改進的天線轉換設備的製作方法

2023-11-11 02:56:07 2

專利名稱：改進的天線轉換設備的製作方法
技術領域：
本發明公開了用於傳輸和/或接收電磁信號的天線設備(arrangement)。所述設 備包括輸入/輸出裝置，以及具有不同傳遞函數的至少第一和第二調諧網絡。所述設備還 包括用於將設備的輸入/輸出裝置連接到調諧網絡之一的第一開關和第一天線。所述設備 還具有用於將所述設備的天線連接到設備的輸入/輸出裝置已經連接到的調諧網絡的第
二開關。
背景技術：
被用於接收和/或傳輸電磁信號的天線的性能尤其受到天線周圍的直接環境的 影響，這是由於天線與接近於天線的對象之間的電磁相互作用的緣故。天線-對象的相互 作用能夠以不希望的方式顯現自身，例如以高回波損耗、降低的輻射效率和輻射圖擾動的 形式。通過以正確的方式設計天線設備，在考慮到周圍環境的影響的情況下，可以針對其中 使用天線的特定環境來調諧該天線的性能。然而，被用於諸如像蜂窩電話或可攜式計算機之類的裝置或終端中的天線暴露於 變化的環境，諸如像「蛤殼式(clam shell)」蜂窩電話的配置，或在可攜式「〃筆記本」計算 機的情況下的主體/蓋配置。在這樣的變化環境中，天線不能被只此一次調諧為最優性能。 作為替代，需要以下解決方案，所述解決方案能夠根據情況適應性地調諧天線的性能，因為 不存在針對所有可能的環境使天線的性能和對應的通信系統的性能最大化的單次調諧。可以使天線或天線設備適應多個環境情況的解決方案由於這樣的裝置的使用的 性質而能夠為用於移動通信的終端提供良好的天線性能。特別地，筆記本("膝上型計算 機")計算機通常以僅三種基本方式之一來使用 蓋打開，即筆記本顯示器可見並且鍵盤可用， 蓋閉合，即筆記本顯示器不可見， 蓋閉合(或不存在的)，並且顯示器背對計算機機殼，例如在使用「觸控螢幕用戶界 面」的計算機中。這些方式中的第二種是當計算機連接到「塢站(docking station)」或「埠複製 器(port r印licator)」時的靜止情況的典型，而第一和第三種方式是「未連接情況」的典 型。當對天線性能的主要影響是膝上型計算機配置時，即與計算機機殼有關的蓋位置(幾 乎總是如此)，對可變環境的自適應解決方案局限於處理有限的情況集合，在這種情況下為 兩個。這考慮到了低複雜度、低成本的解決方案，例如被實施為使用交換網絡的基於配置的 信號路由。天線或天線設備被安裝於其中的通信系統將僅僅實現期望的性能級別，如果天線 性能-例如就效率、圖案相關性(在多個天線的情況下並且對於給定的傳播信道)或方向 性(輻射圖空間選擇性)而言-被保持的話。因為安裝情況對天線性能的影響甚大，所以在 選擇天線解決方案時考慮平臺(筆記本、PDA、手機等等)的特性是至關重要的。一些平臺， 比如具有蓋的筆記本計算機和蛤殼式電話，具有固有地可變形狀因子，即物理形狀，這使得選擇天線解決方案十分困難。不同的操作模式(例如『蓋打開』或『蓋閉合』)可能需要明 顯不同的天線解決方案以便提供良好的天線性能。大多數針對可攜式裝置的現有天線設計忽略了可攜式裝置中的可變形狀因子的 問題。(一個或多個)完全相同的天線被使用，而不考慮(一個或多個)天線被安裝於其中 的裝置的當前配置，除了天線被設計成用於某一操作模式，或被設計成提供平均性能質量 以外，所述平均性能質量允許天線被安裝於其中的裝置對於該裝置的所有形狀因子都以可 接受的性能程度操作。因此，天線性能，以及由此對應的通信系統的性能決不會對於所有情 況都是理想的。存在考慮了不同形狀因子並且基於根據某種質量測量來調諧天線性能的已知解 決方案。這種解決方案的一個例子在Young-Eil Kim等人的美國專利申請2004/0027300A1 中示出。在US 2004/0027300A1中公開的解決方案教導了對安裝於膝上型計算機中的開 關的使用，通過所述開關可以感測膝上型計算機的蓋是打開還是閉合，並且基於此在不同 的天線之間轉換。所希望的是改進在US 2004/0027300A1中示出的解決方案，以便能夠獲得增加的 調諧能力(timeability)並且由此獲得改進的天線和通信系統性能。

發明內容
