专利名称：天线分集系统以及操作所说系统的方法
技术领域：
本发明一般涉及一种天线分集，包括第一和第二天线振子，第一天线振子用于按照有源模式(activemode)操作并且包括用于连接第一天线振子到所说电子设备的收发器以收发电磁信号的连接；第二天线振子用于通过干扰由于电磁耦合产生的第一天线振子的阻抗按照无源模式(parasitic mode)进行操作；其中按照无源模式操作的天线振子是通过可调节的阻抗终止的；并且，本发明涉及操作天线分集的方法，所说的天线分集包括第一和第二天线振子，第一天线振子用于按照有源模式操作，第一天线振子连接到收发器以收发电磁信号；第二天线振子用于通过干扰由于到第一天线元件的电磁耦合产生的第一天线振子的阻抗按照无源模式进行操作；背景技术天线分集在本领域中基本上是公知的。与单天线相比，天线分集能够提高语音质量、减小分支呼叫(dropped calls)、扩展范围，即使在背靠建筑物、桌椅、树等的可能产生无线电信号折射或反射的那些不良信号环境中亦是如此。
在Scott，N.L.，Leonard-Taylor，M.O.和Vaughan，R.G.的文章“用金属线和单极样机描述的使用切换的无源单元的单端口自适应天线的分集增益”(IEEE学报的A部和P部，第47卷，第6期，第1066-1070页，1999年6月)中，公开了已知的天线分集的一个例。在图2中表示出在所说的文章中公开的天线分集，现在进行简单的讨论。
按照图2，天线分集包括一个有源天线21，在下面也称之为在有源模式操作的天线振子。该天线分集还包括一个无源天线22，在下面也称之为在无源模式操作的天线振子。虽然有源天线21连接到收发器23，但无源天线22并不连接到所说的收发器23。然而，无源天线22和有源天线21彼此的位置很接近，其结果是在无源天线22和有源天线21之间产生电磁耦合。有源天线21在一开始就具有一个固定阻抗(未示出)。经过控制单元25可以调节与无源天线22相连的阻抗24，以使经过有源天线21收发的信号的辐射图是最佳的，即，在天线只存在低关联的信号。
更加具体地说，控制单元25的操作过程如下通过调节与无源天线22相连的阻抗24，控制单元25针对不同的阻抗24对于有源天线21的辐射图的影响来检查与无源天线22相连的不同的阻抗24。
在存储器中存储对于信号的强度的检查的数值。最后，由控制单元25选择并调节代表最佳辐射图的阻抗组合。测试与无源天线22连接的不同阻抗以检测可保证最佳辐射图的阻抗的所述的过程要经常重复进行，以便在必要时更新无源天线的调节阻抗。
在图2中表示的是阻抗24的调节，这种调节是作为选择3个阻抗状态的开关实现。阻抗24的变化通过在无源天线和有源天线之间的电磁耦合将导致由有源天线看见的阻抗变化。
然而，在按照图2所示的天线分集操作期间，在有源天线21的阻抗和收发器23的阻抗之间仍旧存在不期望的失配。
发明内容
本发明的一个目的是进一步减小失配量，同时能够使电磁信号在有源天线和收发器之间的有源路径上的预定的信号质量标准最佳。
通过权利要求1的主题来实现这个目的。更加具体地说，通过一个预选择单元和一个选择单元来实现这个目的，所说的预选择单元用于调节可调节阻抗，以保证在有源模式下天线振子的阻抗和收发器的阻抗之间的失配量低于预定阈值；所说的选择单元用于调节由预选择单元确定的一个范围内的可调节阻抗，最好地完成收发的电磁信号的预定接收信号的质量标准。
预定信号质量标准例如可以确定为最大信号噪声比、和/或最大信号强度、和/或最大信号干扰比和/或最大信号噪声加干扰比(maximal signal-to-noise-plus-interference ratio)。
因为无源天线振子靠近有源天线振子放置，所以无源天线终端阻抗的变化对于有源天线振子有很大的影响。这就意味着，除了信号质量的要求以外，还必须满足在收发器上的有源天线振子之间的匹配要求。在在Scott，N.L.，Leonard-Taylor，M.O.和Vaughan，R.G.的文章“用金属线和单极样机描述的使用切换的无源单元的单端口自适应天线的分集增益”(IEEE学报的A部和P部，第47卷，第6期，第1066-1070页，1999年6月)中，这不成问题，因为天线振子彼此分开的距离将使无源元件之一的终端阻抗的变化基本上不会对有源天线振子和收发器之间的匹配产生任何影响。
