智能化天線裝置及其快速切換輻射場型的方法
【技術領域】
[0001]本發明是涉及一種天線及其快速切換輻射場型的方法，特別是指一種可快速切換選擇優選垂直、水平極化場型以決定一最佳輻射場型的天線相關技術。
【背景技術】
[0002]中國臺灣公開第201042826號“具切換不同輻射場型之特性的天線結構與制造方法”發明專利案，其在先前技術中提及智能型天線(smart antenna)技術是無線通信系統中重要的一環，而自適應天線(adaptive antenna)是智能型天線的一種,其利用多個天線單元組成一陣列天線，并針對每一天線單元進行動態調整輸入功率，來操控天線的波束(beamsteering)，而朝向欲傳輸數據的裝置，通過提升信噪比(SNR)和降低同頻干擾而達成高效率的傳輸。
[0003]但所述陣列天線技術的指向性(或主波束方向)切換精密度高，其調整天線指向性的方法需要多組相位調整器(phase adjuster)、功率調整器(power adjuster)、功率分配器(power divider)和數字信號處理器(Digital Signal Processor, DSP),通過切換各天線單元饋入信號的相位與振幅達到主波束方向切換的效果，造成整組智能型天線的體積變大而成本也相對提高。
[0004]至于天線的輻射場型切換技術有多種實現方式，主要如陣列天線(多天線)、改變電磁稱合、改變射頻電流(RF current)分布等方式。而陣列天線的切換方式是控制各天線單元的激發相位和振幅以合成特定的輻射場型。
[0005]而前述專利案提出的技術方案是一種具切換不同輻射場型的特性的天線結構，請參考圖8所示，該天線結構包含一接地面610、至少一主動天線631?63N、至少一電流誘導單元641?64M及一控制器620 ;所述主動天線631?63N分布或鄰近于該接地面610，并且電性連結至一射頻信號源；所述電流誘導單元641?64M分布或鄰近于該接地面610，并且電性連結至該接地面610 ;該控制器620是在一天線操作頻段時，通過使能或抑能該至少一電流誘導單元641?64M，來切換該接地面610上的射頻電流導入或阻絕于該至少一電流誘導單元641?64M，以形成多種輻射場型。
[0006]由上述專利案的先前技術和公開的技術方案可知，可以切換多種輻射場型的智能型天線是已知的。然而可以選擇的輻射場型愈多，表示其切換的判斷流程愈多，雖然一一判斷的結果最終仍可得到的所需的輻射場型，但可能影響其連線效能和品質。因此如何在提供的多數場型中快速切換最佳的輻射場型則有待進一步檢討，并謀求可行的解決方案。
【發明內容】
[0007]因此本發明的主要目的在提供一種智能化天線裝置及其快速切換輻射場型的方法，主要是由天線裝置先后導通具有定向性的垂直極化天線和場型組合較多的水平極化天線，并根據其傳送數據時的封包錯誤率以先后找出優選垂直極化場型和優選水平極化場型，并據以決定一最佳輻射場型，藉以提高切換輻射場型的效率，并提供良好的連線效能和品質。
[0008]為達成前述目的的一主要技術手段是使前述智能化天線裝置快速切換輻射場型的方法包括:
[0009]提供多個水平極化天線及多個垂直極化天線；
[0010]導通一個以上的垂直極化天線，以分別產生不同的垂直極化測試場型；
[0011]根據各個垂直極化測試場型傳送數據的封包錯誤率(PER)決定一優選垂直極化場型；接著，
[0012]導通一個以上的水平極化天線，以分別產生不同的水平極化測試場型；
[0013]根據各個水平極化測試場型傳送數據的封包錯誤率(PER)決定一優選水平極化場型；
[0014]由所述優選垂直極化場型和優選水平極化場型提供一輻射場型。
[0015]為達成前述目的采取的又一主要技術手段是使前述智能化天線裝置包括有:
[0016]一天線模塊，包括多個水平極化天線及多個垂直極化天線；
[0017]一射頻切換電路，分別和各個水平極化天線、垂直極化天線連接；所述射頻切換電路進一步執行:導通一個以上的各垂直極化天線，并根據其封包錯誤率決定一優選垂直極化場型，接著導通一個以上的水平極化天線，并根據其封包錯誤率決定一優選水平極化場型，而由所述優選垂直極化場型和優選水平極化場型提供一輻射場型。
[0018]根據上述智能化天線裝置和其快速切換輻射場型的方法所提供的技術方案是令多個垂直極化天線和多個水平極化天線依順序先后的導通，以先找出優選的垂直極化場型和優選的水平極化場型，最后由優選的垂直極化場型和優選的水平極化場型共同形成一最佳輻射場型；上述技術是基于垂直極化天線為定向天線，由各個垂直極化天線選出優選的垂直極化場型時，即可初步確認連線節點的方向，接著再由各個水平極化天線選出優選的水平極化場型，以搭配優選的垂直極化場型產生最佳輻射場型；一般水平極化天線的場型組合數量多于垂直極化天線的場型組合，利用上述技術，先選出具有定向性的優選垂直極化場型后，其無須再和場型組合較多的水平極化天線交叉組合，因此可以快速地切換產生所需的輻射場型。
【附圖說明】
[0019]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的限定。在附圖中:
