用于发送和接收无线电波的天线装置和方法

专利名称：用于发送和接收无线电波的天线装置和方法
技术领域：
本发明一般涉及天线领域，特别涉及用于发送和接收无线电波的天线装置。涉及包括所说天线装置的无线电通信设备，以及涉及分别发送和接收无线电波的方法。
今天当制造手持的便携式电话时，天线一般适合于该特定电话的特性并适合于缺省环境条件下的缺省使用。这意味着该天线以后并不适合于任何特定条件，在该条件下某一个电话是使用的或适用于一个不同的手持的便携式电话。这样，每个手持电话模式必须配备专门设计的天线，它通常不能最佳地使用在任何其他的电话模式中。
手持无线通信设备的天线装置的辐射性能很重要的方面取决于支持结构的形状和尺寸，例如该装置的印刷电路板(PCB)和电话外壳的形状和尺寸。所有辐射特性，例如谐振频率，输入阻抗，带宽、辐射方向图，增益，极化，和近场方向图是天线装置本身和其与PCB和电话外壳相互作用的产物。这样，所有对以下形成的辐射特性的引证都认为是对其中包括该天线的整个装置而言的。
上面已陈述的相对于其他无线电通信设备也是真实的，例如无绳电话，远程系统，无绳数据终端等。这样，本发明的天线装置可广泛地应用在各种通信设备中。
完成具有分集功能度的而因此适合于各种无线电波环境的接收天线通过例如EP-A2-0,852,407，GB-A-2,332,124和JP-A-10,145,130来了解。这种分集功能度系统可用来压缩噪声，和/或不要求的信号，例如延迟信号-导致内部-符号干扰，以及公共频道干扰信号，从而改善了信号质量，但是却要求复杂的接收机电路结构，包括多接收机链路，和多个天线输入端口。
例如在用于获得分集的文献中了解可切换的天线。
WO 99/44307公开了一种具有天线-增益分集的通信设备，该设备包括第一和第二天线元件，其中，两者或仅其一个能被连接到一个天线信号-节点。未连接到该节点的天线元件电连接到信号接地端。
EP-A1-0,546,803公开了一种分集天线，包括单个天线元件。该天线元件是以1/4波单极的形式，它能在从一个公共RF馈源的一端或另一端上交替地馈电。
US-A1-5,541,614公开了一个天线系统包括嵌入在一个频率选择光子的带隙晶体的顶部上的一组中心馈电和分段偶极天线。该天线系统的某些特性例如可以通过连接/断开该偶极臂的段从而使其更长或更短而变化。
但是，现有技术的这些配置未描述任何基于某些智能基础被连接或断开的可切换的天线元件，例如，当由于信号条件存在需要时。所说EP-A1-0,546,803陈述了像这样的智能切换的可能性，但是未指示如何控制这种切换。
在这方面，本发明的一个具体目的在于提供这样一种天线装置，与现有技术的天线装置相比呈现改进性能。
本发明进一步的目的在于提供一种天线装置，在安装了这种装置之后，使其能适应配合无线电通信设备不同的模式。
本发明的另一目的在于提供某些特性可控制的一种天线装置，例如谐振频率，输入阻抗，带宽，辐射方向图，增益，极化，和近场方向图，以及分集。
本发明的一个附加的目的在于提供这样一种天线装置，其呈现在其天线结构和切换装置之间可控制的相互作用。
本发明再一个目的在于提供简单，重量轻，容易制造和便宜的一种天线装置。
本发明的再一目的在于提供有效的，容易安装和拆卸的，特别是甚至长期使用机械上仍可靠的天线装置。
本发明的再一个目的在于提供一种天线装置，其适合用作无线电通信设备的整体部分。
按本发明，其中这些目的由天线装置，无线电通信设备，和如在附加的权利要求中要求的方法实现。
在权利要求中，词句“天线结构”意指包括连接到无线电通信设备电路传输(馈送)线的有源元件，以及可以接地或保持断开的元件，和因此例如像定向耦合器，反射器，阻抗匹配元件等那样工作。


图1示意地显示按本发明一个实施例的用于发送和接收无线电波的天线模件方块图。
图2示意地显示接收或发送天线元件以及用于选择性地连接和断开接收天线元件并作为按本发明的天线模件部分的切换装置。
图3示意地显示接收或发送天线结构以及用于在各种各样的不同的点选择性地将所说接收天线结构接地并作为按本发明的天线装置部分的切换装置。
图4是切换-和-保持状态算法的一个例子的流程图，用于控制本发明天线装置的切换装置。
图5是一种算法的另一例子的流程图，用于控制本发明天线装置的切换装置。
图6是一种算法的再一例子的流程图，用于控制本发明天线装置的切换装置。
