CN103038940B - 使用可重配置寄生元件来控制波束成形天线 - Google Patents

使用可重配置寄生元件来控制波束成形天线 Download PDF

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Abstract

提供了利用可重配置寄生元件来控制波束成形天线的方法、设备和系统。一种控制无线设备中的波束成形天线的方法包括：使用自适应匹配网络来计算所述波束成形天线的输入阻抗，其中所述波束成形天线包括主辐射元件和一个或更多个可重配置寄生元件，并且所述主辐射元件和所述可重配置寄生元件协同地接收、发射或接收且发射射频信号；确定所述波束成形天线的输入阻抗在容限之外；辨别所述无线设备的环境；使用所述波束成形天线的所述输入阻抗、预定输入阻抗观测表、所辨别环境或其任意组合，选择所述可重配置寄生元件的一部分；以及通过将所述可重配置寄生元件的所选部分与所述主辐射元件电连接、电耦合、或电连接且电耦合，更新所述波束成形天线。

Description

使用可重配置寄生元件来控制波束成形天线
相关申请的交叉引用
不存在相关申请。
技术领域
本发明大体上涉及天线，并且具体地涉及使用可重配置寄生元件来控制波束成形天线。
背景技术
广泛布设无线通信系统以提供例如各种与语音和数据相关的服务。典型的无线通信系统包括允许无线设备的用户共享公共网络资源的多接入通信网络。这些网络典型地需要多波段天线，用于从无线设备向基础设施(例如基站)发射和接收射频(“RF”)信号。这些网络的示例是在890MHz和960MHz之间操作的全球移动通信系统(“GSM”)；在1710MHz和1880MHz之间操作的数字通信系统(“DCS”)；在1850MHz和1990MHz之间操作的个人通信系统(“PCS”)；以及在1920MHz和2170MHz之间操作的通用移动电信系统(“UMTS”)。
新兴和未来的无线通信系统需要无线设备和基础设施，以在不同频带上操作新的通信模式，用来支持例如更高数据速率、增加的功能和更多用户。这些新兴系统的示例是单载波频分多址(“SC-FDMA”)系统、正交频分多址(“OFDMA”)系统和其他类似系统。OFDMA系统由各种技术标准支持，例如演进通用地面无线电接入(“E-UTRA”)、Wi-Fi、全球微波互通接入(“WiMAX”)、无线宽带(“WiBro”)、超移动宽带(“UMB”)、长期演进(“LTE”)和其他类似标准。
此外，无线设备和基础设施可以提供额外的功能，这需要使用在不同频带上操作的其他无线通信系统。这些其他系统的示例是在2400MHz和2484MHz之间操作的无线局域网(“WLAN”)系统、IEEE802.11b系统和蓝牙系统；在5150MHz和5350MHz之间操作的WLAN系统、IEEE802.11a系统和HiperLAN系统；在1575MHz操作的全球定位系统(“GPS”)；以及其他类似系统。
在政府和工业界的很多无线通信系统需要宽带、低剖面天线。这种系统需要同时支持多频带的天线。此外，这种系统需要双极化以支持极化分集、极化频率重用或其他类似极化操作。
此外，智能天线(例如波束成形天线)可以用于在无线通信系统中增加容量、减少同信道和相邻信道干扰、提高范围、降低发射功率和减轻多径传播效应。智能天线可以将电磁RF能量导向到优选方向上，例如朝向基站的天线。智能天线典型地由多个辐射元件组成，辐射元件可以切换到特定配置以对天线方向图波束进行成形和导向。
然而，智能天线可能遭受多个限制，包括与环境相关的情况所导致的性能降低。这种情况可以包括在智能天线附近出现用户或事物；多径传播效应；无线设备经过网络的速率；以及其他类似效应。这些环境情况的影响可能导致例如掉话、发射功率电平升高、数据速率降低、功耗升高以及其他类似效应。因此，期望具有能够适配这种环境情况的智能天线。
附图说明
为了让本领域普通技术人员理解并实施本公开，现参考通过参考附图示出的示例性实施例。在所有附图中，类似的附图标记表示相同或功能上类似的元件。根据本公开，附图与详细描述结合，形成了说明书的一部分，并用于进一步示出示例性实施例并解释各种原理和优点，其中：
图1是无线通信系统的示例。
图2是示出了根据这里阐述的各方案的无线设备的一个实施例的方框图。
图3示出了根据这里阐述的各方案的无线设备的波束成形天线系统的一个实施例的方框图。
图4示出了根据这里阐述的各方案的无线设备的波束成形天线系统的另一实施例的方框图。
图5示出了根据这里阐述的各方案的无线设备的波束成形天线系统的另一实施例的方框图。
图6是根据这里阐述的各方案，使用可重配置寄生元件来适配波束成形天线的方法的一个实施例的流程图。
图7是根据这里阐述的各方案，使用可重配置寄生元件来适配波束成形天线的方法的另一实施例的流程图。
图8是根据这里阐述的各方案，使用可重配置寄生元件来适配波束成形天线的方法的另一实施例的流程图。
图9是根据这里阐述的各方案，使用可重配置寄生元件来适配波束成形天线的方法的另一实施例的流程图。
图10示出了根据这里阐述的各方案的无线设备的波束成形天线系统的另一实施例的方框图。
图11示出了根据这里阐述的各方案的波束成形天线系统的一个实施例的性能的仿真结果。
本领域技术人员将了解，附图中的元件被示出以阐述、简化并进一步用于帮助提高对示例性实施例的理解，并且不一定按比例绘制。
具体实施方式
虽然下文公开了用于无线通信系统中的示例性方法、设备和系统，本领域普通技术人员应当理解，本公开的教导绝不限于示出的示例性实施例。相反，可以考虑在备选的配置和环境中实施本公开的教导。例如，虽然这里描述的示例性方法、设备和系统是与针对上述无线通信系统的配置结合进行描述的，本领域普通技术人员将容易地认识到示例性方法、设备和系统可以用于其他无线通信系统，并可以按照需要被配置为与这些其他系统相对应。因此，虽然下文描述示例性方法、使用示例性方法的设备和系统，本领域普通技术人员将了解，所公开的示例性实施例不是实现这种方法、设备和系统的唯一途径，并且附图和说明书应当看作实际上是示意性的，而不是限制性的。
这里描述的各种技术可以用于各种无线通信系统。这里描述的各种方案被呈现作为可以包括多个组件、元件、部件、模块、外围设备等的方法、设备和系统。此外，这些方法、设备和系统可以包括或不包括额外的组件、元件、部件、模块、外部设备等。重要的是注意，可以互换地使用术语“网络”和“系统”。这里描述的相关术语，例如“上”和“下”、“左”和“右”、“第一”和“第二”等可以仅用于区别一个实体或动作和另一实体或动作，而不一定要求或暗示这种实体或动作之间的任意实际的这种关系或顺序。术语“或”意在表示包含性“或”而不是排斥性“或”的意思。此外，除非另外规定或从上下文中可清楚其指示单数形式，否则术语“一”意在表示一个或更多个的意思。这里描述的术语“电耦合”(也称为“电容性耦合”、“电感性耦合”或两者)至少包括经由电场和磁场(包括通过电绝缘区域)的耦合。这里描述的术语“电连接”至少包括通过导电路径或通过电容器，区别于仅通过电磁感应的连接。
