专利名称：具有可寻址开关控制器的自组构天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自组构纖。
背景技术：
自组构天线系统已经是公知的。例如,2001年l月16日颁发给EdwardJoseph Rothwell， m的美国专利6，175,723Bl公开了一种具有可切换的天线阵的自组构 天线系统。该天线阵包括多个天线振子，这些天线振子Mil—系列开关元件有 选择地彼此电连接，使得该幾阵的物理形状可以改变。该天线振子包括电线， 借此相邻的天线振子的电线通过机械或者固态开关元件连接。 一个或多賴电 点电连接到在天线阵内的预定位置并电连接至1J与天线阵关联的接收机。来自接 收机的反馈信号樹維号接收和天线性能附旨示。该反馈信号被施加于计穀几， 其有选择地打开和闭合该开关元件。 一个算法被用于对计算机编程，使得开关 元件的打开和闭^i式图实现天线最佳化和性能。
^Rothwell m 723专利中公开的自组构天线系统的缺点是必须包括一些电
缆或者光缆以在天线振子的结合W:控制该开关元件。
发明内容
本发明提供一种自组构天线系统，其不需要一些电缆或者光缆去在，振 子的结合肚控制开关元件。
在一个优选实施例中，该开关元件^I51与关联于相应开关元件的可寻址 开关控制:tl进行无线通信而操作的。
在另一个 实施例中，该开关元件^iM:经由天线与关联于相应开关元
件的可寻址开关控制器进，fffi信^^操作的。
图1是具体化本发明的自组构天线系统的示意图； 图2是图1的一部分的放大；
图3是具体化本发明的另一个自组构天线系统的示意图；禾口 图4是图3的一部分的放大。
具体实施例方式
现在参考图1 ，自组构，(SSA)系统10包括具有天线振子12的天线11 ， 这些，振子12与开关元件14以诸如在图1中示出的图案一起布置。开关元 件14是可控制的，以便被打开或者闭合。闭合特定的开关元件14建立了在与 特定的开关元件14关联的两个相邻的天线振子12之间的电连接。另一方面， 打开特定的开关元件14断开了在与特定的开关元件14关联的两个相邻的天线 振子之间的电连接。因此，闭合一些开关元件14和打开其它的开关元件14导 致了特定^1M者结构的纖。选择哪些开关元件14闭合和明陛开关元件14 打开允许天线系统10去实现各式各样的天线^JM者结构。
该自组构纖系统10进一步包括开关控制器16、鹏器18和接收机20。 接收机20经由天线11接收辐射的电磁信号，例如射频信号。接收机20将适宜 的接收信号信息，例如接收机自动增益控制(AGC)电压电^m^给处理器18， 该处理器18使用一个算法去确定用于天线11的适宜结构。处理器18然后将需 要的控制信号传送给开雜制器16，该开关控制器16打开或者闭合开关元件 14中的一些开关元件，以形成如由该算法确定的天线结构。这个过程继续直到 实现可接受的接收为止。
作为迄今描述的该自组构天线系统己经是公知的，或多或少地来自于2001 年1月16日颁布给Edward Joseph Rothwell ， m，称f^'Self-structuring Antenna System with a Switchable Antenna Array and an Optimizing Controller"的美国专禾U 6,175,723B1 ，和2004年4月5日申请的，称fN"Self-Structuring Hybrid Antenna System"的我的共同未决的美国专利申ifNo. 10/818，559 。
但是，如以上指出的，尤其对于Rothwell， m'723专利，因为需要一些从开 关控制器16导引到^相应的开关元件14的电缆或者光缆，开关元件14的控 制已经是长期存在的问题。本发明的自组构織系统10 M31无线通信克月艮了多 个电缆需要的问题，该无线通信了结合了在开关控制器16中的鄉机22和在 M无线开关控制器模块24中与相应的开关元件关联的接收机。
代#^开关元件14的典型的无线开关控制器模块24在图2中示出。开 关控制器模块24包括开关元件26和配备有接收机29的可寻址的开关元件控制 器28，用于打开和闭合其相关的开关元件26。因此，本发明的自组构天线系统 11禾,从开关控制器16到可寻址的开关元{權制器28的^^"无统'连接，来操作在天线ll中的开关元件26。
