相邻线圈中出现感应电动势的现象，可以说，线圈间的互感是由于存在于磁棒中的磁通将彼此相互连接而产生的。线圈的磁力线分布分为主瓣和旁瓣两部分，旁瓣过大会干扰主瓣工作。

本发明实施例中的九个线圈均会在磁棒中产生磁通，而通过将这九个线圈采用3*3矩阵排列，并合理调整每个线圈的磁通量，可以使得每三个线圈串联后得到的三路电感磁通相互抵消，也即实现互感的抵消。同时，用沿磁棒长度方向分布的三个线圈串联使用代替一个线圈单独使用，拉伸了线圈在磁棒上分布的长度，从而拉伸了磁力线的分布，进而削弱了旁瓣。可见，本发明实施例通过对磁棒上的九个线圈进行特殊绕制，使得多线圈磁棒电感上同时传送多路信号时，能够明显削弱互感和旁瓣，保证各路信号的传输性能。

其中，每组线圈中哪个线圈作为内层线圈、哪个线圈作为中层线圈、哪个线圈作为外层线圈，并不具影响本线圈的绕制圈数、线径、绕制方向、所在通路等方面的设置。下面，仅以线圈3、5、7设置为内层线圈，线圈2、8、6设置为中层线圈，线圈1、4、9设置为外层线圈为例，给出本发明实施例公开的多线圈磁棒电感在设计过程中的参数标定方法，如图6所示，该方法包括：

步骤S01：绕制内层线圈3、5、7，其中：

线圈3、5正向绕制，线圈7反向绕制，其绕制圈数满足：线圈3的感值为通路3的目标感值的5倍，线圈5的感值为通路2的目标感值的5倍，线圈7的感值为通路1的目标感值的5倍。

步骤S02：绕制中层线圈2、8、6，其中：

线圈2、8反向绕制，其绕制圈数满足：在保证线圈2、8绕制圈数相同的前提下，将线圈2、5、8串接在一起形成通路2，测量通路2的电感值，调整线圈2、8绕制圈数直到通路2的电感值达到目标电感值；

然后，线圈6反向绕制，其绕制圈数满足：将线圈3、6串接在一起，在通路2上施加测试电压(例如1V交流信号)，测量线圈3、6串接端口压降，调整线圈6绕制圈数直到线圈3、6串接端口压为0V。

步骤S03：绕制外层线圈1、4、9，其中：

线圈9正向绕制，其绕制圈数满足：将线圈3、6、9串联在一起形成通路3，测量通路3的电感值，调整线圈9绕制圈数直至通路3的电感值达到目标电感值。

然后，线圈1反向绕制，线圈4正向绕制，其绕制圈数满足：将线圈1、4、7串联在一起形成通路1，在通路1上施加测试电压(例如1V交流信号)，测量通路2、3上电压，调整线圈1、4绕制圈数直至测量通路2、3上电压均为0V，通路1的电感值达到目标电感值。即完成互感抵消。

步骤S04：记录各个线圈圈数，然后测量各个通路的阻抗值，根据阻抗匹配需求调整各个线圈线径，直至各通路实测阻抗值满足阻抗匹配需求。

具体的，获取根据各通路实测阻抗值，若通路阻抗过小，通过减小线圈线径来增加通路阻抗值，每个通路分为三个线圈，分别调整各个线圈线径，分三级调节通路阻抗值。若通路阻抗过大，增加线圈线径即可。三通路分别调整，直到调整至目标阻抗值。

综上所述，在线圈相对于磁棒的位置、所在通路以及绕指方向确定的情况下，不论每组线圈中哪个线圈作为内层线圈、哪个线圈作为中层线圈、哪个线圈作为外层线圈，均满足如下绕制圈数要求，以削弱线圈间的互感：

线圈3、5、7的绕制圈数满足：线圈3的感值为通路3的目标感值的5倍，线圈5的感值为通路2的目标感值的5倍，线圈7的感值为通路1的目标感值的5倍；

线圈2、8的绕制圈数满足：在线圈3、5、7的绕制圈数确定的情况下，线圈2、8绕制圈数相同，并且通路2的电感值达到目标电感值；

线圈6的绕制圈数满足：在线圈2-3、5、7-8的绕制圈数确定的情况下，在通路2上施加测试电压时，线圈3、6串接端口压降为0V；

线圈9的绕制圈数满足：在线圈2-3、5、6-8的绕制圈数确定的情况下，通路3的电感值达到目标电感值；

线圈1、4的绕制圈数满足：在线圈2-3、5-9的绕制圈数确定的情况下，在通路1上施加测试电压时，通路2、3上电压均为0V，并且通路1的电感值达到目标电感值。

另外，在同一通路中，三个线圈串联使用代替一个线圈单独使用，拉伸了线圈在磁棒上分布的长度，从而拉伸了磁力线的分布，进而削弱了旁瓣。

在天线产品中，对天线调配网络中满足不同频率所需要的电容及电感参数进行选取时，所述多线圈磁棒电感可以根据实际需要调谐至相应的频率点，实现单一电感上多频率共存。

对应的，本发明实施例还公开了一种天线，包括上述公开的任一种多线圈磁棒电感。

本发明实施例可以根据需求设计感值不同的天线，根据阻抗匹配要求设计阻抗，绕制出的电感所产生的旁瓣明显弱于纯磁棒电感，而且可实现多路信号同时工作，并抵消互感。另外，天线产品的感应距离是非常重要的一项性能指标，为了实现阻抗匹配现有技术在天线上串接电阻，但是这样会损失天线的感应距离，而本发明实施例在满足阻抗匹配的条件下不损失天线感应距离。

