專利名稱：天線分集系統以及操作所說系統的方法
技術領域：
本發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備的收發器以收發電磁信號的連接；第二天線振子用于通過干擾由于電磁耦合產生的第一天線振子的阻抗按照無源模式(parasitic mode)進行操作；其中按照無源模式操作的天線振子是通過可調節的阻抗終止的；并且，本發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器以收發電磁信號；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生的第一天線振子的阻抗按照無源模式進行操作；背景技術天線分集在本領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量、減小分支呼叫(dropped calls)、擴展范圍，即使在背靠建筑物、桌椅、樹等的可能產生無線電信號折射或反射的那些不良信號環境中亦是如此。
在Scott，N.L.，Leonard-Taylor，M.O.和Vaughan，R.G.的文章“用金屬線和單極樣機描述的使用切換的無源單元的單端口自適應天線的分集增益”(IEEE學報的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例。在圖2中表示出在所說的文章中公開的天線分集，現在進行簡單的討論。
按照圖2，天線分集包括一個有源天線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連接到收發器23，但無源天線22并不連接到所說的收發器23。然而，無源天線22和有源天線21彼此的位置很接近，其結果是在無源天線22和有源天線21之間產生電磁耦合。有源天線21在一開始就具有一個固定阻抗(未示出)。經過控制單元25可以調節與無源天線22相連的阻抗24，以使經過有源天線21收發的信號的輻射圖是最佳的，即，在天線只存在低關聯的信號。
更加具體地說，控制單元25的操作過程如下通過調節與無源天線22相連的阻抗24，控制單元25針對不同的阻抗24對于有源天線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。
在存儲器中存儲對于信號的強度的檢查的數值。最后，由控制單元25選擇并調節代表最佳輻射圖的阻抗組合。測試與無源天線22連接的不同阻抗以檢測可保證最佳輻射圖的阻抗的所述的過程要經常重復進行，以便在必要時更新無源天線的調節阻抗。
在圖2中表示的是阻抗24的調節，這種調節是作為選擇3個阻抗狀態的開關實現。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致由有源天線看見的阻抗變化。
然而，在按照圖2所示的天線分集操作期間，在有源天線21的阻抗和收發器23的阻抗之間仍舊存在不期望的失配。
發明內容
本發明的一個目的是進一步減小失配量，同時能夠使電磁信號在有源天線和收發器之間的有源路徑上的預定的信號質量標準最佳。
通過權利要求1的主題來實現這個目的。更加具體地說，通過一個預選擇單元和一個選擇單元來實現這個目的，所說的預選擇單元用于調節可調節阻抗，以保證在有源模式下天線振子的阻抗和收發器的阻抗之間的失配量低于預定閾值；所說的選擇單元用于調節由預選擇單元確定的一個范圍內的可調節阻抗，最好地完成收發的電磁信號的預定接收信號的質量標準。
預定信號質量標準例如可以確定為最大信號噪聲比、和/或最大信號強度、和/或最大信號干擾比和/或最大信號噪聲加干擾比(maximal signal-to-noise-plus-interference ratio)。
因為無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于有源天線振子有很大的影響。這就意味著，除了信號質量的要求以外，還必須滿足在收發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描述的使用切換的無源單元的單端口自適應天線的分集增益”(IEEE學報的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，因為天線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對有源天線振子和收發器之間的匹配產生任何影響。
所述的本發明的實施例的優點是由于按照最終選擇的特定配置進行的調節，可同時滿足兩個要求第一，使不期望的失配減至最小，即，低于預定閾值；第二，使在有源路徑上收發的電磁信號的信號質量標準實現的程度最大。
進而，阻抗變化，即，在無源模式由控制單元產生的天線振子的阻抗變化，可保持在低于預定閾值，其結果是，與現有技術相比，所說的阻抗變化對于有源天線的阻抗幾乎沒有任何不利的影響；因此可以認為，阻抗變化已經消除。
本發明的技術教導還可以應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在有源模式下操作。
本發明的上述的目的還可由獨立的方法權利要求2的主題來實現。所說的方法權利要求的優點與以上所述的權利要求1的優點是一樣的。
有益的作法是，或者偶爾地、或者在預定的時間間隔、或者在失配變化以后、或者在接收的信號質量變化以后，重復無源天線振子阻抗的調節。這些重復最好能使所選的和所調節的阻抗配置產生正確的自適應，從而使電磁信號在有源路徑上實現預定的信號質量標準的程度最大。還有，當檢測到失配的變化或者接收信號質量的變化時，所說的變化例如是由于在有源天線附近存在一個物體的變化引起的，則要實現調節以保證正確的接收。
本發明的另外的優選實施例是其余的從屬權利要求的主題。
總括起來，本發明可使失配量最小，同時還能使電磁信號在第一天線振子和收發器之間的有源路徑上預定的信號質量標準最高。提供預選擇單元130以及選擇單元140，以便選擇與第二天線連接的最佳可調節阻抗，從而可以保證所說的失配量小于預定閾值，并且還可保證在由可允許失配確定的范圍內最佳地同時完成所收發的電磁信號的預定的質量標準。
以下結合4個附圖進行描述，其中圖1表示按照本發明的天線分集的一個優選實施例；圖2表示在本領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節阻抗的變化；圖4表示所接收的信號質量的指示值隨連接到無源天線的可調節阻抗的變化。
