CN101689892B - 用于具有天线的移动无线电发射机/接收机的辐射功率优化 - Google Patents

Abstract

提供一种方法，包括：使用连接至移动电子设备的相应天线的无线电发射机电路来发射无线电传输；检测传输条件的改变；以及响应于检测到的改变来调节由所述天线辐射的功率。提供一种移动电子设备，包括：无线电发射机电路；与所述无线电发射机电路连接的天线；以及控制器，其适于使用所述无线电发射机电路来发射无线电传输，检测传输条件的改变，以及响应于检测到的改变来调节由所述天线辐射的功率。

Description

用于具有天线的移动无线电发射机/接收机的辐射功率优化

技术领域

本发明涉及移动无线电发射机和/或接收机的无线电传输/接收的优化。本发明具体涉及无线电电路与其关联天线之间的匹配优化，以及低功率无线电设备的有效辐射功率的优化。

背景技术

低功率调频发射机(FMTx)设备正在变得越发广泛的可用和普及，例如，用来将音频从移动mp3播放器发射到车内的FM无线电接收机。目前可用的多数设备是专用的FMTx设备，例如，其将要插入耳机插口中，但是FM发射机正在越来越多地还要与诸如个人数字助理(PDA)和移动电话的设备相集成。

与理论上的理想长度相比，这些设备中的大多数具有极短的FM天线。多数专用FMTx设备使用简单的引线或者印刷电路板(PCB)布线，其长度通常是足够的。然而，PDA和移动电话中可用于放置适当天线的空间要小得多，而且由于这些设备的总体趋势是使其较小，因此集成愈发不容易。通常，这些设备将被迫使用极短并因此不佳的FM天线。其通常可以是3-6cm甚至更短。在98MHz处，全波长天线具有大约3米的长度。因此，98MHz的四分之一波长天线是大约75cm，这仍然要比PDA或者移动电话中通常可用的天线长得多。

根据形状和形式，不同的天线结构可能有利于特定的设备，但是不论所使用的天线结构是怎样的(单极、偶极、环形)，可用的空间和环境(例如，设备的其余硬件和底座)将影响天线及其性能。

问题在于，由于这些常用移动FMTx设备的特性，某些点处的用户将把设备拿在手里，以便激活和设置设备。用户继而可能将设备放在汽车座椅上或者将设备在其朋友间传递，或者用户可能将把设备不经意地放在包括金属的某些物体之上或者旁边。所有这些方面都将对天线的性能产生影响，并且这通常将导致天线变得失配。这继而将导致来自FMTx设备的输出功率降低，而用户可能将体验到干扰或者在最差情况下甚至是信号的完全丢失。必须记住的是，由于地区性规章(美国联邦通信委员会FCC的11.4nW等效全向辐射功率EIRP，以及欧洲电信标准协会ETSI的50nW有效辐射功率ERP)，这些设备仅能在非常低的功率水平上工作。因此，关键是天线尽可能地保持最佳。

这还与FM接收机有关。在诸如PDA、移动电话和小型专用设备的产品中，小型FM接收机设备已经找到了出路。这些设备的天线具有与低功率FM发射机类似的问题。通常，天线必须比其理想情况短。最佳情况是在将耳机用作FMRx时的大约75cm长的缆线(也即，98MHz处的四分之一波长)。内部FMRx天线正在变得越发普及，这意味着，如果制造商希望维持与通过使用耳机或者类似的外部Rx天线所取得的相同性能水平，则天线性能将再一次是非常关键的。

在某些方面，Rx天线必须表现得比Tx天线好，因为接收机受到其试图接收的信号以及接收机本身敏感程度的影响。Rx天线的表现如何将取决于其与FM接收机前端匹配的程度。对于Tx情况来说，天线可能十分低效，但是仍然可以通过利用提供给该天线的提升功率来操作它，使其看上去表现得足够好。由于无法从接收机影响发射机，因此不存在这种奢侈的Rx。然而，Rx天线同样受制于上文针对Tx天线描述的相同影响，也即，由于环境改变而导致的解匹配/失配。因此，避免失配在Rx设备中甚至将更为重要。

如上所述，FM发射机与人体、金属结构或者其他材料的相关位置可能影响天线的匹配。特别地，可以附加至移动设备的附件可能包含这种金属结构，并且由此影响天线与辐射功率的匹配。

与传统的专用低功率FM发射机不同，PDA和移动电话能够具有附加至它们的非常多的各类附件，这导致更多变化的可能使用情况。如果多数附件和/或其他附件(例如数据线和/或充电器线)在另一端连接到例如个人计算机(PC)或者主引出线时，则其可以在连接到设备时被检测到。这可能包括：用于数据传输和/或电池充电的通用串行总线(USB)线、车内或者主电池充电器或者某些其他设备。多数耳机和类似的附件可以由手持机自动地识别，因为多数这种设备具有一定的智能水平，使得PDA或者移动电话可以读出设备ID并由此决定如何对待该设备。

在某些情况下，添加任何类型的附件或者将设备放在金属物体或者线缆附近将会提高FM发射机的ERP。连接耳机、充电器、USB线等的效果可以具有增加天线接地面的最终结果，这继而可以提高ERP最多达30dB。因此，这种“放大”有可能增加到辐射功率超过设备预期水平的点。预期的/允许的辐射功率受限于FCC、ETSI或者任何其他地方性法规所限定的水平。这意味着，通过该非预期内的“放大”，低功率FMTx设备很容易违反分别为11.4nWEIRP或者50nWERP的给定的FCC或ETSI最大传输功率水平。

