專利名稱：用于天線單元的阻抗和負載相位的補償?shù)脑O(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方式涉及一種設(shè)備。更具體地，它們涉及無線通
信設(shè)備。
背景技術(shù)：
例如移動蜂窩電話的設(shè)備通常具有至少一個天線單元，通過該天 線單元它們可以與其他設(shè)備通信。如果設(shè)備的環(huán)境改變，則期望頻 帶處的天線單元的負載相位和阻抗可能改變。例如，如果用戶手持 設(shè)備，天線單元可以與用戶電磁耦合，并且作為結(jié)果在期望頻帶處 的天線單元的負載相位和阻抗可能改變。
與此類設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一個問題是它可能無法再在期望的頻帶內(nèi) 有效地通信。
移動蜂窩電話運營商通常要求它們的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動蜂窩電話滿
足特定的總發(fā)射功率(TRP)和總接收敏感度(TRS)要求。當移動 蜂窩電話的環(huán)境改變時，移動蜂窩電話的TRP和TRS的值可能改變 并且不再滿足這些要求。當前，為了補償TRP值的此類改變，額外 的電能可以被提供給天線單元。然而，這可能導致移動蜂窩電話的 電池壽命縮短。
因此，期望提供一種備選的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供一種設(shè)備，包括具有阻抗和 負載相位的天線單元；耦合到天線單元的移相器；以及用于響應設(shè) 備的環(huán)境改變，控制移相器來補償天線單元的阻抗和負載相位隨之 發(fā)生的改變的控制器。當設(shè)備處于第一環(huán)境中時，天線單元可以具有第一負載相位和第 一阻抗。當設(shè)備的環(huán)境改變到第二環(huán)境時，移相器可以通過將天線 單元的負載相位和阻抗帶向第一負載相位和第一阻抗，來補償天線 單元的負載相位和阻抗隨環(huán)境改變發(fā)生的改變。
設(shè)備的環(huán)境可以是設(shè)備的物理環(huán)境。設(shè)備的環(huán)境可以是設(shè)備的物 理模式。
該設(shè)備可以進一步包括一個或多個傳感器，用于檢測設(shè)備的環(huán)境 以及用于向控制器提供用于識別設(shè)備的環(huán)境的檢測信息。
一 個或多 個傳感器可以操作用于檢測設(shè)備外部的物體的接近度。
控制器可以操作用于檢測設(shè)備的環(huán)境和隨后使用檢測的信息識 別設(shè)備的環(huán)境?？刂破骺刹僮饔糜跈z測設(shè)備的操作模式。設(shè)備可以 進一步包括存儲器，用于存儲具有與設(shè)備的至少一個環(huán)境關(guān)聯(lián)的信 息的數(shù)據(jù)庫?？刂破骺梢圆僮饔糜谕ㄟ^將檢測信息與數(shù)據(jù)庫中的信 息進行比較來識別設(shè)備的環(huán)境。
數(shù)據(jù)庫中的預定信息可以包括針對至少 一 個環(huán)境的相移信息。
控制器可操作用于使用數(shù)據(jù)庫中的相移信息來控制移相器。移相 器可以經(jīng)由天線單元的饋點耦合到天線單元。可選地，移相器可經(jīng) 由天線單元的接地點耦合到天線單元。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，提供一種方法，包括響應于設(shè) 備的環(huán)境改變，控制所述移相器來補償天線單元的阻抗和負載相位 隨之發(fā)生的改變，該設(shè)備包括具有阻抗和負載相位的天線單元以及 耦合到所述天線單元的移相器。
當設(shè)備處于第一環(huán)境中時，天線單元可以具有第一負載相位和第 一阻抗，而當設(shè)備的環(huán)境改變到第二環(huán)境時，所述方法可以進一步 包括通過將天線單元的負載相位和阻抗帶向第一負載相位和第一阻 抗，來補償天線單元的負載相位和阻抗隨環(huán)境改變發(fā)生的改變。
設(shè)備的環(huán)境可以涉及設(shè)備的物理環(huán)境。設(shè)備的環(huán)境可以是設(shè)備的 物理模式。
所述方法可以進一步包括經(jīng)由一個或多個傳感器來4全測設(shè)備的環(huán)境并且將信息提供給設(shè)備的控制器。
所述方法可以進 一 步包括在所述控制器處使用檢測信息來識另'J 設(shè)備的環(huán)境。
一個或多個傳感器可操作用于檢測設(shè)備外部的物體的接近度。 所述方法可以進 一 步包括在控制器處檢測設(shè)備的環(huán)境?？刂破骺?以操作用于檢測設(shè)備的操作模式。
所述方法可以進 一 步包括在控制器處使用檢測信息來識別設(shè)備
的環(huán)境。
所述方法可以進一步包括存儲具有與設(shè)備的至少一個環(huán)境關(guān)聯(lián) 的信息的數(shù)據(jù)庫。所述方法可以進一 步包括將檢測信息和數(shù)據(jù)庫中 的信息進行比較以識別設(shè)備的環(huán)境。