因此，如上所述，需要這樣的解決方案，通過該解決方案能夠在天線設備中獲得增 加的調諧能力，以使得天線設備可以適應於它被用於其中的裝置或同樣地在天線設備中的 變化的形狀因子。該需要通過本發明來解決，其公開了用於傳輸和/或接收電磁信號的天線設備。 本發明的設備包括第一輸入/輸出連接以及具有不同傳遞函數的至少第一和第二調諧網所述設備的調諧網絡中的每一個還包括第一和第二輸入/輸出埠，並且所述設 備另外包括用於將所述設備的第一輸入/輸出連接連接到所述調諧網絡之一的第一輸入/ 輸出埠的第一開關和第一天線。還存在用於將所述設備的天線連接到調諧網絡的第二輸 入/輸出埠的第二開關，所述設備的輸入/輸出連接已經連接到調諧網絡的第二輸入/ 輸出埠。本發明的設備包括用於感測所述設備的形狀因子或所述設備被用於其中的裝備 的形狀因子的傳感器，並且該傳感器能夠被用於影響所述設備的第一和第二開關，以使得 已經連接到所述設備的裝置可以經由調諧網絡而連接到所述設備的天線，所述調諧網絡對 於所述設備或所述設備被用於其中的裝備的當前形狀因子而言是最優的。因此，利用本發明，獲得了基於形狀因子的天線設備的增加的調諧能力。本發明還公開了供天線設備中使用的方法。


在下文中將會參照附圖更加詳細地描述本發明，其中圖1-5示出本發明的不同實施例，並且
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圖6示出本發明的方法的流程圖。
具體實施例方式圖1示出本發明的設備100的第一實施例。如所示，設備100包括第一輸入/輸 出連接110，以及包括至少第一 130和第二 150調諧網絡。適宜地但是不一定，這兩個調諧 網絡130、150具有不同的傳遞函數。設備100還包括第一天線160，其可以被用於向已經經由輸入/輸出110連接到所 述設備的裝置傳輸電磁信號和/或從其接收電磁信號。如在圖1中所示，調諧網絡130、150中的每一個還包括第一和第二輸入/輸出端 口 125、145/135、155。另外，該設備100包括第一開關115，其可以經由調諧網絡的輸入/ 輸出125、145將該設備的輸入/輸出連接110連接到調諧網絡130、150之一。另外，該設備包括第二開關140，其可以被用於將該設備的天線160連接到調諧網 絡130、150之一的第二輸入/輸出埠，以使得已經經由輸入/輸出110連接到該設備100 的外部裝置可以經由調諧網絡130、150之一連接到天線160。所述開關能夠是任何適當類 型，例如pin 二極體開關或電動機械開關，包括MEMS (微機電系統)開關。如先前在本文中已經提到的，本發明的目的之一是獲得具有比先前這樣的天線/ 設備更高的調諧能力程度的天線或天線設備，所述調諧能力是就天線設備的形狀因子或天 線設備被安裝於其中的裝置的形狀因子而言的。為了實現這一點，設備100被提供有用於感測天線設備或天線設備被安裝於其中 的裝置的至少第一形狀因子的傳感器120。(一個或多個)形狀因子能夠是各種各樣的，但 是構成這樣的形狀因子的特別值得提到的是可摺疊裝置(例如蛤殼式蜂窩電話或膝上型 計算機)的可移動或可旋轉部分的角度，或具有可縮回部分的裝置，對於一些PDA(個人數 字助理)和某些種類的蜂窩電話而言就是這樣情況。在以上枚舉的情形中，即可摺疊的/可縮回的裝置，傳感器120因此將能夠感測多 個角度/位置之一，或能夠是連續的，即它感測裝置的當前角度/位置，而不是感測該裝置 的多個預編程的角度/位置之一。這樣的角度/位置傳感器能夠依照已知的多個原則來設 計，並且因此這裡將不對傳感器進行更詳細地描述。然而，如果將被感測的形狀因子是裝置 的可移動/可縮回/可旋轉部分的位置，則傳感器的例子是 機械傳感器，例如彈簧柱塞 磁性傳感器， 光傳感器然而，由傳感器感測的形狀因子可以是大量形狀因子之一，特別是如果術語「形狀 因子」在被本公開使用時在廣義上被解釋的話。例如，傳感器可以感測所發射信號的SWR-駐 波比，或者它可以感測該設備的阻抗或該設備被用於其中的裝置的阻抗，因為如果該設備 或裝置被外部體觸摸或接近於外部體，則阻抗可能改變，所述外部體例如是人類用戶的外 部體，並且阻抗變化可能取決於觸摸該裝置/設備的力以及該裝置/設備暴露於外部體的 部分以及外部體相對於該裝置/設備的位置。因此，傳感器120將輸出取決於一個或多個形狀因子的信號。該信號被用作對天 線設備100的第一和第二開關115、140的輸入，其也在圖1中被指示出。