用于天线单元的阻抗和负载相位的补偿的设备的制作方法

专利名称：用于天线单元的阻抗和负载相位的补偿的设备的制作方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及一种设备。更具体地，它们涉及无线通
信设备。
背景技术：
例如移动蜂窝电话的设备通常具有至少一个天线单元，通过该天 线单元它们可以与其他设备通信。如果设备的环境改变，则期望频 带处的天线单元的负载相位和阻抗可能改变。例如，如果用户手持 设备，天线单元可以与用户电磁耦合，并且作为结果在期望频带处 的天线单元的负载相位和阻抗可能改变。
与此类设备相关联的一个问题是它可能无法再在期望的频带内 有效地通信。
移动蜂窝电话运营商通常要求它们的网络内的移动蜂窝电话满
足特定的总发射功率(TRP)和总接收敏感度(TRS)要求。当移动 蜂窝电话的环境改变时，移动蜂窝电话的TRP和TRS的值可能改变 并且不再满足这些要求。当前，为了补偿TRP值的此类改变，额外 的电能可以被提供给天线单元。然而，这可能导致移动蜂窝电话的 电池寿命縮短。
因此，期望提供一种备选的设备。

发明内容
根据本发明的一个实施方式，提供一种设备，包括具有阻抗和 负载相位的天线单元；耦合到天线单元的移相器；以及用于响应设 备的环境改变，控制移相器来补偿天线单元的阻抗和负载相位随之 发生的改变的控制器。当设备处于第一环境中时，天线单元可以具有第一负载相位和第 一阻抗。当设备的环境改变到第二环境时，移相器可以通过将天线 单元的负载相位和阻抗带向第一负载相位和第一阻抗，来补偿天线 单元的负载相位和阻抗随环境改变发生的改变。
设备的环境可以是设备的物理环境。设备的环境可以是设备的物 理模式。
该设备可以进一步包括一个或多个传感器，用于检测设备的环境 以及用于向控制器提供用于识别设备的环境的检测信息。
一 个或多 个传感器可以操作用于检测设备外部的物体的接近度。
控制器可以操作用于检测设备的环境和随后使用检测的信息识 别设备的环境。控制器可操作用于检测设备的操作模式。设备可以 进一步包括存储器，用于存储具有与设备的至少一个环境关联的信 息的数据库。控制器可以操作用于通过将检测信息与数据库中的信 息进行比较来识别设备的环境。
数据库中的预定信息可以包括针对至少 一 个环境的相移信息。
控制器可操作用于使用数据库中的相移信息来控制移相器。移相 器可以经由天线单元的馈点耦合到天线单元。可选地，移相器可经 由天线单元的接地点耦合到天线单元。
根据本发明的另一个实施方式，提供一种方法，包括响应于设 备的环境改变，控制所述移相器来补偿天线单元的阻抗和负载相位 随之发生的改变，该设备包括具有阻抗和负载相位的天线单元以及 耦合到所述天线单元的移相器。
当设备处于第一环境中时，天线单元可以具有第一负载相位和第 一阻抗，而当设备的环境改变到第二环境时，所述方法可以进一步 包括通过将天线单元的负载相位和阻抗带向第一负载相位和第一阻 抗，来补偿天线单元的负载相位和阻抗随环境改变发生的改变。
设备的环境可以涉及设备的物理环境。设备的环境可以是设备的 物理模式。
所述方法可以进一步包括经由一个或多个传感器来4全测设备的环境并且将信息提供给设备的控制器。
所述方法可以进 一 步包括在所述控制器处使用检测信息来识另'J 设备的环境。
一个或多个传感器可操作用于检测设备外部的物体的接近度。 所述方法可以进 一 步包括在控制器处检测设备的环境。控制器可 以操作用于检测设备的操作模式。
所述方法可以进 一 步包括在控制器处使用检测信息来识别设备
的环境。
所述方法可以进一步包括存储具有与设备的至少一个环境关联 的信息的数据库。所述方法可以进一 步包括将检测信息和数据库中 的信息进行比较以识别设备的环境。
数据库中的预定信息可以包括针对至少 一 个环境的相移信息。可 以通过使用数据库中的相移信息来控制移相器。
根据本发明的又一个实施方式，提供一种计算机程序，包括用于 使得计算机来执行上面段落所述方法的程序指令。
根据本发明的又一个实施方式，提供一种计算机程序，包括用于 控制天线单元的负载相位和阻抗的程序指令，并且包括用于响应于 设备的环境改变，控制所述移相器来补偿天线单元的阻抗和负载相 位随环境改变发生的改变的装置，该设备包括具有阻抗和负载相位 的天线单元以及耦合到所述天线单元的移相器。