无线通信系统典型地由多个无线设备和多个基站组成。基站也可以称为node-B(“NodeB”)、基站收发站(“BTS”)、接入点(“AP”)、卫星、路由器或一些其他等同术语。基站典型地包含与一个或更多个天线电连接以用来与无线设备通信的一个或更多个RF发射机、RF接收机或两者。
无线通信系统中使用的无线设备也可以称为移动站(“MS”)、终端、蜂窝电话、蜂窝手机、个人数字助理(“PDA”)、智能手机、手持电脑、台式计算机、膝上计算机、平板计算机、打印机、机顶盒、电视机、无线装置或一些其他等同术语。无线设备可以包含与一个或更多个天线电连接的一个或更多个RF发射机、RF接收机或两者，用来与基站通信。此外，移动设备可以是固定的或移动的，并具有移动通过无线通信网络的能力。
图1是根据这里描述的各种方案的无线通信系统100的方框图。在一个实施例中，系统100可以包括无线设备101、基站102、卫星125、接入点126、另一无线设备127或其任意组合。无线设备101可以包括与存储器104电连接的处理器103(也称为协同处理器、控制器或其他类似术语)、输入/输出设备105、收发机106、短距离RF通信子系统109、另一RF通信子系统110或其任意组合，无线设备101可以使用这些组件来实现这里描述的各种方案。处理器103可以管理和控制无线设备101的整体操作。无线设备101的收发机106可以包括发射机107、接收机108或两者。此外，与无线设备101相关联的发射机107、接收机108、短距离RF通信子系统109、其他RF通信子系统110或其组合可以与天线141电连接。
在当前实施例中，无线设备101能够包括与基站102、卫星125、接入点126、其他无线设备127或其任意组合进行双向语音通信、双向数据通信或两者。语音和数据通信可以与使用例如相同或不同基站102的相同或不同网络相关联。无线设备101的收发机106的详细设计是取决于所使用的无线通信系统。当无线设备101与基站102正在进行双向数据通信时，例如文本消息可以由天线141接收到，由收发机106的接收机108处理，并提供给处理器103。
在图1中，短距离RF通信子系统109也可以集成在无线设备101中。例如，短距离RF通信子系统109可以包括蓝牙模块、WLAN模块或两者。短距离RF通信子系统109可以使用用于发射RF信号、接收RF信号或两者的天线141。蓝牙模块可以使用天线141以例如与其他无线设备127(例如具有蓝牙功能的打印机)通信。此外，WLAN模块可以使用天线141以与接入点126(例如路由器或其他类似设备)通信。
此外，其他RF通信子系统110也可以集成在无线设备101中。例如，其他RF通信子系统110可以包括使用无线设备101的天线141的GPS接收机，以从一个或多个GPS卫星125接收信息。此外，其他RF通信子系统110可以使用无线设备101的天线141，用于发射RF信号、接收RF信号或两者。
类似地，基站102可以包括与存储器114和收发机116电连接的处理器113，基站102可以使用处理器113以实现这里描述的各种方案。基站102的收发机116可以包括发射机117、接收机118或两者。此外，与基站102相关联的发射机117、接收机118或两者可以与天线121电连接。
在图1中，基站102可以使用天线141和121在上行链路中，并且使用天线141和121在下行链路中与无线设备101通信，其中天线141和121分别与无线设备101和基站102相关联。上行链路表示从无线设备到基站的通信，而下行链路表示从基站到无线设备的通信。在一个实施例中，基站102可以使用发射机117和天线121发起下行链路信息，其中可以使用天线141通过接收机108在无线设备101处接收该信息。这种信息可以与基站102和无线设备101之间的通信链路相关。一旦无线设备101在下行链路上接收到这种信息，无线设备101可以处理所接收的信息以产生与所接收信息相关的响应。可以使用发射机107和天线141在上行链路上从无线设备101发回这种响应，并使用天线121和接收机118在基站102接收这种响应。
图2是示出了根据这里阐述的各方案的无线设备200的一个实施例的方框图。在图2中，无线设备200可以包括与以下各项电连接的处理器203：例如，收发机205、解码器206、编码器207、存储器204、导航机制211、显示器212、发射机213、显示器覆盖物214、显示控制器216、触摸感应显示器218、致动器220、传感器223、辅助输入/输出子系统224、数据端口226、扬声器228、麦克风230、短距离RF通信子系统209、另一RF通信子系统210、订户标识模块或可移除用户标识模块(“SIM/RUIM”)接口240、电池接口242、其他组件或其任意组合。导航机制211可以是例如轨迹球、方向板、跟踪板、触摸感应显示器、滚轮或其他类似导航机制。
在图2中，处理器203可以控制和执行与无线设备200的控制、操作或两者相关联的各种功能。无线设备200可以由例如电池244、交流电(“AC”)源、另一电源或其任意组合供电。在图2中，无线设备200可以使用例如电池接口242，来接受来自电池244的电能。电池244可以是例如可充电池、可替换电池或两者。处理器203可以经由电池接口242控制电池244。
在此实施例中，无线设备200可以使用例如与辅助输入/输出子系统224、数据端口226、收发机205、短距离RF通信子系统209、另一RF通信子系统210或其任意组合电连接的处理器203，执行通信功能，包括数据通信、语音通信、视频通信、其他通信或其任意组合。无线设备200可以在例如网络250之间通信。网络250可以由例如多个无线设备和多个基础设施组成。
在图2中，显示控制器216可以与显示器覆盖物214、显示器212或两者电连接。例如，显示器覆盖物214和显示器212可以与显示控制器216电连接，以形成例如触摸感应显示器218。触摸感应显示器218也可以称为触摸屏显示器、触摸屏监视器、触摸屏终端或其他类似术语。处理器203可以直接控制显示器覆盖物214、使用显示控制器216间接控制显示器覆盖物214或两者。处理器203可以在无线设备200的显示器212、触摸感应显示器218或两者上显示例如存储器210中存储的电子文件。
在当前实施例中，无线设备200可以包括与处理器203电连接的传感器223。传感器223可以是例如加速计传感器、倾斜传感器、力传感器、光传感器或其任意组合。此外，传感器223可以包括相同或不同的多个传感器。例如，传感器223可以包括加速计传感器和光传感器。加速计传感器可以用于例如检测重力的方向、重力感应反作用力或两者。此外，加速计传感器可以用于在各种方向对准(alignment)(例如水平方向对准)上检测无线设备200的放置。加速计传感器可以包括例如具有检验质量的悬臂梁和合适的偏转感应电路。光传感器可以与例如桌面鼠标中使用的传感器相同或类似。备选地，光传感器可以是例如摄像机镜头。处理器203可以被配置为处理由摄相机镜头捕捉的连续图像，并使用这些图像以检测无线设备100相对于物体、表面或用户的方向、距离或两者。例如，处理器203可以被配置为处理由摄相机镜头捕捉的连续图像，并使用这些图像以检测无线设备200的用户将该设备放置在例如靠近用户耳朵的位置。
