專利名稱：天線分集系統(tǒng)以及操作所說系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種天線分集，包括第一和第二天線振子，第一天線振子用于按照有源模式(activemode)操作并且包括用于連接第一天線振子到所說電子設(shè)備的收發(fā)器以收發(fā)電磁信號(hào)的連接；第二天線振子用于通過干擾由于電磁耦合產(chǎn)生的第一天線振子的阻抗按照無源模式(parasitic mode)進(jìn)行操作；其中按照無源模式操作的天線振子是通過可調(diào)節(jié)的阻抗終止的；并且，本發(fā)明涉及操作天線分集的方法，所說的天線分集包括第一和第二天線振子，第一天線振子用于按照有源模式操作，第一天線振子連接到收發(fā)器以收發(fā)電磁信號(hào)；第二天線振子用于通過干擾由于到第一天線元件的電磁耦合產(chǎn)生的第一天線振子的阻抗按照無源模式進(jìn)行操作；背景技術(shù)天線分集在本領(lǐng)域中基本上是公知的。與單天線相比，天線分集能夠提高語音質(zhì)量、減小分支呼叫(dropped calls)、擴(kuò)展范圍，即使在背靠建筑物、桌椅、樹等的可能產(chǎn)生無線電信號(hào)折射或反射的那些不良信號(hào)環(huán)境中亦是如此。
在Scott，N.L.，Leonard-Taylor，M.O.和Vaughan，R.G.的文章“用金屬線和單極樣機(jī)描述的使用切換的無源單元的單端口自適應(yīng)天線的分集增益”(IEEE學(xué)報(bào)的A部和P部，第47卷，第6期，第1066-1070頁，1999年6月)中，公開了已知的天線分集的一個(gè)例。在圖2中表示出在所說的文章中公開的天線分集，現(xiàn)在進(jìn)行簡(jiǎn)單的討論。
按照?qǐng)D2，天線分集包括一個(gè)有源天線21，在下面也稱之為在有源模式操作的天線振子。該天線分集還包括一個(gè)無源天線22，在下面也稱之為在無源模式操作的天線振子。雖然有源天線21連接到收發(fā)器23，但無源天線22并不連接到所說的收發(fā)器23。然而，無源天線22和有源天線21彼此的位置很接近，其結(jié)果是在無源天線22和有源天線21之間產(chǎn)生電磁耦合。有源天線21在一開始就具有一個(gè)固定阻抗(未示出)。經(jīng)過控制單元25可以調(diào)節(jié)與無源天線22相連的阻抗24，以使經(jīng)過有源天線21收發(fā)的信號(hào)的輻射圖是最佳的，即，在天線只存在低關(guān)聯(lián)的信號(hào)。
更加具體地說，控制單元25的操作過程如下通過調(diào)節(jié)與無源天線22相連的阻抗24，控制單元25針對(duì)不同的阻抗24對(duì)于有源天線21的輻射圖的影響來檢查與無源天線22相連的不同的阻抗24。
在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)對(duì)于信號(hào)的強(qiáng)度的檢查的數(shù)值。最后，由控制單元25選擇并調(diào)節(jié)代表最佳輻射圖的阻抗組合。測(cè)試與無源天線22連接的不同阻抗以檢測(cè)可保證最佳輻射圖的阻抗的所述的過程要經(jīng)常重復(fù)進(jìn)行，以便在必要時(shí)更新無源天線的調(diào)節(jié)阻抗。
在圖2中表示的是阻抗24的調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)是作為選擇3個(gè)阻抗?fàn)顟B(tài)的開關(guān)實(shí)現(xiàn)。阻抗24的變化通過在無源天線和有源天線之間的電磁耦合將導(dǎo)致由有源天線看見的阻抗變化。
然而，在按照?qǐng)D2所示的天線分集操作期間，在有源天線21的阻抗和收發(fā)器23的阻抗之間仍舊存在不期望的失配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是進(jìn)一步減小失配量，同時(shí)能夠使電磁信號(hào)在有源天線和收發(fā)器之間的有源路徑上的預(yù)定的信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)最佳。
通過權(quán)利要求1的主題來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。更加具體地說，通過一個(gè)預(yù)選擇單元和一個(gè)選擇單元來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，所說的預(yù)選擇單元用于調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)阻抗，以保證在有源模式下天線振子的阻抗和收發(fā)器的阻抗之間的失配量低于預(yù)定閾值；所說的選擇單元用于調(diào)節(jié)由預(yù)選擇單元確定的一個(gè)范圍內(nèi)的可調(diào)節(jié)阻抗，最好地完成收發(fā)的電磁信號(hào)的預(yù)定接收信號(hào)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