因而，開關115、140可以使用來自傳感器120的輸入以便將該設備的輸入110連接到調諧網絡130、150之 一，並且將該輸入被連接到的調諧網絡連接到該設備的天線160。因此，已經經由輸入/輸 出連接110連接到該設備的裝置可以經由調諧網絡130、150連接到天線160，所述調諧網絡 130、150對於如由傳感器120所感測的當前形狀因子而言是最優的。如先前提到的，第一 130和第二調諧網絡150優選地具有不同的傳遞函數。傳遞 函數可能例如由於調諧網絡的不同阻抗而不同。因此，在具有不同阻抗的例子中，已經連接 到設備100的裝置將經由調諧網絡連接到天線160，所述調諧網絡具有適合於設備100的當 前形狀因子所引起的現場(in situ)天線阻抗的阻抗。在膝上型計算機的情況下，例如，現 場天線阻抗將隨著計算機的可摺疊蓋和主體之間的角度而變化。圖2示出本發明的設備的第二實施例200。與圖1中示出的實施例100的那些部 件類似的部件在圖2中保留了它們的附圖標記。如能夠從圖2中看到的，實施例200與圖 1的實施例100之間的主要不同在於實施例200包括第二天線260，並且第二開關140可以 被用於將調諧網絡之一的輸出連接到兩個天線之一。因此，已經連接到設備100的外部裝 置可以經由調諧網絡連接到天線160、260，所述天線160、260對於傳感器120所感測的當前 形狀因子而言是最優的，所述調諧網絡對於當前形狀因子而言是最優的。本發明的第三實施例300在圖3中示出。該實施例是在圖1和2中示出的實施例 的更一般形式，並且包括M個調諧網絡和N個天線，其中N彡2並且M彡N。因此，通過第一 115和第二 140開關，已經連接到設備300的外部裝置可以經由調諧網絡130、150、350連接 到天線160、260、360，所述天線160、260、360對於傳感器120所感測的當前形狀因子而言是 最優的，所述調諧網絡130、150、350對於當前形狀因子而言是最優的，其中實施例300提供 了與在實施例100和200中可用的相比更大數目的天線和調諧網絡。圖4示出本發明的第四實施例400。該實施例類似於圖3中示出的實施例，但是具 有複數K個輸入/輸出連接，其中k > 2。設備400的一般功能與圖3的設備300的功能相 同，然而區別在於第一 115和第二開關140可以被用於以以下方式經由調諧網絡1-M將輸 入1-K連接到天線1-N 所述方式對於傳感器120所感測的設備400的當前形狀因子而言 是最優的。最後，圖5示出本發明的實施例500。該實施例500包括可以被用於在本公開中所 描述的任何一個其他實施例中的特徵傳感器120的輸出還可以被用於影響在該設備中所 包括的調諧網絡中的至少一個，以使得調諧網絡適應於由傳感器120所感測的該設備或該 設備被用於其中的裝備的形狀因子。舉例來說，在調諧網絡的傳遞函數由於不同阻抗而不同的情況下，能夠想得到的 是使至少一個調諧網絡具有可變阻抗，該可變阻抗可以根據來自傳感器120的輸入而變 化。因此，在具有可變調諧網絡的一個可能的實施例中，每個網絡可以在某一阻抗範圍內變 化。圖6示出本發明的方法的粗略流程圖。用虛線來示出作為選擇或替換的步驟。在 下面各部件的附圖標記取自圖1-5。因此，本發明的方法600可以被用於諸如圖1-5中所示出的那些用於傳輸和/或 接收電磁信號的天線設備之類的天線設備中。依照該方法，如在步驟610中所指示的，該設 備配備有
第一輸入/輸出連接110，以及 至少第一 130和第二 150調諧網絡，所述調諧網絡具有不同的傳遞函數， 所述調諧網絡中的每一個還包括第一 125、145和第二 135、155輸入/輸出埠， 第一天線 160， 第一開關115，用於將該設備的第一輸入/輸出連接連接到所述調諧網絡之一的 第一輸入/輸出埠，以及 第二開關140，用於將該設備的天線連接到該設備的輸入/輸出連接已經連接到 的調諧網絡的第二輸入/輸出埠。步驟615示出該方法包括使用該設備或該設備被用於其中的裝備的形狀因子用 於影響步驟620所述第一 115和第二 140開關，以使得已經連接到該設備的裝置可以經由 調諧網絡連接到(步驟625)天線，所述調諧網絡對於該設備的當前形狀因子而言是最優的。。