自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)及方法，其包含：閉合回路系統(tǒng)，其用于感測經(jīng)發(fā)射RF信號的近場RF信號及調(diào)諧天線或在多個天線之間切換，使得所述經(jīng)發(fā)射RF信號的強(qiáng)度最大化。感測天線檢測所述近場RF信號，所述近場RF信號經(jīng)濾波且轉(zhuǎn)換成RF強(qiáng)度控制信號，所述RF強(qiáng)度控制信號可用于產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號。天線調(diào)諧器使用所述天線調(diào)諧控制信號以通過動態(tài)地改變所述天線的電長度或在多個天線之間切換而使所述天線保持諧振以最大化所述輻射RF信號的所述強(qiáng)度。此類天線可較不易于歸因于與人體或其它物體的交互而失諧。使所述天線動態(tài)地匹配RF功率放大器及低噪聲放大器可改進(jìn)穩(wěn)定性、功率效率、增益、噪聲指數(shù)、及接收器靈敏度。
【專利說明】
自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請案大體上涉及自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)及方法。特定來說，本申請案涉及用于運(yùn)用包含感測天線、RF檢測器、處理器、及天線調(diào)諧器的閉合回路系統(tǒng)自適性地調(diào)諧天線的系統(tǒng)及方法;及用于可調(diào)諧天線的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]音頻制作可涉及許多組件(包含用于捕獲及記錄制作(例如電視節(jié)目、新聞、電影、實(shí)況賽事及其它類型的制作)的聲音的麥克風(fēng)、無線音頻發(fā)射器、無線音頻接收器、記錄器及/或混頻器)的使用。麥克風(fēng)通常捕獲制作的聲音，所述聲音從麥克風(fēng)及/或無線音頻發(fā)射器無線地發(fā)射到無線音頻接收器。無線音頻接收器可被連接到用于由工作人員記錄及/或混合聲音的記錄器及/或混頻器，例如制作混音器。電子裝置(例如計(jì)算機(jī)及智能電話)可被連接到記錄器及/或混頻器以允許工作人員監(jiān)測音頻電平及時間碼。
[0003]無線音頻發(fā)射器、無線音頻接收器及其它便攜式無線通信裝置包含用于發(fā)射含有數(shù)字或模擬信號(例如經(jīng)調(diào)制音頻信號)、數(shù)據(jù)信號、及/或控制信號的射頻(RF)信號的天線。便攜式無線通信裝置的用戶包含舞臺表演者、歌手、演員、新聞記者等。一種常見類型的便攜式無線通信裝置是無線腰掛式發(fā)射器，其通常使用皮帶夾、束帶、膠帶等等緊固在用戶的身體上。
[0004]包含在便攜式無線通信裝置上的電小天線通常是低輪廓且小的，使得裝置的大小減小，與天線的物理交互最小化，且?guī)椭[藏裝置不被觀眾看見。取決于所利用的天線類型，天線可從裝置延伸或包含于裝置內(nèi)。然而，歸因于基本物理限制，天線的可用帶寬及效率隨天線的大小減小而減小。此外，電小天線更可能經(jīng)受靠近人體的失諧效應(yīng)。舉例來說，RF信號發(fā)射在一些情況下可因?yàn)槿梭w鄰近天線而降級達(dá)20dB。
[0005]用于便攜式無線通信裝置中的典型天線類型包含四分之一波長鞭形天線、部分或完全螺旋天線、陶瓷芯片天線、及其它類型的天線。這些天線類型中的每一者都具有缺點(diǎn)。四分之一波長鞭形天線可從裝置延伸，且因此過長，難以隱藏，且易于損壞。部分或完全螺旋天線也可從裝置延伸且具有有限的操作帶寬、降級的輻射效率，且在靠近人體時易于失諧。陶瓷芯片天線雖然能夠包含在裝置內(nèi)且在物理上小于其它天線類型，但陶瓷芯片天線可具有非常低的輻射效率、極有限的操作帶寬，且在靠近人體時也易于失諧。
[0006]因此，存在對于解決這些問題的系統(tǒng)及方法的機(jī)會。更特定來說，存在對于自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)及方法的機(jī)會，所述自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)及方法用于運(yùn)用閉合回路系統(tǒng)調(diào)諧天線以使天線能夠具有增大的輻射電阻、改進(jìn)的輻射效率、針對改進(jìn)的可自動調(diào)諧操作頻率的最大化遠(yuǎn)場強(qiáng)度、對失諧的較小靈敏度、及集成在裝置內(nèi)的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明希望通過提供自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)及方法來解決上文提及的問題，所述自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)及方法經(jīng)設(shè)計(jì)以(除其它方面外):(I)利用感測天線從自天線發(fā)射的RF信號檢測近場射頻(RF)信號；(2)基于近場RF信號的強(qiáng)度，將近場RF信號轉(zhuǎn)換成RF強(qiáng)度控制信號；(3)基于RF強(qiáng)度控制信號產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號；(4)基于天線調(diào)諧控制信號，運(yùn)用天線調(diào)諧器控制天線的電長度，使得從天線發(fā)射的RF信號的強(qiáng)度最大化;及(5)提供與調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)通信的電小天線以改進(jìn)輻射電阻及輻射效率。天線可為電子可調(diào)天線，且可具有任何類型的物理配置。
[0008]在實(shí)施例中，一種自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)可包含:感測天線，其用于檢測從發(fā)射天線發(fā)射的RF信號的近場RF信號。所述系統(tǒng)還可包含:帶通濾波器，其用于從近場RF信號產(chǎn)生經(jīng)濾波近場RF信號；及RF檢測器，其用于將經(jīng)濾波近場RF信號轉(zhuǎn)換成表示經(jīng)濾波近場RF信號的強(qiáng)度的RF強(qiáng)度控制信號。處理器可接收RF強(qiáng)度控制信號且基于RF強(qiáng)度控制信號產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號。天線調(diào)諧器可經(jīng)配置以基于天線調(diào)諧控制信號控制發(fā)射天線的電長度，使得由發(fā)射天線發(fā)射的RF信號的強(qiáng)度最大化。
[0009]在另一實(shí)施例中，一種用于自適性地自調(diào)發(fā)射天線的方法包含檢測從發(fā)射天線發(fā)射的RF信號的近場RF信號?？蓪⒔鼒鯮F信號帶通濾波以產(chǎn)生經(jīng)濾波近場RF信號?？蓪⒔?jīng)濾波近場RF信號轉(zhuǎn)換成表示經(jīng)濾波近場RF信號的強(qiáng)度的RF強(qiáng)度控制信號，且可基于RF強(qiáng)度控制信號產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號?？苫谔炀€調(diào)諧控制信號控制發(fā)射天線的電長度，使得由發(fā)射天線發(fā)射的RF信號的強(qiáng)度最大化。
