Антенна с настраиваемой апертурой с замкнутым контуром
Изобретение относится к антенной технике. Способ управления радиочастотной (RF) схемой для установки связи по RF сети связи, содержащий этапы, на которых: устанавливают состояние настройки апертуры антенны согласно параметрам RF сети связи; определяют магнитуду и фазу переданного сигнала в прямом направлении и обратном направлении, определяют значение импеданса антенны с использованием различия в фазе между переданным сигналом в прямом направлении и обратном направлении и отношения, включающего в себя магнитуды переданного сигнала в прямом направлении и обратном направлении; определяют параметр показателя качества для состояния настройки апертуры антенны с использованием значения импеданса антенны; и изменяют состояние настройки апертуры антенны согласно параметру показателя качества. Технический результат заключается в повышении надежности беспроводной связи. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.
Уровень техники
Для доставки данных, голосовых и видео сообщений в устройства, такие как мобильные телефоны, смартфоны, планшетные компьютеры и т.д., используют сети радиодоступа. Эти устройства часто имеют металлический корпус, что вызывает определенные затруднения при размещении антенны в устройстве для обеспечения функционирования устройства. Металлические корпуса могут действовать как экран, препятствующий распространению электромагнитной энергии к антенне. Таким образом, необходимо предоставить устройства, системы и способы, обеспечивающие надежную связь для устройств, что предоставит удовлетворительный механизм взаимодействия с пользователем.
Раскрытие сущности изобретения
Варианты осуществления относятся к портативным электронным устройствам, которые устанавливают связь с использованием сетей радиодоступа. В настоящее время практически все данные устройства имеют металлические корпуса. Однако металлические корпуса для таких устройств могут вызывать определенные затруднения при размещении антенны в устройстве. С увеличением объема металлического корпуса устройства сокращается возможный доступный объем для эффективного размещения антенны. Дополнительно, изменения в ориентации устройств пользователем и способа, которым пользователь взаимодействует с устройствами (иногда называемый «вариантом использования»), дополнительно усложняют структуру и выбор места для установки антенны.
С целью решения данной технической задачи настоящее изобретение предоставляет настраиваемую апертуру антенны. Для настройки апертуры антенны, предоставляют схему настройки апертуры антенны. Схема настройки апертуры антенны может включать в себя один или больше RF переключателей. Например, RF переключатели могут быть соединены между активным элементом антенны и компонентом схемы, например, одним или более из катушки индуктивности, конденсатора, других активных элементов антенны и схемой заземления. Состояние настройки апертуры антенны может быть изменено, изменением конфигурации RF переключателей.
В некоторых вариантах осуществления получают значение импеданса антенны, и определяют, является ли текущее состояние настройки апертуры антенны требуемым состоянием или оптимальным состоянием настройки для того значения импеданса. В противном случае, устройство изменяет свое состояние настройки антенны соответственно. Данная операция представляет собой операцию управления по замкнутому контуру состояния настройки апертуры антенны на основании значения импеданса антенны.
Варианты осуществления аппаратного обеспечения включают в себя радиочастотную (RF) цепь антенны; схему настройки апертуры антенны; схему измерения значения импеданса антенны; и схему процессора, электрически соединенную со схемой настройки апертуры антенны и схемой измерения значения импеданса антенны. Схема процессора выполнена с возможностью: установки схемы настройки апертуры антенны в состояние настройки апертуры антенны согласно одному или более параметрам RF сети связи; инициации измерения значения импеданса антенны; и изменения состояния настройки апертуры антенны в состояние настройки апертуры антенны в качестве функции значения импеданса антенны.
Варианты осуществления способа включают в себя установку состояния настройки апертуры антенны согласно одному или более параметрам RF сети связи; определение значения импеданса антенны; и изменение состояния настройки апертуры антенны в состояние настройки апертуры антенны, указанное определенным значением импеданса антенны.
Данный раздел предоставляет краткий обзор предмета изобретения настоящей заявки на патент. Настоящее описание изобретения не предполагает предоставление исключительного или исчерпывающего пояснения изобретения. Раздел «Осуществление изобретения» предоставляет дополнительную информацию относительно настоящей заявки на патент, в том числе раскрытие зависимых пунктов формулы изобретения и взаимосвязь зависимых и независимых пунктов формулы изобретения в дополнение к информации, изложенной в настоящем разделе.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой графическое представление частей примера сети сотовой связи.
Фиг. 2 является блок-схемой, иллюстрирующей устройство пользователя для сети сотовой связи.
Фиг. 3 является блок-схемой частей варианта осуществления RF устройства связи.
Фиг. 4 является блок-схемой частей варианта осуществления схемы настройки апертуры антенны
Фиг. 5 является блок-схемой алгоритма варианта осуществления способа настройки апертуры антенны для RF устройства связи.
Осуществление изобретения
Следующее описание и чертежи в достаточной степени иллюстрируют определенные варианты осуществления, что позволят специалистам в данной области техники реализовать их на практике. Другие варианты осуществления могут инкорпорировать структуру, логику, электрические схемы, процесс и другие изменения. Части и признаки некоторых вариантов осуществления могут содержаться или могут быть заменены на соответствующие из других вариантов осуществления. Варианты осуществления, сформулированные в пунктах формулы изобретения, охватывают все доступные эквиваленты тех пунктов формулы изобретения.
Фиг. 1 иллюстрирует пример частей сети сотовой связи. В определенных вариантах осуществления сеть является сетью универсальной системы мобильной связи (UMTS). Сеть 100 может включать в себя макросоты 105, 110, обслуживающие более обширные области и может включать в себя малые соты 115, 120, которые обслуживают меньшие области. Фиг. 1 также иллюстрирует устройство 102 пользователя (UE), функционирующее в сети. UE 102 может быть портативным устройством радиосвязи, таким как карманный персональный компьютер (PDA), ноутбук или портативный компьютер со способностью радиосвязи, веб-планшет, беспроводной телефон, смартфон, беспроводные наушники, пейджер, устройство мгновенного обмена сообщениями, цифровой фотоаппарат, точка доступа, телевизор, медицинское устройство (например, монитор сердечного ритма, аппарат для измерения артериального давления и т.д.) или другое устройство, которое может принимать и/или передавать информацию с помощью беспроводных технологий.
