CN112602296A - 控制模态天线的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种天线系统。在一个实施例中，该天线系统可包括可在多个不同的模式下操作的模态天线，并且每个模式可与不同的辐射图案相关联。该天线系统可以包括调谐电路，其被配置成在多个不同的模式下操作模态天线。传输线可以将射频电路耦合到模态天线。射频电路可以被配置成使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上，以生成用于通过传输线通信到调谐电路的发送信号。调谐电路可以被配置成解调出控制信号，使得射频电路能够通过控制信号来调整模态天线的模式。在一些实施例中，振幅移位键控调制可以包括开关键控调制。

Description

控制模态天线的方法和系统
相关申请
本申请要求享有于2018年6月26日提交的第16/018,787号美国专利申请的优先权和权益，其现为第10,263,817号美国专利。该第16/018,787号美国专利申请通过引用在此整体地并入。
技术领域
本公开的示例方面大体上涉及天线控制领域，例如，被配置为以多个不同的模式操作的模态天线的控制。
背景技术
模态天线越来越多地用于无线通信，例如在智能手机中。这样的天线通常相比传统的无源天线提供了改进的信号质量和更紧凑的形状因子(form factor)。一种模态天线配置涉及寄生元件，该寄生元件被配置为改变与被驱动(driven)元件相关的辐射图案。在这种配置中，第一传输线可以将被驱动元件与被配置为驱动该被驱动元件的电路相连接。单独的传输线可以将被配置为改变模态天线的模态特性的电路与寄生元件进行连接。
发明内容
本公开的实施例的方面和优点将在下面的描述中被部分地阐述，或者可以从描述中学习，或者可以通过实施例的实践来学习。
本公开的示例性方面涉及天线系统。天线系统可以包括模态天线，该模态天线包括被驱动元件和靠近被驱动元件定位的寄生元件。模态天线能够在多个不同的模式下操作，并且每个模式可以与不同的辐射图案相关联。天线系统可以包括调谐电路，该调谐电路被配置为控制与寄生元件相关联的电特性，以在多个不同的模式下操作模态天线。天线系统可以包括射频电路和将射频电路耦合到模态天线的传输线。射频电路可以被配置为使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上，以生成用于通过传输线通信到调谐电路的发送信号。调谐电路可以被配置为解调出控制信号，使得射频电路能够通过控制信号来调整模态天线的模式。在一些实施例中，振幅移位键控调制可以包括开关键控调制。
参照以下描述和所附的权利要求书，将更好地理解各种实施例的这些和其他的特征、方面及优点。并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起用于解释相关的原理。
附图说明
参照附图，在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的对实施例的详细讨论，其中：
图1A示出了根据本公开的示例实施例的模态天线10的实施例；
图1B示出了与图1A的模态天线相关联的二维天线辐射图案。
图1C示出了根据本公开的示例实施例的图1A的模态天线的示例频率图。
图2示出了根据本公开的示例性实施例的示例性天线系统的示意图；
图3示出了根据本公开的示例性实施例的天线系统的示例性控制电路的示意图；
图4示出了一系列表示振幅移位键控调制和开关键控调制的简化示例的时间对准图；
图5示出了根据本公开的示例实施例的天线系统的示例调谐电路的示意图；
图6示出了根据本公开的示例实施例的天线系统的示意图；以及
图7描述了根据本公开的示例实施例的示例方法的流程图。
在本说明书和附图中重复使用附图标记旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参照实施例，其一个或多个示例将在附图中示出。通过对实施例的解释而不是对本公开的限制来提供每个示例。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离本公开的范围或精神的情况下对实施例进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用以产生更进一步的实施例。因此，旨在本公开的各方面涵盖这些修改和变化。