如在步驟630中所指示的，該方法另外可以包括對該設備中的第二天線260的使 用，並且還使用所述第二開關140用於將該設備的天線160、260之一連接到該設備的輸入/ 輸出連接已經連接到的調諧網絡的第二輸入/輸出埠，以使得已經連接到該設備的裝置 可以經由對於該設備的當前形狀因子而言最優的調諧網絡連接到對於該設備的當前形狀 因子而言最優的天線。步驟635指示本發明的方法另外還可以包括在該設備中使用M個調諧設備(M > 2)和N個天線(N> 2，其中M彡N)，並且使該設備的第一和第二開關被用於經由對於該設 備的當前形狀因子而言最優的調諧網絡將已經連接到該設備的裝置連接到對於該設備的 當前形狀因子而言最優的天線。如步驟640中所示，該方法可以包括使用該設備的至少第二輸入/輸出連接，以及 使用第一開關115來將該設備的輸入連接之一連接到調諧網絡之一。根據本發明的方法，第一開關可以被用於基於所述形狀因子將該設備的輸入連接 之一連接到所述調諧網絡之一。如步驟645中所示，方法600可以包括使用形狀因子來影響調諧網絡中的至少一 個，以使得所述至少一個調諧網絡適應於該設備或該設備被用於其中的裝備的形狀因子。本發明不局限於上面描述的和在附圖中示出的實施例的示例，而是可以在所附權 利要求的範圍內自由地變化。應該注意到，例如在本發明的天線設備中所採用的多個天線 不需要是物理上分離的天線，而是可以是同一個物理單元中的單獨天線功能。對於在本發 明的天線設備中使用的多個調諧網絡而言同樣如此，即它們不需要是物理上分離的調諧網 絡，而是可以是同一個物理單元中的單獨調諧網絡功能。而且，調諧網絡相對於除阻抗以外的一個或多個因素是可調諧的。例如，用於本發 明中的調諧網絡可以具有不同的且可調諧的濾波函數。而且，在本發明中使用的傳感器可以測量和提供多個同時存在的形狀因子值，所 述值可以被單獨地用於控制開關和調諧網絡或可以被組合來提供一個或多個衍生的形狀 因子值以控制開關和調諧網絡。
權利要求
一種用於傳輸和/或接收電磁信號的天線設備(100、200、300、400、500)，所述設備包括第一輸入/輸出連接(110)以及至少第一(130)和第二(150)調諧網絡，所述調諧網絡具有不同的傳遞函數，所述調諧網絡中的每一個還包括第一(125、145)和第二(135、155)輸入/輸出埠，所述設備另外包括第一天線(160)和用於將所述設備的第一輸入/輸出連接連接到所述調諧網絡之一的第一輸入/輸出埠的第一開關(115)，以及用於將所述設備的天線連接到所述設備的輸入/輸出連接已經連接到的調諧網絡的第二輸入/輸出埠的第二開關(140)，所述設備特徵在於，它包括用於感測所述設備或所述設備被用於其中的裝備的形狀因子的傳感器(120)，並且所述傳感器(120)能夠被用於影響所述第一(114)和第二(140)開關，以使得已經連接到所述設備的裝置能夠經由對於所述設備的當前形狀因子而言最優的調諧網絡而連接到天線。
2.根據權利要求1所述的設備(100、200、300、400、500)，另外包括第二天線(260)，在 所述設備中所述第二開關(140)還能夠被用於將所述設備的天線(160、260)之一連接到所 述設備的輸入/輸出連接已經連接到的調諧網絡(130、150)的第二輸入/輸出埠，以使 得已經連接到所述設備的裝置能夠經由對於所述設備的當前形狀因子而言最優的調諧網 絡連接到對於所述設備的當前形狀因子而言最優的天線(160、260)。
3.根據權利要求1或2中任一項所述的設備(300、400)，另外包括M個調諧網絡(130、 150,350),M > 2，並且還包括N個天線(160、260、360)，N > 2並且M彡N，在所述設備中第 一和第二開關(115、140)能夠被用於經由對於所述設備的當前形狀因子而言最優的調諧 網絡(130、150、350)將已經連接到所述設備的裝置連接到對於所述設備的當前形狀因子 而言最優的天線(160、260、360)。
4.根據先前權利要求中任一項所述的設備(400)，另外包括至少第二輸入/輸出連接 (110、410、411、412)，在所述設備中，所述第一開關(115)還能夠被用於將所述設備的輸入 連接之一連接到所述調諧網絡(130、230、330)之一。