图7示意地显示接收或发送天线元件以及用于选择性地连接和断开该接收天线元件并作为按本发明再一实施例的天线模件部分的切换装置。
天线模件1是一个无线电通信设备(未示)的高频(HF)部分，用于发送和接收无线电波。这样，最好通过无线电通信电路配置天线模件1电连接到该无线电通信设备的一个数字或模拟信号处理器。
天线模件1最好配置在一个载体(未示)上，该载体可以是一个柔性基片，一个MID(模板互连件)或一块PCB。这样的一块天线模件PCB既可以在基本同一平面中并排地与无线电通信设备的PCB一起安装，特别是卸下，也可以附加到例如安装在该无线电设备PCB上的介质支持件上，使天线模件PCB基本平行无线电设备PCB，但前者比后者高。天线模件PCB也可以基本上垂直于该无线电通信设备的PCB。
发射机部分2包括一个输入端4，用于从该无线电通信设备的一个数字发送源接收一个数字信号。输入端4通过传输线5连接到一个数字-模拟(D/A)转换器6，用于将数字信号转换到模拟信号。转换器6进而通过传输线5连接到上变频器7，用于上变频模拟信号的频率到要求的RF频率。上变频器7依次通过传输线5连接到功放(PA)8，用于放大频率转换的信号。功放8进而连接到发射机天线装置9，用于传输放大的RF信号和辐射与信号有关的RF波。可以在功放的前或后的信号路径中配置一个滤波器(未示)。
器件10，用于测量在发射机部分中的反射系数，例如电压驻波比(VSWR)，被连接在发射机部分2中，最好如图1中所示连接在功放8和发射机天线装置9之间，或包括在发射机天线装置9中。
发射机天线装置9包括连接到传输线5的切换装置11和在多个(至少两个)天线配置状态之间可切换的发送天线结构12，每个天线配置状态由一组幅射相关参数区分，例如谐振频率，输入阻抗，带宽，辐射方向图，增益，极化，和近场方向图。
接收机3包括一个接收天线结构13，用于接收RF波和用于产生与其有关的RF信号。接收天线结构13在多个(至少两个)天线配置状态之间是可切换的，每个天线配置状态由一组辐射相关参数区分，例如谐振频率，输入阻抗，带宽，辐射方向图，增益，极化，和近场方向图。一个切换装置14靠近其配置，用于在天线配置状态之间选择性地切换天线结构13。接收天线结构13和切换装置14可以整体地配置在一个接收机天线装置15中。
天线结构12和13可以包括可分别连接到传输线5和16，或连接到地(未示)的多个元件和/或包括可分别连接到各自的传输线5和16或地的多个连接间隔点，这些将在下面进一步描述。
天线结构13进而通过传输线16连接到一个或多个低噪声放大器(LNA)17用于放大接收的信号。如所说明的情况那样，天线结构13的RF馈电可通过切换装置14实现，或者在切换装置14之外单独地实现。
如果使用分集接收，则从低噪声放大器17的信号输出在一个组合器18中组合。分集组合可以是切换型的，或是信号的加权和。
传输线16进而连接到下变频器成下混频器19，用于下变频信号频率和连接到模-数(A/D)转换器20，用于将接收的信号转换到数字信号。数字信号在21输出到无线电通信设备的数字处理电路。
按本发明提供一个控制装置22，用于接收指示由天线模件1发送射频波质量的第一被测工作参数和指示由天线模件1接收射频波质量的第二被测工作参数，并用于控制切换装置11或切换装置14，或控制两者，这样，选择天线结构12或/和13部分的连接和断开赖于接收的第一和第二被测工作参数，以便改善所说发送或/和所说接收的质量。
如在发射机部分2由装置10所测量的，第一被测工作参数最好是表示反射系数，例如电压驻波比(VSWR)的测量。可选择地，它可以是一个传输通道质量的测量，其可以在一个接收基站进行测量并返回到无线电通信设备。指示射频波接收质量的第二参数，如由该无线电通信设备所测量的，可以是位误差率(BER)，载波-噪声比(C/N)或载波-干扰比(C/I)。另外地，第二参数是可在天线模件1例如接收信号强度指示器(RSSI)中测量的参数。
借助切换装置11或/和14可容易控制天线结构12或/和13部分的连接和断开。通过重新配置连接到相应传输线的天线结构能够改变幅射有关参数，例如谐振频率，输入阻抗，带宽，辐射方向图，增益，极化，和近场方向图。
优选地，在按一个无线电通信设备的特定模式安装天线模件1的情况下，赖于接收的第一和第二被测工作参数，控制装置22被配置用于控制切换装置11或/和14以切换状态，以便使所说天线模件适合于所说模式。
