具有可調整式天線的無線電收發裝置的製作方法
2023-05-16 21:46:11 1
專利名稱：具有可調整式天線的無線電收發裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無線電收發裝置，尤指一種具有可調整式天線的無線電收發裝置。
一般常見的無線電收發裝置例如行動電話手機(GSM、DCS、DECT)等大部使用偶極天線(dipole antenna)來接收和發射信號，由於偶極天線是全向性的天線，因此可以接收來自各方向的信號。然而使用者在接收信號時，常會有某些方向例如基地臺方向所傳來的信號特別強，而其他方向很弱的現象。由於全向性的天線並無法有效地處理某一特定方向上的信號，因此傳輸的效率不會很高。相反的，平面式天線(patch antenna)則具有很強的方向性，它在處理天線平面所面對方向上的信號時效率很高，但是在處理其他方向上的信號時效率會變得很低。無線電手機由於在使用時方向無法固定，因此很少使用平面式天線來作為信號傳輸的工具。
本發明的主要目的是提供一種無線電收發裝置，其設有一由偶極天線及平面式天線所組成的可調整式天線，藉由打開或關閉不同角度的平面式天線或是偶極天線並同時測量信號的強弱可以取得一最佳控制模式以達成最佳的通訊效果。
為實現本發明的上述目的，所提供的一種無線電收發裝置包含有一機體；一偶極天線(dipole antenna)，安裝於該機體上，用來發射與接收信號；至少一平面式天線(patch antenna，安裝於該機體上，用來發射與接收信號，每一平面式天線電連接於一天線開關；一匹配電路，電連接於每一上述天線開關與該偶極天線；一收發電路，電連接該匹配電路，該收發電路用來將前述天線接收的射頻信號轉變成基頻信號以及將欲發射的基頻信號轉換成為可供發射的射頻信號；以及一模式控制機構，用來控制各個天線開關以及該匹配電路，以使該匹配電路和與其電連接的天線所形成的天線阻抗相匹配。
圖1為本發明無線電收發裝置的示意圖。
圖2為圖1所示的無線電收發裝置的功能方塊圖。
圖3為本發明無線電收發裝置的模式控制表。
請參閱圖1．圖1為本發明無線電收發裝置10的示意圖，無線電收發裝置10包含有一機體12；一全方向的偶極天線(dipole antenna)14，安裝於機體12的上側，用來對各個方向發射與接收信號；三個平面式天線(patchantennia)15、16、17分別設於機體的左側、右側及後側，用來對三個不同的方向發射與接收信號。機體12的前側在使用時是面對使用者的一側，其上會設有按鍵、控制鍵、喇叭以及擴音器等元件。
請參閱圖2及圖3。圖2為圖1所示的無線電收發裝置10的功能方塊圖。圖3為本發明無線電收發裝置10的模式控制表50。無線電收發裝置10包含有一偶極天線14，電連接於一天線開關S0；三個平面式天線15、16、17，分別電連接於天線開關S1、S2、S3；一匹配電路32，電連接於各個天線開關；一收發電路40，電連接匹配電路32，用來將各個天線所接收的射頻信號轉變成可供處理器42使用的基頻信號以及將處理器42欲發射的基頻信號轉換成為可供發射的射頻信號；一存儲器44，用來儲存程序及數據；一處理器42，用來執行存儲器44所儲存的程序以控制無線電收發裝置10的操作及處理收發電路40的基頻信號；以及一模式控制電路34，用來依據如圖3所示的十種控制模式來控制各個天線開關以及匹配電路32以使匹配電路32和與其電連接的天線所形成的天線阻抗相匹配。
匹配電路32包含有四個阻抗X0、X1、X2、X3；以及四個阻抗開關S4、S5、S6、S7，分別電連接於四個阻抗X0、X1、X2、X3，用來使匹配電路32產生不同的阻抗值。四個阻抗X0、X1、X2、X3是以並聯的方式電連接在一起，並且和四個天線14、15、16、17是互相對應的。這些阻抗的阻抗開關是由模式控制電路34來控制以使匹配電路32和與其電連接的天線所形成的天線阻抗能夠相匹配。圖3顯示十種不同的控制模式。在每一種控制模式中，各個天線開關和相對應的阻抗開關會被同時開啟或關閉以使匹配電路32的阻抗能與各個天線所形成的天線阻抗相匹配。