預(yù)定信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)例如可以確定為最大信號(hào)噪聲比、和/或最大信號(hào)強(qiáng)度、和/或最大信號(hào)干擾比和/或最大信號(hào)噪聲加干擾比(maximal signal-to-noise-plus-interference ratio)。
因?yàn)闊o源天線振子靠近有源天線振子放置，所以無源天線終端阻抗的變化對(duì)于有源天線振子有很大的影響。這就意味著，除了信號(hào)質(zhì)量的要求以外，還必須滿足在收發(fā)器上的有源天線振子之間的匹配要求。在在Scott，N.L.，Leonard-Taylor，M.O.和Vaughan，R.G.的文章“用金屬線和單極樣機(jī)描述的使用切換的無源單元的單端口自適應(yīng)天線的分集增益”(IEEE學(xué)報(bào)的A部和P部，第47卷，第6期，第1066-1070頁，1999年6月)中，這不成問題，因?yàn)樘炀€振子彼此分開的距離將使無源元件之一的終端阻抗的變化基本上不會(huì)對(duì)有源天線振子和收發(fā)器之間的匹配產(chǎn)生任何影響。
所述的本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是由于按照最終選擇的特定配置進(jìn)行的調(diào)節(jié)，可同時(shí)滿足兩個(gè)要求第一，使不期望的失配減至最小，即，低于預(yù)定閾值；第二，使在有源路徑上收發(fā)的電磁信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的程度最大。
進(jìn)而，阻抗變化，即，在無源模式由控制單元產(chǎn)生的天線振子的阻抗變化，可保持在低于預(yù)定閾值，其結(jié)果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，所說的阻抗變化對(duì)于有源天線的阻抗幾乎沒有任何不利的影響；因此可以認(rèn)為，阻抗變化已經(jīng)消除。
本發(fā)明的技術(shù)教導(dǎo)還可以應(yīng)用到第一組和第二組天線振子，其中第一組天線振子在無源模式下操作，第二組天線振子同時(shí)在有源模式下操作。
本發(fā)明的上述的目的還可由獨(dú)立的方法權(quán)利要求2的主題來實(shí)現(xiàn)。所說的方法權(quán)利要求的優(yōu)點(diǎn)與以上所述的權(quán)利要求1的優(yōu)點(diǎn)是一樣的。
有益的作法是，或者偶爾地、或者在預(yù)定的時(shí)間間隔、或者在失配變化以后、或者在接收的信號(hào)質(zhì)量變化以后，重復(fù)無源天線振子阻抗的調(diào)節(jié)。這些重復(fù)最好能使所選的和所調(diào)節(jié)的阻抗配置產(chǎn)生正確的自適應(yīng)，從而使電磁信號(hào)在有源路徑上實(shí)現(xiàn)預(yù)定的信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的程度最大。還有，當(dāng)檢測(cè)到失配的變化或者接收信號(hào)質(zhì)量的變化時(shí)，所說的變化例如是由于在有源天線附近存在一個(gè)物體的變化引起的，則要實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)以保證正確的接收。
本發(fā)明的另外的優(yōu)選實(shí)施例是其余的從屬權(quán)利要求的主題。
總括起來，本發(fā)明可使失配量最小，同時(shí)還能使電磁信號(hào)在第一天線振子和收發(fā)器之間的有源路徑上預(yù)定的信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)最高。提供預(yù)選擇單元130以及選擇單元140，以便選擇與第二天線連接的最佳可調(diào)節(jié)阻抗，從而可以保證所說的失配量小于預(yù)定閾值，并且還可保證在由可允許失配確定的范圍內(nèi)最佳地同時(shí)完成所收發(fā)的電磁信號(hào)的預(yù)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。


以下結(jié)合4個(gè)附圖進(jìn)行描述，其中圖1表示按照本發(fā)明的天線分集的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；圖2表示在本領(lǐng)域中公知的天線分集；圖3表示有源天線的回波損耗隨連接到無源天線的可調(diào)節(jié)阻抗的變化；圖4表示所接收的信號(hào)質(zhì)量的指示值隨連接到無源天線的可調(diào)節(jié)阻抗的變化。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖1描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1表示一個(gè)電磁設(shè)備的天線分集，具體來說即無線蜂窩終端如電話或?qū)ず魴C(jī)等的天線分集。天線分集包括有源模式操作的第一天線振子110a和無源模式操作的第二天線振子110b。在上面已經(jīng)參照附圖2描述了有源模式和無源模式。