在图2中，无线设备200可以包括订户标识模块或可移除用户标识模块(“SIM/RUIM”)卡238。SIM/RUIM卡238可以包含例如用户标识信息，其可以用于允许无线设备200的用户接入网络250。SIM/RUIM卡238可以与SIM/RUIM接口240电连接，其中处理器203可以经由SIM/RUIM接口240控制SIM/RUIM卡238。用户标识信息可以存储在存储器204中，并可以通过处理器203访问。
在此实施例中，无线设备200可以包括操作系统246和软件模块248，其可以存储在计算机可读介质(例如存储器204)中。存储器204可以是例如RAM、静态RAM(“SRAM”)、动态RAM(“DRAM”)、只读存储器(“ROM”)、易失性存储器、非易失性存储器、寄存器存储器、硬盘存储器、虚拟存储器、其他存储器或其任意组合。处理器203可以执行存储器204中存储的程序指令，该程序指令与操作系统246、软件模块248、其他程序指令或程序指令的组合相关联。处理器203可以经由收发机205、辅助输入/输出子系统224、数据端口226、短距离RF通信子系统209、另一RF通信子系统210或其任意组合，将操作系统246、软件模块248、数据、电子文档或其任意组合加载到存储器204中。
图3示出了根据这里阐述的各方案的无线设备的波束成形天线系统300的一个实施例的方框图。在图3中，系统300可以包括波束成形天线341、自适应匹配网络342、收发机305、使用检测器344、传感器323、控制器303、切换电路347、其他元件或其任意组合。波束成形天线341可以包括具有一个或更多个可重配置寄生元件的主辐射元件。波束成形天线341可以对从波束成形天线341辐射的电磁天线方向图波束进行成形和导向，以例如提高发射信号、接收信号或两者的质量。例如，当经过基站的覆盖区域时，波束成形天线341可以自适应地偏转天线方向图波束使其朝向该基站。此外，波束成形天线341可以对天线方向图波束进行导向以使其远离相关联的无线设备的用户，以减少这种用户吸收的电磁能量的量。同样，通过对波束成形天线341的天线方向图波束进行导向以使其朝向例如基站处的接收天线，可以减少其他无线设备接收的同信道或相邻信道干扰的量。通过更有效且高效地接收RF信号、辐射RF信号或两者，使用波束成形天线341的无线设备可以实现具有更低平均功耗的更好性能。
在图3中，可以使用例如与切换电路347相关联的切换元件以选择波束成形天线341的可重配置寄生元件，执行天线方向图波束的偏转。所选寄生元件和主辐射元件可以协同地接收和辐射RF信号。波束成形天线341可以与自适应匹配网络342电连接，可以例如实时地、接近实时地、非实时地、周期性地、非周期性地或其任意组合地使用自适应匹配网络342以匹配波束成形天线341的输入阻抗，来提高功率传递和减少来自波束成形天线341的反射。此外，可以例如实时地、接近实时地、非实时地、周期性地、非周期性地或其任意组合地使用自适应匹配网络342，以估计波束成形天线341的输入阻抗。收发机305可以包括发射机、接收机或两者。收发机305的输入可以是RF信号，该RF信号已经经由波束成形天线341从电磁信号转换为电信号。收发机305的输出可以是基带信号或中频(“IF”)信号。在下行链路上，收发机305的输入可以是RF信号，该RF信号可以经由波束成形天线341从电磁信号转换为电信号。收发机305的输出可以是基带信号或中频(“IF”)信号。类似地，在上行链路上，收发机305的输入可以是基带信号或IF信号。收发机305的输出可以是RF信号，该RF信号可以通过波束成形天线341从电信号转换为电磁信号。收发机305的详细设计取决于例如所使用的无线通信系统。
在当前实施例中，使用检测器344可以用于确定例如无线设备的朝向、操作模式、操作环境或其任意组合，这可用于确定更新波束成形天线341、适配波束成形天线341的天线方向图波束或两者。使用检测器344可以接收例如来自自适应匹配网络342的信号、来自收发机305的信号、来自传感器323的信号、其他信号或其任意组合。使用检测器344可以通过识别以下各项的改变，确定无线设备的操作环境：例如，波束成形天线341的接收信号强度、使用例如加速计确定无线设备的方向对准、接收信号的传播特性、波束成形天线341的输入阻抗、其他信息或其任意组合。
例如，使用检测器344可以使用无线设备的呼叫处理状态、无线设备的方向对准、波束成形天线341输入阻抗的改变、其他因素或其任意组合，在语音通话期间确定无线设备靠近用户耳朵。例如，使用检测器344可以从传感器323接收信号，该信号指示无线设备是大致水平方向对准，这与语音通话期间用户对无线设备的放置一致。此外，控制器303可以向使用检测器344提供例如无线设备的呼叫处理状态，例如语音呼叫状态。此外，使用检测器344可以使用自适应匹配网络342来监控波束成形天线341的输入阻抗的改变，其可以用于确定例如无线设备靠近用户的身体。在确定例如在语音呼叫期间无线设备靠近用户的耳朵之后，控制器303可以切换波束成形天线341的一个或更多个可重配置寄生元件，以偏转天线方向图波束以使其远离用户的身体。
在图3中，控制器303可以通过使用以下各项的改变，确定更新波束成形天线341的天线方向图波束：例如，波束成形天线341的接收信号强度、无线设备的方向对准、经由波束成形天线341的接收信号的传播特性、使用自适应匹配网络342的波束成形天线341的输入阻抗或其任意组合。在另一实施例中，控制器303可以测量波束成形天线341的多个接收信号强度，其中每个测量值对应于具有一个或更多个不同可重配置寄生元件的主辐射元件。此外，控制器303可以通过例如比较一个或更多个这种接收信号强度和当前配置的波束成形天线的接收信号强度，确定偏转波束成形天线341。
图4示出了根据这里阐述的各方案的无线设备的波束成形天线系统400的另一实施例的方框图。在图4中，系统400可以包括波束成形天线441、自适应匹配网络442、收发机405、使用检测器444、传感器423、控制器403、切换电路447、其他元件或其任意组合。波束成形天线441可以包括具有一个或更多个次寄生元件451a至451e的主辐射元件450。在此实施例中，主辐射元件450是偶极子。此外，存在五个可重配置寄生元件，其中每个可重配置寄生元件451a至451e是偶极子。在另一实施例中，主辐射元件和可重配置寄生元件是单极子。重要的是认识到，主辐射元件和可重配置寄生元件的任意组合形成波束成形天线，其可以以特定特性进行辐射。此外，主辐射元件和可重配置寄生元件的任意组合可以电连接、电耦合或两者。因此，主辐射元件和可重配置寄生元件的任意组合可以物理上连接或物理上不连接。
