CN112889222A - 用于控制模态天线的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于通过传输线传送数据的系统。在一个示例实施方式中，该系统可以包括发送器，该发送器被配置为使用幅移键控调制将控制信号调制到RF信号上，以生成发送信号。该系统可以包括接收器和将发送器耦合到接收器的传输线。发送器可以被配置为通过传输线将发送信号发送到接收器，接收器可以被配置为解调控制信号并提取与发送器相关联的时钟信息。在一些实施例中，系统可以包括调谐电路和模态天线，并且调谐电路可以是或包括接收器。接收器可以被配置为基于由发送器发送的控制信号来调整模态天线的模式。

Description

用于控制模态天线的方法和系统
相关申请
本申请要求2018年8月14日提交的美国临时专利申请第62/718,430号和2018年10月11日提交的美国临时专利申请第62/744,274号的优先权和权益，这些申请通过引用结合于此。
技术领域
本公开的示例方面一般涉及天线控制的领域，例如，被配置为在多个不同模式下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，例如用于智能手机。与传统的无源天线相比，这种天线通常提供改善的信号质量和更紧凑的外形。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从动(driven)元件相关联的辐射图案(radiation pattern)。在这样的配置中，第一传输线可以将从动元件与被配置为驱动从动元件的电路连接。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连接。
发明内容
本公开的实施例的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中获知，或者可以通过实施例的实践获知。
本公开的一个示例方面针对一种系统，该系统包括发送器，该发送器被配置为使用幅移(amplitude-shift)键控调制将控制信号调制到RF信号上，以生成发送信号。该系统可以包括接收器和将发送器耦合到接收器的传输线。发送器可以被配置为通过传输线将发送信号发送到接收器。接收器可以被配置为解调控制信号。接收器可以被配置为提取与发送器相关联的时钟信息。
参考以下描述和所附权利要求，各种实施例的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书并构成其一部分的附图示出了本公开的实施例，并与说明书一起用于解释相关原理。
附图说明
参考附图，在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的实施例的详细讨论，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实施例的示例天线系统的示意图；
图3示出了根据本公开的示例实施例的天线系统的示例控制电路的示意图；
图4A示出了表示二进制幅移键控调制的简化示例的一系列时间对准的图表；
图4B示出了表示多级幅移键控调制的简化示例的一系列时间对准的图表；
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；和
图7描绘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参考字符是为了表示本发明的相同或类似的特征或元素。
具体实施方式
现在将详细参考实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例都是通过对实施例的解释来提供的，而不是对本公开的限制。事实上，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以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示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本公开的方面旨在覆盖这些修改和变化。
本公开的示例方面针对一种用于通过传输线传送数据的系统。该系统可以包括发送器，该发送器被配置为使用幅移键控调制将控制信号调制到RF信号上，以生成发送信号。该系统可以包括接收器和将发送器耦合到接收器的传输线。发送器可以被配置为通过传输线将发送信号发送到接收器。接收器可以被配置为提取与发送器相关联的时钟信息。接收器可以被配置为例如基于提取的时钟信息解调控制信号。在一些实施例中，系统可以包括调谐电路。该系统还可以包括模态天线。调谐电路可以是或包括接收器。接收器可以被配置为基于由发送器发送的控制信号来调整模态天线的模式。
接收器可以被配置为从发送信号中提取时钟信息。接收器可以被配置为将其操作与发送器的操作同步。例如，接收器可以被配置为使用提取的时钟信息来解调控制信号。例如，接收器可以被配置为在控制信号的数据帧内定位训练部分。接收器可以被配置为然后基于训练部分的位置来定位数据帧内的数据部分。接收器的操作可以包括控制与寄生元件相关联的电特性，以在多个不同模式下操作模态天线。