本公开的示例性方面涉及天线系统。天线系统可以包括模态天线，该模态天线包括被驱动元件和靠近被驱动元件定位的寄生元件。模态天线可以在多个不同的模式下操作，并且每个模式可以与不同的辐射图案(pattern)相关联。天线系统可以包括调谐电路，该调谐电路被配置为控制与寄生元件相关联的电特性，以在多个不同的模式下操作模态天线。天线系统可以包括射频电路和将射频电路耦合到模态天线的传输线。射频电路可以被配置为使用振幅移位(amplitude-shift)键控调制将控制信号调制到RF信号上，以生成用于通过传输线通信到调谐电路的发送信号。调谐电路可以被配置为解调出控制信号，使得射频电路能够经由控制信号来调整模态天线的模式。在一些实施例中，振幅移位键控调制可以包括开关(on-off)键控调制。
如本文所述，采用振幅移位键控调制可提供若干优势。例如，可以经由具有低干扰和/或噪声的单个传输线来发送RF信号和控制信号(以作为发送信号的分量)。例如，振幅移位键控可在与控制信号和/或RF信号相关联的谐波频率处产生减少的谐振。这可以减少与将控制信号调制到RF信号和解调出控制信号相关联的噪声。由此产生的控制信号的高保真传输可以提供对模态天线的操作的精确和有效的控制。本公开的方面可以适于在多输入多输出(MIMO)天线配置中的特定应用。
另外，根据本公开的各方面，可以以快速和有效的方式执行时钟同步。这可以提供对寄生元件的低时延控制，并因此提供对天线的模态操作的低时延控制。由此产生的数据传输保真度可有助于对模态天线的操作进行精确和有效的控制。
在一些实施例中，射频电路可以被配置为通过选择性地改变与载波信号相关联的振幅来将控制信号调制到RF信号上。在一些实施例中，射频电路可以被配置为选择性地在约零值和非零值之间改变振幅。
在一些实施例中，载波信号可以包括重复的图案。例如，载波信号可以包括具有通常恒定的频率的正弦波。
在一些实施例中，传输线可以是单个同轴电缆。
在一些实施例中，可以在第一频带内定义无线电信号，并且可以在与第一频带不同的第二频带内定义控制信号。例如，第一频带的范围可以是从约500MHz到约50GHz。作为另一示例，第二频带的范围可以是从约10MHz到约1GHz的范围。
在一些实施例中，发送信号与第一时钟频率相关联，并且其中调谐电路被配置为使本地时钟频率与第一频率同步。
在一些实施例中，天线系统可以包括第一电路板和与第一电路板在物理上分离的第二电路板。射频电路可以被布置在第一电路板上，并且调谐电路或模态天线中的至少一个被布置在第二电路板上。
在一些实施例中，射频电路可以包括被配置为生成RF信号的前端模块和被配置为使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上以生成发送信号的控制电路。
在一些实施例中，天线系统可包括至少一个附加模态天线，该至少一个附加模态天线包括寄生元件和至少一个附加调谐电路。射频电路可以包括至少一个附加前端模块，该至少一个附加前端模块被配置为向至少一个附加模态天线的被驱动元件发送RF信号。射频电路的控制电路可以被配置为通过将控制信号调制到被发送到至少一个附加模态天线的被驱动元件的RF信号上，来调整至少一个附加模态天线的模式。
本公开的另一个示例实施例涉及用于控制模态天线的方法。该方法可以包括在射频电路处使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上。该方法可以包括经由单个同轴传输线将RF信号通信到调谐电路。该方法可以包括在调谐电路处从RF信号解调出控制信号。该方法可以包括经由控制信号和调谐电路从射频电路控制与模态天线的寄生元件相关联的电特性，以在多个不同的模式下操作模态天线。每个模式可与模态天线的不同辐射图案相关联。
在一些实施例中，在射频电路处使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上可以包括：使用开关键控调制来调制RF信号。
在一些实施例中，将控制信号调制到RF信号上包括选择性地改变与载波信号相关联的振幅。在一些实施例中，选择性地改变与载波信号相关联的振幅可以包括在约零值和非零值之间改变振幅。
在一些实施例中，载波信号可以包括具有通常恒定的频率的正弦波或任何重复的图案中的至少一个。
本公开的另一示例实施例涉及天线系统。天线系统可以包括模态天线，该模态天线包括被驱动元件和靠近被驱动元件定位的寄生元件。模态天线可以在多个不同的模式下操作，并且每个模式可以与不同的辐射图案相关联。天线系统还可以包括包含有前端模块和控制电路的射频电路。天线系统还可以包括将射频电路耦合到模态天线的传输线。天线系统还可以包括调谐电路，该调谐电路包括解调器和与解调制器耦合的控制模块。前端模块可以被配置为产生RF信号。控制电路可以被配置为使用开关键控调制通过在约零值和非零值之间选择性地改变与正弦载波信号相关联的振幅来将控制信号调制到RF信号上以生成发送信号。载波信号可以包括具有通常恒定的频率的正弦波。解调器可以被配置为解调出控制信号，并且控制模块可以被配置为基于控制信号来调整模态天线的模式。