在使用期间工作参数值通过在有规则的时间区间上或连续地取样，由控制装置(22)最好重复地接收。
此外，在使用无线电通信设备中的天线模件1期间，控制装置22被配置来赖于所说重复地接收的第一和第二被测工作参数控制切换装置11或/和14以切换状态，以便动态地使天线模件1适应于在该无线电通信设备附近环境的物体。因此，在使用期间天线模件1的性能可以连续地最佳化。
控制装置22最好包括一个中央处理单元(CPU)23，它具有一个通过连接25，26连接到测量装置10的存储器24，通过线26，28连接到切换装置11，和通过线27连接到切换装置14。CPU23最好具有一种合适的控制算法，而存储器24用于储存用于切换的各种天线配置数据。切换装置11和14最好包括一个微电机系统(MEMS)切换装置。
这样，CPU 23可以通过线25，26从VSWR测量装置10接收被测VSWR值，通过控制端29和控制线29a从数字无线电通信设备接收被测BER，(C/N)或(C/I)比值，并处理每个接收的参数值。
如果CPU 23发现它可适合的(按任意实施的控制算法)，它将传送切换指令信号到切换装置11或/和14。
此外，天线模件1的控制端29通过线29a用来在该无线电通信设备的CPU 23和数字电路之间发送信号。由此，功放8，低噪声放大器17，和组合器18可分别通过线30，31，和32进行控制。最后，在图1中，标号33表示配置在发射器部分2中的一个并-串行转换器，用于将并行信号线25，28，30转换到串行线26。这是为减少线数，而且由此减少发射机部分2和接收机部分3之间的连接数。
可选择地，CPU 23，存储器24和控制端29也可放置在发射机部分2中，而因此并-串行转换器33配置在接收机部分3中，以获得相同的目的。
图1中说明的天线模件1只具有数字端(输入端4，输出端21，和控制端29)，由此，它可以认为是一个数字控制的天线(DCA)。
然而，应理解，按本发明的天线模件并不必要地不得不包括A/D和D/A转换器，频率转换器或放大器。对于这些情况的任一种情况，该天线模件明显地将具有模拟输入和输出端。工作环境接着将描述可影响按本发明的天线装置或模件的性能的各种工作环境。
天线参数，例如谐振频率，输入阻抗，带宽，辐射方向图，增益，极化，和小尺寸无线通信设备的近场方向图受设备附近物体的影响。这里附近一词意味着距离，在该距离中对天线参数的影响是显著的。粗略地该距离从该设备延伸大约一个波长。
尺寸小的无线通信设备，例如一个移动电话可以使用在许多不同的周边环境中。例如它可被安放到耳朵用作电话，它可以放在提包内，它可以附加到腰部的皮带上，或者可握在手中。此外，它可放置在一个金属桌子上。还可以枚举更多的工作环境。所有环境的共同点在于在设备的附近存在物体，由此影响该设备的天线参数。在设备附近具有不同物体的环境对天线参数具有不同的影响。
以下将专门讨论两个特定的工作参数。
通过将无线电通信设备放置在空的空间中，即在该设备附近不存在特体而得到的自由空间(FS)工作环境。围绕设备的空间在此被认为是自由空间。许多工作环境能由自由空间环境近似。一般地，如果环境对天线参数的影响小，则此环境能被认为是自由空间。
谈话状态(TP)工作环境被定义为状态，其中无线电通信设备由用户安放到耳朵。对天线参数变化的影响取决于握设备的人和如何准确地放置该设备。在此，TP环境被考虑成为一个总的情况，即复盖所有上述个别的变化。谐振频率(图2)接着，将更详细地描述各种辐射有关参数，它们可以按本发明加以控制，例如谐振频率，输入阻抗和辐射方向图。
由于存在用户，用于无线的无线电通信设备的天线将遭遇到失谐。对于很多天线类型，当存在用户时，如果与当该设备放置在自由空间的情况相比，谐振频率下落百分之几。在自由空间(FS)和谈话状态(TP)之间的自适应调谐实质上能减少该问题。
调谐天线的一个通俗易懂的方法是改变其电长度，并由此改变了谐振频率。电长度越长，谐振频率越低。还有一个最通俗易懂的产生频带的切换的方法，只要电长度的改变足够大。
在图2中表示与切换装置36配置在一起的弯曲状天线结构35，该切换装置36包括多个开关37-49。天线结构35可看作为多个排成直线的和单独地可连接的天线元件50-54，处于连接状态，通过切换装置36连接到馈电点55。馈电点55进而连接到无线电通信设备的接收机电路的低噪声放大器(未示)，因此天线结构35在此工作为接收天线。低噪声放大器可选择性地定位在与天线结构35和开关装置36一起的天线模件中。可选择地，为接收RF信号馈电点55连接到无线电通信发射机的功放，因此天线结构35工作为发射天线。