數(shù)據(jù)庫中的預定信息可以包括針對至少 一 個環(huán)境的相移信息?？?以通過使用數(shù)據(jù)庫中的相移信息來控制移相器。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方式，提供一種計算機程序，包括用于 使得計算機來執(zhí)行上面段落所述方法的程序指令。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方式，提供一種計算機程序，包括用于 控制天線單元的負載相位和阻抗的程序指令，并且包括用于響應于 設(shè)備的環(huán)境改變，控制所述移相器來補償天線單元的阻抗和負載相 位隨環(huán)境改變發(fā)生的改變的裝置，該設(shè)備包括具有阻抗和負載相位 的天線單元以及耦合到所述天線單元的移相器。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方式，提供一種包含如上面段落所述的 計算機程序的物理實體。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方式，提供一種攜帶如上面段落所述的 計算機程序的電磁載波信號。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方式，提供一種設(shè)備，包括天線單 元，當處于第一環(huán)境中時具有第一工作頻帶內(nèi)的第一諧振頻率；耦 合到所述天線單元的移相器；以及控制器，用于響應于設(shè)備的環(huán)境 改變，控制移相器將天線單元的諧振頻率改變到第一工作頻帶內(nèi)的
第二諧振頻率。


為了更好的理解本發(fā)明，現(xiàn)在將僅通過示例來參考附圖，其中
圖1圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的設(shè)備的示意圖； 圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的方法的流程圖； 圖3圖示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的設(shè)備的示意圖； 圖4圖示出天線負載相位對接收器靈敏度以及天線負載相位對 接收器的總電壓駐波比的示圖5圖示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的設(shè)備的示意圖 圖6圖示出根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方式的設(shè)備的示意圖 圖7圖示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的設(shè)備的示意圖 圖8圖示出根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方式的設(shè)備的示意圖；以及 圖9圖示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的設(shè)備的示意圖
具體實施例方式
附示出設(shè)備IO,包括具有阻抗和負載相位的天線單元24; 耦合到天線單元24的移相器30;以及用于響應設(shè)備10的環(huán)境改變， 控制移相器30來補償天線單元24的阻抗和負載相位隨之發(fā)生的改 變的控制器12。
圖1圖示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備10的一個實施方式的示意圖。更 詳細地，設(shè)備10包括控制器12、存儲器14、顯示器16、音頻輸出 設(shè)備18、音頻輸入設(shè)備20、無線電收發(fā)器22、天線單元24、用戶 輸入設(shè)備26、電源28、移相器30和一個或多個傳感器32。
設(shè)備10可以是任意的電子設(shè)備，并且可以例如是便攜式設(shè)備， 諸如是移動蜂窩電話、個人數(shù)字助理(PDA)或膝上型計算機。在 下面參考圖l詳細描述的實施方式中，設(shè)備10是移動蜂窩電話。
控制器12可以是任意合適的處理器，并且在本實施方式中可以 是微處理器。連接控制器12以對存儲器14進行讀取以及寫入。存 儲器14可以是任意合適的存儲器，并且可以例如是永久內(nèi)置的存儲器，例如閃存，或可以是移動式存儲器，例如硬盤、安全數(shù)字(SD)
卡或微驅(qū)動器。
顯示器16耦合到控制器12以便接收和顯示數(shù)據(jù)?？刂破?2可 以從存儲器14讀取數(shù)據(jù)并且將其提供給顯示器16,以便向蜂窩電話 IO的用戶顯示。顯示器16可以是任意合適的顯示器，并且例如可以 是薄膜晶體管(TFT)顯示器或液晶顯示器(LCD)。
控制器12設(shè)置成向音頻輸出設(shè)備18提供音頻數(shù)據(jù)。音頻輸出設(shè) 備18設(shè)置成將音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對于蜂窩電話10的用戶來說是可聽 的聲波。音頻輸出設(shè)備18例如可以是揚聲器。
音頻輸入設(shè)備20設(shè)置成將聲波(例如，用戶的聲音)轉(zhuǎn)換成電 信號以便輸入到控制器12。音頻輸入設(shè)備20在該實施方式中是麥克 風。
無線電收發(fā)器22連接到天線單元24并且連接到控制器12。無 線電收發(fā)器22包括該圖中未示出的發(fā)射器和接收器的射頻部分。控 制器12設(shè)置成向無線電收發(fā)器22提供數(shù)據(jù)。無線電收發(fā)器22設(shè)置 成對數(shù)據(jù)進行編碼并且將其提供給天線單元24以便傳輸。天線單元 24設(shè)置成將編碼的數(shù)據(jù)作為無線電信號發(fā)射。
天線單元24也設(shè)置成接收無線電信號。天線裝置24接著將接收 到的無線電信號提供給無線電收發(fā)器22，無線電收發(fā)器22接著將無 線電信號解碼成數(shù)據(jù)。無線電收發(fā)器22接著將數(shù)據(jù)提供給控制器 12。