Фиг. 2 иллюстрирует функциональную блок-схему UE для сети сотовой связи. UE может быть использовано в качестве любого или большего количества UEs 102, иллюстрированного на фиг. 1. UE может включать в себя схему 203 физического уровня (PHY) для передачи и приема электрических сигналов радиочастоты в и из одного или нескольких узлов сети радиодоступа, используя одну или несколько антенн 201. PHY схема 203 может включать в себя схему для модуляции/демодуляции, преобразования с повышением частоты/с понижением частоты, фильтрации, усиления и т.д. UE может также включать себя схему 204 среднего уровня управления доступом (MAC) для управления доступом к беспроводной среде и формировать кадры или пакеты для передачи по беспроводной среде. UE может также включать в себя схему 206 обработки и память 208, выполненную с возможностью конфигурировать различные элементы UE для выполнения описанных в настоящем документе операций. Память 208 может быть использована для хранения информации для конфигурирования схемы 206 обработки для выполнения операций.
Хотя UE иллюстрировано, как имеющее несколько отдельных функциональных элементов, один или более функциональных элементов могут быть объединены и могут быть реализованы комбинациями с элементами программного обеспечения, такими как элементами обработки, включающие в себя цифровые процессоры сигнала (DSPs), и/или другими элементами аппаратных средств. Например, некоторые элементы могут содержать один или несколько микропроцессоров, DSPs, специализированные интегральные схемы (ASICs), радиочастотные интегральные схемы (RFICs) и комбинации различных аппаратных средств и логической схемы для выполнения, по меньшей мере, описанных в настоящем документе функций. В некоторых вариантах осуществления функциональные элементы могут относиться к одному или нескольким процессам, выполняемых на один или более элементах обработки.
Варианты осуществления могут быть реализованы одним или комбинацией аппаратных средств, встроенного микропрограммного обеспечения и программного обеспечения. Варианты осуществления могут быть реализованы как инструкции, сохраненные на машиночитаемом носителе данных, которые могут быть прочитаны и выполнены, по меньшей мере, одним процессором для выполнения описанных в настоящем документе операций. Машиночитаемый носитель данных может включать в себя любой механизм для постоянного хранения информации в форме, удобочитаемой машиной (например, компьютером). Например, машиночитаемый носитель данных может включать в себя постоянную память (ROM), запоминающее устройство с произвольным доступом (RAM), магнитные дисковые носители данных, оптические носители данных, устройства флэш-памяти и другие устройства хранения данных и медиа информации. В данных вариантах осуществления один или несколько процессоров могут быть конфигурированы инструкциями для выполнения описанных в настоящем документе функций.
Одна или более антенн 201, используемые UE 200, могут содержать одну или более направленных или всенаправленных антенн, включающие в себя, например, дипольные антенны, несимметричные антенны, прямоугольные микрополосковые антенны, рамочные антенны, микрополосковые антенны или другие типы антенн, подходящие для передачи радиочастотных (RF) сигналов. В некоторых вариантах осуществления вместо двух или больше антенн может быть использована единственная антенна с множественными апертурами. В этих вариантах осуществления каждую апертуру можно считать отдельной антенной. В некоторых вариантах осуществления антенны «многоканальный вход-многоканальный выход» (MIMO) могут быть эффективно отделены, чтобы использовать выгоду пространственного разнесения и различных характеристик канала между каждой из антенн и антеннами передающей станции. В некоторых вариантах осуществления MIMO антенны могут быть отделены до 1/10 длины волны или больше.
Фиг. 3 представляет собой блок-схему частей вариантов осуществления RF устройства связи, такого как UE для сети сотовой связи, например. Устройство 300 включает в себя RF цепь 301 антенны, схему 310 настройки апертуры антенны и схему 306 процессора. Устройство 300 также включает в себя схему измерения значения импеданса антенны, которая включает в себя датчик 312 амплитуды и фазы. Также на фиг. 3 показаны схема 314 согласования импеданса, RF приемопередатчик 316, направленный соединитель 318 и RF схема 320. RF схема 320 включает в себя RF фильтры, используемые для удаления внеполосного сигнала при передаче и приеме RF сигналов. Как показано на фиг. 3, схема 310 настройки апертуры антенны может включать в себя один или больше RF переключателей 322, и может включать в себя один или более подстраиваемые конденсаторы 324. RF переключатели 322 могут быть соединены между активным элементом 301 антенны и компонентом схемы, таким как один или несколько из катушкой индуктивности, конденсатором, другим активным элементом антенны и схемой заземления, например. Один или несколько подстраиваемых конденсаторов 324 могут быть соединены между активным элементом 301 антенны и или другим активным элементом антенны или схемой заземления.
Фиг. 4 является блок-схемой частей вариантов осуществления схемы 410 настройки апертуры антенны. Активный элемент 401 антенны соединен с RF схемой 405 на входе 426 облучателя и одним или несколькими портами 428 настройки отделен от входа 426 облучателя. RF схема 405 может включать в себя один или несколько блоков RF схемы, показанных на фиг. 3. Как показано подробно на фиг. 4, порт 428 настройки может включать в себя один или несколько из катушку 430 индуктивности, подключенную между активным элементом 401 антенны и схемой заземления RF переключателем 422, конденсатор 432, соединенный между активным элементом 401 антенны и схемой заземления RF переключателем 422, по меньшей мере, второй активный элемент 434 антенны, соединенный с первым активным элементом 401 антенны RF переключателем 422, и схему 436 заземления, подключенную к активному элементу 401 антенны RF переключателем 422.
