CN113812042B - 磁性天线的调谐 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种天线装置，其包括磁性天线，该磁性天线具有中断一次或多次的回路和用于调谐磁性天线的至少一个调谐元件，其中磁性天线的回路被一个或多个电容元件中断，其中信号在被中断一次或多次的回路的第一点处耦合到磁性天线中和/或耦合出磁性天线，其中至少一个调谐元件在被中断一次或多次的回路的至少一个第二点处耦合到磁性天线，其中第一点和至少一个第二点不同。

Description

磁性天线的调谐
技术领域
本发明的实施例涉及调谐磁性天线，并且具体地涉及用于调谐磁性天线的调谐元件。其他实施例涉及包括具有调谐元件的磁性天线的通信系统的参与者。
背景技术
通常使用电天线或电短天线，特别是在传感器节点领域。例如，如果在868MHz下使用当今常用的电天线，则需要大约15cm的长度作为1/2λ辐射器。如果使用较短的天线，则天线的增益会降低。此外，具有天线的设备的可管理性受到限制，因为当接近导电或介电物体时，所使用的天线会失谐，因此它们的增益会进一步降低。因此，对例如传感器节点的环境有要求。使用电天线，仍然无法从电屏蔽环境(法拉第笼)向外进行传输。
此外，磁性天线是已知的。然而，由于它们的高Q，磁性天线是非常窄带的。因此，磁性天线例如在接近金属或介电物体时必须调谐到所需的频率。
如果在材料附近操作磁性天线，则取决于材料特性(例如导电、介电、绝缘)，这会对天线特性产生正面或负面影响。通常，磁性天线会因周围的材料而失谐。也就是说，谐振调谐在操作频率下不再是最佳的，或者与馈送电阻的匹配不再是最佳的。通常，两者都会受到影响，但可以通过重新调谐天线(例如，通过改变谐振电容器或改变耦合)来校正。然而，这涉及用户干预以及可以据之确定最佳设置的测量量。
有若干方法可以将能量耦合到磁性天线的回路中。电容性耦合仅涉及电容器：耦合电容器和调谐电容器(参见[11])。在此，耦合电容器用于调整为了负载匹配的耦合(通常为50欧姆输入电阻)，而调谐电容器用于调整谐振频率(参见[12])。
通常，这两个可变元件位于磁共振(MR)中常用的磁性天线的馈电点，如图33中所示。
具体地，图33示出了磁共振(MR)中常用的磁性天线的方框图。换言之，图33示出了MR回路中常见的耦合：使用调谐电容器Cts校正频率，使用耦合电容器Cms实现负载匹配(阻抗匹配)。两者都是迭代过程。
图33中所示的回路被电容性缩短了两次。与缩短的程度无关，调谐电容器Cts右侧的布置(这可以只是线回路，或其中(n-1)个回路分支带有(n-1)个缩短电容器的n个回路分支)整体上表示电感，例如可以被称为等效电感Lers。像磁共振(MR)中常见的那样，如果将回路放置在身体组织上，则会在其中生成有损涡流，以及回路上的介电反馈效应(身体组织的εr约为80)。因此，回路的频率及其谐振品质总是会发生变化。通常，在任何情况下都需要校正两个电容器(调谐电容器Cts和耦合电容器Cms)。
发明内容
本发明的目的是改进对通信系统的参与者的磁性天线的调谐。
该目的由独立权利要求解决。
可以在从属权利要求中找到有利的进一步发展。
实施例提供了一种天线装置，包括磁性天线，该磁性天线具有被中断一次或多次[例如，至少两次]的回路和用于调谐磁性天线的至少一个调谐元件，其中磁性天线的回路被一个或多个电容元件中断，其中信号在被中断一次或多次的回路的第一点[例如，第一部分或区域]处耦合到磁性天线中和/或耦合出磁性天线，其中至少一个调谐元件在被中断一次或多次的回路[例如，在回路被中断处]的至少第二点[例如，第二点，或第二点和第三点；例如，在至少一个第二部分或区域处]处耦合到磁性天线，其中第一点和至少一个第二点不同。
在实施例中，第一点和至少一个第二点可以间隔开。
第一点和至少一个第二点之间的距离例如可以大于或等于回路周长的1/8或1/12或1/16。
在实施例中，信号可以经由耦合回路耦合到磁性天线中和/或耦合出磁性天线。
在实施例中，信号可以电容性地耦合到磁性天线中和/或耦合出磁性天线。
在实施例中，磁性天线的回路可以被多个电容元件中断多次，其中信号可以经由多个电容元件中的第一电容元件耦合到磁性天线中和/或耦合出磁性天线，其中至少一个调谐元件可以经由多个电容元件中的至少一个第二电容元件连接到磁性天线，或者其中多个电容元件中的至少一个第二电容元件可以是至少一个调谐元件。
例如，第一电容元件和至少一个第二电容元件可以是不同的电容元件。
在实施例中，天线装置的天线端子可以经由至少一个匹配电容器电容性耦合到磁性天线。
在实施例中，匹配电容器可以具有固定电容值。
在实施例中，磁性天线的回路可以被多个电容元件中断多次，其中信号可以经由耦合回路耦合到磁性天线中和/或耦合出磁性天线，其中至少一个调谐元件可以经由多个电容元件中的至少一个第二电容元件连接到磁性天线，或者其中多个电容元件中的至少第二电容元件可以是至少一个调谐元件，其中耦合回路被布置成基本上邻近回路的一部分，该部分与至少一个第二电容元件间隔开回路周长的至少1/8。
在实施例中，在被中断多次的回路的俯视图中，第一电容元件和第二电容元件可以是相对的电容元件。
在实施例中，在被中断多次的回路的俯视图中，第二电容元件可以相对于第一电容元件非对称布置。
例如，在被中断多次的回路的俯视图中，第二电容元件可以相对于穿过第一电容元件和回路中心的轴非对称布置。
在实施例中，在被中断多次的回路的俯视图中，第一电容元件和第二电容元件可以是紧邻的电容元件。
在实施例中，至少一个调谐元件可以包括可调的电容值或电感值。
在实施例中，至少一个调谐元件可以包括可变电容。
在实施例中，可变电容可以是：
-电容二极管，
-反串联连接的电容二极管对，
-级联电容二极管对，
-电介质取决于电介质中的场强的电容器[例如，BST变容二极管]，或
-具有可变板间距的电容器[例如，RF MEMS电容器]。
在实施例中，至少一个调谐元件可以包括可切换电容器。
在实施例中，可切换电容器可以是：
-具有电容器组的集成电路[例如，IC]，或
-数字可控电容器[例如DTC，数字可调电容器]。
在实施例中，磁性天线可以包括至少两个调谐元件，其中至少两个调谐元件中的第一调谐元件包括可切换电容器，并且其中至少两个调谐元件中的第二调谐元件包括可变电容，其中第一调谐元件将用于粗调，并且第二调谐元件将用于微调。
在实施例中，可变电容可以经由多个电容元件中的第二电容元件连接到磁性天线，其中可切换电容器可以经由多个电容元件中的第三电容元件连接到磁性天线。
例如，第一、第二和第三电容元件可以是不同的电容元件。
在实施例中，在被中断多次的回路的俯视图中，第三电容元件可以相对于第一电容元件非对称布置。
例如，在被中断多次的回路的俯视图中，第三电容元件可以相对于穿过第一电容元件和回路中心的轴非对称布置。
在实施例中，在被中断多次的回路的俯视图中，第一电容元件和第三电容元件可以是紧邻的电容元件。
在实施例中，可切换电容器中的电容器可以包括至少两个不同的电容值。
在实施例中，至少一个调谐元件可以包括可切换电感。
在实施例中，磁性天线可以包括至少两个调谐元件，其中至少两个调谐元件中的第一调谐元件可以包括可切换电感，并且其中至少两个调谐元件中的第二调谐元件可以包括可变电容，其中第一调谐元件可用于粗调，并且第二调谐元件可用于微调。
在实施例中，可变电容可以经由多个电容元件中的第二电容元件连接到磁性天线，其中可切换电感可以经由多个电容元件中的第三电容元件连接到磁性天线。
例如，第一、第二和第三电容元件可以是不同的电容元件。
在实施例中，天线装置可以包括连接到至少一个调谐元件的调谐装置。
在实施例中，调谐装置可以被配置成提供用于调谐磁性天线的调谐信号并且用控制信号控制至少一个调谐元件以调谐磁性天线。
在实施例中，调谐装置可以经由至少一根导电迹线连接到至少一个调谐元件，其中导电迹线被RF高阻抗组件中断一次或多次。
在实施例中，RF高阻抗组件可以是电阻器和/或电感器和/或铁氧体磁珠。
在实施例中，导电迹线可以具有至多300μm[或200μm，或150μm，或100μm，或75μm]的宽度。
在实施例中，调谐装置可以经由被中断一次或多次的回路连接到调谐元件。
在实施例中，一个电容元件或多个电容元件中的至少一部分[例如，除了第一电容元件之外的所有电容元件]分别被电阻器、电感器或铁氧体磁珠旁路，或者被电阻器和电感器的串联连接旁路。
在实施例中，回路可以被多个电容元件中断多次，其中磁性天线可以包括至少两个调谐元件，其中至少两个调谐元件中的第一调谐元件经由多个电容元件的第二电容元件连接到第二电容元件[例如，并联或串联连接到第二电容元件]，或者其中第一调谐元件是第二电容元件，其中至少两个调谐元件中的第二调谐元件经由多个电容元件中的第三电容元件连接到第三电容元件[例如，并联或串联连接到第三电容元件]，或者其中第二调谐元件是第三电容元件，其中调谐装置经由被中断多次的回路连接到第一调谐元件和第二调谐元件，其中多个电容元件中的至少一部分[例如，除了第一电容元件之外的所有电容元件]各自被电阻器旁路，调谐信号中用于调谐相应调谐元件的相应部分在该电阻器上下降。
