具有可尋址開關控制器的自組構天線的製作方法

2023-05-02 05:06:26

專利名稱：具有可尋址開關控制器的自組構天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種自組構纖。
背景技術：
自組構天線系統已經是公知的。例如,2001年l月16日頒發給EdwardJoseph Rothwell， m的美國專利6，175,723Bl公開了一種具有可切換的天線陣的自組構 天線系統。該天線陣包括多個天線振子，這些天線振子Mil—系列開關元件有 選擇地彼此電連接，使得該幾陣的物理形狀可以改變。該天線振子包括電線， 藉此相鄰的天線振子的電線通過機械或者固態開關元件連接。 一個或多賴電 點電連接到在天線陣內的預定位置並電連接至1J與天線陣關聯的接收機。來自接 收機的反饋信號樹維號接收和天線性能附旨示。該反饋信號被施加於計穀幾， 其有選擇地打開和閉合該開關元件。 一個算法被用於對計算機編程，使得開關 元件的打開和閉^i式圖實現天線最佳化和性能。
^Rothwell m 723專利中公開的自組構天線系統的缺點是必須包括一些電
纜或者光纜以在天線振子的結合W:控制該開關元件。

發明內容
本發明提供一種自組構天線系統，其不需要一些電纜或者光纜去在，振 子的結合肚控制開關元件。
在一個優選實施例中，該開關元件^I51與關聯於相應開關元件的可尋址 開關控制:tl進行無線通信而操作的。
在另一個 實施例中，該開關元件^iM:經由天線與關聯於相應開關元
件的可尋址開關控制器進，fffi信^^操作的。


圖1是具體化本發明的自組構天線系統的示意圖； 圖2是圖1的一部分的放大；
圖3是具體化本發明的另一個自組構天線系統的示意圖；禾口 圖4是圖3的一部分的放大。
具體實施例方式
現在參考圖1 ，自組構，(SSA)系統10包括具有天線振子12的天線11 ， 這些，振子12與開關元件14以諸如在圖1中示出的圖案一起布置。開關元 件14是可控制的，以便被打開或者閉合。閉合特定的開關元件14建立了在與 特定的開關元件14關聯的兩個相鄰的天線振子12之間的電連接。另一方面， 打開特定的開關元件14斷開了在與特定的開關元件14關聯的兩個相鄰的天線 振子之間的電連接。因此，閉合一些開關元件14和打開其它的開關元件14導 致了特定^1M者結構的纖。選擇哪些開關元件14閉合和明陛開關元件14 打開允許天線系統10去實現各式各樣的天線^JM者結構。
該自組構纖系統10進一步包括開關控制器16、鵬器18和接收機20。 接收機20經由天線11接收輻射的電磁信號，例如射頻信號。接收機20將適宜 的接收信號信息，例如接收機自動增益控制(AGC)電壓電^m^給處理器18， 該處理器18使用一個算法去確定用於天線11的適宜結構。處理器18然後將需 要的控制信號傳送給開雜制器16，該開關控制器16打開或者閉合開關元件 14中的一些開關元件，以形成如由該算法確定的天線結構。這個過程繼續直到 實現可接受的接收為止。
作為迄今描述的該自組構天線系統己經是公知的，或多或少地來自於2001 年1月16日頒布給Edward Joseph Rothwell ， m，稱f^'Self-structuring Antenna System with a Switchable Antenna Array and an Optimizing Controller"的美國專禾U 6,175,723B1 ，和2004年4月5日申請的，稱fN"Self-Structuring Hybrid Antenna System"的我的共同未決的美國專利申ifNo. 10/818，559 。
但是，如以上指出的，尤其對於Rothwell， m'723專利，因為需要一些從開 關控制器16導引到^相應的開關元件14的電纜或者光纜，開關元件14的控 制已經是長期存在的問題。本發明的自組構織系統10 M31無線通信克月艮了多 個電纜需要的問題，該無線通信了結合了在開關控制器16中的鄉機22和在 M無線開關控制器模塊24中與相應的開關元件關聯的接收機。