在一些实施例中，接收器可以没有与发送器的时钟源分离的时钟源(例如，与控制电路118相关联的正弦波源134)。相反，接收器可以使用提取的、与发送信号的时钟源相关联的时钟信息来解调控制信号。
如上所述，发送器可以被配置为使用幅移键控调制将控制信号调制到RF信号上，以生成发送信号。幅移键控调制可以包括二进制或多级幅移键控。多级幅移键控调制可以描述为“m进制(m-ary)”，其中m表示大于2的整数。例如，多级控制信号可以以描述具有比特深度大于2的数据集的方式在各种电压电平之间切换。多级信号(multilevel signal)的多个电压电平可以表示为具有变化幅度的载波信号(例如，正弦信号)。
在一些实施例中，控制信号可以包括数据帧，该数据帧包括训练部分和数据部分。接收器可以被配置为标识数据帧内的训练部分的位置。接收器可以基于所标识的、数据帧内的训练部分的位置来定位数据帧的开始、数据帧的结束或数据帧内的数据部分中的至少一个。
此外，采用本文所述的幅移键控调制可以提供若干技术效果和益处。例如，RF信号和控制信号可以经由具有低干扰和/或噪声的单个传输线发送(作为发送信号的分量)。幅移键控可以在与控制信号和/或RF信号相关联的谐波频率上产生降低的谐振。这可以减少与将控制信号调制到RF信号上和解调控制信号相关联的噪声。所得到的控制信号的高保真传输可以对模态天线的操作提供准确和有效的控制。
另外，根据本公开的方面，从发送信号中提取时钟信息可以促进快速、低延迟的数据传输(例如，通过信号同轴电缆)。所得到的数据传输保真度和速度可以有助于对模态天线的操作进行准确和有效的控制。
本公开的示例方面针对一种用于通过传输线传送数据的系统。该系统可以包括发送器，该发送器被配置为使用幅移键控调制将控制信号调制到RF信号上，以生成发送信号。该系统可以包括接收器和将发送器耦合到接收器的传输线。发送器可以被配置为通过传输线将发送信号发送到接收器。接收器可以被配置为解调控制信号。接收器可以被配置为提取与发送器相关联的时钟信息。
在一些实施例中，接收器可以没有时钟源。
在一些实施例中，控制信号可以包括数据帧。接收器可以被配置为标识数据帧的开始或结束中的至少一个。在一些实施例中，数据帧可以包括训练部分。接收器可以被配置为识别训练部分以标识数据帧的开始或结束中的至少一个。在一些实施例中，数据帧可以包括训练部分和数据部分。接收器可以被配置为标识训练部分的位置，并且基于所标识的数据帧内的训练部分的位置来定位数据帧内的数据部分。
在一些实施例中，发送器可以被配置为使用二进制幅移键控调制将控制信号调制到RF信号上。在一些实施例中，发送器可以被配置为使用多级幅移键控调制将控制信号调制到RF信号上。
在一些实施例中，发送器可以被配置为使用多级幅移键控将时钟信号调制到RF信号上。在一些实施例中，发送器可以被配置为使用第一组幅度级别将时钟信号调制到RF信号上。发送器可以被配置为使用第二组幅度级别将控制信号调制到RF信号上，第二组幅度级别包括至少一个不同于第一组幅度级别的幅度级别。
在一些实施例中，发送器可以被配置为通过在第一幅度和第二幅度之间选择性地改变与载波信号相关联的幅度来将控制信号调制到RF信号上。在一些实施例中，发送器可以被配置为通过选择性地将与载波信号相关联的幅度改变为不同于第一幅度和第二幅度的第三幅度，来将时钟信号调制到RF信号上。载波信号可以包括通常恒定频率的正弦波或重复图案中的至少一个。
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，接收器可以被配置为基于提取的时钟信息来同步接收器的操作和发送器的操作。
在一些实施例中，系统可以包括第一电路板和与第一电路板物理分离的第二电路板。发送器可以设置在第一电路板上。接收器可以设置在第二电路板上。
在一些实施例中，系统可以包括调谐电路和模态天线。调谐电路可以包括接收器。接收器可以被配置为基于控制信号来调整模态天线的模式。
在一些实施例中，系统可以包括前端模块和控制电路。前端模块可以被配置为生成RF信号。控制电路可以被配置为生成控制信号。
本公开的一个示例方面涉及一种用于控制模态天线的方法。该方法可以包括在发送器处使用幅移键控调制将控制信号调制到RF信号上，以生成发送信号。该方法可以包括经由单个同轴传输线将发送信号传送到接收器。该方法可以包括在接收器处提取与发送器相关联的时钟信息。该方法可以包括在接收器处解调控制信号。
在一些实施例中，该方法可以包括从发送器经由控制信号控制与模态天线的寄生元件相关联的电特性，以在多个不同模式下操作模态天线。每个模式可以与模态天线的不同的辐射图案相关联。
本公开的另一示例方面针对一种天线系统。该天线系统可以包括模态天线，该模态天线包括从动元件和位于从动元件附近的寄生元件。模态天线可以在多个不同模式下操作。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幅移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传送到调谐电路的发送信号。调谐电路可以被配置为解调控制信号。调谐电路可以被配置为从控制信号中提取时钟信息以解释控制信号，使得射频电路可以经由控制信号来调整模态天线的模式。