图1A示出了根据本公开的各方面的模态天线10的实施例。模态天线10可以包括电路板12(例如，包括接地平面)和布置在电路板12上的被驱动天线元件14。可以在电路板(例如，和接地平面)与被驱动天线元件之间定义天线体积。第一寄生元件15可以至少部分地定位于天线体积内。第一有源调谐元件16可以与寄生元件15耦合。第一有源调谐元件16可以是无源或有源的组件或一系列组件，并且可以被配置为通过可变电抗或对地短路的方式来改变第一寄生元件14上的电抗，从而导致天线的频率偏移。
在一些实施例中，第二寄生元件18可以靠近电路板12布置，并且可以定位于天线体积之外。第二寄生元件18还可以包括第二有源调谐元件20，该第二有源调谐元件20可以单独地包括一个或多个有源和/或无源组件。第二寄生元件18可以邻近被驱动元件14定位，并且也可以定位于天线体积之外。
所描述的配置可以提供通过改变被驱动天线元件的电抗来移位(shift)其辐射图案特征的能力。移位天线辐射图案可以被称为“波束操纵(steering)”。在天线辐射图案包括零点(null)的情况下，类似的操作可以被称为“零点操纵”，这是因为可以将零点移位到关于天线的替代位置(例如，以便减少干扰)。在一些实施例中，第二有源调谐元件20可以包括开关，该开关用于在“开(On)”时将第二寄生元件连接到地，以及用于在“关(Off)”时终止短路。然而，应当注意到，例如通过使用可变电容器或其他可调谐元件，第一寄生元件或第二寄生元件中的任一个的可变电抗可以进一步提供可变的天线图案或频率响应的移位。例如，第一有源调谐元件16和/或第二有源调谐元件18可以包括可调谐电容器、MEMS器件、可调谐电感、开关、可调谐移相器、场效应晶体管或二极管中的至少一个。
图1B示出了与图1A的模态天线相关联的二维天线辐射图案。可以通过控制与模态天线10的第一寄生元件和第二寄生元件16、18中的至少一个相关联的电特性来移位辐射图案。例如，在一些实施例中，辐射图案可以从第一模式22移位到第二模式24，或第三模式26。
图1C示出了根据本公开的一些方面的图1A的模态天线的示例频率图。可以通过控制与模态天线10的第一寄生元件或第二寄生元件16、18中的至少一个相关联的电特性来移位天线的频率。例如，当第一寄生元件和第二寄生元件被“关断”时，可以实现天线的第一频率(f0)；当第二寄生元件对地短路时，可以产生频率(fL)和(fH)；当第一寄生元件和第二寄生元件中的每一个对地短路时，可以产生频率(f4；f0)。应当理解，在本公开的范围内，其他配置是可能的。例如，可以采用更多或更少的寄生元件。可以改变寄生元件的位置来实现可以呈现不同的频率和/或频率的组合的附加模式。
出于说明和讨论的目的，图1A至图1C描述了具有多个模式的示例模态天线。本领域普通技术人员在使用本文提供的公开时将理解，可以在不偏离本公开的范围的情况下使用其他的模态天线和/或天线配置。如本文所用，“模态天线”是指能够在多个模式下操作的天线，其中每个模式与不同的辐射图案相关联。
图2示出了根据本公开的示例方面的天线系统100的实施例的示意图。天线系统100可以包括模态天线102。模态天线102可以包括被驱动元件104和靠近被驱动元件104定位的寄生元件106。模态天线102可以在多个不同的模式下操作，并且每个模式可以与不同的辐射图案相关联，例如以上参照图1A至图1C所述的。
调谐电路108可以被配置为控制与寄生元件106相关联的电特性，以在多个不同的模式下操作模态天线102。调谐电路108可以被配置为从发送信号解调出控制信号，并基于与控制信号相关联的控制指令来控制寄生元件106的电特性，例如，如参照图4和图5更详细解释的。
可调谐组件110可以与寄生元件106耦合，并且调谐电路108可以被配置为控制可调谐组件110以改变寄生元件106与电压或电流源或吸收器(sink)的电连接性，诸如将寄生元件106与地相连接。
射频电路112可以被配置为向模态天线102的被驱动元件104发送RF信号。例如，传输线114可以将射频电路110耦合到模态天线102。在一些实施例中，传输线114可以是单个同轴电缆。射频电路112可以被配置为放大或以其他方式生成RF信号，该RF信号通过传输线114(作为发送信号的分离)被发送到模态天线102的被驱动元件104。
