CN112119598A - 天线单元、发送系统和用于运行天线单元的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天线单元、发送系统以及用于运行天线单元的方法，其中天线单元(4)包括天线侧的信号接口(6)和设备侧的信号接口(5)、控制装置(8)、至少一个用于调节发送信号的信号强度的装置和至少一个用于检测发送信号的信号强度的装置；其中在校准过程中通过设备侧的信号接口(5)接收校准信号；其中确定校准信号的信号强度；其中将所述确定的信号强度与参考信号强度比较；其中如此调节所述至少一个用于调节信号强度的装置的放大因子，使得在参考信号强度与放大的校准信号的信号强度之间的差最小化；其中在结束校准过程之后以如此调节的放大因子运行天线单元(4)。

Description

天线单元、发送系统和用于运行天线单元的方法

技术领域

本发明涉及一种进行自校准的天线单元、带有这样的天线单元的发送系统以及一种用于运行这样的天线单元的方法。

背景技术

由现有技术已知如下天线单元，其补偿在天线单元与信号提供单元例如调制解调器之间的电缆连接的电缆损耗。

如此例如文献US 9,191,903 B2公开一种用于天线单元的发送功率的有效的外部控制的方法以及设备。对于控制重要的是信号提供单元由天线单元接收的反馈信号。

文献US 9,491,713 B2公开一种补偿模块，其可以与发送/接收单元和天线电缆连接。补偿模块产生代表输出发送功率(Ausgangsendeleistung)的参数且通过天线电缆传输该参数给发送/接收单元。

在该解决方案中不利的是，对于天线单元的运行、特别是为了调节放大因子需要由天线单元至信号提供单元的信号传输。为此必须设有相应的信号接口和信号处理过程。总体上，这样的方案因此导致复杂且引起成本的系统。

此外已知的是文献US 7,965,977 B2。该文献公开一种包括用于放大发送信号的放大单元的天线电路。控制单元控制发送放大器的运行。在该方法中设有所谓的T/R控制信号，该T/R控制信号代表在同轴电缆中的电缆损耗，天线电路连接到该同轴电缆上。

此外已知的是文献US 5,634,191，其公开：信号强度由所谓的基站扩展单元确定且编码为数据流地借助天线传输给所谓的微蜂窝扩展单元(Mikrozellen-Erweiterungseinheit)。

这些技术原理不利地同样要求用于调节强度的控制信号由信号提供单元至天线单元的数据传输。

发明内容

因此提出如下技术问题，即实现进行自校准的天线单元、带有这样的天线单元的发送系统以及用于运行天线单元的方法，其能实现天线单元的有效和简单的运行以及降低天线单元的制造成本。

该技术问题的解决方案通过具有权利要求1、15和16的特征的内容产生。本发明另外的有利的设计方案通过具有从属权利要求的特征的内容产生。

在此提出一种用于运行天线单元的方法。天线单元特别是可以用于发送信号。天线单元也可以用于接收信号。信号特别是可以是WLAN信号，其特别是根据IEEE 802.11p标准的信号。在此特别是可以传输在5.8GHz至5.9GHz的频率范围中的信号。同样地，信号可以是移动无线电信号，此外特别是根据欧洲ETSI 3GPP标准研究所的标准LTE-V2V(英语LongTerm Evolution Vehicle to Vehicle，长期演进车对车)的移动无线电信号。自然然而也可设想的是，通过天线单元传输其他信号。

天线单元在此可以是车辆的、特别是机动车的天线单元。然而这不是强制的。而且在其他技术应用领域中可以使用天线单元，例如在轨道车辆或移动终端设备中，用于车辆或其他设备或天线单元在其中用于信号传输的其他应用领域的远程控制。如果天线单元布置在机动车中，那么该天线单元可以特别是用于所谓的车对车通信。在此，天线单元可以布置在车辆中或在车辆上，例如在车辆的内后视镜中，构成为车顶天线或者集成到车辆的保险杠中，特别是作为分布的天线。

天线单元具有天线侧的信号接口和设备侧的信号接口。在天线侧的信号接口上可以连接有用于发送和/或接收信号的天线。在设备侧的信号接口上可以连接有信号提供单元、例如发送/接收单元、特别是调制解调器。可能的是，天线单元与信号提供单元通过信号连接装置、例如信号电缆、特别是同轴电缆连接。通过电缆可以实现信号传输。而且天线单元的供能可以通过电缆实现。在通过电缆的传输中可能出现电缆损耗。

天线单元在此可以用于放大由天线发送或发射的发送信号。替代地或优选累积地，天线单元可以用于放大由天线接收的接收信号。

此外，天线单元包括控制装置、至少一个用于调节发送信号的信号强度的装置和至少一个用于检测发送信号的信号强度的装置。控制装置可以构成为微控制器或包括这样的微控制器。通过用于调节信号强度的装置可以提高发送信号的信号强度。替代地或累积地，也可以减小信号强度。装置可以构成为放大器装置，特别是具有可调节的放大因子的放大器装置。优选地，该装置但是构成为衰减器装置。特别是，用于调节信号强度的装置是如下装置：其放大因子和/或衰减因子是可调节的，且因此在恒定的运行条件下也能实现信号强度的调节。

用于检测信号强度的装置可以产生代表信号强度的信号，例如电压信号。该装置例如可以构成为功率探测器。

借助用于检测信号强度的装置特别是可以检测如下信号的信号强度：该信号由用于调节信号强度的装置传输给天线侧的信号接口。换句话说，可以检测经放大的信号的信号强度。然而也可能的是，借助用于检测信号强度的装置可以检测如下信号的信号强度，该信号由设备侧的信号接口传输给用于调节信号强度的装置。换句话说，可以检测未经放大的信号的信号强度。

在校准过程中通过设备侧的信号接口接收校准信号。校准信号例如可以由信号提供单元提供、特别是产生。校准信号可以由设备侧的信号接口通过用于调节信号强度的装置传输给天线侧的信号接口。