5.根據權利要求4所述的設備(400)，其中第一開關(115)基於用於感測形狀因子的 所述傳感器(120)的輸出將所述設備的輸入連接之一連接到所述調諧網絡之一。
6.根據先前權利要求中任一項所述的設備(500)，其中所述傳感器(120)還被用於影 響所述調諧網絡(130、150)中的至少一個，以使得所述調諧網絡適應於所述設備或所述設 備被用於其中的裝備的形狀因子。
7.一種供用於傳輸和/或接收電磁信號的天線設備(100、200、300、400、500)中使用的 方法(600)，所述方法包括用下述來配備(610)所述設備 第一輸入/輸出連接(110)，以及 至少第一(130)和第二(150)調諧網絡，所述調諧網絡具有不同的傳遞函數， 所述調諧網絡中的每一個還包括第一(125、145)和第二(135、155)輸入/輸出端Π, 第一天線(160)，以及眷第一開關(115)，用於將所述設備的第一輸入/輸出連接連接到所述調諧網絡之一 的第一輸入/輸出埠，眷第二開關(140)，用於將所述設備的天線連接到所述設備的輸入/輸出連接已經連 接到的調諧網絡的第二輸入/輸出埠，所述方法特徵在於，它包括(615)使用所述設備或所述設備被用於其中的裝備的形狀 因子來影響(620)所述第一(114)和第二(140)開關，以使得已經連接到所述設備的裝置 能夠經由對於所述設備的當前形狀因子而言最優的調諧網絡而連接到(625)天線。
8.根據權利要求7所述的方法(600)，另外包括(630)對所述設備中的第二天線(260) 的使用，並且還使用所述第二開關(140)用於將所述設備的天線(160、260)之一連接到所 述設備的輸入/輸出連接已經連接到的調諧網絡(130、150)的第二輸入/輸出埠，以使 得已經連接到所述設備的裝置能夠經由對於所述設備的當前形狀因子而言最優的調諧網 絡而連接到對於所述設備的當前形狀因子而言最優的天線(160、260)。
9.根據權利要求7或8中任一項所述的方法(600、630)，另外包括(635)在所述設備中 使用M個調諧設備(130,150,350),M > 2,以及N個天線(160、260、360)，N > 2並且M彡N， 根據所述方法，所述設備的第一和第二開關(115、140)能夠被用於經由對於所述設備的當 前形狀因子而言最優的調諧網絡(130、150、350)將已經連接到所述設備的裝置連接到對 於所述設備的當前形狀因子而言最優的天線(160、260、360)。
10.根據權利要求7-9中任一項所述的方法(600、630、635)，包括(640)使用所述設備 的至少第二輸入/輸出連接(110、410、411、412)，並且還使用所述第一開關(115)來將所述 設備的輸入連接之一連接到所述調諧網絡(130、230、330)之一。
11.根據權利要求10所述的方法(600、630、635、640)，根據所述方法，第一開關(115) 被用於基於所述形狀因子將所述設備的輸入連接之一連接到所述調諧網絡之一。
12.根據權利要求7-11中任一項所述的方法(600、630、635)，包括(645)使用用於影 響所述調諧網絡(130、150)中的至少一個的所述形狀因子，以使得所述至少一個調諧網絡 適應於所述設備或所述設備被用於其中的裝備的形狀因子。
全文摘要
一種天線設備(100、200、300、400、500)，包括輸入/輸出連接(110)以及具有不同傳遞函數的第一(130)和第二(150)調諧網絡。所述設備另外包括天線(160)和用於將所述設備的輸入/輸出連接連接到所述調諧網絡之一的開關(115)，以及用於將所述設備的天線連接到所述設備的輸入/輸出連接已經連接到的調諧網絡的第二開關(140)。所述設備包括用於感測所述設備或所述設備被用於其中的裝備的形狀因子的傳感器(120)，並且所述傳感器(120)能夠被用於影響所述第一(115)和第二(140)開關，以使得已經連接到所述設備的裝置能夠經由對於所述設備的當前形狀因子而言最優的調諧網絡而連接到天線。
文檔編號H01Q1/24GK101855776SQ200780101546
公開日2010年10月6日 申請日期2007年11月14日 優先權日2007年11月14日
發明者A·斯特恩曼, J·弗裡登, M·詹森, P·珀森, S·A·G·德納伊德 申請人:愛立信電話股份有限公司