代#^開關元件14的典型的無線開關控制器模塊24在圖2中示出。開 關控制器模塊24包括開關元件26和配備有接收機29的可尋址的開關元件控制 器28，用於打開和閉合其相關的開關元件26。因此，本發明的自組構天線系統 11禾,從開關控制器16到可尋址的開關元{權制器28的^^"無統'連接，來操作在天線ll中的開關元件26。
fflii開關控制器16 {頓發射機22，和^頓具有可尋址幵關元《瞎制器28 和接收機29的用於操作開關元件26的無線開關控制器模塊24 ，對現有技術一 些電纜的需要通過^ffi無線通信技術來消除。從開關元{ 制器16到開關控制 器模塊24的可能無線通信的一個例子是'低iC^I率"射頻(RF灘信信號，該通 信信號通過在如由纖30所指示的開幾制器16中的本鵬發射機22被穿過 空氣而廣播到開，制器模塊24。
開關模±央24伏^t也包含用於模塊尋址目的的電子設備、開關元件狀態改變 能力、M能量存儲設備和用於將相同的或者其他獨立的RF信號轉換為適用於 對M能量存儲設備充電的能量形式的電路。在這個本發明的例子中，工作頻 率可以是從MHz到GHz的範圍，並且屬於低功率。例如，工作頻率可以是在與 藍牙、802.11b、 802.11a、 ZigBee等等關聯的RF頻帶的範圍之內。因此，開關控 制器模塊24可以是自含的"免電池"開關元件模塊，該模±央可以被放置在各種各 樣的天線振子上，同時不需要物理開關元4瞎制互接，諸如控制線和減電力線。
開關模塊24最好是在尺寸方面儘可能小，即，極小、毫微的、或微小的， 以避免妨礙天線ll操作的任何的可能性。例如，在開發時以衝模形式封裝(die form package) (1.2mmxl.2mm)的(CMOS)開關是可利用的，(GaAs)開關是以六引 腳封幾1.2mmxl.2mm)的形式，和以具有以更加小的尺寸(O.lmmxO.lmm)的六引 腳封對3腿x4腿)的(MEMS)開關。
現在參考圖3，本發明的另一個自組構天線(SSA)系統100包括具有天線振 子112的天線111，該天線振子112與開關元件114以諸如在圖3中示出的模式 一起布置。開關元件114是可控制的，以便被打開或者閉合。閉^4寺定的開關 元件114建立了在與特定的開關元件114關聯的兩個相鄰的天線振子112之間 的電連接。另一方面，打飛寺定的開關元件114斷開了在與特定的開關元件114 關聯的兩個相鄰的織振子之間的電連接。因此，閉合一些開關元件114和打 開其它的開關元件114導致了特定的形狀或者結構的天線。選擇哪些開關元件 114閉合和哪些開關元件114打開允許天線系統100去實現各式各樣的天線皿 或者結構。
該自組構天線系統100進一步包括開關控制器116、處理器118和接收機 120。接收機120經由天線111接收發射的電磁信號，例如射頻信號。接收機120將適宜的接收信號信息，例如接收機自動增益控帶J(AGC)電壓電^m^給自器 118，該鵬器118{頓一個算法去確定用於織111適宜的結構。艦器118 然後將需要的控制信號傳送給開雜律U器116，該開關控制器116打開或者閉合 開關元件114中的一些開關元件，以形成如由該算法確定的纖結構。這僧 程繼續直到實現可接受的接收為止。
作為迄今描述的該自組構天線系統110已經是公知的，或多或少地來自於 2001年1月16日頒布給Edward Joseph Rothwell， ffl，稱f^'Self-structuring Antenna System with a Switchable Antenna Array and an Optimizing Controller"的美 國專利6,175,723B1，和2004年4月5日申請的，稱作'Self-StructuringHybrid Antenna System"的我的共同未決的美國專利申itNo.10/818,559。
但是，如以上指出的，尤其對於Rothwell， ni'723專利，因為對一些電纜或 者光纜的需要，開關元件114的控制已經是長期存在的問題。本發明的可替換 的自組構天線系統100通51利用單個導線121將開關控制器116耦合到天線 111，並且^ffl天線111去與在M開關控偉'J^彭央124中的相應開關元件通信 來克月艮了多電纜需要的問題。
