CN109660304A - 人工智能天线设计平台 - Google Patents

Abstract

一种人工智能天线设计平台，包括无线收发机、闭回路天线模块以及自适性控制设备。无线收发机具有测试天线。闭回路天线模块具有待测天线与可控单元。自适性控制设备连接闭回路天线模块，利用闭回路天线模块而与无线收发机彼此传递无线信号。自适性控制设备包括向量网络分析仪、微控制器与计算机。向量网络分析仪连接闭回路天线模块，用以量测闭回路天线模块的输入阻抗。微控制器连接并控制闭回路天线模块的可控单元。计算机连接向量网络分析仪与微控制器，依据用户界面的输入指示执行人工智能算法，所述人工智能算法控制微控制器而改变闭回路天线模块的输入阻抗，借此改变闭回路天线模块的阻抗带宽。如此，可大幅提升天线研发效率。

Description

人工智能天线设计平台

技术领域

本发明涉及一种天线设计平台，具体地，涉及一种人工智能天线设计平台。

背景技术

无线通信产品外型往往有轻薄短小的需求，因而限制了天线设计想法，天线被要求需内建甚至隐藏于产品中。然而，上述这些限制容易造成天线带宽往往不符实际产品使用的问题。一个在产品上可用的天线设计，最需要解决的问题大多是阻抗带宽，现行产品为了解决天线阻抗带宽不足问题，需要结合开关搭配不同电路来提升天线带宽。

对于上述的天线设计需求，目前常见的有两种解决技术，其一是开回路(openloop)，另一个是闭回路(close loop)。开回路技术是无线通信产品的无线芯片主动控制天线的阻抗与带宽控制以达到更好的通信效能，而闭回路技术是依据天线的输入阻抗作为反馈而调适最佳的天线性能，借以提升通信效能。特别是闭回路技术，如果天线设计时没搭配无线芯片，就无法测试天线实际性能。

发明内容

本发明实施例公开一种人工智能天线设计平台，人工智能天线设计平台包括无线收发机、闭回路天线模块以及自适性控制设备。无线收发机具有测试天线。闭回路天线模块具有待测天线与可控单元。自适性控制设备连接闭回路天线模块，利用闭回路天线模块接收来自于无线收发机的无线信号，且利用闭回路天线模块传送无线信号至无线收发机。自适性控制设备包括向量网络分析仪、微控制器以及计算机(或称为电脑)。向量网络分析仪连接闭回路天线模块，用以量测闭回路天线模块的输入阻抗。微控制器连接并控制闭回路天线模块的可控单元。计算机连接向量网络分析仪与微控制器，依据用户界面的输入指示执行人工智能算法，所述人工智能算法控制微控制器而改变闭回路天线模块的输入阻抗，借此改变闭回路天线模块的阻抗带宽。

优选地，所述闭回路天线模块用于设置在多天线电子装置的机构本体，所述闭回路天线模块受控于所述多天线电子装置内的无线芯片。

优选地，所述多种环境状态至少包括将具有所述闭回路天线模块的机构本体设置于自由空间、放置于平台或桌面、以人手握持与贴近人头脸。

优选地，所述可控单元用以调整述闭回路天线模块的输入阻抗的电感值或电容值，或是用以调整所述闭回路天线模块的共振模态的中心频率。

优选地，所述可控单元包括至少一电容组件或至少一电感组件。

优选地，所述闭回路天线模块的所述可控单元包括至少一切换器，所述天线组件通过所述可控单元的所述至少一切换器连接向量网络分析仪。

优选地，所述闭回路天线模块的待测天线做为天线激发组件，所述可控单元是天线耦合组件，所述天线激发组件连接向量网络分析仪，所述天线耦合组件耦合天线激发组件的能量，作为天线耦合组件的可控单元连接作为天线激发组件的待测天线的接地。

优选地，所述闭回路天线模块的可控单元包括至少一可变电容，所述待测天线通过所述至少一可变电容连接向量网络分析仪。

优选地，所述无线收发机的测试天线与闭回路天线模块是装设于电波暗室以进行空中传输测试。

优选地，所述多天线电子装置是笔记本电脑、膝上型电脑、平板电脑、一体电脑、智能电视、小型基站、无线路由器或智能手机。

综上所述，本发明实施例提供一种人工智能天线设计平台，有别于传统的闭回路天线设计需要利用无线芯片控制才能测试实际性能，本发明实施例提供的人工智能天线设计平台能够在无线通信产品所使用的无线芯片规格已大致决定但尚未开发完成时，径行针对受控于无线芯片的闭回路天线模块进行实际性能的量测、设计与调整。当天线研发与设计人员利用本发明实施例的此人工智能天线设计平台完成闭回路天线模块的设计与调校后，研发人员可将设计好的闭回路天线模块直接应用于具有无线芯片的无线通信产品。