[0010]在又一實(shí)施例中，一種自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)可包含:感測天線，其用于檢測以第一頻率的第一 RF信號的第一近場RF信號，且用于檢測以不同于第一頻率的第二頻率的第二RF信號的第二近場RF信號。第一 RF信號可能已從第一發(fā)射天線發(fā)射，且第二 RF信號可能已從第二發(fā)射天線發(fā)射。基于是第一還是第二 RF信號正被發(fā)射，第一 RF開關(guān)可從第一或第二近場RF信號傳送所選擇的近場RF信號。第一及第二帶通濾波器可分別從第一及第二近場RF信號產(chǎn)生第一及第二經(jīng)濾波近場RF信號?；谑堑谝贿€是第二 RF信號正被發(fā)射，第二 RF開關(guān)可從第一或第二經(jīng)濾波近場RF信號傳送所選擇的經(jīng)濾波近場RF信號。RF檢測器可將所選擇的經(jīng)濾波近場RF信號轉(zhuǎn)換成表示所選擇的經(jīng)濾波近場RF信號的強(qiáng)度的RF強(qiáng)度控制信號。處理器可接收RF強(qiáng)度控制信號且基于RF強(qiáng)度控制信號產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號。第一天線調(diào)諧器可經(jīng)配置以基于天線調(diào)諧控制信號控制第一發(fā)射天線的電長度，使得由第一發(fā)射天線發(fā)射的第一 RF信號的強(qiáng)度最大化。第二天線調(diào)諧器可經(jīng)配置以基于調(diào)諧控制信號控制第二發(fā)射天線的電長度，使得由第二發(fā)射天線發(fā)射的第二 RF信號的強(qiáng)度最大化。在一些實(shí)施例中，第二發(fā)射天線可包含多個發(fā)射天線，舉例來說，例如在分集配置中。在這些實(shí)施例中，第二天線調(diào)諧器可經(jīng)配置以在給定時間實(shí)例選擇最有效的發(fā)射天線用于RF信號的發(fā)射。
[0011]在另一實(shí)施例中，一種用于發(fā)射RF信號的天線結(jié)構(gòu)包含安置在襯底上的第一螺旋分支及第二螺旋分支。第一螺旋分支及第二螺旋分支彼此平行安置，且彼此未電連接。所述天線還可包含:調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)，其與第一及第二螺旋分支通信，且經(jīng)配置以控制第一螺旋分支的第一電長度及第二螺旋分支的第二電長度，使得天線的輻射電阻最大化。天線的第一及第二螺旋分支中的每一者發(fā)射RF信號。
[0012]將從下文詳細(xì)描述及附圖明白且更完全理解這些實(shí)施例及其它實(shí)施例及各種排列及方面，所述詳細(xì)描述及所述附圖陳述指示可利用本發(fā)明的原理的各種方式的說明性實(shí)施例。
【附圖說明】
[0013]圖1A到IB是根據(jù)一些實(shí)施例的單頻帶自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)的框圖。
[0014]圖2A到2B是根據(jù)一些實(shí)施例的雙頻帶自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)的框圖。
[0015]圖3是說明根據(jù)一些實(shí)施例的用于使用圖1A到IB的系統(tǒng)，基于RF強(qiáng)度控制信號及天線調(diào)諧控制信號控制發(fā)射天線的電長度的操作的流程圖。
[0016]圖4A到4B分別是說明根據(jù)一些實(shí)施例的用于使用圖2A到2B的系統(tǒng)，基于RF強(qiáng)度控制信號及天線調(diào)諧控制信號控制發(fā)射天線的電長度的操作的流程圖。
[0017]圖5是說明根據(jù)一些實(shí)施例的用于結(jié)合圖3及圖4A到4B的操作產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號的操作的流程圖。
[0018]圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的天線調(diào)諧器的示范性示意圖。
[0019]圖7是根據(jù)一些實(shí)施例的天線調(diào)諧器的示范性替代示意圖。
[0020]圖8展示天線的示范性代表。
【具體實(shí)施方式】
[0021]接下來的描述描述、說明及示范根據(jù)本發(fā)明的原理的本發(fā)明的一或多個特定實(shí)施例。并非提供此描述來將本發(fā)明限制于本文中描述的實(shí)施例，而是解釋及教示本發(fā)明的原理，從而使得所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員能夠理解這些原理且在理解的情況下，能夠不僅將所述原理應(yīng)用于實(shí)踐本文中描述的實(shí)施例，而且實(shí)踐根據(jù)這些原理想到的其它實(shí)施例。本發(fā)明的范圍希望涵蓋可照字面地或在等效物的教義下落在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有此類實(shí)施例。
[0022]應(yīng)注意在描述及圖式中，可運(yùn)用相同參考數(shù)字標(biāo)示相同或基本上類似元件。然而，有時可運(yùn)用不同數(shù)字標(biāo)示這些元件，例如(舉例來說)在其中此類標(biāo)示促進(jìn)更清楚描述的情況下。此外，本文中陳述的圖式不一定按比例繪制，且在一些情況下，比例可經(jīng)夸大以更清楚描繪某些特征。此類標(biāo)示及繪圖方法不一定暗指隱含的實(shí)質(zhì)目的。如上文陳述，本說明書希望被視為整體且根據(jù)如本文中教示且被所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所理解的本發(fā)明的原理解釋。
[0023]下文描述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)及方法可使天線能夠具有優(yōu)于其它類型的天線且特定來說優(yōu)于電小共形天線的改進(jìn)性能。系統(tǒng)及方法的閉合回路調(diào)諧允許有限帶寬的電小天線有效地使操作帶寬接近四分之一波長天線的帶寬，但歸因于天線的共形方面而在物理上較小且圍封在裝置內(nèi)。此外，天線具有增大的輻射電阻及改進(jìn)的輻射效率，且自適性閉合回路天線調(diào)諧系統(tǒng)可動態(tài)地補(bǔ)償及最小化歸因于與人體或其它干擾物體的交互的天線失諧。特定來說，歸因于人體(例如，握持裝置的人)的天線失諧效應(yīng)可包含更改天線的導(dǎo)體電流，且可運(yùn)用自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)及方法補(bǔ)償。
[0024]圖1A說明用于最優(yōu)地發(fā)射射頻(RF)信號的單頻帶自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)100的一個實(shí)施例的框圖。系統(tǒng)100可為閉合回路系統(tǒng)，其使天線102能夠通過使用近場感測天線104、帶通濾波器106、RF檢測器108、處理器110、及天線調(diào)諧器112而以最大化強(qiáng)度及較高輻射效率發(fā)射RF信號。通過使用系統(tǒng)100，有限帶寬可調(diào)天線102可在最大輻射功率下以(例如)UHF/VHF頻帶或其它頻帶中的特定頻率發(fā)射RF信號。天線102可(例如)如下文所描述包含雙平行螺旋分支或可為另一配置。由天線102發(fā)射的RF信號可含有(例如)由模擬及/或數(shù)字調(diào)制方案調(diào)制的音頻信號或數(shù)據(jù)信號。信號可能已由模擬或數(shù)字RF收發(fā)器/發(fā)射器116調(diào)制且由適當(dāng)匹配的功率放大器114放大(在RF收發(fā)器/發(fā)射器116在發(fā)射器配置中時)或由功率放大器/低噪聲放大器114放大(在RF收發(fā)器/發(fā)射器116在收發(fā)器配置中時KRF收發(fā)器/發(fā)射器116可使用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號、控制信號等等與其它組件(未展示)(例如麥克風(fēng)或播放裝置)通信。系統(tǒng)100可包含在(例如)無線音頻發(fā)射器內(nèi)，且RF信號可從天線102發(fā)射以由無線音頻接收器、記錄器、及/或其它組件接收以用于進(jìn)一步處理。
[0025]系統(tǒng)100也可動態(tài)地改進(jìn)天線102與功率放大器114的輸出的匹配。此匹配通常在便攜式無線系統(tǒng)背景下歸因于由與人體或其它物體的交互引起的天線阻抗的變化而劣化。因而，由系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)的自調(diào)及匹配可減小功率放大器114的設(shè)計(jì)約束，提高穩(wěn)定性及功率效率，且減小功率消耗。系統(tǒng)100的組件(例如功率放大器114及/或RF收發(fā)器/發(fā)射器116)的總體復(fù)雜度及成本也可相較于當(dāng)前系統(tǒng)減小。