图1A示出了根据本公开各方面的模态天线10的实施例。模态天线10可以包括电路板12(例如，包括接地面)和设置在电路板12上的从动天线元件14。天线体积可以被限定在电路板(例如，和接地面)和从动天线元件之间。第一寄生元件15可以至少部分地位于天线体积内。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来改变第一寄生元件14上的电抗，从而导致天线的频移。
在一些实施例中，第二寄生元件18可以设置在电路板12附近，并且可以位于天线体积的外部。第二寄生元件18可以进一步包括第二有源调谐元件20，其可以单独包括一个或多个有源和/或无源组件。第二寄生元件18可以位于从动元件14附近，也可以位于天线体积的外部。
所描述的配置可以提供通过改变从动天线元件上的电抗来移位该从动天线元件的辐射图案的特性的能力。移位天线辐射图案可称为“波束操纵(beam 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”，因为零点可以被移位到天线周围的替代位置(例如，以减少干扰)。在一些实施例中，第二有源调谐元件20可以包括开关，用于在“开(On)”时将第二寄生连接到地，并且在“关(Off)”时终止短路。然而，应当注意，第一寄生元件或第二寄生元件上的可变电抗，例如通过使用可变电容器或其他可调谐组件，可以进一步提供天线图案或频率响应的可变移位。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、可调谐电感器、开关、可调谐相移器、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16和第二寄生元件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16或第二寄生元件18中的至少一个相关联的电特性来移位天线的频率。例如，当第一和第二寄生元件被“关闭”时，可以实现天线的第一频率(f0)；当第二寄生对地短路时，可以产生频率(fL)和(fH)；以及在第一和第二寄生元件各自对地短路时，可以产生频率(f4；f0)。应当理解，在本公开的范围内，其他配置也是可能的。例如，可以采用更多或更少的寄生元件。寄生元件的定位可以被改变，以实现可以呈现不同频率和/或频率的组合的附加模式。
出于说明和讨论的目的，图1A-1C描绘了具有多个模式的一个示例模态天线。使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以使用其他模态天线和/或天线配置。本文使用的“模态天线”是指能够在多个模式下操作的天线，其中每个模式都与不同的辐射图案或其他天线系统特性相关联。
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可以包括从动元件104和位于从动元件104附近的寄生元件106。模态天线102可以在多个不同模式下操作。每个模式可以与不同的辐射图案相关联，例如，如上文参考图1A至1C所述。
调谐电路108(例如，接收器)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控制信号，并且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，如参考图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。调谐电路108可以被配置为控制可调谐组件110来改变寄生元件106与电压或电流源或宿(sink)的电连接，诸如将寄生元件106接地。
射频电路112(例如，发送器)可以被配置为向模态天线102的从动元件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另外生成RF信号，该RF信号(作为发送信号的分量)通过传输线114被发送到模态天线102的从动元件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/或放大被发送到从动元件104的RF信号。控制电路118可以被配置为使用幅移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，如下面参考图4A和图4B更详细解释的。
传输线114可以与各种组件(例如，使用偏置T型电路(Bias Tee circuit))耦合，这些组件被配置为帮助占据各种频带的信号的组合和/或分离。例如，第一偏置T型电路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T型电路120可以包括将传输线114与前端模块116耦合的电容器122、和将控制单元118与传输线114耦合的电感器124。第二偏置T型电路126可以将从动元件104和调谐电路108与传输线114耦合。第二偏置T型电路126可以包括将传输线114与从动元件104耦合的电容器128、和将传输线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T型电路120的电容器122发送RF信号。控制电路118可以通过第一偏置T型电路120的电感器124将控制信号调制到RF信号上，以生成在传输线114中的控制信号。