В показанном варианте осуществления порт настройки включает в себя однополюсный четырехходовый переключатель (SP4T) для соединения активного элемента 401 антенны с одной из катушкой 430 индуктивности, конденсатором 432, вторым активным элементом 434 антенны или схемой 436 заземления. В определенных вариантах осуществления порт 428 настройки может включать в себя различную конфигурацию RF переключателя для соединения одного или комбинации катушки индуктивности, конденсатора, второго активного элемента и схемы заземления с активным элементом 401 антенны. Процессор 406 (например, процессор модема) подключен к RF переключателям. Состояние настройки апертуры антенны изменяют процессором 406 посредством изменения конфигурации RF переключателя или RF переключателей.
В некоторых вариантах осуществления состояние настройки апертуры антенны устанавливают посредством подстраиваемого конденсатора 424. В определенных вариантах изменения общая емкость подстраиваемого конденсатора может быть отрегулирована или настроена или посредством добавления или удаления блоков конденсаторов к схеме подстраиваемого конденсатора. В других вариантах изменения общая емкость могла быть настроена, изменив напряжение смещения диэлектрического материала конденсатора. Порт 428 настройки может включать в себя один или оба из: активный элемент 401 антенны, соединенный со схемой заземления подстраиваемым конденсатором, и второй активный элемент антенны, соединенный с первым активным элементом 401 антенны подстраиваемым конденсатором 424. Подстраиваемый конденсатор мог быть заменен схемой, состоящей из подстраиваемого конденсатора, соединенного последовательно с катушкой индуктивности, подключенного параллельно с катушкой индуктивности или комбинацией последовательных и параллельных соединений с одной или несколькими катушками индуктивности. Процессор 406 устанавливает состояние настройки апертуры антенны, устанавливая значение емкости одного или нескольких подстраиваемых конденсаторов порта или портов настройки. Порты 428 настройки могут включать в себя как RF переключатели, так и подстраиваемые конденсаторы. В некоторых вариантах осуществления схема 410 настройки апертуры антенны включает в себя один или несколько портов настройки с комбинацией компонентов, переключаемых к активному элементу антенны одним или несколькими RF переключателями 422, и компонентов, электрически соединенных с активным элементом 401 антенны одним или несколькими подстраиваемыми конденсаторами 424. Процессор 406 изменяет состояние настройки апертуры антенны, изменяя значение емкости одного или нескольких подстраиваемых конденсаторов и активируя/дезактивируя один или несколько RF переключателей.
Возвращаясь к фиг. 3, определяют требуемое состояние настройки апертуры антенны согласно значению импеданса антенны, измеренному схемой измерения значения импеданса антенны. Как объяснено ранее в настоящем описании, схема измерения значения импеданса измеряет комплексный коэффициент отражения (ΓM) на плоскости начала отсчета. Схема измерения значения импеданса может включать в себя датчик 312 амплитуды и фазы. Для измерения значения импеданса антенны передают RF сигнал и извлекают прямой сигнал и обратный сигнал, используя направленный соединитель 318. Измеряют амплитуды прямого сигнала и обратного сигнала (или отношение амплитуд прямого и обратного сигналов) и относительную фазу между прямым сигналом и обратным сигналом. Комплексный коэффициент отражения (ΓM) может быть определен из отношения амплитуд и относительной фазы, и получают значение импеданса на плоскости начала отсчета, используя коэффициент отражения. Схема 314 согласования импеданса может быть устранена для получения исходного значения импеданса (ΓANT). Операция устранения может быть выполнена на основании расчета и завершена в режиме реального времени или выполнена, используя текущую модель схемы (или сетевую математическую модель с двумя портами) согласования импеданса. Операция устранения может быть неявной в справочной таблице, где эффект схемы 314 согласования импеданса может быть задан и вычислен.
В некоторых вариантах осуществления используют два отделенных тракта прохождения сигнала к датчику 312 амплитуды и фазы для прямого и обратного сигналов. Это позволяет извлекать прямой сигнал и обратный сигнал, используя направленный соединитель 318, и одновременно измерять прямые и обратные сигналы. В других вариантах осуществления прямой сигнал и обратный сигнал извлекают и измеряют последовательно. В некоторых вариантах осуществления схема обнаружения представляет собой дифференциальную схему обнаружения, и одновременно извлеченные прямые и обратные сигналы подают в дифференциальную схему обнаружения для получения отношения амплитуд и относительной фазы. В других вариантах осуществления операции определения амплитуды для прямого сигнала и обратного сигнала выполняют отдельно, и вычисляют отношение амплитуд на основании обнаруженных значений. Обнаружение фазы выполняют корреляцией извлеченного прямого/обратного сигнала с опорным сигналом передачи (или I/Q сигналом). Сравнивают обнаруженную фазу каждого прямого сигнала и обратного сигнала и получают относительную фазу между прямым сигналом и обратным сигналом. Операция обнаружения амплитуды и фазы может быть выполнена в дискретной схеме, используя один или обе аналоговые и цифровые схемы, или операция обнаружения может быть выполнена в RF приемопередатчике, использующий процессор модема, и завершена в цифровой области.
При получении исходного значения импеданса антенны, определяют, является ли текущее состояние настройки апертуры антенны требуемым или оптимальным состоянием для данного значения импеданса. В противном случае, схема 306 процессора соответственно изменяет состояние настройки апертуры антенны. Таким образом, получают алгоритм управления по замкнутому контуру состоянием апертуры антенны на основании значения импеданса антенны. С целью сопоставления состояний апертуры антенны, доступных заданным значениям импеданса, могут использовать справочную таблицу. Справочная таблица может быть сохранена в схеме 338 памяти отдельно от или совместно со схемой 306 процессора.
Приведенная ниже таблица 1 является примером участков справочной таблицы. В крайней левой колонке таблицы 1 указаны состояния настройки апертуры антенны, которые соответствуют существующему состоянию настройки устройства. Для каждого состояния настройки указаны диапазоны значений импеданса. Например, диапазоны импеданса для состояния 1 настройки являются диапазоном 11 импеданса, диапазоном 12 импеданса, диапазоном 13 импеданса … диапазоном 1N импеданса. Диапазоны импеданса для состояния 2 настройки являются диапазоном 21 импеданса, диапазоном 22 импеданса, диапазоном 23 импеданса … диапазоном 2N импеданса. Диапазоны импеданса для состояния N настройки являются диапазоном N1 импеданса, диапазоном N2 импеданса, диапазоном N3 импеданса … диапазоном NN импеданса.