因为允许的功率水平限制相比较而言是非常低的，因此必须将发射机设置为与这些限制尽可能接近，以便实现可接受的性能。因此，对天线的任何增加ERP的影响都很容易超过限制，并由此违反法规。由于可能在这些类型设备中使用的天线的小尺寸(部分是因为其可能是内部FM天线这一事实)，天线性能总体上是非常差的。连接附件或是将设备放在金属物体附近将有效地改善天线并由此增加ERP。

如果FCC或者ETSI检验站检测到由于添加附件而使ERP超过了所允许的最大功率水平，则设备将无法通过类型批准。如果将设置留给用户来选择，也即，如果给予用户在连接附件时选择较低功率水平的机会，用户有可能忘记改变设置，或是将有意不改变设置，因为当设备发射大于法律允许的功率时，用户将体验到总体上更好的FMTx性能。

如果这些设备的用户发现可以通过添加特定附件或者通过将设备放在一段线的附近(这将导致发射功率增加)来提升发射性能，则这一事实很可能在互联网论坛等中的这些设备的用户之中快速扩散。其结果可能是这些设备的制造商将被迫召回产品，并且更新产品或者完全停止销售该设备。对于制造商而言，这两个选项都将是成本极高的和不利的。

目前的低功率FM发射机没有任何传输功率控制机制，因此从例如车内的直流(DC)插口为设备供电的动作可能会增加发射机的ERP，并违反所允许的最大发射功率的任何FCC或者ETSI法规。目前的设备所能提供的最好情况是：自动地选择(例如，通过GPS或者蜂窝信息)或者允许用户来选择将要操作设备的地区，例如，在欧洲、日本或者美国。选择这些地区之一的动作将Tx功率水平设置为该区域的适当值，例如，FCC、ETSI或者某些其他法规。

因此，在使用移动FMTx设备中的小型天线时，在附件设备连接至设备或是在将设备放在充分影响天线属性的位置时，存在两种结果。可能导致天线的失配(或者一般地说，匹配的改变)，并且可能影响辐射功率。这两种结果都可以通过影响辐射功率来恶化以及提升传输性能。

将附件连接至移动设备或是将设备放在物体附近可能导致提升的和降级的传输性能。对于最初不是最优的天线匹配来说，匹配的改变可能导致传输的改善；而最优匹配的天线可能失配，导致降级的传输性能。提升的性能可能容易违反针对低功率FMTx设备的法规。

目前针对Tx(以及Rx)无线电设备的解决方案是不灵活的，并且无法反应关于环境的变化条件和/或外围设备或附件设备的连接，并同时维持最优传输功率并且保持在法规规章给出的限制之内。

发明内容

按照本发明的第一方面，提供一种方法，包括：

-使用连接至移动电子设备的相应天线的无线电发射机电路来发射无线电传输；

-检测传输条件的改变；以及

-响应于检测到的改变，调节由所述天线辐射的功率。

本发明使得可以允许设备(例如，移动电话、PDA、媒体播放器设备或者专用FMTx设备)调节辐射功率，以便在使用发射机的同时保持最优传输效率。由于低功率FM传输设备仅被允许使用非常有限的辐射功率，所以关键在于使天线以及相应的无线电电路(例如，输出级)尽可能地靠近最优允许值进行操作。

因此，本发明提供了关于传输性能的更好的用户体验。本发明使得FM传输设备更为安全地在车辆内使用，因为用户将无需或者至少不必总是不停地移动耳机来找到提供其与FM无线电接收机的最优链路的位置。这允许PDA和移动电话设计者较少地担心天线的设计以及它放置在哪里，并且得到的设备将较少受到环境改变(例如，连接的附件)的影响。

按照示例性实施方式，检测传输条件的改变包括：

-测量所述天线处的电压摆动。

按照示例性实施方式的方法，所述调节包括：

-调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的匹配。

为了确保最优传输性能，特别是在仅具有有限能力的低功率设备中，重点在于：天线与无线电电路尽可能好地电匹配。

按照示例性实施方式，所述调节以预定的、随机的或者伪随机的间隔进行重复。

按照示例性实施方式，所述无线电传输承载音频数据，进一步包括：

-检测所述音频数据中具有局部音量最小值的段(passage)；

其中所述调节在检测到相应段时执行。

调节(例如，重匹配)操作可能导致FM音频发射机设备中出现可察觉的、但非常短的音频传输中断或者失真。该实施方式允许(将至少某些调节/重匹配操作)放置在音频传输中不太可能察觉到中断的段处。

按照示例性实施方式，检测传输条件的改变包括：

-检测附件设备是否连接到所述移动电子设备。

对于所允许的最大传输功率而言，低功率无线电传输设备(例如，用于链接媒体播放设备与FM车载立体声的FMTx音频发射机设备)通常受到法律上的限制。例如，美国的规章(FCC)或者欧洲和日本的规章(ETSI)分别规定了11.4nWEIRP和50nWERP的最大值。然而，由于这些值非常低，其必须尽可能地利用最大的允许功率来提供与关联FM接收机的稳定连接。

对于不具有任何智能水平或者在其另一端(也即，主插口或者PC等)没有连接时无法被检测到的附件设备而言，需要一种方法来确保：通过连接任意类型的附件或者外围设备，从低功率发射机发射的功率不会超过当前生效法规(例如，FCC、ETSI或者其他法规)的功率。

因此，本发明提供一种方法，其可以以可靠的方式避免违反FCC、ETSI或者其他法规针对低功率发射机的最大允许Tx功率。其允许保持最优输出功率，并由此为用户提供最佳的FMTx体验，而不考虑已经连接了什么附件或者设备位于哪里(例如，在用户的手里或是在可能影响设备Tx天线的某些金属物体附近)。由此，可以使用任何兼容的附件和/或充电器，而该附件本身无需具有任何智能性。仍然可以使用较旧的兼容附件/充电器。本发明将避免FCC或者ETSI要求召回可能被测试为在某些情况下违反辐射Tx功率限制的设备。