在一些实施例中，射频电路112可以包括前端模块116和/或控制电路118。前端模块116可以被配置为生成和/或放大被发送到被驱动元件104的RF信号。控制电路118可以被配置为使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上以生成发送信号，例如，以下参照图4更详细解释的。
传输线114可以(例如，使用偏置器(Bias Tee)电路)与被配置为帮助组合和/或分离占据各种频带的信号的各种组件耦合。例如，第一偏置器电路120可以将前端模块116和控制电路118与传输线114耦合。第一偏置器电路120可以包括将传输线114与前端模块116耦合的电容器122以及将控制单元118与传输线114耦合的电感器124。第二偏置器电路126可以将被驱动元件104和调谐电路108与传输线114耦合。第二偏置器电路126可以包括将传输线114与被驱动元件104耦合的电容器128以及将传输线114与调谐电路108耦合的电感器130。
前端模块116可以通过第一偏置器电路120的电容器122发送RF信号。控制电路118可以通过第一偏置器电路120的电感器124将控制信号调制到RF信号上，以在传输线114中生成控制信号。调谐电路108可以经由第二偏置器电路128的电感器130从发送信号解调出控制信号。发送信号的RF信号分量可以经由第二偏置器电路128的电容器128被发送到模态天线102的被驱动元件104。
在一些实施例中，天线系统100可以包括第一电路板129和与第一电路板129在物理上分离的第二电路板131。射频电路112可以被布置在第一电路板129上，而调谐电路108或模态天线102中的至少一个可以被布置在第二电路板131上。这可以允许射频电路112与调谐电路和/或模态天线102在物理上分离，而不采用多条传输线或不会不利地影响天线系统100的操作。
在一些实施例中，可以在第一频带内定义RF信号，并且可以在与第一频带不同的第二频带内定义控制信号。例如，第一频带的范围可以从约500MHz到约50GHz、在一些实施例中从约1GHz到约25GHz、在一些实施例中从约2GHz到约7GHz，例如，约5GHz。第二频带的范围可以从约10MHz到约1GHz、在一些实施例中从约20MHz到约800MHz、在一些实施例中从约30MHz到约500MHz、在一些实施例中从约50MHz到约250MH，例如，约100MHz。
图3示出了在图2中示出的天线系统100的控制电路118的一个实施例的示意图。控制电路118可以包括处理器132，并且处理器132可以被配置为生成或接收用于更改模态天线102的模式的控制指令(如图2所示)，或者以其他方式调整模态天线102的辐射图案的取向或频率。例如，处理器132可以从另一个处理器(在图3中由主机(HOST)表示)接收控制指令，并且可以生成包含描述指令的数据的输出(在图3中由DATAN表示)。数据可以具有任何合适的比特深度。例如，在一些实施例中，数据可以是二进制格式。在其它实施例中，数据可以是十六进制格式、十进制格式等。
控制电路118还可以包括载波信号源134。在一些实施例中，载波信号源134可以被配置为生成载波信号，该载波信号包括可以具有通常恒定的频率的正弦波。在其它实施例中，载波信号可以是或可以包括任何合适的信号。例如，在一些实施例中，载波信号可以是或可以包括任何合适的重复的图案，并且不限于是正弦的或具有通常恒定的频率。
控制电路118还可以包括调制器136，其被配置为将处理器的输出调制到载波信号上以产生控制信号(在图3中由TX CHN表示)。调制器136可以包括复用器138，其被配置为将包含可以描述控制指令的数据(在图3中由DATAN表示)的输出与来自载波信号源134的载波信号进行组合。例如，调制器136可以被配置为例如通过执行振幅移位键控调制(例如，开关键控调制)，来缩放来自载波信号源134的载波信号的振幅以产生控制信号，例如，如以下参照图4更详细描述的。调制器136还可以包括放大器140和偏置器电路142。
图4示出了一系列表示振幅移位键控调制和开关键控调制的简化示例的时间对准图400。二进制信号401可以以描述二进制数据集的方式在第一电压电平402和第二电压电平404之间进行交替。二进制信号401可以对应于处理器132的输出的简化示例，其可以包含描述控制指令的数据，例如，如以上参照图3所描述的。振幅移位键控调制可以包括通过将第一电压电平402表示为具有变化的振幅的正弦信号406来表示二进制信号401。例如，正弦信号406可以具有表示二进制信号401的第一电压402的第一振幅408，并且可以具有表示二进制信号401的第二电压电平404的第二振幅410。