根据本发明的又一个实施方式，提供一种包含如上面段落所述的 计算机程序的物理实体。
根据本发明的又一个实施方式，提供一种携带如上面段落所述的 计算机程序的电磁载波信号。
根据本发明的又一个实施方式，提供一种设备，包括天线单 元，当处于第一环境中时具有第一工作频带内的第一谐振频率；耦 合到所述天线单元的移相器；以及控制器，用于响应于设备的环境 改变，控制移相器将天线单元的谐振频率改变到第一工作频带内的
第二谐振频率。


为了更好的理解本发明，现在将仅通过示例来参考附图，其中
图1图示出根据本发明的一个实施方式的设备的示意图； 图2图示出根据本发明的一个实施方式的方法的流程图； 图3图示出根据本发明的另一个实施方式的设备的示意图； 图4图示出天线负载相位对接收器灵敏度以及天线负载相位对 接收器的总电压驻波比的示图5图示出根据本发明的另一个实施方式的设备的示意图 图6图示出根据本发明的又一个实施方式的设备的示意图 图7图示出根据本发明的另一个实施方式的设备的示意图 图8图示出根据本发明的又一个实施方式的设备的示意图；以及 图9图示出根据本发明的另一个实施方式的设备的示意图
具体实施例方式
附示出设备IO,包括具有阻抗和负载相位的天线单元24; 耦合到天线单元24的移相器30;以及用于响应设备10的环境改变， 控制移相器30来补偿天线单元24的阻抗和负载相位随之发生的改 变的控制器12。
图1图示出根据本发明的设备10的一个实施方式的示意图。更 详细地，设备10包括控制器12、存储器14、显示器16、音频输出 设备18、音频输入设备20、无线电收发器22、天线单元24、用户 输入设备26、电源28、移相器30和一个或多个传感器32。
设备10可以是任意的电子设备，并且可以例如是便携式设备， 诸如是移动蜂窝电话、个人数字助理(PDA)或膝上型计算机。在 下面参考图l详细描述的实施方式中，设备10是移动蜂窝电话。
控制器12可以是任意合适的处理器，并且在本实施方式中可以 是微处理器。连接控制器12以对存储器14进行读取以及写入。存 储器14可以是任意合适的存储器，并且可以例如是永久内置的存储器，例如闪存，或可以是移动式存储器，例如硬盘、安全数字(SD)
卡或微驱动器。
显示器16耦合到控制器12以便接收和显示数据。控制器12可 以从存储器14读取数据并且将其提供给显示器16,以便向蜂窝电话 IO的用户显示。显示器16可以是任意合适的显示器，并且例如可以 是薄膜晶体管(TFT)显示器或液晶显示器(LCD)。
控制器12设置成向音频输出设备18提供音频数据。音频输出设 备18设置成将音频数据转换成对于蜂窝电话10的用户来说是可听 的声波。音频输出设备18例如可以是扬声器。
音频输入设备20设置成将声波(例如，用户的声音)转换成电 信号以便输入到控制器12。音频输入设备20在该实施方式中是麦克 风。
无线电收发器22连接到天线单元24并且连接到控制器12。无 线电收发器22包括该图中未示出的发射器和接收器的射频部分。控 制器12设置成向无线电收发器22提供数据。无线电收发器22设置 成对数据进行编码并且将其提供给天线单元24以便传输。天线单元 24设置成将编码的数据作为无线电信号发射。
天线单元24也设置成接收无线电信号。天线装置24接着将接收 到的无线电信号提供给无线电收发器22，无线电收发器22接着将无 线电信号解码成数据。无线电收发器22接着将数据提供给控制器 12。
应该理解天线单元24可以是包括多个天线单元的天线装置的一 部分。天线装置中的每个天线单元可以根据本发明的实施方式来设 置。天线单元24可以是任意合适的天线单元，并且可以是单极天线、 双极天线、螺旋天线、平面反向F天线(PIFA)、平面反向L天线 (PILA)或环形天线。如果天线单元24是天线装置的一部分，则应 该理解天线装置可以包括上述天线类型的任意组合。
用户输入设备26可以由移动蜂窝电话的用户来操作以向控制器 12提供控制信号。用户输入设备26可以是任意合适的设备，并且在一个实施方式中可以是小键盘。
电源28配置成向设备10的每个部件提供电功率。控制器12可 操作用于控制从电源28到设备10的部件的电功率的供应。在其中 设备IO是移动蜂窝电话的实施方式中，电源28是电池。