在一个定义中，偶极天线是具有中心馈电驱动元件的全向无线电天线，其可以用例如简单的铜线制成。此外，在一个定义中，单极天线是将偶极天线的一半以与该单极天线大致垂直的角度替换为接地面所形成的全向无线电天线，其中如果接地面足够大，该单极子可以起到偶极子的作用。辐射元件(例如单极子)的长度可以典型地如期望谐振频率的四分之一波长一样短。本领域技术人员应当了解，本公开的辐射元件的长度不限于期望谐振频率的四分之一波长，而可以选择其他长度，例如期望谐振频率的半波长。类似地，辐射元件(例如偶极子)的长度可以典型地如期望谐振频率的半波长一样短。
波束成形天线441可以对从波束成形天线441辐射的电磁天线方向图波束461a至461e进行导向，以提高发射信号、接收信号或两者的质量。例如，当经过基站的覆盖区域时，波束成形天线441可以自适应地偏转电磁天线方向图波束461a至461e使其朝向该基站。例如，控制器403选择寄生元件451a。在这种配置中，主辐射元件450和寄生元件451a在与天线方向图波束461a一致的方向上协同地发射天线方向图波束。在另一示例中，控制器403不选择任何可重配置寄生元件451a至451e。在这种配置中，主辐射元件450提供全向波束。在另一示例中，控制器403选择可重配置寄生元件451a至451b。在这种配置中，主辐射元件450和可重配置寄生元件451a至451b在天线方向图波束461a和461b之间的方向上提供天线方向图波束。此外，波束成形天线441可以对天线方向图波束451a至451e进行导向以使其远离相关联的无线设备的用户，以减少该用户吸收电磁能量的量。同样，通过对波束成形天线441的天线方向图波束451a至451e进行导向以使其朝向例如基站处的接收天线，可以减少其他无线设备接收的干扰的量。通过更有效且高效地接收RF信号、辐射RF信号或两者，使用波束成形天线441的无线设备可以实现更好的性能和更低的功耗。重要的是认识到，可重配置寄生元件的任意组合可以连同主辐射元件使用。此外，可以使用任意个数的主元件和可重配置寄生元件。例如，两个主辐射元件可以用于提供例如极化分集。此外，六个可重配置寄生元件可以连同两个主辐射元件使用，以协同地在预定方向上提供天线方向图波束。
在图4中，可以使用例如与切换电路447相关联的切换元件以选择波束成形天线441的寄生元件451a和451b，执行天线方向图波束的自适应偏转。所选寄生元件451a和451b和主辐射元件450可以协同地接收和辐射RF信号。例如，多个可重配置寄生元件451a和451b(例如单极子、偶极子或两者)可以连续地并均匀地分布在主辐射元件450的周围。可以自适应地切换这种寄生元件451a和451b以与主辐射元件450协同工作，来自适应地偏转天线方向图波束。重要的是认识到，本公开描述的波束成形天线配置也可以提供极化分集、频率分集、多波段操作、宽带操作或其任意组合。此外，本领域普通技术人员将认识到，存在很多不同的天线系统、结构和配置，其可以支持如本公开所描述的波束成形功能。
在当前实施例中，波束成形天线441可以与自适应匹配网络442电连接，自适应匹配网络442可以用于例如在切换到期望的一个寄生元件或多个寄生元件之后，匹配波束成形天线441的输入阻抗，以提高功率传递和减少来自波束成形天线441的反射。此外，自适应匹配网络442可以用于估计波束成形天线441的输入阻抗。收发机405可以包括发射机、接收机或两者。在下行链路上，收发机405的输入可以是RF信号，该RF信号可以经由波束成形天线441从电磁信号转换为电信号。收发机405的输出可以是基带信号或中频(“IF”)信号。类似地，在上行链路上，收发机405的输入可以是基带信号或IF信号。收发机405的输出可以是RF信号，该RF信号可以通过波束成形天线441从电信号转换为电磁信号。收发机405的详细设计取决于所使用的无线通信系统。
在图4中，使用检测器444可以用于确定无线设备的操作环境，其可用于进一步适配或控制波束成形天线441的天线方向图波束。使用检测器444可以接收例如来自自适应匹配网络442的信号、来自收发机405的信号、来自传感器423的信号、其他信号或其任意组合。使用检测器444可以通过识别以下各项的改变，确定无线设备的操作环境：例如，波束成形天线441的接收信号强度、无线设备的方向对准、接收信号的传播特性、波束成形天线441的输入阻抗、其他信息或其任意组合。
例如，使用检测器444可以使用无线设备的呼叫处理状态、无线设备的方向对准、波束成形天线441输入阻抗的改变、其他因素或其任意组合，在语音通话期间确定无线设备靠近用户耳朵。例如，使用检测器444可以从传感器423接收信号，该信号指示无线设备是大致水平方向对准，这与语音通话期间用户对无线设备的放置一致。此外，控制器403可以向使用检测器444提供例如无线设备的呼叫处理状态，例如语音呼叫状态。此外，使用检测器444可以使用自适应匹配网络442来监控波束成形天线441的输入阻抗的改变，这可以用于确定例如无线设备靠近用户的身体。在确定在语音呼叫期间无线设备靠近用户的耳朵之后，控制器403可以切换波束成形天线441的一个或更多个可重配置寄生元件451a和451b，以偏转天线方向图波束使其远离用户的身体。
在图4中，控制器403可以通过使用以下各项的改变，确定更新波束成形天线441的天线方向图波束：例如，波束成形天线441的接收信号强度、无线设备的方向对准、经由波束成形天线441的接收信号的传播特性、使用自适应匹配网络442的波束成形天线441的输入阻抗或其任意组合。在另一实施例中，控制器403可以测量针对波束成形天线441的多个接收信号强度，其中每个测量值可以对应于具有一个或更多个不同可重配置寄生元件451a和451b的主辐射元件450。此外，控制器403可以通过例如比较一个或更多个这种接收信号强度和当前配置的波束成形天线的接收信号强度，确定自适应地偏转波束成形天线441。如果一个或更多个这种接收信号强度远大于当前配置波束成形天线的接收信号强度，则控制器403可以通过使用切换电路447切换到与更大接收信号强度相对应的一个或更多个可重配置寄生元件451a和451b。
图5示出了根据这里阐述的各方案的无线设备的波束成形天线系统500的另一实施例的方框图。在图5中，系统500可以包括波束成形天线541、自适应匹配网络542、收发机505、使用检测器544、传感器523、控制器503、切换电路547、其他元件或其任意组合。波束成形天线541可以包括具有一个或更多个可重配置寄生元件553a至451e的主辐射元件552。在此实施例中，主辐射元件552是贴片天线。此外，可重配置寄生元件553a至451e中的每个是辐射条带或贴片元件。
贴片天线典型地是微型化天线辐射结构，例如平面倒F天线(“PIFA”)。由于其低剖面(low profile)、能够符合表面轮廓(surfaceprofile)并且形状和大小不受限制，贴片天线广泛用于无线设备。贴片天线极化可以是线性的或椭圆形的，具有与极化天线的表面平行的主极化分量。贴片天线的操作特性主要由其形状和尺寸确立。贴片天线典型地使用印刷电路技术制造，并与印刷电路板(“PCB”)集成在一起。贴片天线典型地与接地区域电连接，其中接地区域典型地形成在PCB上或形成在PCB中。贴片天线典型地与接地区域隔开并平行于接地区域，并典型地位于靠近其他电子组件、接地面和信号迹线，这可能影响天线的设计和性能。此外，典型地认为贴片天线重量轻、小型并相对易于制造和集成到无线设备中。