一个典型的工作例子如下。假定开关37和46-49是关闭的和剩余的开关是打开的，还假定当天线配置在一个便携式电话中，而电话放置在自由空间中时，这样的天线配置状态适用于最佳性能，当电话移到谈话状态时，用户的影响降低了谐振频率，这样为补偿用户的存在，开关49打开，而连接的天线结构的电长度降低，由此谐振频率增加。当该电话从自由空间移到谈话状态时，如所介绍的那样，在适当设计天线结构35和切换装置36的情况下该增加将补偿该降低。
相同的天线结构35和切换装置36也可以用于在两个不同频段间的切换，例如GSM 900和GSM 1800两频段。
例如，如果包括天线元件50-53连接到馈电点55的一个天线配置状态(开关37和46-48关闭而剩余的开关打开)适合于GSM 900频段，则通过简单地打开开关47，由此目前连接的天线结构(元件50和51)的电长度比先前的长度接近降低一半，从而意味着谐振频率近似倍增而适合于GSM 1800频段，可实现到GSM 1800频段的切换。阻抗(图3)替代调谐一个失谐的天线的一个方法可执行自适应阻抗匹配，其包括让谐振频率稍有偏移并借助于匹配来补偿这种失谐。
天线结构可具有在多个位置的多个馈电点。每个位置具有不同的E和H场之间的比，导致不同的输入阻抗。只要馈电点的切换对其余天线结构影响不大，可通过切换馈电点来应用这种现象。当天线因存在用户(或其他物体)而遭遇失谐时，通过例如改变该天线结构的馈电点能使天线匹配于该馈线阻抗。RF接地点能以类似方式改变。
在图3中示意地表示天线结构61的这样一个实施例的例子，该天线结构可以在彼此分开的多个不同点有选择性地接地。对于说明情况中的天线结构61是安装在无线电通信设备的PCB 62上的一个平面倒F天线(PIFA)。天线61具有馈线63和N个不同间隔的接地连接64。通过从一个接地连接到另一个接地连接切换，阻抗将稍有变化。
此外，切换入/出寄生天线元件可产生阻抗匹配，因为从寄生天线元件到有源天线元件的互耦合将产生一个互阻抗，它将附加到该有源天线元件的输入阻抗。
可以确定不同于ES和TP的其他典型的使用场合，例如腰部场合，装衣袋场合，和在一个钢桌上。每个情况可具有典型的调谐/匹配，使得仅有限数量的点需要全部切换。如果能找到用于失谐天线元件的客观限制，则可估算需要由天线装置复盖的自适应调谐/匹配的范围。
一个实施例是用来确定复盖调谐/阻抗匹配范围的大量天线配置状态。在每个不同的天线配置状态之间可以存在相等的或不相等的阻抗差。辐射方向图一个无线终端的辐射方向图受到在其近场区域中的用户或其他物体的存在的影响。引起损耗的材料将不仅改变辐射方向图，而且因吸收能量而导致辐射功率的损耗。
可以减轻这个问题，只要该终端的辐射方向图自适应地控制。辐射方向图(近场)能被主要指向远离引入损耗物体的方向，这将减小总损耗。
改变辐射方向图要求产生电磁辐电流变化，一般地，对于一个小的设备(例如手持电话)，需要天线结构十分大的改变才能产生变化的电流，特别对于较低频段。但是，通过切换到产生不同辐射方向图的其他类型天线或切换到在无线电通信设备的PCB的另外位置/侧边的其他天线结构能够实现这种情况。
另外的方法可以是从同无线电通信设备的PCB相互作用大的天线结构(例如鞭状或补片天线)切换到并不如此相互作用的其他天线(例如，环状天线)。这将鲜明地改变辐射电流，因为同PCB的相互作用将在PCB上引入大的电流(该PCB被用作主辐射结构)。
在一个设备的近场区域中的一个物体将改变天线的输入阻抗。因此，当损耗小时，VSWR可以是一个好的指示。如果和自由空间的VSWR相比VSWR的变化不大，则意味着就近物体的损耗不大。
以上的讨论关系到天线的近场和来自近场中物体的损耗。然而，在一般情况下，就产生良好信号条件的合适的方向而论，应当能指向远场方向图的一个主波瓣。算法(图4-6)用某些类型的算法处理接收到的被测工作参数，这些工作参数将控制开关的状态。所有描述的算法将是试错法类型的，因为不知道关于新状态，直到到达新状态为止。
以下，参照图4-6描绘用于控制天线的某些算法例子。可以使用第一和第二被测工作参数的组合，最好使用VSWR和BER，(C/N)，(C/Z)和RSSI之任一组合作为输入，或者可选择地，两个算法并行运行和在每个算法中仅使用一个参数。为简化起见，在以下计论中和在图4-6中将使用VSWR参数。然而，将清楚的是，可以用任一其他合适的参数或参数的组合取代。对于后者，在图4-6中的术语“测量”应读作“测量参数和导出组合参数”。