校准信号在此可以是通信信息，其中，通信信号可以包含通信数据或有用数据。特别是校准信号可以是经调制的信号。优选地，校准信号是具有小的峰值因数(Crestfaktor)的经调制的信号，该峰值因数描述信号的峰值功率与信号的平均功率的比例。这能实现简单地确定经调制的信号的信号强度。而且校准信号可以是OFDM(英语OrthogonalFrequency-Division Multiplexing，正交频分多路复用)调制的信号。而且这能实现信号强度的确定，其中，然而信号强度在预先确定的持续时间的时间窗上的时间平均可以是必要的，以便确定信号强度。自然也可以根据其他调制方法来调制经调制的信号。

替代地，校准信号可以不是通信信号。该校准信号特别是可以不包含通信数据或有用数据。如此，校准信号例如可以是未经调制的信号，特别是所谓的连续波(Continuouswave)信号或载波信号。

校准信号特别是如下信号：该信号的信号强度可以简单、可靠和准确地确定。

此外，确定校准信号、特别是经放大的校准信号的信号强度。在此可以检测经放大的校准信号的信号强度。而且根据在设备侧的信号接口与天线侧的信号接口之间检测的校准信号的信号强度、特别是根据未经放大的校准信号的检测的信号强度可以确定经放大的校准信号的信号强度。信号强度可以是信号功率。特别是确定通过用于调节信号强度的装置传输的校准信号的信号强度。此外，将如此确定的信号强度与参考信号强度进行比较。参考信号强度特别是可以是预先确定的信号强度，例如预先确定的最大允许的发送信号强度或其中的一部分。该参考信号强度例如可以存储在天线单元的存储装置中。参考信号强度例如可以是预先确定的最大发送信号强度或所期望的最大发送信号强度且例如为23dBm。

此外，特别是借助控制装置如此调节至少一个用于调节信号强度的装置的放大因子，使得在参考信号强度与经放大的校准信号的信号强度之间的差最小化。特别是可以如此调节至少一个用于调节信号强度的装置的放大因子，使得在参考信号强度与确定的信号强度之间的差最小化。

特别是可以如此调节至少一个用于调节信号强度的装置的放大因子，使得在参考信号强度与经放大的校准信号的信号强度之间的差小于预先确定的阈值或者所述信号强度相等。

经放大的校准信号可以表示通过用于调节信号强度的装置传输的校准信号。这样的信号施加在用于调节信号强度的装置与天线侧的信号接口之间的信号连接上。特别是经放大的校准信号可以表示施加在天线侧的信号接口上的信号。

放大因子可以是衰减因子。特别是可以如此调节放大因子，使得将信号放大或衰减。

此外，在结束校准过程之后以如此调节的放大因子运行天线单元。

在此如上所述、特别是借助用于检测的装置可以检测经放大的校准信号的信号强度。而且特别是以计算方式、特别是根据未经放大的校准信号可以确定该信号强度。未经放大的校准信号可以表示未通过用于调节信号强度的装置传输的校准信号且在此施加在设备侧的信号接口与用于调节信号强度的装置之间。例如可以确定、特别是如上所述地检测未经放大的校准信号且随后将其与另外的放大器装置的经调节或要调节的一个以及必要时多个放大因子相乘，以便确定经放大的校准信号的信号强度。

例如可能的是，确定施加在设备侧的信号接口上的未经放大的校准信号的信号强度且随后由此确定经放大的校准信号的信号强度。

因此，参考信号强度可以表示如下信号强度：该信号强度形成用于通过用于调节信号强度的装置传输的且由此放大的信号、特别是用于施加在天线侧的信号接口上的信号的信号强度的参考值。但是也可以设想的是，相应于上述实施方案、根据用于未通过用于调节信号强度的装置传输的并因此未经放大的信号的参考值和经调节的或要调节的放大因子来确定该参考信号强度，其中，参考值那么形成用于未经放大的信号的参考值。

天线单元可以包括至少一个发送信号分支，其中，通过发送信号分支由设备侧的信号接口传输发送信号给天线侧的信号接口。用于调节信号强度的装置可以布置在发送信号分支中。这可以表示，发送信号可以由设备侧的信号接口通过装置传输给天线侧的信号接口，其中，也可以调节、特别是改变发送信号的信号强度。而且用于检测信号强度的装置也可以布置在发送信号分支中。

此外，天线单元也可以包括至少一个接收信号分支，其中，通过接收信号分支可以将接收信号由天线侧的信号接口传输给设备侧的接口。

除了用于调节信号强度的装置之外，天线单元还可以包括在发送信号分支中的至少一个放大器装置，特别是恒定放大器装置。该放大器装置也可以称为发送放大器装置。

恒定放大器装置在此可以表示如下放大器装置：该放大器装置的放大因子是不可调节的，特别是不可以通过相应的控制信号调节。然而，恒定放大器装置的放大因子可以在运行条件变化时、例如在温度变化时变化。因此，恒定放大器装置可以表示如下放大器装置：该放大器装置的放大因子在恒定的运行条件下是恒定的且不可以改变。

替代地也可能的是，天线单元在发送信号分支中作为发送放大器装置包括具有可调节的放大因子的至少一个放大器装置。该放大器装置可以构成或提供用于调节信号强度的装置。

天线单元可以在接收信号分支中包括至少一个另外的放大器装置。该另外的放大器装置可以是恒定放大器装置或具有可调节的放大因子的放大器装置。该另外的放大器装置也可以称为接收放大器装置。特别是借助用于检测信号强度的装置可以确定通过用于调节信号强度的装置而且通过发送放大器装置传输的校准信号的信号强度。

控制装置、至少一个用于调节发送信号的信号强度的装置和至少一个用于检测发送信号的信号强度的装置可以通过信号技术方式连接。

此外，天线单元可以包括用于检测天线单元的温度的温度传感器。其可以通过信号技术方式与控制装置连接。此外，天线单元可以包括用于检测天线单元的供电电压的供电电压水平的电压传感器。其可以通过信号技术方式与控制装置连接。

校准过程可以具有来自预先确定的持续时间范围、例如1毫秒至5毫秒的持续时间范围。校准过程可以在天线单元的校准模式下实施。为了实施校准过程可以激活该校准模式。在结束校准过程之后可以激活正常运行模式。随后在正常运行模式下使用在校准过程中确定的放大因子。在此，正常运行模式可以直接紧接着校准模式。在校准模式下，天线单元不用于发送或接收信号的常规的信号传输。