在实施例中，回路可以是第一回路，其中第一回路可以被多个电容元件中断多次，其中天线装置可以包括第二回路，其中第一回路和第二回路可以[例如，基本上等距地]电容性耦合多次，其中至少一个调谐元件中的第一调谐元件经由多个电容元件中的第二电容元件连接到第二电容元件[例如，并联或串联连接到第二电容元件]，或者其中第一调谐元件是第二电容元件，其中调谐装置可以经由第二回路连接到调谐元件，其中第二回路可以被多个电阻元件中断多次，调谐信号中用于调谐调谐元件的相应部分在该电阻元件上下降，其中多个电容元件中的至少一部分[例如，除了第一电容元件之外的所有电容元件]各自均可以被电阻器、电感器或铁氧体磁珠旁路，或者被电阻器和电感器的串联连接旁路。
在实施例中，磁性天线可以包括至少两个调谐元件，其中至少两个调谐元件中的第二调谐元件可以经由多个电容元件的第三电容元件连接到第三电容元件[例如，并联连接到第三电容元件]，或者其中第二调谐元件可以是第三电容元件。
在实施例中，第一回路和第二回路可以彼此相邻布置，使得第一回路和第二回路电容性耦合。
在实施例中，第一回路和第二回路可以层叠布置，使得第一回路和第二回路电容性耦合。
在实施例中，第一回路和第二回路可以被布置在印刷电路板的不同[例如，紧邻]层级上。
在实施例中，电容元件或电容元件中的至少一个[例如，第二电容元件]可以包括两个串联连接的电容器，其中至少一个调谐元件与串联连接的两个电容器中的一个并联连接，从而形成分压器。
在实施例中，天线装置可以包括连接到至少一个调谐元件的调谐装置，其中调谐装置经由回路连接到至少一个调谐元件。
在实施例中，调谐装置可以被配置成取决于前进到磁性天线中的信号与相位信号之间的相位关系来提供用于调谐磁性天线的控制信号。
在实施例中，相位信号可以是耦合出磁性天线的功率。
在实施例中，调谐装置可以包括耦合回路，该耦合回路被配置成从磁性天线耦合出功率以获得耦合出磁性天线的功率。
其他实施例提供了一种天线装置，包括磁性天线，该磁性天线具有被中断多次的回路和用于调谐磁性天线的至少一个调谐元件，其中磁性天线的回路被多个电容元件中断多次，其中磁性天线的天线端子经由多个电容元件中的第一电容元件耦合到被中断多次的回路[例如，用于耦合进信号或耦合出信号]，其中调谐元件经由多个电容元件中的第二电容元件耦合[例如，连接]到被中断多次的回路，其中第一电容元件和第二电容元件不同。
其他实施例提供了一种无线通信系统的参与者，其中参与者包括根据本文描述的任意实施例的天线装置，其中参与者包括连接到磁性天线的天线端子的发射和/或接收装置。
在实施例中，参与者可以被配置成基于跳时和/或跳频方法来发射和/或接收数据。
在实施例中，参与者可以被配置成在ISM频带中进行通信。
在实施例中，参与者可以是通信系统的端点。
在实施例中，参与者可以是通信系统的基站。
实施例中涉及的磁性天线可以(1)减少通信系统中的参与者如传感器节点的大小，(2)通过自动调谐提供环境独立性，和/或(3)(更好地)从(部分)电屏蔽环境进行发射/接收。
附图说明
将参考附图更详细地描述本发明的实施例。附图示出了：
图1a是根据本发明实施例的通信系统的参与者的示意图，
图1b是根据本发明实施例的通信系统的参与者的示意图，
图1c是根据本发明实施例的通信系统的端点的示意图，
图2是磁性天线的示意图，
图3是根据本发明实施例的具有被中断多次(例如，电容性缩短)的回路的磁性天线的示意图，
图4是根据本发明实施例的具有被中断多次的回路的磁性天线的示意图，其中该回路是八边形的，
图5是根据本发明实施例的包括第一磁性天线和第二磁性天线的天线装置的示意图，
图6a是根据本发明实施例的天线装置的示意方框图，
图6b是根据本发明实施例的天线装置的示意方框图，
图7是根据本发明实施例的天线装置的示意方框图，
图8是来自[1]的具有低衰减和高衰减的谐振电路的相位响应的曲线图，
图9是根据本发明实施例的天线装置的示意方框图，
图10a是常规定向耦合器的示意方框图，
图10b是根据本发明实施例的定向耦合器的示意方框图，
图10c是根据本发明的另一实施例的定向耦合器的示意方框图，
图11a是根据第一设置的变压器的示意方框图，
图11b是根据第二设置的变压器的示意方框图，
图12是根据本发明实施例的天线装置的示意方框图，
图13是用于确定天线的输出功率和反射功率的测量设置的示意方框图，
图14是用于确定理想天线匹配的测量设置的示意方框图，
图15是发射装置的电流消耗与天线阻抗的关系的史密斯圆图，
图16是输出功率与天线阻抗的关系的史密斯圆图，
图17a是天线阻抗的实部R和虚部X与输入电流的关系的曲线图，
图17b是输出功率与输入电流的关系的曲线图，
图18是天线阻抗的实部R和虚部X以及输出功率与输入电流的关系的曲线图，
图19是根据本发明实施例的天线装置的示意方框图，
图20是根据本发明实施例的用于确定理想天线匹配的测量设置，
图21是根据本发明实施例的具有功率放大器的发射装置的示意方框图，
图22是根据本发明实施例的天线装置的示意方框图，
图23是提供对差分端口的共模的访问的环形耦合器的示意方框图，
图24是巴伦(balun)的磁芯和围绕磁芯的测量绕组的示意图，用于借助于测量绕组经由磁芯的非线性特性来检测巴伦的共模特性，
图25a是根据本发明实施例的天线装置的示意方框图，
图25b是根据本发明的另一实施例的天线装置的示意方框图，
图25c是根据本发明的另一实施例的天线装置的示意方框图，
图26是根据本发明的另一实施例的天线装置的示意方框图，
图27是根据本发明的另一实施例的天线装置的示意方框图，
图28是作为可切换电容器组的调谐元件的配置的示意方框图，
图29是根据本发明的另一实施例的天线装置的示意方框图，
图30是根据本发明的另一实施例的天线装置的示意方框图，
图31是根据本发明的另一实施例的天线装置的示意方框图，
图32a、32b、32c是并联连接到相应电容元件的调谐元件的三种不同配置，以及
图33是磁共振(MR)中常用的磁性天线的方框图。
具体实施方式
在以下对本发明实施例的描述中，相同或等效的元件在图中采用相同的附图标记，从而关于它们的描述可以互换。
在第3节中描述使用调谐元件调谐磁性天线的实施例之前，首先在第1节中描述磁性天线的实施例，并且在第2节中描述生成用于调谐磁性天线的调谐信号的实施例。
1.磁性天线的配置
在以下描述中，作为示例假设磁性天线可以在通信系统的参与者中实现。
图1a示出了根据本发明实施例的通信系统的参与者100的示意图。参与者100包括发射和/或接收装置102(例如，发射器)和连接到发射和/或接收装置102的天线装置104，其中天线装置104包括具有被中断一次(即，只有一次)的回路108的磁性天线106。
图1b示出了根据本发明实施例的通信系统的参与者100的示意图。参与者100包括发射和/或接收装置102(例如，发射器)和连接到发射和/或接收装置102的天线装置104，其中天线装置104包括具有被中断多次的回路108的磁性天线106。
在下文中，将主要描述图1b中所示的天线装置104的实施例，该天线装置具有回路被中断多次的磁性天线106。然而，应该注意，下面描述的实施例同样适用于在图1a中示出的具有被中断一次的回路的磁性天线106的天线装置104。
在实施例中，磁性天线106的回路108可以被电容元件110如谐振电容(谐振电容器)中断。例如，如图1b中所示，出于说明的目的，磁性天线106的回路108可以被两个电容元件110中断两次(例如，电容性缩短)。然而，应当注意，在实施例中，磁性天线106的回路108也可以被不同数量的电容元件110中断若干次。因此，在实施例中，磁性天线106的回路108可以被n个电容元件110分成n个区段(或部分，或段)，其中n是大于或等于2的自然数。如本文所使用，区段是回路在相应电容元件110之间的部分或段。
在实施例中，被中断多次的回路108的区段可以由电容元件110连接。具体地，被中断多次的回路的每两个区段均可以由串联连接在这两个区段之间的一个电容元件连接。换言之，磁性天线106的回路108的区段和电容元件110交替串联连接以形成回路。
在此，发射和/或接收装置102可以经由电容元件110中的一个连接到磁性天线106。这一个电容元件(在一侧)和具有其他(或其余)电容元件(在另一侧)的被中断多次的回路108可以形成并联谐振电路(例如，从发射和/或接收装置102的角度来看)。
在实施例中，天线装置102还可以包括用于调谐磁性天线106的调谐装置（又称为调谐单元）。调谐装置可以被配置成自动调谐磁性天线106。
由于磁性天线106的回路108的几何形状，来自磁性天线106的辐射能量不会在平面的所有方向上均匀地辐射。确切而言，图1b中所示的磁性天线106的天线方向图包括零点，即，天线方向图中存在来自磁性天线的辐射能量实际上为零的区域(例如，点)。在实施例中，天线装置104因此可以包括如下面将参考图5更详细地讨论的第二磁性天线，或附加的电天线。可以布置第二磁性天线和/或附加电天线以补偿磁性天线106的零点。
在实施例中，当然，通信系统的参与者100可以被配置成不仅通过磁性天线106向通信系统的其他参与者发射信号，而且还通过磁性天线106从通信系统的其他参与者接收信号。为此，参与者100可以例如包括连接到天线装置104的接收装置(例如，接收器)。显然，参与者100还可以包括组合收发装置(例如，收发器)102。
在实施例中，参与者100(或参与者的通信系统)可以被配置成在ISM频带(ISM＝工业、科学和医疗)中通信，即，在ISM频带中发射和/或接收信号。