[0026]感測天線104可檢測從天線102發(fā)射的RF信號的近場RF信號。輻射近場RF信號是在物理上最靠近天線102且與天線相距的距離大體上在RF信號的波長的分?jǐn)?shù)內(nèi)的RF信號。使用感測天線104檢測近場RF信號使系統(tǒng)100能夠確定天線102的調(diào)諧，這是因?yàn)榻鼒鯮F信號的強(qiáng)度與其相關(guān)聯(lián)遠(yuǎn)場RF信號的強(qiáng)度之間存在強(qiáng)相關(guān)。遠(yuǎn)場RF信號是作為由更遠(yuǎn)離天線定位的接收器接收的“真實(shí)輻射功率”信號的RF信號。因此，在感測近場RF信號之后，系統(tǒng)100可控制天線調(diào)諧器112以最大化由天線102發(fā)射的RF信號的強(qiáng)度。感測天線104可為(例如)印刷電路板上的跡線、導(dǎo)線，或?qū)拵炀€，且可將高輸入阻抗提供到RF檢測器108，使得近場負(fù)載效應(yīng)最小化。
[0027]可將近場RF信號從感測天線104提供到帶通濾波器106。帶通濾波器106抑制由感測天線104檢測的在由天線102發(fā)射的頻帶之外的RF信號以便避免天線調(diào)諧失真。舉例來說，如果感測天線104從在物理上靠近系統(tǒng)100的裝置檢測以鄰近頻率的RF信號，那么帶通濾波器106可濾除其它RF信號，使得由天線102發(fā)射的RF信號被進(jìn)一步處理。帶通濾波器106可為離散帶通濾波器、微波帶通濾波器、SAW帶通濾波器、螺旋帶通濾波器、電介質(zhì)帶通濾波器或其它類型的濾波器。特定類型的帶通濾波器106可取決于帶外抑制要求。RF檢測器108可將來自帶通濾波器106的經(jīng)濾波近場RF信號轉(zhuǎn)換成表示經(jīng)濾波近場RF信號的強(qiáng)度的RF強(qiáng)度控制信號。RF強(qiáng)度控制信號可為(例如)DC電壓或數(shù)字信號(例如，SP1、I2C等等)AF檢測器108可經(jīng)校準(zhǔn)，使得其僅對天線102的最小所要動態(tài)調(diào)諧范圍(例如，僅限于5dB到15dB)靈敏。以此方式，可最小化由頻帶內(nèi)的高功率信號引起的干擾。舉例來說，RF檢測器108可為來自模擬裝置公司(Analog Devices ,Inc.)的AD8361集成電路。
[0028]處理器110可從RF檢測器108接收RF強(qiáng)度控制信號且基于RF強(qiáng)度控制信號產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號。處理器110可被包圍在系統(tǒng)100中且執(zhí)行其它功能性，或可為分離組件。處理器110上執(zhí)行的例程可通過產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號到天線調(diào)諧器112而導(dǎo)致天線102的調(diào)諧。特定來說，天線調(diào)諧器102可基于天線調(diào)諧控制信號控制天線102的電長度，使得經(jīng)發(fā)射RF信號的強(qiáng)度最大化。處理器110可周期性地對以當(dāng)前頻率、以比當(dāng)前頻率高一個調(diào)諧狀態(tài)的頻率及以比當(dāng)前頻率低一個調(diào)諧狀態(tài)的頻率的近場RF信號的強(qiáng)度進(jìn)行取樣。接著，可產(chǎn)生調(diào)諧控制信號，使得天線102被調(diào)諧到具有近場RF信號的最高測量強(qiáng)度的調(diào)諧狀態(tài)。下文參考圖5描述用于產(chǎn)生調(diào)諧控制信號的方法的實(shí)施例。
[0029]天線調(diào)諧器112可為平衡移相器，其可基于天線調(diào)諧控制信號控制天線102的電長度，使得經(jīng)發(fā)射RF信號的強(qiáng)度最大化。特定來說，可使用天線調(diào)諧控制信號控制天線調(diào)諧器112的凈電抗以將天線102調(diào)諧為具有以經(jīng)發(fā)射的特定頻率的天線諧振。在圖6中所展示的一個實(shí)施例中，天線601的兩個分支分別被連接到包含串聯(lián)連接的電感器602及電容器604的調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)600。調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)600中的電感器602可具有高質(zhì)量因數(shù)Q(及包含電容器604的對應(yīng)低串聯(lián)電阻值)，使得調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)600中的信號丟失最小化。對于以低頻帶邊緣頻率的天線諧振，取決于特定頻帶(例如，VHF、UHF、L頻帶、S頻帶、C頻帶等等)中的操作頻率，可結(jié)合電感器602的適當(dāng)選擇的電感將電容器604調(diào)整到高的值，例如，1pF到1000pF?？蓽p小電容器604的值以便將天線諧振移動到所要操作頻率。電容器604的最小值以天線諧振的高頻帶邊緣頻率發(fā)生。圖6還包含具有串聯(lián)連接的單個導(dǎo)體螺旋天線603、電感器602、及電容器604的實(shí)施例。使用自適性自調(diào)系統(tǒng)100可持續(xù)補(bǔ)償天線上歸因于用戶處置及接近人體及其它物體的動態(tài)變化的負(fù)載效應(yīng)。電容器604可為(例如)可數(shù)字調(diào)諧電容器(DTC)、微機(jī)電(MEMS)電容器或變?nèi)荻O管。特定來說，調(diào)諧控制信號可控制電容器或變?nèi)荻O管的電容值，使得適當(dāng)控制天線601的電長度。
[0030]在圖7中所展示的另一實(shí)施例中，天線102的兩個分支被連接到由PIN二極管構(gòu)成的平衡調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)700?；谠谳斎攵丝?702上提供到網(wǎng)絡(luò)700的調(diào)諧控制信號，可使用PIN 二極管使調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)700中的特定段短路或斷路。特定來說，適當(dāng)PIN 二極管可經(jīng)偏置，使得基于天線調(diào)諧控制信號控制天線102的電長度以致使天線102以所要頻率諧振。平衡的調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)700的操作與圖6中所展示的調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)600具有一些類似之處。在一些實(shí)施例中，輸入端口702上針對PIN 二極管的調(diào)諧控制信號可被連接到微控制器或處理器的通用輸入/輸出端口。在此配置中，基于用于產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號的算法，微控制器或處理器可接通及關(guān)斷適當(dāng)PIN 二極管。包含雙螺旋分支的天線配置可從平衡調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)700獲得最優(yōu)益處，而包含單個導(dǎo)體的天線配置可從調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)600獲得最優(yōu)益處。
[0031]圖1B說明用于最優(yōu)發(fā)射射頻(RF)信號的單頻帶自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)150的另一實(shí)施例的框圖。系統(tǒng)150可為閉合回路系統(tǒng)，其使天線151、152能夠通過使用近場感測天線104、帶通濾波器106、RF檢測器108、處理器110、及RF開關(guān)162而以最大化強(qiáng)度及較高輻射效率發(fā)射RF信號。天線151、152可為固定分集天線，且RF開關(guān)162可選擇天線151、152中的最佳天線來發(fā)射RF信號。由天線151、152發(fā)射的RF信號可含有(例如)由模擬及/或數(shù)字調(diào)制方案調(diào)制的音頻信號或數(shù)據(jù)信號。系統(tǒng)150中的近場感測天線104、帶通濾波器106、RF檢測器108、及處理器110可各自具有與如上文關(guān)于圖1A的系統(tǒng)100所描述相同的功能性。處理器110還可基于天線調(diào)諧控制信號控制RF開關(guān)162，因此，考慮到人體的天線失諧效應(yīng)，選擇輻射最高功率的特定天線151、152用于發(fā)射。