按照示例性实施方式，调节辐射功率包括停止所述无线电传输。

在例如以下的情况下，这支持完全停止传输：检测到移动设备的制造商不允许连接的附件，例如因为其对辐射功率造成不可补偿的影响(例如，使发射不稳定)；或者在附件导致辐射功率的不可知的增加时或是无法通过相应衰减来加以补偿的增加。

按照示例性实施方式，所述调节包括例如在以下情况下将传输功率增加或者降低预定的量：所导致的增加/降低为已知的附件设备被连接。

按照示例性实施方式，所述检测附件设备是否连接包括检测指示附件设备连接的用户输入。

本发明还包括：给予用户手动方式来向FMTx设备指示某些类型的附件或者充电器/电源已经连接至该设备。其形式可以采取设备上的物理开关或者通过软件用户界面UI可用的软件菜单项/开关。

按照示例性实施方式，所述检测附件设备是否连接以预定的间隔重复，或者连续地执行。

基本上连续的检测将提供最佳的用户体验。然而，从功耗等角度考虑，以预定间隔重复地执行检测可能更好。

按照示例性实施方式，检测传输条件的改变包括：

-在所述移动电子设备处测量由所述天线辐射的功率；以及

-检测所述测量的辐射功率是否超过了预定上限。

按照示例性实施方式，所述调节包括：

-如果所述测量的辐射功率超过了所述预定上限，则降低传输功率。

按照示例性实施方式，所述方法进一步包括：

-检测所述测量的辐射功率是否低于预定下限；

其中所述调节包括：

-如果所述测量的辐射功率低于所述预定下限，则增加传输功率。

这种用于控制Tx输出功率的方法的好处在于，控制软件/硬件对于连接了什么以及设备相对于影响发射天线特性的其他物体放在哪里无需有任何了解。该方法将总是保持目标输出功率，也即，如果ERP增加，则可以降低Tx设备的输出功率；如果ERP降低，则可以增加Tx输出功率来进行补偿。应当注意，“辐射功率”表示由天线发射的无线电功率，而“传输功率”表示通过无线电电路提供给天线的电功率。

使用闭环系统，使得辐射功率或者被持续地监测和调节，或者在设置的间隔处监测和调节。这些间隔可以是秒级的。使用间隔的好处在于，其可能节约设备所消耗的功率，因为该方法将使用较少的处理器时间。

按照示例性实施方式，该方法进一步包括：

-如果辐射功率在预定时间长度内没有超过所述上限，则增加传输功率。

这将确保使用最大允许功率，同时无需测量辐射功率是否低于期望的下限。与较高的辐射功率相比，可能难以准确地测量低辐射功率。因此，在此实施方式中，将尝试例如每10秒(再次)增加传输功率。

按照示例性实施方式，所述测量以预定间隔重复或者连续地执行。

按照示例性实施方式，所述预定上限和/或所述预定下限基于所述移动电子设备的以下至少一项来选择：

-定位数据；

-蜂窝网络连接数据；

-时区设置；

-语言设置；

-国家设置；以及

-移动国家代码MCC。

上限和/或下限通常将由某些地区性法规给出。因此，此实施方式允许确定当前的地区位置。位置可以直接根据例如来自全球定位系统接收机等的位置数据来确定，通过蜂窝电信系统中的蜂窝网络连接来确定，根据所使用的移动国家代码来确定，或者根据用户做出的特定语言/国家/时区设置来确定。

按照示例性实施方式，该方法进一步包括：

-确定辐射功率是否处于功率窗口之外；以及

-当辐射功率处于所述窗口之外时，生成中断；

其中响应于所述中断而执行所述调节。

按照此备选实施方式，使用中断，其将在定义操作辐射功率限制的预设窗口被违反的情况下被触发。该窗口可以在信号检测器中建立，或者在全功能无线电接收机中建立，或者在至少允许导出辐射功率的基本确定的任何其他组件中建立，这取决于相应的设备中实现了什么。使用该窗口和中断驱动的测量的优点在于，不需要轮询信号检测器或者接收机组件来提供测量。由于轮询使用较多的处理时间并由此需要增加的功耗，如果信号检测器或者接收机组件可以自己指示是否发生了窗口违反，这将是有益的。窗口的违反触发对导致触发事件的RSSI水平的处理，并且如果在此处理中确认ERP水平过高(或者过低)，则相应地调节Tx功率。

在备选实施方式中，可以按照不是非常准确或者说“粗糙”的方式来执行第一确定，这可以包括每个时间单位执行较不频繁的信号水平检测操作；同时，可以仅在中断时执行通常将使用较多处理周期的较为准确的测量，这可以包括执行较频繁的信号水平检测操作。继而，仅当ERP高于阈值达到给定的最小时间(例如，1分钟)时调节Tx功率，否则，返回到较不频繁的信号水平检测。由于较为频繁的检测要比较不频繁的信号水平检测消耗设备中更多的时间和/或电功率，因此该实施方式还有助于节省功率和处理时间。

在维护中断时，控制设备可以检查ERP是否过高或者过低并且相应地调节实际发射功率，这是通过检查实际接收到的信号强度指示符RSSI，或者一般地说，执行比触发中断的确定更为精确的测量。这有助于更好地稳定和/或过滤测量到的辐射功率，从而例如最小化“假阳性”。该方法有利于监测和调节，因为：该方法是基于事件的，并且通常将使用最小功率，并且将根据需要以及在需要时最为有效地反应ERP的改变(这是由于以下事实：可以进行对辐射功率的简单初始确定而无需实际执行对其的全功能测量，并且仅在中断时执行完全测量)。