存儲器44內存有一信號強度檢測程序(RSSE-received signal strengthindicator)46，用來檢測收發電路40所接收的信號強度並產生一信號強度參數；以及一模式控制程序36，用來控制模式控制電路34。模式控制程序36和模式控制電路34可視為一個模式控制機構，它會依據信號強度檢測程序46所產生的信號強度參數來控制各個天線開關以及匹配電路32以達成最佳的通訊效果。
偶極天線14與平面式天線15、16、17所連接的控制開關S0、S1、S2及S3可以決定不同的天線組合，而匹配電路32中的控制開關S4、S5、S6及S7則可組成不同的阻抗以便配合不同的天線組合達成阻抗匹配，而模式控制電路34則控制著所有控制開關的開啟或關閉，由於不同的天線組合可檢測不同方向的信號強度，因此所收到的信號強度會有所不同，這可以由信號強度檢測程序46所產生的信號強度參數來測量，在選擇最佳控制模式時，模式控制程序36會利用模式控制電路34內的各種不同控制模式來一一操控各個天線開關和匹配電路32，並且利用信號強度檢測程序46來測量各個控制模式的信號強度，然後再依據一個預設的選擇標準來選出一個最佳控制模式。在選出最佳控制模式後，模式控制程序36會命令模式控制電路34依據該最佳控制模式來控制各個天線開關以及匹配電路32以達成最佳的通訊效果。
最佳控制模式的選擇標準可由使用者依需要來決定，例如選取具有最大信號強度的控制模式作為最佳控制模式，或在符合最低信號強度的各個控制模式中，選取一最省電的控制模式作為最佳控制模式，此外，由於使用者會時常移動無線電收發裝置10的位置，因此其最佳控制模式也時常需要更動。模式控制程序36可在一預定時間後重新選出一最佳控制模式來控制各個天線開關以及匹配電路32。當信號強度檢測程序46所測得的信號強度小於一可接受的最低信號強度時，或下降的幅度超過某一預定值時，模式控制程序36也可以重新選出一最佳控制模式來控制各個天線開關以及匹配電路32。
圖2中的模式控制電路34利用硬體的方式來控制各個天線開關以及匹配電路32。在執行模式控制時，模式控制程序36會將圖3所示的一個控制模式的序號傳給模式控制電路34，而模式控制電路34則會立刻將各個天線開關S0、S1、S2、S3和相對應的阻抗開關S4、S5、S6、S7依據所收到的控制模式來予以開啟或關閉。這種開啟和關閉的動作如果由模式控制程序36利用處理器42的硬體電路來直接執行，也就是說由處理器42來直接控制各個天線開關S0、S1、S2、S3和阻抗開關S4、S5、S6、S7，則模式控制電路34就可以由圖3所示的模式控制表50來取代。也就是說，圖3所示的模式控制表50可以用數據的形式儲存於存儲器44中，而模式控制程序36則可依據模式控制表50以及信號強度檢測程序46所產生的信號強度參數來選取一最佳控制模式來控制各個天線開關以及該匹配電路。
由於處理器42掃描一次模式控制表50中的控制模式約只需數毫秒(ms)，對於一般的使用者而言不會感覺出此一掃描狀態，然而對於系統而言，由於可以利用最佳控制模式來找出最佳的天線組合來發射和接收信號，因此可節省系統所需的功率消耗，進而延長使用時間。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡在本發明所附權利要求規定的範圍內所做的均等變化與修飾皆應屬於本發明所復蓋的範圍。
權利要求
1．一種無線電收發裝置，其包含有一機體；一偶極天線(dipole antenna)，安裝於該機體上，用來發射與接收信號；至少一平面式天線(patch antenna)，安裝於該機體上，用來發射與接收信號，每一平面式天線電連接於一天線開關；一匹配電路，電連接於每一上述天線開關與該偶極天線；一收發電路，電連接該匹配電路，該收發電路用來將前述天線接收的射頻信號轉變成基頻信號以及將欲發射的基頻信號轉換成為可供發射的射頻信號；以及一模式控制機構，用來控制各個天線開關以及該匹配電路，以使該匹配電路和與其電連接的天線所形成的天線阻抗相匹配。
2．如權利要求1所述的無線電收發裝置，還包含有一存儲器，用來儲存程序；以及一處理器，用來執行程序以控制該無線電收發裝置的操作及處理該收發電路的基頻信號。