[0032]圖2A說明用于最優(yōu)發(fā)射RF信號的雙頻帶自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)200的框圖。系統(tǒng)200可為閉合回路系統(tǒng)，其使天線202及252能夠通過使用感測天線204、RF開關(guān)205及207、帶通濾波器206及256、RF檢測器208、處理器210、及天線調(diào)諧器212及262而以最大強(qiáng)度及較高輻射效率發(fā)射RF信號。通過使用系統(tǒng)200，天線202可以(例如)高頻帶(例如，2.4GHz或5.7GHz)中的特定頻率發(fā)射RF信號，且天線252可以最大輻射功率，以(例如)低頻帶(例如，UHF/VHF)中的另一頻率發(fā)射RF信號。在一些實(shí)施例中，天線202可經(jīng)調(diào)諧以在數(shù)字發(fā)射包的前文周期(preamble per1d)期間發(fā)射其RF信號，且天線252可經(jīng)持續(xù)調(diào)諧以在除在被發(fā)射的數(shù)字發(fā)射包的前文周期期間之外的其它時間發(fā)射其RF信號(例如，模擬調(diào)制RF信號)。
[0033]天線202可發(fā)射高頻帶中含有(例如)監(jiān)測及控制信號的RF信號，所述監(jiān)測及控制信號可實(shí)現(xiàn)較大系統(tǒng)內(nèi)的組件的管理。監(jiān)測及控制信號可包含無線音頻發(fā)射器的增益的調(diào)整、音頻電平的監(jiān)測，及/或較大系統(tǒng)的無線方面的監(jiān)測及控制，例如RF性能、統(tǒng)計(jì)量等等。可將無線鏈路(例如，通過基于IEEE 802.15.4/Zi gBee的協(xié)議，例如可從美國舒爾公司(Shure Inc.)購得的ShowLink遠(yuǎn)程控制(ShowLink Remote Control))用于監(jiān)測及控制信號。監(jiān)測及控制信號可能已由RF收發(fā)器/發(fā)射器216產(chǎn)生且由適當(dāng)匹配的功率放大器214放大(在RF收發(fā)器/發(fā)射器216在發(fā)射器配置中時)或由功率放大器/低噪聲放大器214放大(在RF收發(fā)器/發(fā)射器216在收發(fā)器配置中時)AF收發(fā)器/發(fā)射器216可與其它組件(未展示)通信。在一些實(shí)施例中，天線202在以2.4GHz發(fā)射時包含空間分集配置中的兩個芯片天線。當(dāng)在以2.4GHz發(fā)射時，感測天線204可在數(shù)字發(fā)射包的前文周期期間監(jiān)測來自兩個芯片天線的近場RF信號的強(qiáng)度，且接著切換到芯片天線，所述芯片天線在數(shù)字發(fā)射包的剩余持續(xù)時間(例如，有效負(fù)載周期)期間輻射更大RF功率。
[0034]天線252可(例如)如下文描述包含雙平行螺旋分支或可為另一配置。舉例來說，由天線252發(fā)射的RF信號可含有通過模擬及/或數(shù)字調(diào)制方案調(diào)制的音頻信號或數(shù)據(jù)信號。信號可能已由模擬或數(shù)字RF收發(fā)器/發(fā)射器266調(diào)制且由適當(dāng)匹配的功率放大器264放大(在RF收發(fā)器/發(fā)射器266在發(fā)射器配置中時)或由功率放大器/低噪聲放大器264放大(在RF收發(fā)器/發(fā)射器266在收發(fā)器配置中時)AF收發(fā)器/發(fā)射器266可使用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號、控制信號等等與其它組件(未展示)(例如麥克風(fēng)或播放裝置)通信。系統(tǒng)200可包含在(例如)無線音頻發(fā)射器內(nèi)，且RF信號可由天線202及252發(fā)射以由無線音頻接收器、記錄器、及/或其它組件接收以用于進(jìn)一步處理。
[0035]感測天線204可檢測從天線202及252發(fā)射的RF信號的近場RF信號。使用感測天線204檢測近場RF信號使系統(tǒng)200能夠確定天線202及252的調(diào)諧，這是因?yàn)榻鼒鯮F信號的強(qiáng)度與其相關(guān)聯(lián)遠(yuǎn)場RF信號的強(qiáng)度之間存在強(qiáng)相關(guān)。在感測近場RF信號之后，系統(tǒng)200可控制天線調(diào)諧器212及262以最大化由天線202及252發(fā)射的RF信號的強(qiáng)度。感測天線204可為(例如)印刷電路板上的跡線、導(dǎo)線或?qū)拵炀€，且可將高輸入阻抗提供到RF檢測器208，使得近場負(fù)載效應(yīng)最小化。
[0036]可將檢測到的近場RF信號從感測天線204提供到RF開關(guān)205。取決于表示所發(fā)射的是高頻帶RF信號還是低頻帶RF信號的選擇信號，RF開關(guān)205可將檢測到的近場RF信號路由到帶通濾波器206及256中的一者。舉例來說，如果高頻帶RF信號中的發(fā)射包的前文部分被發(fā)射，那么RF開關(guān)205可將近場RF信號路由到高頻帶帶通濾波器206。如果高頻帶RF信號中的發(fā)射包的前文部分未被發(fā)射，那么RF開關(guān)205可將近場RF信號路由到低頻帶帶通濾波器256。舉例來說，可在發(fā)射包的前文部分開始時觸發(fā)選擇信號。
[0037]帶通濾波器206及256可各自抑制由感測天線204檢測到的在由天線202及252發(fā)射的頻帶外的RF信號以便避免天線調(diào)諧失真。舉例來說，如果感測天線204從在物理上靠近系統(tǒng)200的裝置檢測以鄰近頻率的RF信號，那么帶通濾波器206及256可濾除其它RF信號，使得由天線202或252發(fā)射的RF信號被進(jìn)一步處理。特定來說，由于天線202及252兩者可同時發(fā)射相應(yīng)RF信號，所以帶通濾波器206及256將分別抑制在其它頻帶上發(fā)射的RF信號，或可能存在的其它干擾信號。帶通濾波器206及256可為離散帶通濾波器、微波帶通濾波器、SAW帶通濾波器、螺旋帶通濾波器、電介質(zhì)帶通濾波器或其它類型的濾波器。特定類型的帶通濾波器106可取決于帶外抑制要求。
[0038]取決于選擇信號，RF開關(guān)205及207可將經(jīng)濾波近場RF信號從帶通濾波器206及256路由到RF檢測器208。如果高頻帶RF信號中的發(fā)射包的前文部分被發(fā)射，那么RF開關(guān)207可將經(jīng)濾波近場RF信號從高頻帶帶通濾波器206路由到RF檢測器208。如果高頻帶RF信號中的發(fā)射包的前文部分未被發(fā)射，那么RF開關(guān)207可將經(jīng)濾波近場RF信號從低頻帶帶通濾波器256路由到RF檢測器208。
[0039]RF檢測器208可將來自帶通濾波器206或256的所選擇的經(jīng)濾波近場RF信號轉(zhuǎn)換成表示所選擇的經(jīng)濾波近場RF信號的強(qiáng)度的RF強(qiáng)度控制信號。舉例來說，RF強(qiáng)度控制信號可為DC電壓或數(shù)字信號(例如，SP1、I2C等等)AF檢測器208可經(jīng)校準(zhǔn)，使得其對天線202及252所要的最小動態(tài)調(diào)諧范圍(例如，15dB到25dB)靈敏。以此方式，可最小化由頻帶內(nèi)的高功率信號引起的干擾。舉例來說，RF檢測器208可為來自模擬裝置公司的AD8361集成電路。
[0040]處理器210可從RF檢測器208接收RF強(qiáng)度控制信號且基于RF強(qiáng)度控制信號產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號。處理器210可被包圍在系統(tǒng)200中且執(zhí)行其它功能性，或可為分離組件。取決于是天線202還是天線252被調(diào)諧，處理器210上執(zhí)行的例程可通過產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號到天線調(diào)諧器212或262而導(dǎo)致天線202及252的調(diào)諧。特定來說，天線調(diào)諧器212及262可基于天線調(diào)諧控制信號分別控制天線202及252的電長度，使得經(jīng)發(fā)射RF信號的強(qiáng)度最大化。處理器210可周期性地對以當(dāng)前頻率、以比當(dāng)前頻率高一個調(diào)諧狀態(tài)的頻率及以比當(dāng)前頻率低一個調(diào)諧狀態(tài)的頻率的近場RF信號的強(qiáng)度進(jìn)行取樣。接著，可產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號，使得將所調(diào)諧的天線202或252調(diào)諧到具有近場RF信號的最高測量強(qiáng)度的調(diào)諧狀態(tài)。下文參考圖5描述用于產(chǎn)生調(diào)諧控制信號的方法的實(shí)施例。