调谐电路108(例如，接收器)可以被配置为解调控制信号并提取与发送器相关联的时钟信息。例如，调谐电路108可以经由第二偏置T型电路128的电感器130从发送信号中解调控制信号。发送信号的RF信号分量可以经由第二偏置T型电路128的电容器128发送到模态天线102的从动元件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物理分离的第二电路板131。射频电路112可以设置在第一电路板129上。调谐电路108或模态天线102中的至少一个可以设置在第二电路板131上。这可以允许射频电路112与调谐电路和/或模态天线102物理分离，而不采用多条传输线或不利地影响天线系统100的操作。
在一些实施例中，RF信号可以限定在第一频带内。控制信号可以被限定在不同于第一频带的第二频带内。例如，第一频带的范围可以从大约500MHz到大约50GHz，在一些实施例中从大约1GHz到大约25GHz，在一些实施例中从大约2GHz到大约7GHz，例如大约5GHz。第二频带的范围可以从大约10MHz到大约1GHz，在一些实施例中从大约20MHz到大约800MHz，在一些实施例中从大约30MHz到大约500MHz，在一些实施例中从大约50MHz到大约250MHz，例如大约100MHz。
图3示出了图2所示天线系统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。处理器132可以被配置为生成或接收用于改变模态天线102的模式(图2中所示)或另外调整模态天线102的辐射图案的朝向或频率的控制指令。例如，处理器132可以从另一个处理器(由图3中的主机表示)接收控制指令，并且可以生成包含描述指令的数据的输出(由图3中的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。在其他实施例中，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可以被配置为生成包括正弦波的载波信号，其可以具有通常恒定的频率。在其他实施例中，载波信号可以是或包括任何合适的信号。例如，在一些实施例中，载波信号可以是或包括任何合适的重复图案，并且不限于正弦或具有通常恒定的频率。
控制电路118还可以包括调制器136，该调制器136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，该复用器138被配置为将包含描述控制指令的数据的输出(在图3中由DATAN表示)与来自载波信号源134的载波信号进行组合。例如，调制器136可以被配置为缩放来自载波信号源134的载波信号的幅度以产生控制信号，例如通过执行幅移键控调制(例如，开-关键控调制)，例如如下面参考图4更详细描述的。调制器136还可以包括放大器140和偏置T型电路142。
图4A示出了表示二进制幅移键控调制的简化示例的一系列时间对准的图表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之间交替。二进制信号401可以对应于可以包含描述控制指令的数据处理器132的输出的简化示例，例如如上面参考图3所述。幅移键控调制可以包括通过将第一电压电平402表示为具有变化幅度的正弦信号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的第一幅度408。正弦信号406可以具有表示二进制信号401的第二电压电平404的第二幅度410。
图4B示出了表示多级幅移键控调制的简化示例的另一系列时间对准的图表420。多级幅移键控调制可以包括表示具有比特深度大于2的数据信号。换句话说，数据信号可以是“m进制”，其中m表示大于2的整数。多级信号440可以以描述具有比特深度大于2的数据集的方式在多个电压电平452、454、456、458之间切换。多级信号440的电压电平452、454、456、458可以表示为具有变化幅度的正弦信号430。例如，多级信号440的电压电平452、454、456、458的每个可以与正弦信号430的相应幅度462、464、466、468相关联。多级信号440可对应于描述控制指令的数据的处理器132的输出的简化示例，例如如上面参考图3所述。
如上所述，在一些实施例中，接收器(例如，调谐电路108)可以被配置为从发送信号中提取时钟信息。接收器可以被配置为基于提取的时钟信息，使其操作(例如，控制与寄生元件106相关联的电特性以在多个不同模式下操作模态天线102)与发送器(例如，射频电路112)的操作同步。例如，在一些实施例中，接收器可以没有与发送器的时钟源分离的时钟源(例如，与控制电路118相关联的正弦波源134)。在其他实施例中，接收器可以包括未被利用的时钟源。相反，接收器可以依赖于提取的、与发送信号的时钟源相关联的时钟信息。
在一些实施例中，控制信号可以包括包含训练部分470的数据帧。调谐电路(例如，接收器)可以被配置为识别数据帧内的训练部分470，以标识数据帧的开始或结束中的至少一个。例如，参考图4B，多级信号440的图中的垂直虚线可以表示比特之间的划分。1字节可以包括8位，例如如图4B所示。