本發(fā)明的天線分集還包括一個(gè)預(yù)選擇單元130，用于測(cè)試天線分集的所有可利用的配置，并且最終從所有的測(cè)試的配置中選擇N個(gè)配置，以保證有源模式天線振子的阻抗(未示出)和天線分集的收發(fā)器160的阻抗之間的失配量小于預(yù)定閾值。下面將給出對(duì)于單元130的操作的詳細(xì)描述。
術(shù)語“配置”意指一個(gè)參數(shù)，所說的參數(shù)代表按照無源模式操作的天線振子的阻抗的選擇或調(diào)節(jié)量。
進(jìn)而，天線分集還包括一個(gè)選擇單元140，用于從由預(yù)選擇單元130提供的多個(gè)N個(gè)配置或配置的范圍中選擇出單個(gè)特定的配置，以便對(duì)于收發(fā)的電磁信號(hào)最好地完成預(yù)定的信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
下面，更加詳細(xì)地描述預(yù)選擇單元130的操作。更加具體地說，所說的操作包括如下步驟a1)在有源模式操作第一天線振子并且在無源模式操作第二天線振子；a2)依次將連接到第二天線振子的阻抗改變?yōu)閚1個(gè)不同的數(shù)量，并且檢測(cè)第一天線振子的阻抗和收發(fā)器(160)的阻抗元件之間的對(duì)等(co-ordinated)失配量，而且還要檢測(cè)由第一天線振子收發(fā)的電磁信號(hào)實(shí)現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)等程度；b)從n1個(gè)配置的范圍中選擇并提供N個(gè)配置，其中的N≤n1，它們的阻抗元件失配量小于預(yù)定閾值。
圖3表示有源天線的回波損耗隨連接到無源天線的可調(diào)節(jié)阻抗的變化。連接到無源天線的可調(diào)節(jié)阻抗有一個(gè)復(fù)數(shù)的阻抗，可以表示為R+jX。圖3表示的是有源天線的回波損耗隨復(fù)數(shù)平面內(nèi)的阻抗元件R+jX變化的2維曲線圖。對(duì)于一個(gè)可接受的接收，期望的阻抗匹配至少是-8分貝。選擇單元確定如圖3所示的信息以獲得一定范圍的可調(diào)節(jié)阻抗的可能的配置?？赡艿呐渲玫姆秶趶?fù)數(shù)平面內(nèi)包括一個(gè)或多個(gè)區(qū)域，這里的對(duì)應(yīng)的回波損耗小于一定的閾值。在這些區(qū)域內(nèi)包括的R+jX值形成可調(diào)節(jié)阻抗的可能的配置的范圍。
圖4表示接收的信號(hào)質(zhì)量指示值隨與無源天線連接的可調(diào)節(jié)阻抗的變化。在圖4中的所示的數(shù)據(jù)不是信號(hào)質(zhì)量的指接曲線圖，而是在Z＝-j50可調(diào)節(jié)阻抗保持不變時(shí)接收的信號(hào)和可調(diào)節(jié)阻抗變?yōu)閆＝R+jX時(shí)接收的信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性的曲線，其中的R和jX形成圖4中的曲線的軸。期望的關(guān)聯(lián)性的數(shù)值低，因?yàn)閷?duì)于天線分集來說，在接收的信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性應(yīng)該盡可能的低。
選擇單元現(xiàn)在比較配置的范圍(即，在圖3的曲線圖中可調(diào)節(jié)阻抗的Z＝R+jX值導(dǎo)致可接受的回波損耗(因此導(dǎo)致可接受的失配)的區(qū)域)與圖4中曲線圖的低關(guān)聯(lián)值的區(qū)域，并且在由回波損耗數(shù)據(jù)確定的配置范圍內(nèi)選擇關(guān)聯(lián)性最低的配置。這個(gè)配置就代表了在失配和接收的信號(hào)質(zhì)量之間的最佳的折衰配置。如果由圖3中的區(qū)域表述的可調(diào)節(jié)阻抗的多個(gè)配置范圍都具有可接受的回波損耗值，并且多個(gè)配置都提供可比較的接收信號(hào)質(zhì)量，則必須使用附加的選擇標(biāo)準(zhǔn)來選擇單個(gè)配置。
權(quán)利要求
