專利名稱：用于使用駐波比信息匹配阻抗的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種用于使用駐波比(SWR)信息匹配阻抗的裝置和方法。
背景技術(shù)：
一般，諸如移動(dòng)通信終端的各種通信設(shè)備具有經(jīng)由其接收和發(fā)送具有預(yù)定頻率的信號(hào)的天線。對(duì)于天線來(lái)說(shuō)，需要使其阻抗正確，以便實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的發(fā)送和接收輻射性能。因此，相關(guān)技術(shù)通信設(shè)備包括使用電容器、電感器等的阻抗匹配單元。通過(guò)控制阻抗匹配單元的阻抗來(lái)使得天線阻抗匹配達(dá)到最優(yōu)水平。在天線位于自由空間中的情況下，進(jìn)行天線的阻抗匹配，而天線的阻抗匹配條件根據(jù)周圍環(huán)境的變化而改變。特別是使用移動(dòng)通信終端，用戶手持終端主體，并將揚(yáng)聲器靠近耳朵，或者在將移動(dòng)通信終端放在口袋、包等中的同時(shí)使用耳機(jī)。在用戶通過(guò)手持移動(dòng)通信終端主體并將其靠近耳朵來(lái)使用該終端時(shí)，或者將該主體放在口袋、包等中使用該終端時(shí)，天線的阻抗匹配條件被改變，從而削弱了在自由空間中匹配了阻抗的天線的發(fā)送和接收輻射性能。因此，在天線的阻抗匹配條件變化時(shí)，通信設(shè)備自動(dòng)地控制天線阻抗，使得天線達(dá)到最優(yōu)發(fā)送和接收輻射性能。為了使得天線能夠維持其最優(yōu)發(fā)送和接收輻射性能，需要檢測(cè)天線的阻抗變化。為此，通信設(shè)備包括定向耦合器，并檢測(cè)從定向耦合器輸出的反射功率和正向功率。此外，通過(guò)根據(jù)要成為駐波比(SWR)的檢測(cè)到的反射功率和正向功率的大小改變阻抗匹配單元的阻抗，來(lái)匹配天線的阻抗。然而，上面的天線的阻抗匹配與找到SWR在局部區(qū)域內(nèi)的最小水平的點(diǎn)相關(guān)聯(lián)， 而不是找到天線的阻抗可以變化的整個(gè)區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)。此外，存在這樣的情況不可能控制SWR使其等于或低于預(yù)定值。

發(fā)明內(nèi)容
各實(shí)施例提供了用于使用駐波比(SWR)信息匹配阻抗的裝置和方法，其能夠通過(guò)使用根據(jù)正向功率和反射功率計(jì)算的SWR信息找到阻抗匹配電路的阻抗所在的史密斯圖表的區(qū)域，并根據(jù)所找到的史密斯圖表的區(qū)域改變阻抗來(lái)正確地匹配天線的阻抗。在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于使用駐波比(SWR)信息匹配阻抗的裝置，包括定向耦合器，其提取行進(jìn)以經(jīng)由天線發(fā)送的發(fā)射信號(hào)的正向功率，以及從天線反射的發(fā)射信號(hào)的反射功率；阻抗匹配單元，其通過(guò)根據(jù)控制信號(hào)改變阻抗來(lái)匹配天線的阻抗；正向功率檢測(cè)單元，其從定向耦合器的輸出信號(hào)中檢測(cè)正向功率；反射功率檢測(cè)單元，其從定向耦合器的輸出信號(hào)中檢測(cè)反射功率；SWR運(yùn)算單元，其通過(guò)使用由正向功率檢測(cè)單元檢測(cè)到的正向功率和由反射功率檢測(cè)單元檢測(cè)到的反射功率來(lái)計(jì)算SWR;以及阻抗控制單元，其在通過(guò)使用由SWR運(yùn)算單元計(jì)算的SWR確定阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗所在的史密斯圖表的區(qū)域的同時(shí)，控制阻抗匹配單元的阻抗，阻抗控制單元根據(jù)所確定的區(qū)域控制阻抗匹配單元的阻抗，從而控制要匹配的天線的阻抗。SWR運(yùn)算單元可以包括反射系數(shù)計(jì)算部分，其通過(guò)使用由正向功率檢測(cè)單元檢測(cè)的正向功率和由反射功率檢測(cè)單元檢測(cè)的反射功率來(lái)計(jì)算反射系數(shù)；以及SWR計(jì)算部分，其根據(jù)由反射系數(shù)計(jì)算部分計(jì)算的反射系數(shù)計(jì)算SWR?？