开关键控调制是振幅移位键控调制的一种类型。在开关键控调制中，二进制信号401可以由具有变化的振幅的正弦信号411表示。正弦信号411可以具有表示二进制信号401的第一电压电平402的第一振幅412。然而，第二电压电平404可以由正弦信号410的不存在来表示。换句话说，正弦信号410可以具有约零的振幅，来表示二进制信号401的第二电压404。
图5示出了根据本公开的各方面的调谐电路500的一个实施例的示意图，该调谐电路500例如对应于以上参照图3讨论的调谐电路108。调谐电路500可以包括解调器502和偏置504。解调器502可以包括与偏置504耦合的偏置器电路506以及与通信线114耦合的复用器507(如图2所示)。
调谐电路500还可以包括低通滤波器508，该低通滤波器508被配置为对至少一个频带进行滤波。例如，低通滤波器508可以被配置为对至少一个高于载波信号频率的频带进行滤波。照此，低通滤波器508可以隔离或相对增加载波信号频率的强度。解调器502还可以包括二极管510，诸如齐纳二极管。二极管510可以与逻辑电路512耦合，逻辑电路512被配置为解译与控制信号相关联(例如，包含在控制信号中)的控制指令。
逻辑电路512(例如，被配置为执行计算机可读指令以实现逻辑操作的处理器、ASIC等)也可以被配置为基于与控制信号相关联(例如，包含在控制信号中)的控制指令来控制开关514的操作。开关514可以与地相连接并且被配置为在多个状态之间进行切换。例如，开关514可以被配置为选择性地将开关514的输出516与地连接，或者以其他方式改变输出516的电连接性，从而控制与寄生元件106相关联的电特性(如图2所示)并且在多个不同的模式下操作模态天线。例如，开关514可以被配置为调整可调谐组件110的操作(在图2中示出)，以改变寄生元件106与源或吸收器(例如，电压源/吸收器或电流源/吸收器)的电连接性。例如，开关514可以被配置为选择性地将寄生元件106与地相连接。
频率漂移是两个时钟频率之间的相对差，该频率漂移可能在与调谐电路108、500相关联的本地时钟频率和与控制电路118相关联的时钟频率(例如，主时钟频率)之间产生。为了最小化频率漂移，调谐电路108、500可以被配置为使本地时钟频率与主时钟频率同步。
作为示例，第一时钟频率可以与发送信号相关联，并且调谐电路500可以被配置为使与调谐电路500相关联的本地时钟频率与第一频率同步。第一时钟频率可以对应于(例如，等于或成倍于)由正弦波源134或与控制电路118相关联的另一谐波源生成的载波信号的频率。例如，第一时钟频率可以存在于具有非零振幅的控制信号的部分中。
调谐电路500(例如，逻辑电路512)可以包括可调谐频率源，诸如被配置为提供与调谐电路500相关联的本地时钟频率的本地可调谐谐振振荡器(例如，环形振荡器)。逻辑电路512可以被配置为对由逻辑电路512(例如，从二极管510)接收到的信号进行采样，并相对于该信号来执行频率搜索操作。频率搜索操作可以确定适当的采样频率。例如，逻辑电路512可以针对与预期的短语(phrase)相对应的时间段对控制信号(或由二极管510输出的其调节后的版本)进行采样。预期的短语可以包括预期存在于控制信号中的信号图案。作为示例，预期的短语可以作为“前同步码(preamble)”或“后同步码(postamble)”而存在于一个或多个发送数据“帧”的开始和/或结束处。逻辑电路512可以被配置为辨识或检测预期的短语以定位(一个或多个)帧的开始和/或结束。然后，逻辑电路512可以根据在样本中存在的本地振荡器“时钟边缘”的数量与基于预期的短语而预期在样本中存在的本地振荡器“时钟边缘”的数量的比较来确定所测量的相位误差。
然后，逻辑电路512可以执行频率搜索操作。例如，频率搜索操作可包括重复以下步骤：(1)对与预期的短语的长度相对应的时间段进行采样，(2)通过将在样本中存在的时钟边缘的数量与预期的时钟边缘的数量进行比较来确定相位误差，以及(3)调整本地时钟频率(例如，本地振荡器的频率)，直到本地时钟频率和与控制电路118相关联的主时钟频率充分同步为止。例如，当相位误差小于阈值(例如，预定的阈值)时，可以确定本地时钟频率充分同步。
在一些实施例中，调谐电路可以采用数控振荡器，该数控振荡器被配置为对由调谐电路接收到的信号的数据边沿跳变进行计数。如果数据边缘跳变的数量落在预期的范围(例如，预定的范围)之外，则调谐电路可以拒绝或忽略相关联的数据帧。如果数据边缘跳变的计数落在期望的范围之内，则调谐电路可以调整与调谐电路的内部振荡器相关联的频率(例如，本地时钟频率)。例如，调谐电路可以被配置为增加或减小内部振荡器频率，以补偿调谐电路的内部振荡器频率和与RF电路和/或控制电路相关联的时钟或振荡器频率的频率之间的漂移，这可以在正常操作期间发生。