在实施例中，参与者100(或参与者的通信系统)可以被配置成基于电报拆分方法来传输数据。在电报拆分方法中，将诸如电报或数据包之类的数据分成多个子数据包(或部分数据包，或子包)，并且子数据包从通信系统的一个参与者到另一个参与者(例如，从基站到端点，或从端点到基站)使用跳时和/或跳频模式(即非连续)在时间和/或频率上分发，其中接收到子数据包的参与者重新组合(或组合)子数据包以获得数据包。在此，每个子数据包仅包含数据包的一部分。数据包还可以被信道编码，使得不需要所有的子数据包而是仅需要部分子数据包来对数据包进行无差错解码。
在实施例中，通信系统可以是个域网(PAN)或低功率广域网(LPWAN)。
图1b中所示的通信系统的参与者100可以是通信系统的基站。替代地，图1b中所示的通信系统的参与者100可以是通信系统的端点，如下面参考图1c所解释。
具体地，图1c示出了根据本发明实施例的通信系统的参与者100的示意图，其中参与者100是端点。
如图1c中示例性地所示，在实施例中，端点100可以是传感器节点。例如，在传感器节点的情况下，端点100可以包括传感器114，诸如温度传感器、压力传感器、湿度传感器或任何其他传感器，其中传感器节点100发送的信号取决于传感器提供的传感器信号。例如，传感器可以包括微处理器112，其处理由传感器提供的传感器信号，以基于传感器信号生成要由发射装置(例如，发射和接收装置)102例如基于电报拆分传输方法来发射的数据。
显然，端点100也可以是致动器节点，其中致动器节点包括致动器114。在这种情况下，处理器112可以被配置成例如基于接收到的信号或接收到的数据来控制致动器114。
在实施例中，端点100可以是电池操作的。替代地或附加地，端点100可以包括用于生成电能的能量收集元件。
下面描述磁性天线106和/或天线装置104(例如，用于传感器节点或基站)的详细实施例。在此，磁性天线106和/或天线装置104可以用于发射和/或接收情况。
1.1.磁性天线在传感器节点中的应用
磁性天线106包括单匝或多匝电流回路108。在接收情况下，交变磁场在回路108中感应出电压(感应定律)，而在发射情况下，在回路中流动的电流108生成磁场(Biot-Savart定律)。如果磁性天线106仅在某一频率或较小相对带宽的范围内操作，则磁性天线106可以通过谐振电容显著提高效率。回路108中的电流增加到谐振增加的程度(由品质因数Q表示)，即在相同的馈入功率下，两倍的Q导致两倍的电流(因此，两倍的磁场(仅在P＝常数处对根适用；仅在U＝常数处适用，如果线性工作的话)。因此，希望实现尽可能高的Q因数，这意味着回路108和电容都必须具有尽可能低的损耗。通常，由于所用金属(通常是铜)的有限导电率，回路108中的损耗占主导地位。
图2示出了这种磁性天线106的示意图。如上所述，磁性天线106包括具有一匝或多匝的回路108和谐振电容110(C0)。在此，磁性天线106可以经由由谐振电容110和回路108(线圈)形成的并联谐振电路耦合到例如发射和/或接收装置102(参见图1a、图1b和图1c)。
磁性天线106具有天线品质高、设计小的优点。
此外，磁性天线106具有例如通过自动调谐能够适应不同环境条件的优点。
因此，本发明的实施例涉及具有磁性天线的传感器节点。本文中，磁性天线可以自动调谐。
1.2磁性天线回路的多次缩短
图3示出了具有被中断多次(例如，电容性缩短)的回路108的磁性天线106的示意图。如图3中示例性地所示，回路108可以被四个电容元件110(4C0)如谐振电容(例如，谐振电容器)分成四个区段。然而，应当注意，磁性天线106的回路108也可以被分成不同数量的区段。因此，在实施例中，磁性天线106的回路108可以被n个电容元件110分成n个区段，其中n是大于或等于2的自然数。
在实施例中，磁性天线的回路108可以被分成等距区段。将回路108分成等距区段的优点在于总体上获得了最低的E场部分。显然，回路也可以分成非等距的区段。
较低的电场或多次电容性缩短具有这样的优点：天线附近的介电材料相应地使天线在其谐振频率上失谐较少。
此外，较低的电场或多次电容性缩短具有这样的优点：天线附近的介电、有损材料较使其品质因数降低较少。
此外，较低的电场或多次电容性缩短具有这样的优点：谐振电容处的电压相应较低(例如，双重缩短时电压减半，但电容值也加倍)。如果谐振电容中的一个或多个是可调谐的，则这是特别有利的，因为调谐元件然后可以具有较低的电气强度。
在实施例中，磁性天线106(或磁性天线106的回路108)可以被电容性缩短数次。
在实施例中，多个电容器110串联设置在磁性回路中。
1.3磁性天线回路的特殊配置
圆形形状的回路108具有导电迹线长度与跨越(或封闭)面积的最佳比率。然而，通常为矩形的板(导电迹线)上的空间使用并不是最佳的。
多于四个角的形状，尤其是八角形，在这方面具有优点。虽然面积与周长的比率以及因此磁性天线106的品质降低，但是对于给定的矩形板面积，磁性天线106的效率增加，因为跨越(或封闭)面积变大。图4示出了磁性天线106的(回路108的)对称配置，但是(回路108的)非对称配置也是可能的，其中，例如上部和下部(例如，回路108的区段)更长。
具体地，图4示出了具有被中断多次的回路108的磁性天线106的示意图，其中回路108是八边形的。
如图4中示例性地所示，回路108可以被(例如，八个)电容元件110分成八个区段，其中八个区段可以是有角度的，使得回路108具有八边形形状。然而，应当注意，回路108也可以被分成不同数量的区段和/或具有不同的形状。例如，在实施例中，磁性天线的回路108可以是m角形，其中m是大于或等于3的自然数，例如3、4、5、7、8、9、10、11或12。
在实施例中，磁性天线106可以在印刷电路板(PCB)上实现。
在实施例中，磁性天线106(或磁性天线106的回路108)可以具有非圆形的段(或区段)。
在实施例中，磁性天线106的区段(或磁性天线106的回路108)的布线在具有构件的区域(或位置)中可以是直的。
在实施例中，磁性天线106(或磁性天线106的回路108)可以具有多边形形状或多于四个角。
这种磁性天线106的优点是布局更容易转移到不同的布局程序。
此外，这种磁性天线106具有更容易放置构件的优点，因为在具有构件的位置处，(磁性天线106的回路108的)布线是直的。
在一些实施例中，对角延伸的边(磁性天线106的回路108的区段)可以具有圆弧形状而不是角形状以进一步增加面积并充分利用板面积。继而，更容易放置组件和简单布局的优点将失去。
虽然图4中所示的天线装置104包括具有被中断多次的回路108的磁性天线106，但应注意，所描述的实施例同样适用于具有被中断一次的回路108的磁性天线106的天线装置104(参见图1a)。
1.4.在电路板上实现回路
在实施例中，可以在印刷电路板(PCB)上实现回路。
在实施例中，可以在同一电路板(印刷电路板)上实现调谐电路。
1.5.多个天线
在实施例中，天线装置104可以包括多个磁性天线。
这具有可以规避磁性天线的零点(例如，天线方向图中磁性天线的辐射能量实际上为零的点)的优点。
1.5.1具有多样性的交叉场回路
在实施例中，可以使用两个磁性天线，其中两个磁性天线优选地(例如，基本上)正交。
1.5.2使第二回路扁平化以摆脱零点
为了获得尽可能扁平的情况，第二磁性天线(或第二磁性天线的回路)可以被“扁平化”。与拉伸(或封闭)区域相比，非圆形回路增加了绕组的电阻，从而降低品质。由于扁平回路具有较小的表面积，因此其辐射效率降低。这会略微增加Q因数，但对辐射没有贡献。为了至少部分补偿第一品质降低效应，可以使用更宽的导体(更低的损耗)。
图5示出了根据本发明实施例的具有第一磁性天线106和第二磁性天线112的天线装置104的示意图。
第一磁性天线106包括被中断多次的回路108。如图5中示例性地所示，第一磁性天线的回路108可以被四个电容元件110分成四个区段。然而，应当注意，第一磁性天线106的回路108也可以被分成不同数量的区段。例如，在实施例中，第一磁性天线106的回路108可以被n个电容元件110分成n个区段，其中n是大于或等于2的自然数。
第二磁性天线112还包括回路114，其中第一磁性天线106的回路108和第二磁性天线112的回路114可以基本上彼此正交。
如图5中示例性地所示，由第二磁性天线112的回路114跨越的区域与由第一磁性天线106的回路108跨越的区域正交。具体地，在图5中，由第一磁性天线106的回路108跨越的区域平行于由坐标系定义的xy平面延伸，而由第二磁性天线112的回路114跨越的区域平行于坐标系的z轴或在z轴上延伸。
在实施例中，第二磁性天线112的回路114的跨越(或封闭)区域可以是第一磁性天线106的回路108的跨越(或封闭)区域的至多1/2(例如，1/3、1/4、1/5或1/10)。
换言之，第二磁性天线112的回路114可以被“扁平化”。
如图5中进一步所示，在实施例中，第二磁性天线112的回路114的导体可以是第一磁性天线106的回路108的导体的至少两倍粗或宽(例如，三倍、四倍或五倍)。
显然，第二磁性天线112的回路114也可以例如被至少两个电容元件中断多次。
在实施例中，天线装置104可以包括优选正交的第二回路114。
在实施例中，第二回路114的线粗细/宽度可以更大(与第一回路108的线粗细/宽度相比)，然而，第二回路114可以更扁平(与第一回路108相比)。
虽然图5中所示的天线装置104包括具有被中断多次的回路的磁性天线，但应注意，所描述的实施例同样适用于包括具有被中断一次的回路的磁性天线的天线装置。
1.5.3组合磁性/电天线以避免零点