Таблица 1
| Состояния настройки апертуры | Справочная таблица | |||||
| Состояние 1 настройки |
Импеданс антенны | Диапазон 11 | Диапазон 12 | Диапазон 13 | …. | Диапазон 1N |
| Следующее состояние настройки | 1 | 1 | 2 | … | 1 | |
| Состояние 2 настройки |
Импеданс антенны | Диапазон 21 | Диапазон 22 | Диапазон 23 | … | Диапазон 2N |
| Следующее состояние настройки | 2 | 1 | 2 | … | 2 | |
| … | … | … | … | …. | …. | …. |
| Состояние N настройки |
Импеданс антенны | Диапазон N1 | Диапазон N2 | Диапазон N3 | … | Диапазон NN |
| Следующее состояние настройки | … | … | … | … | … |
Справочная таблица сопоставляет текущее состояние настройки и определенное значение импеданса антенны на требуемое состояние настройки. Справочная таблица может указать, что текущее состояние настройки является оптимальной, или справочная таблица может указать, что другое состояние настройки является наилучшим состоянием настройки. Например, если текущее состояние настройки является состоянием 1 настройки и значение импеданса антенны находится в диапазоне 11 импеданса, то справочная таблица указывает, что состояние 1 настройки является наилучшим состоянием настройки апертуры антенны и состояние настройки не изменено. Если текущее состояние настройки является состоянием 1 настройки и значение импеданса антенны находится в диапазоне 13 импеданса, то справочная таблица указывает, что состояние 2 настройки является лучшим состоянием настройки апертуры антенны, и состояние настройки изменено на состояние 2 настройки.
Состояния настройки по таблице 1 могут соответствовать конфигурации RF переключателей, конфигурации параметров настройки для одного или нескольких подстраиваемых конденсаторов или настраиваемых катушек индуктивности или любой комбинации конфигураций RF переключателей, конденсаторных конфигураций и конфигураций катушки индуктивности. Количество состояний настройки апертуры антенны, которые могут быть сформированы, может превысить количество состояний настройки апертуры, которые на самом деле применимы или необходимы. Состояния настройки по таблице 1 могут быть сопоставлены на конкретную конфигурацию схемы, такую как, например, с использованием справочной таблицы. Сопоставление может быть реализовано с использованием единственной справочной таблицы, которая включает в себя сопоставление значений импеданса, или могут использовать отдельную справочную таблицу для сопоставления конфигурации.
Приеденная ниже таблица 2 является примером справочной таблицы для сопоставления состояний настройки с фактическими конфигурациями схемы. Значения состояния настройки сопоставляют со строкой, которая включает в себя цифровые значения, которые могут использоваться для установки состояния настройки апертуры антенны. Например, предполагают, что состояние настройки апертуры антенны определено SP4T RF переключателем 422 на фиг. 4. Цифровое значение может быть использовано для установки позиции RF переключателя 422 соединить активный элемент 401 антенны с одним из катушкой 430 индуктивности, конденсатором 432, дополнительным активным элементом 434 антенны или схемой 436 заземления. Для получения параметров установки конфигурации схемы, записи таблицы 2 могут быть занесены в таблицу 1, расширив строки состояния настройки. При определении нового состояния настройки, используя значение импеданса антенны, для конфигурации схемы цифровые данные могут быть загружены и использованы для повторной конфигурации состояния настройки апертуры антенны.
Таблица 2
| Состояние настройки | ||||
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 4 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Справочные таблицы приведены в качестве примера для иллюстрации и не предназначены для ограничений. Состояние настройки апертуры антенны может включать в себя иные конфигурируемые варианты, приводящие к большему количеству записей в справочной таблице. Например, каждый из компонентов схемы может быть выполнен с возможностью подключаться к активному элементу 401 антенны посредством индивидуально управляемого RF переключателя 422. Если схема настройки апертуры антенны включает в себя один или несколько подстраиваемых конденсаторов 424, как описано ранее, может быть использовано цифровое значение строки справочной таблицы для установления значения емкости подстраиваемого конденсатора. В дополнительных вариантах осуществления может быть использовано уравнение или другое средство для получения состояния настройки апертуры антенны, но справочная таблица, вероятно, является достаточным и эффективным средством для этой цели.
Операция изменения состояния настройки апертуры антенны может считаться операцией предварительной регулировки характеристики антенны или эффективности. Возвращаясь к фиг. 3, схема 314 согласования импеданса может быть настраиваемой, чтобы обеспечить точную регулировку для антенны. Настраиваемая схема согласования импеданса может включать в себя один или несколько из настраиваемого шунтирующего конденсатора, соединенного между активным элементом антенны и землей, настраиваемый конденсатор, последовательно соединенный между активными элементами антенны, настраиваемой катушкой индуктивности, соединенной последовательно или конфигурацией шунтирования, и один или несколько RF переключателей, соединенных с конденсатором или катушкой индуктивности. Схема 306 процессора изменяет значение импеданса схемы согласования импеданса, изменяя одно или несколько из значения емкости подстраиваемого конденсатора, значения индуктивности настраиваемой катушки индуктивности и состояние одного или нескольких RF переключателей схемы 314 согласования импеданса.
Как только состояние настройки апертуры антенны конфигурируют схемой 306 процессора, схема 306 процессора может регулировать схему 314 согласования импеданса для оптимизации показатель качества антенны, например, настроив схему согласования импеданса для увеличения коэффициента усиления преобразователя схемы 314 согласования импеданса. Таким образом, настройка схемой 306 процессора может обеспечивать предварительную настройку по замкнутому контуру и точную настройку по замкнутому контуру схемы антенны. Схема 306 процессора может продолжить выполнять операцию точной регулировки и продолжать контролировать исходный импеданс антенны. Когда исходный импеданс антенны изменяется на новое значение импеданса или новый диапазон импеданса, который изменяет запись в справочной таблице, схема 306 процессора загружает и конфигурирует новое состояние настройки апертуры антенны.