應該理解天線單元24可以是包括多個天線單元的天線裝置的一 部分。天線裝置中的每個天線單元可以根據(jù)本發(fā)明的實施方式來設(shè) 置。天線單元24可以是任意合適的天線單元，并且可以是單極天線、 雙極天線、螺旋天線、平面反向F天線(PIFA)、平面反向L天線 (PILA)或環(huán)形天線。如果天線單元24是天線裝置的一部分，則應 該理解天線裝置可以包括上述天線類型的任意組合。
用戶輸入設(shè)備26可以由移動蜂窩電話的用戶來操作以向控制器 12提供控制信號。用戶輸入設(shè)備26可以是任意合適的設(shè)備，并且在一個實施方式中可以是小鍵盤。
電源28配置成向設(shè)備10的每個部件提供電功率?？刂破?2可 操作用于控制從電源28到設(shè)備10的部件的電功率的供應。在其中 設(shè)備IO是移動蜂窩電話的實施方式中，電源28是電池。
移相器30可以經(jīng)由天線單元24的饋點或接地點連接到天線單元 24。如果移相器30連接到天線單元24的接地點，則移相器30不直 接連接到無線電收發(fā)器22。在該實施方式中，數(shù)據(jù)僅經(jīng)由無線電收 發(fā)器22在控制器12和天線單元24之間交換(由點畫線34指示)。 如果移相器30連接到天線單元24的饋點，則移相器30也連接到無 線電收發(fā)器22。在該實施方式中，數(shù)據(jù)經(jīng)由無線電收發(fā)器22和移相 器30在控制器12和天線單元24之間交換(由點畫線36指示)。
移相器在射頻電路領(lǐng)域中是相當熟知的，并且將不在這里做詳細 地描述。除其他事物之外，移相器可以包括多個傳輸線或成塊部件。 移相器可以利用例如晶體管電路的有源部件來實現(xiàn)。可以將移相器 配置成使得它們可以在不同的配置之間切換(例如，它們在傳輸線 的不同長度之間切換)，它們改變它們所連接到的天線單元的負載 相位。如果移相器以理論上最優(yōu)的方式來進行操作，則僅改變天線 單元的阻抗的相位。然而，由于移相器以實際的物理部件實施，因 此總是存在天線單元的阻抗改變。
一個或多個傳感器32連接到控制器12,并且可操作用于檢測設(shè) 備10的環(huán)境，并且將檢測信息提供給控制器12。在本發(fā)明的其他實 施方式中，控制器12可以操作用于檢測設(shè)備10的環(huán)境。
設(shè)備10的環(huán)境可以由設(shè)備10的物理環(huán)境來定義，例如，設(shè)備 10外部的物體的接近度和空間分布。在該實施方式中， 一個或多個 傳感器32是接近傳感器(proximity sensor)。設(shè)備的環(huán)境也可以由 設(shè)備的操作模式來定義。例如在其中設(shè)備是移動蜂窩電話的實施方 式中，設(shè)備的環(huán)境可以由設(shè)備正在進行的通信所按照的射頻協(xié)議(例 如，GSM、 WCDMA、 DVBH等)來定義。設(shè)備的環(huán)境也可以由設(shè) 備的物理模式來定義。例如，如果設(shè)備是具有滑動機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)或翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的移動電話，則一個物理模式可以是滑動機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機 構(gòu)或翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的物理位置。設(shè)備的物理模式可以通過控制器12或傳
感器32 (例如，HAL傳感器)來檢測。
存儲器14存儲當加載進控制器12時控制設(shè)備10的操作的計算 機程序指令38。計算機程序指令38提供使得控制器12能夠執(zhí)行在 下面的說明書段落中所描述的方法的邏輯和例程。
計算機程序指令可以經(jīng)由電磁載波40到達設(shè)備10,或可以從例 如計算機程序產(chǎn)品、存儲器設(shè)備或記錄介質(zhì)之類的物理實體42復制。
存儲器14也存儲數(shù)據(jù)庫39，該數(shù)據(jù)庫39包括針對設(shè)備10的至 少一個環(huán)境的信息?？刂破?2可以詢問數(shù)據(jù)庫30以通過將檢測信 息(從傳感器32獲得或通過控制器12獲得)與數(shù)據(jù)庫中的信息進 行比較來識別設(shè)備10的環(huán)境。數(shù)據(jù)庫30也包括針對每種環(huán)境的相 移信息。將在下面的段落中詳細解釋數(shù)據(jù)庫12的使用。
圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的方法的流程圖。初始地 在步驟44處，設(shè)備IO處于第一環(huán)境中。移相器30處于第一配置中， 并且從而天線單元24具有在第一工作頻帶處的第一負載相位和第一 阻抗。當操作在第一工作頻帶時，對于天線單元24來說第一負載相 位和第一阻抗是最優(yōu)的。在第一負載相位和第一阻抗處，天線單元 24在第一工作頻帶內(nèi)有效地諧振，因為天線單元24的阻抗的電容和 電感分量有效地彼此抵償并且天線單元24基本上變成僅是電阻性 的。因此，設(shè)備10消耗來自電源28的較少的電功率來發(fā)射信號。 另外，在第一負載相位和第一阻抗處，天線單元24更為有效地接收 信號。
在步驟46處，傳感器32和/或控制器12進行檢測以查看設(shè)備10 的環(huán)境是否發(fā)生改變。如果設(shè)備的環(huán)境沒有發(fā)生改變，則重復步驟 46。如果設(shè)備10的環(huán)境發(fā)生改變，則傳感器32和/或控制器12檢測 改變并且將檢測信息提供給控制器12。