[0020]圖1是本發明的方法流程圖。
[0021]圖2是本發明天線裝置一較佳實施例的立體圖。
[0022]圖3是本發明天線裝置一較佳實施例的底視平面圖。
[0023]圖4是本發明天線裝置一較佳實施例的上視平面圖。
[0024]圖5是本發明天線裝置又一較佳實施例的上視平面圖。
[0025]圖6是本發明天線裝置一較佳實施例的射頻切換電路方框圖。
[0026]圖7是本發明一較佳實施例的訓練封包結構示意圖。
[0027]圖8是現有可切換不同輻射場型的天線結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]以下配合圖式及本發明的較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段。
[0029]關于本發明智能化天線裝置快速切換輻射場型的方法的一較佳實施例，請參考圖1所示，其包括:
[0030]步驟S10，提供多個水平極化天線及多個垂直極化天線；
[0031]步驟S11，導通一個以上的垂直極化天線，以分別產生不同的垂直極化測試場型；
[0032]步驟S12，根據各個垂直極化測試場型傳送數據的封包錯誤率(PER)決定一優選垂直極化場型；
[0033]步驟S13，導通一個以上的水平極化天線，以分別產生不同的水平極化測試場型；
[0034]步驟S14，根據各個水平極化測試場型傳送數據的封包錯誤率(PER)決定一優選水平極化場型；
[0035]步驟S15，由所述優選垂直極化場型和優選水平極化場型產生一輻射場型。
[0036]關于前述方法的進一步技術細節，主要是在一訓練模式下產生所述的輻射場型；
[0037]前述步驟Sll所稱導通一個以上的垂直極化天線以分別產生不同的垂直極化測試場型是指:各垂直極化天線各自導通，或每一垂直極化天線分別和一個以上的其他垂直極化天線一起導通，以分別產生不同的垂直極化測試場型；
[0038]而在前述流程的步驟S12中，是由已產生的各個垂直極化測試場型分別對已連線的節點送出多數的訓練封包；接著比較各個垂直極化測試場型所送出訓練封包的封包錯誤率(PER)，用以決定所述的優選垂直極化場型。
[0039]又在步驟S13所稱導通一個以上的水平極化天線以分別產生不同的水平極化測試場型是指:各水平極化天線各自導通，或每一水平極化天線分別和一個以上的其他水平極化天線一起導通，也可以將一個以上的水平極化天線和一個以上的電流誘導單元一起導通，以分別產生不同的水平極化測試場型；
[0040]而在步驟S14中，是由已產生的各個水平極化測試場型分別對已連線的節點送出多數的訓練封包，并比較各個水平極化測試場型所送出訓練封包的封包錯誤率(PER)，以決定一優選水平極化場型；最后由所述優選垂直極化場型和水平極化天線共同形成一最佳輻射場型。
[0041]至于實現前述方法的智能化天線裝置，其一可行實施例是如以下所述:
[0042]關于所述的智能化天線裝置包括一天線模塊10和一射頻切換電路20，其中所述天線模塊10的一較佳實施例，請參考圖2所示，主要是在一基板11上分設有多個水平極化天線12和多個垂直極化天線13 ;其中:
[0043]所述基板11可以由FR4或陶瓷材料構成，在本實施例中，所述基板11大致呈矩形，其具有一底面及一表面，請參考圖3所示，其底面上形成有一大面積的接地面120，該接地面120是矩形，其各個邊的一端分別設有一水平極化天線12，換言之，本實施例中，在基板11上設有四個水平極化天線12，各水平極化天線12是對稱地設在基板11的底面。
[0044]在本實施例中,所述水平極化天線12是由平面倒F天線(PIFA)構成,其一端和接地面120電連接，以分別構成饋入點和接地點。
[0045]如前揭所述，所述基板11的底面形成有一矩形接地面120，并在接地面120各邊的一端分別連接一由平面倒F天線構成的水平極化天線12。在本實施例中,可以進一步地在接地面120各邊的另端分別連接一電流誘導單元14，以配合調節接地面120上的射頻電流分布。
[0046]請參考圖2所示，在本實施例中，所述垂直極化天線13是形成在一片狀載體130上，所述載體130同樣可以由FR4或陶瓷材料構成，優選為陶瓷材料，而具有縮小體積的效果。所述垂直極化天線13是由八木(Yagi)天線構成，主要是在所述載體130的一表面上形成有一主振子131、多個導引器132?135和一反射器136。
[0047]請參考圖4所示，四個垂直極化天線13是以放射狀排列且等角度地設在基板11表面，更具體而言，兩個垂直極化天線13是呈一直線地設在基板11表面的兩相對角落之間，另兩個垂直極化天線13也是呈一直線地設在基板11表面的另兩相對角落之間，各垂直極化天線13間是呈等角度排列。而各個垂直極化天線13分別對應基板11底面的一水平極化天線12。
[0048]關于上述的天線模塊10，其又一較佳實施例是如圖5所示，主要仍是在一基板11’上設有多個水平極化天線12’和多個垂直極化天線13’，關于基板11’的材料及衍生的功效一如先前所