通过所提出的方法有利地得出放大因子的简单和可靠的校准以及由此天线单元的可靠的运行，在该运行中补偿在信号由信号提供单元至天线单元的传输中的信号损耗。放大因子的确定和调节特别是仅仅通过天线单元实现且不需要与信号提供单元的附加的信息交换。因此不需要在天线单元与信号提供单元之间传输例如以数据形式的关于信号强度的信息。基于对数据传输的降低的需求也得出天线单元的更有效的运行。因为由此也不需要设有相应的信号接口，所以可以降低对天线单元以及信号提供单元的制造成本。而且能实现天线单元的简单的改装，因为该天线单元不需要设计用于信号强度与信号提供单元的相应的通信。此外有利地得出，即替代或附加于由传输决定的信号损耗的补偿，通过所提出的方法可以补偿由信号提供单元提供的信号的不期望低的信号强度。

在另一实施方式中，校准信号由信号提供单元产生且通过信号连接装置通过设备侧的信号接口传输给天线单元。由此，有利地产生校准信号的简单的产生，因为天线单元在正常运行下也与信号提供单元连接。在此那么可能的是，信号提供单元在校准过程期间产生所需的校准信号。为此，同样可以将信号提供单元特别是与天线单元同时地置于校准模式。优选地，例如直接在同时接通或激活两个单元之后可以同时激活两个单元的校准模式。在校准模式期间实施的功能的过程和类型在此可以存储在相应的单元中、例如在固件中。

在另一实施方式中，信号提供单元产生具有可产生的最大信号强度或相应于该最大信号强度的预先确定的部分的信号强度的校准信号。在此可能的是，例如在天线单元的存储装置中存储关于这部分的水平的信息。

这能实现简单地确定参考信号强度，其中，其特别是可以涉及天线侧的信号接口。特别是，如果产生具有由信号提供单元可产生的最大信号强度的校准信号，那么可以假定：天线单元应产生具有预先确定的(期望的)最大发送信号强度的发送信号。那么这又能实现放大因子的简单的确定。相应地适用于如下情况，即如果产生具有部分的可产生的最大信号强度的校准信号。

在另一实施方式中，如此确定参考信号强度、特别是涉及天线侧的信号接口的信号强度，使得参考信号强度与预先确定的最大发送信号强度的比例等于由信号提供单元产生的信号的信号强度与可产生的最大信号强度的比例。由此有利地在天线单元随后的正常运行中产生改善的运行安全性，因为降低了不期望地产生具有太高信号强度的发送信号的概率。

在另一实施方式中，根据校准信号的检测的信号强度来确定校准信号由信号提供单元可产生的最大信号强度。例如可能的是，存在不同类型的信号提供单元，其可以产生不同的最大信号强度，例如5dBm或20dBm。因此，在这样的校准过程中可能需要的是，天线单元求取连接到天线单元的信号提供单元的可产生的最大信号强度是多高。特别是该确定可以根据预知的分配存在，在该预知的分配中不同的信号强度区域分配给信号提供单元的不同的可产生的最大信号强度。该分配例如可以存储在天线单元中。

根据如此确定的可产生的最大信号强度和/或所检测的信号强度也可以确定之前阐述的部分或之前阐述的比例。为此，特别是对于每个可辨识的可产生的最大信号强度可以存在在一部分与校准信号的信号强度之间的分配，其中，根据该分配可以确定该部分。

由此有利地在校准中得出更高的可靠性和精度，特别是如果由信号提供单元产生不具有可产生的最大信号强度的校准信号。

在另一实施方式中，在每次接通或激活天线单元之后实施校准过程。换句话说，在每次接通天线单元之后可以激活校准模式。“激活”可以表示：使得天线单元由未完全准备运行的状态置于完全准备运行的模式。接通或激活特别是可以在如下情况下实现：产生天线单元的对于正常运行需要的供能。

如果例如通过阐明的电缆实现信号提供单元的这样的供能，那么信号提供单元的接通或激活可以同时或几乎同时导致天线单元的接通或激活。由此有利地得出，单元的接通过程或激活过程并因此相应的校准模式的激活可以可靠地同步化。

如果天线单元布置在车辆中，那么例如总是可以在形成车辆的“点火”状态时实现天线单元的接通或激活。

在一个优选的实施方式中，用于调节信号强度的装置是衰减器装置。在该情况下放大因子是衰减因子。借助衰减器装置可以降低通过衰减器装置传输的信号的信号强度或者使得其保持恒定，然而不将其提高。由此有利地得出天线单元的简单的制造。特别是可以在没有可调节的放大的情况下、例如利用上述的恒定放大器装置——其通常作为预制的和期望的标准的模块存在——来改装现存的天线单元，以便能实现自校准。

替代地，用于调节信号强度的装置是具有可调节的放大因子的放大器装置。

在另一实施方式中，通过用于调节信号强度的装置不仅发送信号的信号强度而且接收信号的信号强度是可调节或可改变的。换句话说，用于调节信号强度的装置可以布置在不仅发送信号分支中而且在接收信号分支中。由此，有利地得出在发送信号与接收信号之间平衡的放大，由此例如可以满足准许前提条件。此外避免如下：通过天线单元太强地放大接收信号，且给信号提供单元施加太高的信号功率。

在另一实施方式中，确定天线单元的温度或温度变化，其中，特别是在校准过程的结束之后、根据温度或温度变化来改变、例如提高或减小用于调节信号强度的装置的放大因子、特别是在校准过程确定的放大因子。特别是可以如此温度相关地改变放大因子，使得最小化或完全补偿天线单元的总放大的由温度决定的变化。换句话说，可以在天线单元的温度变化的情况下如此温度相关地改变放大因子，使得天线单元的总放大保持恒定或几乎恒定。

例如可能的是，根据在温度或温度变化与放大因子或放大因子的变化之间的预知的关系来调节、特别是改变放大因子。预知的关系例如可以以函数或分配、特别是以特征曲线的形式提出。