数据帧还可以包括包含或描述数据的数据部分472(例如，用于调整模态天线的模式的控制指令，如上面参考图1A至1C所讨论的)。接收器还可以被配置为基于所标识的、数据帧内的训练部分470的位置来定位数据帧内的数据部分472。训练部分470可以包括预定的一系列比特和/或在数据帧内具有预定的位置。例如，如图4A和4B所示，训练部分470可以在数据的开始处包括一组连续的比特(例如，前三个比特)。数据部分472可以包括另一组连续比特(例如，训练部分470之后的下五个比特)。训练部分470可以在数据帧内具有任何合适的比特深度、长度和位置。类似地，数据部分472可以在数据帧内具有任何合适的比特深度、长度和位置。数据帧可以具有任何合适的比特深度和长度。例如，在一些实施例中，数据帧可以包括多个字节。单个训练部分470可以包括在数据帧中，或者多个训练部分470可以位于数据帧中。因此，(一个或多个)训练部分470可以被配置为向接收器提供参考的点，使得接收器可以定位数据帧的开始、数据帧的结束或数据帧内的数据部分472。
在一些实施例中，发送器可以被配置为使用多级幅移键控将时钟信号调制到RF信号上。接收器可以被配置为解调控制信号，并从RF信号中提取包括与发送器相关联的时钟信息的时钟信号。例如，参考图4B，时钟信号可以是或包括训练部分470的至少一部分。接收器可以被配置为基于与发送器相关联的时钟信息来标识数据帧内的数据部分472的位置。
在一些实施例中，发送器可以被配置为使用第一组幅度级别将时钟信号调制到RF信号上，并且使用第二组幅度级别将控制信号调制到RF信号上，其中第二组幅度级别包括至少一个不同于第一组幅度级别的幅度级别。作为示例，在一个实施例中，时钟信号可以至少部分地在训练部分470内表示或描述。参考图4B，在简化的示例中，第一组幅度级别可以对应于正弦信号430的幅度462、464和多级信号440的电压电平452、454。第二组幅度级别可以对应于正弦信号430的幅度466、468和多级信号440的电压电平456、458。在这个示例中，第一组幅度级别(与控制信号相关联)与第二组幅度级别(与时钟信号相关联)完全分离。然而，在其他实施例中，第一组和第二组幅度级别可以部分重叠(例如，可以包含一个或多个相同的幅度级别)。这种配置可以允许接收器更准确和可靠地定位和提取来自RF信号的时钟信号和信息。
图5示出了根据本公开的方面的调谐电路500(例如，接收器)的一个实施例的示意图，例如对应于上面参考图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T型电路506和与通信线114(如图2所示)耦合的复用器507。
调谐电路500还可以包括低通滤波器508，该低通滤波器508被配置为过滤至少一个频带。例如，低通滤波器508可以被配置为过滤高于载波信号的频率的至少一个频带。这样，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(Zener diode)。二极管510可以与逻辑电路512耦合，该逻辑电路512被配置为解释与控制信号相关联(例如，包含在控制信号内)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施逻辑操作的处理器、ASICS等)还可以被配置为基于与控制信号相关联(例如，包含在控制信号内)的控制指令来控制开关514的操作。开关514可以接地，并被配置为在多个状态中的一个或多个之间切换。例如，开关514可以被配置为选择性地将开关514的输出516接地，或者另外改变输出516的电连接性以控制与寄生元件106(在图2中示出)相关联的电特性并且在多个不同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(图2中示出)的操作，以改变寄生元件106与源或宿(例如，电压源/宿或电流源/宿)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接地。
在一些实施例中，调谐电路500(例如，接收器)可以没有时钟源。例如，接收器可以被配置为解调控制信号并提取与发送器相关联的时钟信息。代替采用与接收器的时钟源分离的时钟源，接收器可以基于提取的时钟信息将其操作与发送器同步。例如，调谐电路500的逻辑电路512(例如，接收器)可以不采用与发送器的时钟源分离的时钟源(例如，与控制电路118相关联的正弦波源134)。相反，调谐电路500(例如，接收器)可以基于提取的时钟信息将其操作与控制电路118(例如，发送器)同步。例如，调谐电路500可以被配置为解调控制信号。例如，逻辑电路512可以被配置为对接收的信号(例如，来自二极管510的信号)进行采样，从接收的信号中提取时钟信息，然后使用时钟信息在接收的信号内定位数据部分，例如，如上面参考图4A和图4B所述。
在一些实施例中，接收器可以被配置为以明显大于与发送频率相关联的信号频率的频率对发送信号进行采样。例如，与发送频率相关联的信号频率可以对应于载波信号(例如，上面参考图4A描述的正弦信号430)的频率。作为另一个示例，与发送频率相关联的信号频率可以对应于载波信号(例如，正弦信号430)的幅度在幅度级别之间改变或切换的频率。