按照本发明的第二方面，提供一种计算机程序产品，包括程序代码，当所述程序产品在电子设备上执行时，其用于执行上文描述的方法。在示例性实施方式中，程序代码存储在计算机可读介质上。

按照本发明的第三方面，提供一种移动电子设备，包括：

-无线电发射机电路；

-与所述无线电发射机电路连接的天线；以及

-控制器，其适于使用所述无线电发射机电路来发射无线电传输，检测传输条件的改变，以及响应于检测到的改变来调节由所述天线辐射的功率。

按照示例性实施方式，所述控制器适于调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的匹配。

按照示例性实施方式，所述控制器适于通过测量所述天线处的电压摆动来检测传输条件的改变。

按照示例性实施方式，所述设备进一步包括：

-连接至所述天线的变抗器；

其中所述控制器适于通过控制所述变抗器来执行对所述辐射功率的所述调节。

按照示例性实施方式，所述控制器适于以预定的、随机的或者伪随机的间隔来重复所述调节。

按照本发明，这还可以实现为由处理器控制的解决方案。这可以包括具有以下能力的处理器：例如通过使用变抗器(充当可变电容器的半导体二极管)来改变用于天线的匹配电路，并继而从设备请求电压摆动是什么。这将必须在设置期望的频率和/或Tx功率之后完成。对于Rx天线，这将仅仅针对接收机调谐到的频率来完成。电压摆动越大，匹配越好。处理器软件继而例如可以搜索最优点，这例如是通过执行某些类型的二分搜索以找到最佳天线匹配。

按照示例性实施方式，所述控制器适于在发射无线电传输之前，执行对所述天线与所述无线电电路之间的匹配的初始调节。

按照示例性实施方式，所述设备进一步包括：

-用于提供将要在所述无线电传输中发射的音频数据的接口；

其中所述控制器适于检测所述音频数据中具有局部音量最小值的段，并且适于在检测到相应的段时执行所述调节。

此类设备的示例可以是将要与音频播放器设备连接的专用FMTx设备。该接口可以是模拟的，例如耳机插口，或者某些数字接口，例如Sony/Philips数字接口SPDIF。

按照示例性实施方式，所述设备进一步包括：

-存储组件，其适于存储音频数据和包含所述接口。

在设备例如是多媒体播放器的情况下，其自身将包括用于音频数据的源，该源形式是集成的硬盘、闪存等的存储组件。在这种情况下，所述接口是提供音频数据的内部接口。

按照示例性实施方式，所述控制器适于通过检测附件设备是否连接至所述移动电子设备来检测传输条件的改变。

按照示例性实施方式，所述控制器适于停止所述无线电传输。

按照示例性实施方式，所述控制器适于把传输功率降低预定的量。

按照示例性实施方式，所述设备进一步包括：

-用户接口；

其中所述控制器适于检测指示附件设备被连接的用户输入。

用户接口可以是专用的开关，或者是包括例如显示器和小键盘的用户接口的部分。

按照示例性实施方式，所述控制器适于以预定的间隔或是持续地重复所述检测。

按照示例性实施方式，所述设备进一步包括：

-信号检测器，其适于测量由所述天线辐射的功率；

其中所述控制器适于通过检测所述辐射功率是否超过了预定上限来检测传输条件的改变。

按照示例性实施方式，所述控制器适于在所述测量的辐射功率超过所述预定上限的情况下，通过降低传输功率来调节由所述天线辐射的功率。

按照示例性实施方式，所述控制器适于通过检测所述辐射功率是否低于预定下限来检测传输条件的改变，并且在所述测量的辐射功率低于所述预定下限的情况下，通过增加传输功率来调节由所述天线辐射的功率。

按照示例性实施方式，所述控制器适于在辐射功率没有超过所述上限达到预定时间长度的情况下增加传输功率。

按照示例性实施方式，所述控制器适于以预定的间隔或者持续地执行所述检测所述辐射功率超过所述预定上限或者低于所述预定下限。

按照示例性实施方式，所述设备进一步包括：

-中断生成器，其适于在辐射功率处于预定的功率窗口之外时生成中断；

其中所述控制器适于响应于所述中断来执行所述调节。

中断生成器可以耦合至用于辐射功率的某些类型的基本确定组件。确定组件至少允许对辐射功率的基本确定，也即，是否违反了功率的预设窗口，但是不必提供Tx功率的精确处理值。在生成中断时，执行完全测量，这可能包括更为详细的信号处理，以便得出更精确的值。使信号检测器自行提供中断可以有助于节省功率和处理时间，因为否则，控制器将必须以规律的间隔轮询检测器以便实现信号水平检测，这通常将使用较多的处理周期并由此使用较多功率。

在备选实施方式中，这还可以如下这样来实现：使信号水平检测器组件执行较不频繁的检测操作，以便检测窗口违反。在该基本检测操作中的违反生成中断之后，将执行更频繁的信号水平检测操作和/或更详细的信号处理，以便提供改进的检测精度。如果继而发现窗口仍然被违反达到预设的最小时间(例如，30秒)，则控制器将相应地调节Tx功率。否则，设备返回到较不频繁检测的模式。

由于基本确定组件或者利用该组件(例如，其在全功能接收机中实现)执行较不频繁的信号水平检测使用较少的功率和/或基本确定需要较少的处理时间，因此该中断驱动的实现可以节省功率和/或处理时间。

