CN102763270A

CN102763270A - 用于基于位置设置多频段天线的系统和方法

Info

Publication number: CN102763270A
Application number: CN201080063270.7A
Authority: CN
Inventors: D·贝洛斯; R·雅弗雷
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: US8462053B2; EP2534729A1; CN102763270B; WO2011096985A1; KR20120104628A; US20110193750A1

Abstract

本公开内容包括用于基于位置信息设置多频段可调谐天线、四频段天线或类似物的系统和方法。具体地，本发明可以包括其中使用位置数据来设置天线中的工作频率和其他参数的移动计算设备、连接到天线的电路系统、操作方法等等。可以从无线基站、从全球定位系统（GPS）或类似物提供位置数据。有利地，本发明简化天线设计和操作，允许使用可调谐的双频段天线来代替常规的四频段天线。进一步，本发明包括用于调谐多频段可调谐天线而不要求用户输入的自动化系统和方法。

Description

用于基于位置设置多频段天线的系统和方法

发明领域

本发明通常涉及无线通信。更具体地，本发明涉及用于基于例如来自全球定位卫星（GPS）接收器、移动基站或类似物的位置信息设置多频段天线的工作参数的系统和方法。

发明背景

无线移动计算设备正在激增。示例性设备包括蜂窝式电话、智能电话、带有无线适配器的膝上型计算机、个人数字助理、平板计算机、上网本等等。为了覆盖全球，这些设备通常包括四频段WAN天线，该天线工作在四个频段，其中两个仅用于北美（850MHz和1900MHz），且其他两个仅用于欧洲/亚太（900MHz和1800MHz）。当移动计算产品变得更小且对附加天线的需要增加时，满足所有期望的天线要求的设计挑战变得更多且更加困难。尤其，启用无线的设备至少被设计为满足850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz频段。在可用的有限体积内，这总是挑战，在其中波长较长的较低频段下尤其如此。可用来简化天线的任何努力都将得到改善的系统解决方案。

发明概述

在本发明的示例性实施例中，一种系统包括具有可调整的工作参数的天线；位置确定机构；以及连接到天线和位置确定机构的电路系统，其中，该电路系统被配置为基于来自位置确定机构的位置来设置可调整的工作参数。可调整的工作参数可以包括工作频率。可选地，天线可以包括连接到工作在850MHz频段、900MHz频段、1800MHz频段和1900MHz频段的无线电系统的四频段天线。电路系统可以被配置为响应于位于北美的位置在850MHz频段和1900MHz频段操作无线电系统，且电路系统可以被配置为响应于位于欧洲或亚太的位置在900MHz频段和1800MHz频段操作无线电系统。替代地，天线可以包括被配置为由电路系统调谐到特定的工作频率的可调谐天线。可调谐天线可以连接到数字可调谐电容器，数字可调谐电容器被配置为响应于数字可调谐电容器上的设置偏移可调谐天线的谐振频率。可调谐天线可以被配置为工作在850MHz频段、900MHz频段、1800MHz频段和1900MHz频段。电路系统可以被配置为响应于位于北美的位置在850MHz频段和1900MHz频段操作可调谐天线，且电路系统可以被配置为响应于位于欧洲或亚太的位置在900MHz频段和1800MHz频段操作可调谐天线。可调整的工作参数可以包括除了工作频率之外的附加的参数。可选地，位置确定机构可以包括全球定位卫星接收器和系统。替代地，位置确定机构可以被配置为基于所接收的信号执行三角测量。电路系统可以被配置为基于来自位置确定机构的位置自动地设置可调整的工作参数且无需用户干预。

在本发明的另一示例性实施例中，移动设备包括无线电装置，该无线电装置包括具有可调整的工作设置的天线；位置确定装置；以及耦合到存储器、无线电装置和位置确定装置的处理器；其中，处理器被配置为：从位置确定装置接收位置；且基于该位置设置可调整的工作设置。存储器可以包括基于多个位置的设置，且其中，处理器可以被配置为基于该位置选择适当的设置。可调整的工作设置可以包括工作频率。可选地，天线可以包括连接到工作在850MHz频段、900MHz频段、1800MHz频段和1900MHz频段的无线电系统的四频段天线；且处理器可以被配置为响应于位于北美的位置将无线电系统设置在850MHz频段和1900MHz频段，且处理器可以被配置为响应于位于欧洲或亚太的位置将无线电系统设置在900MHz频段和1800MHz频段。替代地，天线可以包括被配置为由电路系统调谐到特定的工作频率的可调谐天线；可调谐天线可以连接到数字可调谐电容器，数字可调谐电容器被配置为响应于数字可调谐电容器上的设置偏移可调谐天线的谐振频率；可调谐天线可以被配置为工作在850MHz频段、900MHz频段、1800MHz频段和1900MHz频段；且电路系统可以被配置为响应于位于北美的位置在850MHz频段和1900MHz频段操作可调谐天线，且电路系统可以被配置为响应于位于欧洲或亚太的位置在900MHz频段和1800MHz频段操作可调谐天线。位置确定装置可以包括全球定位卫星接收器和系统。处理器可以被配置为基于来自位置确定装置的位置自动地设置可调整的工作设置且无需用户干预。