Фиг. 5 является блок-схемой алгоритма варианта осуществления способа 500 настройки апертуры антенны для RF устройства связи. На этапе 505 начальное или текущее состояние настройки апертуры антенны установлено согласно одному или нескольким параметрам RF сети связи. Некоторые примеры сетевых параметров включают в себя технологию радиодоступа (RAT) RF сети связи, частотный диапазон канала RF сети связи и ширину полосы пропускания RF сети связи. Состояние настройки апертуры антенны может быть установлено посредством конфигурирования подстраиваемых конденсаторов, подстраиваемых катушек индуктивности и RF переключателей, как описано ранее.
На следующем этапе определяют значение импеданса антенны и определяют, является ли текущее состояние настройки апертуры антенны наилучшим, соответствующим измеренному значению импеданса. Процессор может регулярно инициировать измерение значения импеданса антенны согласно указанному графику. В некоторых вариантах осуществления измерение значения импеданса антенны может быть инициировано при изменении параметра RF сети связи.
На этапе 510 определяют, истек ли таймер, чтобы начать следующее измерение значение импеданса антенны. Значение импеданса антенны может быть измерено, используя прямой сигнал и обратный сигнал переданного сигнала, такой, как описано ранее. На этапе 515 определяют, достаточна ли мощность переданного сигнала (PTx) сильна для точного измерения значения импеданса.
На этапе 520 если уровень мощности передачи меньше, чем указанное пороговое значение, то текущее состояние настройки апертуры сохраняется на этапе 525, и процесс переходит в состояние ожидания, пока не наступит момент времени для другого измерения значение импеданса антенны. Если уровень мощности передачи удовлетворяет указанному пороговому значению, на этапе 530 получают значение импеданса антенны посредством определения коэффициента отражения из прямого сигнала и обратного сигнала, как описано ранее, и получают значение импеданса антенны, используя коэффициент отражения.
На этапе 535 определяют наилучшее состояние настройки апертуры антенны согласно измеренному значению импеданса антенны, например, при помощи справочной таблицы. На этапе 540, если наилучшее состояние настройки апертуры антенны совпадает с текущим состоянием настройки апертуры антенны согласно измеренному значению импеданса антенны, процесс возвращается к этапу 510 для ожидания инициирования следующего измерения значения импеданса антенны. Условие наличия наилучшей апертуры может зависеть от текущего случая использования устройства, например, используют ли устройство в области неискаженной диаграммы направленности антенны (FS), в области головы (BH) пользователя, около головы и левой руки (BHHL), около головы и правой руки (BHHR). Другие причины могут вызвать снижение общей эффективности излучения антенны по сравнению с эффективностью другого состояния настройки апертуры антенны. Если наилучшее состояние настройки апертуры антенны отличается от текущего состояния настройки апертуры антенны, то на этапе 545 текущее состояние настройки апертуры антенны изменяют на определенное наилучшее состояние. Процесс возвращается к этапу 510 для ожидания инициирования следующего измерения значения импеданса антенны.
В некоторых вариантах осуществления выполняют дополнительную точную настройку при изменении состояния настройки апертуры антенны. RF устройство связи может включать в себя схему согласования импеданса, которая является настраиваемой, например, регулируя подстраиваемый конденсатор схемы согласования импеданса. Дополнительная настройка апертуры может быть выполнена посредством грубой настройки состояния апертуры. Состояния грубой настройки апертуры реализуют RF переключателями, в то время как точную настройку апертуры осуществляют, используя подстраиваемые конденсаторы или подстраиваемые катушки индуктивности с признаком точной настройки. Справочная таблица может быть составлена для состояний грубой настройки апертуры и точную настройку апертуры выполняют, контролируя коэффициент отражения и посредством сравнения с заданным значением для требуемого параметра показателя качества. Параметр показателя качества может быть использован в качестве обратной связи для регулирования значения емкости подстраиваемого конденсатора процессором.
В некоторых вариантах осуществления процесс выполняет только операцию точной настройки по замкнутому контуру. Выбирают начальное состояние настройки апертуры антенны (например, справочной таблицей) из нескольких состояний грубой настройки на основании одного или нескольких операционных параметров, таких как RAT, диапазон, частота и сценарий использования. После установки начального состояния настройки апертуры антенны, процессор точно настраивает один или несколько регулируемых компонентов схемы согласования импеданса для оптимизации параметра показателя качества. В некоторых вариантах осуществления операцию точной настройки выполняют посредством мониторинга коэффициента отражения и регулировкой одного или нескольких компонентов схемы с целью установления коэффициента отражения на заданную величину.
Описанные несколько примеров предоставляют решения для оптимизации эффективности антенны для всех диапазонов частот в изменяющихся условиях, в которых используют RF устройство связи. RF устройство связи реализует данное усовершенствование посредством перенастраиваемой апертуры антенны в режиме реального времени.
Дополнительное описание и примеры
Пример 1 включает в себя объект изобретения (такой как, устройство), при этом, содержит радиочастотную (RF) цепь антенны; схему настройки апертуры антенны; схему измерения импеданса антенны; и схему процессора, которая электрически соединена со схемой настройки апертуры антенны и схемой измерения импеданса, в котором схема процессора выполнена с возможностью: устанавливать схему настройки апертуры антенны в состояние настройки апертуры антенны согласно одному или нескольким параметрам RF сети связи; инициировать измерение значение импеданса антенны для получения значения импеданса антенны; и регулировать состояние настройки апертуры антенны как функцию значения импеданса антенны.
В примере 2 объект изобретения по примеру 1, возможно включает в себя схему настройки апертуры антенны, которая включает в себя одно или несколько из: катушку индуктивности, соединенную с RF цепью антенны RF переключателем, конденсатор, соединенный с RF цепью антенны RF переключателем, по меньшей мере, первый активный элемент антенны, соединенный со вторым активным элементом антенны RF переключателем, активный элемент антенны, соединенный со схемой заземления RF переключателем; и в котором, схема процессора выполнена с возможностью устанавливать состояние настройки апертуры антенны, конфигурируя один или несколько RF переключателей схемы настройки апертуры антенны.