最简单的算法可能是一种切换-和-保持(Switch-and-stay)算法，如图4的流程图所示。这里切换是在予定的状态i＝1，…，N之间执行的(例如N＝2，一种状态对FS最佳，而另一状态对TP最佳)。状态i＝1是初始选择的，而之后在步骤65，测量VSWR。在步骤66，该测量的VSWR同预定极限(阈值)相比较。如果不超过该阈值，算法返回到步骤65，而如果被超过，执行切换到一个新状态i＝i+1。如果i+1超过N，执行切换到状态1。在该步骤之后，算法返回到步骤65。可以存在一个时延以防止在过快的时间比例上切换。
用这样一种算法，使用每个状态1，…，N，直到被测工作参数值超过预定极限。当出现这种情况时，该算法举步通过预定状态，直到到达一个状态，该状态具有低于阈值的工作参数值。发射机和接收机天线结构可同时切换。可规定任意多的状态，使切换在一簇状态间执行。
另一例子是如图5流程图中所示的更为先进的切换-和-保持算法。按照和前面算法相同的方法，予先规定N个状态，和初始选择一个状态i＝1，之后，在步骤68，测量VSWR，而在步骤69，同阈值相比较。如果未超过该阈值，算法返回到步骤68，而如果它被超过，则步骤69继续，其中所有状态全部切换和测量VSWR用于每个状态。所有VSWR被加以比较并选择具有最低VSWR的状态。
步骤70看来像对于i＝1∶N切换到状态i测量VSWR(i)储存VSWR(i)切换到最低VSWR状态最后该算法返回到步骤68。注意该算法可要求工作参数的十分快的切换和测量，因为所有状态不得不在步骤70全部被切换。因此，对于该算法，与BER相比，VSWR可以是更好的选择。
再有一个选择的算法特别适用于具有一簇预定天线配置状态的天线结构，它可以这样配置，使得两个相邻状态具有的辐射特性偏差甚微，图6表示这种再一个算法的一个流程图。
预定N个状态，和初始选择一个状态i＝1，置参数VSWRold为零，变量“Change”设置到+1。在第一步骤71中，测量和储存VSWRi(状态i的VSWR)，之后在步骤72中VSWRi同VSWRold比较。如果，在一方面，VSWRi＜VSWRold，步骤73继续，其中变量“Change”设置到+Change(此步骤确实无必要)。步骤74和75继续，其中VSWRold设置到目前的VSWR，即VSWRi，而天线配置状态分别改变到i+“Change”，即i＝i+Change。然后该算法返回到步骤71。另一方面，如果VSWRi＞VSWRold，步骤76继续，其中变量“Change”设至-Change。接着算法继续到步骤74和75。注意，对于这种情况，算法改变了“方向”。
重要的是仅在特定的时间步骤，如当切换的状态在每个循环转向时使用一个时间延迟去运行循环(分别为71，72，73，74，75，71和71，72，76，74，75，71)。在72，一个目前状态(VSWRi)与在先的一个状态(VSWRold)相比较。如果该VSWR优于在先状态，在相同“方向”执行状态的进一步改变。当达到最佳状态时，在每个时间步骤，所使用的天线配置状态一般地将在两个相邻状态之间摆动。当分别达到终端状态1和N时，算法可不继续进一步分别切换到状态N和1，但最好保持在终端状态，直到它分别切换到状态2和N-1。
该算法假定两个相邻状态之间的差异相当小，以及配置天线配置状态，使得每个状态间的变化率粗略地相等。这意味着在每个状态之间存在例如谐振频率的类似的变化量。例如，参见图3，对于PIFA天线结构，在馈电和接地连接之间的小的变化完全适合这种算法。
在所有描述的算法中，仅在特定的时间间隔中执行切换是必要的，该时间间隔适合于无线电通信设备的工作。
如进一步选择的(未示于图中)，图1中的控制装置22可保持一个绝对或相对电压驻波比(VSWR)范围的查找表，其中每个与相应天线配置状态相关。这种规定使控制装置20提供查找表，用于发现给定测量VSWR值的合适的天线配置状态，并用于将切换装置14调整到合适的天线配置状态。其他的天线配置(图7a-f)接着，参照图7a-f，将简要描述天线结构配置的各种例子和用于选择性地连接和断开该天线结构并作为按本发明的天线模件1的部分的切换装置。