特别是可能的是，将在校准过程期间的温度确定为参考温度，其中，那么根据在参考温度与当前确定的温度之间的差来改变放大因子。例如可能的是，根据在该差与放大因子或放大因子的变化之间的预知的关系来调节、特别是改变放大因子。而且该预知的关系例如可以以函数或分配、特别是以特征曲线的形式提出。例如该差的值越小，那么可以越大地放大发送信号，其中，实现具有符号的考虑。在温度上升的情况下，可以减小用于发送信号的放大器装置的放大。为了使得天线单元通过温度的总放大保持恒定，那么可以如此减小信号调节装置(例如衰减器装置)的放大因子，使得天线单元的总放大保持恒定。换句话说，例如随着温度升高超过参考温度也可以提高信号放大因子。

通过放大因子的这样的温度相关的调节可以实现如下：如果信号提供单元以最大的功率发送，那么根据温度变化不超过或低于天线单元的最大参考功率(例如23dBm)。

由此有利地提高天线单元的运行质量，特别是因为可以完全或至少部分补偿放大的由温度决定的变化。

在另一实施方式中，确定天线单元的供电电压水平。供电电压特别是也可以是恒定放大器装置的、例如发送放大器装置的供电电压。此外，特别是在结束校准过程之后、根据供电电压的水平来改变用于调节信号强度的装置的放大因子、特别是在校准过程中确定的放大因子。特别是可以如此供电电压有关地改变放大因子，使得最小化或完全补偿天线单元的总放大的供电电压有关的变化。换句话说，可以在天线单元的供电电压变化的情况下如此供电电压有关地改变放大因子，使得天线单元的总放大保持恒定或几乎恒定。

例如可能的是，根据在供电电压水平或供电电压水平的变化与放大因子或放大因子的变化之间的预知的关系来调节、特别是改变放大因子。预知的关系例如可以以函数或分配、特别是以特征曲线的形式给定。

特别是可能的是，在校准过程期间的供电电压水平确定为参考供电电压水平，其中，根据在参考供电电压水平与当前确定的供电电压水平之间的差来改变放大因子。在此例如可能的是，根据在该差与放大因子或放大因子的变化之间的预知的关系来调节、特别是改变放大因子。该预知的关系例如可以以函数或分配、特别是以特征曲线的形式给出。

特别是该差的值越小，可以越强烈地放大发送信号，其中，实现具有符号的考虑。如此，例如随着提高的供电电压水平超过参考供电电压可以减小信号放大因子。

由此有利地提高天线单元的运行质量，特别是因为可以完全地或至少部分地补偿放大的供电电压有关的变化。

在另一实施方式中，在校准过程期间经放大的校准信号不传输给天线、特别是连接到天线侧的信号接口的天线。特别是经放大的校准信号可以馈送或传输给天线等效电阻。此外，有利地可以避免错误的校准，如果外部影响改变天线特征，那么该错误的校准将发生。

为此，天线等效电阻可以连接到天线侧的信号接口，或者发送信号分支可以不与天线侧的信号接口而是与天线等效电阻例如通过天线单元的适合的开关装置连接。

由此，有利地产生天线单元的改善的运行安全性，因为在校准过程中天线不发送如下信号：该信号例如可以干扰另外的单元的运行。

但是自然也可能的是，在校准过程期间传输经放大的校准信号给天线。

在另一实施方式中，激活天线单元的发送模式，其中，在发送模式下实施校准过程。特别是，仅仅当激活发送模式时才可以实施校准过程。例如，如果激活信号由天线单元接收或者如果模式控制信号具有预先确定的信号电平，那么可以激活发送模式。此外，例如如果未接收到激活信号或者模式控制信号不具有预先确定的信号电平，那么也可以激活接收模式。在发送模式下，在设备侧的信号接口与天线设备侧的信号接口之间通过发送信号分支建立信号连接。相应地，在接收模式下，在设备侧的信号接口与天线设备侧的信号接口之间通过接收信号分支建立信号连接。

优选地，激活信号或模式控制信号由信号提供单元产生且传输给天线单元，例如通过之前所述的信号连接装置。在天线单元中可以将激活信号或模式控制信号从所传输的信号提取、例如滤出或耦合输出。激活信号或模式控制信号可以具有来自频率范围的频率，该频率不同于通信信号的频率，例如来自范围120MHz至130MHz的频率。因此，仅仅当信号提供单元产生相应的激活信号或模式控制信号时例如才可以实施校准过程。例如可能的是，信号提供单元总是在接通或激活之后产生相应的激活信号或模式控制信号。

替代地也可能的是，对于校准过程，与激活或模式控制信号无关地激活发送模式。例如可能的是，天线单元总是在接通或激活之后激活发送模式。

由此有利地得出提高在实施校准时的可靠性。

此外可能的是，在天线单元的正常运行下、即在结束校准过程之后利用激活信号或模式控制信号、特别是由信号提供单元来调节天线单元的发送或接收模式。

在另一实施方式中，在校准过程的开始根据在之前的校准过程中确定的至少一个放大因子确定放大因子。例如可能的是，例如在天线单元的存储装置中存储在校准过程中确定的放大因子。例如那么在当前校准过程的开始可以将放大因子调节到在特别是直接之前的校准过程中存储的放大因子。

而且可以存储在所有的或预先确定的数量的校准过程中确定的放大因子。例如那么可以在当前校准过程的开始将放大因子调节到这些多个存储的放大因子的平均值。

由此有利地产生在校准过程中放大因子的加速的确定，因为通常可以这样认为：放大因子在两个校准过程、特别是时间上接近的连续的校准过程之间不再变化或不再变化超过预先确定的程度。因此将之前确定的放大因子用作在确定时的开始值经常快速导致确定当前有效的放大因子。

在另一实施方式中，如果最小化的差大于预先确定的阈值，那么控制装置探测到故障状态。如果探测到故障状态，那么天线单元的运行特性可以特别是通过控制装置改变。例如可以停用一个/多个恒定放大器装置。也可以中断与天线的连接。也可以建立与所述天线等效电阻的连接。这有利地能实现：在校准中的故障可以通过外部装置、例如信号提供单元来探测，而天线单元无需传输故障数据。例如信号提供单元可以确定通过信号连接装置传输的信号的电流强度且根据电流强度来探测故障状态。如果探测到故障，那么例如可以采取适合的故障措施，例如输出故障信号给上级系统或用户。

