寄生元件分集天线.pdf

本发明涉及包括第一和第二天线元件的天线分集，其一个天线按有源模式工作，而另一天线按寄生模式工作。本发明的目的在于：在仍然使在该有源天线和收发信机之间的该有源路径上的该电磁信号的预定信号质量标准最大化的同时进一步使失配量最小。该目的是这样来解决的，即通过一个开关单元120使该第一天线元件工作在寄生模式和同时使该第二天线元件工作在有源模式，或者相反，以及通过提供一个预选单元130和一个选择单元140，用于选择该天线分集的最佳配置，以保证所述失配量低于一预定的阈值值，而同时保证最佳实现对收发的电磁信号的一个预定的质量标准。该天线分集进一步包括一个控制单元150，用于调节所述的配置。本发明进一步涉及操作这样一种天线分集的方法。

1.  一种电子装置的、特别是一个蜂窝终端的天线分集，包括：
-第一和第二天线元件(110a，110b)，其中之一个通过连接到所述电子装置的收发信机(160)而工作在有源模式，用于收发电磁信号，而其另一个通过因电磁耦合干扰该有源模式天线元件的阻抗而工作在寄生模式；
其中寄生模式的天线元件(110a，110b)具有一个可调节的阻抗；
其特征在于
-一个开关单元(120)，用于或使该第一天线元件(110a)工作于该寄生模式而同时使该第二天线元件(110b)工作于该有源模式，或交替地，使该第一天线元件工作于该有源模式而同时使该第二天线元件工作于该寄生模式；
-一个预选单元(130)，用于分别提供N个天线分集的配置，以保证在处于该有源模式的天线元件的阻抗和该收发信机(160)的阻抗之间的失配量低于一个预定的阈值值，其中每个所述配置表示该开关单元(120)的特定位置与那个天线元件的阻抗(170a和170b)的一特定预定量的组合，该天线元件因所述开关单元(120)的位置而工作在寄生模式；
-一个选择单元(140)，用于从该预选单元(130)所提供的多个N个配置中选择单个特定的配置，从而实现所收发的电磁信号最佳的一个预定的信号质量标准；以及
-一个控制单元(150)，用于根据所选择的特定配置，调节该开关单元(120)的位置和那个天线元件的阻抗(170a或170b)的量，该天线元件因该开关单元(120)的位置而工作在该寄生模式。

2.  用于操作天线分集的方法，如在电磁装置，特别是蜂窝终端中的天线分集，该分集包括第一和第二天线元件，其中之一通过连接到所述电子装置的收发信机(160)而工作在有源模式，用于收发电磁信号，而其另一个通过因电磁耦合所述该有源模式天线元件来干扰该有源模式天线元件的阻抗而工作在寄生模式；该方法的特征在于步骤：
-分别提供该天线分集的N个配置，以保证在有源模式的天线元件的阻抗和该收发信机(160)的阻抗之间的失配量低于一个预定的阈值值，其中每个所述配置表示一特定状况，其中或者该第一天线元件(110a)工作在寄生模式而同时该第二天线元件(110b)工作在有源模式，或者相反，并与目前工作在寄生模式的那个天线元件的阻抗(170a，170b)的一特定预定量组合；
-从该多个N个配置中选择单个特定的配置，从而实现收发电磁信号最佳的一个预定的信号质量标准；以及
-调节所选择的特定配置。

3.  按权利要求2的方法，其特征在于该方法步骤偶然地或在一预定时间间隔后被重复。

4.  按权利要求2或3的方法，其特征在于提供N个配置的步骤包括子步骤：
-a1)使该第一天线元件工作在有源模式而该第二天线元件在寄生模式；
-a2)顺序地将该第二天线元件的阻抗改变为n1个不同的量并分别检测在该第一天线元件的阻抗和该收发信机(160)的阻抗之间相应的失配量以及由该第一天线元件收发的电磁信号的信号质量标准相应的性能等级；
-b1)使该第一天线元件工作在寄生模式和该第二天线元件在有源模式；
-b2)顺序地将该第一天线元件的阻抗改变为n2个不同的量，并分别检测该第二天线元件的阻抗和该收发信机(160)的阻抗之间相应的失配量以及由该第二天线元件收发的电磁信号的信号质量标准的相应的性能等级；以及
-c)从该n1+n2个配置中选择和提供N个配置，其中N≤n1+n2，其阻抗失配量低于一个预定的阈值值。