首先考虑7a，表示一种围绕一个切换装置或单元81配置的天线结构图。该天线结构包括在这里是以四个环状天线元件82形式的接收天线元件。在每个环状天线元件82中形成一个环状寄生天线元件83。
切换单元81包括电可控制开关的矩阵(未示)，配置来连接和断开天线元件82和83。开关可以是PIN二极管开关，或GaAs场效应晶体管FET，但最好是微电机系统(MEMS)开关。
借助于切换单元35，环状天线元件可彼此并联或串联连接，或某些元件能串联连接而有些并联连接。此外，一个或多个元件可完全断开或连接到地(未示)。
接着，考虑图7b，其有示一种另外的天线结构。它包括所有图7a的天线元件并进而包括一个弯曲状天线元件84处在每对环状元件82，83之间。可单独使用一个或多个弯曲状天线元件84，或同环状天线元件任意组合。
在图7c-e中表示的天线结构分别包括连接到切换装置81的两个槽天线元件85，两个弯曲状天线元件87，和两个补片天线89。每个天线元件85，87，89可以在间距变更的馈电连接86，88，90馈电。
最后，图7f表示的天线结构包括一个鞭状天线91和连接到切换装置81的一个弯曲状天线元件92。
以上描述的天线装置是天线概念部分，在我们的共同未决的瑞典专利申请中进一步加工精制和详细描述，其名称为“An antenna devicefor transmitting and/or receiving RF waves”，“Antenna deviceand method for transmitting and receiving radio waves”，和“Antenna device for transmitting and/or receiving radiofrequency waves and method related thereto”，所有的正好和本发明在同一天申请。这些申请在此引为参考。
显而易见的是本发明可以用多种方式改变，这样的改变并不认为脱离了本发明的范围。对本专业技术人员可能显而易见的这些改变都被认为是包括在附加的权利要求的范围之内。
权利要求
1.一个天线装置(1)，用于发送和接收射频波，可安装在一个无线电通信设备中，包括-天线结构(12，13，35，61，82-85，87，89，91，92)，可在多个天线配置状态之间切换，每个状态由一组辐射参数区分，例如谐振频率，输入阻抗，带宽，辐射方向图，增益，极化，和近场方向图，以及-切换装置(11，14，36，81)，用于在所说多个天线配置状态间选择切换所说天线结构，其特征在于-第一接收装置，用于接收第一被测工作参数，该参数指示由所说天线结构发送射频波的质量，-第二接收装置，用于接收第二被测工作参数，该参数指示由所说天线结构接收射频波的质量，以及-控制装置(22)，用于控制所说的切换装置，赖于所说接收的第一和第二被测工作参数，在所说多个天线配置状态之间选择切换所说天线结构，以改善所说发送和/或接收的质量。
2.如权利要求1的天线装置，其特征在于，在以无线电通信设备的特定模式安装所说天线装置情况下，赖于所说接收的第一和第二被测工作参数，配置所说控制装置(22)用于控制所说切换装置(11，14，16，81)在所说多个天线配置状态之间切换，以使所说天线装置适合于所说模式。
3.如权利要求1或2的天线装置，其特征在于配置所说接收装置用于重复接收第一和第二被测工作参数。
4.如权利要求3的天线装置，其特征在于，在使用所说天线装置于无线电通信装置期间，赖于所说重复接收的第一和第二被测工作参数，配置所说控制装置(22)用于控制所说切换装置(11，14，36，81)在所说多个天线配置状态之间切换，以动态地使所说天线装置适应所说无线电通信设备的周边环境中的任意物体。
5.如权利要求1-4的任一权利要求的天线装置，其特征在于使所说多个天线配置状态的每一个供在相应予定工作环境中的所说无线电通信设备中的天线装置(1)应用。
6.如权利要求5的天线装置，其特征在于所说多个天线配置状态的第一天线配置状态适于供在自由空间中的所说无线电通信设备中的天线装置应用，而所说多个天线配置状态的第二天线配置状态适于供处谈话状态的所说无线电通信设备的天线装置应用。
7.如权利要求6的天线装置，其特征在于所说多个天线配置状态的第三天线配置状态适于供处腰部位置的无线电通信设备的天线装置应用。
8.如权利要求7的天线装置，其特征在于所说多个天线装置状态的第四天线配置状态适于供处装衣袋状态的无线电通信设备的天线装置应用。