[0041]天線調(diào)諧器262可為平衡移相器，其可基于天線調(diào)諧控制信號控制天線252的電長度，使得經(jīng)發(fā)射RF信號的強(qiáng)度最大化。特定來說，可使用天線調(diào)諧控制信號控制天線調(diào)諧器262的凈電抗以將天線252調(diào)諧為具有以所發(fā)射的特定頻率的天線諧振。如上文參考圖1A所描述，可能存在天線調(diào)諧器262的各種實(shí)施例，如圖6及7中所描述及展示。
[0042]圖2B說明用于最優(yōu)發(fā)射RF信號的雙頻帶自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)270的框圖。系統(tǒng)270可為閉合回路系統(tǒng)，其使天線252及271、272能夠通過使用感測天線204、RF開關(guān)205及207、帶通濾波器206及256、RF檢測器208、處理器210、天線調(diào)諧器262、及RF開關(guān)282而在最大化強(qiáng)度及較高輻射效率下發(fā)射RF信號。天線271、272可以(例如)高頻帶(例如，2.4GHz或5.7GHz)中的特定頻率發(fā)射RF信號。天線271、272可為固定分集天線，且RF開關(guān)282可選擇天線271、272兩者中的最佳天線以發(fā)射高頻RF信號。由天線271、272發(fā)射的RF信號可(例如)含有監(jiān)測及控制信號，所述監(jiān)測及控制信號可實(shí)現(xiàn)較大系統(tǒng)內(nèi)的組件的管理。感測天線204、RF開關(guān)205及207、帶通濾波器206及256、RF檢測器208、處理器210、及天線調(diào)諧器262可各自具有與上文關(guān)于圖2A的系統(tǒng)200所描述相同的功能性。處理器210還可基于天線調(diào)諧控制信號控制RF開關(guān)282，使得選擇天線271、272兩者中輻射最高功率的特定天線用于發(fā)射高頻RF信號。
[0043]圖3中展示用于基于天線調(diào)諧控制信號控制天線的電長度的過程300的實(shí)施例。過程300可導(dǎo)致天線調(diào)諧控制信號的產(chǎn)生，所述天線調(diào)諧控制信號控制天線的電長度，使得RF信號以最大化強(qiáng)度及較高輻射效率發(fā)射。在步驟302處，可(例如)由RF收發(fā)器或發(fā)射器產(chǎn)生初始RF信號。舉例來說，初始RF信號可含有由模擬及/或數(shù)字調(diào)制方案調(diào)制的音頻或數(shù)據(jù)信號。在步驟304處，可(例如)使用功率放大器將初始RF信號放大成RF信號。在步驟306處，可從天線發(fā)射RF信號，使得RF信號可由接收器組件接收。
[0044]在步驟308處，可(例如)由感測天線檢測經(jīng)發(fā)射RF信號的近場RF信號。近場RF信號是在物理上最靠近天線且與天線相距的距離大體上在RF信號的波長的分?jǐn)?shù)內(nèi)的RF信號。檢測近場RF信號幫助確定天線的調(diào)諧，這是因?yàn)榻鼒鯮F信號的強(qiáng)度與其相關(guān)聯(lián)遠(yuǎn)場RF信號的強(qiáng)度之間存在強(qiáng)相關(guān)。遠(yuǎn)場RF信號是作為由更遠(yuǎn)離天線定位的接收器接收的“真實(shí)輻射功率”信號的RF信號。
[0045]在步驟310處，可從在步驟308處檢測到的近場RF信號產(chǎn)生經(jīng)濾波近場RF信號。舉例來說，可由帶通濾波器產(chǎn)生經(jīng)濾波近場RF信號，使得可抑制經(jīng)發(fā)射的頻帶外的RF信號。在步驟312處，可(例如)由RF檢測器將經(jīng)濾波近場RF信號轉(zhuǎn)換成RF強(qiáng)度控制信號。RF強(qiáng)度控制信號可表示經(jīng)濾波近場RF信號的強(qiáng)度且可為(例如)DC電壓或數(shù)字信號(例如，SP1、I2C等等)。在步驟314處，可基于RF強(qiáng)度控制信號產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號。舉例來說，可由在處理器上執(zhí)行的例程產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號。在步驟316處，天線調(diào)諧控制信號可控制天線調(diào)諧器以控制發(fā)射天線的電長度以最大化經(jīng)發(fā)射RF信號的強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，在步驟316處，(例如)在經(jīng)調(diào)諧的天線具有多芯片配置時，天線調(diào)諧控制信號可控制天線調(diào)諧器以針對最大輻射功率選擇最佳天線。下文關(guān)于圖5論述產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號的進(jìn)一步描述。
[0046]圖4A到4B中分別展示用于基于天線調(diào)諧控制信號控制天線的電長度的過程400及450的實(shí)施例。過程400及450可導(dǎo)致天線調(diào)諧控制信號的產(chǎn)生，所述天線調(diào)諧控制信號控制以不同頻率發(fā)射的天線的電長度，使得RF信號以最大化強(qiáng)度及較高輻射效率發(fā)射。舉例來說，可結(jié)合圖2A的系統(tǒng)200利用過程400，且可結(jié)合圖2B的系統(tǒng)270利用過程450。通過使用過程400及450，一個天線可以(例如)高頻帶(例如，2.4GHz)中的特定頻率發(fā)射RF信號，且另一天線可以最大輻射功率以例如低頻帶(例如，UHF/VHF)中的另一頻率發(fā)射RF信號。在一些實(shí)施例中，發(fā)射高頻帶RF信號的天線可經(jīng)調(diào)諧以在數(shù)字發(fā)射包的前文周期期間發(fā)射其RF信號，且發(fā)射低頻帶RF信號的天線可經(jīng)調(diào)諧以在除在數(shù)字發(fā)射包的前文周期期間之外的其它時間發(fā)射其RF信號(例如，模擬調(diào)制RF信號)。在其它實(shí)施例中，低頻帶天線可發(fā)射作為數(shù)字調(diào)制RF信號的RF信號，且高頻帶天線也可發(fā)射作為數(shù)字調(diào)制RF信號的RF信號。在此情況下，低頻帶RF信號可在其數(shù)字調(diào)制RF信號的前文周期期間調(diào)諧，所述前文周期與高頻帶RF信號的數(shù)字調(diào)制RF信號的前文周期同步。
[0047]在步驟402處，可(例如)由RF收發(fā)器或發(fā)射器產(chǎn)生初始高頻帶RF信號。舉例來說，初始高頻帶RF信號可含有監(jiān)測及控制信號。在步驟404處，可(例如)使用功率放大器將初始高頻帶RF信號放大成高頻帶RF信號。在步驟406處，可從天線發(fā)射高頻帶RF信號，使得高頻帶RF信號可由接收器組件接收。在與步驟402到406相同的時間或不同的時間，在步驟408處，可(例如)由RF收發(fā)器或發(fā)射器產(chǎn)生初始低頻帶RF信號。舉例來說，初始低頻帶RF信號可含有由模擬及/或數(shù)字調(diào)制方案調(diào)制的音頻或數(shù)據(jù)信號。在步驟410處，可(例如)使用功率放大器將初始低頻帶RF信號放大成低頻帶RF信號。在步驟412處，可從天線發(fā)射低頻帶RF信號，使得低頻帶RF信號可由接收器組件接收。
[0048]在步驟414處，舉例來說，可由感測天線檢測經(jīng)發(fā)射高頻帶RF信號及/或低頻帶RF信號的近場RF信號。檢測近場RF信號幫助確定天線的調(diào)諧，這是因?yàn)榻鼒鯮F信號的強(qiáng)度與其相關(guān)聯(lián)遠(yuǎn)場RF信號的強(qiáng)度之間存在強(qiáng)相關(guān)。在步驟416處，可確定數(shù)字發(fā)射包的前文部分是否在高頻帶RF信號上發(fā)射。如果在步驟416處前文部分被發(fā)射，那么過程400及450繼續(xù)到步驟418。在步驟418處，可從在步驟414處檢測到的高頻帶近場RF信號產(chǎn)生經(jīng)濾波高頻帶近場RF信號。舉例來說，可由高頻帶帶通濾波器產(chǎn)生經(jīng)濾波高頻帶近場RF信號，使得可抑制經(jīng)發(fā)射的此頻帶外的RF信號。