在此应注意的是，在天线单元的运行特性没有改变的情况下故障状态可以由外部装置来探测。如此，将所述差未减小到零或预定程度的放大因子已经可以导致如此调节天线单元的运行特性，使得信号提供单元根据所述电流强度来探测故障状态。

在另一实施方式中，特别是在校准过程结束之后确定发送信号的信号强度，其中，根据信号强度改变放大因子、特别是在之前的校准过程中确定的放大因子。通过所述用于检测信号强度的装置可以检测信号强度。此外，特别是可以如此调节放大因子，使得不超过信号强度的预先确定的最大允许极限值。

由此有利地提高天线单元的运行安全性。

此外提出一种进行自校准的天线单元。天线单元在此根据在本公开内容中公开的实施方式之一构成。

在校准过程中可以通过设备侧的信号接口来接收校准信号，其中，可以确定校准信号、特别是经放大或未经放大的校准信号的信号强度，其中，所确定的信号强度、特别是经放大的校准信号的信号强度可以与参考信号强度比较，其中，可以如此调节至少一个用于调节信号强度的装置的放大因子，使得在参考信号强度与确定的信号强度、特别是放大的校准信号的信号强度之间的差最小化，其中，在结束校准过程之后能够以如此调节的放大因子运行天线单元。

因此，如此配置天线单元，使得根据在本公开内容中所述的实施方式之一的方法利用天线单元是可实施的。

可能但是非强制的是，天线单元包括用于与外部单元、特别是信号提供单元进行数据传输、例如用于通信的接口。通过该接口例如可以传输诊断信息或关于故障状态的信息。接口特别是未构成用于传输关于放大因子的信息由天线单元到外部单元或由外部单元到天线单元。自然，天线单元也可以如此构造，使得该天线单元不包括这样的接口。

此外提出一种发送系统，包括在本公开内容中所述的实施方式之一的进行自校准的天线单元以及信号提供单元，其中，天线单元与信号提供装置通过信号连接装置连接。这和相应的优点如上所述阐明。

可能的是，天线单元与信号提供单元仅仅通过信号连接装置连接，通过该信号连接装置将由信号提供单元提供或产生的信号传输给天线单元以便发送或者传输由天线单元接收的信号给信号提供单元。特别是系统、此外特别是系统的元件可以如此配置，使得通过信号连接装置在所述单元之间不传输关于放大因子的信息。

附图说明

根据实施例进一步阐明本发明。附图示出：

图1：根据本发明的第一实施方式的发送系统的示意方框图；

图1a：根据本发明的另一实施方式的发送系统的示意方框图；

图2：根据本发明的另一实施方式的发送系统的示意方框图；

图3：根据本发明的另一实施方式的发送系统的示意方框图；

图4：根据本发明的方法的示意流程图；以及

图5：根据本发明的另一实施方式的发送系统的示意方框图。

在下文中相同附图标记表示具有相同或相似技术特征的元素。

具体实施方式

图1示出根据本发明的发送系统1的示意方框图。发送系统1包括信号提供单元2，其例如可以构成为调制解调器。特别是信号提供单元2可以构成为发送/接收单元。该发送/接收单元可以用于发送和接收WLAN信号，特别是根据IEEE 802.11p标准的WLAN信号或者根据欧洲ETSI 3GPP标准研究所的标准LTE-V2V(长期演进车对车)的移动无线电信号。发送/接收单元2通过构成为同轴电缆3的信号连接装置与根据本发明的天线单元4连接。天线单元4包括设备侧的信号接口5，天线单元4通过设备侧的信号接口5借助同轴电缆3与发送/接收单元2连接。此外，天线单元4包括天线侧的信号接口6。天线7可以通过天线侧的信号接口6连接到天线单元4。在此可能的是天线单元4也包括天线7。如此，例如天线单元4的元件以及天线7可以平坦地布置在共同的电路板上。但是这不是强制的。

此外，天线单元4包括控制装置8。该控制装置8可以构造为微控制器或包括微控制器。此外，天线单元4包括构成为衰减器装置9的用于调节或改变发送信号的信号强度的装置。发送信号在此由信号提供单元2产生且通过同轴电缆3以及设备侧的信号接口5传输给天线单元4。此外，将发送信号由设备侧的信号接口5通过衰减器装置9和天线单元4的也称为发送放大器装置的放大器装置10传输给天线侧的信号接口6且由彼处传输给天线7。发送放大器装置10可以构成为恒定放大器装置。因此天线单元4也包括发送放大器装置10。不仅衰减器装置9而且恒定放大器装置10布置在天线单元4的发送信号分支中。

此外，天线单元包括构成为功率探测器11的用于检测发送信号的信号强度的装置。在此示出，功率探测器11检测如下信号的信号强度：该信号由恒定放大器装置10传输给天线侧的信号接口6，即经放大的信号。功率探测器11例如可以产生电压信号，该电压信号代表发送信号的信号强度或信号功率，特别是与之成正比。功率探测器11在此与控制装置8通过信号技术方式连接。

此外还示出，天线单元4包括用于检测天线单元4的温度的温度传感器12。该温度传感器12同样通过信号技术方式与控制装置8连接。

可能的是，发送放大器装置10连同功率探测器11和温度传感器12构成为集成电路22。该共同的实施方案通过虚线示出的方框显示且也可称为前端模块(Front-End-Modul)。

衰减器装置9可以是所谓的可变的衰减器装置。特别是衰减器装置9可以构成为数字衰减器装置(数字衰减器(英语digital attenuator))。衰减器装置9与控制装置8通过信号技术方式连接。控制装置8在此可以调节衰减器装置9的衰减因子。借助衰减器装置9可以减小由设备侧的信号接口5传输给衰减器装置9的发送信号的信号强度，特别是如果衰减因子大于1。特别是当衰减因子为1时，可以保持信号强度恒定。该信号借助衰减器装置9的放大是不可能的。

所示出的天线单元4形成一种进行自校准的天线单元4。在天线单元4的校准过程中可以确定衰减因子，其中，该衰减因子由控制装置8用于在校准过程结束之后天线单元4的运行(正常运行)。在此，衰减因子可以由控制装置8根据功率探测器11的输出信号确定。