fflii开关控制器16 {顿发射机22，和^顿具有可寻址幵关元《瞎制器28 和接收机29的用于操作开关元件26的无线开关控制器模块24 ，对现有技术一 些电缆的需要通过^ffi无线通信技术来消除。从开关元{ 制器16到开关控制 器模块24的可能无线通信的一个例子是'低iC^I率"射频(RF滩信信号，该通 信信号通过在如由纖30所指示的开幾制器16中的本鹏发射机22被穿过 空气而广播到开，制器模块24。
开关模±央24伏^t也包含用于模块寻址目的的电子设备、开关元件状态改变 能力、M能量存储设备和用于将相同的或者其他独立的RF信号转换为适用于 对M能量存储设备充电的能量形式的电路。在这个本发明的例子中，工作频 率可以是从MHz到GHz的范围，并且属于低功率。例如，工作频率可以是在与 蓝牙、802.11b、 802.11a、 ZigBee等等关联的RF频带的范围之内。因此，开关控 制器模块24可以是自含的"免电池"开关元件模块，该模±央可以被放置在各种各 样的天线振子上，同时不需要物理开关元4瞎制互接，诸如控制线和减电力线。
开关模块24最好是在尺寸方面尽可能小，即，极小、毫微的、或微小的， 以避免妨碍天线ll操作的任何的可能性。例如，在开发时以冲模形式封装(die form package) (1.2mmxl.2mm)的(CMOS)开关是可利用的，(GaAs)开关是以六引 脚封幾1.2mmxl.2mm)的形式，和以具有以更加小的尺寸(O.lmmxO.lmm)的六引 脚封對3腿x4腿)的(MEMS)开关。
现在参考图3，本发明的另一个自组构天线(SSA)系统100包括具有天线振 子112的天线111，该天线振子112与开关元件114以诸如在图3中示出的模式 一起布置。开关元件114是可控制的，以便被打开或者闭合。闭^4寺定的开关 元件114建立了在与特定的开关元件114关联的两个相邻的天线振子112之间 的电连接。另一方面，打飛寺定的开关元件114断开了在与特定的开关元件114 关联的两个相邻的織振子之间的电连接。因此，闭合一些开关元件114和打 开其它的开关元件114导致了特定的形状或者结构的天线。选择哪些开关元件 114闭合和哪些开关元件114打开允许天线系统100去实现各式各样的天线皿 或者结构。
该自组构天线系统100进一步包括开关控制器116、处理器118和接收机 120。接收机120经由天线111接收发射的电磁信号，例如射频信号。接收机120将适宜的接收信号信息，例如接收机自动增益控带J(AGC)电压电^m^给自器 118，该鹏器118{顿一个算法去确定用于織111适宜的结构。舰器118 然后将需要的控制信号传送给开雜律U器116，该开关控制器116打开或者闭合 开关元件114中的一些开关元件，以形成如由该算法确定的纖结构。这僧 程继续直到实现可接受的接收为止。
作为迄今描述的该自组构天线系统110已经是公知的，或多或少地来自于 2001年1月16日颁布给Edward Joseph Rothwell， ffl，称f^'Self-structuring Antenna System with a Switchable Antenna Array and an Optimizing Controller"的美 国专利6,175,723B1，和2004年4月5日申请的，称作'Self-StructuringHybrid Antenna System"的我的共同未决的美国专利申itNo.10/818,559。
但是，如以上指出的，尤其对于Rothwell， ni'723专利，因为对一些电缆或 者光缆的需要，开关元件114的控制已经是长期存在的问题。本发明的可替换 的自组构天线系统100通51利用单个导线121将开关控制器116耦合到天线 111，并且^ffl天线111去与在M开关控伟'J^彭央124中的相应开关元件通信 来克月艮了多电缆需要的问题。