附图说明

图1是本发明实施例提供的人工智能天线设计平台的功能方块图。

图2是本发明实施例提供的人工智能天线设计平台应用于一种闭回路天线模块的示意图。

图3是本发明另一实施例提供的人工智能天线设计平台应用于另一种闭回路天线模块的示意图。

图4是本发明另一实施例提供的人工智能天线设计平台应用于另一种闭回路天线模块的示意图。

具体实施方式

请参照图1，图1是本发明实施例提供的人工智能天线设计平台的功能方块图。人工智能天线设计平台包括无线收发机1、闭回路天线模块2以及自适性控制设备3。无线收发机1具有测试天线11。闭回路天线模块2具有待测天线22与可控单元21。自适性控制设备3连接闭回路天线模块2，利用闭回路天线模块2接收来自于无线收发机1的无线信号，且利用闭回路天线模块2传送无线信号至无线收发机1，亦即自适性控制设备3利用闭回路天线模块2而与无线收发机彼此传递无线信号。自适性控制设备3包括向量网络分析仪31、微控制器32以及计算机(或称为电脑)33。向量网络分析仪31连接闭回路天线模块2，用以量测闭回路天线模块2的输入阻抗。微控制器32连接并控制闭回路天线模块2的可控单元21。计算机33连接向量网络分析仪31与微控制器32，依据用户界面331的输入指示执行算法模块332的人工智能算法，所述人工智能算法依据闭回路天线模块2的输入阻抗，并借由控制微控制器32而改变闭回路天线模块2的阻抗带宽。在实际应用方面，无线收发机1的测试天线11与闭回路天线模块2较佳的是装设于电波暗室以进行空中传输(OTA，Over The Air)测试，但不限于此。再者，在一实施例中，无线收发机1也可以连接到自适性控制设备3的计算机33，使计算机33可控制或获知无线收发机1的状态，但本发明并不因此限定。

闭回路天线模块2用于设置在多天线电子装置的机构本体(图未示)，闭回路天线模块2受控于多天线电子装置内的无线芯片(图未示)。上述的多天线电子装置例如但不限于是笔记本电脑、膝上型电脑、平板电脑、一体电脑、智能电视、小型基站、无线路由器或智能手机。本发明实施例是用于让无线芯片尚未开发完成或者是多天线电子装置尚未设计完成的阶段，可直接对闭回路天线模块2进行天线设计的实际实验，不需要无线芯片且可以配合实际产品的机构本体完成天线设计与先行验证。相比于现有的天线设计与开发流程，能够提前闭回路天线的开发进程而不需受限于无线芯片。

在自适性控制设备3利用闭回路天线模块2而与无线收发机1彼此传递无线信号的过程中，不论是闭回路天线模块2作为接收天线(无线收发机1发射无线信号)，或者是闭回路天线模块2发射无线信号(无线收发机1接收无线信号，人工智能算法都可以自适性方式能够随着环境状态改变而调整闭回路天线模块2的阻抗带宽(例如包括带宽的上限频率、下限频率或带宽大小)，所述环境状态至少包括将具有该闭回路天线模块2的机构本体设置于一自由空间、放置于一平台或一桌面、以人手握持与贴近人头脸。上述的不同环境状态实际上会影响闭回路天线模块2的阻抗带宽，例如造成带宽偏移或带宽变小，尤其是对于天线设计条件愈严苛的产品越容易发生，如轻薄的平板电脑、笔记本电脑或膝上型电脑。或者，一体电脑、智能电视、小型基站与无线路由器容易因为使用状态的摆置空间的周围环境影响闭回路天线模块2的阻抗带宽，因使用空间环境是不可精准地被预期的。另外，对于智能手机这种会贴近人体的多天线装置也很容易因人体使用影响而大幅度地改变闭回路天线模块2的性能。例如，放置于平台或桌面的方式是将智能型手机的机构本体(已装设有回路天线模块2)以正面放置于平台或桌面，或是反面放置于平台或桌面，所述正面是具有触控屏幕的那一面，即正面放置是屏幕朝上放置，而反面放置是屏幕朝下放置，放置方式很可能会影响闭回路天线模块2的阻抗带宽，尤其是阻抗带宽的条件限制很严苛的时候，现行高速无线通信(或无线网络)需要高天线效率与愈来愈大的带宽要求。