在本发明的再一个示例性实施例中，一种方法包括提供包括可调整的天线的设备；基于设备中的电路系统自动地确定设备的位置；基于所确定的位置设置可调整的天线，其中，设置可调整的天线至少包括设置天线的工作频率；以及操作该设备。

附图简述

在此参考各图阐释和描述本发明，附图中，相同的附图标号分别指示相同的方法步骤和/或系统部件，且附图中：

图1是具有基于来自位置确定装置的信息自动地设置的多频段天线的移动计算设备的框图；

图2是与图1的移动计算设备一起使用的四频段天线的回程损耗曲线图；

图3是与图1的移动计算设备一起使用的双频段可调谐天线的回程损耗图；以及

图4是使用实时位置信息来调整和设置与移动无线设备相关联的天线的操作方法的流程图。

本发明的详细描述

在各种示例性的实施例中，本发明包括用于基于位置信息设置多频段可调谐天线、四频段天线或类似物的系统和方法。具体地，本发明可以包括其中使用位置数据来设置天线的工作频率的移动计算设备、连接到天线的电路系统、操作方法等等。可以从无线基站、全球定位系统（GPS）或类似物提供位置数据。有利地，本发明简化天线设计和操作，允许使用可调谐的双频段天线来代替常规的四频段天线。进一步，本发明包括用于调谐多频段可调谐天线而不要求用户输入的自动化系统和方法。

参见图1，在示例性的实施例中，本发明包括具有多频段天线12的移动计算设备10。移动计算设备10可以包括蜂窝式电话、智能电话、PDA、具有无线适配器的膝上型计算机或类似物。移动计算设备10可以是数字设备，该数字设备在硬件体系结构方面通常包括处理器14、输入/输出（I/O）接口16、连接到多频段天线12的无线电装置18、存储器20、数据存储22和位置确定装置24。本领域中的普通技术人员应明白，图1以过度简化的方式叙述移动计算设备10，且实际的实施例可以包括附加的部件以及合适地配置的处理逻辑，以便支持在此不详细描述的已知的或常规的操作特征。各部件（12、14、16、18、20、22和24）在通信上经由本地接口26耦合。本地接口26可以是例如但不限于本领域中已知的一个或多个总线或其他有线或无线连接。本地接口26可以具有出于简单起见而忽略了的附加的要素，例如控制器、缓冲器（高速缓存）、驱动器、转发器和接收机以及其他，以便允许通信。进一步，本地接口26可以包括地址、控制和/或数据连接以便允许在前述组件当中的适当通信。

处理器14是用于执行软件指令的硬件设备。处理器14可以是任何定制或商购的处理器、中央处理单元（CPU）、与移动计算设备10相关联的若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器（以微芯片或芯片组的形式）、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列、或通常用于执行软件指令的任何设备。当移动计算设备10正在工作时，处理器14被配置为执行被存储在存储器20内的软件、向存储器20传输数据并传输来自存储器20的数据、以及通常依照软件指令控制移动计算设备10的操作。I/O接口16可以用来从一个或多个设备或组件接收用户输入和/或用来向一个或多个设备或组件提供系统输出。可以经由例如键盘、键区、鼠标、滚动条、按钮、条形码扫描器、触摸屏等等提供用户输入。可以经由诸如液晶显示器（LCD）等等的显示设备提供系统输出。I/O接口16也可以包括例如串行端口、并行端口、小型计算机系统接口（SCSI）、红外（IR）接口、射频（RF）接口和/或通用串行总线（USB）接口。I/O接口16可以包括允许用户与移动设备10交互的图形用户界面（GUI）。另外，I/O接口16还可以包括成像设备，即照相机、摄像机等等。