可能的是，天线单元4的供能通过信号提供单元2实现，其中，相应的能量通过同轴电缆3传输。

在此，校准过程例如可以直接在天线单元4的每次接通或激活之后实施。如果通过信号提供单元2实现供能，那么可以在每次接通或激活信号提供单元2之后实施校准过程，因为在该情况下总是当接通或激活信号提供单元2时才接通或激活天线单元4。

在校准过程中，由天线单元4通过设备侧的信号接口5接收校准信号。校准信号在此可以由信号提供单元2产生。例如可能的是信号提供单元2也在每次接通或激活之后实施校准过程或参与天线单元4的校准过程，例如其方式是：信号提供单元2直接在接通或激活之后产生校准信号。信号提供单元2的相应的功能性例如可以通过如下方式提供：在信号提供单元2的固件中编码相应的功能性。

优选地，信号提供单元2作为校准信号产生具有由信号提供单元2可产生的最大信号强度的信号。该信号强度例如可以为5dBm或20dBm。

此外，在校准过程中确定通过衰减器装置9和发送放大器装置10传输的并继而放大的校准信号的信号强度。这可以借助功率探测器11和控制装置8实现。

此外，将如此确定的信号强度与参考信号强度特别是同样通过控制装置8进行比较。参考信号强度例如可以是预先确定的最大发送信号强度，其应由天线单元4调节用于由天线侧的信号接口6传输给天线7的发送信号。这样的预先确定的最大发送信号强度可以例如为23dBm。自然然而也可能的是，选择其他预先确定的最大发送信号强度。可能的是，例如在天线单元4的未在图1中示出的存储装置中或在控制装置8的内部存储装置中——例如在微控制器中的存储器中——存储参考信号强度。

此外，借助控制装置8如此调节衰减器装置9的衰减因子，使得在参考信号强度与校准信号的确定的信号强度之间的差最小化。优选地，如此调节衰减因子，使得该差为0，或者与0的偏差不超过预先确定的程度。

在校准过程结束之后，那么以如此确定的衰减因子运行天线单元4、特别是衰减器装置9。也可能的是，存储在校准过程中确定的衰减因子，例如同样在上述存储装置中或在另一存储装置中。特别是在该情况下可能的是，在新的校准过程的开始根据在先前的校准过程中已经确定的衰减因子来调节衰减因子。

所述校准过程有利地能够实现，补偿由同轴电缆决定的信号损耗，而不必需要在天线单元4与信号提供单元2之间附加的信号传输。直观而言，在校准过程中由信号提供单元2提供可产生的最大信号强度的假设下，如此确定衰减因子，使得由天线单元4在天线侧的信号接口6上提供预先确定的、期望的最大发送信号强度。因此可以这样认为：如此确定衰减因子，使得补偿由同轴电缆3决定的电缆损耗。因为电缆损耗与信号强度无关，所以经如此调节的衰减因子在校准过程之后实现的正常运行中也用于可靠和准确的补偿电缆损耗、特别是也用于与信号提供单元2可产生的最大信号强度有偏差的信号强度。

然而也可能的是，信号提供单元2在校准过程中不是以可产生的最大信号强度、而是以相应于可产生的最大信号强度的预先确定的部分的信号强度来产生校准信号。信息、特别是该部分的数字值可以是预先确定的。该信息可以存储例如同样在天线单元4的上述存储装置中。

在该情况下，作为参考信号强度可以选择预先确定的最大发送信号强度的一部分。在这样的校准过程中自然可以需要的是，天线单元4求取连接到天线单元4上的信号提供单元2的可产生的最大信号强度是多高。在此可以假定，不同的信号提供单元2可以产生彼此不同的可产生的最大信号强度。可产生的最大信号强度的确定或辨识在此可以根据校准信号在校准过程期间确定的信号强度实现。因此例如可以存在如下分配：其中不同的信号强度范围分配给信号提供单元2的不同的可产生的最大信号强度。该分配例如可以存储在天线单元4中、特别是在上述存储装置中。根据该分配那么可以确定信号提供单元2的可产生的最大信号强度。例如如果已知不同类型的信号提供单元2可以产生5dBm或20dBm的可产生的最大信号强度，那么可以这样认为：在校准信号的信号强度小于5dBm的情况下，由信号提供单元2可产生的最大信号强度为5dBm，其中，在校准信号的信号强度大于5dBm的情况下，由信号提供单元2可产生的最大信号强度为20dBm。

此外，可以根据如此确定的可产生的最大信号强度确定相应的部分。为此，特别是对于每个可辨识的可产生的最大信号强度可以在一部分与校准信号的信号强度之间存在分配，其中，根据该分配可以确定该部分。

此外可能的是，在校准过程期间特别是借助温度传感器12确定天线单元4的温度。该温度例如可以特别是存储在上述存储装置之一中。

特别是在天线单元4的正常运行中结束校准过程之后，那么可以连续地借助温度传感器12确定天线单元4的温度。此外，可以根据在当前检测的温度与在先前的校准过程期间检测的温度之间的差来调节、特别是改变衰减因子。例如所述差越高，那么可以在高于校准过程的温度的温度下将衰减因子调节得越低。

在图1中未示出的是，也可以确定天线单元4的供电电压水平、特别是发送放大器装置10的供电电压水平。为此，天线单元4可以包括在图1中未示出的电压传感器。在此可以确定在校准过程期间的供电电压水平。该供电电压水平例如可以特别是存储在上述存储装置之一中。

此外，可以在正常运行中连续检测供电电压水平。此外，可以根据在当前检测的供电电压水平与在校准过程期间检测的供电电压水平之间的差调节衰减因子。如果例如当前检测的供电电压水平低于校准过程期间检测的供电电压水平，那么可以随着提高的差或提高的差值减小衰减因子。

此外可能的是，也特别是借助功率探测器11连续地确定发送信号的信号强度。如果借助功率探测器11检测的信号强度超过预先确定的最大允许的信号强度，那么可以特别是借助控制装置8如此调节衰减器装置9的衰减因子，使得将发送信号强度调节并因此限制到最大允许的发送信号强度。由此，有利地实现不出现天线单元4的不期望的运行状态，且没有不期望地高的发送功率持久地由天线单元4发出。