В примере 3 объект изобретения по одному или обоим примерам 1 и 2 возможно включает в себя схему настройки апертуры антенны, которая включает в себя один или несколько из: по меньшей мере, первый активный элемент антенны соединен со вторым активным элементом антенны подстраиваемым конденсатором; и активный элемент антенны соединен со схемой заземления подстраиваемым конденсатором; и в котором, схема процессора выполнена с возможностью устанавливать состояние настройки апертуры антенны, устанавливая значение емкости одного или нескольких подстраиваемых конденсаторов.
В примере 4 объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 1-3 возможно включает в себя схему соответствия импеданса, электрически соединенную с RF цепью антенны, в котором, схема процессора возможно выполнена с возможностью изменять значение импеданса схемы соответствия импеданса для изменения коэффициента усиления преобразователя RF цепи антенны, когда состояние настройки апертуры антенны установлено в состояние настройки апертуры антенны, указанное значением импеданса антенны.
В примере 5 объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 1-4 возможно включает в себя схему памяти, выполненную с возможностью сохранять справочную таблицу, которая включает в себя информацию о состояниях настройки апертуры антенны, индексированные согласно значению импеданса антенны, в котором схема процессора выполнена с возможностью устанавливать состояние настройки апертуры антенны, используя справочную таблицу.
В примере 6 объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 1-5 возможно включает в себя подстраиваемый конденсатор, электрически соединенный между одним из активным элементом и схемой заземления, или первым активным элементом и вторым активным элементом, в котором схема процессора выполнена с возможностью устанавливать состояние настройки апертуры антенны, изменяя значение емкости подстраиваемого конденсатора.
В примере 7 объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 1-6 возможно включает в себя схему измерения мощности передачи, выполненную с возможностью определять результат измерения мощности передачи, и в котором, схема процессора выполнена с возможностью инициировать измерение уровня мощности передачи и инициировать измерение значения импеданса антенны, при условии, что результат измерения уровня мощности передачи удовлетворяет указанному пороговому значению результата измерения уровня мощности передачи.
В примере 8 объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 1-7 возможно включает в себя схему измерения импеданса антенны, выполненную с возможностью определять магнитуду и фазу прямого сигнала и обратного сигнала переданного сигнала, и в котором, схема процессора выполнена с возможностью определять результат измерения значения импеданса антенны, используя различие в фазе между прямым сигналом и обратным сигналом, и отношение, включающее в себя магнитуды прямого сигнала и обратного сигналов.
В примере 9 объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 1-8 возможно включает в себя схему процессора, выполненную с возможностью регулярно инициировать измерение значения импеданса антенны согласно указанному графику и изменять состояние настройки апертуры антенны согласно определенному значению импеданса антенны.
В примере 10 объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 1-9 возможно включает в себя схему процессора, выполненную с возможностью устанавливать схему настройки апертуры в состояние настройки апертуры антенны и инициировать измерение значения импеданса антенны при обнаружении изменения одного или нескольких параметров RF сети связи.
В примере 11 объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 1-10 возможно включает в себя схему процессора, выполненную с возможностью устанавливать схему настройки апертуры антенны в состояние настройки апертуры антенны согласно одному или нескольким параметрам, которые включают себя один или несколько из технологии радиодоступа (RAT) RF сети связи, канала RF сети связи и ширины полосы пропускания RF сети связи.
Пример 12 включает в себя объект изобретения (такой как машиночитаемый носитель данных содержащий инструкции, которые при выполнении схемой обработки RF устройства связи вызывают RF устройство связи выполнять определенные операции), или возможно может быть объединен с объектом изобретения одного или любой комбинацией примеров 1-11, чтобы включать себя такой объект изобретения, при этом содержит установку состояния настройки апертуры антенны согласно одному или нескольким параметрам RF сети связи; определение значения импеданса антенны; и изменение состояния настройки апертуры антенны согласно определенному значению импеданса антенны.
В примере 13 объект изобретения по примеру 12 возможно включает в себя один или несколько из: изменение состояния RF соединения первого активного элемента антенны со вторым активным элементом, изменение состояния RF соединения активного элемента антенны с заземлением, изменение состояния RF соединения активного элемента антенны с катушкой индуктивности цепи антенны RF схемы, изменение состояния RF соединения активного элемента антенны с конденсатором цепи антенны и изменение местоположения RF соединения вывода заземления RF цепи антенны RF схемы.
В примере 14 объект изобретения по одному или обоим примерам 12 и 13 возможно включает в себя настройку схемы соответствия импеданса для изменения коэффициента усиления преобразователя RF цепи антенны RF схемы в дополнение к изменению состояния настройки апертуры антенны.
В примере 15 объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 12-14 возможно включает в себя идентификацию состояния настройки апертуры антенны, используя справочную таблицу, которая включает в себя указанные состояния настройки апертуры антенны, индексированные согласно значению импеданса антенны, и установку состояния настройки апертуры антенны на указанное состояние настройки апертуры антенны, идентифицированное с использованием справочной таблицы.
В примере 16 объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 12-15 возможно включает в себя установку состояния настройки апертуры антенны, регулируя значение емкости конденсатора, в котором конденсатор электрически соединен между одним из активным элементом и схемой заземления или первым активным элементом и вторым активным элементом.
В примере 17 объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 12-16 возможно включает в себя определение магнитуды мощности передачи, в котором определение значения импеданса антенны выполняют при условии, что определенная магнитуда мощности передачи удовлетворяет указанному пороговому значению величины магнитуды.
В примере 18 объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 12-17 возможно включает в себя определение магнитуды и фазы переданного сигнала из прямого направления и обратного направления, и определение значения импеданса антенны, используя различие в фазе между переданным сигналом в прямом направлении и обратным направлении, и отношение, включающее в себя магнитуды переданного сигнала в прямом направлении и обратном направлении.