无线电装置18包括被配置为与多频段可调谐天线12交互以便允许到外部访问设备或网络的无线通信的RF电路系统和逻辑。无线电装置18可以支持任何数量的合适的无线数据通信协议、技术或方法，包括但不限于：RF；IrDA（红外）；蓝牙；ZigBee（以及IEEE 802.15协议的其他变种）；IEEE 802.11（任何变体）；IEEE 802.16（WiMAX或任何其他变体）；通用移动通信系统（UMTS）；包括所有变种在内的码分多址（CDMA）；全球移动通信系统（GSM）和所有变种；时分多址（TDMA）和所有变种；直接序列扩频；跳频扩频；无线/无绳电信协议；无线家庭网络通信协议；寻呼网络协议；磁感应；卫星数据通信协议；无线医院或保健设施网络协议（例如工作在WMTS频段的那些）；GPRS；以及诸如无线USB的变种之类的专有无线数据通信协议。数据存储22可以用来存储数据。数据存储22可以包括任何易失性存储器元件（例如，随机存取存储器（RAM，例如DRAM、SRAM、SDRAM等等））、非易失性存储器元件（例如，ROM、硬盘驱动器、带、CDROM等等）及其组合。此外，数据存储22可以包含电、磁、光和/或其他类型的存储介质。

存储器20可以包括任何易失性存储器元件（例如，随机存取存储器（RAM，例如DRAM、SRAM、SDRAM等等））、非易失性存储器元件（例如，ROM、硬盘驱动器、带、CDROM等等）及其组合。此外，存储器20可以包含电、磁、光和/或其他类型的存储介质。注意，存储器20可以具有分布式体系结构，其中各种部件彼此远程放置，但可由处理器14访问。存储器20中的软件可以包括一个或多个软件程序，其中的每一个都包括用于实现逻辑功能的可执行指令的已排序列表。在图1的示例中，存储器20系统中的软件包括合适的操作系统（O/S）28和程序30。操作系统28本质上控制其他计算机程序的执行，并提供调度、输入-输出控制、文件和数据管理、存储器管理和通信控制和相关服务。操作系统28可以是LINUX（或另一UNIX变种）、Android（可从Google获得）、Symbian OS、微软Windows、iPhone OS（可从苹果公司获得）、Palm OS、Blackberry OS等等中的任何。程序30可以包括被配置为在移动计算设备10上运行的各种应用。

移动计算设备10还包括位置确定装置24以实时判断设备10的位置。在一个示例性的实施例中，位置确定装置24可以包括GPS接收器、GPS天线和关联的电路系统、软件等等，以使用GPS卫星执行位置确定。例如，位置确定可以包括从多个不同的GPS卫星接收信号以及执行三角测量以判断位置。值得注意的是，大多数新移动电话通常配备有GPS接收机，且这些设备10可以包括利用位置信息的各种软件程序30，例如实时地图、定向、查找服务等等。在另一示例性的实施例中，位置确定装置24可以包括用于执行基于从不同的移动基站拾取的信号的三角测量的电路系统、软件等等。在这里，位置确定装置24执行与GPS接收器类似的分析，而是使用来自基站的信号代替来自GPS卫星的信号。在其他示例性的实施例中，位置确定装置24可以简单地接收来自移动基站的向设备10报告其一般位置的信号。注意，移动计算设备10除了天线12之外还可以包括多个附加天线。例如，位置确定装置24可以包括GPS天线。而且，移动计算设备10也可以包括无线局域网（WLAN）天线。在一个示例性的实施例中，所有这些天线都可以连接到无线电装置18，且无线电装置18包括与每一天线一起工作的各种部件和电路系统。在另一示例性的实施例中，GPS天线可以直接地连接至位置确定装置24，且位置确定装置24包括GPS电路系统。

在各种示例性的实施例中，移动计算设备10被配置为基于来自位置确定装置24的信息自适应地设置多频段天线12。具体地，移动计算设备10可以包括一个或多个程序30，一个或多个程序30被配置为接收来自位置确定装置24的位置数据并且基于该位置数据设置多频段天线12和无线电装置16上的工作参数。例如，存储器20和/或数据存储22可以包括多频段天线12的预先加载的各种工作参数。示例性工作参数可以包括频率工作范围、RF功率等等。

参见图2和图3，在各示例性实施例中，示出了移动计算设备10所使用的各种多频段天线12的回程损耗图。图2示出四频段天线，且图3示出双频段可调谐天线。基于北美、欧洲和亚太的不同工作频率，这些天线12要求不同的频段。例如，北美仅使用850MHz频段和1900MHz频段（由附图标号40、42指示），且欧洲和亚太仅使用900MHz频段和1800MHz频段（由附图标号44、46指示）。注意，850MHz频段和900MHz频段将永不同时使用，且1800MHz频段和1900MHz频段也将永不同时使用。图3中的双频段可调谐天线被配置为动态地调谐到（由附图标号50指示）850MHz频段和900MHz频段以及1800MHz频段和1900MHz频段中的任一个。