3．如權利要求2所述的無線電收發裝置，還包含一信號強度檢測程序(RSSI)，該信號強度檢測程序儲存於該存儲器中，用來檢測該收發電路所接收的信號強度並產生一信號強度參數；而該模式控制機構則依據該信號強度參數來控制各個天線開關以及該匹配電路。
4．如權利要求3所述的無線電收發裝置，其中該模式控制機構包含有一模式控制表，該模式控制表儲存於該存儲器中，該模式控制表內存有多個不同天線組合的控制模式；而該模式控制機構則依據該信號強度參數以及該模式控制表來選取一控制模式以控制各個天線開關以及該匹配電路。
5．如權利要求4所述的無線電收發裝置，其中該模式控制機構包含有一模式控制程序，該模式控制程序儲存於該存儲器中，該模式控制程序可依據該模式控制表內的不同控制模式來控制各個天線開關以及該匹配電路，並藉由該信號強度檢測程序來測量各個控制模式的信號強度，而後再依據一預設的選擇標準選出一最佳控制模式，並依據該最佳控制模式來控制各個天線開關以及該匹配電路以達成最佳的通訊效果。
6．如權利要求5所述的無線電收發裝置，其中該預設的選擇標準為選取具有最大信號強度的控制模式作為該最佳控制模式。
7．如權利要求5所述的無線電收發裝置，其中該預設的選擇標準為在符合最低信號強度的各個控制模式中，選取一最省電的控制模式作為該最佳控制模式。
8．如權利要求5所述的無線電收發裝置，其中該模式控制程序在一預定時間後重新選出一最佳控制模式來控制各個天線開關以及該匹配電路。
9．如權利要求5所述的無線電收發裝置，其中當該信號強度檢測程序所測得的信號強度小於一臨界值時，或信號強度下降的幅度超過某一預定值時，該模式控制程序則重新選出一最佳控制模式來控制各個天線開關以及該匹配電路。
10．如權利要求3所述的無線電收發裝置，其中該模式控制機構包含有一模式控制電路，連接於各個天線開關及該匹配電路，用來依據多個不同天線組合的控制模式來控制各個天線開關和該匹配電路；以及一模式控制程序，儲存於該存儲器中，用來控制該模式控制電路；該模式控制程序利用該模式控制電路的不同控制模式來操控各個天線開關和該匹配電路，並由該信號強度檢測程序來測量各個控制模式的信號強度，而後再依據一預設的選擇標準選出一最佳控制模式，並命令該模式控制電路依據該最佳控制模式來控制各個天線開關以及該匹配電路以達成最佳的通訊效果。
11．如權利要求10所述的無線電收發裝置，其中該預設的選擇標準為選取具有最大信號強度的控制模式作為該最佳控制模式。
12．如權利要求10所述的無線電收發裝置，其中該預設的選擇標準為在符合最低信號強度的各個控制模式中，選取一最省電的控制模式作為該最佳控制模式。
13．如權利要求10所述的無線電收發裝置，其中該模式控制程序在一預定時間後重新選出一最佳控制模式來控制各個天線開關以及該匹配電路。
14．如權利要求10所述的無線電收發裝置，其中當該信號強度檢測程序所測得的信號強度小於一臨界值時，該模式控制程序會重新選出一最佳控制模式來控制各個天線開關以及該匹配電路。
15．如權利要求1所述的無線電收發裝置，其中該匹配電路包含有多個阻抗開關，用來使該匹配電路產生不同的阻抗；而該阻抗開關由該模式控制機構所控制以使該匹配電路和與其電連接的天線所形成的天線阻抗相匹配。
16．如權利要求1所述的無線電收發裝置，其中該偶極天線亦包含有一天線開關；而該天線開關由該模式控制機構所控制。
17．如權利要求1所述的無線電收發裝置，其中該機體面對使用者的一側為前側，而該偶極天線是設於機體的上側，該平面式天線可設於該機體的左側、右側或後側，來發射和接收來自各個方向的信號。
全文摘要
一種具有可調整式天線的無線電收發裝置,包含:一機體,安裝於該機體上的一偶極天線和至少一平面式天線,與每一平面式天線連接的天線開關,與第一天線開關及偶極天線連接的匹配電路,與匹配電路連接用來將天線接收的射頻信號轉變成基頻信號以及將欲發射的基頻信號轉換成為可供發射的射頻信號的收發電路,以及控制各個天線開關以及匹配電路以使匹配電路和與其電連接的天線所形成的天線阻抗相匹配的一模式控制機構。
文檔編號H04B1/38GK1220525SQ9710870
公開日1999年6月23日 申請日期1997年12月17日 優先權日1997年12月17日
發明者陳招成 申請人:明碁電腦股份有限公司