梢酝ㄟ^(guò)在作為電感區(qū)內(nèi)阻抗圓的內(nèi)部區(qū)域的第一區(qū)域、作為電感區(qū)內(nèi)阻抗圓和導(dǎo)納圓的外部區(qū)域的第二區(qū)域、作為電感區(qū)內(nèi)導(dǎo)納圓的內(nèi)部區(qū)域的第三區(qū)域、作為電容區(qū)內(nèi)導(dǎo)納圓的內(nèi)部區(qū)域的第四區(qū)域、作為電容區(qū)內(nèi)阻抗圓和導(dǎo)納圓的外部區(qū)域的第五區(qū)域以及作為電容區(qū)內(nèi)阻抗圓和導(dǎo)納圓的內(nèi)部區(qū)域的第六區(qū)域之中，至少確定初始總阻抗所在的區(qū)域，確定初始總阻抗所在的史密斯圖表的區(qū)域。在阻抗的匹配中，阻抗控制單元可以控制阻抗匹配單元的阻抗，使得阻抗匹配單元和天線的總阻抗與史密斯圖表的阻抗圓或?qū)Ъ{圓相接(meet)，于是具有期望的阻抗。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種用于使用駐波比(SWR)信息匹配阻抗的方法，包括在阻抗控制單元未對(duì)阻抗匹配單元的阻抗進(jìn)行控制的狀態(tài)下，確定由SWR運(yùn)算單元計(jì)算的初始 SWR值；在根據(jù)由SWR運(yùn)算單元計(jì)算的SWR值的增加或減小確定阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗是存在于史密斯圖表的電感區(qū)還是電容區(qū)中的同時(shí)，用阻抗控制單元控制阻抗匹配單元的阻抗；用阻抗控制單元連續(xù)地控制阻抗匹配單元的阻抗，從而允許由SWR運(yùn)算單元計(jì)算的SWR值與史密斯圖表的實(shí)軸相接，并確定在SWR值與史密斯圖表的實(shí)軸相接時(shí)的 SWR值；通過(guò)使用初始SWR值、在與史密斯圖表的實(shí)軸相接時(shí)的SWR值以及改變阻抗匹配單元的阻抗的元件的值，計(jì)算阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗的實(shí)部和虛部的值；通過(guò)使用所計(jì)算的實(shí)部和虛部的值，確定初始總阻抗所在的史密斯圖表的區(qū)域；以及根據(jù)所確定的史密斯圖表的區(qū)域控制阻抗匹配單元，以匹配天線的阻抗。SffR值與史密斯圖表的實(shí)軸相接的點(diǎn)可以是SWR值在增加之后開始減小的點(diǎn)，或者是SWR值在減小之后開始增加的點(diǎn)。在對(duì)初始總阻抗所在的史密斯圖表的區(qū)域的確定中，史密斯圖表可以被劃分為 作為電感區(qū)內(nèi)阻抗圓的內(nèi)部區(qū)域的第一區(qū)域、作為電感區(qū)內(nèi)阻抗圓和導(dǎo)納圓的外部區(qū)域的第二區(qū)域、作為電感區(qū)內(nèi)導(dǎo)納圓的內(nèi)部區(qū)域的第三區(qū)域、作為電容區(qū)內(nèi)導(dǎo)納圓的內(nèi)部區(qū)域的第四區(qū)域、作為電容區(qū)內(nèi)阻抗圓和導(dǎo)納圓的外部區(qū)域的第五區(qū)域以及作為電容區(qū)內(nèi)阻抗圓和導(dǎo)納圓的內(nèi)部區(qū)域的第六區(qū)域，并且確定初始總阻抗位于第一到第六區(qū)域中的哪一個(gè)區(qū)域。在天線的阻抗匹配中，阻抗控制單元可以控制阻抗匹配單元的阻抗，使得阻抗匹配單元和天線的總阻抗與史密斯圖表的阻抗圓或?qū)Ъ{圓相接，于是具有期望的阻抗。根據(jù)該用于使用SWR信息匹配阻抗的裝置和方法，史密斯圖表被劃分為多個(gè)區(qū)域，且確定阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位于所劃分區(qū)域的哪一個(gè)中。當(dāng)確定了史密斯圖表的區(qū)域時(shí)，通過(guò)根據(jù)確定的區(qū)域控制阻抗匹配單元的阻抗進(jìn)行天線阻抗匹配。從而，根據(jù)各實(shí)施例，SWR值可以在任何情況下被控制為預(yù)定值或更小，并可以通過(guò)在整個(gè)范圍上控制阻抗匹配單元的阻抗來(lái)正確地匹配天線的阻抗。在下面的附圖和說(shuō)明書中說(shuō)明了一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。根據(jù)說(shuō)明書和附圖以及根據(jù)權(quán)利要求書其它特征將變得明顯。