回来参见图1，在示例性的实施例中，移动计算设备10被配置为基于来自位置确定装置24的数据操作多频段天线12。例如，移动计算设备10可以包括作为操作系统28的一部分的逻辑和/或跟踪移动计算设备10的操作位置的独立程序30。进一步，这种逻辑可以被配置为响应于操作位置设置工作参数。例如，如果多频段天线12包括如图2中所阐释的四频段天线，则该逻辑可以基于操作位置被配置为工作在850MHz频段和1900MHz频段或900MHz频段和1800MHz频段。该逻辑还可以包括用来确定在哪些频段工作的预先确定的参数。例如，假设判断来自位置确定装置24的操作位置位于北美，那么，该逻辑可以指示四频段天线工作在850MHz频段和1900MHz频段。有利地，不要求用户设置网络或工作参数，而是移动计算设备10基于该位置自动地操作。

在另一示例性的实施例中，多频段天线12包括如图3中所阐释的可调谐的双频段天线。不需要设计能够同时地在所有四个频段发送或接收的天线。许多常规设计利用了被配置为在不同时刻工作在不同频段的四频段设计（图2）。有利地，利用可调谐的双频段天线显著地减少天线设计和操作要求，即，相比于四频段天线，更易于设计和操作双频段天线。除了提供可调谐的双频段天线以便覆盖与四频段天线相同的频率之外，本发明还利用位置确定装置24来自动地设置可调谐的双频段天线中的适当的频段。双频段天线的这种动态调谐基于来自位置确定装置24的输入，且不基于手动用户输入或设置。

本发明预期与任何可调谐的多频段天线一起使用。例如，使用商购的数字可调谐电容器，可以偏移天线的谐振频率。因此，代替构建较复杂的和潜在较大的结构来同时调谐四频段，例如图2中所阐释的四频段天线，可以改为设计谐振在两个频段（例如大约875MHz和大约1850MHz）的较简单的天线。而且，位置确定装置24可以确定其物理位置，且然后将双频段天线调谐到在世界上的该地区内使用的频率，例如基于移动计算设备10中例如在存储器20或数据存储22中预先加载的设置。

参见图4，在一个示例性的实施例中，示出使用实时位置信息来调整和设置与移动无线设备相关联的天线的操作方法60的流程图。操作方法60可以用带有可调整天线的任何无线设备实现（步骤62）。这可以包括在此阐释的移动计算设备10以及使用被配置为工作在多个频率或可以调谐或设置为工作在多个频率的天线的任何其他设备。该设备能够确定其位置（步骤64）。本发明预期任何实时位置确定方法，例如GPS、来自已知源的三角测量等等。该设备被配置为基于位置设置天线的工作参数（步骤66）。工作参数可以包括工作频率、功率、协议等等。一旦设置了工作参数，该设备就可以工作（步骤68）。在整个工作过程中，设备的位置可以改变，且设备可以被配置为检测显著的位置改变（步骤70）。显著的位置改变可以包括其中需要调整天线的工作参数的位置改变。例如，从北美移动到欧洲或亚太。替代地，显著的位置改变也可以是从CDMA提供商改变到要求不同的无线电设置的GSM提供商。如果存在显著的位置改变，则设备可以基于新的位置重新调整天线设置（步骤66）。在另一实施例中，忽略步骤70，且操作方法60可以仅在响应于打开移动设备10时操作一次，且仅在移动设备10断电和然后上电之后重复。

尽管在此已经参考优选的实施例及其具体示例阐述和描述了本发明，但本领域中的普通技术人员将容易明白，其他实施例和示例可以执行相似功能和/或取得类似的结果。所有这样的等效的实施例和示例落在本发明的精神和范围内，且预期由所附权利要求覆盖。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种系统，包括：

具有可调整的工作参数的可调谐天线（12），所述可调整的工作参数包括工作频率；

位置确定机构（24）；以及

连接到所述可调谐天线（12）和所述位置确定机构（24）的电路系统，其中，所述电路系统被配置为通过基于来自所述位置确定机构（24）的位置来偏移所述可调谐天线（12）的谐振频率来将所述可调谐天线（12）调谐至特定工作频率。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可调谐天线（12）连接至数字可调谐电容器，所述数字可调谐电容器配置成响应于所述数字可调谐电容器上的设置来偏移所述可调谐天线（12）的谐振频率。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可调整的工作参数包括除了所述工作频率之外的附加的参数。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电路系统被配置为基于来自所述位置确定机构（24）的位置来自动地将所述可调谐天线（12）调谐至特定工作频率且无需用户干预。