[0049]在步驟420處，可(例如)由RF檢測器將經(jīng)濾波高頻帶近場RF信號轉(zhuǎn)換成RF強(qiáng)度控制信號。RF強(qiáng)度控制信號可表示經(jīng)濾波高頻帶近場RF信號的強(qiáng)度且可為(例如)DC電壓或數(shù)字信號(例如，SP1、I2C等等)。在步驟422處，可基于RF強(qiáng)度控制信號產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號。舉例來說，可由在處理器上執(zhí)行的例程產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號。在圖4A中所展示的過程400中，在步驟424處，天線調(diào)諧控制信號可控制天線調(diào)諧器以控制發(fā)射天線的電長度以最大化經(jīng)發(fā)射高頻帶RF信號的強(qiáng)度。這可通過天線調(diào)諧或在高頻帶天線具有多天線配置的情況下由天線選擇完成。下文關(guān)于圖5論述產(chǎn)生調(diào)諧控制信號的進(jìn)一步描述。在圖4B中所展示的過程450中，在步驟422之后，在步驟454處，可由天線調(diào)諧控制信號控制RF開關(guān)，使得選擇在前文部分期間輻射最高功率的最佳固定天線用于發(fā)射。
[0050]如果在步驟416處，數(shù)字發(fā)射包的前文部分未在高頻帶RF信號上發(fā)射，那么過程400及450繼續(xù)到步驟426。在步驟426處，可從在步驟414處檢測到的低頻帶近場RF信號產(chǎn)生經(jīng)濾波低頻帶近場RF信號。舉例來說，可由低頻帶帶通濾波器產(chǎn)生經(jīng)濾波低頻帶近場RF信號，使得可抑制經(jīng)發(fā)射的此頻帶外的RF信號。在步驟428處，可(例如)由RF檢測器將經(jīng)濾波低頻帶近場RF信號轉(zhuǎn)換成RF強(qiáng)度控制信號。RF強(qiáng)度控制信號可表示經(jīng)濾波低頻帶近場RF信號的強(qiáng)度且可為(例如)DC電壓或數(shù)字信號(例如，SP1、I2C等等)。在步驟430處，可基于RF強(qiáng)度控制信號產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號。舉例來說，可由在處理器上執(zhí)行的例程產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號。在步驟432處，天線調(diào)諧控制信號可控制天線調(diào)諧器以控制發(fā)射天線的電長度以最大化經(jīng)發(fā)射低頻帶RF信號的強(qiáng)度。下文關(guān)于圖5論述產(chǎn)生調(diào)諧控制信號的進(jìn)一步描述。
[0051]圖5中展示用于產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號的過程500的實(shí)施例。舉例來說，如上文所描述，過程500可為步驟314、422、及/或430的實(shí)施例?？苫跈z測到的近場RF信號的測量強(qiáng)度產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號，使得特定天線經(jīng)調(diào)諧以最大化由天線發(fā)射的RF信號的強(qiáng)度。舉例來說，過程500可由處理器執(zhí)行。在步驟502處，可將當(dāng)前發(fā)射頻率的近場RF信號的強(qiáng)度存儲在(例如)存儲器中。舉例來說，如上文所描述，近場RF信號的強(qiáng)度可基于由RF檢測器產(chǎn)生的RF強(qiáng)度控制信號。在步驟504處，可產(chǎn)生第一校準(zhǔn)天線調(diào)諧控制信號，使得將天線調(diào)諧到比當(dāng)前頻率低一個調(diào)諧狀態(tài)的頻率。在步驟506處，可接收傳達(dá)處于此狀態(tài)的近場RF信號的強(qiáng)度的RF強(qiáng)度控制信號。在步驟508處，可將第一校準(zhǔn)強(qiáng)度存儲在存儲器中。第一校準(zhǔn)強(qiáng)度可基于在步驟506處接收到的RF強(qiáng)度控制信號。
[0052]在步驟510處，可產(chǎn)生第二校準(zhǔn)天線調(diào)諧控制信號，使得將天線調(diào)諧到比當(dāng)前頻率高一個調(diào)諧狀態(tài)的頻率。在步驟512處，可接收傳達(dá)處于此狀態(tài)的近場RF信號的強(qiáng)度的RF強(qiáng)度控制信號。在步驟514處，可將第二校準(zhǔn)強(qiáng)度存儲在存儲器中。第二校準(zhǔn)強(qiáng)度可基于在步驟512處接收到的RF強(qiáng)度控制信號。在步驟516處，可產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號，使得將天線調(diào)諧到具有近場RF信號的最高測量強(qiáng)度的調(diào)諧狀態(tài)?？蓪⒃诓襟E502處存儲的強(qiáng)度、在步驟508處存儲的第一校準(zhǔn)強(qiáng)度、及在步驟514處存儲的第二校準(zhǔn)強(qiáng)度彼此比較以確定最高測量強(qiáng)度。接著，在步驟516處，可調(diào)諧到對應(yīng)于最高測量近場強(qiáng)度的天線校準(zhǔn)調(diào)諧狀態(tài)(三個調(diào)諧狀態(tài)之一)。以此方式，天線可經(jīng)持續(xù)調(diào)適及自調(diào)，使得其以最大功率發(fā)射?？扇Q于無線系統(tǒng)的特定協(xié)議及傳播簡檔配置及優(yōu)化校準(zhǔn)狀態(tài)重復(fù)周期及步長。
[0053]圖8說明包含具有雙螺旋分支的天線的天線的示范性表示。圖8中所展示的天線可發(fā)射RF信號，所述RF信號含有(例如)由模擬及/或數(shù)字調(diào)制方案調(diào)制的音頻或數(shù)據(jù)信號。在一些實(shí)施例中，信號可能已由RF收發(fā)器/發(fā)射器調(diào)制且由功率放大器放大。RF收發(fā)器/發(fā)射器可使用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號、控制信號等等與其它組件(未展示)(例如麥克風(fēng)或播放裝置)通信。圖8中所展示的天線是可用于上文描述的系統(tǒng)100及200中的天線的示范性實(shí)施例。天線的接地平面可包含(例如)裝置的電子及機(jī)械組件(例如，印刷電路板銅接地、RF屏蔽、電池等等)、及/或握持裝置的人。
[0054]圖8中所展示的天線802、804、806、808、810、及812可包含雙螺旋分支?？蓪⒙菪种Ч残蔚貥?gòu)造在襯底上，例如在裝置(例如，無線音頻發(fā)射器或其它便攜式無線通信裝置)的塑料外殼上。舉例來說，可利用注射成型塑料部件上的激光直接結(jié)構(gòu)化以將螺旋分支印刷在塑料外殼上。以此方式，可將天線802、804、806、808、810、及812集成在裝置內(nèi)且保護(hù)其免于歸因于與用戶或其它物體的物理交互的潛在損壞。
[0055]螺旋分支可由導(dǎo)體構(gòu)成，例如導(dǎo)線或鍍敷導(dǎo)體。在圖8中，在三維視圖中展示天線802、804、806、808、810、及812中的每一者的一部分，且還在每一天線的左側(cè)展示天線中的每一者的橫截面以展示導(dǎo)體的空間定位。特定來說，天線802及804展示螺旋分支包含導(dǎo)體帶及導(dǎo)線。天線802及804中的導(dǎo)線分別在底部定向及中間定向中。天線806及808展示螺旋分支包含寬導(dǎo)體帶及較狹窄導(dǎo)體帶。天線806及808中的較狹窄導(dǎo)體帶分別在底部定向及中間定向中。天線810展示螺旋分支包含兩個導(dǎo)體帶。天線812展示螺旋分支包含兩個導(dǎo)線。螺旋分支彼此未電連接且可具有不同幾何形狀及/或物理長度。
[0056]天線814及816包含可為導(dǎo)體帶或?qū)Ь€的三維單個螺旋。在天線814中，單端口饋送可經(jīng)包含以用于接收或發(fā)射饋送到端口 I的RF信號。雙端口饋送可經(jīng)包含以用于接收或發(fā)射使用接地的端口 I饋送到端口2的RF信號，如天線816中所展示?？蓪⑻炀€814及816共形地構(gòu)造在襯底上(例如在裝置的塑料外殼上)且具有不同形狀及形狀因數(shù)?？蓪⑻炀€814及816集成在裝置內(nèi)且保護(hù)其免受于歸因于與用戶或其它物體的物理交互的潛在損壞。