移相器30可以经由天线单元24的馈点或接地点连接到天线单元 24。如果移相器30连接到天线单元24的接地点，则移相器30不直 接连接到无线电收发器22。在该实施方式中，数据仅经由无线电收 发器22在控制器12和天线单元24之间交换(由点画线34指示)。 如果移相器30连接到天线单元24的馈点，则移相器30也连接到无 线电收发器22。在该实施方式中，数据经由无线电收发器22和移相 器30在控制器12和天线单元24之间交换(由点画线36指示)。
移相器在射频电路领域中是相当熟知的，并且将不在这里做详细 地描述。除其他事物之外，移相器可以包括多个传输线或成块部件。 移相器可以利用例如晶体管电路的有源部件来实现。可以将移相器 配置成使得它们可以在不同的配置之间切换(例如，它们在传输线 的不同长度之间切换)，它们改变它们所连接到的天线单元的负载 相位。如果移相器以理论上最优的方式来进行操作，则仅改变天线 单元的阻抗的相位。然而，由于移相器以实际的物理部件实施，因 此总是存在天线单元的阻抗改变。
一个或多个传感器32连接到控制器12,并且可操作用于检测设 备10的环境，并且将检测信息提供给控制器12。在本发明的其他实 施方式中，控制器12可以操作用于检测设备10的环境。
设备10的环境可以由设备10的物理环境来定义，例如，设备 10外部的物体的接近度和空间分布。在该实施方式中， 一个或多个 传感器32是接近传感器(proximity sensor)。设备的环境也可以由 设备的操作模式来定义。例如在其中设备是移动蜂窝电话的实施方 式中，设备的环境可以由设备正在进行的通信所按照的射频协议(例 如，GSM、 WCDMA、 DVBH等)来定义。设备的环境也可以由设 备的物理模式来定义。例如，如果设备是具有滑动机构、旋转机构或翻转机构的移动电话，则一个物理模式可以是滑动机构、旋转机 构或翻转机构的物理位置。设备的物理模式可以通过控制器12或传
感器32 (例如，HAL传感器)来检测。
存储器14存储当加载进控制器12时控制设备10的操作的计算 机程序指令38。计算机程序指令38提供使得控制器12能够执行在 下面的说明书段落中所描述的方法的逻辑和例程。
计算机程序指令可以经由电磁载波40到达设备10,或可以从例 如计算机程序产品、存储器设备或记录介质之类的物理实体42复制。
存储器14也存储数据库39，该数据库39包括针对设备10的至 少一个环境的信息。控制器12可以询问数据库30以通过将检测信 息(从传感器32获得或通过控制器12获得)与数据库中的信息进 行比较来识别设备10的环境。数据库30也包括针对每种环境的相 移信息。将在下面的段落中详细解释数据库12的使用。
图2图示出根据本发明的一个实施方式的方法的流程图。初始地 在步骤44处，设备IO处于第一环境中。移相器30处于第一配置中， 并且从而天线单元24具有在第一工作频带处的第一负载相位和第一 阻抗。当操作在第一工作频带时，对于天线单元24来说第一负载相 位和第一阻抗是最优的。在第一负载相位和第一阻抗处，天线单元 24在第一工作频带内有效地谐振，因为天线单元24的阻抗的电容和 电感分量有效地彼此抵偿并且天线单元24基本上变成仅是电阻性 的。因此，设备10消耗来自电源28的较少的电功率来发射信号。 另外，在第一负载相位和第一阻抗处，天线单元24更为有效地接收 信号。
在步骤46处，传感器32和/或控制器12进行检测以查看设备10 的环境是否发生改变。如果设备的环境没有发生改变，则重复步骤 46。如果设备10的环境发生改变，则传感器32和/或控制器12检测 改变并且将检测信息提供给控制器12。
传感器32和/或控制器12可以以预定的时间间隔(例如，5秒或 每秒1600次，如果以基本速率来执行)来进行检测以观察设备IO的环境是否发生改变。在一些实施方式中，根据设备的环境，传感 器32和/或控制器12可以按可变的时间间隔来进行检查。例如，如 果它们检测到设备的环境可能频繁地改变，则它们可以减小时间间 隔之间的时间。
接近传感器32设置成检测设备外部的物体的接近度和空间分 布。例如，接近传感器32可以被设置成检测用户是否已将设备10 放置于接近其脸颊处(这通常是当用户在设备上进行电话呼叫时的 情形)或用户是否将设备IO握在其手中并远离他的脸颊(这通常是 当用户在观看设备上的电影或电视时的情形)。