圖I是例示根據(jù)實(shí)施例的阻抗匹配裝置的結(jié)構(gòu)的視圖。圖2是例示根據(jù)實(shí)施例的阻抗匹配裝置的阻抗匹配單元的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的視圖。圖3是例示根據(jù)實(shí)施例的阻抗匹配裝置的駐波比(SWR)運(yùn)算單元的結(jié)構(gòu)的視圖。圖4是示出根據(jù)實(shí)施例的阻抗匹配方法中的阻抗控制單元的操作的流程圖。圖5是用于說(shuō)明史密斯圖表的結(jié)構(gòu)的視圖。圖6A和圖6B是用于說(shuō)明如何通過(guò)改變阻抗匹配單元的阻抗來(lái)改變天線和阻抗匹配單元的總阻抗的視圖。圖7是例示根據(jù)實(shí)施例的史密斯圖表的劃分區(qū)域的視圖。圖8是用于說(shuō)明在阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位于第一區(qū)域中時(shí)的阻抗匹配的視圖。圖9是用于說(shuō)明在阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位于第二區(qū)域中時(shí)的阻抗匹配的視圖。圖10是用于說(shuō)明在阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位于第三區(qū)域中時(shí)的阻抗匹配的視圖。圖11是用于說(shuō)明在阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位于第四區(qū)域中時(shí)的阻抗匹配的視圖。圖12是用于說(shuō)明在阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位于第五區(qū)域中時(shí)的阻抗匹配的視圖。圖13是用于說(shuō)明在阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗位于第六區(qū)域中時(shí)的阻抗匹配的視圖。
具體實(shí)施例方式下面將詳細(xì)參考本公開的各實(shí)施例，在附圖中例示了各實(shí)施例的例子。下面詳細(xì)的說(shuō)明僅用于示例性說(shuō)明各實(shí)施例，以用于對(duì)本公開的原理和概念進(jìn)行有用和簡(jiǎn)單的說(shuō)明。只提供了本公開的基本理解所需的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，在附圖中示例性說(shuō)明了本公開的原理的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員設(shè)計(jì)的各種實(shí)施例。圖I是例示根據(jù)本實(shí)施例的阻抗匹配裝置的結(jié)構(gòu)的視圖。這里，附圖標(biāo)記100是定向耦合器。定向耦合器100提取行進(jìn)以經(jīng)由天線110發(fā)送的發(fā)射信號(hào)FEM的正向功率， 以及從天線Iio反射的發(fā)射信號(hào)FEM的反射功率。附圖標(biāo)記120是阻抗匹配單元。阻抗匹配單元120根據(jù)輸入控制信號(hào)改變阻抗， 從而匹配天線110的阻抗。附圖標(biāo)記130是正向功率檢測(cè)單元。正向功率檢測(cè)單元130檢測(cè)由定向耦合器 100提取的正向功率P1。
附圖標(biāo)記140是反射功率檢測(cè)單元。反射功率檢測(cè)單元140檢測(cè)由定向耦合器 100提取的反射功率P2。附圖標(biāo)記150是駐波比(SWR)運(yùn)算單元。SWR運(yùn)算單元150通過(guò)使用由正向功率檢測(cè)單元130檢測(cè)的正向功率Pl和由反射功率檢測(cè)單元140檢測(cè)的反射功率P2，來(lái)計(jì)算 SffR0附圖標(biāo)記160是阻抗控制單元。阻抗控制單元160在控制阻抗匹配單元120的阻抗的同時(shí)，通過(guò)使用由SWR運(yùn)算單元150計(jì)算的SWR，確定史密斯圖表中阻抗匹配單元120 的阻抗所位于的區(qū)域。然后，阻抗控制單元160根據(jù)確定的區(qū)域控制阻抗匹配單元120的阻抗，從而控制要匹配的天線110的阻抗。