所述的本发明的实施例的优点是由于按照最终选择的特定配置进行的调节，可同时满足两个要求第一，使不期望的失配减至最小，即，低于预定阈值；第二，使在有源路径上收发的电磁信号的信号质量标准实现的程度最大。
进而，阻抗变化，即，在无源模式由控制单元产生的天线振子的阻抗变化，可保持在低于预定阈值，其结果是，与现有技术相比，所说的阻抗变化对于有源天线的阻抗几乎没有任何不利的影响；因此可以认为，阻抗变化已经消除。
本发明的技术教导还可以应用到第一组和第二组天线振子，其中第一组天线振子在无源模式下操作，第二组天线振子同时在有源模式下操作。
本发明的上述的目的还可由独立的方法权利要求2的主题来实现。所说的方法权利要求的优点与以上所述的权利要求1的优点是一样的。
有益的作法是，或者偶尔地、或者在预定的时间间隔、或者在失配变化以后、或者在接收的信号质量变化以后，重复无源天线振子阻抗的调节。这些重复最好能使所选的和所调节的阻抗配置产生正确的自适应，从而使电磁信号在有源路径上实现预定的信号质量标准的程度最大。还有，当检测到失配的变化或者接收信号质量的变化时，所说的变化例如是由于在有源天线附近存在一个物体的变化引起的，则要实现调节以保证正确的接收。
本发明的另外的优选实施例是其余的从属权利要求的主题。
总括起来，本发明可使失配量最小，同时还能使电磁信号在第一天线振子和收发器之间的有源路径上预定的信号质量标准最高。提供预选择单元130以及选择单元140，以便选择与第二天线连接的最佳可调节阻抗，从而可以保证所说的失配量小于预定阈值，并且还可保证在由可允许失配确定的范围内最佳地同时完成所收发的电磁信号的预定的质量标准。
以下结合4个附图进行描述，其中图1表示按照本发明的天线分集的一个优选实施例；图2表示在本领域中公知的天线分集；图3表示有源天线的回波损耗随连接到无源天线的可调节阻抗的变化；图4表示所接收的信号质量的指示值随连接到无源天线的可调节阻抗的变化。
具体实施例方式
下面，参照附图1描述本发明的优选实施例。
图1表示一个电磁设备的天线分集，具体来说即无线蜂窝终端如电话或寻呼机等的天线分集。天线分集包括有源模式操作的第一天线振子110a和无源模式操作的第二天线振子110b。在上面已经参照附图2描述了有源模式和无源模式。
本发明的天线分集还包括一个预选择单元130，用于测试天线分集的所有可利用的配置，并且最终从所有的测试的配置中选择N个配置，以保证有源模式天线振子的阻抗(未示出)和天线分集的收发器160的阻抗之间的失配量小于预定阈值。下面将给出对于单元130的操作的详细描述。
术语“配置”意指一个参数，所说的参数代表按照无源模式操作的天线振子的阻抗的选择或调节量。
进而，天线分集还包括一个选择单元140，用于从由预选择单元130提供的多个N个配置或配置的范围中选择出单个特定的配置，以便对于收发的电磁信号最好地完成预定的信号质量标准。
下面，更加详细地描述预选择单元130的操作。更加具体地说，所说的操作包括如下步骤a1)在有源模式操作第一天线振子并且在无源模式操作第二天线振子；a2)依次将连接到第二天线振子的阻抗改变为n1个不同的数量，并且检测第一天线振子的阻抗和收发器(160)的阻抗元件之间的对等(co-ordinated)失配量，而且还要检测由第一天线振子收发的电磁信号实现信号质量标准的对等程度；b)从n1个配置的范围中选择并提供N个配置，其中的N≤n1，它们的阻抗元件失配量小于预定阈值。
图3表示有源天线的回波损耗随连接到无源天线的可调节阻抗的变化。连接到无源天线的可调节阻抗有一个复数的阻抗，可以表示为R+jX。图3表示的是有源天线的回波损耗随复数平面内的阻抗元件R+jX变化的2维曲线图。对于一个可接受的接收，期望的阻抗匹配至少是-8分贝。选择单元确定如图3所示的信息以获得一定范围的可调节阻抗的可能的配置。可能的配置的范围在复数平面内包括一个或多个区域，这里的对应的回波损耗小于一定的阈值。在这些区域内包括的R+jX值形成可调节阻抗的可能的配置的范围。
图4表示接收的信号质量指示值随与无源天线连接的可调节阻抗的变化。在图4中的所示的数据不是信号质量的指接曲线图，而是在Z＝-j50可调节阻抗保持不变时接收的信号和可调节阻抗变为Z＝R+jX时接收的信号之间的关联性的曲线，其中的R和jX形成图4中的曲线的轴。期望的关联性的数值低，因为对于天线分集来说，在接收的信号之间的关联性应该尽可能的低。