控制器12被设置成检测设备IO的操作模式是否改变。例如，控 制器12可以检测设备10的操作模式是否从GSM语音呼叫改变到 GSM数据呼叫。另外，控制器12可以通过测量电源28的功率级来 检测设备10的环境改变。如果电源28的电功率输出增加，则这可 能指示天线单元24的负载相位和阻抗(并且在一个实施方式中，天 线单元24的阻抗)已经改变并且天线单元24需要更多的电功率来 发射给定的信号。天线单元24的负栽相位和阻抗的此类改变可以指 示设备10的环境的改变。
在第一工作频带处的天线单元24的负载相位和阻抗可以改变 (由于设备10的环境改变)，从而它们不再分别等于第一负载相位 和第一阻抗(即，在第一工作频带处的天线单元24的负载相位移离 第一负载相位并且在第一工作频带处的天线单元24的阻抗移离第一 阻抗)。例如，如果设备IO被移动到靠近用户的脸颊的位置，则天 线单元24的负载相位和阻抗可能改变。天线单元24的负载相位的 改变可以降低来自天线单元24的输出信号的功率和/或增加天线单 元24的功耗。
在步骤48中，控制器12询问数据库39并且将检测信息(在步 骤46中所获得)与数据库39中的信息进行比较以识别设备10的当 前环境。例如，传感器32可能检测到设备10被放置在邻近于一个 物体处，该物体靠近设备的用户输入设备26 (例如，小键盘)。当控制器12接收到该检测信息并询问数据库39时，其识别出设备10 已经被放置在靠近于用户的脸颊处。作为另一个例子，控制器12可 能检测到设备10的操作模式已经从GSM语音呼叫改变到GSM数据 呼叫。当控制器12随后询问数据库39并且将检测信息与数据库39 中的信息进行比较时，其识别出设备10现在正握在用户的手中并远 离用户的脸颊。
控制器12可以识别出下面的设备10的环境语音呼叫(经由 GSM、 WCDMA和其他协议)、数据呼叫(经由GSM、 GPRS、 EGPRS、 WCDMA和其他协议)，观看设备10上的电视内容、以位于用户脸 颊处的电话进行的电话呼叫、以无线耳机进行的电话呼叫、以有线 耳机进行的电话呼叫、以集成的免提扬声器进行的电话呼叫。
一旦已经识别出设备10的环境，在步骤50处，控制器12从数 据库39中4是取针对识别出的环境的相移信息。相移信息标识将天线 单元24的负载相位和阻抗带向(并且优选地是带到)第一负载相位 和第一阻抗所需要的相移。
如果控制器12确定天线单元24的负载相位和阻抗基本上没有改 变(例如，高于预定的阈值)并且不值得控制移相器30来改变其配 置，则控制器12返回到步骤46。
在步骤52处，控制器12向移相器30发送控制信号以将移相器 30改变到第二配置。在步骤54处，移相器30补偿天线单元24的负 载相位和阻抗的改变。移相器30到第二配置的配置改变会改变天线 单元24的负载相位和阻抗，以补偿由于环境改变而造成的负载相位 和阻抗的改变。移相器30的第二配置将天线单元24的负载相位和 阻抗带向(并且优选地是达到)第一负载相位和第一阻抗。
在一个实施方式中，由移相器30所执行的补偿的精确性取决于 检测到的设备10的环境。例如，在一些环境中，可能仅需要最小的 性能改进，并且由移相器30所执行的补偿的误差可能是±30度。在 其他的环境中，性能改进可能是重要的，并且移相器30所执行的补 偿的误差小于士30度并且可以小于±5度。本发明的实施方式提供的优势在于由于移相器30补偿了由于设
备10的环境改变造成的天线单元24的负载相位和阻抗的改变，当 发射和接收信号时，天线单元24将更为高效。这可以有助于天线单 元24减小功耗且使得设备10能够获得所需的TRP和TRS值而无论
其环境如何。
取决于天线单元24是正在发射信号还是正在接收信号，移相器 34可以在某个预定的功率级处启用。例如，如果天线单元24正在高 于阈值功率级下进行发射，则可以启用移相器30 (以便保存电池功 率)或者如果预计天线单元24将在低于阈值功率级下接收信号，则 可以启用移相器30 (从而它可以接收信号)。
在一个实施方式中，针对天线单元24的最佳电流消耗的负载相 位和阻抗与针对最佳天线性能的负载相位和阻抗可能不相同。控制 器12(或设备10的用户经由软件应用)被设置以确定是否应该基于 对设备的环境的知识来控制负载相位以便优化电流消耗或优化天线 性能。
在另一个实施方式中，控制器12可能检测到设备IO正使用两个 或多个不同的天线单元同时操作在两个或多个类似的工作频带上。 在该实施方式中，控制器12控制移相器30来改变天线单元24的负 载相位和阻抗，从而天线单元之一在相同工作频带内的不同的频率 处谐振。这有助于减小两个天线单元之间的干扰。