贴片天线设计可以将一个或更多个沟槽包括在天线的辐射部件中。沟槽的位置、形状、轮廓和长度的选择取决于特定的贴片天线的设计需要。贴片天线设计中沟槽的功能包括：将单频带贴片天线的辐射部件物理地分割为用于多频段操作的辐射部件的子集；提供电抗负载以修改辐射部件的谐振频率；以及控制多频段贴片天线的极化特性。除了沟槽之外，贴片天线的辐射部件可以具有短截线(stub)部件，其通常由在辐射部件末端的短截线构成。短截线部件的功能包括提供电抗负载以修改辐射部件的谐振频率。
波束成形天线541可以对从波束成形天线541辐射的电磁波束进行导向，以提高发射信号、接收信号或两者的质量。例如，当经过基站的覆盖区域时，波束成形天线541可以自适应地偏转天线方向图波束以使其朝向该基站。此外，波束成形天线541可以对天线方向图波束进行导向以使其远离相关联的无线设备的用户，以减少该用户吸收的电磁能量的量。同样，通过对波束成形天线541的天线方向图波束进行导向以使其朝向例如基站处的接收天线，可以减少其他无线设备接收的干扰的量。通过更有效且高效地接收RF信号、辐射RF信号或两者，使用波束成形天线541的无线设备可以实现更低的功耗。
在图5中，可以使用例如与切换电路547相关联的切换元件以选择波束成形天线541的可重配置寄生元件，执行天线方向图波束的偏转。所选寄生元件和主辐射元件可以协同地接收和辐射RF信号。例如，可以自适应地切换多个辐射条带元件553a至553e以与贴片天线552协同工作，来偏转天线方向图波束。重要的是认识到，上述波束成形天线配置也可以提供极化分集、频率分集、多波段操作、宽带操作或其任意组合。
在当前实施例中，波束成形天线541可以与自适应匹配网络542电连接，自适应匹配网络542可以用于匹配波束成形天线541的输入阻抗，以提高功率传递和减少来自波束成形天线541的反射。此外，自适应匹配网络542可以用于估计波束成形天线541的输入阻抗。收发机505可以包括发射机、接收机或两者。在下行链路上，收发机505的输入可以是RF信号，该RF信号可以经由波束成形天线541从电磁信号转换为电信号。收发机505的输出可以是基带信号或中频(“IF”)信号。类似地，在上行链路上，收发机505的输入可以是基带信号或IF信号。收发机505的输出可以是RF信号，该RF信号可以通过波束成形天线541从电信号转换为电磁信号。收发机505的详细设计取决于所使用的无线通信系统。
在图5中，使用检测器544可以用于确定无线设备的操作环境，其可用于进一步适配波束成形天线541的天线方向图波束。使用检测器544可以接收来自自适应匹配网络542的信号、来自收发机505的信号、来自传感器523的信号、其他信号或其任意组合。使用检测器544可以：通过识别以下各项的改变，确定无线设备的操作环境：例如，波束成形天线541的接收信号强度、无线设备的方向对准、接收信号的传播特性、波束成形天线541的输入阻抗、其他信息或其任意组合。
例如，使用检测器544可以使用无线设备的呼叫处理状态、无线设备的方向对准、波束成形天线541输入阻抗的改变、其他因素或其任意组合，在语音通话期间确定无线设备靠近用户耳朵。例如，使用检测器544可以从传感器523接收信号，该信号指示无线设备是大致水平方向对准，这与语音通话期间用户对无线设备的放置一致。此外，控制器503可以向使用检测器544提供例如无线设备的呼叫处理状态，例如语音呼叫状态。此外，使用检测器544可以使用自适应匹配网络542来监控波束成形天线541的输入阻抗的改变，这可以用于在确定无线设备靠近用户的身体之后，发起自适应波束偏转操作。在确定在语音呼叫期间无线设备靠近用户的耳朵之后，控制器503可以切换波束成形天线541的一个或更多个辐射条带元件553a至553e，以偏转天线方向图波束使其远离用户的身体。
在图5中，控制器503可以通过使用以下各项的改变，确定更新波束成形天线541的天线方向图波束：例如，波束成形天线541的接收信号强度、无线设备的方向对准、经由波束成形天线541的接收信号的传播特性、使用自适应匹配网络542的波束成形天线541的输入阻抗或其任意组合。在另一实施例中，控制器503可以测量波束成形天线541的多个接收信号强度，其中每个测量值对应于具有一个或更多个不同可重配置寄生元件的主辐射元件。此外，控制器503可以通过例如比较一个或更多个这种接收信号强度和当前配置的波束成形天线的接收信号强度，确定偏转波束成形天线541。
图6是根据这里阐述的各方案，使用可重配置寄生元件来适配波束成形天线的方法600的一个实施例的流程图。在图6中，方法600可以开始于方框681，其中方法600可以使用自适应匹配网络来计算波束成形天线的输入阻抗，其中自适应匹配网络与波束成形天线电连接。在方框682中，方法600可以确定波束成形天线的输入阻抗是否在容限之外。容限可以反映在静态环境中波束成形天线的输入阻抗的可变性。例如，容限可以与在特定环境中波束成形天线的输入阻抗的变化相关联。波束成形天线的设计的质量、用于波束成形天线的组件的质量、环境情况、其他因素或其任意组合可以影响波束成形天线的容限。
如果输入阻抗在波束成形天线的容限之外，在方框683中，方法600可以使用如下各项确定无线设备的操作环境：例如，波束成形天线的接收信号强度、经由波束成形天线的接收信号的传播特性、波束成形天线的输入阻抗、无线设备的速率、波束成形天线所接收信号的延迟扩展、无线设备的方向对准、其他因素或其任意组合。方法600可以使用传感器(例如加速计)来确定例如无线设备的方向对准、无线设备的速率、无线设备的加速度、其他因素或其任意组合。在另一实施例中，方法600可以使用传感器(例如摄像机)来监控连续图像，以确定无线设备是否靠近或接近用户的耳朵。
在图6中，在方框684中，方法600可以使用例如输入阻抗、预定输入阻抗观测表、辨别的操作环境、其他因素或其任意组合，选择一个或更多个可重配置寄生元件的集合。例如，方法600可以将波束成形天线的测量输入阻抗与预定输入阻抗观测表中的条目进行比较，以选择一个或更多个可重配置寄生元件。可以通过在各种环境和情况下捕捉波束成形天线的输入阻抗的测量值，得到预定输入阻抗观测表。各种环境和情况可以是：例如，用户或物体出现在无线设备的波束成形天线附近；RF信号从特定方向朝向无线设备的波束成形天线发射；传播环境；其他环境或情况；其任意组合。在方框689中，方法600可以通过将一个或更多个可重配置寄生元件的集合与主辐射元件电连接、电耦合或两者，更新波束成形天线。可以使用所计算的阻抗值，针对最大功率传递而自适应地优化波束成形天线的输入阻抗匹配，其中该波束成形天线是通过主辐射元件与一个或更多个所选寄生元件电连接、电耦合或两者而形成的。