[0057]天線或天線的分支中的每一者可被連接到調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)，所述調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧天線以諧振且改進(jìn)天線的輻射效率。調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)可如上文所描述包含電感器、可數(shù)字調(diào)諧電容器、微機(jī)電(MEMS)電容器、及/或PIN 二極管以允許調(diào)諧天線以控制其電長度且最大化RF信號的發(fā)射強(qiáng)度。
[0058]本發(fā)明希望解釋如何根據(jù)本技術(shù)設(shè)計(jì)及使用各種實(shí)施例，而非限制本技術(shù)的真實(shí)、期望、且合理的范圍及精神。前述描述不希望在為詳盡的或限于所揭示的精確形式。鑒于上述教示，修改或變化是可能的。選擇及描述實(shí)施例以最好說明所描述技術(shù)的原理及其實(shí)際應(yīng)用，且使所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員能在各種實(shí)施例中且結(jié)合如適于所預(yù)期的特定用途的各種修改利用本發(fā)明。所有此類修改及變化在如由所附權(quán)利要求書(如可能在本專利申請案待審期間修正)及在根據(jù)其合理、合法且公正地?fù)碛械姆秶忉寱r的其所有等效物確定的實(shí)施例的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其包括: 感測天線，其用于檢測從發(fā)射天線發(fā)射的RF信號的近場射頻RF信號，所述RF信號包括模擬經(jīng)調(diào)制信號或數(shù)字經(jīng)調(diào)制信號中的一或多者； 帶通濾波器，其與所述感測天線通信，所述帶通濾波器用于從所述近場RF信號產(chǎn)生經(jīng)濾波近場RF信號； RF檢測器，其與所述帶通濾波器通信，所述RF檢測器用于將所述經(jīng)濾波近場RF信號轉(zhuǎn)換成表示所述經(jīng)濾波近場RF信號的強(qiáng)度的RF強(qiáng)度控制信號;及 處理器，其與所述RF檢測器通信，所述處理器經(jīng)配置以接收所述RF強(qiáng)度控制信號且基于所述RF強(qiáng)度控制信號產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號，其中所述天線調(diào)諧控制信號用于控制所述發(fā)射天線的電長度，使得由所述發(fā)射天線發(fā)射的所述RF信號的強(qiáng)度最大化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 所述發(fā)射天線，其用于發(fā)射所述RF信號； 天線調(diào)諧器，其與所述處理器及所述發(fā)射天線通信，所述天線調(diào)諧器經(jīng)配置以基于所述天線調(diào)諧控制信號控制所述發(fā)射天線的所述電長度； RF發(fā)射器，其用于產(chǎn)生包括所述模擬經(jīng)調(diào)制信號或所述數(shù)字經(jīng)調(diào)制信號中的所述一或多者的初始RF信號;及 RF功率放大器，其與所述RF發(fā)射器及所述天線調(diào)諧器通信，所述RF功率放大器用于將所述初始RF信號放大成所述RF信號且將所述RF信號發(fā)射到所述天線調(diào)諧器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中所述天線調(diào)諧器包括移相器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中: 所述移相器包括與至少一個電容器及所述發(fā)射天線串聯(lián)的至少一個電感器;且所述至少一個電容器的電容值基于所述天線調(diào)諧控制信號而選擇，其中所述所選擇的電容值控制所述發(fā)射天線的所述電長度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中所述至少一個電容器包括至少一個可數(shù)字調(diào)諧電容器或至少一個微機(jī)電電容器中的一或多者。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中: 所述移相器包括與至少一個變?nèi)荻O管及所述發(fā)射天線串聯(lián)的至少一個電感器;且所述至少一個變?nèi)荻O管的電容值基于所述天線調(diào)諧控制信號而確定，其中所述所選擇的電容值控制所述發(fā)射天線的所述電長度。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中: 所述移相器包括與所述發(fā)射天線通信的至少一個PIN 二極管;且 所述至少一個PIN 二極管基于所述天線調(diào)諧控制信號而偏置，其中所述至少一個PIN 二極管的所述偏置控制所述發(fā)射天線的所述電長度。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中所述移相器包括平衡移相器或單端移相器中的一或多者。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中所述發(fā)射天線包括第一螺旋分支及第二螺旋分支，所述第一螺旋分支及所述第二螺旋分支彼此平行安置且彼此未電連接。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中: 所述第一螺旋分支具有第一長度;且 所述第二螺旋分支具有不同于所述第一長度的第二長度。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中: 所述第一螺旋分支具有第一幾何形狀;且 所述第二螺旋分支具有不同于所述第一幾何形狀的第二幾何形狀。12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中所述發(fā)射天線包括單個螺旋分支。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中所述感測天線包括印刷電路板上的跡線或?qū)拵炀€中的一或多者。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中所述RF信號含有音頻信號或數(shù)據(jù)信號中的一或多者。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中所述處理器經(jīng)配置以通過以下操作產(chǎn)生所述天線調(diào)諧控制信號: 基于所述RF強(qiáng)度控制信號，存儲以當(dāng)前頻率的所述RF信號的所述強(qiáng)度； 產(chǎn)生第一校準(zhǔn)天線調(diào)諧控制信號，使得將所述發(fā)射天線調(diào)諧到比所述RF信號的所述當(dāng)前頻率低一個調(diào)諧狀態(tài)的第一頻率； 接收所述RF強(qiáng)度控制信號； 基于所述RF強(qiáng)度控制信號存儲所述RF信號的第一校準(zhǔn)強(qiáng)度； 產(chǎn)生第二校準(zhǔn)調(diào)諧控制信號，使得將所述發(fā)射天線調(diào)諧到比所述RF信號的所述當(dāng)前頻率高一個調(diào)諧狀態(tài)的第二頻率； 接收所述RF強(qiáng)度控制信號； 基于所述RF強(qiáng)度控制信號存儲所述RF信號的第二校準(zhǔn)強(qiáng)度;及產(chǎn)生所述天線調(diào)諧控制信號，使得將所述發(fā)射天線調(diào)諧到以所述第一頻率、所述第二頻率或基于所述第一校準(zhǔn)強(qiáng)度、所述第二校準(zhǔn)強(qiáng)度、及所述RF信號的所述強(qiáng)度中的較大者的所述當(dāng)前頻率中的一者的諧振。16.一種用于自適性地自調(diào)發(fā)射天線的方法，其包括: 檢測從所述發(fā)射天線發(fā)射的RF信號的近場射頻RF信號，所述RF信號包括模擬經(jīng)調(diào)制信號或數(shù)字經(jīng)調(diào)制信號中的一或多者； 將所述近場RF信號帶通濾波以從所述近場RF信號產(chǎn)生經(jīng)濾波近場RF信號； 將所述經(jīng)濾波近場RF信號轉(zhuǎn)換成表示所述經(jīng)濾波近場RF信號的強(qiáng)度的RF強(qiáng)度控制信號;及 基于所述RF強(qiáng)度控制信號產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號，其中所述天線調(diào)諧控制信號用于控制所述發(fā)射天線的電長度，使得由所述發(fā)射天線發(fā)射的所述RF信號的強(qiáng)度最大化。