9.如权利要求1-8任一的天线装置，其特征在于赖于所说接收的第一和第二被测工作参数，配置它用于切换频段。
10.如权利要求1-9任一的天线装置，其特征在于赖于所说接收的第一和第二被测工作参数，配置它用于连接或断开分集功能度。
11.如权利要求1-10任一的天线装置，其特征在于赖于所说接收的第一和第二被测工作参数或其组合超过(66，69，72)或下降低于一个相应阈值，配置所说控制装置(22)用于控制切换装置(11，14，36，81)选择性地在所说多个天线配置状态之间切换(67，70，75)天线结构(12，13，35，61，82-85，87，89，91，92)。
12.如权利要求1-10的天线装置，其特征在于-赖于所说接收的第一和第二被测工作参数，或其组合超过(66，69，72)或下降低于一个相应阈值，配置所说控制装置(22)通过所说多个天线配置状态用于控制切换装置(11，14，36，81)选择性地切换(70)天线结构(12，13，35，61，82-85，87，89，91，92)，-配置所说接收装置，接收相应第一和第二被测工作参数，用于每个天线配置状态，以及-进而配置所说控制装置(22)，用于控制该切换装置选择性地切换(70)该天线结构到具有最有利的工作参数组的天线配置状态。
13.如权利要求1-10任一的天线装置，其特征在于配置所说控制装置(22)，用于将所说接收的第一和第二被测工作参数或其组合同在先接收的第一和第二被测工作参数或其组合相比较，赖于所说比较，用于切换(75)该天线结构(12，13，35，61，82-85，87，89，91，92)。
14.如权利要求1-10任一的天线装置，其特征在于所说控制装置(22)保持的查找表具有接收的第一和第二被测工作参数范围的组合，每个组合与相应的天线配置状态相关，以及配置所说控制装置提供所说查找表用于将所说切换装置(11，14，36，81)调节到相应的天线配置状态。
15.如权利要求1-14任一的天线装置，其特征在于多个天线配置状态包括不同数量的连接的天线元件(12，13，50-54，82-85，87，89，91，92)。
16.如权利要求1-15任一的天线装置，其特征在于多个天线配置状态包括不同配置的馈电连接。
17.如权利要求1-14任一的天线装置，其特征在于多个天线配置状态包括不同配置的接地连接(64)。
18.如权利要求1-17任一的天线装置，其特征在于所说第一被测工作参数是反射系数的测量表示，例如电压驻波比(VSWR)，和所说第二被测工作参数是比特误码率(BER)，载波对噪声比(C/N)，载波信号对干扰比(C/I)，或所接收的信号强度的测量表示。
19.如权利要求18的天线装置，其特征在于它包括装置(10)用于测量反射系数，特别地电压驻波比，和用于发送反射系数值到第一接收装置。
20.如权利要求18或19的天线装置，其特征在于它包括一装置用于测量所接收的信号强度和用于将该信号强度值发送给第二接收装置。
21.如权利要求1-20之任一的天线装置，其特征在于提供所说第一和第二接收装置作为单个的接收元件。
22.如权利要求1-21之任一天线装置，其特征在于所说控制装置(22)包括一中央处理单元(23)和一存储器(24)用于存储天线配置数据。
23.如权利要求1-22之任一天线装置，其特征在于所说切换装置(11，14，36，81)包括一微电机系统(MEMS)切换装置。
24.如权利要求1-23之任一天线装置，其特征在于所说天线结构包括具有弯曲形(84，87，92)，环形(82)，槽(85)，补片(89)，鞭状线(91)，螺旋状，螺旋线，和分形体形状(fractal)配置之任一种配置的可切换天线元件。
25.如权利要求1-24之任一天线装置，其特征在于-该天线结构(12，13)包括一发送天线结构(12)和一接收天线结构(13)；以及-所说切换装置(11，14)包括一发射机切换装置(11)和一接收机切换装置(14)，-已配置所说发射天线结构(12)和所说发射机切换装置(11)配置在发射机天线装置(9)中，而所说接收天线结构(13)和所说接收机切换装置(14)配置在接收机天线装置(15)中，其中-所说发射机天线装置(9)和所说接收机天线装置(15)由所说控制装置(22)可彼此独立地控制。
26.一个无线电通讯设备，其特征在于它包括按权利要求1-25之任一天线装置。