例如，天线单元24可以操作在GSM 850或在GSM 900处，并 且控制器12检测到用户已经使用DVBH经由另一个天线(未示出) 来请求下载电视内容，该DVBH具有类似的工作频带(470-702 MHz ) 。 DVB-H是将在将来几年内广泛部署的移动电视标准。DVB-H 是欧洲DVB-T数字电一见标准的演进。DVB-T的工作频率从470 MHz 到862 MHz。在该实施方式中，控制器12控制移相器30来改变天 线单元24的负载相位，从而它继续4乘作在GSM 850频带或GSM 900 频带中，但处于基本上不会千扰电视内容的下载的不同的谐振频率。
图3图示出本发明的另一个实施方式的示意图。在该实施方式中，天线单元24包括平面元件56、馈点58、接地点60和附加的接 地点62。附加的接地点62连接到ESD滤波器64,其接着连接到移 相器30。移相器30连接到开关电路66,其接着连接到第一传输线 68和第二传输线70。为了图3的清楚，没有示出设备10的剩余部 件(例如控制器12)。
开关电路66 (在该实施方式中是SPDT开关)配置成将移相器 30在连接到第一传输线68和连接到第二传输线70之间切换。选择 第一传输线68的长度，从而当移相器30连接到第一传输线68时， 天线单元24有效地连接到附加接地点62处的开路电路。选择第二 传输线70的长度，从而当移相器30连接到第二传输线70时，天线 单元24有效地连接到附加接地点62处的闭合电路。
设置天线单元24，从而其可以操作在两种谐振模式下。当移相 器30连接到第 一传输线68时，天线单元24可操作在GSM 850和 GSM 1900频带中。当移相器30连接到第二传输线70时，附加接地 点62改变天线24的谐振模式，从而其可操作在GSM 900和GSM 1800模式中。
移相器30设置成从控制器12 (图1中所示)接收控制信号(由 箭头72所指示)。如果设备10的环境改变，则控制器12可以控制 移相器30来补偿在上述四种谐振模式的每个模式中的天线单元24 的负载相位和阻抗随环境改变发生的改变。
该实施方式提供的优势在于由于移相器30连接到附加接地点 62，其不会在天线单元24和无线电收发器22之间引入额外的插入 损耗。因此，天线单元24可以更有效地操作。
图4是图示出天线负载相位对接收器灵敏度以及天线负载相位 对接收器的总电压驻波比的示图。该图包括针对天线负载相位角度 的横轴74并且包括从-180°到180°的值。该图也包括针对接收器 灵敏度的纵轴76和针对接收器驻波比的纵轴78。实线80代表天线 负载相位角度范围上的接收器灵敏度的曲线并且具有正弦形状。在 -180°处，实线80先升至最高处81 (在大致-135°处)然后落到大致60°处的最低处。虚线82代表天线负载相位角度范围上的接收器 驻波比的曲线并且也具有正弦形状。在-180。处，虚线82先从一个 位置开始向大致在-100。处的最低处83下落并且接着升到大致80°
处的最高处。
接收器驻波比代表进入的信号被反射回到天线端口的程度。驻波 比可以被看作接收信号路径的损耗，其恶化了接收器的接收性能。
可以从图4理解本发明的实施方式所提供的优势。在图4中，上 述的第一负载相位大致等于虚线82的最低处83的负载相位。在该 点处，由实线80所指示的接收器的灵敏度也接近于其最高处81。如 果设备10的环境改变，则天线单元24的负载相位改变，从而其不 再等于第一负载相位(并且因此天线单元24的阻抗也不再等于第一 阻抗)。如可以从图4理解到，如果天线单元24的负载阻抗改变， 则接收器的驻波比增加而接收器的灵敏度减小。这可以导致接收器 的性能的恶化。本发明的实施方式提供了优势，因为移相器可以将 负载相位和阻抗向第一负载相位和第一阻抗移动，并且由此减小驻 波比且增加接收器的灵敏度。也可以针对发射器的性能而画出与图4 中的示图类似的曲线图。
图5图示出根据本发明的另一个实施方式的设备10的示意图。 设备10类似于图1中所示出的设备并且在类似的特征处将使用相同 的标号。在该实施方式中，设备10包括定向耦合器84、(可选的) RF到DC整流器86和(可选的)RF到DC整流器88以及传输线 90。为了保持图5的清楚，设备10的剩余部件未示出。