接收器可以被配置为以足够大于与发送频率相关联的信号频率的采样频率对发送信号进行采样，使得可以以足够的准确度检测载波信号的幅度变化，以从发送信号中解调控制信号和/或时钟信号，并解密其中包含的数据(例如，指令)。例如，接收器可以被配置为以至少是信号频率的奈奎斯特速率(Nyquist rate)或奈奎斯特频率(Nyquistfrequency)的采样频率对发送信号进行采样。在一些实施例中，接收器可以被配置为以采样频率对发送频率进行采样，该采样频率是与发送频率相关联的信号频率的预定倍数。例如，在一些实施例中，该频率可以是信号频率的2到1000倍，在一些实施例中是5到500倍，以及在一些实施例中是10到100倍。
图6示出了根据本公开各方面的天线系统600的实施例的示意图的另一实施例。天线系统600通常可以类似于上面参考图2描述的天线系统100来配置。例如，天线系统600可以包括模态天线602，其包括从动元件604和寄生元件606、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T型电路620、以及包括电容器628和电感器630的第二偏置T型电路626。
天线系统600还可以包括第二模态天线632，其包括从动元件634和寄生元件636。第二调谐电路638可以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。调谐电路638可以被配置为控制第二可调谐组件640，以改变第二模态天线632的寄生元件636与电压或电流源或宿的电连接，诸如将寄生元件106接地。
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可以使用幅移键控调制将第二控制信号调制到第二RF信号上，例如，如上面参考图3和图4所解释的。
第二传输线644可以使用偏置T型与各种组件耦合，这些组件被配置为帮助占据各种频带的信号的组合和/或分离。例如，第三偏置T型电路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T型电路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、以及将控制单元618与第二传输线644耦合的电感器650。
第四偏置T型电路652可以将第二传输线644与第二模态天线632的从动元件634和调谐电路108耦合。第四偏置T型电路652可以包括将第二传输线644与第二模态天线632的从动元件634耦合的电容器654、以及将第二传输线644与第二调谐电路638耦合的电感器656。
第二前端模块642可以通过第三偏置T型电路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T型电路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T型电路652的电感器656从第二发送信号中解调控制信号。第二发送信号的RF信号分量可以经由第四偏置T型电路652的电容器654发送到第二模态天线632的从动元件634。
在该实施例中，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输出。控制电路618可以类似于上面参考图3描述的控制电路118来配置，并且可以包括被配置为对于第二传输线644提供单独输出的附加或组件。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T型电路142，从而提供第二输出。
在一些实施例中，天线系统可以包括多输入多输出(multiple-in-multiple-out，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，天线系统可以包括被配置为控制M个模态天线和(N-M)个无源天线的操作的N个调谐电路(每个调谐电路与相应的控制电路配对)，其中N和M每个都是正整数，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，例如参考图6所述。在任何情况下，调谐电路的数量N可以达到任何合适的数量。例如，在一些实施例中，N可以在2至20或者更大的范围内。M也可以在2至20或更大的范围内。
应该理解，在本公开的范围内，许多变化是可能的。例如，在其他实施例中，单独的控制电路可以与每个传输线614、644相关联。另外，在其他实施例中，单个前端模块可以被配置为生成相应的RF信号。在一些实施例中，单个调谐电路可以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，系统可以包括多于两个模态天线。此外，在一些实施例中，该系统可以包括一个或多个模态天线和一个或多个非模态或无源天线的组合，其中该非模态或无源天线不被配置为在多个模式下操作。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各个可调谐元件，以控制与寄生元件相关联的电特性并在多个不同模式下操作模态天线。在其他实施例中，可以使用多个控制电路来分别调整可调谐元件。应当理解，在本公开的范围内，其他变化、修改、组合等也是可能的。