具體實施例方式
下面，參照附圖1描述本發明的優選實施例。
圖1表示一個電磁設備的天線分集，具體來說即無線蜂窩終端如電話或尋呼機等的天線分集。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。在上面已經參照附圖2描述了有源模式和無源模式。
本發明的天線分集還包括一個預選擇單元130，用于測試天線分集的所有可利用的配置，并且最終從所有的測試的配置中選擇N個配置，以保證有源模式天線振子的阻抗(未示出)和天線分集的收發器160的阻抗之間的失配量小于預定閾值。下面將給出對于單元130的操作的詳細描述。
術語“配置”意指一個參數，所說的參數代表按照無源模式操作的天線振子的阻抗的選擇或調節量。
進而，天線分集還包括一個選擇單元140，用于從由預選擇單元130提供的多個N個配置或配置的范圍中選擇出單個特定的配置，以便對于收發的電磁信號最好地完成預定的信號質量標準。
下面，更加詳細地描述預選擇單元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為n1個不同的數量，并且檢測第一天線振子的阻抗和收發器(160)的阻抗元件之間的對等(co-ordinated)失配量，而且還要檢測由第一天線振子收發的電磁信號實現信號質量標準的對等程度；b)從n1個配置的范圍中選擇并提供N個配置，其中的N≤n1，它們的阻抗元件失配量小于預定閾值。
圖3表示有源天線的回波損耗隨連接到無源天線的可調節阻抗的變化。連接到無源天線的可調節阻抗有一個復數的阻抗，可以表示為R+jX。圖3表示的是有源天線的回波損耗隨復數平面內的阻抗元件R+jX變化的2維曲線圖。對于一個可接受的接收，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節阻抗的可能的配置。可能的配置的范圍在復數平面內包括一個或多個區域，這里的對應的回波損耗小于一定的閾值。在這些區域內包括的R+jX值形成可調節阻抗的可能的配置的范圍。
圖4表示接收的信號質量指示值隨與無源天線連接的可調節阻抗的變化。在圖4中的所示的數據不是信號質量的指接曲線圖，而是在Z＝-j50可調節阻抗保持不變時接收的信號和可調節阻抗變為Z＝R+jX時接收的信號之間的關聯性的曲線，其中的R和jX形成圖4中的曲線的軸。期望的關聯性的數值低，因為對于天線分集來說，在接收的信號之間的關聯性應該盡可能的低。
選擇單元現在比較配置的范圍(即，在圖3的曲線圖中可調節阻抗的Z＝R+jX值導致可接受的回波損耗(因此導致可接受的失配)的區域)與圖4中曲線圖的低關聯值的區域，并且在由回波損耗數據確定的配置范圍內選擇關聯性最低的配置。這個配置就代表了在失配和接收的信號質量之間的最佳的折衰配置。如果由圖3中的區域表述的可調節阻抗的多個配置范圍都具有可接受的回波損耗值，并且多個配置都提供可比較的接收信號質量，則必須使用附加的選擇標準來選擇單個配置。
權利要求
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備的收發器以收發電磁信號的連接，第二天線振子通過干擾由電磁耦合產生的第一天線振子的阻抗按照無源模式操作；其中通過一個可調節阻抗終止按照無源模式操作的第二天線振子；其特征在于一個預選擇單元，用于調節可調節阻抗，以保證在有源模式操作的天線振子的阻抗和收發器的阻抗之間的失配量小于預定閾值；一個選擇單元，用于在由預選擇單元確定的范圍內調節可調節阻抗，對于收發的電磁信號最好地完成預定接收的信號質量標準。
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器以收發電磁信號按照有源模式操作，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節可調節阻抗，以保證在有源模式操作的天線振子的阻抗和收發器的阻抗之間的失配量小于預定閾值；在由預選擇單元確定的范圍內選擇可調節阻抗，對于收發的電磁信號最好地完成預定接收的信號質量標準。
3.權利要求2的方法，其特征在于或者偶然地、或者在預定的時間間隔之后、或者在失配發生變化之后、或者在接收的信號質量變化之后，重復所說的方法步驟。
4.權利要求2或3的方法，其特征在于調節可調節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節阻抗，使其為n1個不同的量，并且檢測第一天線振子的阻抗元件和收發器的阻抗之間的對等失配量以及由第一天線振子收發的電磁信號實現信號質量標準的對等程度。
5.集成電路，包括收發器(160)；和第一輸入端，用于連接第一天線振子到收發器(160)以收發電磁信號；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)的可調節阻抗(170b)；其特征在于集成電路還包括一個預選擇單元(130)，它連接到第一輸入端并且包括一個輸出端，用于調節可調節阻抗(170b)，在這里可操作預選擇單元(13)以保證在有源模式操作的天線振子的阻抗和收發器(160)的阻抗之間的失配量小于預定閾值；一個選擇單元(140)，連接到預選擇單元(130)并且連接到收發器(160)的輸出端以提供接收的信號質量信息，在這里，操作選擇單元(14)，以便在由預選擇單元(130)確定的范圍內調節可調節阻抗(170b)，最好地完成收發的電磁信號的預定接收的信號質量標準。
全文摘要
本發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。本發明使失配量最小，同時還能使電磁信號在第一天線振子和收發器之間的有源路徑上的預定的信號質量標準最高。通過提供預選擇單元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節阻抗，從而可以保證所說的失配量小于預定閾值，并且同時可以保證在由可允許的失配確定的范圍內最好地完成收發的電磁信號的預定的質量標準。本發明還涉及操作這種天線分集的方法。
文檔編號H04B7/10GK1675798SQ03818756
公開日2005年9月28日 申請日期2003年6月27日 優先權日2002年8月5日
發明者K·R·博伊勒, W·M·C·多爾曼斯, L·勒伊坦, P·J·馬斯塞伊 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司