傳感器32和/或控制器12可以以預定的時間間隔(例如，5秒或 每秒1600次，如果以基本速率來執(zhí)行)來進行檢測以觀察設(shè)備IO的環(huán)境是否發(fā)生改變。在一些實施方式中，根據(jù)設(shè)備的環(huán)境，傳感 器32和/或控制器12可以按可變的時間間隔來進行檢查。例如，如 果它們檢測到設(shè)備的環(huán)境可能頻繁地改變，則它們可以減小時間間 隔之間的時間。
接近傳感器32設(shè)置成檢測設(shè)備外部的物體的接近度和空間分 布。例如，接近傳感器32可以被設(shè)置成檢測用戶是否已將設(shè)備10 放置于接近其臉頰處(這通常是當用戶在設(shè)備上進行電話呼叫時的 情形)或用戶是否將設(shè)備IO握在其手中并遠離他的臉頰(這通常是 當用戶在觀看設(shè)備上的電影或電視時的情形)。
控制器12被設(shè)置成檢測設(shè)備IO的操作模式是否改變。例如，控 制器12可以檢測設(shè)備10的操作模式是否從GSM語音呼叫改變到 GSM數(shù)據(jù)呼叫。另外，控制器12可以通過測量電源28的功率級來 檢測設(shè)備10的環(huán)境改變。如果電源28的電功率輸出增加，則這可 能指示天線單元24的負載相位和阻抗(并且在一個實施方式中，天 線單元24的阻抗)已經(jīng)改變并且天線單元24需要更多的電功率來 發(fā)射給定的信號。天線單元24的負栽相位和阻抗的此類改變可以指 示設(shè)備10的環(huán)境的改變。
在第一工作頻帶處的天線單元24的負載相位和阻抗可以改變 (由于設(shè)備10的環(huán)境改變)，從而它們不再分別等于第一負載相位 和第一阻抗(即，在第一工作頻帶處的天線單元24的負載相位移離 第一負載相位并且在第一工作頻帶處的天線單元24的阻抗移離第一 阻抗)。例如，如果設(shè)備IO被移動到靠近用戶的臉頰的位置，則天 線單元24的負載相位和阻抗可能改變。天線單元24的負載相位的 改變可以降低來自天線單元24的輸出信號的功率和/或增加天線單 元24的功耗。
在步驟48中，控制器12詢問數(shù)據(jù)庫39并且將檢測信息(在步 驟46中所獲得)與數(shù)據(jù)庫39中的信息進行比較以識別設(shè)備10的當 前環(huán)境。例如，傳感器32可能檢測到設(shè)備10被放置在鄰近于一個 物體處，該物體靠近設(shè)備的用戶輸入設(shè)備26 (例如，小鍵盤)。當控制器12接收到該檢測信息并詢問數(shù)據(jù)庫39時，其識別出設(shè)備10 已經(jīng)被放置在靠近于用戶的臉頰處。作為另一個例子，控制器12可 能檢測到設(shè)備10的操作模式已經(jīng)從GSM語音呼叫改變到GSM數(shù)據(jù) 呼叫。當控制器12隨后詢問數(shù)據(jù)庫39并且將檢測信息與數(shù)據(jù)庫39 中的信息進行比較時，其識別出設(shè)備10現(xiàn)在正握在用戶的手中并遠 離用戶的臉頰。
控制器12可以識別出下面的設(shè)備10的環(huán)境語音呼叫(經(jīng)由 GSM、 WCDMA和其他協(xié)議)、數(shù)據(jù)呼叫(經(jīng)由GSM、 GPRS、 EGPRS、 WCDMA和其他協(xié)議)，觀看設(shè)備10上的電視內(nèi)容、以位于用戶臉 頰處的電話進行的電話呼叫、以無線耳機進行的電話呼叫、以有線 耳機進行的電話呼叫、以集成的免提揚聲器進行的電話呼叫。
一旦已經(jīng)識別出設(shè)備10的環(huán)境，在步驟50處，控制器12從數(shù) 據(jù)庫39中4是取針對識別出的環(huán)境的相移信息。相移信息標識將天線 單元24的負載相位和阻抗帶向(并且優(yōu)選地是帶到)第一負載相位 和第一阻抗所需要的相移。
如果控制器12確定天線單元24的負載相位和阻抗基本上沒有改 變(例如，高于預定的閾值)并且不值得控制移相器30來改變其配 置，則控制器12返回到步驟46。
在步驟52處，控制器12向移相器30發(fā)送控制信號以將移相器 30改變到第二配置。在步驟54處，移相器30補償天線單元24的負 載相位和阻抗的改變。移相器30到第二配置的配置改變會改變天線 單元24的負載相位和阻抗，以補償由于環(huán)境改變而造成的負載相位 和阻抗的改變。移相器30的第二配置將天線單元24的負載相位和 阻抗帶向(并且優(yōu)選地是達到)第一負載相位和第一阻抗。
在一個實施方式中，由移相器30所執(zhí)行的補償?shù)木_性取決于 檢測到的設(shè)備10的環(huán)境。例如，在一些環(huán)境中，可能僅需要最小的 性能改進，并且由移相器30所執(zhí)行的補償?shù)恼`差可能是±30度。在 其他的環(huán)境中，性能改進可能是重要的，并且移相器30所執(zhí)行的補 償?shù)恼`差小于士30度并且可以小于±5度。本發(fā)明的實施方式提供的優(yōu)勢在于由于移相器30補償了由于設(shè)
備10的環(huán)境改變造成的天線單元24的負載相位和阻抗的改變，當 發(fā)射和接收信號時，天線單元24將更為高效。這可以有助于天線單 元24減小功耗且使得設(shè)備10能夠獲得所需的TRP和TRS值而無論
其環(huán)境如何。
取決于天線單元24是正在發(fā)射信號還是正在接收信號，移相器 34可以在某個預定的功率級處啟用。例如，如果天線單元24正在高 于閾值功率級下進行發(fā)射，則可以啟用移相器30 (以便保存電池功 率)或者如果預計天線單元24將在低于閾值功率級下接收信號，則 可以啟用移相器30 (從而它可以接收信號)。