图6示出了根据本公开的各方面的天线系统600的实施例的示意图。天线系统600通常可以类似地被配置为以上参照图2所述的天线系统100。例如，天线系统600可以包括：包括被驱动元件604和寄生元件606的模态天线602、调谐电路608、RF电路612、传输线614、前端模块616、控制电路618、包括电容器622和电感器624的第一偏置器电路620，以及包括电容器628和电感器630的第二偏置器电路626。
天线系统600还可以包括第二模态天线632，该第二模态天线632包括被驱动元件634和寄生元件636。第二调谐电路638可被配置为控制与寄生元件636相关联的电特性，以在多个不同的模式下操作模态天线632。例如，第二可调谐组件640可以与寄生元件636耦合，并且调谐电路638可以被配置为控制第二可调谐组件640，从而改变第二模态天线632的寄生元件636与电压或电流源或吸收器的电连接性，诸如将寄生元件106与地相连接。
射频电路612可以包括第二前端模块642和第二传输线644。第二前端模块642可以被配置为生成和/或放大第二RF信号。控制电路618可以被配置为将第二控制信号调制到第二RF信号上以生成第二发送信号。在一些实施例中，控制电路618可以使用振幅移位键控调制将第二控制信号调制到第二RF信号上，例如以上参照图3和图4所描述的。
第二传输线644可以使用偏置器来与被配置为帮助组合和/或分离占据各种频带的信号的各种组件耦合。例如，第三偏置器电路646可以将第二前端模块642和控制电路618与第二传输线644耦合。第三偏置器电路646可以包括将第二前端模块642与第二传输线644耦合的电容器648和将控制单元618与第二传输线644耦合的电感器650。
第四偏置器电路652可以将第二传输线644与第二模态天线632的被驱动元件634和调谐电路108耦合。第四偏置器电路652可以包括将第二传输线644与第二模态天线632的被驱动元件634耦合的电容器654和将第二传输线644与第二调谐电路638耦合的电感器656。
第二前端模块642可通过第三偏置器电路648的电容器648发送第二RF信号。控制电路618可以通过第三偏置器电路646的电感器650将第二控制信号调制到第二RF信号上以生成第二发送信号。第二调谐电路638可以经由第四偏置器电路652的电感器656从第二发送信号解调出控制信号。第二发送信号的RF信号分量可以经由第四偏置器电路652的电容器654被发送到第二模态天线632的被驱动元件634。
在本实施例中，控制电路618可以具有与传输线614、644中的每一个相关联的单独的输出。控制电路618可以类似地被配置为以上参照图3所描述的控制电路118，并且可以包括被配置为向第二传输线644提供单独的输出的附加组件。例如，控制电路618可以包括第二处理器132、正弦波源134、调制器136、复用器138、放大器140和/或偏置器电路142，从而使得提供了第二输出。
在一些实施例中，天线系统可以包括多输入多输出(MIMO)配置中的多个天线。多对控制电路和调谐电路可以被配置为控制多个模态天线以及多个无源天线。例如，天线系统可以包括N个调谐电路(每个调谐电路与相应的控制电路配对)，该N个调谐电路被配置为控制M个模态天线和(N-M)个无源天线的操作，其中N和M均为正整数，并且其中，N大于或等于M。另外，在一些实施例中，一个控制电路可以包括多个输出并且与多个调谐电路配对，例如参照图6所述的。在任何情况下，调谐电路的数量N的范围可以达到任何合适的数目。例如，在一些实施例中，N的范围可以是从2到20，或者更大。M的范围也可以是从2到20，或者更大。
应当理解的是，在本公开的范围内，许多的变化是可能的。例如，在其他实施例中，单独的控制电路可以和每条传输线614、644相关联。另外，在其他实施例中，单个前端模块可被配置为生成相应的RF信号。在一些实施例中，单个调谐电路可被配置为控制与系统的每个模态天线的寄生元件相关联的电特性。此外，在一些实施例中，系统可以包括两个以上的模态天线。另外，在一些实施例中，系统可以包括一个或多个模态天线与一个或多个非模态或无源天线的组合，该非模态或无源天线未被配置为以多个模式进行操作。在一些实施例中，一个或多个模态天线可以包括一个以上的寄生元件。单个控制电路可以被配置为调整与寄生元件相关联的相应的可调谐元件，以控制与寄生元件相关联的电特性，并且在多个不同的模式下操作模态天线。在其它实施例中，可以使用多个控制电路来分别调整可调谐元件。应当理解的是，在本公开的范围内，其他变化、修改、组合等是可能的。