为了规避磁性天线106的零点(例如，天线方向图中磁性天线的辐射能量实际上为零的点)，除了磁性天线106之外，还可以在印刷电路板(例如，PCB)上例如以PCB F天线的形式集成电天线，作为回路108(例如，磁性环/八边形)的“延伸”。
在实施例中，可以组合电天线和磁性天线(例如，在印刷电路板(例如，PCB)上)。
1.5.4.切换回路
如果多个磁性回路(或磁性天线)组合在一起而没有进一步措施，则会从不同方向获得新的零点。
因此，仅在可以切断未使用的回路(或磁性天线)的情况下，使用多个磁性回路(或多个磁性天线)才有意义。
1.5.4.1通过中断谐振电流来关闭
在实施例中，不需要的磁性天线的电流可以例如通过开关被中断。然而，由于每个开关都有一些残余电容，这最终会导致谐振频率的强烈失谐。
1.5.4.2通过附加电感(L)来关闭
在实施例中，可以与线圈并联提供一个或多个谐振电容器。它们在回路的原始谐振频率下形成并联谐振电路，从而中断其中的电流。
1.5.4.3改变控制比
在实施例中，通过两个回路之一的自谐振的轻微失谐，回路的调谐以及因此主辐射方向和零点可以偏移，因为然后回路在不变的高控制功率下不同地辐射。未辐射的轻微失谐回路部分被反射回并且在发射器中被吸收。
1.5.4.4磁性回路的相移控制
回路的零点取决于其在三维空间中的结构。例如，如果仅谐振电容的容量改变，则零点不会改变。因此，对于平面回路，总有不穿透B场线的位置，即在回路平面内延伸时。但即使在三维回路(或弯曲的B线)的情况下，例如在稍微弯曲的圆环不完全在平面上延伸的情况下，总有从回路的一侧和另一侧穿透的场线处于平衡的位置。这导致补偿，即零点。即使是正交回路在它们的信号只是直接互连的情况下也会在45°处有零点。为了避免这种情况，它们的接收信号可以以90°的相移来组合，因为这样就不可能对时间信号进行几何抵消。
在实施例中，可以以相移的方式控制多个磁性回路。
在实施例中，可以以相移方式控制多个自调谐磁性回路。
1.5.5.辐射比随跳数的变动
结合电报拆分传输方法[6]，可以对每个电报执行传输分集(即，使用不同天线的传输)，因为在电报拆分传输方法中，每个子数据包(跳)可以在不同的天线上/在天线上以不同的强度传输。
这具有可以提高电报传输可靠性的优点。
因此，在实施例中，可以在不同天线上以不同强度辐射不同子数据包(跳)，使得不同子数据包以不同天线零点传输。
1.5.5.1.零点取决于频率的回路的实现
在实施例中，可以使用具有不同谐振频率的更多或更少的正交回路，其信号例如由去耦组合器组合。如果谐振频率彼此接近，则回路必须已经具有良好的几何正交性(即，磁去耦)。否则，会出现品质损失和谐振失真。因此，谐振频率有意地略微失谐。不同的子数据包(跳)处于不同的频率，因此通过具有不同谐振的回路以不同的强度传输，因此磁性天线的零点在每种情况下都会偏移。
在实施例中，磁性天线的辐射比跨频率变化。
在实施例中，天线的零点跨频率偏移。
2.调谐信号的生成
图6a示出了根据本发明实施例的天线装置104的示意方框图。
天线装置104包括磁性天线104，该磁性天线104具有被中断一次(即，仅一次)的回路108和用于调谐磁性天线104的调谐元件111。
调谐装置（又称为调谐单元）120被配置成提供用于调谐磁性天线106的调谐信号（例如，控制信号）122，并且用调谐信号122控制调谐元件111以调谐磁性天线106。
在实施例中，磁性天线的回路108可以被调谐元件111中断，其中调谐元件111可以是可变(或可调)电容(例如，可变谐振电容)。例如，调谐元件111可以是可变电容器或电容二极管。
图6b示出了根据本发明实施例的天线装置104的示意方框图。
天线装置104包括磁性天线104，该磁性天线104具有被中断多次的回路108和用于调谐磁性天线104的至少一个调谐元件111。
调谐装置120被配置成提供用于调谐磁性天线106的调谐信号(例如，控制信号)122，并且用调谐信号122控制调谐元件111以调谐磁性天线106。
在实施例中，磁性天线106的回路108可以被电容元件110如谐振电容(谐振电容器)中断多次。例如，如图6b中所示，出于说明的目的，磁性天线106的回路108可以被两个电容元件110中断(例如，电容性缩短)两次。然而，应当注意，在实施例中，磁性天线106的回路108也可以被不同数量的电容元件110中断多次。因此，在实施例中，磁性天线106的回路108可以被n个电容元件110分成n个区段(或部分，或段)，其中n是大于或等于2的自然数。如本文所使用，区段是回路108在相应电容元件110之间的部分或段。
在此，至少一个调谐元件111可以是电容元件110之一，其中调谐元件111可以被配置成可变电容元件，如可变谐振电容。例如，调谐元件111可以是可变电容器或电容二极管。显然，电容元件110的真子集或全部也可以是调谐元件111，如可变电容元件(例如，可变电容器或电容二极管)。换言之，也可以有多个调谐元件，如电容二极管，例如在n个中断中的(n-1)个处。
如图6a和图6b中示例性所示，天线装置104可以连接到信源和/或信宿102，如(例如，通信系统的参与者100的)发射和/或接收装置。然而，应当注意，本发明的实施例主要涉及天线装置104，其可以在各种不同的应用领域中实现。
下面描述生成调谐信号122(例如，调谐控制变量或调谐电压)的详细实施例。
虽然在以下实施例中有时参考具有被中断一次的回路108的磁性天线106，有时参考具有被中断多次的回路108的磁性天线106，但应注意，这些实施例同样适用于磁性天线106的相应其他配置。
2.1.通过相位评估生成调谐信号(例如调谐电压)
图7示出了根据本发明实施例的天线装置104的示意方框图。天线装置104包括磁性天线106，该磁性天线106具有调谐元件111和用于调谐磁性天线106的调谐装置120。
调谐装置120被配置成取决于前进到磁性天线106中的信号124(例如，前进功率(advancing power)或前进波(advancing wave))的相位位置来提供用于调谐磁性天线106的调谐信号122，并且用调谐信号122控制调谐元件111以调谐磁性天线106。
在实施例中，调谐装置120可以被配置成取决于前进到磁性天线中的信号124(例如，前进功率)和相位信号126之间的相位关系来提供用于调谐磁性天线106的调谐信号122。
相位信号126可以基于在回路108的至少一部分中流动的电流和/或由回路108或磁性天线106生成的磁场(例如，在近场中)。
相位信号126可以是(例如，感应地)耦合出磁性天线106的功率。
例如，天线装置104可以包括耦合回路128，该耦合回路128被配置成从磁性天线106耦合出功率以获得(例如，感应地)耦合出磁性天线的功率。磁性天线106的回路108和耦合回路128可以被设置或实现在同一印刷电路板上。
在实施例中，调谐装置120可以被配置成使用调谐信号122来控制调谐元件111以将前进到磁性天线中的信号124(例如，前进功率或前进波)与相位信号126之间的相位差调节到预定的设定值。
例如，调谐装置可以被配置成通过使用控制信号控制调谐元件来将前进到磁性天线中的信号124(例如，前进功率)与相位信号之间的相位差调节到预定的设定值。
例如，调谐装置可以被配置成跟踪控制信号以抵消前进到磁性天线中的信号124(例如，前进功率)与相位信号之间的相位差与预定的设定值的偏差。
在实施例中，调谐装置可以被配置成使用控制回路或前馈控制来实现对前进到磁性天线中的信号124(例如，前进功率)与相位信号之间的相位差朝向预定的设定值的调节。
下面将详细描述生成图7中所示的调谐信号122的实施例的操作模式。
谐振电路的传输测量具有在谐振点处的最大幅度和相位转折点。取决于馈源与电路的耦合程度，其可以介于90°(松散耦合，参见[1])和0°(牢固耦合，参见[2]或图8)之间。
图8详细示出了[1]的具有低衰减和高衰减的谐振电路的相位响应。在图8中，纵坐标以度为单位描述相移，而横坐标描述频率。
相位响应是单调递增arctan函数，从值(在f＝0处)到值/>(在f→∞处)(参见图8)。于是谐振处的值是/>并且是转折点。有时相位用负号计数，在这种情况下，上述情况相应地适用(单调递增变成单调递减等，参见[2])。
实施例通过将前进到回路108中的信号124(例如，前进功率)的相位位置与例如经由小耦合回路128感应地从回路108耦合出的功率进行比较，来利用这一事实进行自动频率重新调整。例如，定向耦合器可用于确定前进信号124(例如，前进功率)的相位位置。此外，在去往电路板上相位比较器所在位置的不同线路长度上会发生进一步的相位偏移。在一些实施例中，移相器因此被插入到去往相位比较器的两条线路之一中，使得在谐振的情况下，两个信号具有例如恰好90°的相位差。
从文献中充分了解相位比较器。经常用于此目的的吉尔伯特单元(参见[4])基本上就像乘法器。相移偏离90°的两个正弦时间信号相乘后生成以下输出信号：
(在此，为简单起见，幅度被归一化为1)。倍频2ωt部分可以很容易地通过低通而去除，从而保留直流分量由于正弦函数是奇函数，因此结果是在90°的操作点附近改变其符号，并且仅在恰好90°处为零的调节量。如果控制回路以正确的符号闭合，则回路108的谐振频率由于准无限高调节放大(quasi-infinitely high regulationamplification)而被重新调整，直到乘法器输出处的电压消失，这等效于乘法器输入处的两个电压具有90°相移。根据上文，回路108然后在输入频率处谐振。图9示出了所描述的装置的方框图。移相器在此绘制在定向耦合器的输出路径中。正如已经提及，它也可以设置到耦合回路的路径中。这可以优选地被选择，使得需要相应的较小相移。