1.天線分集，包括第一天線振子和第二天線振子，第一天線振子用于按照有源模式操作并且包括用于連接第一天線振子到所說電子設(shè)備的收發(fā)器以收發(fā)電磁信號(hào)的連接，第二天線振子通過干擾由電磁耦合產(chǎn)生的第一天線振子的阻抗按照無源模式操作；其中通過一個(gè)可調(diào)節(jié)阻抗終止按照無源模式操作的第二天線振子；其特征在于一個(gè)預(yù)選擇單元，用于調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)阻抗，以保證在有源模式操作的天線振子的阻抗和收發(fā)器的阻抗之間的失配量小于預(yù)定閾值；一個(gè)選擇單元，用于在由預(yù)選擇單元確定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)阻抗，對(duì)于收發(fā)的電磁信號(hào)最好地完成預(yù)定接收的信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
2.操作天線分集的方法，該天線分集包括第一天線振子和第二天線振子，第一天線振子用于通過連接到收發(fā)器以收發(fā)電磁信號(hào)按照有源模式操作，第二天線振子通過干擾由于到第一天線振子的電磁耦合產(chǎn)生的第一天線振子的阻抗按照無源模式操作；所說的方法的特征在于如下步驟調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)阻抗，以保證在有源模式操作的天線振子的阻抗和收發(fā)器的阻抗之間的失配量小于預(yù)定閾值；在由預(yù)選擇單元確定的范圍內(nèi)選擇可調(diào)節(jié)阻抗，對(duì)于收發(fā)的電磁信號(hào)最好地完成預(yù)定接收的信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于或者偶然地、或者在預(yù)定的時(shí)間間隔之后、或者在失配發(fā)生變化之后、或者在接收的信號(hào)質(zhì)量變化之后，重復(fù)所說的方法步驟。
4.權(quán)利要求2或3的方法，其特征在于調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)阻抗的步驟還包括如下的子步驟依次改變第二天線振子的可調(diào)節(jié)阻抗，使其為n1個(gè)不同的量，并且檢測(cè)第一天線振子的阻抗元件和收發(fā)器的阻抗之間的對(duì)等失配量以及由第一天線振子收發(fā)的電磁信號(hào)實(shí)現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)等程度。
5.集成電路，包括收發(fā)器(160)；和第一輸入端，用于連接第一天線振子到收發(fā)器(160)以收發(fā)電磁信號(hào)；和第二輸入端，用于連接第二天線振子，使其通過干擾由電磁耦合產(chǎn)生的第一天線振子的阻抗按照無源模式操作；連接到第二輸入端用于終止第二天線振子(110b)的可調(diào)節(jié)阻抗(170b)；其特征在于集成電路還包括一個(gè)預(yù)選擇單元(130)，它連接到第一輸入端并且包括一個(gè)輸出端，用于調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)阻抗(170b)，在這里可操作預(yù)選擇單元(13)以保證在有源模式操作的天線振子的阻抗和收發(fā)器(160)的阻抗之間的失配量小于預(yù)定閾值；一個(gè)選擇單元(140)，連接到預(yù)選擇單元(130)并且連接到收發(fā)器(160)的輸出端以提供接收的信號(hào)質(zhì)量信息，在這里，操作選擇單元(14)，以便在由預(yù)選擇單元(130)確定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)阻抗(170b)，最好地完成收發(fā)的電磁信號(hào)的預(yù)定接收的信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天線分集，它包括第一天線振子和第二天線振子，第一天線振子用于按照有源模式操作并且第二天線振子按照無源模式操作。本發(fā)明使失配量最小，同時(shí)還能使電磁信號(hào)在第一天線振子和收發(fā)器之間的有源路徑上的預(yù)定的信號(hào)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)最高。通過提供預(yù)選擇單元130和選擇單元140以便選擇連接到第二天線振子的最佳可調(diào)節(jié)阻抗，從而可以保證所說的失配量小于預(yù)定閾值，并且同時(shí)可以保證在由可允許的失配確定的范圍內(nèi)最好地完成收發(fā)的電磁信號(hào)的預(yù)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明還涉及操作這種天線分集的方法。
文檔編號(hào)H04B7/10GK1675798SQ03818756
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月5日
發(fā)明者K·R·博伊勒, W·M·C·多爾曼斯, L·勒伊坦, P·J·馬斯塞伊 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司