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其進(jìn)一步包括: 產(chǎn)生包括所述模擬經(jīng)調(diào)制信號或所述數(shù)字經(jīng)調(diào)制信號中的所述一或多者的初始RF信號； 將所述初始RF信號放大成所述RF信號； 從所述發(fā)射天線發(fā)射所述RF信號;及 基于所述天線調(diào)諧控制信號控制所述發(fā)射天線的所述電長度。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中控制所述發(fā)射天線的所述電長度包括基于所述天線調(diào)諧控制信號選擇至少一個電容器的電容值，其中所述所選擇的電容值控制所述發(fā)射天線的所述電長度且所述至少一個電容器與至少一個電感器及所述發(fā)射天線串聯(lián)。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述至少一個電容器包括至少一個可數(shù)字調(diào)諧電容器或至少一個微機(jī)電電容器中的一或多者。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中控制所述發(fā)射天線的所述電長度包括基于所述天線調(diào)諧控制信號確定至少一個變?nèi)荻O管的電容值，其中所述所選擇的電容值控制所述發(fā)射天線的所述電長度且所述至少一個變?nèi)荻O管與至少一個電感器及所述發(fā)射天線串聯(lián)。21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中控制所述發(fā)射天線的所述電長度包括基于所述天線調(diào)諧控制信號使至少一個PIN 二極管偏置，其中所述至少一個PIN 二極管的所述偏置控制所述發(fā)射天線的所述電長度且所述至少一個PIN 二極管與所述發(fā)射天線通信。22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述發(fā)射天線包括第一螺旋分支及第二螺旋分支，所述第一螺旋分支及所述第二螺旋分支彼此平行安置且彼此未電連接。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中: 所述第一螺旋分支具有第一長度;且 所述第二螺旋分支具有不同于所述第一長度的第二長度。24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中: 所述第一螺旋分支具有第一幾何形狀;且 所述第二螺旋分支具有不同于所述第一幾何形狀的第二幾何形狀。25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述發(fā)射天線包括單個螺旋分支。26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中產(chǎn)生所述天線調(diào)諧控制信號包括: 基于所述RF強(qiáng)度控制信號，存儲以當(dāng)前頻率的所述RF信號的所述強(qiáng)度； 產(chǎn)生第一校準(zhǔn)調(diào)諧控制信號，使得將所述發(fā)射天線調(diào)諧到比所述RF信號的所述當(dāng)前頻率低一個調(diào)諧步階的第一頻率； 接收所述RF強(qiáng)度控制信號； 基于所述RF強(qiáng)度控制信號存儲所述RF信號的第一校準(zhǔn)強(qiáng)度； 產(chǎn)生第二校準(zhǔn)調(diào)諧控制信號，使得將所述發(fā)射天線調(diào)諧到比所述RF信號的所述當(dāng)前頻率高一個調(diào)諧步階的第二頻率； 接收所述RF強(qiáng)度控制信號； 基于所述RF強(qiáng)度控制信號存儲所述RF信號的第二校準(zhǔn)強(qiáng)度;及產(chǎn)生所述天線調(diào)諧控制信號，使得將所述發(fā)射天線調(diào)諧到以所述第一頻率、所述第二頻率或基于所述第一校準(zhǔn)強(qiáng)度、所述第二校準(zhǔn)強(qiáng)度及所述RF信號的所述強(qiáng)度中的較大者的所述當(dāng)前頻率中的一者的諧振。27.一種自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其包括: 感測天線，其用于檢測從第一發(fā)射天線發(fā)射的第一 RF信號的第一近場射頻RF信號、及從第二發(fā)射天線發(fā)射的第二 RF信號的第二近場RF信號，其中所述第一 RF信號是以第一頻率且所述第二 RF信號是以不同于所述第一頻率的第二頻率； 第一 RF開關(guān)，其與所述感測天線通信，所述第一 RF開關(guān)用于基于是所述第一 RF信號還是所述第二 RF信號將被發(fā)射而從所述第一近場RF信號或所述第二近場RF信號傳送所選擇的近場信號； 第一帶通濾波器，其與所述第一 RF開關(guān)通信，所述第一帶通濾波器用于從所述第一近場RF信號產(chǎn)生第一經(jīng)濾波近場RF信號； 第二帶通濾波器，其與所述第一 RF開關(guān)通信，所述第二帶通濾波器用于從所述第二近場RF信號產(chǎn)生第二經(jīng)濾波近場RF信號； 第二 RF開關(guān)，其與所述第一及第二帶通濾波器通信，所述第二 RF開關(guān)用于基于是所述第一 RF信號還是所述第二 RF信號將被發(fā)射而從所述第一經(jīng)濾波近場RF信號或所述第二經(jīng)濾波近場RF信號傳送所選擇的經(jīng)濾波近場RF信號； RF檢測器，其與所述第二 RF開關(guān)通信，所述RF檢測器用于將所述所選擇的經(jīng)濾波近場RF信號轉(zhuǎn)換成表示所述所選擇的經(jīng)濾波近場RF信號的強(qiáng)度的RF強(qiáng)度控制信號;及 處理器，其與所述RF檢測器通信，所述處理器經(jīng)配置以接收所述RF強(qiáng)度控制信號且基于所述RF強(qiáng)度控制信號產(chǎn)生天線調(diào)諧控制信號，其中所述天線調(diào)諧控制信號用于控制所述第一或第二發(fā)射天線的相應(yīng)電長度，使得由所述第一或二發(fā)射天線發(fā)射的所述第一或第二RF信號的強(qiáng)度最大化。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括: 第一天線調(diào)諧器，其與所述處理器及所述第一發(fā)射天線通信，所述第一天線調(diào)諧器經(jīng)配置以基于所述天線調(diào)諧控制信號控制所述第一發(fā)射天線的所述第一電長度;及 第二天線調(diào)諧器，其與所述處理器及所述第二發(fā)射天線通信，所述第二天線調(diào)諧器經(jīng)配置以基于所述天線調(diào)諧控制信號控制所述第二發(fā)射天線的所述第二電長度。29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中: 所述第一頻率在高頻帶中； 所述第一 RF信號是第一數(shù)字經(jīng)調(diào)制信號； 所述第二頻率在低頻帶中;且 所述第二 RF信號是模擬經(jīng)調(diào)制信號或第二數(shù)字經(jīng)調(diào)制信號中的一或多者。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的自適性可自調(diào)天線系統(tǒng)，其中: 如果所述第一數(shù)字經(jīng)調(diào)制信號的前文被發(fā)射，那么: 由所述第一 RF開關(guān)傳送的所述所選擇的近場信號為所述第一近場RF信號;且由所述第二 RF開關(guān)傳送的所述所選擇的經(jīng)濾波近場信號為所述第一經(jīng)濾波近場RF信號;且 如果所述第一數(shù)字經(jīng)調(diào)制信號的所述前文未被發(fā)射，那么: 由所述第一 RF開關(guān)傳送的所述所選擇的近場信號為所述第二近場RF信號;且 由所述第二 RF開關(guān)傳送的所述所選擇的經(jīng)濾波近場信號為所述第二經(jīng)濾波近場RF信號。
【文檔編號】H01Q9/14GK105917522SQ201480073160
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年12月9日
【發(fā)明人】克里斯托弗·扎哈拉
【申請人】舒爾獲得控股公司