具体地，图9示出了根据本发明实施例的天线装置108的示意方框图。天线装置108包括磁性天线106和调谐装置120。
如图9中所示，调谐装置120可以被配置成从前进到磁性天线106中的信号124(例如，前进功率)导出(例如，分支)信号124以提供导出的(例如，分支的)信号132。本文中，调谐装置120可以被配置成提供调谐信号122，用于取决于导出信号132与相位信号126之间的相位关系调谐磁性天线106。
例如，调谐装置120可以被配置成使用调谐信号122控制调谐元件111以将导出信号132与相位信号126之间的相位差调节到预定的设定值。
在实施例中，调谐装置120还可以包括信号组合器136(例如，乘法器或减法器)，其被配置成组合(1)相位信号126或相位信号的相移版本以及(2)导出信号132或导出信号132的相移版本138，以获得组合信号140。本文中，调谐装置120可以被配置成使用调谐信号122控制调谐元件111，以将(1)组合信号140的DC分量或(2)组合信号140的低通滤波版本146调节到预定的设定值。
在实施例中，调谐装置120还可以包括移相器134，该移相器134可以被配置成对导出信号132和相位信号126中的一个进行相移以获得相移信号138。信号组合器(例如，乘法器或减法器)136可以被配置成将相移信号138与导出信号132和相位信号126中的另一个组合以获得组合信号140。在此，移相器134可以被配置成对导出信号132或相位信号126中的一个进行相移，使得当磁性天线106谐振时，相移信号138与导出信号132和相位信号126中的另一个在信号组合器136处具有预定义的相位差(例如，90°±3°或±1°或0.1°)。
在图9所示的实施例中，移相器134示例性地被配置成对导出信号132进行相移以获得相移信号138，在这种情况下，信号组合器136可以被配置成组合相移信号138和相位信号126以获得组合信号140。根据另一实施例，移相器134可以被配置成对相位信号126进行相移以获得相移信号138，在这种情况下，信号组合器136可以被配置成组合相移信号138和导出信号132以获得组合信号140。
在实施例中，调谐装置还可以包括能量解耦器130(例如，定向耦合器或用于耦合出能量的其他装置)，其可以被配置成耦合出前进到磁性天线106中的信号124(例如，前进功率)的一部分，以获得导出信号132。
在实施例中，调谐装置120还可以包括调节放大器144，其被配置成提供用于调谐磁性天线106的调谐信号122(例如，控制信号)，其中调节放大器144可以被配置成使用调谐信号122控制调谐元件111，以将(1)组合信号140的DC分量或(2)组合信号140的低通滤波版本146调节到预定的设定值。
在实施例中，调谐装置120还可以包括低通滤波器142，其可以被配置成对组合信号140进行低通滤波以获得包括组合信号140的DC分量的低通滤波信号146。
换言之，图9示出了使用传输相位评估的自动频率调节的方框图。一般而言，调节放大器144可以是I控制器或PI控制器。特别是在跳频系统[6]中，必须注意确保其稳定时间足够短。这可以通过选择相应较短的调节时间常数(例如≤10μs)来实现。
在文献中已知图9中所示的定向耦合器130的各种配置。其中之一可以在[5，第88页，图7.3]中找到具体配置。在此以一般形式在图10a中示出。
具体地，图10a示出了常规定向耦合器130的示意方框图。定向耦合器130包括第一端子150、第二端子151、第三端子152和第四端子153。此外，定向耦合器130包括连接在第一端子150与第二端子151之间的第一电阻器154(例如，大小为Z0/N)，以及连接在两个变压器157_1和157_2之间的中间节点与地之间的第二电阻器155。第一变压器157_1包括连接在第一端子150与第三端子152之间的第一线圈158_1，以及连接在中间节点与地之间的第二线圈159_1。第二变压器157_2包括连接在第二端子151与第四端子153之间的第一线圈158_2，以及连接在中间节点与地之间的第二线圈159_2。
与图10a中所示的具有两个变压器的定向耦合器130相比，本发明实施例提供了仅具有一个变压器的定向耦合器130(减少了变压器的数量)。在图10b和图10c中示出仅具有一个变压器的定向耦合器130的实施例。
图10b示出了根据本发明实施例的定向耦合器130的示意方框图。定向耦合器130包括第一端子150、第二端子151、第三端子152和第四端子153。此外，定向耦合器130包括连接在第一端子150与第二端子151之间的第一电阻器154(例如，大小为Z0/N)，连接在第一端子150与第三端子152之间的第二电阻器155(例如，大小为2N*Z0)，以及连接在第二端子151与第四端子153之间的第三电阻器156(例如，大小为2N*Z0)。此外，定向耦合器130包括变压器157，其中变压器157的第一线圈158连接在第一端子150与第三端子152之间，并且其中变压器157的第二线圈159连接在第二端子151与第四端子153之间。第一线圈158和第二线圈159可以具有相同数量的绕组。
图10c示出了根据本发明实施例的定向耦合器130的示意方框图。定向耦合器130包括第一端子150、第二端子151、第三端子152和第四端子153。此外，定向耦合器130包括连接在第一端子150与第二端子151之间的第一电阻器154(例如，大小为Z0/N)，连接在第一端子150与第三端子152之间的第二电阻器155(例如，大小为2N*Z0)，以及连接在第二端子151与第四端子153之间的第三电阻器156(例如，大小为2N*Z0)。另外，定向耦合器130包括变压器157，其中变压器157的第一线圈158连接在第一端子150与第二端子151之间，其中变压器157的第二线圈159连接在第三端子152与第四端子153之间。第一线圈158和第二线圈159可以具有相同数量的绕组。
图10b中所示的定向耦合器130由图10a中所示的定向耦合器通过将图10a的两个紧密耦合变压器157_1和157_2合二为一，并且将位于中心的大小为N·Z_0的电阻器155同等地移位到图10b中剩下的变压器157的任一侧(导致两个值为2N·Z_0的电阻器155和156)来得到。由于与变压器相比，电阻器在成本或体积方面并不重要，因此这种最小的额外成本是无关紧要的。事实上，内阻的移位也可以不同等地进行，只要这两个电阻器的假想并联连接的值总是导致值N·Z_0。因此，在极限情况下，即使只有一个值为N·Z_0的电阻器也足够了，可将其放置在图10b的变压器157的左侧或右侧。然而，真正的变压器永远不会有100％的耦合系数，因此图10b的严格对称版本也会导致定向耦合器的行为尽可能对称(即，正向和反向功率的两个输出也具有尽可能与正向或反向供电相同的特性)。
图10c示出了图10b中所示的定向耦合器130的变型，其中变压器157被布置为旋转了90°。可以表明这对于传输比为1∶1的理想变压器总是可能的，只要电流隔离不起作用。为证明，参见图11a和图11b。
令紧密耦合(k＝100％)变压器的变压比为1∶1，并且主电感无限大(理想变压器)。令其集成到如图11a所示的网络中，其中表示为U1、U2和U3的电压可以出现在三个节点上。电压U4现在不再可以自由选择，因为由于开关约束条件Uprim＝Usek，其受以下条件限制：
U4＝U3-Usek＝U3-(U1-U2)＝U2+U3-U1
如果不需要电流隔离(并且只有这样！)，则变压器也可以旋转90°，如图11b中所示。在此中，电位U1、U2和U3也以相同的方式由网络预先确定。现在令Uprim＝U1-U3。因为Uprim＝Usek＝U2-U4，所以U4必须符合：
U4＝-Uprim+U2＝U2-(U1-U3)＝U2+U3-U1
因此，由开关约束条件确定的第四电压在两种情况下都得到相同的值，因此网络是等效的。
然而，由于实际变压器是非理想的，即主电感不是无限大，漏电感不为零，并且耦合系数小于100％，因此图10b或图10c中所示的版本可以取决于可用的变压器和预期的频率范围提供更好的结果。
在实施例中，例如通过前进到磁性回路108中的信号124(例如，前进功率)的相位位置与例如经由小耦合回路128从回路108感应地耦合出的功率之间的比较，来执行对前进到磁性回路108中的信号124(例如，前进功率)的相位位置的评估。
由于通过这种相位评估方法已知调谐方向(在下一节的方法中，需要调谐的方向未知)，因此可以非常快速地跟踪谐振，因此可以对跳频系统进行每跳调谐，因此磁性天线可以用于跳频系统或电报拆分系统[6]和[7]。
实施例提供变压器数量减少的定向耦合器版本。
2.2.在自接收期间通过振幅评估生成调谐信息/匹配信息
图12示出了根据本发明实施例的天线装置104的示意方框图。天线装置104包括具有调谐元件111的磁性天线106和用于调谐磁性天线106的调谐装置120。
调谐装置120被配置成取决于基于由回路108或由磁性天线106生成的磁场(例如，在近场中)的信号160的幅度来提供用于调谐磁性天线106的调谐信号122(例如，调谐电压)，并且用调谐信号122控制调谐元件111以调谐磁性天线106。
在实施例中，天线装置104可以包括感应回路162(或感应线圈)，其被配置成提供基于由回路生成的磁场的信号160。磁性天线106的回路108和感应回路162(或感应线圈)可以被设置(例如，实现)在同一电路板上。