此外，本发明实施例还公开了一种通讯设备，包括上述公开的天线。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“线圈1”、“线圈2”等是用于区别类似的不同对象。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random AccessMemory，RAM）等。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种多线圈磁棒电感，其特征在于，包括：磁棒和绕制在所述磁棒上的线圈1~线圈9；线圈1~线圈3层叠在一起位于所述磁棒的左侧，线圈4~线圈6层叠在一起位于所述磁棒的中部，线圈7~线圈9层叠在一起位于所述磁棒的右侧；左、中、右三组线圈将所述磁棒划分为四段，每两段间长度偏差不超过预设值；

线圈3-5和线圈9均正向绕制，线圈1-2和线圈6-8均反向绕制；

线圈1、线圈4以及线圈7串接在一起形成通路1，线圈2、线圈5以及线圈8串接在一起形成通路2，线圈3、线圈6以及线圈9串接在一起形成通路3；

线圈1~9的圈数调试至：通路1-3的电感值均达到目标电感值，并且当在任一路通路上施加测试电压时，另外两路通路的输出电压均为0V；

线圈1~9的线径调试至：在线圈1~9的圈数确定的情况下，通路1-3的阻抗值均满足阻抗匹配需求。

2.根据权利要求1所述的多线圈磁棒电感，其特征在于，左、中、右三组线圈将所述磁棒均分为四段。

3.根据权利要求1或2所述的多线圈磁棒电感，其特征在于：

线圈3、5、7的绕制圈数满足：线圈3的感值为通路3的目标感值的5倍，线圈5的感值为通路2的目标感值的5倍，线圈7的感值为通路1的目标感值的5倍；

线圈2、8的绕制圈数满足：在线圈3、5、7的绕制圈数确定的情况下，线圈2、8绕制圈数相同，并且通路2的电感值达到目标电感值；

线圈6的绕制圈数满足：在线圈2-3、5、7-8的绕制圈数确定的情况下，在通路2上施加测试电压时，线圈3、6串接端口压降为0V；

线圈9的绕制圈数满足：在线圈2-3、5、6-8的绕制圈数确定的情况下，通路3的电感值达到目标电感值；

线圈1、4的绕制圈数满足：在线圈2-3、5-9的绕制圈数确定的情况下，在通路1上施加测试电压时，通路2、3上电压均为0V，并且通路1的电感值达到目标电感值。

4.根据权利要求3所述的多线圈磁棒电感，其特征在于，线圈3、5、7为内层线圈，线圈2、8、6为中层线圈，线圈1、4、9为外层线圈。

5.根据权利要求3所述的多线圈磁棒电感，其特征在于，所述测试电压为1V交流信号。

6.一种天线，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的多线圈磁棒电感。

7.一种通讯设备，其特征在于，包括权利要求6所述的天线。

8.一种多线圈磁棒电感参数标定方法，其特征在于，所述多线圈磁棒电感为权利要求4所述的多线圈磁棒电感，所述多线圈磁棒电感参数标定方法包括：

绕制内层线圈3、5、7；其中，线圈3、5正向绕制，线圈7反向绕制，其绕制圈数满足：线圈3的感值为通路3的目标感值的5倍，线圈5的感值为通路2的目标感值的5倍，线圈7的感值为通路1的目标感值的5倍；

绕制中层线圈2、8、6；其中，线圈2、8反向绕制，其绕制圈数满足：在保证线圈2、8绕制圈数相同的前提下，将线圈2、5、8串接在一起形成通路2，测量通路2的电感值，调整线圈2、8绕制圈数直到通路2的电感值达到目标电感值；线圈6反向绕制，其绕制圈数满足：将线圈3、6串接在一起，在通路2上施加测试电压，测量线圈3、6串接端口压降，调整线圈6绕制圈数直到线圈3、6串接端口压为0V；

绕制外层线圈1、4、9；其中，线圈9正向绕制，其绕制圈数满足：将线圈3、6、9串联在一起形成通路3，测量通路3的电感值，调整线圈9绕制圈数直至通路3的电感值达到目标电感值；线圈1反向绕制，线圈4正向绕制，其绕制圈数满足：将线圈1、4、7串联在一起形成通路1，在通路1上施加测试电压，测量通路2、3上电压，调整线圈1、4绕制圈数直至测量通路2、3上电压均为0V，通路1的电感值达到目标电感值；

记录各个线圈圈数，然后测量各个通路的阻抗值，根据阻抗匹配需求调整各个线圈线径，直至各通路实测阻抗值满足阻抗匹配需求。

9.根据权利要求8所述的多线圈磁棒电感参数标定方法，其特征在于，所述测试电压为1V交流信号。