换句话说，能实现天线单元4的自校准。在校准过程期间确定示例性对于放大因子构成的衰减因子，其中，调节该衰减因子用于紧接着校准过程的正常运行。在理想情况下，该衰减因子在正常运行中是恒定的。然而为了补偿在正常运行期间天线单元4的放大性能的变化，该变化是由温度决定的和/或由供电电压决定的，也可以在正常运行期间改变通过自校准确定的衰减因子。同样可以在正常运行下改变衰减因子，以便将产生的最大发送信号强度限于允许的最大发送信号强度。

图1a示出在另一实施方式中根据本发明的发送系统1的示意方框图。在图1a中示出的发送系统1在此基本上如在图1中示出的发送系统1那样构成。因此可以参照对于图1的相应的实施方案。与图1不同地，功率探测器11检测由设备侧的信号接口5传输至衰减器装置9的信号、亦即未经放大的信号的信号强度。

此外，在校准过程中确定由设备侧的信号接口5传输至衰减器装置9的(未经放大的)校准信号的信号强度。这可以借助功率探测器11和控制装置8实现。此外特别是借助控制装置8确定经放大的校准信号的信号强度，其方式是：所检测的信号强度与衰减器装置9和恒定放大器装置10的当前调节的放大因子相乘。

此外，将经放大的校准信号的如此确定的信号强度与参考信号强度特别是同样通过控制装置8进行比较。

此外，借助控制装置8如此调节衰减器装置9的衰减因子，使得在参考信号强度与经放大的校准信号的如上所述确定的信号强度之间的差最小化。优选地，如此调节衰减因子，使得该差为0或与0的偏差不超过预先确定的程度。

在校准过程结束之后，那么以如此确定的衰减因子运行天线单元4、特别是衰减器装置9。

图2示出在另一实施方式中根据本发明的发送系统1的方框图。在此可以参照对图1的阐述。与在图1中示出的实施方式不同地，除了上述发送信号分支之外也示出接收信号分支。通过接收信号分支可以将由天线7接收的信号通过天线侧的信号接口6传输给天线单元4。天线单元4在此包括也称为接收放大器装置的另一放大器装置13，其用于放大这样的接收信号，该另一放大器装置13可以构成为恒定放大器装置。此外还示出，天线单元4包括用于建立通过发送信号分支或接收信号分支的信号连接的开关装置14。在发送模式下，在此如此操控开关装置14，使得将发送信号由设备侧的信号接口5通过衰减器装置9和发送放大器装置10传输给天线侧的信号接口6。在接收模式下，可以如此操控开关装置14，使得建立由天线侧的信号接口6通过接收放大器装置13以及衰减器装置9至设备侧的信号接口5的信号连接。

开关装置14在此可以由控制装置8控制。

此外还示出，天线单元4包括电阻侧的信号接口15，天线等效电阻16连接到电阻侧的信号接口15上。此外，天线单元4包括另一开关装置17。借助另一开关装置17可以将发送放大器装置10的信号输出端或者与天线侧的信号接口6或者与电阻侧的信号接口15连接。另一开关装置17在此同样可以由控制装置8控制。

在校准过程期间特别是可以如此操控另一开关装置17，使得用于放大发送信号(和因此校准信号)的发送放大器装置10的信号输出端通过等效电阻16与参考或接地电位连接。由此有利地实现如下：即在校准过程期间由天线7不发出发送信号，该发送信号可以形成不期望的干扰信号。

此外在图2中示出，衰减器装置9不仅布置在发送信号分支中而且在接收信号分支中。因此，在校准过程期间确定的衰减因子那么在正常运行中不仅形成在发送运行中调节的衰减因子，而且形成在天线单元4的接收运行中调节的衰减因子。由此有利地得出简单地制造进行自校准的天线单元4，因为由发送放大器装置10、功率探测器11和温度传感器12以及必要时接收放大器装置13以及开关装置14组成的单元通常作为预制的模块存在，且因此天线单元4的简单扩展是可能的。此外有利地产生如下：在发送和接收分支中实现几乎相同的放大。

图3示出在另一实施方式中根据本发明的发送系统1的另一示意方框图。发送系统1的天线单元4在此基本上如在图2中所示的天线单元4那样构成。因此可以参照对于图2的相应实施方案。与在图2中示出的天线单元4不同地，天线单元4包括信号耦合输出装置18，其布置在设备侧的信号接口5与衰减器装置9之间的信号分支区段中。借助信号耦合输出装置18可以将具有预先确定的频率或具有来自预先确定的频率范围的频率的信号部分从施加在该信号分支区段上的信号耦合输出。此外，天线单元4包括信号电平探测器19，用于确定如此耦合输出的信号部分的信号电平。该信号电平探测器19例如可以产生代表信号电平的、特别是与其成正比的电压信号。此外，天线单元4包括比较器20，其将如此确定的信号电平与预先确定的阈值进行比较。比较器的信号输出端与控制装置8通过信号技术方式连接。

信号耦合输出装置18、信号电平探测器19以及比较器20用于调节天线单元4的发送模式或接收模式。特别是如果通过控制装置8探测到所耦合输出的信号部分的信号电平大于或等于预先确定的阈值，那么可以激活发送模式。在该情况下控制装置8可以如此操控开关装置14，使得实现在设备侧的信号接口5与天线侧的信号接口6之间通过发送放大器装置10的信号连接。如果控制装置8探测到所耦合输出的信号部分的信号电平小于预先确定的阈值，那么可以激活接收模式且如此操控开关装置14，使得实现在天线侧的信号接口与设备侧的信号接口5之间通过接收放大器装置13的信号连接。此外可能的是，仅仅当天线单元4处在发送模式中时，才实施校准过程。

图4示出根据本发明的方法的示意流程图。在第一步骤S1中，接通或激活发送系统1或信号提供单元2以及天线单元4(参见例如图1)。这例如可以如此实现，其方式是：使得发送系统1或信号提供单元2以及天线单元4由不能完全运行的状态例如通过建立供能置于能完全运行的状态。