传输线90连接到无线电收发器22并且经由定向耦合器84连接 到移相器30。定向耦合器84产生包括发射信号的一部分的信号92 以及由于天线单元24的负载相位引起的从天线单元24反射的发射 信号的一部分的信号94。信号92和94经由整流器86和88提供给 无线电收发器22和控制器12,该整流器86和88将RF频率信息转 换成基带频率信息。整流器86和88是可选的，因为控制器12和无 线电收发器22有可能能够处理RF频率信息。控制器12设置成处理信号92和94以检测天线单元24的负载相 位和阻抗是否已经发生改变。控制器12可以确定所需的相移以便将 天线单元的负载相位和阻抗改变到最佳的负栽相位和阻抗，并且将 控制信号30提供给移相器30,以改变移相器30的配置，从而获得 最佳的负载相位和阻抗。
为了获得天线单元24的最佳负载相位和阻抗，控制器12可以实 施迭代处理，其中它控制移相器30在第一方向上旋转相位并且接着 监视来自天线单元24的反射功率(使用信号94)。如果反射功率增 加，则控制器12控制移相器30在第二方向(相反于第一方向)上 旋转。如果反射功率降低，则控制器12控制移相器30在第一方向 上再次旋转。通过使用迭代处理，可以提高由移相器30所执行的补 偿的精确度，因为控制器12向着最佳的负载相位和阻抗连续地控制 移相器30。
图6图示出根据本发明的又一个实施方式的设备。设备10类似 于图1中所示出的设备并且在类似的特征处将使用相同的标号。在 该实施方式中，设备10包括开关96、传输线98、传输线100和传 输线102。
无线电收发器22包括发射器104和接收器106。发射器104经 由传输线98连接到开关96,而接收器106经由传输线100连接到开 关96。开关96经由传输线102连接到移相器30。
当信号从发射器104传输到天线单元24时， 一些反射信号被泄 漏到传输线100 (当开关96将传输线IOO连接到移相器30时)。传 输线100上的泄露信号可以与发射器24中的传输信号进行比较并且 控制器12可以控制移相器30来改变其配置，从而负载相位补偿设 备10的环境改变。
控制器12通过将传输线IOO上的泄漏信号的相位和幅度与存储 的最佳相位和最佳幅度值进行比较，来确定移相器30是否提供了对 天线单元24的最佳补偿。如果泄漏信号的相位和幅度与存储的最佳 相位和最佳幅度值相同，则控制器12确定移相器30正在提供对天线单元24的负载相位和阻抗的最佳补偿。可以在设备10的开发过 程中确定最佳的天线负载相位并且可以将其存储在存储器14中。当 执行迭代处理时，可以将最佳负载相位值看作目标值。
图7图示出根据本发明的另一个实施方式的设备。设备10类似 于图5中所示出的设备并且在类似的特征处将使用相同的标号。在 该实施方式中，无线电收发器22包括混频器108、电压可控振荡器 110和相位比较器112。
在该实施方式中，控制器12向无线电收发器22发送传输数据 114,其接着被提供给混频器108并转换成传输频率(由电压可控振 荡器110来确定)。相位比较器112设置成将信号94 (来自定向耦 合器84)与电压可控振荡器110的输出进行比较，并且向控制器12 提供输出116,其指示电压可控振荡器110和信号94之间的相位差。 控制器12处理相位比较器112的输出116,以确定如何控制移相器 30以改变天线单元24的负载相位。
图8图示出根据本发明的又一个实施方式的设备。设备10类似 于图1中所示出的设备并且在类似的特征处将使用相同的标号。
在该实施方式中，设备10包括第二无线电收发器23、第二移相 器31和第二天线单元25。第二移相器31可以由控制器12或由无线 电收发器23 (分别经由信号15和37)来控制。无线电收发器22和 23可以具有类似的功能性并且包括发射器和接收器部分。无线电收
WLAN收发器。控制器12可以使用相同的控制信号13来控制移相 器31和31,如果二者操作在基本上相同的工作频带处。
图9图示出根据本发明的另一个实施方式的设备。设备10类似 于图5中所示出的设备并且在类似的特征处使用相同的标号。在该 实施方式中，设备10包括第三天线单元118、第三移相器120、定 向耦合器122和定向耦合器124。