按照示例性实施方式，所述控制器适于基于所述移动电子设备的以下至少一项来选择所述预定上限和/或所述预定下限：

-定位数据；

-蜂窝网络连接数据；

-时区设置；

-语言设置；

-国家设置；以及

-移动国家代码MCC。

此实施方式可以采用所述移动电子设备的组件，例如定位接收机或者蜂窝接口。或者，该设备可以使用由用户做出的设置，例如时区、使用的语言、国家，以便确定设备在哪个地区操作。基于此，设备可以选择用于辐射功率的适当上限和/或下限。

按照示例性实施方式，所述设备是以下之一或其组合：

-专用调频发射机FMTx设备；

-移动电话；

-个人数字助理PDA；以及

-媒体播放器。

按照本发明的第四方面，提供一种方法，包括：

-使用连接至移动电子设备的相应天线的无线电接收机电路，来接收无线电传输；以及

-重复地调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的匹配。

对于具有无线电接收机的电子设备，特别是对于具有内部并且由此通常是小尺寸天线的电子设备，本发明通过确保无线电电路与天线之间的匹配尽可能地好，从而提供了一种将接收性能保持在最优水平的方法。

按照示例性实施方式，所述方法进一步包括：

-测量所述天线处的电压摆动；

其中执行所述调节，使得所述电压摆动最大化。

按照示例性实施方式，所述调节以预定的、随机的或者伪随机的间隔重复。

按照本发明的第五方面，提供一种移动电子设备，包括：

-无线电接收机电路；

-连接至所述无线电接收机电路的天线；以及

-控制器，其适于使用所述无线电接收机电路来接收无线电传输，并且重复调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的匹配。

按照示例性实施方式，所述控制器适于测量所述天线处的电压摆动，并且执行所述调节以使电压摆动最大化。

按照示例性实施方式，所述控制器适于以预定的、随机的或者伪随机的间隔来重复所述调节。

附图说明

通过下文对示例性实施方式的详细描述同时参考附图，将可以更为全面地理解本发明，这些附图仅仅是以示例性的方式提供，而并非意在将本发明限于其中示出的任何特定实施方式。在附图中：

图1是本发明方法的实施方式的流程图；

图2是本发明方法的另一实施方式的流程图；

图3和图4是本发明方法的备选实施方式的流程图；

图5示出了可以如何影响发射机设备的范围；以及

图6是按照本发明实施方式的设备的组件的简化框图。

请注意，来自不同实施方式的元件不限于仅仅在结合其描述该元件的特定实施方式中使用，而是也可以与来自其他实施方式的元件相结合。

具体实施方式

请注意，按照本发明的天线与无线电电路之间的匹配适用于传输(Tx)和接收(Rx)二者，尽管下文的详细描述将主要集中在Tx的情况。对于外部物体的存在和/或所连接的附件如何影响Rx天线的性能来说，本发明的匹配可以按照与针对Tx的相同方式适用于Rx。二者的目标都是为了确保天线(Tx或者Rx)始终尽可能地保持与关联RF输出级的最优匹配，同时符合法规规章所给出的任何限制。

现有技术提供了这样的设备，其允许用户手动选择设备将在其中操作的区域。Tx功率水平(也即，由天线辐射的功率)继而按照用户的选择被适当地设置。该功率水平应当按照国家的法规(例如，对于美国来说是FCC，而对于欧洲和日本来说是ETSI)来进行设置。对设备Tx天线的任何外部影响将意味着设备将会违反已经设置的法规/地区中的无论哪一个。而且，这无法防止用户有意地使用允许高于允许功率的输出功率的设置，例如，通过为美国的操作选择ETSI设置，或者无法防止用户使用已知会增加辐射功率的某些附件(例如，某些耳机)。

本发明防止任何低功率FM发射机设备辐射过多的功率，而不论如何为设备供电(内部或者外部)或是已经附接了什么线缆/附件。其还有助于保持正确的辐射功率，而不论设备的位置(例如，设备是否在手里或者放在可以改变发射功率水平的物体附近)。如果物体以改变辐射功率的方式影响设备的天线，则可以将其纳入考虑来补偿发射功率水平。因此，对于保持目标功率水平而不考虑附件或放置如何影响辐射天线来说，本发明是理想的。

本发明还建议周期性地对FM发射机的输出级和天线进行重匹配，使得不论FMTx设备的位置如何(拿在手里或者在金属物体附近/之上)，设备的天线将始终保持最优效率。

典型的使用情况是当用户必须把设备拿在其手掌里来设置FMTx设备以便使用时，例如，设置发射的频率以及要收听的音频内容。用户继而将设备放在另一位置，例如，放在汽车座位上、支架/托架中，或者也许是杂物箱中或者车辆内的任何凹部中。此时，天线将容易变得失配，因为在启动发射机时，天线已经在设备被拿起的点进行了匹配。将手从设备周围里拿走将意味着，手对天线的影响不再存在，并且天线的特性将改变。

理想上，对天线连续地进行(重)匹配的系统将是最佳解决方案，但是从技术的角度看这可能不切实际。相反，每5秒或者10秒进行一次重匹配是更有可能的。重匹配的执行越频繁，可能在设备中消耗的功率就越多，而且用户可能在发射的音频中感受到越多的短暂的(尽管非常短)中断。当然，这取决于如何实现重匹配过程。

在图1中，示出了本发明方法的实施方式的流程图。在步骤102中，执行天线与关联无线电电路之间的初始匹配。此步骤是可选的。在步骤104中，发射或者接收无线电传输。在步骤106中，设置轮询计时器，例如设置为10秒的时间间隔，并启动该轮询计时器。在步骤108中，检查轮询计时器是否过期。如果是，则在步骤110中执行另一匹配，并且过程返回到步骤106，以便持续地重复重匹配。