5.一种移动设备（10），包括：

包括具有可调整的工作设置的可调谐天线（12）的无线电装置（18），所述可调整的工作设置包括工作频率；

位置确定装置（24）；以及

耦合到存储器（20）、所述无线电装置（18）和所述位置确定装置（24）的处理器（14）；

其中，所述处理器（14）被配置为：

接收来自所述位置确定装置（24）的位置；以及

通过基于所述位置来偏移所述可调谐天线（12）的谐振频率来将

所述可调谐天线（12）调谐至特定工作频率。

6.如权利要求5所述的移动设备（10），其特征在于，所述存储器（20）包括基于多个位置的设置，且其中，所述处理器（14）被配置为基于所述位置选择适当的设置。

7.如权利要求5所述的移动设备（10），其特征在于，

所述可调谐天线（12）连接到数字可调谐电容器，所述数字可调谐电容器被配置为响应于所述数字可调谐电容器上的设置来偏移所述可调谐天线（12）的谐振频率；

其中，所述可调谐天线（12）被配置为工作在850MHz频段、900MHz频段、1800MHz频段和1900MHz频段；以及

其中，所述电路系统被配置为响应于位于北美的位置在850MHz频段和900MHz频段操作所述可调谐天线（12），且所述电路系统被配置为响应于位于欧洲或亚太的位置在900MHz频段和800MHz频段操作所述可调谐天线（12）。

8.如权利要求5所述的移动设备（10），其特征在于，所述处理器（14）被配置为基于来自所述位置确定装置（24）的位置来自动地将所述可调谐天线（12）调谐至特定工作频率且无需用户干预。

9.一种方法（60），包括：

提供包括可调整的天线（12）的设备（10）；

基于所述设备（10）中的电路系统（24）来自动地确定所述设备（10）的位置；

基于所确定的位置来设置所述可调整的天线（12），其中，设置所述可调整的天线（12）至少包括通过偏移所述可调整的天线（12）的谐振频率来设置所述天线（12）的工作频率；以及

操作所述设备（10）。

Claims

1.一种系统，包括：

具有可调整的工作参数的天线；

位置确定机构；以及

连接到所述天线和所述位置确定机构的电路系统，其中，所述电路系统被配置为基于来自所述位置确定机构的位置来设置所述可调整的工作参数。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可调整的工作参数包括工作频率，且其中所述天线包括被配置为由所述电路系统调谐到特定的工作频率的可调谐天线。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述可调整的工作参数包括除了所述工作频率之外的附加的参数。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电路系统被配置为基于来自所述位置确定机构的位置来自动地设置所述可调整的工作参数且无需用户干预。

5.一种移动设备，包括：

包括具有可调整的工作设置的天线的无线电装置；

位置确定装置；以及

耦合到存储器、所述无线电装置和所述位置确定装置的处理器；

其中，所述处理器被配置为：

接收来自所述位置确定装置的位置；以及

基于所述位置来设置所述可调整的工作设置。

6.如权利要求5所述的移动设备，其特征在于，所述存储器包括基于多个位置的设置，且其中，所述处理器被配置为基于所述位置选择适当的设置。

7.如权利要求5所述的移动设备，其特征在于，所述可调整的工作设置包括工作频率。

8.如权利要求7所述的移动设备，其特征在于，所述天线包括被配置为由所述电路系统调谐到特定的工作频率的可调谐天线；

其中，所述可调谐天线连接到数字可调谐电容器，所述数字可调谐电容器被配置为响应于所述数字可调谐电容器上的设置来偏移所述可调谐天线的谐振频率；

其中，所述可调谐天线被配置为工作在850MHz频段、900MHz频段、1800MHz频段和1900MHz频段；以及

其中，所述电路系统被配置为响应于位于北美的位置在850MHz频段和900MHz频段操作所述可调谐天线，且所述电路系统被配置为响应于位于欧洲或亚太的位置在900MHz频段和800MHz频段操作所述可调谐天线。

9.如权利要求5所述的移动设备，其特征在于，所述处理器被配置为基于来自所述位置确定装置的位置来自动地设置所述可调整的工作设置且无需用户干预。

10.一种方法，包括：

提供包括可调整的天线的设备；

基于所述设备中的电路系统来自动地确定所述设备的位置；

基于所确定的位置来设置所述可调整的天线，其中，设置所述可调整的天线至少包括设置所述天线的工作频率；以及

操作所述设备。