在实施例中，调谐装置120可以被配置成使用调谐信号122来控制调谐元件111，从而将信号160的幅度调节到预定的设定值，例如使得幅度大于或等于预定(例如，预定义)的设定值(例如，参考值)。
例如，调谐装置120可以被配置成通过使用调谐信号122(例如，控制信号)控制调谐元件111来将基于由回路生成的磁场的信号的幅度调节到预定的设定值。
例如，调谐装置120可以被配置成跟踪调谐信号122(例如，控制信号)以抵消基于由回路生成的磁场的信号的幅度与预定的设定值的偏差。
可以在磁性天线106未受干扰的情况下和/或在磁性天线106的谐振情况下，通过参考测量来预先确定预定的设定值(例如，在出厂校准中)。
另外地或替代地，调谐装置可以被配置成在磁性天线106未受干扰的情况下和/或在磁性天线106的谐振情况下，通过参考测量来确定预定的设定值。
在参考测量期间，可以使用磁性天线106发射预定信号。例如，预定信号可以包括预定波形、预定发射频率、预定带宽、预定幅度和/或预定调制类型。例如，预定信号可以是具有归一化传输电压的正弦信号。
在磁性接收天线的情况下，调谐(谐振频率)或匹配(功率匹配)通常执行到最大接收电平。在磁性发射天线的情况下，调谐到最大辐射功率。可以获得调谐信息或匹配信息，如下面将在2.2.1和2.2.2节中详细描述，由此在实施例中也可以自动跟踪磁性天线106的调谐或匹配。
下面针对磁性发射天线描述通过自接收确定调节变量的详细实施例。
2.2.1.自接收
在实施例中，为了获得指示磁性天线106匹配的测量量，小感应回路162或小SMD线圈162可以被放置在印刷电路板上与实际磁性天线106相邻。对于磁性天线106匹配良好的情况，在该回路162中感应出一定幅度的电压。随后，如果磁性天线106由于附近的物体而不再谐振且在所需频率处匹配，则感应电压的幅度降低。随后可以相应地检测该电压差。抽头(tapping)且整流后，例如可以从中获得模拟控制变量，或者通过A/D转换来构造对应的数字控制。
如果在磁性天线106附近放置不同的材料，则可以基于感应测量电压定性地评估材料对天线特性的影响。在具有归一化传输电压的未受干扰情况下确定的值用作参考。这种参考测量也可以在使用的情况下通过经磁性发射天线106发射一个或多个频率的正弦音(tone)并且在感应回路162进行接收来重复。这允许重新测量和验证在应用位置安装的磁性天线106的谐振曲线。如果将获得的感应回路162例如在整流和A/D转换之后(例如在微控制器中)与对应的表或参考值进行比较，则可以专门针对当前应用情况实现优化天线特性(重新调谐、匹配)的策略。
因此，在实施例中，(例如，调谐信息或匹配信息的)调谐信号通过自接收生成。
在实施例中，为此目的，小感应回路162或小SMD线圈160可以与磁性发射天线106放置在同一印刷电路板(PCB)上。
在实施例中，调谐或匹配的指示可以根据感应回路162或SMD线圈162的接收功率来生成，例如通过与存储的校准信息进行比较。
2.2.2.通过在多个频率上传输来调谐方向或匹配方向
第2.2.1节示出了可以如何测量当前调谐或适配的程度。
然而，一旦检测到一个或多个变量之后，就无法清楚地确定(磁性)天线106在哪个方向失谐或不正确匹配。也就是说，当前是否针对过高或过低的频率进行了调谐，或者电感性或电容性匹配度是否过高。通常，校准步骤将涉及更频繁地发射、每次测量以及改变磁性天线106的匹配，直到达到设定值或设定值范围(例如，最佳)。
这个问题可以通过在不同频率上传输并且检测一个或多个测量量来解决。使用该信息，可以生成表示匹配相对于频率的关系的测量曲线(或选择最佳点)。
在实施例中，可以在多个频率执行发射“校准音”或发射信号。
在实施例中，可以在多个频率下测量自接收功率。
在实施例中，“调谐方向或匹配方向”可以通过评估不同频率处的接收功率的曲线(course)来生成。
2.3.通过测量发射装置(发射IC)的功率或电流消耗进行调谐
当没有反射功率(Preflect)，或者传输到天线106中的功率(Pout)与反射功率(Preflect)之比变得最大时，天线106被最佳调谐。匹配是指与所需阻抗匹配及调谐至所需发射频率二者。阻抗可以通过匹配网络来改变。这会改变天线的匹配频率和放大器的效率。使用磁性天线，接收频率和匹配等同地失谐。例如，这可以通过切换电容器来完成。对于电天线，电长度且因此频率可以例如通过开关失谐。本章描述了可以如何确定用于降低反射功率的调谐信号。
2.3.1.测量设置
例如，定向耦合器172和两个功率计174和176可以用于确定进入或离开天线170的功率，如图13中所示。
使用图14中所示的测量设置，已经表明在典型的发射装置102(例如，发射器电路)中，如用于无线传感器节点的发射装置，输入电流取决于天线匹配而变化。测量设置包括测量发射装置102(例如，发射器电路)的输入电流的安培计178、测量输出功率的功率计180和同轴调谐器182。
使用同轴调谐器182，可以针对所需频率模拟所有所需阻抗。为了实现这一点，调谐器182可以使用例如矢量网络分析仪(VNA)进行校准，然后连接到被测设备。
使用图14中所示的测量设置，可以针对所有设置的复阻抗确定发射装置102(例如，发射系统)消耗的电流和输出发射功率。如图14中所示，现在可以测量发射装置102(例如，前端)并且可以揭示输出功率与输入电流之间的曲线。
由此，可以生成两个3D图表，示出输入电流和输出功率相对于天线阻抗的关系，如图15和图16中所示。
具体地，图15以史密斯圆图示出了发射装置102的电流消耗与天线阻抗的关系。史密斯圆图的下部区域示出较高的电流消耗，而史密斯圆图的上部区域示出较低的电流消耗。在50欧姆的史密斯圆图中心处，发射装置102消耗大约100毫安。
图16以史密斯圆图示出了输出功率与天线阻抗的关系。史密斯圆图的中心区域示出输出功率约为18dBm，其中功率朝着史密斯圆图的边缘减小。
如果现在相对于(发射装置102的)输入电流示意性地绘制阻抗和功率曲线，则得到如图17a、图17b和图18所示的曲线。
具体地，图17a示出了天线阻抗的实部R和虚部X与发射装置102的输入电流的关系的曲线图。在此，纵坐标描述以欧姆为单位的阻抗，而横坐标描述以mA为单位的发射装置102的输入电流。
图17b示出了输出功率与发射装置102的输入电流的关系的曲线图。在此，纵坐标描述功率，而横坐标描述以mA为单位的发射装置102的输入电流。
图18示出了天线阻抗的实部R和虚部X以及输出功率与发射装置102的输入电流的关系的曲线图。在图18中，纵坐标分别描述以欧姆为单位的阻抗和以dBm为单位的功率，而横坐标描述以mA为单位的发射装置102的输入电流。
因此，虚部X随着(发射装置102的)输入电流严格单调增加。如图17a中所示，从“短路”到“开路”的测量点，(发射装置102的)输入电流连续增加。输出功率与输入电流的关系表明大约100mA的输入电流对应于最大输出功率(Pout相对于Iin)。这在测量点处是(50+0j)欧姆。
因此，测量设置表明可以通过测量(发射装置102的)输入电流来判定天线匹配的品质。
2.3.2.取决于发射装置的功率或电流消耗生成调谐信号
图19示出了根据本发明实施例的天线装置104的示意方框图。天线装置104包括具有调谐元件111的天线106和用于调谐天线106的调谐装置120。调谐装置120被配置成取决于连接到天线106的发射装置102的功率或电流消耗来提供用于调谐天线106的调谐信号122，并且使用调谐信号122控制调谐元件111以调谐天线106。
如图19中所示，在实施例中，天线106可以是具有被中断一次或多次的回路108的磁性天线106。然而，在实施例中，天线106也可以是电天线。
在以下描述中，作为示例假设天线106是磁性天线。然而，应当注意，下面针对取决于连接到天线106的发射装置102的功率或电流消耗或发射装置的有源构件的功率或电流消耗来调谐天线而描述的实施例也适用于电天线。
在实施例中，发射装置的电流消耗可以例如通过电流测量设备186(例如，安培计)来确定。代替电流消耗，也可以例如通过功率计来确定发射装置102的功率消耗。
在实施例中，调谐装置102可以被配置成使用调谐信号122控制调谐元件111以将发射装置102的功率或电流消耗调节到预定(例如，预定义)的设定值范围。
例如，调谐装置120可以被配置成通过使用调谐信号122(例如，控制信号)控制调谐元件111来将发射装置102的功率或电流消耗调节到预定的设定值范围。
例如，调谐装置120可以被配置成跟踪调谐信号122(例如，控制信号)以抵消发射装置102的功率或电流消耗与预定值范围的偏差。
例如，可以通过以下来确定预定的设定值范围(例如，预定义的值范围)
-通过假设磁性天线的理想或接近理想匹配进行系统仿真，
-在以预定义阻抗(例如，50欧姆)端接发射装置102时，
-基于天线测量(例如，通过天线调谐器)，
-基于发射装置102在短路端接和开路端接情况下的功率或电流消耗的平均值，
-基于辐射功率的测量。
图20示出了根据本发明实施例的用于确定理想天线匹配的测量设置。测量设置包括发射装置102、具有调谐元件111的磁性天线106、发射装置102与磁性天线106之间的匹配网络113、以及用于测量发射装置102的电流消耗的安培计186，其中用于调谐磁性天线106的调谐信号122是取决于发射装置102的测量电流消耗而生成的。图20中所示的测量设置可以例如在诸如通信系统的参与者100之类的设备中实现。