對(duì)于阻抗匹配單元120來(lái)說(shuō)，例如，如圖2中所示，可變電容器C1被連接在定向耦合器100的輸出端子和接地端子之間，且定向耦合器100的輸出端子被經(jīng)由可變電容器C2 和電感器L1連接到天線110，且可變電容器C3和電感器L2被并聯(lián)連接在電感器L1和天線 110的節(jié)點(diǎn)與接地端子之間。以舉例的方式說(shuō)明了圖2中所示的阻抗匹配單元120的結(jié)構(gòu)，且阻抗匹配單元120 可以以各種方式構(gòu)造。如圖3中所示，SWR運(yùn)算單元150包括通過(guò)使用由正向功率檢測(cè)單元130檢測(cè)的正向功率Pl和由反射功率檢測(cè)單元140檢測(cè)的反射功率P2來(lái)計(jì)算反射系數(shù)的反射系數(shù)計(jì)算部分300，以及通過(guò)使用由反射系數(shù)計(jì)算部分300計(jì)算的反射系數(shù)來(lái)計(jì)算SWR的SWR計(jì)算部分310。在具有上面的結(jié)構(gòu)的阻抗匹配裝置中，輸入發(fā)射信號(hào)FEM被經(jīng)由定向耦合器100 和阻抗匹配單元120應(yīng)用到天線110，然后被發(fā)送。在這種情況下，根據(jù)天線110的阻抗匹配狀態(tài)反射發(fā)射信號(hào)FEM，并將反射信號(hào)輸入到定向耦合器100。然后，定向耦合器100提取發(fā)射信號(hào)FEM的傳動(dòng)到天線110的正向功率，以及從天線100反射的發(fā)射信號(hào)FEM的反射功率。由定向耦合器100提取的正向功率和反射功率被分別輸入到正向功率檢測(cè)單元 130和反射功率檢測(cè)單元140，從而檢測(cè)正向功率Pl和反射功率P2。檢測(cè)到的正向功率Pl 和反射功率P2被輸入到SWR運(yùn)算單元150的反射系數(shù)計(jì)算部分300。其后，反射系數(shù)計(jì)算部分300通過(guò)使用正向功率Pl和反射功率P2來(lái)計(jì)算反射系數(shù)。也就是說(shuō)，反射系數(shù)計(jì)算部分300通過(guò)使用例如下面的等式I來(lái)計(jì)算反射系數(shù) (Γ)
權(quán)利要求
1.一種用于使用駐波比SWR信息匹配阻抗的裝置，所述裝置包括定向耦合器，其提取行進(jìn)以經(jīng)由天線發(fā)送的發(fā)射信號(hào)的正向功率，以及從所述天線反射的所述發(fā)射信號(hào)的反射功率；阻抗匹配單元，其通過(guò)根據(jù)控制信號(hào)改變阻抗來(lái)匹配所述天線的阻抗；正向功率檢測(cè)單元，其從所述定向耦合器的輸出信號(hào)中檢測(cè)所述正向功率；反射功率檢測(cè)單元，其從所述定向耦合器的所述輸出信號(hào)中檢測(cè)所述反射功率；SWR運(yùn)算單元，其通過(guò)使用由所述正向功率檢測(cè)單元檢測(cè)到的正向功率和由所述反射功率檢測(cè)單元檢測(cè)到的反射功率來(lái)計(jì)算SWR ;以及阻抗控制單元，其在通過(guò)使用由所述SWR運(yùn)算單元計(jì)算的SWR確定所述阻抗匹配單元和所述天線的初始總阻抗所在的史密斯圖表的區(qū)域的同時(shí)，控制所述阻抗匹配單元的阻抗，所述阻抗控制單元根據(jù)所確定的區(qū)域控制所述阻抗匹配單元的阻抗，從而控制要匹配的所述天線的阻抗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述SWR運(yùn)算單元包括反射系數(shù)計(jì)算部分，其通過(guò)使用由所述正向功率檢測(cè)單元檢測(cè)的所述正向功率和由所述反射功率檢測(cè)單元檢測(cè)的所述反射功率來(lái)計(jì)算反射系數(shù)；以及SWR計(jì)算部分，其根據(jù)由所述反射系數(shù)計(jì)算部分計(jì)算的所述反射系數(shù)計(jì)算SWR。