图7是根据这里阐述的各方案，使用可重配置寄生元件来适配波束成形天线的方法700的一个实施例的流程图。在图7中，方法700可以开始于方框781，其中方法700可以使用自适应匹配网络来计算波束成形天线的输入阻抗，其中自适应匹配网络与波束成形天线电连接。在方框782中，方法700可以确定波束成形天线的输入阻抗是否在容限之外。容限可以反映在例如静态环境中波束成形天线的输入阻抗的可变性。例如，容限可以与在特定环境中波束成形天线的输入阻抗的变化相关联。波束成形天线的设计的质量、用于波束成形天线的组件的质量、环境情况、其他因素或其任意组合可以影响波束成形天线的容限。
如果输入阻抗在波束成形天线的容限之外，在方框783中，方法700可以使用如下各项确定无线设备的操作环境：例如，波束成形天线的接收信号强度、经由波束成形天线的接收信号的传播特性、波束成形天线的输入阻抗、无线设备的速率、波束成形天线所接收信号的延迟扩展、无线设备的方向对准、其他因素或其任意组合。方法700可以使用传感器(例如加速计)来确定例如无线设备的方向对准、无线设备的速率、无线设备的加速度、其他因素或其任意组合。在另一实施例中，方法700可以使用传感器(例如摄像机)来监控连续图像，以确定无线设备是否靠近或接近用户的耳朵。
在图7中，在方框784中，方法700可以使用例如输入阻抗、预定输入阻抗观测表、辨别的操作环境、其他因素或其任意组合，选择一个或更多个可重配置寄生元件的一部分。例如，方法700可以将波束成形天线的测量输入阻抗与预定输入阻抗观测表中的条目进行比较，以选择一个或更多个可重配置寄生元件。可以通过在各种环境和情况下捕捉波束成形天线的输入阻抗的测量值，得到预定输入阻抗观测表。各种环境和情况可以是：例如，出现用户或物体；RF信号从特定方向朝向波束成形天线发射；传播环境；其他情况；或其任意组合。
在方框785中，方法700可以使用自适应匹配网络，针对可重配置寄生元件的每个部分，计算波束成形天线的输入阻抗。在方框786中，方法700可以使用在方框785中计算的输入阻抗，确定是否考虑多于一个寄生元件配置。如果考虑多于一个寄生元件配置，则在方框787，方法700可以针对具有寄生元件配置的任意组合的主辐射元件，计算波束成形天线的接收信号强度。在方框788中，方法700可以选择具有最大接收信号强度的一个或更多个寄生元件配置。在方框789中，方法700可以通过使用例如切换电路，将一个或多个所选寄生元件配置与主辐射元件电连接、电耦合或两者，来更新波束成形天线。可以通过使用自适应匹配网络来计算输入阻抗值，自适应地更新天线的输入阻抗匹配，来提高波束成形天线的功率传递，其中该天线是通过主辐射元件与一个或更多个所选寄生元件电连接、电耦合或两者而形成的。
图8是根据这里阐述的各方案，使用可重配置寄生元件来适配波束成形天线的方法800的另一实施例的流程图。在图8中，方法800可以开始于方框881，其中方法800可以使用自适应匹配网络来计算波束成形天线的输入阻抗，其中自适应匹配网络与波束成形天线电连接。在方框882中，方法800可以确定波束成形天线的输入阻抗是否在容限之外。容限可以反映在静态环境中波束成形天线的输入阻抗的可变性。例如，容限可以与在特定环境中波束成形天线的输入阻抗的变化相关联。波束成形天线的设计的质量、用于波束成形天线的组件的质量、环境情况、其他因素或其任意组合可以影响波束成形天线的容限。
如果输入阻抗在波束成形天线的容限之外，在方框883中，方法800可以使用如下各项确定无线设备的操作环境：例如，波束成形天线的接收信号强度、经由波束成形天线的接收信号的传播特性、波束成形天线的输入阻抗、无线设备的速率、波束成形天线所接收信号的延迟扩展、无线设备的方向对准、其他因素或其任意组合。方法800可以使用传感器(例如加速计)来确定例如无线设备的方向对准、无线设备的速率、无线设备的加速度、其他因素或其任意组合。在另一实施例中，方法800可以使用传感器(例如摄像机)来监控连续图像，以确定无线设备是否靠近或接近用户的耳朵。
在图8中，在方框884中，方法800可以使用例如输入阻抗、预定输入阻抗观测表、辨别的操作环境、其他因素或其任意组合，选择一个或更多个可重配置寄生元件的集合。例如，方法800可以将波束成形天线的测量输入阻抗与预定输入阻抗观测表中的条目进行比较，以选择一个或更多个可重配置寄生元件。可以通过在各种环境和情况下捕捉波束成形天线的输入阻抗的测量值，得到预定输入阻抗观测表。各种环境和情况可以是：例如，出现用户或物体；RF信号从特定方向向波束成形天线发射；无线设备的传播环境；其他情况；或其任意组合。在方框889中，方法800可以通过将一个或多个可重配置寄生元件的集合与主辐射元件电连接、电耦合或两者，更新波束成形天线。在更新波束成形天线之后，在方框890，方法800可以使用例如自适应匹配网络，来重新计算已更新波束成形天线的输入阻抗。然后在方框891，方法900可以将自适应匹配网络和已更新波束成形天线的同样计算的输入阻抗相匹配。
图9是根据这里阐述的各方案，使用可重配置寄生元件来适配波束成形天线的方法900的另一实施例的流程图。在图9中，方法900可以开始于方框980，其中方法900可以通过例如确定以下各项的改变，确定是否更新波束成形天线：波束成形天线的接收信号强度、无线设备的方向对准、经由波束成形天线的接收信号的传播特性、波束成形天线的输入阻抗或其任意组合。在另一实施例中，方法900可以测量波束成形天线的多个接收信号强度，其中每个测量值对应于具有一个或更多个不同可重配置寄生元件的波束成形天线的主辐射元件。此外，方法900可以通过确定与具有主辐射元件的一个或更多个可重配置寄生元件的特定配置相对应的多个接收信号强度中的一个是否大于当前配置的波束成形天线的接收信号强度，来确定更新波束成形天线。如果多个接收信号强度中的一个大于当前配置的波束成形天线的接收信号强度，则方法900可以更新波束成形天线。
在方框981中，方法900可以使用自适应匹配网络来计算波束成形天线的输入阻抗，其中自适应匹配网络与波束成形天线电连接。在方框982中，方法900可以确定波束成形天线的输入阻抗是否在容限之外。容限可以反映在特定环境(例如静态环境)中波束成形天线的输入阻抗的可变性。例如，容限可以与在特定环境中波束成形天线的输入阻抗的变化相关联。波束成形天线的设计的质量、用于波束成形天线的组件的质量、环境情况、其他因素或其任意组合可以影响波束成形天线的容限。
如果输入阻抗在波束成形天线的容限之外，在方框983中，方法900可以使用如下各项确定无线设备的操作环境：例如，接收信号强度、接收信号的传播特性、波束成形天线的输入阻抗、无线设备的速率、波束成形天线所接收信号的延迟扩展、无线设备的方向对准、其他因素或其任意组合。方法900可以使用传感器(例如加速计)来确定例如无线设备的方向对准、无线设备的速率、无线设备的加速度、其他因素或其任意组合。在另一实施例中，方法900可以使用传感器(例如摄像机)来监控连续图像，以确定无线设备是否靠近或接近用户的耳朵。