寄生元件分集天线
本发明涉及按照权利要求1的前序的一个电子装置的天线分集，特别是一个蜂窝终端的天线分集和按权利要求2的前序的操作所述天线分集的一种方法。
在现有技术中天线分集基本上是已知的。与单一天线相比较，天线分集能够甚至在那些有敌意信号的环境中提高语音质量，减少呼叫丢失和扩展范围，该环境将引起无线电信号对大楼，桌子，椅子，树等的反射或偏转。
在Scott，N.L.，Leonard-Taylor，M.O.和Vaughan，R.G.，的文章“Diversity gain from a single-port adaptive anfenna usingswitched parasitic elements illustrated with a wire andmonopole prototype”(IEEE Trans.On A&P，vol.47，No.6，p.1066-1070，June 1999)中公开了一个已知天线分集的一个例子。在图2中表示出在所述文章中公开的该天线分集，现在将简略地加以讨论。
按照图2，该天线分集包括一个有源天线21，以下也称为按有源模式工作的天线元件。该分集还包括至少两个寄生天线22a，22b，以下也称为按寄生模式工作的天线元件。有源天线21连接到收发信机23，而该寄生天线22a，22b不连接到所述收发信机23。然而，该寄生天线和该有源天线彼此靠近放置，结果是在每个寄生天线和有源天线之间存在电磁耦合。在源天线21最初具有一个固定的阻抗(未示)，而该寄生天线22a，22b的阻抗24a，24b可单独地通过一个控制单元25控制，使得通过该有源天线收发的信号的辐射图为最佳，即仅仅微弱相关信号存在在该天线上。
更特别地，控制单元25操作如下：通过控制寄生天线22a和22b的开关26a和26b，该控制单元25分别检验寄生天线22a和22b相对于它们在该在有源路径上的电磁信号的相应辐射图的不同的阻抗组合。
在存储器中存储该信号的强度的检测值。最后，由控制单元25选择和调节表示最佳辐射图的阻抗组合。检验该寄生天线的不同阻抗组合的所述处理为的是检测该组合以确保经常重复该最佳辐射图，以便于在必要时更新该寄生天线的调节的阻抗。
在图2中两个开关26a和26b均具有三个阻抗状态，对于该寄生元件，可获得3²个配置。这些不同的配置将导致由该有源天线观察到的阻抗变化。通过按基本配置把允许的配置限制于旋转的和反射的对称变化将避免这些缺陷，即该阻抗的变化被固定。
但是，在按图2的天线分集操作期间，不理想的失配仍残留在该有源天线21的阻抗和该收发信机23的阻抗之间。
因此，始于所述公开，本发明的目的在于：在仍然使得该有源天线和该收发信机之间的该有源路径上对该电磁信号的一个预定的信号质量标准最大化的同时进一步使失配量最小。
由权利要求1的主题来解决该目的。更特别地，通过对现有技术中已知的该天线分集提供一个开关单元，以便使该第一天线单元工作在寄生模式而同时使该第二天线单元工作在有源模式或交替地，使该第一天线元件工作在有源模式而同时使该第二天线元件工作在寄生模式来解决该目的，一个预选单元用于分别提供N个配置的天线分集，以保证在处于该有源模式的天线元件的阻抗和该收发信机的阻抗之间的失配量低于一个预定的阈值值，其中每个所述配置表示该开关单元的特定位置与那个天线元件一特定预定量的阻抗的组合，该天线单元因所述开关单元位置而工作在寄生模式，一个选择单元用于从由该预选单元提供的多个N个配置中选择单个特定的配置，从而实现收发电磁信号最佳的一个预定的信号质量标准，和一个控制单元，用于根据所选择的特定配置，调节该开关单元的位置和那个天线单元的阻抗的量，该天线单元因该开关单元的位置而工作在寄生模式。
可定义该预定的信号质量标准为例如最大的信号-噪声比和/或最大的信号强度和/或最大的信号-干扰比和/或最大的信号-噪声加干扰比。