Пример 19 может включать в себя объект изобретения (такой как способ управления амбулаторным медицинским устройством, средством для выполнения действий или машиночитаемый носитель информации, содержащий инструкции, которые, при выполнении машиной, вызывают машину совершать действия), или может, возможно, быть объединен с объект изобретения по одному или любой комбинации примеров 1-18, чтобы включать в себя такой объект изобретения, содержащий установку состояния настройки апертуры антенны согласно параметрам RF сети связи; определение значения импеданса антенны; определение параметра показателя качества для состояния настройки апертуры антенны, используя значение импеданса антенны; и изменение состояния настройки апертуры антенны согласно параметру показателя качества.
В примере 20 объект изобретения по примеру 19 возможно включает в себя машиночитаемый носитель данных, содержащий инструкции, вызывающие схему обработки RF устройства связи выбирать состояние настройки апертуры антенны, используя справочную таблицу, которая включает в себя состояния настройки апертуры антенны, индексированные согласно значению импеданса антенны, и устанавливать состояние настройки апертуры антенны в выбранное состояние настройки апертуры антенны.
Пример 21 может включать в себя или может, возможно, быть объединен с любой частью или комбинацией любых частей любого одного или более примеров 1-20, чтобы включать в себя объект изобретения, который может включать в себя средство для выполнения любого одной или более функций примеров 1-20, или машиночитаемый носитель данных, содержащий инструкции, которые при выполнении машиной, вызывают машину выполнять любую одну или более функций примеров 1-20.
Эти неограничивающие примеры могут быть объединены в любой перестановке или комбинации.
Вышеупомянутое подробное описание включает в себя ссылки на сопровождающие чертежи, которые являются частью подробного описания. Чертежи иллюстрируют конкретные варианты осуществления, в которых может быть осуществлено изобретение. Данные варианты осуществления также могут быть упомянуты в настоящем описании, как «примеры». Все публикации, патенты и доступные документы, упомянутые в настоящем описании, включены в данную спецификацию посредством ссылки в их полноте, как если бы они были индивидуально включены в состав настоящего документа посредством ссылок. В случае несовместимости использований между настоящим документом и документами, включенными в состав настоящего описания посредством ссылок, использование инкорпорированной ссылки (ссылок) необходимо рассматривать как дополнительное к данному документу; в случае наличия противоречивых несоответствий настоящий документ имеет приоритет.
Примерами описанного в настоящем документе способа могут быть машина или, по меньшей мере, частично реализованная на базе компьютера машина. Некоторые примеры могут включать в себя считываемый компьютером носитель данных или машиночитаемый носитель данных, закодированный инструкциями, выполненными с возможностью конфигурировать электронное устройство выполнить способы, как описано в вышеупомянутых примерах. Реализация данных способов может включать в себя код, такой как микрокод, код ассемблера, высокоуровневый языковой код и т.п. Такой код может включать в себя считываемые компьютером инструкции для выполнения различных способов. Код может формировать части продуктов компьютерной программы. Код может быть реально сохранен на одном или более изменяемых, постоянных, или энергонезависимых материальных считываемых компьютером носителях, например, во время выполнения или в других случаях. Примеры этих материальных считываемых компьютером носителей данных могут включать в себя, но не ограничены, жесткие диски, съемные магнитные диски, съемные оптические диски (например, компакт-диски и цифровые видео диски), магнитные кассеты, карты памяти или карты, запоминающие устройства с произвольным доступом (RAMs), запоминающие устройства только для чтения (ROMs) и т.п.
Раздел «Реферат» предоставлен для ознакомления читателя с предметом и сущностью изобретения. Данный раздел представлен с пониманием, что его содержание не следует рассматривать как ограничивающий или интерпретирующий объем или значение пунктов формулы изобретения. Нижеследующая формула изобретения включена в настоящее подробное описание, при этом, каждый пункт формулы изобретения следует рассматривать как отдельный вариант осуществления. Кроме того, в нижеследующей формуле изобретения термины «включающий в себя» и «содержащий» являются неограничивающими, то есть, система, устройство, изделие или процесс, которые включают в себя элементы в дополнение к перечисленным после употребления такого термина в пунктах формулы изобретения, все еще считают, как находящиеся в пределах объема данного пункта формулы изобретения. Кроме того, в нижеследующей формуле изобретения термины «первый», «второй» и «третий» и т.д. используют просто в качестве обозначений и не предназначены для нумерационных требований к их объектам.
1. Устройство беспроводной связи, содержащее:
схему радиочастотной (RF) антенны;
схему настройки апертуры антенны;
схему измерения импеданса антенны; и
схему процессора, электрически соединенную со схемой настройки апертуры антенны и схемой измерения импеданса, при этом схема процессора выполнена с возможностью:
установки схемы настройки апертуры антенны в состояние настройки апертуры антенны согласно одному или более параметрам RF сети связи;
инициации измерения значения импеданса антенны для получения значения импеданса антенны; и
регулировки состояния настройки апертуры антенны в качестве функции импеданса антенны; при этом
схема измерения импеданса антенны выполнена с возможностью определения магнитуды и фазы прямого сигнала и обратного сигнала переданного сигнала, а схема процессора выполнена с возможностью определения результата измерения значения импеданса антенны, с использованием различия в фазе между прямым сигналом и обратным сигналом и отношения, включающего в себя магнитуды прямого сигнала и обратного сигналов.
2. Устройство беспроводной связи по п. 1, в котором схема настройки апертуры антенны включает себя одно или более из: катушки индуктивности, соединенной с RF цепью антенны посредством RF переключателя, конденсатора, соединенного с RF цепью антенны посредством RF переключателя, по меньшей мере первого активного элемента антенны, соединенного со вторым активным элементом антенны посредством RF переключателя, активного элемента антенны, соединенного со схемой заземления посредством RF переключателя; причем схема процессора выполнена с возможностью установки состояния настройки апертуры антенны, посредством конфигурирования одного или более RF переключателей схемы настройки апертуры антенны.