图2示出了本发明的另一实施方式的流程图。在步骤202中，设置目标功率上限，可选地还将设置功率下限。在步骤204中，设置轮询计时器，例如设置为10秒时间间隔，并启动该轮询计时器。在步骤206中，检查轮询计时器是否已经过期，并且只要其没有过期，便可以在步骤208服务于其他任务。如果计时器已经过期，则在步骤210中从接收机读取接收信号强度指示符(RSSI)值，也即，测量传输功率或者辐射功率。在步骤212中，检查所发射的功率是否高于设定的目标限制。如果高于，则在步骤214中降低传输功率，优选地，降低的量等于与目标限制的差。过程继而返回步骤204。如果在步骤216中所发射的功率低于设置的目标下限，则在步骤218中增加发射功率，优选地，增加的量等于与目标限制的差。继而，或者在发射功率不低于目标限制时，过程返回步骤204。

图3和图4示出了使用基于中断的和基于事件的检测的备选实施方式。在图3中，在步骤302中，设置目标功率限制，也即，针对辐射功率而定义目标窗口。在步骤304中，激活针对RxRSSI水平的中断，也即，当RSSI值处于所定义的目标窗口之外时，生成中断。在步骤306中，系统执行常规的其他任务，也即，服务于其他事件/消息。过程继而通过图4的步骤继续。

在图4中，在步骤402中，检查辐射功率是否高于设定的目标限制。如果是，则在步骤404中降低传输功率，并且过程结束，并在接收到下一中断时再次开始。如果否，则在步骤406中检查辐射功率是否低于目标下限。如果是，则在步骤408中增加传输功率。在步骤406中为“否”的情况下，过程也在步骤408之后结束。优选地，降低和增加的量等于与相应目标限制的差。

下面，描述用于实现本发明目的的示例性备选方案：

1)当检测到附件时，移动FMTx设备可以终止操作。检测可以这样实现：与智能设备通信，并由此获得某些类型的设备ID，或者通过在物理上检测已经插入了某些对象的某些机电开关。典型的使用情况是在移动的同时在车内使用FMTx设备，并且用户通常希望通过车载DC适配器来为设备供电。在这种使用情况下，完全停止FMTx设备使得设备变为无用。这可能是期望的，以便在移动设备的制造商不允许(例如，因为已知其将以不可补偿的方式使发射不稳定，例如需要高于设备所能提供的衰减)的附件设备连接时终止操作。

2)在检测到附件时，FMTx设备可以将传输功率降低最多30dB。该检测按照与1)中描述的相同方式来执行。

3)可以为用户呈现某些手动方式，以便指示FMTx设备：某些类型的附件或者充电器/电源已经连接至设备。这可以通过设备上的物理开关或者通过用户接口UI可用的软件菜单项/开关的形式来实现。

4)可以使用板上FM离散接收机或者组合(Tx/Rx)封装来检测任意时刻的辐射功率水平。在组合Tx/Rx封装的情况下，设备将必须允许对Tx和Rx设备的独立控制，也即，设备不能是互斥的，因为目前可用的某些组合封装共享专用集成电路(ASIC)中的关键控制和RF块。这还将要求独立的天线，因为组合/共享天线将意味着Rx设备将直接测量提供给天线的传输功率而不是辐射功率。FM接收机可被轮询；或者使用可编程的阈值水平来确定功率水平是否落在已定义的限制之外，从而经由中断来驱动。

该方法将意味着，在理想情况下，FM接收机需要在FMRx和FMTx天线之间具有足够隔离的内部天线，以确保测量辐射功率而不是泄漏或者串话干扰。这种控制Tx输出功率的方法的好处在于，控制软件/硬件不需要对连接了什么或者设备相对于可能影响发射天线特性的其他物体的位置具有任何了解。该方法将始终保持目标输出功率，也即，如果ERP增加，则Tx设备的输出功率可以降低；如果ERP下降到最优水平之下，则Tx输出功率可以增加以进行补偿。

使用闭环系统，使得或者持续地监测和调节Tx功率，或者在设置的间隔处检测和调节Tx功率。这些间隔可以是秒级的。使用间隔的好处是有可能节省设备所消耗的功率，因为该方法将使用较少的处理器时间。另一备选方案是使用中断，在定义了操作Tx功率限制的预设窗口被违反的情况下，中断将被触发。在维护中断时，控制设备可以检查ERP是否过高或者过低，并且相应地调节实际发射功率。该方法是监视和调节的有益方法，因为其是基于事件的，通常将使用最小功率，并且将在根据需要以及在需要时最为有效地反应于ERP的改变。

本发明的优点在于，其有助于避免违反FCC、ETSI或者其他法规针对低功率发射机的最大允许Tx功率。其将始终保持最优输出功率，并且由此为用户提供最佳的FMTx体验，而不考虑已经连接了什么附件或者设备在哪里(例如，在用户手里，或者在可能影响设备Tx天线的某些金属物体附近)。可以使用任何兼容的附件和/或充电器，附件本身无需具有任何智能性。较旧的兼容附件/充电器仍然可以使用。本发明可以有助于避免FCC或者ETSI召回可能在某些情况下违反辐射Tx功率限制的设备。

图5示出了外部物体或者附件可以如何影响发射机的范围。一般地，添加附件或者将设备放在缆线/引线附近通常将提升ERP，并由此提升FMTx设备的范围。任何超过目标功率上限的辐射功率将意味着违反FCC、ETSI或者其他法规。这还可能意味着，影响Tx天线的外部物体所导致的解匹配/失配还可能使天线性能降级。在这种情况下，ERP将降低，由此范围将降低。这将使FMTx特征对用户而言变得不可靠，因为用户可能经历发射的渐入/渐出以及来自其他更强信号的闯入和干扰。