闭回路天线模块2的可控单元21例如包括至少一切换器或至少一可变电容。可控单元21用以调整闭回路天线模块2的输入阻抗的电感值或电容值，或是用以调整闭回路天线模块2的共振模态的中心频率，但不限于此。可控单元21有多种实施方式，请见接下来的图2、图3与图4的示范性实施例的说明。

请参照图2，图2是本发明实施例提供的人工智能天线设计平台应用于一种闭回路天线模块的示意图。在图2的实施例中，可控单元(21)包括至少一切换器。闭回路天线模块2的可控单元(21)包括切换器21a、多个阻抗匹配组件M1、M2、M3…与切换器21b，切换器21a连接待测天线22，切换器21a与切换器21b之间连接多个阻抗匹配组件M1、M2、M3…。待测天线22通过切换器21a、阻抗匹配组件M1、M2、M3与切换器21b连接向量网络分析仪31。切换器21a与切换器21b则受控于微控制器32。在自适性控制设备3利用闭回路天线模块2而与无线收发机1彼此传递无线信号的过程中，计算机33执行的人工智能算法控制微控制器32而改变闭回路天线模块2的输入阻抗(由向量网络分析仪31测得)，借此改变闭回路天线模块2的阻抗带宽。阻抗匹配组件M1、M2、M3各别或者是其组合能够提供电感值、电容值，以改变由向量网络分析仪31测得的输入阻抗。阻抗带宽的调控参考是依据用户界面(331)的输入指示，所述输入指示包括但不限于无线通信规格的射频信号频率范围、频谱编号、子频带、中心频率、频率偏移等。上述的闭回路天线模块2的阻抗带宽控制过程与结果可以做为天线设计的变更依据，以得到具有更佳设计的闭回路天线模块2，或者，也可以做为将来闭回路天线模块2配合无线芯片运作时让无线芯片具有更佳的天线控制算法(控制闭回路天线模块2)。如此，闭回路控制机制运作的天线，其设计过程会有更高的效率且在天线设计时间就能够预期产品实际应用的结果，也可以使天线研发人员与无线芯片设计(或系统设计)人员有共通的无线性能分析数据，不会有传统上天线研发人员与无线芯片设计(或系统设计人员)两者之间莫大的技术沟通鸿沟。

在一实施例中，上述的阻抗匹配组件M1、M2、M3可以是待测天线的辐射体的一部分。在又一实施例中，可控单元(21)包括至少一电容组件或至少一电感组件，所述至少一电容组件或至少一电感组件例如是图2实施例中的阻抗匹配组件M1、M2、M3…的其中之一。

接着请参照图3，图3是本发明另一实施例提供的人工智能天线设计平台应用于另一种闭回路天线模块的示意图。闭回路天线模块2的可控单元(21)包括切换器21c与阻抗匹配组件M1、M2、M3。待测天线22直接连接向量网络分析仪31。待测天线22做为天线激发组件，可控单元(21)是天线耦合组件，天线激发组件(待测天线22)连接向量网络分析仪31，天线耦合组件(可控单元)耦合天线激发组件(待测天线22)的能量。作为天线耦合组件的可控单元(21)连接作为天线激发组件的待测天线22的接地(ground)，借由切换器21c的切换，阻抗匹配组件M1、M2、M3改变天线耦合组件整体对于天线激发组件(待测天线22)的能量耦合情况，借以改变待测天线22的输入阻抗。阻抗匹配组件M1、M2、M3各别或者是其组合能够提供电感值、电容值，以改变由向量网络分析仪31测得的输入阻抗。在一实施例中，阻抗匹配组件M1、M2、M3例如是待测天线22的辐射体的一部分，或是电容组件，或者是电感组件。计算机33执行的人工智能算法依据闭回路天线模块2的输入阻抗(由向量网络分析仪31测得)，并借由控制微控制器32而改变闭回路天线模块2的阻抗带宽。阻抗带宽的调控参考是依据用户界面(331)的输入指示，所述输入指示包括但不限于无线通信规格的射频信号频率范围、频谱编号、子频带、中心频率、频率偏移等。

在又一实施例中，闭回路天线模块2的可控单元(21)包括至少一可变电容，待测天线(22)通过至少一可变电容连接向量网络分析仪(31)。参照图4，以图4的实施例为例子，闭回路天线模块2的可控单元(21)包括可变电容21d。待测天线22通过可变电容21d连接向量网络分析仪31。借由可变电容21d的调整，以改变待测天线22的输入阻抗。计算机33执行的人工智能算法依据闭回路天线模块2的输入阻抗(由向量网络分析仪31测得)，并借由控制微控制器32而改变闭回路天线模块2的阻抗带宽。阻抗带宽的调控参考是依据用户界面(331)的输入指示，所述输入指示包括但不限于无线通信规格的射频信号频率范围、频谱编号、子频带、中心频率、频率偏移等。