27.在安装在无线电通讯设备中的天线装置(1)中，包括-一个天线结构(12，13，35，61，82-85，87，89，91，92)在多个天线配置状态之间可切换，每个天线配置状态由一组辐射参数来区分，例如谐振频率，输入阻抗，带宽，辐射方向图，增益，极化，和近场方向图，以及-一个切换装置(11，14，36，81)用于选择性地在多个所说天线配置状态之间切换所说天线结构，一种用于发射或接收射频波的方法其特征为下列步骤-接收指示由所说天线结构发送射频波质量的第一被测工作参数，-接收指示由所说天线结构接收射频波的质量的第二被测工作参数，以及-控制所说切换装置，这样赖于所说接收的第一和第二被测工作参数，在所说多个天线配置状态之间选择切换所说天线结构，以便改善所说发射和/或所说接收的质量。
28.如权利要求27的方法，其特征在于在以无线电通信设备的特定模型方式安装所说天线装置的情况下，赖于所说接收的第一和第二被测工作参数，控制所说切换装置(11，14，36，81)在所说多个天线配置状态之间切换，以便使所说天线装置适用于所说模型。
29.如权利要求27或28的方法，其特征在于重复地接收第一和第二被测工作参数。
30.如权利要求29的方法，其特征为在使用无线电通信设备的所说天线装置期间，赖于所说的重复接收的第一和第二被测工作参数，控制所说的切换装置(11，14，36，81)在所说多个天线配置状态之间切换，以便动态地使所说天线装置适用于所说无线电通信设备的周边环境中的物体。
31.如权利要求27-30之任一方法，其中每个所说多个天线配置状态适用于供在各自预定工作环境中的所说无线电通信设备的天线装置(1)使用。
32.如权利要求27-31之任一方法，其特征在于依赖于所说接收的第一和第二被测工作参数切换频段。
33.如权利要求27-32之任一方法，其特征在于依赖于所说的接收的第一和第二被测工作参数接通或断开分集功能度。
34.如权利要求27-33之任一方法，其特征在于依赖于所说接收的第一和第二被测工作参数，或其组合，超过(66，69，72)或下降低于各自的阈值，控制切换装置(11，14，36，81)在所说多个天线配置状态之间选择性地切换(67，70，75)天线结构(12，13，35，61，82-85，87，89，91，92)。
35.如权利要求27-33之任一方法，其特征在于以下步骤-依赖于所说接收的第一和第二被测工作参数，或其组合，超过(66，69，72)或下降低于各自的阈值，控制切换装置(11，14，36，81)通过所说多个天线配置状态有选择地切换(70)该天线结构(12，13，35，61，82-85，87，89，91，92)-接收相应的第一和第二被测工作参数用于每个天线配置状态，以及-控制切换装置选择性地切换(70)天线结构到具有最有利的一组工作参数的天线配置状态。
36.如权利要求27-33之任一方法，其特征在于将所说接收的第一和第二被测工作参数或其组合与在先接收的第一和第二被测工作参数或其组合相比较(72)，并依赖所说的比较切换(75)该天线结构(12，13，35，61，82-85，87，89，91，92)。
37.如权利要求27-33之任一方法，其特征在于存储具有所接收的第一和第二被测工作参数范围的组合的查找表，其中每个组合与相应天线配置状态相关，并且参照所说的查找表来调节所说切换装置(11，14，36，81)到相应的天线配置状态。
全文摘要
本发明包括一个用于发送和接收射频波的天线装置(1)。可以安装在一个无线电通信设备中。以及包括可在多个配置状态中间切换的一种天线结构(12,13,35,61,82－85,87,89,91,92)。其中的每一个由一组辐射参数区别。例如谐振频率,输出阻抗,带宽,辐射方向图,增盖,极化和近场方向图,而切换装置(11,14,36,81)用于选择性地切换在所说多个天线配置状态之间的所说天线结构。该装置包括第一和第二装置,用于接收第一和第二测量工作参数,其指示由所说天线结构发送的射频波的传送质量和一个控制装置(22),用于控制所说切换装置。这样该选择所说天线结构的切换与所说接收的第一和第二测量工作参数有关,由此改善了所说发送和/或所说接收的质量。
文档编号H01Q1/24GK1384987SQ00815059
公开日2002年12月11日 申请日期2000年10月24日 优先权日1999年10月29日
发明者C·布劳恩, O·爱德华松, L·艾里松 申请人:奥根流动电话通讯公司