覆盖目标Tx功率水平的区域是可接受的Tx功率范围。本发明将试图把水平保持在这一区域内。实际Tx功率可能超过目标较小的量，但是可以根据需要对其进行调节以适应应用。在多数情况下，由于很难精确测量辐射功率，FCC和ETSI法规将容忍较小的增加。重点在于：将目标功率保持在可接受的限制内，以避免违反任何法规；以及保持功率与该限制尽可能接近，以确保FMTx的良好用户体验。

图6是按照本发明实施方式的FMTx设备的组件的简化视图。其包括无线电发射机电路Tx2，其与可以是内部天线的关联天线12相连接。类似地，其包括无线电信号检测器电路Rx4，其与可以是内部天线的关联天线14相连接。Tx和Rx电路2和4与控制设备的中央处理器6连接。处理器6继而与存储器8连接，存储器8用于存储将要通过无线电传输来发射的音频或者其他数据。提供用户接口UI10，例如用于接收用户输入、显示目前播放的音轨等。在此示出的分离的Tx和Rx电路2、4也可以组合在单个封装中。然而，其仍然需要彼此独立，并且不像目前可获得的某些设备中一样是互斥的。

处理器6适于在利用其天线14使用电路4进行无线电传输(例如，音轨到汽车音响接收机的无线电传输)期间测量由Tx天线12辐射的功率。在测量的功率超过设定限制(例如，FCC、ETSI所规定的功率水平)的情况下，处理器6可以通过相应地控制Tx电路2来调节传输功率。这同样适用于辐射功率低于法律允许水平的情况。在这种情况下，处理器6也可以相应地调节传输功率，以便尽可能最好地利用法律限制，从而提供最佳发射性能。

本发明实现了在移动FMTx(或者Rx)设备中利用最佳匹配连续地操作天线。而且，将使用最优辐射功率连续地操作FMTx设备，同时还符合相应的法律限制。

Claims (41)

1.一种用于信号传输的方法，包括：

-确定使用连接至移动电子设备的相应天线的无线电发射机电路来发射携带音频数据的无线电传输；

-检测传输条件的改变；

-响应于检测到传输条件的改变，确定调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的阻抗匹配以符合所述移动电子设备的当前区域位置处的广播功率水平法律规章；

-在所述无线电传输中检测所述音频数据中具有局部音量最小值的段的出现；

-将所述阻抗匹配的调节放置在所述段的所述局部音量最小值中；以及

-在所述无线电传输中的所述音频数据中具有局部音量最小值的段的所述出现期间，调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的阻抗匹配以符合所述移动电子设备的当前区域位置处的所述广播功率水平法律规章，从而由所述调节导致的所述无线电传输的中断或失真更少被察觉。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

-测量所述天线处的电压摆动。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述调节包括：

确定由所述天线辐射的广播功率不符合一个或多个广播功率水平法律规章；以及

调节由所述天线辐射的广播功率以符合所述广播功率水平法律规章。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述广播功率的调节以预定的、随机的或者伪随机的间隔进行重复。

5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

-检测附件设备是否连接到所述移动电子设备。

6.根据权利要求5所述的方法，其中调节辐射的广播功率包括停止所述无线电传输。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述检测附件设备是否连接包括：检测指示附件设备连接的用户输入。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述检测附件设备是否连接以预定的间隔重复，或者连续地执行。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，进一步包括：

-在所述移动电子设备处测量由所述天线辐射的功率；以及

-检测所述测量的辐射功率是否超过预定上限。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述调节包括：

-如果所述测量的辐射功率超过所述预定上限，则降低传输功率。

11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

-检测所述测量的辐射功率是否低于预定下限；

其中所述调节包括：

-如果所述测量的辐射功率低于所述预定下限，则增加传输功率。

12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

-如果辐射功率在预定时间长度内没有超过所述上限，则增加传输功率。

13.根据权利要求9所述的方法，其中所述测量以预定间隔执行或者连续执行。

14.根据权利要求9所述的方法，其中所述预定上限和/或所述预定下限基于所述移动电子设备的以下至少一项来选择：

-定位数据；

-蜂窝网络连接数据；

-时区设置；

-语言设置；

-国家设置；以及

-移动国家代码MCC。

15.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

-确定辐射功率是否处于预定窗口之外；以及

-如果所述辐射功率处于所述窗口之外时，则生成中断；

其中所述调节响应于所述中断而执行。

16.一种移动电子设备，包括：

-无线电发射机电路；

-与所述无线电发射机电路连接的天线；以及

-控制器，其被配置为确定使用所述无线电发射机电路来发射携带音频数据的无线电传输，被配置为检测传输条件的改变，以及被配置为响应于检测到传输条件的改变，确定调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的阻抗匹配以符合所述设备的当前区域位置处的广播功率水平法律规章；

其中所述控制器还被配置为在所述无线电传输中检测所述音频数据中具有局部音量最小值的段的出现，被配置为将所述阻抗匹配的调节放置在所述段的所述局部音量最小值中，以及被配置为在所述无线电传输中的所述音频数据中具有局部音量最小值的段的所述出现期间，调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的阻抗匹配以符合所述设备的当前区域位置处的所述广播功率水平法律规章，从而由所述调节导致的所述无线电传输的中断或失真更少被察觉。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述控制器被配置为确定由所述天线辐射的广播功率不符合一个或多个广播功率水平法律规章，以及被配置为调节由所述天线辐射的广播功率以符合所述广播功率水平法律规章。