在一個實施方式中，針對天線單元24的最佳電流消耗的負載相 位和阻抗與針對最佳天線性能的負載相位和阻抗可能不相同?？刂?器12(或設(shè)備10的用戶經(jīng)由軟件應用)被設(shè)置以確定是否應該基于 對設(shè)備的環(huán)境的知識來控制負載相位以便優(yōu)化電流消耗或優(yōu)化天線 性能。
在另一個實施方式中，控制器12可能檢測到設(shè)備IO正使用兩個 或多個不同的天線單元同時操作在兩個或多個類似的工作頻帶上。 在該實施方式中，控制器12控制移相器30來改變天線單元24的負 載相位和阻抗，從而天線單元之一在相同工作頻帶內(nèi)的不同的頻率 處諧振。這有助于減小兩個天線單元之間的干擾。
例如，天線單元24可以操作在GSM 850或在GSM 900處，并 且控制器12檢測到用戶已經(jīng)使用DVBH經(jīng)由另一個天線(未示出) 來請求下載電視內(nèi)容，該DVBH具有類似的工作頻帶(470-702 MHz ) 。 DVB-H是將在將來幾年內(nèi)廣泛部署的移動電視標準。DVB-H 是歐洲D(zhuǎn)VB-T數(shù)字電一見標準的演進。DVB-T的工作頻率從470 MHz 到862 MHz。在該實施方式中，控制器12控制移相器30來改變天 線單元24的負載相位，從而它繼續(xù)4乘作在GSM 850頻帶或GSM 900 頻帶中，但處于基本上不會千擾電視內(nèi)容的下載的不同的諧振頻率。
圖3圖示出本發(fā)明的另一個實施方式的示意圖。在該實施方式中，天線單元24包括平面元件56、饋點58、接地點60和附加的接 地點62。附加的接地點62連接到ESD濾波器64,其接著連接到移 相器30。移相器30連接到開關(guān)電路66,其接著連接到第一傳輸線 68和第二傳輸線70。為了圖3的清楚，沒有示出設(shè)備10的剩余部 件(例如控制器12)。
開關(guān)電路66 (在該實施方式中是SPDT開關(guān))配置成將移相器 30在連接到第一傳輸線68和連接到第二傳輸線70之間切換。選擇 第一傳輸線68的長度，從而當移相器30連接到第一傳輸線68時， 天線單元24有效地連接到附加接地點62處的開路電路。選擇第二 傳輸線70的長度，從而當移相器30連接到第二傳輸線70時，天線 單元24有效地連接到附加接地點62處的閉合電路。
設(shè)置天線單元24，從而其可以操作在兩種諧振模式下。當移相 器30連接到第 一傳輸線68時，天線單元24可操作在GSM 850和 GSM 1900頻帶中。當移相器30連接到第二傳輸線70時，附加接地 點62改變天線24的諧振模式，從而其可操作在GSM 900和GSM 1800模式中。
移相器30設(shè)置成從控制器12 (圖1中所示)接收控制信號(由 箭頭72所指示)。如果設(shè)備10的環(huán)境改變，則控制器12可以控制 移相器30來補償在上述四種諧振模式的每個模式中的天線單元24 的負載相位和阻抗隨環(huán)境改變發(fā)生的改變。
該實施方式提供的優(yōu)勢在于由于移相器30連接到附加接地點 62，其不會在天線單元24和無線電收發(fā)器22之間引入額外的插入 損耗。因此，天線單元24可以更有效地操作。
圖4是圖示出天線負載相位對接收器靈敏度以及天線負載相位 對接收器的總電壓駐波比的示圖。該圖包括針對天線負載相位角度 的橫軸74并且包括從-180°到180°的值。該圖也包括針對接收器 靈敏度的縱軸76和針對接收器駐波比的縱軸78。實線80代表天線 負載相位角度范圍上的接收器靈敏度的曲線并且具有正弦形狀。在 -180°處，實線80先升至最高處81 (在大致-135°處)然后落到大致60°處的最低處。虛線82代表天線負載相位角度范圍上的接收器 駐波比的曲線并且也具有正弦形狀。在-180。處，虛線82先從一個 位置開始向大致在-100。處的最低處83下落并且接著升到大致80°
處的最高處。
接收器駐波比代表進入的信號被反射回到天線端口的程度。駐波 比可以被看作接收信號路徑的損耗，其惡化了接收器的接收性能。
可以從圖4理解本發(fā)明的實施方式所提供的優(yōu)勢。在圖4中，上 述的第一負載相位大致等于虛線82的最低處83的負載相位。在該 點處，由實線80所指示的接收器的靈敏度也接近于其最高處81。如 果設(shè)備10的環(huán)境改變，則天線單元24的負載相位改變，從而其不 再等于第一負載相位(并且因此天線單元24的阻抗也不再等于第一 阻抗)。如可以從圖4理解到，如果天線單元24的負載阻抗改變， 則接收器的駐波比增加而接收器的靈敏度減小。這可以導致接收器 的性能的惡化。本發(fā)明的實施方式提供了優(yōu)勢，因為移相器可以將 負載相位和阻抗向第一負載相位和第一阻抗移動，并且由此減小駐 波比且增加接收器的靈敏度。也可以針對發(fā)射器的性能而畫出與圖4 中的示圖類似的曲線圖。
圖5圖示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的設(shè)備10的示意圖。 設(shè)備10類似于圖1中所示出的設(shè)備并且在類似的特征處將使用相同 的標號。在該實施方式中，設(shè)備10包括定向耦合器84、(可選的) RF到DC整流器86和(可選的)RF到DC整流器88以及傳輸線 90。為了保持圖5的清楚，設(shè)備10的剩余部件未示出。