如图20中可以看出，与图13的设置相比，该设备现在可以大大简化，因为在实施例中只需要一个安培计186，而不是定向耦合器172和两个功率计174和176。电流测量可以用于调谐发射天线106。
该设置的校准可以包括以下步骤：
1.确定理想的电流值，以及
2.调整(磁性)天线106。
在下一步骤中，可以基于校准的电流值来匹配(磁性)天线106。在操作期间，可以改变天线匹配直到达到所需电流(发射装置的输入电流)。由于单调递增的阻抗曲线，一旦调整(磁性)天线106之后就直接知道最佳所在的方向。在操作期间也可以进行调整。CW信号(CW＝连续波，即未衰减的，即时间上恒定的辐射波)或调制信号(例如，G-MSK(高斯最小频移键控))可以直接用作发射信号。
通过测试信号(CW)进行(磁性)天线106的调整是可行的，其中有用信号例如仅在优化条件下发射。通过优化天线匹配，系统以优化效率操作。这可以减少能量需求。
所使用的匹配网络可以具有例如可以直接与对应的电流值相关联的N个状态。因此，可以通过表格经少数步骤来实现(磁性)天线106的匹配。这最大限度地减少了编程工作。
通过改变发射信号的相位，可以额外匹配(磁性)天线106。
如果匹配是不可能的，则系统(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以中断传输过程并且在稍后再次检查匹配。这可以节能，因为参与者(例如，节点)始终以最佳效率进行传输。
由于不需要RF耦合器和功率计，因此实施例具有节省硬件成本的优点。
实施例具有不存在RF耦合器导致的输出功率衰减的优点。
实施例具有增大的电流指示了所需匹配的方向的优点。不需要最小值搜索，这意味着可以更快地找到理想值。
实施例具有在数字或基于软件的实现方式的情况下，可以使用分配表容易地进行编程的优点。
实施例具有适用于各种传输系统的优点。
实施例具有能量效率的优点。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以确定(例如，测量)发射装置102(例如，发射IC或发射系统)的电流消耗。
在实施例中，设备(例如，参与者100)可以包括可调(磁性)天线106。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以使(磁性)天线106失谐(可能是“短路”和“开路”，50Ω的特殊情况)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以使用电流信息来找到理想的天线设置(参见以上过程)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以通过测量发射装置102(例如，发射IC)的电流消耗来调谐可变(例如，可调)(磁性)天线106。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以通过理想匹配(50Ω)下的电流消耗偏差来检测匹配偏差。
2.3.3.系统表征
为了根据测量的(发射装置102的)输入电流值来判定天线匹配，系统(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以被提供关于理想匹配下的电流消耗的信息。
(发射装置102的)输入电流可以以各种方式确定。每种方法基本上可以在任何阶段进行。
2.3.3.1系统仿真
在实施例中，可以例如在ADS中使用系统仿真来确定(磁性天线106的)理想匹配下(发射装置102的)输入电流。如果有足够好的模型可用，则仿真可以提供电流消耗相对于(磁性)天线106的匹配的关系。
2.3.3.2理想阻抗端接下的测量
在实施例中，具有最大输出功率的(发射装置102的)期望输入电流可以例如在启动期间通过存储在50欧姆端接输出下的电流值来得出。
2.3.3.3.使用调谐器进行单次测量，例如在实验室
在实施例中，使用例如图14中所示的设置，天线调谐器182可以用于测量每个点并找到最大功率。
2.3.3.4.在任何硬件上进行测量，例如在生产期间启动时进行测试
在实施例中，理想点也可以通过连接(例如，拧上)不同的校准标准来实现。例如，可以使用直接指示理想电流的50欧姆端接。
具有“开路”端或“短路”的端接(例如，连接器)也可以用于确定阻抗曲线的方向。理想电流可以取两者(例如，“开路”和“短路”)之间的平均值。
所有三个校准标准(“开路”、“短路”、“50欧姆”)都可以一起使用或单独使用，以获取有关电流曲线的信息。
偏离50Ω的其他标准在针对最大功率的理想阻抗与之偏离时也可以使用。
2.3.3.5通过使用参考天线进行接收来校准电流消耗
在实施例中，可以建立无线电链路用于校准，其中由具有(磁性)天线106的发射器发射的信号可以被另一天线接收并且可以评估接收功率。在此，(磁性)天线106的调谐元件111可以手动改变并且可以记录对应的接收功率和电流消耗。最大接收功率时的电流消耗是在操作期间调谐被执行到的值。为了提高再现性，可以在屏蔽和无回声环境如天线测量厅中进行测量。
2.3.3.6.使用板载电路进行测量，例如在现场
在实施例中，外部校准连接器也可以直接实现在电路板上并且例如经由RF开关进行切换。这样，即使在不同的操作模式或环境条件如温度(冷、热)下，也可以确定理想电流。
2.3.3.7.天线阻抗曲线的先前知识
在实施例中，通过具有在所使用的(磁性)天线106失谐时的阻抗行为的先前知识，可以针对相应阻抗曲线判定发射装置102(例如，发射系统)的理想电流消耗。可以确定一个函数，该函数可以给出所使用的(磁性)天线106的“短路”和“开路”情况之间的理想点。这仅在曲线偏离直线(情况：“短路”与“开路”之间的中心是理想的)时需要。
2.3.3.8.来自另一参与者的发射功率的反馈
在实施例中，在正常操作期间(例如，在现场)，发射的信号可以被另一参与者接收，其可以向发射参与者报告接收的信号有多好，从而使发射参与者能够生成调谐电压。
2.3.4.优点和实施例
实施例具有可以在操作中执行设备(例如，参与者100或磁性天线106)的校准(“短路”、“开路”、50欧姆)的优点。
实施例具有设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以通过先前校准而包括匹配信息的优点。
实施例具有设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以以较少的标准(例如，仅“短路”和“开路”)执行校准的优点，其中可以假定中心是理想的。
实施例具有设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以通过已知的天线行为简化/优化校准的优点。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以测量发射装置(例如，发射IC或发射系统)的电流消耗。
在实施例中，设备(例如，参与者100)可以包括可调(磁性)天线106。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以使(磁性)天线106失谐(可能是短路和开路、50Ω的特殊情况)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以使用电流信息来找到理想的天线设置(参见以上过程)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以通过测量发射装置102(例如，发射IC)的电流消耗来调谐可变(例如，可调)(磁性)天线106。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以通过先前校准而包括匹配信息。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以在操作中执行校准(“短路”、“开路”、“50欧姆”)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以通过理想匹配(50Ω)下的电流消耗偏差来检测匹配偏差。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以例如在操作中使用较少标准(例如，仅“短路”和“开路”)来执行校准，其中可以假定中心是理想的。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以在操作中例如以50欧姆作为天线106的理想匹配的参考来执行校准。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以使用适配信息(电流消耗)来找到最佳传输时间。例如，在达到最佳效率之前无法进行传输。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以使用天线匹配来节能。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以使用相位调整来改变天线匹配。
在实施例中，设备(例如，参与者100)可以从无线电网络中的另一参与者接收关于发射信号的反馈。
2.4.输出阶段的电流消耗/其他效应