本发明所描述的实施例具有的优点在于由于按照最终选择的特定配置进行调整，从而同时完成两个要求：首先，不希望有的失配最小，即，低于该预定地阈值值，并且由此，第二，在该有源路径上收发的电磁信号的信号质量标准的性能程度最高。
此外，能保持阻抗变化(由控制单元引起的寄生模式的天线元件的阻抗变化)低于一预定的阈值值，结果与现有技术相反，它们几乎对该有源天线的阻抗没有任何不良影响；因此，可以将它们视为已被消除。
最后，按本发明优选实施例，本发明的天线分集仅有利地要求一个寄生天线，而在现有技术中至少要求两个寄生天线供获得对称性之用。然而，尽管如此，本发明的技术教导也可应用到第一组和第二组天线元件，其中或者第一组天线元件按寄生模式工作而第二组天线元件同时按有源模式工作，或反过来。
本发明的以上标识的目的进而由独立方法权利要求2的主题来解决。所述方法权利要求的优点相应于权利要求1的上述的优点。
有利地，将经常地或在预定的时间重复调整该开关单元和那个天线元件的阻抗，该天线元件因所述开关单元位置而工作在寄生模式。这些重复有利地能合适地适应所选择的和调节的阻抗配置，使得在该有源路径上的电磁信号的该预定的信号质量标准的性能程度总是最高。
本发明的其他有利的实施例是剩余的从属权利要求的主题。
说明书附有两个附图，其中：
图1表示按本发明的天线分集的一个优选实施例；以及
图2表示在现有技术中已知的一个天线分集。
以下将参照图1描述本发明的优选实施例。
图1表示一个电磁装置(特别是无线和蜂窝终端，例如电话或寻呼机等)的天线分集。它包括第一和第二天线元件110a和110b。这些天线元件被连接到开关单元120，以便使该第一天线元件110a工作在寄生模式并同时使该第二天线元件工作在有源模式或交替地，使第一天线元件110a工作在该有源模式而同时使该第二天线元件110b工作在寄生模式。以上已参照图2描述了该有源模式和该寄生模式。
本发明的天线分集还包括一个预选单元130，用于检验所有可得到的天线分集的配置并最终从所有被检验的配置中选择N个配置，以保证在该有源模式的天线元件的阻抗(未示)和该天线分集的收发信机160的阻抗之间的失配量低于一个预定的阈值值。以下给出该单元130的详细说明。
术语“配置”系指两个参数的组，其中该第一参数表示该开关单元120的两个可能位置的一个特定位置，而其中该第二参数表示那个天线元件的选择的或调节的阻抗量，该天线元件因所述开关单元位置而工作在该寄生模式。
进而，该天线分集包括一个选择单元140，用于从由该预选单元130提供的该多个N个配置中选择单个特定配置，以实现对所收发的电磁信号最佳的一个预定的信号质量标准。
此外，该天线分集包括一个控制单元150，按照所选择的特定的配置，用于调节该开关单元120的位置和按寄生模式工作的那个天线单元110a或110b的阻抗170a或170b的量。
以下将更详细地描述该预选单元130的操作。更具体地，所述操作包括步骤：
-a1)使该第一天线元件工作在该有源模式并且该第二天线元件在该寄生模式；
-a2)顺序地将该第二天线元件的阻抗改变为n1个不同的量，并分别地检测在该第一天线元件的阻抗和该收发信机(160)的阻抗之间相应的失配量以及由该第一天线元件收发的电磁信号的信号质量标准相应的性能等级；
-b1)使该第一天线元件工作在该寄生模式和该第二天线元件在该有源模式；
-b2)顺序地将该第一天线元件的阻抗改变为n2个不同的量，并分别地检测该第二天线元件的阻抗和该收发信机(160)的阻抗之间相应的失配量以及由该第二天线元件收发的电磁信号的信号质量标准相应的性能等级；以及
-c)从该n1+n2个配置中选择和提供N个配置，其中N≤n1+n2，其阻抗失配量低于一个预定的阈值值。