一種典型的開關控制器模塊124在圖4中示出。開關控制器模塊124包括 開關元件126和具有功率變換器電路的用於打開和閉合開關元件126的可尋址 的開關元i瞎制器128。該功率變換器電路如低通頻率濾波器設備那樣工作，允 剤氐頻開關地址信號(即，該信號處於低於AM頻帶的頻率)ffi31它，並且與所有 的織幵關進行通信。因此，本發明的可替換的自組構天線系統利用從開關控 制器116到天線111 、至lj齡織振子112和齡可尋址的開關控制器128的每 個電線連接。此外，每個可尋址的開關控制器128是由RF功率變換器電路或者 低頻功率變換器電路來供電的，所需的功率是會詢多切換到打開和閉合的開關元 件126。
將開幾制器116耦合到天線111和在開關控制器模塊124中4頓用於操 作開關元件126的可尋址的開關控制器128，對一些電子或者光纜的需要通過使 用多路OT通信技術來消除。
相應的實施例的"無線"連接和通信技鄉過除去控制電纜和連接器來降低 重量，通過除去控制電纜束和連接器來改進安裝的容易度，並且通過降低電纜 和連接器的數目來提高可靠性。RF無線電池充電系統的使用消除對'固定的(wired-in)"充電系統或者電池替換的需要。itl^卜，經常地fOTRF充電技術的能 力允許開關模塊去f柳更加小的能量存儲設備或者電池。
用於開關控制器模塊24或者124的另一個可能性是iOTM^幾電系統 (MEMS)開關元件模塊，這些模i央使用具有電荷泵的低壓電源(例如，3-10伏)， 以產生其需要的低功率開關電壓(例如，70伏)。前述的電荷泵可以與RF無線電 池充電系統一起用於獲得前述的低功率開關電壓。
換句話說，勞陛本領域技術人員將容易地理解，本發明可以容許寬的實用 性和應用。不脫離本發明的實質或者範圍，除了如上所述的那些以外，本發明 的許多的實施例和改進，以及許多的變異、,和等效方案將從本發明和先前 的描述中清晰可見或者由本發明和先前的描述合理地提出。因此，雖然已經在 此處相對於其 實施例詳細地描述了本發明，應該明白，本公開僅僅是本發 明的說明性的和示範的，並且僅僅是為了提供完全和育嫩公開本發明的目的。 先前的公開不意欲或者被解釋為限制本發明，或者相反排除任何上述其他的實 施例、改進、變異、修改和等效方案，本發明僅僅是由以下的權利要求及其等 效來限制。
權利要求
1. 一種自組構天線系統(10)，包括多個天線振子(112)；與所述天線振子一起布置的多個開關元件(126)，當有選擇地閉合時，將所述天線振子中的一些天線振子彼此電耦合；和用於打開和閉合開關元件的開關控制器(16)，所述開關控制器可操作地與多個開關元件關聯，而無需從開關控制器(16)導引到所述開關元件中的相應開關元件的多個電纜。
2. 根據權利要求l的自組構天線系統，其中多個開關元件是由多個可尋址 的開關控制戮28)操作的。
3. 根據權利要求l的自組構織系統，其中多個可尋址的開關控制器是模 ±哉24)。
4. 根據^l利要求2的自組構天線系統，其中開關控制戮16)M3i無線通信可 操作地與多個可尋址的開關控制戮28)關聯。
5. 根據權利要求3的自組構天線系統，其中開關控制飄16)具有鄉機(22)， 並且多個可尋址的開關控制戮28)中的每一個具有相關的接收機(29)。
6. 根據權利要求2的自組構織系統，其中開幾制戮116)耦合到天線振 刊l 12)之一，並且經由纖振子(l 12)與多個可尋址的開關控制戮128)通信。
7. 根據權利要求4、 5或者6的自組構天線系統，包括多個開關模與24)， 這些開關模±哉24)包含相應的開關元辨26)和相應的可尋址的開關控制戮28)。
8. 根據權利要求7的自組構天線系統，其中多傾關模與24)包含所關聯的 相應接收機(29)。
全文摘要
一種自組構天線系統(10)，包括多個天線振子(12)，與天線振子一起布置的多個開關元件(26)，當有選擇地閉合時，將所述天線振子中的一些天線振子彼此電耦合，和用於打開和閉合開關元件的開關控制器(16)。該開關控制器經由多個可尋址的開關控制器(28)可操作地與多個開關元件關聯。
文檔編號H04B1/00GK101536321SQ200680033333
公開日2009年9月16日 申請日期2006年8月18日 優先權日2005年9月14日
發明者L·L·納吉 申請人:德爾菲技術公司