选择单元现在比较配置的范围(即，在图3的曲线图中可调节阻抗的Z＝R+jX值导致可接受的回波损耗(因此导致可接受的失配)的区域)与图4中曲线图的低关联值的区域，并且在由回波损耗数据确定的配置范围内选择关联性最低的配置。这个配置就代表了在失配和接收的信号质量之间的最佳的折衰配置。如果由图3中的区域表述的可调节阻抗的多个配置范围都具有可接受的回波损耗值，并且多个配置都提供可比较的接收信号质量，则必须使用附加的选择标准来选择单个配置。
权利要求
1.天线分集，包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子用于按照有源模式操作并且包括用于连接第一天线振子到所说电子设备的收发器以收发电磁信号的连接，第二天线振子通过干扰由电磁耦合产生的第一天线振子的阻抗按照无源模式操作；其中通过一个可调节阻抗终止按照无源模式操作的第二天线振子；其特征在于一个预选择单元，用于调节可调节阻抗，以保证在有源模式操作的天线振子的阻抗和收发器的阻抗之间的失配量小于预定阈值；一个选择单元，用于在由预选择单元确定的范围内调节可调节阻抗，对于收发的电磁信号最好地完成预定接收的信号质量标准。
2.操作天线分集的方法，该天线分集包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子用于通过连接到收发器以收发电磁信号按照有源模式操作，第二天线振子通过干扰由于到第一天线振子的电磁耦合产生的第一天线振子的阻抗按照无源模式操作；所说的方法的特征在于如下步骤调节可调节阻抗，以保证在有源模式操作的天线振子的阻抗和收发器的阻抗之间的失配量小于预定阈值；在由预选择单元确定的范围内选择可调节阻抗，对于收发的电磁信号最好地完成预定接收的信号质量标准。
3.权利要求2的方法，其特征在于或者偶然地、或者在预定的时间间隔之后、或者在失配发生变化之后、或者在接收的信号质量变化之后，重复所说的方法步骤。
4.权利要求2或3的方法，其特征在于调节可调节阻抗的步骤还包括如下的子步骤依次改变第二天线振子的可调节阻抗，使其为n1个不同的量，并且检测第一天线振子的阻抗元件和收发器的阻抗之间的对等失配量以及由第一天线振子收发的电磁信号实现信号质量标准的对等程度。
5.集成电路，包括收发器(160)；和第一输入端，用于连接第一天线振子到收发器(160)以收发电磁信号；和第二输入端，用于连接第二天线振子，使其通过干扰由电磁耦合产生的第一天线振子的阻抗按照无源模式操作；连接到第二输入端用于终止第二天线振子(110b)的可调节阻抗(170b)；其特征在于集成电路还包括一个预选择单元(130)，它连接到第一输入端并且包括一个输出端，用于调节可调节阻抗(170b)，在这里可操作预选择单元(13)以保证在有源模式操作的天线振子的阻抗和收发器(160)的阻抗之间的失配量小于预定阈值；一个选择单元(140)，连接到预选择单元(130)并且连接到收发器(160)的输出端以提供接收的信号质量信息，在这里，操作选择单元(14)，以便在由预选择单元(130)确定的范围内调节可调节阻抗(170b)，最好地完成收发的电磁信号的预定接收的信号质量标准。
全文摘要
本发明涉及一种天线分集，它包括第一天线振子和第二天线振子，第一天线振子用于按照有源模式操作并且第二天线振子按照无源模式操作。本发明使失配量最小，同时还能使电磁信号在第一天线振子和收发器之间的有源路径上的预定的信号质量标准最高。通过提供预选择单元130和选择单元140以便选择连接到第二天线振子的最佳可调节阻抗，从而可以保证所说的失配量小于预定阈值，并且同时可以保证在由可允许的失配确定的范围内最好地完成收发的电磁信号的预定的质量标准。本发明还涉及操作这种天线分集的方法。
文档编号H04B7/10GK1675798SQ03818756
公开日2005年9月28日 申请日期2003年6月27日 优先权日2002年8月5日
发明者K·R·博伊勒, W·M·C·多尔曼斯, L·勒伊坦, P·J·马斯塞伊 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司