个被连接到公共的有源元件。在第一状态中，有源元件将第二无源元件保持在第一天线模式中，其中天线适用于在期望的频带处操作。在第二状态中，有源元件短路第二无源元件，由此引入天线辐射器的分割频率响应。此外，第一无源元件耦合到天线辐射器用于变换天线的频率响应使得调整第二天线模式中的其中一个为谐振频率的天线在期望的频带处进行操作。在这点上，当天线处于两个或多于两个天线模式中的每个模式时，其在期望的频带处操作。此外，第二模式提供不同的辐射方向图并且由此提供用于天线的零控的机制。
[0023]可替代的是，每个无源元件可以被连接到不同的有源元件。在本文的每个实施例中，有源元件可以包括以下元件中的一个或多个:电压控制的可调电容器或电感器、电压控制的可调移相器、FET和开关...
[0024]在另一个实施例中，提供接收分集结构；天线包括放置在电路板上且在其间形成的天线体积的辐射结构。第一无源元件被放置在天线体积内。第二无源元件被放置在天线体积之外并且相邻于天线辐射器。该结构可以称为零控天线。零控天线被连接到双工器，并且双工器处于与接收机和发送机的通信中。将基带控制信号提供到天线。基带影响包括在天线系统中的一个或多个有源元件。如上面所提及的，单个有源元件可以控制第一无源元件和第二无源元件；或可替代的是，可以提供两个或多于两个有源元件，有源元件中的至少一个单独地连接到每个无源元件。在这点上，可以使用与模态天线结合的基带信号主动控制天线模式。
[0025]每个无源元件可以单独地平行于天线辐射器进行放置，或相对于天线辐射器偏离任何角度进行放置。无源元件可以彼此平行放置，或以相对于其的任何方向放置。第二无源元件可以被放置在电路板上的一段距离(HpJ处，该距离大于以其设置天线辐射器的电路板上的距离(Hant)。
[0026]辐射结构可以包括隔离磁偶极子(MD)天线、平面倒F天线(PIFA)、偶极子天线、环状天线、单极子天线、曲折线天线或本技术中熟知的其它天线。在这点上，MD天线可以提供更好的隔离并且因此可以被优选地用于提出严格的体积要求的应用或天线必须安装在共享其它电路系统的小体积的应用。
[0027]此外，天线辐射结构、第一无源元件以及第二无源元件可以至少部分地设置在地平面之上。可替代的是，地面连接可以代替地平面。可以在地平面上蚀刻一个或多个窄缝，或可以移除地平面的部分。
[0028]在某些实施例中，天线系统可以包括处理器或CPU，该处理器或CPU用于控制一个或多个有源元件和连接的无源元件的功能。可以将基带信号提供到处理器并且可以将基带信号可编程地传送到一个或多个有源元件和连接的无源元件。在这点上，可编程一个或多个算法以给天线提供大量功能。此外，处理器提供用于动态调整配置每个无源元件的电抗性负载的机制。模态天线的动态调整提供提高的吞吐量和性能。
[0029]本发明的另一个方面涉及用于设计用于分集应用的模态天线的方法。该方法包括:提供放置在电路板上并且在其间形成天线体积的天线辐射结构；优化天线体积内的第二无源元件的位置和取向，用于配置天线在期望的频带处操作；以及优化第二无源元件的距离和取向用于提供可用的辐射方向图的影响，其中天线能够使用无源元件的组合用途在期望的频带处进行操作。
[0030]本发明的另一个方面涉及设计适用于包括零值控制天线和提供额外的分集端口的额外天线的分集应用的模态天线的方法。该方法包括提供放置在电路板上并且在其间形成天线体积的第一天线辐射结构；优化天线体积内的第二无源元件的位置和取向，用于配置天线在期望的频带处操作；以及优化第二无源元件的距离和取向，用于提供可用的辐射方向图的影响，其中天线能够使用无源元件的组合用途在期望的频带处进行操作。第二天线被放置在距第一天线一段距离处。空值控制的天线提供多个天线模式，且第二天线提供用于额外的分集接收机端口的额外接收路径。
[0031]本发明的另一个方面涉及针对零值控制的接收分集配置，将天线效率和包络相关系数(ECC)与分集增益联系的数据库的创建。该数据库可以被下载到位于无线装置中的存储器中，并且用于通过优化接收分集天线的配置的效率和ECC来动态地调整和提高接收性能。该数据库也可以被生成以表示多个用例的接收分集天线系统性能，诸如用户手中的无线装置，靠着用户的头的无线装置，或放置在如桌子的表面上的无线装置；这些用例涉及安装在例如手机中的分集天线系统。