在图9中，在方框984中，方法900可以使用例如波束成形天线的测量输入阻抗、预定输入阻抗观测表、辨别的操作环境、其他因素或其任意组合，选择一个或更多个可重配置寄生元件的一部分。例如，方法900可以将波束成形天线的测量输入阻抗与预定输入阻抗观测表中的条目进行比较，以选择一个或更多个可重配置寄生元件的集合。可以通过在各种环境和情况下捕捉波束成形天线的输入阻抗的测量值，得到预定输入阻抗观测表。各种环境和情况可以是：例如，出现用户或物体；RF信号从特定方向向波束成形天线发射；无线设备的传播环境；其他情况；或其任意组合。在方框988中，方法900可以通过将一个或多个可重配置寄生元件的集合与主辐射元件电连接、电耦合或两者，更新波束成形天线。
图10示出了根据这里阐述的各方案的无线设备的波束成形天线系统1000的另一实施例的方框图。在图10中，系统1000可以包括波束成形天线1041、自适应匹配网络1042、收发机1005、使用检测器1044、传感器1023、控制器1003、切换电路1047、其他元件或其任意组合。波束成形天线1041可以包括具有可重配置寄生元件1051的主辐射元件1050。在此实施例中，主辐射元件1050是单极子或偶极子，并且可重配置寄生元件1051是单极子或偶极子。
在无线设备的正常操作下，波束成形天线可以使用主辐射元件1050以产生全向天线方向图波束1060。当例如将无线设备放置在用户的耳边时，波束成形天线1041可以对天线方向图波束1061进行导向以使其远离用户，以减少由该用户吸收的电磁能量的量。可以使用例如与切换电路1047相关联的切换元件以选择波束成形天线1041的寄生元件1051，执行使天线方向图波束远离用户的导向。寄生元件1051和主辐射元件1050可以协同地接收和辐射RF信号。
在当前实施例中，波束成形天线1041可以与自适应匹配网络1042电连接，自适应匹配网络1042可以用于匹配波束成形天线1041的输入阻抗，以提高功率传递和减少来自波束成形天线1041的反射。此外，自适应匹配网络1042可以用于估计波束成形天线1041的输入阻抗。收发机1005可以包括发射机、接收机或两者。在下行链路上，收发机1005的输入可以是RF信号，该RF信号可以经由波束成形天线1041从电磁信号转换为电信号。收发机1005的输出可以是基带信号或中频(“IF”)信号。类似地，在上行链路上，收发机1005的输入可以是基带信号或IF信号。收发机1005的输出可以是RF信号，该RF信号可以通过波束成形天线1041从电信号转换为电磁信号。收发机1005的详细设计取决于所使用的无线通信系统。
在图10中，使用检测器1044可以用于确定无线设备的操作环境，这可用于确定何时切换波束成形天线1041的寄生元件1051。使用检测器1044可以接收来自自适应匹配网络1042的信号、来自收发机1005的信号、来自传感器1023的信号、其他信号或其任意组合。使用检测器1044可以通过识别以下各项的改变，确定无线设备的操作环境：例如，波束成形天线1041的接收信号强度、无线设备的方向对准、接收信号的传播特性、波束成形天线1041的输入阻抗、其他信息或其任意组合。
例如，使用检测器1044可以使用无线设备的呼叫处理状态、无线设备的方向对准、波束成形天线1041输入阻抗的改变、其他因素或其任意组合，在语音通话期间确定无线设备靠近用户耳朵。例如，使用检测器1044可以从传感器1023接收信号，该信号指示无线设备是大致水平方向对准，这与语音通话期间用户对无线设备的放置一致。此外，控制器1003可以向使用检测器1044提供例如无线设备的呼叫处理状态，例如语音呼叫状态。此外，使用检测器1044可以使用自适应匹配网络1042来监控波束成形天线1041的输入阻抗的改变，其可以用于确定例如无线设备靠近用户的身体。在确定在语音呼叫期间无线设备靠近用户的耳朵之后，控制器1003可以切换波束成形天线1041的寄生元件1051，以偏转天线方向图波束使其远离用户的身体。
图11示出了根据这里阐述的各种方案的波束成形天线系统400的一个实施例的性能的仿真结果，其中结果示出了在用户在语音呼叫中操作无线设备的时间上波束成形天线441的测量输入阻抗。图示说明整个由1100指示。波束成形天线441的测量输入阻抗的离散时间采样的个数在横坐标1101上示出。波束成形天线441的测量输入阻抗在横坐标1102上示出。图1103示出了波束成形天线441的测量输入阻抗的实部值。图1104示出了波束成形天线441的测量输入阻抗的虚部值。在仿真中，波束成形天线441针对主辐射元件450使用半波长偶极子，并针对可重配置寄生元件451a至451e使用5个半波长偶极子。5个可重配置寄生元件451a至451e中的每个是主辐射元件450的波长的十分之一。此外，主辐射元件450的天线增益是1.65dB，并且与可重配置寄生元件451a至451e中一个耦合的主辐射元件的天线增益是4.99dB。仿真在900MHz频率下执行。
已经示出了和描述了示例性实施例，一个本领域普通技术人员可以在不背离本公开的范围的前提下通过合适的修改实现这里描述的方法、设备和系统的进一步适配。已经提及了若干这种可能的修改，其他修改对本领域技术人员是显而易见的。例如，上述示例、实施例等是示意性的，而不是必不可少的。因此，本公开的范围应当根据所附权利要求书来考虑，并被理解为不限于在说明书和附图中示出和描述的结构、操作和功能的细节。
如上所述，所描述的公开包括以下阐述的方面。

Claims (23)

1.一种无线设备中控制波束成形天线的天线方向图的方法，包括：
使用自适应匹配网络来计算所述波束成形天线的输入阻抗，其中所述自适应匹配网络与所述波束成形天线电连接，并且其中所述波束成形天线包括主辐射元件和一个或更多个可重配置寄生元件，并且所述主辐射元件和所述可重配置寄生元件协同地接收、发射或接收和发射射频信号；
确定所计算的所述波束成形天线的输入阻抗在容限之外；
辨别所述无线设备的环境；
使用所计算的所述波束成形天线的输入阻抗、预定输入阻抗观测表、所辨别环境或其任意组合，选择所述可重配置寄生元件的一部分；以及
通过将所述可重配置寄生元件的所选部分与所述主辐射元件电连接、电耦合、或电连接且电耦合，更新所述波束成形天线，以使所述天线方向图自适应地偏转到优选方向上，
使用所述自适应匹配网络，重新计算所更新波束成形天线的输入阻抗；以及
调整所述自适应匹配网络，以匹配所更新波束成形天线的所述输入阻抗。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使用所述自适应匹配网络，针对具有所述部分的每个可重配置寄生元件的所述主辐射元件，计算所述波束成形天线的输入阻抗；
确定可重配置寄生元件的所述部分的子集，以匹配所计算的输入阻抗；
针对具有所述子集中每个可重配置寄生元件的所述主辐射元件，计算所述波束成形天线的接收信号强度；以及
选择所述子集中具有最大接收信号强度的一个或多个可重配置寄生元件。