3. Устройство беспроводной связи по п. 1, в котором схема настройки апертуры антенны включает в себя одно или более из: по меньшей мере первого активного элемента антенны, соединенного со вторым активным элементом антенны подстраиваемым конденсатором; и активного элемента антенны, соединенного со схемой заземления подстраиваемым конденсатором; при этом схема процессора выполнена с возможностью установки состояния настройки апертуры антенны, посредством установки значения емкости одного или более подстраиваемых конденсаторов.
4. Устройство беспроводной связи по п. 1, дополнительно содержащее схему согласования импеданса, электрически соединенную со RF цепью антенны, причем схема процессора выполнена с возможностью изменения значения импеданса схемы согласования импеданса для изменения коэффициента усиления преобразователя RF цепи антенны, когда состояние настройки апертуры антенны установлено в состояние настройки апертуры антенны, указанное импедансом антенны.
5. Устройство беспроводной связи по п. 1, дополнительно содержащее схему памяти, выполненную с возможностью хранения справочной таблицы, содержащей состояния настройки апертуры антенны, индексированные согласно импедансу антенны, при этом схема процессора выполнена с возможностью установки состояния настройки апертуры антенны с использованием справочной таблицы.
6. Устройство беспроводной связи по п. 1, дополнительно содержащее подстраиваемый конденсатор, электрически соединенный между одним из активного элемента и схемой заземления или первым активным элементом и вторым активным элементом, при этом схема процессора выполнена с возможностью установки состояния настройки апертуры антенны посредством изменения значения емкости подстраиваемого конденсатора.
7. Устройство беспроводной связи по п. 1, дополнительно содержащее схему измерения уровня мощности передачи, выполненную с возможностью определения результата измерения уровня мощности передачи, при этом схема процессора выполнена с возможностью инициации измерения уровня мощности передачи и инициации измерения значения импеданса антенны при условии, что результат измерения уровня мощности передачи удовлетворяет заданному пороговому значению результата измерения уровня мощности передачи.
8. Устройство беспроводной связи по п. 1, в котором схема процессора выполнена с возможностью регулярной инициации измерения значения импеданса антенны согласно заданному графику и изменения состояния настройки апертуры антенны согласно определенному значению импеданса антенны.
9. Устройство беспроводной связи по п. 1, в котором схема процессора выполнена с возможностью установки схемы настройки апертуры в состояние настройки апертуры антенны и инициации измерения значения импеданса антенны при обнаружении изменения одного или более параметров RF сети связи.
10. Устройство беспроводной связи по п. 1, в котором один или более параметров RF сети связи включают в себя одно или более из технологии радиодоступа (RAT) RF сети связи, канала RF сети связи и ширины полосы пропускания RF сети связи.
11. Считываемый компьютером носитель данных, содержащий инструкции, вызывающие при их исполнении схемой обработки RF устройства связи функционирование RF устройства связи для:
установки состояния настройки апертуры антенны согласно одному или более параметрам RF сети связи;
определения магнитуды и фазы переданного сигнала в прямом направлении и обратном направлении,
определения значения импеданса антенны с использованием различия в фазе между переданным сигналом в прямом направлении и обратном направлении и отношения, включающего в себя магнитуды переданного сигнала в прямом направлении и обратном направлении; и
изменения состояния настройки апертуры антенны согласно определенному значению импеданса антенны.
12. Считываемый компьютером носитель данных по п. 11, содержащий инструкции, вызывающие функционирование RF устройства связи, для изменения состояния настройки апертуры антенны посредством одного или более из: изменения состояния RF соединения первого активного элемента антенны со вторым активным элементом, изменения состояния RF соединения активного элемента антенны с заземлением, изменения состояния RF соединения активного элемента антенны с катушкой индуктивности цепи антенны RF схемы, изменения состояния RF соединения активного элемента антенны с конденсатором цепи антенны и изменения местоположения RF соединения вывода заземления RF цепи антенны RF схемы.
13. Считываемый компьютером носитель данных по п. 11, содержащий инструкции, вызывающие функционирование RF устройства связи, для настройки схемы согласования импеданса, для изменения коэффициента усиления преобразователя RF цепи антенны RF схемы в дополнение к изменению состояния настройки апертуры антенны.
14. Считываемый компьютером носитель данных по п. 11, содержащий инструкции, вызывающие функционирование RF устройства связи, для изменения состояния настройки апертуры антенны, посредством идентификации состояния настройки апертуры антенны, с использованием справочной таблицы, содержащей заданные состояния настройки апертуры антенны, индексированные согласно значению импеданса антенны, и установки состояния настройки апертуры антенны в заданное состояние настройки апертуры антенны, идентифицированное с использованием справочной таблицы.
15. Считываемый компьютером носитель данных по п. 11, содержащий инструкции, вызывающие функционирование RF устройства связи, для установки состояния настройки апертуры антенны, посредством регулировки значения емкости конденсатора, причем конденсатор электрически соединен между одним из активного элемента и схемой заземления или первым активным элементом и вторым активным элементом.
16. Считываемый компьютером носитель данных по п. 11, содержащий инструкции, вызывающие функционирование RF устройства связи, для определения магнитуды мощности передачи, при этом определяют значение импеданса антенны при условии, что определенная магнитуда мощности передачи удовлетворяет заданному пороговому значению магнитуды.
17. Способ управления радиочастотной (RF) схемой для установки связи по RF сети связи, содержащий этапы, на которых:
устанавливают состояние настройки апертуры антенны согласно параметрам RF сети связи;
определяют магнитуду и фазу переданного сигнала в прямом направлении и обратном направлении,
определяют значение импеданса антенны с использованием различия в фазе между переданным сигналом в прямом направлении и обратном направлении и отношения, включающего в себя магнитуды переданного сигнала в прямом направлении и обратном направлении;
определяют параметр показателя качества для состояния настройки апертуры антенны с использованием значения импеданса антенны; и
изменяют состояние настройки апертуры антенны согласно параметру показателя качества.
18. Способ по п. 17, дополнительно содержащий этапы, на которых выбирают состояние настройки апертуры антенны с использованием справочной таблицы, содержащей состояния настройки апертуры антенны, индексированные согласно импедансу антенны, и устанавливают состояние настройки апертуры антенны в выбранное состояние настройки апертуры антенны.