综上所述，本发明实施例所提供的人工智能天线设计平台有别于传统的闭回路天线设计需要利用无线芯片控制才能测试实际性能，本发明实施例提供的人工智能天线设计平台能够在无线通信产品所使用的无线芯片规格已大致决定但尚未开发完成时，径行针对受控于无线芯片的闭回路天线模块进行实际性能的量测、设计与调整。当天线研发与设计人员利用本发明实施例的此人工智能天线设计平台完成闭回路天线模块的设计与调校后，研发人员可将设计好的闭回路天线模块直接应用于具有无线芯片的无线通信产品。本发明实施例的此人工智能天线设计平台利用人工智能算法替代无线芯片的控制功能，具体地降低产业界的闭回路天线的设计过程对于所应用产品机种的实际无线芯片的依赖，可大幅度地提升开发效能，诸如缩短产品开发时间、快速解决研发过程所发生的问题。再者，因为本发明实施例的此人工智能天线设计平台，闭回路天线模块的天线设计过程可以不必要借由无线芯片的有源测试(可直接使用人工智能天线设计平台取代)，使得闭回路天线模块的天线设计可以与无线芯片的验证彼此独立，因此能判定影响无线通信性能问题的归属(判断问题是源自于无线芯片本身或是归因于天线性能不佳)。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

附图标记

1：无线收发机

11：测试天线

2：闭回路天线模块

21：可控组件

22：待测天线

3：自适性控制设备

31：向量网络分析仪

32：微控制器

33：计算机

331：用户界面

332：算法模块

21a、21b、21c：切换器

M1、M2、M3：阻抗匹配组件

21d：可变电容

Claims (10)

1.一种人工智能天线设计平台，包括：

一无线收发机，具有一测试天线；

一闭回路天线模块，具有一待测天线与一可控单元；以及

一自适性控制设备，连接该闭回路天线模块，利用该闭回路天线模块接收来自于该无线收发机的无线信号，且利用该闭回路天线模块传送无线信号至该无线收发机，该自适性控制设备包括：

一向量网络分析仪，连接该闭回路天线模块，用以量测该闭回路天线模块的输入阻抗；

一微控制器，连接并控制该闭回路天线模块的该可控单元；以及

一计算机，连接该向量网络分析仪与该微控制器，依据一用户界面的一输入指示执行一人工智能算法，该人工智能算法控制该微控制器而改变该闭回路天线模块的输入阻抗，借此改变该闭回路天线模块的阻抗带宽。

2.如权利要求1所述的人工智能天线设计平台，其特征在于，该闭回路天线模块用于设置在一多天线电子装置的一机构本体，该闭回路天线模块受控于该多天线电子装置内的一无线芯片。

3.如权利要求2所述的人工智能天线设计平台，其特征在于，该多种环境状态至少包括将具有该闭回路天线模块的该机构本体设置于一自由空间、放置于一平台或一桌面、以人手握持与贴近人头脸。

4.如权利要求1所述的人工智能天线设计平台，其特征在于，该可控单元用以调整该闭回路天线模块的输入阻抗的电感值或电容值，或是用以调整该闭回路天线模块的共振模态的中心频率。

5.如权利要求1所述的人工智能天线设计平台，其特征在于，该可控单元包括至少一电容组件或至少一电感组件。

6.如权利要求1所述的人工智能天线设计平台，其特征在于，该闭回路天线模块的该可控单元包括至少一切换器，该天线组件通过该可控单元的该至少一切换器连接该向量网络分析仪。

7.如权利要求1所述的人工智能天线设计平台，其特征在于，该闭回路天线模块的该待测天线做为一天线激发组件，该可控单元是一天线耦合组件，该天线激发组件连接该向量网络分析仪，该天线耦合组件耦合该天线激发组件的能量，作为该天线耦合组件的该可控单元连接作为该天线激发组件的该待测天线的一接地。

8.如权利要求1所述的人工智能天线设计平台，其特征在于，该闭回路天线模块的该可控单元包括至少一可变电容，该待测天线通过该至少一可变电容连接该向量网络分析仪。

9.如权利要求1所述的人工智能天线设计平台，其特征在于，该无线收发机的该测试天线与该闭回路天线模块是装设于一电波暗室以进行空中传输测试。

10.如权利要求2所述的人工智能天线设计平台，其特征在于，该多天线电子装置是笔记本电脑、膝上型电脑、平板电脑、一体电脑、智能电视、小型基站、无线路由器或智能手机。