图7描绘了根据本公开的示例实施例的示例方法700的流程图。图7出于说明和讨论的目的，描绘了以特定顺序执行的步骤。使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，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种步骤。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以执行各种步骤(未示出)。此外，方法700通常参考上文参考图2和图6描述的天线系统200、600来讨论。然而，应当理解，本方法700的各方面可以找到与包括模态天线的任何合适的天线系统的应用。此外，应当理解，本方法700的各方面可以在涉及数据传输的任何系统(包括除天线系统之外的系统)中找到应用。
方法700可以包括，在(702)，在发送器处，使用幅移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者另外调整模态天线的辐射图案的朝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被配置为使用二进制或多级幅移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，如上面参考图3、4A和4B所述。
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幅度。例如，回头参考图4A，幅度可以在第一幅度408和第二幅度410之间变化，第一幅度408和第二幅度410分别表示相关二进制信号401的第一电压402和第二电压404。参考图4B，在一些实施例中，幅度可以在多个幅度462、464、466、468之间变化，该多个幅度462、464、466、468可以分别表示与多级信号440相关联的电压电平452、454、456、458。
方法700可以包括，在(704)，经由单个同轴传输线将发送信号传送给接收器。例如，如上参考图4所述，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T型120的电容器122、通过传输线114、并通过第二偏置T型128的电容器128将RF信号传送到模态天线102的从动元件104。控制电路118可以通过第一偏置T型120的电感器124将控制信号调制到RF信号上，通过传输线114、并通过第二偏置T型128的电感器130到达调谐电路108。
方法700可以包括，在(706)，在接收器处提取与发送器相关联的时钟信息。发送器可以被配置为使用二进制或多级幅移键控将时钟信号调制到RF信号上，例如，如上面参考图4A和图4B所述。接收器还可以被配置为基于所标识的、数据帧内的训练部分470的位置来定位数据帧的开始和/或结束和/或定位数据帧内的数据部分472，例如如上面参考图4A和图4B所述。
方法700可以包括，在(708)，在接收器(例如，调谐电路)处解调控制信号。例如，如上参考图2和5所述，调谐电路108、500可以被配置为经由第二偏置T型126的电感器130从发送信号解调控制信号。调谐电路108、500还可以被配置为过滤和/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。
接收器可以被配置为使用在(706)提取的时钟信息来解调控制信号。例如，接收器可以被配置为基于数据帧内的训练部分470的位置来定位数据帧内的数据部分472。逻辑电路512可以被配置为解释包含在控制信号内的数据。例如，逻辑电路512可以被配置为解释用于控制与模态天线的寄生元件相关联的电特性的指令。
在一些实施例中，方法700可以进一步包括从发送器(例如，控制电路118)经由控制信号控制与模态天线的寄生元件相关联的电特性，以在多个不同模式下操作模态天线。每个模式可以与模态天线的不同的辐射图案相关联。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接地，或者另外改变开关514的输出516的电连接性，以控制与寄生元件106(图2所示)相关联的电特性并且在多个不同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(图2中示出)的操作，以改变寄生元件106与电压或电流源或宿的电连接性，诸如将寄生元件106与地电短路。
虽然已经参照本发明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后，可以容易地对这些实施例进行变更、变化和等同。因此，本公开的范围是示例性的，而不是限制性的，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，这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
发送器，被配置为使用幅移键控调制将控制信号调制到RF信号上，以生成发送信号；
接收器；以及
传输线，将所述发送器耦合到所述接收器；