[0032]本发明的另一个方面涉及使用包含天线效率和ECC数据的数据库来开发和实现的算法，该算法监测系统接收系能和调整零值控制的天线以优化数据吞吐量和/或接收系统的灵敏。可以开发该算法使得监测系统数据吞吐量，并且给零值控制的分集天线中的有源组件提供一系列预设的调整命令以调整天线参数(效率和ECC)从而优化吞吐量。
[0033]可以实现该算法使得可以分析来自无线装置上的传感器(如接近度传感器)的输入，并且使输入可以用于选择调整命令以优化零值控制的天线的吞吐量性能。接近度传感器或其它传感器被用于确定无线装置操作的环境:用户手中的无线装置、靠着用户头的无线装置、相对于参考方向在特定角度或方向上的无线装置。可以通过在零值控制的天线结构中可用的动态调整来补偿主体负荷和极化影响。
[0034]附图简述
[0035]结合附图研宄以下详细描述之后，可以进一步理解本发明，其中:
[0036]图1 (a)示出具有适合于最小均方误差(MMSE)结合的两个天线的天线分集方案。
[0037]图1(b)示出具有两个天线和用于最大比合并(MRC)的合并器的天线分集方案。
[0038]图2(a)示出零控天线，其包括单个辐射器、第一无源元件和第二无源元件。
[0039]图2(b)示出与根据图2(a)的天线的不同天线模式相应的频率特性曲线。
[0040]图2(c)示出辐射方向图，其特征在于与图2(a)的天线相关的第一天线模式。
[0041]图2(d)示出辐射方向图，其特征在于与图2(a)的天线相关的第二天线模式。
[0042]图3(a)示出根据本发明的实施方案适应于分集应用的零控天线的示意图。
[0043]图3(b)示出适应于根据图3(a)所示的实施方案的分集应用的零控天线的例子。
[0044]图4(a)示出回波损耗的曲线，其特征在于根据图3(b)中的天线的第一天线模式；其中第二无源元件为开路配置。
[0045]图4(b)示出效率曲线，其特征在于根据图3(b)中的天线的第一天线模式。
[0046]图4(c)示出回波损耗的曲线，其特征在于根据图3(b)中的天线的第二天线模式；其中第二无源元件短路。
[0047]图4(d)示出效率曲线，其特征在于根据图3(b)中的天线的第二天线模式。
[0048]图4(e)示出与如图4(a)至4(d)所示的第一和第二模式有关的效率和相关系数的组合曲线。
[0049]图5示出适应于分集应用的图3(b)中零控天线的可选实施方案；第一和第二无源元件被放置为相对于彼此相反的对齐。
[0050]图6示出图3(b)和5中的零控天线的可选实施方案；该天线包括用于控制无源元件的共用有源元件。
[0051]图7示出适应于分集应用的动态零控天线；该天线包括连接于有源元件的处理器和在多个天线模式上为调谐天线的频率响应提供可调电抗性负载的附接无源元件。
[0052]图8是示出由适应于分集应用的零控天线的动态负载提供的性能提高的图表。
[0053]图9示出与根据图3(b)中的天线经历的两个天线模式中的每个模式相应的三维辐射方向图。
[0054]图10示出与根据图3(b)中的天线经历的两个天线模式中的每个模式相应的二维辐射方向图。
[0055]图11示出与根据图3 (b)中的天线经历的两个天线模式中的每个模式相应的二维辐射方向图。
[0056]图12示出适应于分集应用的动态零控天线，其中两个额外的无源元件被实现以提供在多种环境条件下优化天线性能的额外功能，例如移动设备在用户手中、靠着用户的头部或放置于木头、金属或塑料表面上。该天线包括连接于有源元件的处理器和在多个天线模式上为调谐天线的频率响应提供可调电抗负载的附接的无源元件。
[0057]图13示出适应于发射和接收分集应用的动态零控天线。与通信链路质量有关的度量在移动设备上被接收并被用于确定哪个天线辐射方向图状态是最优的。
[0058]图14示出作为在选择组合接收分集方案中所用的多个天线的函数的接收信号电平的增长。接收信号电平被相对于概率分布函数示出。
[0059]图15示出了双天线分集方案的天线效率、包络相关系数和分集增益之间的关系。彩色等值线为固定分集增益的区域。对天线效率和ECC的绘图提供了设计和/或动态调谐分集天线方案所需的信息。
[0060]优选实施方案的详细说明
[0061]