在第二步骤S2中，由信号提供单元2产生校准信号，其中，产生具有由信号提供单元2可产生的最大信号强度的校准信号。可产生的最大信号强度例如可以是信号提供单元2的最大信号功率。该校准信号由信号提供单元2通过在图1中示出的同轴电缆3传输给天线单元4且由天线单元4接收。在第三步骤S3中，特别是借助在图1中示出的功率探测器11确定校准信号的信号强度。特别是可以确定通过衰减器装置9以及通过发送放大器装置10传输的校准信号的信号强度。在第四步骤S4中，将如此确定的校准信号的信号强度与参考信号强度进行比较。在第五步骤S5中，如此调节天线单元4的衰减器装置9的衰减因子，使得在参考信号强度与校准信号的确定的信号强度之间的差最小化。在第六步骤S6中，结束校准过程，其中，那么天线单元4、特别是衰减器装置9在随后的正常运行中以先前确定的衰减因子运行。

可能的是，在第一步骤S1直至第六步骤S6的序列期间也确定天线单元4的温度和/或天线单元4的供电电压的供电电压水平。这些是可存储的。

在紧接着第六步骤S6的天线单元4的正常运行中，那么可以连续地检测温度且将其与存储的温度在校准过程期间进行比较，其中，在校准过程期间确定的衰减因子如先前那样可以根据该差改变。相应地适用于供电电压水平。此外，也可以借助功率探测器11在正常运行下、即在第六步骤S6中结束校准过程之后检测发送信号强度。如果发送信号强度超过最大允许的发送信号强度，那么同样可以改变、特别是提高在校准过程中确定的衰减因子。

图5示出根据本发明的发送系统1的另一实施方式。该发送系统1基本上如在图1中示出的发送系统1那样构成。因此可以参照对于图1的相应的阐述。不同于在图1中示出的实施方式，天线单元4包括天线7。天线侧的信号接口6可以在该情况下是所谓的前端模块22的信号接口，该前端模块22包括发送放大器装置10以及功率探测器11和温度传感器12。

此外，天线单元4不包括布置在设备侧的接口5与发送放大器装置10之间的衰减器装置9。此外示出，发送放大器装置10通过附加的控制线路21与控制装置8通过信号技术连接以便调节放大。发送放大器装置10因此是具有可调节的放大因子的放大器装置且形成在图1中由衰减器装置9形成的用于调节信号强度的装置。

发送放大器装置10的放大水平的并且因此放大因子的调节例如可以通过改变放大器10的工作点来实现。这可以通过由控制线路21传输的电压信号的电压水平实现。因此可以省去如在图1中所示的实施方式的衰减器装置9。

附图标记列表：

1 发送系统

2 信号提供单元

3 同轴电缆

4 天线单元

5 设备侧的信号接口

6 天线侧的信号接口

7 天线

8 控制装置

9 衰减器装置

10 放大器装置

11 功率探测器

12 温度传感器

13 另一放大器装置

14 开关装置

15 电阻侧的信号接口

16 等效电阻

17 另一开关装置

18 信号耦合输出装置

19 信号电平探测器

20 比较器

21 控制线路

22 集成电路/前端模块

S1 第一步骤

S2 第二步骤

S3 第三步骤

S4 第四步骤

S5 第五步骤

S6 第六步骤

Claims (16)

1.一种用于运行天线单元(4)的方法，其中，所述天线单元(4)包括天线侧的信号接口(6)、设备侧的信号接口(5)、控制装置(8)、至少一个用于调节发送信号的信号强度的装置和至少一个用于检测所述发送信号的信号强度的装置，其中，在校准过程中通过所述设备侧的信号接口(5)接收校准信号，其中，确定所述校准信号的信号强度，其中，将所确定的信号强度与参考信号强度进行比较，其中，对所述至少一个用于调节信号强度的装置的放大因子如此进行调节，从而使在所述参考信号强度与放大的校准信号的信号强度之间的差最小化，其中，在结束所述校准过程之后以经如此调节的放大因子来运行所述天线单元(4)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由信号提供单元(2)产生所述校准信号且将所述校准信号经由信号连接装置(3)通过所述设备侧的信号接口(5)传输给所述天线单元(4)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述信号提供单元(2)产生如下校准信号：所述校准信号具有可产生的最大信号强度或具有相应于所述最大信号强度的预先确定的部分的信号强度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如此确定所述参考信号强度，使得所述参考信号强度与所述预先确定的最大发送信号强度的比例等于由所述信号提供单元(2)产生的信号的信号强度与所述可产生的最大信号强度的比例。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在每次接通或激活所述天线单元(4)之后执行校准过程。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述用于调节信号强度的装置是衰减器装置(9)或放大器装置(10)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述用于调节信号强度的装置不仅能够调节发送信号的信号强度，而且能够调节接收信号的信号强度。

8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述天线单元(4)的温度或温度变化，其中，根据所述温度或所述温度变化来改变所述用于调节信号强度的装置的放大因子。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述天线单元(4)的供电电压，其中，根据所述供电电压改变所述用于调节信号强度的装置的放大因子。

10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述校准过程期间不将所述校准信号传输给天线(7)。

11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，激活所述天线单元(4)的发送模式，其中，在所述发送模式下执行所述校准过程。

12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述校准过程的开始，根据在之前的校准过程中已经确定的至少一个放大因子来确定所述放大因子。

13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果最小化的差大于预先确定的阈值，那么所述控制装置(8)探测到故障状态。

14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定发送信号的信号强度，其中，根据所述信号强度来改变在之前的校正过程中所确定的放大因子。

15.一种进行自校准的天线单元，其中，所述天线单元(4)包括天线侧的信号接口(6)和设备侧的信号接口(5)、控制装置(8)、至少一个用于调节发送信号的信号强度的装置和至少一个用于检测发送信号的信号强度的装置，其中，在校准过程中能够通过所述设备侧的信号接口(5)接收校准信号，其中，能够确定所述校准信号的信号强度，其中，所确定的信号强度能够与参考信号强度进行比较，其中，能够如此调节所述至少一个用于调节信号强度的装置的放大因子，从而使在所述参考信号强度与放大的校准信号的信号强度之间的差最小化，其中，在结束所述校准过程之后能够以经如此调节的放大因子来运行所述天线单元(4)。

16.一种发送系统，所述发送系统包括根据权利要求15所述的进行自校准的天线单元(4)以及信号提供单元(2)，其中，所述天线单元(4)与所述信号提供单元(2)通过信号连接装置连接。

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