第三天线单元118是分集接收天线并且用于增大设备10的工作 频率范围。第三天线单元118例如可以用于接收WLAN频带中的信号。第三天线单元118经由第三移相器120和定向耦合器122和124 连接到无线电收发器22，并且可以经由信号128来控制。
定向耦合器122设置成检测从第三天线118反射的信号并且将其 作为信号126提供给无线电收发器22。定向耦合器124将发送到天 线单元24的信号的一部分提供给无线电收发器22。
无线电收发器22接收信号126并且将其与信号128进行比较， 以确定设备10的环境是否发生改变。如果设备10的环境已经改变， 则控制器12和无线电收发器22可以控制移相器120(经由控制信号 17)和30来补偿环境改变。
为了改进第三天线单元118的性能，天线单元24和118所接收 到的信号应该相对于彼此有90。的相移。这可以通过将天线单元24 和118的位置彼此远离入/4来实现。由于不是在所有的设备中都可 以这样，可以控制移相器30和120来确保在从天线单元24和118 接收到的信号之间存在90°的相位差。
应该理解本发明的实施方式不限于上述的谐振频带。例如，不同 的频带和协议可以包括(但不限于)DVB-H 470到702 MHz、US-GSM 850 ( 824-894 MHz ); EGSM 900 ( 880-960 MHz ); GPS 1572.42 MHz、 PCN/DCS1800 ( 1710-1880 MHz) ; US-WCDMA1900 ( 1850-1990 ) 频带；WCDMA21000频带(发射1920-1980 |接收2110-2180); PCS1900 ( 1850-1990 MHz) ; 2.5GWLAN/BT、 5GHz WLAN DRM (0.15-30.0 MHz) 、 FM ( 76-108 MHz) 、 AM ( 0.535-1.705 MHz )、 DVB-H[ US] ( 1670-1675 MHz )、WiMax( 2300-2400 MHz、 2305-2360 MHz、 2496-2690 MHz、 3300-3400 MHz、 3400-3800 MHz、 5150-5875 MHz ) 、 RFID ( LF [ 125-134 kHz ] ， HF [ 13.56 MHz ] ) UHF [ 433 MHz, 865-956 MHz或2.45 GHz ]，以及UWB 3.0到10.6 GHz。
尽管在前面的段落中参考各种例子描述了本发明的实施方式，但 应该理解可以对给出的例子进行修改而不会偏离本发明所要求保护 的范围。例如，可以在天线装置的每个天线单元的馈点和接地点处 提供移相器。尽管在上述的说明书中力图专注描述被认为是本发明特别重要 的那些特征，但应该可以理解申请人要求对前述表示的和/或在附图 中所示的任意可受专利保护的特征方面或特征的组合方面的保护， 而不考虑是否对其进行了特别强调。
权利要求
1.一种设备，包括天线单元，具有阻抗和负载相位；移相器，耦合到所述天线单元；以及控制器，用于响应设备的环境改变，控制所述移相器来补偿所述天线单元的阻抗和负载相位随之发生的改变。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中当所述设备处于第一环境 中时，所述天线单元具有第一阻抗和第一负载相位，而当所述设备 的环境改变到第二环境时，所述移相器通过将所述天线单元的阻抗 和负载相位带向所述第一阻抗和第一负载相位来补偿所述天线单元 的阻抗和负载相位随之发生的改变。
3. 根据权利要求1或2所述的设备，其中所述设备的环境是所 述设备的物理环境。
4. 根据权利要求1或2所述的设备，其中所述设备的环境是所 述设备的物理模式。
5. 根据前述权利要求的任意一项所述的设备，进一步包括一个 或多个传感器，用于检测设备的环境以及用于向所述控制器提供用 于识别设备的环境的检测信息。
6. 根据权利要求5所述的设备，其中所述一个或多个传感器可 操作用于检测所述设备外部的物体的接近度。
7. 根据权利要求1到4的任意一项所述的设备，其中所述控制 器可操作用于检测和随后使用检测信息识别所述设备的环境。
8. 根据权利要求7所述的设备，其中所述控制器可操作用于检 测所述设备的操作模式。
9. 根据权利要求5到8的任意一项所述的设备，进一步包括存 储器，用于存储具有与所述设备的至少 一 个环境关联的信息的数据 库，并且其中所述控制器可操作用于通过将检测信息与数据库中的 信息进行比较来识别所述设备的环境。