傳輸線90連接到無線電收發(fā)器22并且經(jīng)由定向耦合器84連接 到移相器30。定向耦合器84產(chǎn)生包括發(fā)射信號的一部分的信號92 以及由于天線單元24的負載相位引起的從天線單元24反射的發(fā)射 信號的一部分的信號94。信號92和94經(jīng)由整流器86和88提供給 無線電收發(fā)器22和控制器12,該整流器86和88將RF頻率信息轉(zhuǎn) 換成基帶頻率信息。整流器86和88是可選的，因為控制器12和無 線電收發(fā)器22有可能能夠處理RF頻率信息?？刂破?2設(shè)置成處理信號92和94以檢測天線單元24的負載相 位和阻抗是否已經(jīng)發(fā)生改變?？刂破?2可以確定所需的相移以便將 天線單元的負載相位和阻抗改變到最佳的負栽相位和阻抗，并且將 控制信號30提供給移相器30,以改變移相器30的配置，從而獲得 最佳的負載相位和阻抗。
為了獲得天線單元24的最佳負載相位和阻抗，控制器12可以實 施迭代處理，其中它控制移相器30在第一方向上旋轉(zhuǎn)相位并且接著 監(jiān)視來自天線單元24的反射功率(使用信號94)。如果反射功率增 加，則控制器12控制移相器30在第二方向(相反于第一方向)上 旋轉(zhuǎn)。如果反射功率降低，則控制器12控制移相器30在第一方向 上再次旋轉(zhuǎn)。通過使用迭代處理，可以提高由移相器30所執(zhí)行的補 償?shù)木_度，因為控制器12向著最佳的負載相位和阻抗連續(xù)地控制 移相器30。
圖6圖示出根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方式的設(shè)備。設(shè)備10類似 于圖1中所示出的設(shè)備并且在類似的特征處將使用相同的標號。在 該實施方式中，設(shè)備10包括開關(guān)96、傳輸線98、傳輸線100和傳 輸線102。
無線電收發(fā)器22包括發(fā)射器104和接收器106。發(fā)射器104經(jīng) 由傳輸線98連接到開關(guān)96,而接收器106經(jīng)由傳輸線100連接到開 關(guān)96。開關(guān)96經(jīng)由傳輸線102連接到移相器30。
當信號從發(fā)射器104傳輸?shù)教炀€單元24時， 一些反射信號被泄 漏到傳輸線100 (當開關(guān)96將傳輸線IOO連接到移相器30時)。傳 輸線100上的泄露信號可以與發(fā)射器24中的傳輸信號進行比較并且 控制器12可以控制移相器30來改變其配置，從而負載相位補償設(shè) 備10的環(huán)境改變。
控制器12通過將傳輸線IOO上的泄漏信號的相位和幅度與存儲 的最佳相位和最佳幅度值進行比較，來確定移相器30是否提供了對 天線單元24的最佳補償。如果泄漏信號的相位和幅度與存儲的最佳 相位和最佳幅度值相同，則控制器12確定移相器30正在提供對天線單元24的負載相位和阻抗的最佳補償?？梢栽谠O(shè)備10的開發(fā)過 程中確定最佳的天線負載相位并且可以將其存儲在存儲器14中。當 執(zhí)行迭代處理時，可以將最佳負載相位值看作目標值。
圖7圖示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的設(shè)備。設(shè)備10類似 于圖5中所示出的設(shè)備并且在類似的特征處將使用相同的標號。在 該實施方式中，無線電收發(fā)器22包括混頻器108、電壓可控振蕩器 110和相位比較器112。
在該實施方式中，控制器12向無線電收發(fā)器22發(fā)送傳輸數(shù)據(jù) 114,其接著被提供給混頻器108并轉(zhuǎn)換成傳輸頻率(由電壓可控振 蕩器110來確定)。相位比較器112設(shè)置成將信號94 (來自定向耦 合器84)與電壓可控振蕩器110的輸出進行比較，并且向控制器12 提供輸出116,其指示電壓可控振蕩器110和信號94之間的相位差。 控制器12處理相位比較器112的輸出116,以確定如何控制移相器 30以改變天線單元24的負載相位。
圖8圖示出根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方式的設(shè)備。設(shè)備10類似 于圖1中所示出的設(shè)備并且在類似的特征處將使用相同的標號。
在該實施方式中，設(shè)備10包括第二無線電收發(fā)器23、第二移相 器31和第二天線單元25。第二移相器31可以由控制器12或由無線 電收發(fā)器23 (分別經(jīng)由信號15和37)來控制。無線電收發(fā)器22和 23可以具有類似的功能性并且包括發(fā)射器和接收器部分。無線電收
WLAN收發(fā)器?？刂破?2可以使用相同的控制信號13來控制移相 器31和31,如果二者操作在基本上相同的工作頻帶處。
圖9圖示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的設(shè)備。設(shè)備10類似 于圖5中所示出的設(shè)備并且在類似的特征處使用相同的標號。在該 實施方式中，設(shè)備10包括第三天線單元118、第三移相器120、定 向耦合器122和定向耦合器124。
第三天線單元118是分集接收天線并且用于增大設(shè)備10的工作 頻率范圍。第三天線單元118例如可以用于接收WLAN頻帶中的信號。第三天線單元118經(jīng)由第三移相器120和定向耦合器122和124 連接到無線電收發(fā)器22，并且可以經(jīng)由信號128來控制。
定向耦合器122設(shè)置成檢測從第三天線118反射的信號并且將其 作為信號126提供給無線電收發(fā)器22。定向耦合器124將發(fā)送到天 線單元24的信號的一部分提供給無線電收發(fā)器22。
無線電收發(fā)器22接收信號126并且將其與信號128進行比較， 以確定設(shè)備10的環(huán)境是否發(fā)生改變。如果設(shè)備10的環(huán)境已經(jīng)改變， 則控制器12和無線電收發(fā)器22可以控制移相器120(經(jīng)由控制信號 17)和30來補償環(huán)境改變。