其中，所述发送器被配置为通过所述传输线将所述发送信号发送到所述接收器，并且所述接收器被配置为解调所述控制信号并提取与所述发送器相关联的时钟信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述接收器没有时钟源。
3.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述控制信号包括数据帧，并且其中，所述接收器被配置为标识所述数据帧的开始或结束中的至少一个。
4.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述数据帧包括训练部分，并且其中，所述接收器被配置为识别所述训练部分以标识所述数据帧的开始或结束中的至少一个。
5.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述数据帧包括训练部分和数据部分，并且其中，所述接收器被配置为标识所述训练部分的位置，并且基于所标识的、所述数据帧内的训练部分的位置来定位所述数据帧内的所述数据部分。
6.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述发送器被配置为使用二进制幅移键控调制将所述控制信号调制到所述RF信号上。
7.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述发送器被配置为使用多级幅移键控调制将所述控制信号调制到所述RF信号上。
8.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述发送器被配置为使用多级幅移键控将时钟信号调制到所述RF信号上。
9.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述发送器被配置为使用第一组幅度级别将所述时钟信号调制到所述RF信号上，并且其中，所述发送器被配置为使用第二组幅度级别将所述控制信号调制到所述RF信号上，所述第二组幅度级别包括至少一个不同于所述第一组幅度级别的幅度级别。
10.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述发送器被配置为通过在第一幅度和第二幅度之间选择性地改变与载波信号相关联的幅度来将所述控制信号调制到所述RF信号上。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述发送器被配置为通过选择性地将与所述载波信号相关联的幅度改变为不同于所述第一幅度和第二幅度的第三幅度，来将时钟信号调制到所述RF信号上。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述载波信号包括通常恒定频率的正弦波或重复图案中的至少一个。
13.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述传输线是单个同轴电缆。
14.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述接收器被配置为基于提取的时钟信息使所述接收器的操作与所述发送器的操作同步。
15.根据任一前述权利要求所述的系统，还包括第一电路板和与所述第一电路板物理分离的第二电路板，并且其中，所述发送器设置在所述第一电路板上，并且所述接收器设置在所述第二电路板上。
16.根据任一前述权利要求所述的系统，还包括调谐电路和模态天线，其中，所述调谐电路包括所述接收器，并且其中，所述接收器被配置为基于所述控制信号来调整所述模态天线的模式。
17.根据任一前述权利要求所述的系统，还包括前端模块和控制电路，并且其中，所述前端模块被配置为生成所述RF信号，并且所述控制电路被配置为生成所述控制信号。
18.一种用于控制模态天线的方法，包括：
在发送器处，使用幅移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传送到接收器；
在所述接收器处提取与所述发送器相关联的时钟信息；以及
在所述接收器处解调所述控制信号。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括从所述发送器经由所述控制信号控制与模态天线的寄生元件相关联的电特性，以在多个不同模式下操作所述模态天线，每个模式与所述模态天线的不同的辐射图案相关联。
20.一种天线系统，包括：
模态天线，包括从动元件和位于从动元件附近的寄生元件，所述模态天线可在多个不同模式下操作，每个模式与不同的辐射图案相关联；
调谐电路，被配置为控制与所述寄生元件相关联的电特性，以在所述多个不同模式下操作所述模态天线；
射频电路；
传输线，将所述射频电路耦合到所述模态天线；
其中：
所述射频电路被配置为使用幅移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传送到所述调谐电路的发送信号；并且
所述调谐电路被配置为解调所述控制信号并从所述控制信号中提取时钟信息以解释所述控制信号，使得所述射频电路可以经由所述控制信号调整所述模态天线的模式。
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