10. 根据权利要求9所述的设备，其中所述数据库中的预定信息包括针对至少 一 个环境的相移信息。
11. 根据权利要求IO所述的设备，其中所述控制器可操作用于 使用所述数据库中的相移信息来控制所述移相器。
12. 根据权利要求到11的任意一项所述的设备，其中所述移 相器经由所述天线单元的馈点耦合到所述天线单元。
13. 根据权利要求1到12的任意一项所述的设备，其中所述移 相器经由所述天线单元的接地点耦合到所述天线单元。
14. 一种方法，包括响应于设备的环境改变，控制移相器来补偿天线单元的阻抗和负 载相位随之发生的改变，所述设备包括具有阻抗和负载相位的天线 单元以及耦合到所述天线单元的所述移相器。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中当所述设备处于第一环 境中时，天线单元具有第一阻抗和第一负载相位，而当所述设备的 环境改变到第二环境时，所述方法进一步包括通过将所述天线单元 的阻抗和负载相位带向所述第一阻抗和第一负载相位来补偿所述天 线单元的阻抗和负载相位随之发生的改变。
16. 根据权利要求14或15所述的方法，其中所述设备的环境与 所述设备的物理环境有关。
17. 根据权利要求14或15所述的方法，其中所述设备的环境与 所述设备的物理模式有关。
18. 根据权利要求14到17的任意一项所述的方法，进一步包括 经由一个或多个传感器来检测所述设备的环境并且将信息提供给所 述设备的控制器。
19. 根据权利要求18所述的方法，进一步包括在所述控制器处 使用检测信息来识别所述设备的环境。
20. 根据权利要求18或19所述的方法，其中所述一个或多个传 感器可操作用于检测所述设备外部的物体的接近度。
21. 根据权利要求15到17的任意一项所述的方法，进一步包括在控制器处检观'J所述设备的环境。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中所述控制器可操作用于检测所述设备的操作模式。
23. 根据权利要求21或22所述的方法，进一步包括在所述控制 器处使用检测信息来识别所述设备的环境。
24. 根据权利要求19或23所述的方法，进一步包括存储具有与 所述设备的至少 一 个环境关联的信息的数据库，并且将检观'j信,t、和 数据库中的信息进行比较以识别所述设备的环境。
25. 根据权利要求24所述的方法，其中所述数据库中的预定信 息包括针对至少 一 个环境的相移信息。
26. 根据权利要求25所述的方法，其中通过使用所述数据库中 的相移信息来控制所述移相器。
27. —种基本上参考附图如前所述和/或如在附图中示出的设备。
28. —种基本上参考附图如前所述和/或如在附图中示出的方法。
29. —种包含用于使得计算机执行根据权利要求14到26的任意 一项所述的方法的程序指令的计算机程序。
30. —种计算机程序，包括用于控制天线单元的阻抗和负载相位 的程序指令，并且包括用于响应于设备的环境改变，控制移相器来 补偿所述天线单元的阻抗和负载相位随之发生的改变的装置，所述 设备包括具有阻抗和负栽相位的天线单元以及耦合到所述天线单元 的移相器。
31. —种包含根据权利要求29或30所述的计算机程序的物理实体。
32. —种承载根据权利要求29或30所述的计算机程序的电磁载 波信号。
33. —种设备，包括天线单元，当处于第 一 环境中时具有第 一 工作频带内的第 一 谐振频率；移相器，耦合到所述天线单元；以及控制器，用于响应于设备的环境改变，控制所述移相器将所述天 线单元的谐振频率改变到所述第 一 工作频带内的第二谐振频率。
34，包括这里所公开的新颖性主题的任何新颖性主题或组合，无 论是否处于如前面权利要求所述的相同发明的范围内或与之有关。
全文摘要
一种设备，包括具有阻抗和负载相位的天线单元；耦合到天线单元的移相器；以及用于响应设备的环境改变，控制移相器来补偿天线单元的阻抗和负载相位随之发生的改变的控制器。
文档编号H04B1/04GK101641869SQ200780052097
公开日2010年2月3日 申请日期2007年1月31日 优先权日2007年1月31日
发明者M·莱诺南, S·鲁叙 申请人:诺基亚公司