一种典型的开关控制器模块124在图4中示出。开关控制器模块124包括 开关元件126和具有功率变换器电路的用于打开和闭合开关元件126的可寻址 的开关元i瞎制器128。该功率变换器电路如低通频率滤波器设备那样工作，允 剤氐频开关地址信号(即，该信号处于低于AM频带的频率)ffi31它，并且与所有 的織幵关进行通信。因此，本发明的可替换的自组构天线系统利用从开关控 制器116到天线111 、至lj齡織振子112和齡可寻址的开关控制器128的每 个电线连接。此外，每个可寻址的开关控制器128是由RF功率变换器电路或者 低频功率变换器电路来供电的，所需的功率是會詢多切换到打开和闭合的开关元 件126。
将开幾制器116耦合到天线111和在开关控制器模块124中4顿用于操 作开关元件126的可寻址的开关控制器128，对一些电子或者光缆的需要通过使 用多路OT通信技术来消除。
相应的实施例的"无线"连接和通信技鄉过除去控制电缆和连接器来降低 重量，通过除去控制电缆束和连接器来改进安装的容易度，并且通过降低电缆 和连接器的数目来提高可靠性。RF无线电池充电系统的使用消除对'固定的(wired-in)"充电系统或者电池替换的需要。itl^卜，经常地fOTRF充电技术的能 力允许开关模块去f柳更加小的能量存储设备或者电池。
用于开关控制器模块24或者124的另一个可能性是iOTM^几电系统 (MEMS)开关元件模块，这些模i央使用具有电荷泵的低压电源(例如，3-10伏)， 以产生其需要的低功率开关电压(例如，70伏)。前述的电荷泵可以与RF无线电 池充电系统一起用于获得前述的低功率开关电压。
换句话说，劳陛本领域技术人员将容易地理解，本发明可以容许宽的实用 性和应用。不脱离本发明的实质或者范围，除了如上所述的那些以外，本发明 的许多的实施例和改进，以及许多的变异、,和等效方案将从本发明和先前 的描述中清晰可见或者由本发明和先前的描述合理地提出。因此，虽然已经在 此处相对于其 实施例详细地描述了本发明，应该明白，本公开仅仅是本发 明的说明性的和示范的，并且仅仅是为了提供完全和育嫩公开本发明的目的。 先前的公开不意欲或者被解释为限制本发明，或者相反排除任何上述其他的实 施例、改进、变异、修改和等效方案，本发明仅仅是由以下的权利要求及其等 效来限制。
权利要求
1. 一种自组构天线系统(10)，包括多个天线振子(112)；与所述天线振子一起布置的多个开关元件(126)，当有选择地闭合时，将所述天线振子中的一些天线振子彼此电耦合；和用于打开和闭合开关元件的开关控制器(16)，所述开关控制器可操作地与多个开关元件关联，而无需从开关控制器(16)导引到所述开关元件中的相应开关元件的多个电缆。
2. 根据权利要求l的自组构天线系统，其中多个开关元件是由多个可寻址 的开关控制戮28)操作的。
3. 根据权利要求l的自组构織系统，其中多个可寻址的开关控制器是模 ±哉24)。
4. 根据^l利要求2的自组构天线系统，其中开关控制戮16)M3i无线通信可 操作地与多个可寻址的开关控制戮28)关联。
5. 根据权利要求3的自组构天线系统，其中开关控制飄16)具有鄉机(22)， 并且多个可寻址的开关控制戮28)中的每一个具有相关的接收机(29)。
6. 根据权利要求2的自组构織系统，其中开幾制戮116)耦合到天线振 刊l 12)之一，并且经由纖振子(l 12)与多个可寻址的开关控制戮128)通信。
7. 根据权利要求4、 5或者6的自组构天线系统，包括多个开关模與24)， 这些开关模±哉24)包含相应的开关元辨26)和相应的可寻址的开关控制戮28)。
8. 根据权利要求7的自组构天线系统，其中多倾关模與24)包含所关联的 相应接收机(29)。
全文摘要
一种自组构天线系统(10)，包括多个天线振子(12)，与天线振子一起布置的多个开关元件(26)，当有选择地闭合时，将所述天线振子中的一些天线振子彼此电耦合，和用于打开和闭合开关元件的开关控制器(16)。该开关控制器经由多个可寻址的开关控制器(28)可操作地与多个开关元件关联。
文档编号H04B1/00GK101536321SQ200680033333
公开日2009年9月16日 申请日期2006年8月18日 优先权日2005年9月14日
发明者L·L·纳吉 申请人:德尔菲技术公司