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，通過(guò)在作為電感區(qū)內(nèi)阻抗圓的內(nèi)部區(qū)域的第一區(qū)域、作為所述電感區(qū)內(nèi)所述阻抗圓和導(dǎo)納圓的外部區(qū)域的第二區(qū)域、作為所述電感區(qū)內(nèi)所述導(dǎo)納圓的內(nèi)部區(qū)域的第三區(qū)域、作為電容區(qū)內(nèi)所述導(dǎo)納圓的內(nèi)部區(qū)域的第四區(qū)域、作為所述電容區(qū)內(nèi)所述阻抗圓和所述導(dǎo)納圓的外部區(qū)域的第五區(qū)域以及作為所述電容區(qū)內(nèi)所述阻抗圓和所述導(dǎo)納圓的內(nèi)部區(qū)域的第六區(qū)域之中，至少確定所述初始總阻抗所在的區(qū)域，來(lái)確定所述初始總阻抗所在的所述史密斯圖表的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中，在所述阻抗的匹配中，所述阻抗控制單元控制所述阻抗匹配單元的阻抗，使得所述阻抗匹配單元和所述天線的總阻抗與史密斯圖表的阻抗圓或?qū)Ъ{圓相接，于是具有期望的阻抗。
5.一種用于使用駐波比SWR信息匹配阻抗的方法，所述方法包括在阻抗控制單元未對(duì)阻抗匹配單元的阻抗進(jìn)行控制的狀態(tài)下，確定由SWR運(yùn)算單元計(jì)算的初始SWR值；在根據(jù)由所述SWR運(yùn)算單元計(jì)算的SWR值的增加或減小確定所述阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗是存在于史密斯圖表的電感區(qū)還是電容區(qū)中的同時(shí)，用所述阻抗控制單元控制所述阻抗匹配單元的阻抗；用所述阻抗控制單元連續(xù)地控制所述阻抗匹配單元的阻抗，從而允許由所述SWR運(yùn)算單元計(jì)算的SWR值與所述史密斯圖表的實(shí)軸相接，并確定在所述SWR值與史密斯圖表的實(shí)軸相接時(shí)的SWR值；通過(guò)使用所述初始SWR值、在與史密斯圖表的實(shí)軸相接時(shí)的SWR值以及改變所述阻抗匹配單元的阻抗的元件的值，計(jì)算所述阻抗匹配單元和所述天線的初始總阻抗的實(shí)部和虛部的值；通過(guò)使用所計(jì)算的實(shí)部和虛部的值，確定所述初始總阻抗所在的史密斯圖表的區(qū)域；以及根據(jù)所確定的所述史密斯圖表的區(qū)域控制所述阻抗匹配單元，以匹配所述天線的阻抗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述SWR值與所述史密斯圖表的實(shí)軸相接的點(diǎn)是所述SWR值在增加之后開始減小的點(diǎn)，或者是所述SWR值在減小之后開始增加的點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在對(duì)所述初始總阻抗所在的所述史密斯圖表的區(qū)域的確定中，所述史密斯圖表被劃分為作為電感區(qū)內(nèi)阻抗圓的內(nèi)部區(qū)域的第一區(qū)域、作為所述電感區(qū)內(nèi)所述阻抗圓和導(dǎo)納圓的外部區(qū)域的第二區(qū)域、作為所述電感區(qū)內(nèi)所述導(dǎo)納圓的內(nèi)部區(qū)域的第三區(qū)域、作為電容區(qū)內(nèi)所述導(dǎo)納圓的內(nèi)部區(qū)域的第四區(qū)域、作為所述電容區(qū)內(nèi)所述阻抗圓和所述導(dǎo)納圓的外部區(qū)域的第五區(qū)域以及作為所述電容區(qū)內(nèi)所述阻抗圓和所述導(dǎo)納圓的內(nèi)部區(qū)域的第六區(qū)域，并且確定所述初始總阻抗位于所述第一到第六區(qū)域中的哪一個(gè)區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在所述天線的阻抗匹配中，所述阻抗控制單元控制所述阻抗匹配單元的阻抗，使得所述阻抗匹配單元和所述天線的總阻抗與史密斯圖表的阻抗圓或?qū)Ъ{圓相接，于是具有期望的阻抗。
全文摘要
提供一種用于通過(guò)使用駐波比(SWR)信息匹配天線的阻抗的裝置和方法。在控制阻抗匹配單元的阻抗的同時(shí)，通過(guò)使用由SWR運(yùn)算單元計(jì)算的SWR定位所述阻抗匹配單元和天線的初始總阻抗在史密斯圖表的區(qū)域，并根據(jù)確定的區(qū)域控制阻抗匹配單元的阻抗，從而正確地匹配天線的阻抗。
文檔編號(hào)H03H7/38GK102594286SQ20111022522
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者宋珠榮, 張炯碩, 樸棟燦, 李尚勛, 柳鐘元, 趙盛培, 金昌郁 申請(qǐng)人:Lg伊諾特有限公司, 韓國(guó)高等科學(xué)技術(shù)研究所