图7描绘了根据本公开的示例实施例的用于检测电动机的失速状况的示例方法700的流程图。出于说明和讨论的目的，图7描述了以特定的顺序执行的步骤。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以省略、扩展、同时执行、重新排列和/或以各种方式修改本文描述的任何方法的各个步骤。此外，可以在不偏离本公开的范围的情况下执行各种步骤(未示出)。另外，参照以上参照图2和图6描述的天线系统200、600来大体地讨论方法700。然而，应当理解，本方法700的各个方面可以应用于包括模态天线的任何合适的天线系统。
方法700可以包括，在(702)处，在射频电路处使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上以生成发送信号。例如，控制信号可以包含用于改变模态天线的模式或以其他方式调整模态天线的辐射图案的方向或频率的控制指令。例如，射频电路112可以包括控制电路118，该控制电路118被配置为使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上以生成发送信号，例如，如以上参照图3和图4所述的。在一些实施例中，在射频电路处使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上可以包括：使用开关键控调制来调制RF信号，例如，如以上参照图4所述的。
在一些实施例中，将控制信号调制到RF信号上可以包括选择性地改变与载波信号相关联的振幅。例如，返回参照图4，振幅可以在第一振幅408和第二振幅410之间变化，该第一振幅408和第二振幅410分别表示相关联的二进制信号401的第一电压402和第二电压404。在一些实施例中，选择性地改变与载波信号相关联的振幅可以包括在约零值和非零值之间改变振幅，例如，如以上参照开关键控和图4所讨论的。在一些实施例中，载波信号可以包括正弦波。正弦波可以具有通常恒定的频率，或者，在一些实施例中，可以包括任何合适的重复的图案。
方法700可以包括，在(704)处，经由单个同轴传输线将发送信号通信到调谐电路。例如，如参照图4所述的，射频电路112可以包括前端模块116，该前端模块116可以通过第一偏置器120的电容器122、通过传输线114以及通过第二偏置器128的电容器128将RF信号通信到模态天线102的被驱动元件104。控制电路118可以通过第一偏置器120的电感器124、通过传输线114以及通过第二偏置器128的电感器130将控制信号调制到RF信号上以到达调谐电路108。
方法700可以包括，在(706)处，解调调谐电路处的控制信号。例如，如参照图2和图5所述的，调谐电路108、500可以被配置为经由第二偏置器126的电感器130从发送信号解调出控制信号。调谐电路108、500还可以被配置为滤波和/或放大控制信号，以隔离或相对增加与载波信号相关联的载波信号频率的强度。逻辑电路512可以被配置为解译与控制信号相关联(例如，包含在控制信号中)的控制指令。
方法700可以包括，在(708)处，经由控制信号和调谐电路从射频电路控制与模态天线的寄生元件相关联的电特性，以在多个不同的模式下操作模态天线。每个模式可以与模态天线的不同辐射图案相关联。例如，调谐电路108、500可以被配置为控制开关514以选择性地将开关514的输出516与地相连接，或者以其他方式改变开关514的输出516的电连接性以控制与寄生元件106相关联的电特性(如图2所示)，并在多个不同的模式下操作模态天线。例如，开关515可以被配置为调整可调谐组件110的操作(如图2所示)以改变寄生元件106与电压或电流源或吸收器的电连接性，诸如使寄生元件106与地电短路。
虽然已经参照本公开的具体示例实施例详细描述了本主题，但是应当理解，本领域技术人员在理解了前述内容之后，可以容易地产生针对这些实施例的变更、变化和等同。因此，本公开的范围是示例性的而非限制性的，并且本主题公开不排除对本主题的这种修改、变化和/或添加，如对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种天线系统，包括：
模态天线，其包括被驱动元件和靠近所述被驱动元件定位的寄生元件，所述模态天线能够在多个不同的模式下操作，每个模式与不同的辐射图案相关联；
调谐电路，其被配置为控制与所述寄生元件相关联的电特性，以在所述多个不同的模式下操作所述模态天线；
射频电路；