18.根据权利要求16所述的设备，其中所述控制器被配置为测量所述天线处的电压摆动。

19.根据权利要求17所述的设备，进一步包括：

-连接至所述天线的变抗器；

其中所述控制器被配置为通过控制所述变抗器来执行所述广播功率的调节。

20.根据权利要求17所述的设备，其中所述控制器被配置为以预定的、随机的或者伪随机的间隔来重复所述广播功率的调节。

21.根据权利要求16所述的设备，进一步包括：

-用于提供将要在所述无线电传输中发射的音频数据的接口。

22.根据权利要求21所述的设备，进一步包括：

-存储组件，其被配置为存储音频数据以及包括所述接口。

23.根据权利要求16至22中任一项所述的设备，其中所述控制器被配置为检测附件设备是否连接至所述移动电子设备。

24.根据权利要求23所述的设备，其中所述控制器被配置为停止所述无线电传输。

25.根据权利要求23所述的设备，进一步包括：

-用户接口；

其中所述控制器被配置为通过检测指示附件设备连接的用户输入来检测附件设备是否连接。

26.根据权利要求23所述的设备，其中所述控制器被配置为以预定的间隔或是连续地重复所述检测附件设备是否连接。

27.根据权利要求16所述的设备，进一步包括：

-信号检测器，其被配置为测量由所述天线辐射的功率；

其中所述控制器被配置为检测所述辐射功率是否超过了预定上限。

28.根据权利要求27所述的设备，其中所述控制器被配置为在所述测量的辐射功率超过所述预定上限的情况下，通过降低传输功率来调节由所述天线辐射的功率。

29.根据权利要求27所述的设备，其中所述控制器被配置为检测所述辐射功率是否低于预定水平下限，并且被配置为在所述测量的辐射功率低于所述预定水平下限的情况下，通过增加传输功率来调节由所述天线辐射的功率。

30.根据权利要求27所述的设备，其中所述控制器被配置为在辐射功率没有超过所述上限达到预定时间长度的情况下，增加传输功率。

31.根据权利要求27所述的设备，其中所述控制器被配置为以预定的间隔或者连续地执行所述检测所述辐射功率是否超过所述预定上限或者低于所述预定下限。

32.根据权利要求27所述的设备，进一步包括：

-中断生成器，其被配置为在辐射功率处于预定的窗口之外时生成中断；

其中所述控制器被配置为响应于所述中断来执行所述调节。

33.根据权利要求27至32中任一项所述的设备，其中所述控制器被配置为基于所述移动电子设备的以下至少一项来选择所述预定上限和/或所述预定下限：

-定位数据；

-蜂窝网络连接数据；

-时区设置；

-语言设置；

-国家设置；以及

-移动国家代码MCC。

34.根据权利要求16所述的设备，其中所述设备是以下之一或其组合：

-专用调频发射机FMTx设备；

-移动电话；

-个人数字助理PDA；以及

-媒体播放器。

35.一种用于信号传输的设备，包括：

-用于确定使用连接至移动电子设备的相应天线的无线电发射机电路来发射携带音频数据的无线电传输的装置；

-用于检测传输条件的改变的装置；以及

-用于响应于检测到传输条件的改变来确定调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的阻抗匹配以符合所述移动电子设备的当前区域位置处的广播功率水平法律规章的装置；

-用于在所述无线电传输中检测所述音频数据中具有局部音量最小值的段的出现的装置；

-用于将所述阻抗匹配的调节放置在所述段的所述局部音量最小值中的装置；以及

-用于在所述无线电传输中的所述音频数据中具有局部音量最小值的段的所述出现期间调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的阻抗匹配以符合所述移动电子设备的当前区域位置处的所述广播功率水平法律规章的装置，从而由所述调节导致的所述无线电传输的中断或失真更少被察觉。

36.一种用于信号接收的方法，包括：

-使用连接至移动电子设备的相应天线的无线电接收机电路来接收携带音频数据的无线电传输；

-检测传输条件的改变；

-响应于检测到传输条件的改变，确定调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的阻抗匹配以符合所述移动电子设备的当前区域位置处的广播功率水平法律规章；

-在所述无线电传输中检测所述音频数据中具有局部音量最小值的段的出现；

-将所述阻抗匹配的调节放置在所述段的所述局部音量最小值中；以及

-在所述无线电传输中的所述音频数据中具有局部音量最小值的段的所述出现期间，调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的阻抗匹配以符合所述移动电子设备的当前区域位置处的所述广播功率水平法律规章，从而由所述调节导致的所述无线电传输的中断或失真更少被察觉。

37.根据权利要求36所述的方法，进一步包括：

-测量所述天线处的电压摆动；

其中执行所述调节，使得所述电压摆动最大化。

38.根据权利要求36所述的方法，其中所述调节以预定的、随机的或者伪随机的间隔重复。

39.一种移动电子设备，包括：

-无线电接收机电路；

-连接至所述无线电接收机电路的天线；以及

-控制器，其被配置为使用所述无线电接收机电路来接收携带音频数据的无线电传输，被配置为检测传输条件的改变，以及被配置为响应于检测到传输条件的改变而确定调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的阻抗匹配以符合所述设备的当前区域位置处的广播功率水平法律规章；

其中所述控制器还被配置为在所述无线电传输中检测所述音频数据中具有局部音量最小值的段的出现，被配置为将所述阻抗匹配的调节放置在所述段的所述局部音量最小值中，并且被配置为在所述无线电传输中的所述音频数据中具有局部音量最小值的段的所述出现期间，调节所述天线与所述无线电发射机电路之间的阻抗匹配以符合所述设备的当前区域位置处的所述广播功率水平法律规章，从而由所述调节导致的所述无线电传输的中断或失真更少被察觉。

40.根据权利要求39所述的设备，其中所述控制器被配置为测量所述天线处的电压摆动，并且被配置为执行所述调节以使电压摆动最大化。

41.根据权利要求39所述的设备，其中所述控制器被配置为以预定的、随机的或者伪随机的间隔来重复所述调节。