為了改進第三天線單元118的性能，天線單元24和118所接收 到的信號應該相對于彼此有90。的相移。這可以通過將天線單元24 和118的位置彼此遠離入/4來實現(xiàn)。由于不是在所有的設(shè)備中都可 以這樣，可以控制移相器30和120來確保在從天線單元24和118 接收到的信號之間存在90°的相位差。
應該理解本發(fā)明的實施方式不限于上述的諧振頻帶。例如，不同 的頻帶和協(xié)議可以包括(但不限于)DVB-H 470到702 MHz、US-GSM 850 ( 824-894 MHz ); EGSM 900 ( 880-960 MHz ); GPS 1572.42 MHz、 PCN/DCS1800 ( 1710-1880 MHz) ; US-WCDMA1900 ( 1850-1990 ) 頻帶；WCDMA21000頻帶(發(fā)射1920-1980 |接收2110-2180); PCS1900 ( 1850-1990 MHz) ; 2.5GWLAN/BT、 5GHz WLAN DRM (0.15-30.0 MHz) 、 FM ( 76-108 MHz) 、 AM ( 0.535-1.705 MHz )、 DVB-H[ US] ( 1670-1675 MHz )、WiMax( 2300-2400 MHz、 2305-2360 MHz、 2496-2690 MHz、 3300-3400 MHz、 3400-3800 MHz、 5150-5875 MHz ) 、 RFID ( LF [ 125-134 kHz ] ， HF [ 13.56 MHz ] ) UHF [ 433 MHz, 865-956 MHz或2.45 GHz ]，以及UWB 3.0到10.6 GHz。
盡管在前面的段落中參考各種例子描述了本發(fā)明的實施方式，但 應該理解可以對給出的例子進行修改而不會偏離本發(fā)明所要求保護 的范圍。例如，可以在天線裝置的每個天線單元的饋點和接地點處 提供移相器。盡管在上述的說明書中力圖專注描述被認為是本發(fā)明特別重要 的那些特征，但應該可以理解申請人要求對前述表示的和/或在附圖 中所示的任意可受專利保護的特征方面或特征的組合方面的保護， 而不考慮是否對其進行了特別強調(diào)。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括天線單元，具有阻抗和負載相位；移相器，耦合到所述天線單元；以及控制器，用于響應設(shè)備的環(huán)境改變，控制所述移相器來補償所述天線單元的阻抗和負載相位隨之發(fā)生的改變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中當所述設(shè)備處于第一環(huán)境 中時，所述天線單元具有第一阻抗和第一負載相位，而當所述設(shè)備 的環(huán)境改變到第二環(huán)境時，所述移相器通過將所述天線單元的阻抗 和負載相位帶向所述第一阻抗和第一負載相位來補償所述天線單元 的阻抗和負載相位隨之發(fā)生的改變。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備的環(huán)境是所 述設(shè)備的物理環(huán)境。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備的環(huán)境是所 述設(shè)備的物理模式。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一項所述的設(shè)備，進一步包括一個 或多個傳感器，用于檢測設(shè)備的環(huán)境以及用于向所述控制器提供用 于識別設(shè)備的環(huán)境的檢測信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述一個或多個傳感器可 操作用于檢測所述設(shè)備外部的物體的接近度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到4的任意一項所述的設(shè)備，其中所述控制 器可操作用于檢測和隨后使用檢測信息識別所述設(shè)備的環(huán)境。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述控制器可操作用于檢 測所述設(shè)備的操作模式。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5到8的任意一項所述的設(shè)備，進一步包括存 儲器，用于存儲具有與所述設(shè)備的至少 一 個環(huán)境關(guān)聯(lián)的信息的數(shù)據(jù) 庫，并且其中所述控制器可操作用于通過將檢測信息與數(shù)據(jù)庫中的 信息進行比較來識別所述設(shè)備的環(huán)境。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)庫中的預定信息包括針對至少 一 個環(huán)境的相移信息。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的設(shè)備，其中所述控制器可操作用于 使用所述數(shù)據(jù)庫中的相移信息來控制所述移相器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求到11的任意一項所述的設(shè)備，其中所述移 相器經(jīng)由所述天線單元的饋點耦合到所述天線單元。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1到12的任意一項所述的設(shè)備，其中所述移 相器經(jīng)由所述天線單元的接地點耦合到所述天線單元。