将所述射频电路耦合到所述模态天线的传输线；
其中：
所述射频电路被配置为使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上，以生成用于通过所述传输线通信到所述调谐电路的发送信号；以及
所述调谐电路被配置为解调出所述控制信号，使得所述射频电路能够经由所述控制信号来调整所述模态天线的模式。
2.根据权利要求1所述的天线系统，其中所述振幅移位键控调制包括开关键控调制。
3.根据权利要求1所述的天线系统，其中所述射频电路被配置为通过选择性地改变与载波信号相关联的振幅来将控制信号调制到RF信号上。
4.根据权利要求3所述的天线系统，其中所述射频电路被配置为选择性地在约零值和非零值之间改变所述振幅。
5.根据权利要求3所述的天线系统，其中所述载波信号包括具有通常恒定的频率的正弦波。
6.根据权利要求3所述的天线系统，其中所述载波信号包括重复的图案。
7.根据权利要求1所述的天线系统，其中所述传输线为单个同轴电缆。
8.根据权利要求1所述的天线系统，其中所述RF信号可以被定义为在第一频带内，以及所述控制信号可以被定义为在与所述第一频带不同的第二频带内。
9.根据权利要求8所述的天线系统，其中所述第一频带的范围为从约500MHz到约50GHz。
10.根据权利要求8所述的天线系统，其中所述第二频带的范围为从约10MHz到约1GHz。
11.根据权利要求1所述的天线系统，其中所述发送信号与第一时钟频率相关联，并且其中所述调谐电路被配置为使本地时钟频率与所述第一频率同步。
12.根据权利要求1所述的天线系统，还包括第一电路板和与所述第一电路板在物理上分离的第二电路板，并且其中，所述射频电路被布置在所述第一电路板上，以及所述调谐电路或模态天线中的至少一个被布置在所述第二电路板上。
13.根据权利要求1所述的天线系统，其中所述射频电路包括前端模块以及控制电路，所述前端模块被配置为生成RF信号，所述控制电路被配置为使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上以生成所述发送信号。
14.根据权利要求13所述的天线系统，还包括：
包括寄生元件的至少一个附加模态天线；以及
至少一个附加调谐电路；
其中：
所述射频电路包括至少一个附加前端模块，所述至少一个附加前端模块被配置为向所述至少一个附加模态天线的被驱动元件发送RF信号；以及
所述射频电路的控制电路被配置为通过将控制信号调制到被发送到所述至少一个附加模态天线的被驱动元件的RF信号上，来调整所述至少一个附加模态天线的模式。
15.一种用于控制模态天线的方法，包括：
在射频电路处使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上以生成发送信号；
经由单个同轴传输线将所述发送信号通信到调谐电路；
在所述调谐电路处解调出所述控制信号；以及
经由所述控制信号和所述调谐电路，从所述射频电路控制与所述模态天线的寄生元件相关联的电特性，以在多个不同的模式下操作所述模态天线，每个模式与用于所述模态天线的不同的辐射图案相关联。
16.根据权利要求15所述的方法，其中在射频电路处使用振幅移位键控调制将控制信号调制到RF信号上包括：使用开关键控调制来调制RF信号。
17.根据权利要求15所述的方法，其中将控制信号调制到RF信号上包括选择性地改变与载波信号相关联的振幅。
18.根据权利要求17所述的方法，其中选择性地改变与载波信号相关联的振幅包括在约零值和非零值之间改变振幅。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述载波信号包括具有通常恒定的频率的正弦波或任何重复的图案中的至少一个。
20.一种天线系统，包括：
模态天线，其包括被驱动元件和靠近所述被驱动元件定位的寄生元件，所述模态天线能够在多个不同的模式下工作，每个模式与不同的辐射图案相关联；
射频电路，其包括前端模块和控制电路；
将所述射频电路耦合到所述模态天线的传输线；以及
调谐电路，其包括解调器和与所述解调器耦合的控制模块；
其中，所述前端模块被配置为产生RF信号，所述控制电路被配置为使用开关键控调制通过在约零值和非零值之间选择性地改变与正弦载波信号相关联的振幅来将控制信号调制到RF信号上以生成发送信号，所述载波信号包括具有通常恒定的频率的正弦波，以及其中所述解调器被配置为解调出所述控制信号，并且所述控制模块被配置为基于所述控制信号来调整所述模态天线的模式。
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