3.根据权利要求1至2之一所述的方法，其中，所述主辐射元件和 所述可重配置寄生元件是单极子或偶极子。
4.根据权利要求1至2之一所述的方法，其中，所述主辐射元件是贴片天线并且所述可重配置寄生元件是一个或多个辐射条带元件，其中所述贴片天线与所述辐射条带元件电连接、电耦合、或电连接且电耦合。
5.根据权利要求1至2之一所述的方法，所述辨别包括：
识别以下各项中的一项或多项的改变：所述波束成形天线的接收信号强度、所述无线设备的方向对准、经由所述波束成形天线的接收信号的传播特性、所述波束成形天线的输入阻抗或其任意组合。
6.根据权利要求1至2之一所述的方法，还包括：
确定更新所述波束成形天线。
7.根据权利要求6所述的方法，所述确定更新所述波束成形天线包括：
确定以下各项中的一项或多项的改变：所述波束成形天线的接收信号强度、所述无线设备的方向对准、经由所述波束成形天线的接收信号的传播特性、所述波束成形天线的输入阻抗或其任意组合。
8.根据权利要求6所述的方法，所述确定更新所述波束成形天线包括：
测量针对所述波束成形天线的多个接收信号强度，其中每个测量值对应于具有一个或更多个不同可重配置寄生元件的所述主辐射元件；
确定所述多个接收信号强度之一大于针对所述波束成形天线的所述接收信号强度。
9.根据权利要求1至2之一所述的方法，其中，所述主辐射元件用于提供全向天线方向图波束。
10.一种用于无线设备的天线系统，包括：
用于产生天线方向图波束的波束成形天线，所述波束成形天线包括：
主辐射元件，与自适应匹配网络电连接，其中所述自适应匹配网络用于匹配所述波束成形天线的输入阻抗；
一个或更多个可重配置寄生元件，与所述主辐射元件电连接、电耦合、或电连接且电耦合，并与切换电路电连接，其中所述切换电路用于选择所述可重配置寄生元件中的一个或更多个，并且所述主辐射元件和所选寄生元件协同地接收、发射或接收和发射射频信号；
收发机，与所述波束成形天线电连接，用于发射信号、接收信号或发射和接收信号；
使用检测器，与所述波束成形天线和所述收发机电连接，用于辨别所述无线设备的环境；以及
控制器，与所述波束成形天线、所述使用检测器、所述收发机、所述切换电路和所述自适应匹配网络电连接，以适配所述波束成形天线的天线方向图波束，其中所述控制器被配置用于：
使用所述自适应匹配网络，确定所述波束成形天线的输入阻抗在容限之外；
使用所述使用检测器，辨别所述无线设备的环境；
使用所述波束成形天线的输入阻抗、预定观测表、所辨别环境或其任意组合，选择所述可重配置寄生元件的一部分；
通过使用所述切换电路将所述可重配置寄生元件的所选部分与所述主辐射元件电连接、电耦合、或电连接且电耦合，更新所述波束成形天线，以使所述天线方向图自适应地偏转到优选方向上；
使用所述自适应匹配网络，重新计算所更新波束成形天线的输入阻抗；以及
将所述自适应匹配网络更新为所更新波束成形天线的所述输入阻抗。
11.根据权利要求10所述的天线系统，其中，所述使用检测器还包括：
传感器，用于确定所述无线设备的方向对准、所述无线设备的速率、所述无线设备的加速度或其任意组合。
12.根据权利要求10所述的天线系统，其中，所述控制器还被配置 用于：
使用所述自适应匹配网络，针对具有所述部分的每个可重配置寄生元件的所述主辐射元件，计算所述波束成形天线的输入阻抗；
确定可重配置寄生元件的所述部分的子集，以匹配所计算的输入阻抗；
针对具有所述子集中可重配置寄生元件的组合的所述主辐射元件，计算所述波束成形天线的接收信号强度；以及
在与所述主辐射元件的所述组合中，选择所述子集中具有最大接收信号强度的一个或多个可重配置寄生元件。
13.根据权利要求10至12之一所述的天线系统，其中，所述主辐射元件和所述可重配置寄生元件是单极子或偶极子。
14.根据权利要求10至12之一所述的天线系统，其中，所述主辐射元件是贴片天线，并且所述可重配置寄生元件是辐射条带元件。
15.根据权利要求10至12之一所述的天线系统，其中所述使用检测器还被配置用于：
识别以下各项中的一项或多项的改变：所述波束成形天线的接收信号强度、所述无线设备的方向对准、经由所述波束成形天线的接收信号的传播特性、所述波束成形天线的输入阻抗或其任意组合。
16.根据权利要求10至12之一所述的天线系统，其中，所述控制器还被配置用于：
通过使用以下各项中的一项或多项的改变，确定更新所述波束成形天线：所述波束成形天线的接收信号强度、所述无线设备的方向对准、经由所述波束成形天线的接收信号的传播特性、所述波束成形天线的输入阻抗或其任意组合。
17.根据权利要求10至12之一所述的天线系统，其中，所述控制器还被配置用于：
通过以下操作确定更新所述波束成形天线：测量针对所述波束成形天线的多个接收信号强度，其中每个测量值对应于具有一个或更多个不同可重配置寄生元件的所述主辐射元件；并且确定所述多个接收信号强度之一大于针对所述波束成形天线的所述接收信号强度。
18.根据权利要求10至12之一所述的天线系统，其中，所述主辐射元件用于提供全向天线方向图波束。
19.根据权利要求10至12之一所述的天线系统，其中所述控制器实时操作。
20.一种用于无线设备的天线系统，包括：
用于产生天线方向图波束的波束成形天线，所述波束成形天线包括：
主辐射元件，与自适应匹配网络电连接，其中所述自适应匹配网络用于匹配所述波束成形天线的输入阻抗；
一个或更多个可重配置寄生元件，与所述主辐射元件电连接、电耦合、或电连接且电耦合，并与切换电路电连接，其中所述切换电路用于选择所述可重配置寄生元件中的一个或更多个，并且所述主辐射元件和所述所选寄生元件协同地接收、发射或接收和发射射频信号；
收发机，与所述波束成形天线电连接，用于发射信号、接收信号或发射和接收信号；
传感器，用于检测所述无线设备的方向对准、所述无线设备的速率、所述无线设备的加速度或其任意组合；以及
控制器，与所述波束成形天线、所述收发机、所述切换电路、所述自适应匹配网络和所述传感器电连接，以适配所述波束成形天线的所述天线方向图波束，其中所述控制器被配置用于：
使用所述自适应匹配网络，确定所述波束成形天线的输入阻抗在容限之外；
使用所述波束成形天线、所述收发机、所述切换电路、所述自适应匹配网络、所述传感器或其任意组合，辨别所述无线设备的环境；
使用所述波束成形天线的输入阻抗、预定观测表、所辨别环境或其任意组合，选择所述可重配置寄生元件的一部分；以及
通过使用切换电路将所述可重配置寄生元件的所选部分与所述主辐射元件电连接、电耦合、或电连接且电耦合，更新所述波 束成形天线，以使所述天线方向图自适应地偏转到优选方向上；
使用所述自适应匹配网络，重新计算所更新波束成形天线的输入阻抗；以及
将所述自适应匹配网络更新为所更新波束成形天线的所述输入阻抗。
21.根据权利要求20所述的天线系统，其中所述传感器是加速计。
22.根据权利要求20或21所述的天线系统，其中所述传感器是摄相机。
23.一种无线设备，包括根据权利要求10至22之一所述的天线系统。
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