14. 一種方法，包括響應于設(shè)備的環(huán)境改變，控制移相器來補償天線單元的阻抗和負 載相位隨之發(fā)生的改變，所述設(shè)備包括具有阻抗和負載相位的天線 單元以及耦合到所述天線單元的所述移相器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中當所述設(shè)備處于第一環(huán) 境中時，天線單元具有第一阻抗和第一負載相位，而當所述設(shè)備的 環(huán)境改變到第二環(huán)境時，所述方法進一步包括通過將所述天線單元 的阻抗和負載相位帶向所述第一阻抗和第一負載相位來補償所述天 線單元的阻抗和負載相位隨之發(fā)生的改變。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其中所述設(shè)備的環(huán)境與 所述設(shè)備的物理環(huán)境有關(guān)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其中所述設(shè)備的環(huán)境與 所述設(shè)備的物理模式有關(guān)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14到17的任意一項所述的方法，進一步包括 經(jīng)由一個或多個傳感器來檢測所述設(shè)備的環(huán)境并且將信息提供給所 述設(shè)備的控制器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括在所述控制器處 使用檢測信息來識別所述設(shè)備的環(huán)境。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其中所述一個或多個傳 感器可操作用于檢測所述設(shè)備外部的物體的接近度。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15到17的任意一項所述的方法，進一步包括在控制器處檢觀'J所述設(shè)備的環(huán)境。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述控制器可操作用于檢測所述設(shè)備的操作模式。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，進一步包括在所述控制 器處使用檢測信息來識別所述設(shè)備的環(huán)境。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19或23所述的方法，進一步包括存儲具有與 所述設(shè)備的至少 一 個環(huán)境關(guān)聯(lián)的信息的數(shù)據(jù)庫，并且將檢觀'j信,t、和 數(shù)據(jù)庫中的信息進行比較以識別所述設(shè)備的環(huán)境。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)庫中的預定信 息包括針對至少 一 個環(huán)境的相移信息。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中通過使用所述數(shù)據(jù)庫中 的相移信息來控制所述移相器。
27. —種基本上參考附圖如前所述和/或如在附圖中示出的設(shè)備。
28. —種基本上參考附圖如前所述和/或如在附圖中示出的方法。
29. —種包含用于使得計算機執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14到26的任意 一項所述的方法的程序指令的計算機程序。
30. —種計算機程序，包括用于控制天線單元的阻抗和負載相位 的程序指令，并且包括用于響應于設(shè)備的環(huán)境改變，控制移相器來 補償所述天線單元的阻抗和負載相位隨之發(fā)生的改變的裝置，所述 設(shè)備包括具有阻抗和負栽相位的天線單元以及耦合到所述天線單元 的移相器。
31. —種包含根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的計算機程序的物理實體。
32. —種承載根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的計算機程序的電磁載 波信號。
33. —種設(shè)備，包括天線單元，當處于第 一 環(huán)境中時具有第 一 工作頻帶內(nèi)的第 一 諧振頻率；移相器，耦合到所述天線單元；以及控制器，用于響應于設(shè)備的環(huán)境改變，控制所述移相器將所述天 線單元的諧振頻率改變到所述第 一 工作頻帶內(nèi)的第二諧振頻率。
34，包括這里所公開的新穎性主題的任何新穎性主題或組合，無 論是否處于如前面權(quán)利要求所述的相同發(fā)明的范圍內(nèi)或與之有關(guān)。
全文摘要
一種設(shè)備，包括具有阻抗和負載相位的天線單元；耦合到天線單元的移相器；以及用于響應設(shè)備的環(huán)境改變，控制移相器來補償天線單元的阻抗和負載相位隨之發(fā)生的改變的控制器。
文檔編號H04B1/04GK101641869SQ200780052097
公開日2010年2月3日 申請日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者M·萊諾南, S·魯敘 申請人:諾基亞公司