第2.3节描述了通过测量发射装置102(例如，发射IC)的电流消耗来进行(磁性天线106的)调谐。发射装置102通常包括功率放大器，其提供以天线106进行辐射所需的发射功率。
功率放大器一般由多个有源和无源电子组件组成。其可以用于检测电学测量量，其允许得出关于天线匹配的结论，因此可以用于生成调谐信号122(例如，调谐电压)。
2.4.1.测量有源器件的供应电流
测量功率放大器(发射装置102)的有源器件(例如，功率晶体管)的供应电流等效于测量发射装置(例如，发射IC)的电流消耗，并且允许更精确地检测匹配信息。发射装置102(例如，发射IC)中的其他消耗方不干扰测量。
在两个或更多个有源器件的情况下，可以经由供应电流差来判定匹配。此处的示例是根据平衡、推挽和Doherty方法构造的放大器。推挽放大器和Doherty放大器对返回功率的反应尤其敏感，这继而又反映在改变的操作行为中，从而也反映在供应电流中。
2.4.2.测量有源器件的偏置电流
由于涉及更高的电压(需要高级电流检测)，因此在更高功率下直接测量电流消耗更加复杂。
金属半导体场效应晶体管(MESFET)在栅极具有肖特基接触，其在较高的RF输入功率Pin下充当整流器，栅极电流IBias流动(参见图21)。经由(晶体管194的)寄生栅漏电容(CGD)192，该整流效应也取决于输出功率Pout。如果存在到栅极端子的电路通路，则可以取决于栅极电流在晶体管RBias处捕获电压Vmeas；该电压取决于给定输入功率Pin下的输出功率Pout，从而取决于负载的适配。因此可以经由测量电压Vmeas判定负载(即，天线106)的匹配。如有必要，Vmeas可以经由模数转换器直接抽头并且用于控制天线调谐器进行调谐，如图21中所示。
具体地，图21示出了根据本发明实施例的具有功率放大器190的发射装置的示意方框图。如在图21中可见，用于调节天线调谐器的调谐电压可以基于(例如，通过)有源器件194的偏置电流IBias的测量来生成。
2.4.3.通过测量磁性天线的共模来生成调谐电压
磁性天线106的天线回路108是差分负载。使用变压器(巴伦，balun)，该两极差分负载可以由单极信源控制，如图22中所示。
具体地，图22示出了根据本发明实施例的天线布置104的示意方框图。天线装置104包括具有回路108和调谐元件111的磁性天线106，其中磁性天线106经由变压器196(巴伦)连接到信源102如发射装置。在此，天线回路108可以被差分控制，使得在巴伦196之前共模Zcc11不再可见。
从图22中可以看出，信源102“看到”负载阻抗ZL。
包括天线回路108和匹配元件111的磁性天线106包括差分阻抗Zd。经由环境197，磁性天线106耦合到耦合的阻抗Zc。这种寄生耦合导致(磁性)天线106失谐并且可以通过匹配元件111来补偿。
因此，在磁性天线106的输入处可测量两个阻抗。推挽阻抗Zdd11描述了推挽操作(磁性天线106的正常操作)。共模阻抗Zcc11描述了共模操作，这是由与环境的不希望的耦合引起的。在巴伦196的输入端，只有阻抗ZL是可测量的。
用于调节匹配元件111的调谐信号(例如，调谐电压)122的生成可以通过访问由共模阻抗Zcc11产生的共模来实现。
如果磁性天线106被差分控制，推挽或共模信号可以被施加到(磁性)天线106并且可以经由电流消耗来判定失谐。
可以使用以下描述的两种方法测量或馈入共模。
2.4.3.1.经由输出巴伦的共模支路来测量和馈送共模
特殊的巴伦196允许访问差分端口的共模。一个示例是图23中所谓的环形耦合器(也称作鼠径耦合器，rat-race coupler)。然后可以经由使用测量信号的有源测量或经由反射功率来确定磁性天线的共模特性，并可以从中导出调谐电压。
2.4.3.2.经由磁芯的非线性来测量共模
为了优化巴伦196的尺寸，尤其是在低频时，使用具有偏离真空(或空气)的相对磁导率的磁芯。这些磁芯表现出非线性行为。
在测量绕组或霍尔传感器的帮助下，可以检测由磁芯的非线性行为导致的磁直流，如图24中所示。
具体地，图24示出了巴伦196的磁芯198和围绕磁芯198的测量绕组199的示意图，用于借助测量绕组经由磁芯198的非线性特性来检测巴伦的共模特性。
2.4.4.实施例
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以测量功率晶体管(有源器件)的电流消耗(例如，以生成调谐信号(例如，调谐电压))。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以确定两个功率晶体管的供应电流差以生成调谐电压。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以检测(例如，测量)功率晶体管(例如，发射装置102)的偏置电流以生成调谐电压122。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以通过测量偏置支路中电阻器两端的电压来确定功率晶体管(例如，发射装置102)的偏置电流。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以确定两个功率晶体管(例如，发射装置102)的偏置电流差以生成调谐信号122(例如，调谐电压)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以确定放大器在平衡操作中的电流差以生成调谐信号122(例如，调谐电压)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以确定放大器在Doherty操作中的电流差以生成调谐信号122(例如，调谐电压)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以确定(例如，确定)放大器在推挽操作中的电流差以生成调谐信号122(例如，调谐电压)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以确定磁性天线106的共模阻抗以用于生成调谐信号(例如，调谐电压)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以借助于测量信号来确定(例如，磁性天线106的)共模阻抗。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以交替地将推挽信号和共模信号馈入磁性天线106，并且确定电流消耗并使用该信息来生成调谐信号122(例如，调谐电压)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以借助于提供对共模的访问的巴伦196来馈送共模信号(例如，馈入磁性天线106)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以确定(例如，测量)来自磁性天线106的反射共模信号以生成调谐信号(例如，调谐电压)。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以借助于提供对共模的访问的巴伦来确定(例如，测量)(例如，磁性天线106的)共模信号。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以借助于环形耦合器来访问(例如，磁性天线的)共模。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以经由磁芯的非线性特性来访问(例如，磁性天线的)共模。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以借助于霍尔传感器使用磁芯(例如，巴伦196)的非线性特性来测量DC磁流。
在实施例中，设备(例如，参与者100或参与者100的调谐装置120)可以借助于磁芯处的测量绕组使用磁芯(例如，巴伦196)的非线性特性来测量DC磁流。
3.磁性天线回路的调谐
图25a示出了根据本发明实施例的天线装置104的示意方框图。天线装置104包括具有被中断一次或多次(例如，至少两次)的回路108的磁性天线106和用于调谐磁性天线106的至少一个调谐元件111，其中磁性天线106的回路108被一个或多个电容元件110_1-110_n中断，其中信号在第一点116_1(例如，馈电点或馈电位置)耦合到磁性天线106中和/或耦合出磁性天线106，其中至少一个调谐元件111在至少一个第二点116_2(例如，调谐点或调谐位置)耦合到磁性天线106，其中第一点116_1和至少一个第二点116_2不同。
如图25a中示例性所示，磁性天线106的回路108可以被n＝2个电容元件110_1-110_n(例如，谐振电容)中断。然而，磁性天线106的回路108同样可以被不同数量n的电容元件110_1-110_n中断。因此，在实施例中，在电容性耦合的情况下，磁性天线106的回路108可以被n个电容元件110_1-110_n中断，其中n是大于或等于2的自然数，即n≥2。本文中，n个电容元件110_1-110_n可以具有相同或不同的电容值。
在实施例中，第一点116_1(例如，馈电点)可以是被中断一次或多次的回路108中在回路108被例如一个或多个电容元件110_1-110_n之一(例如，图25a所示实施例中的第一电容元件110_1)所中断处的第一部分或区域。
因此，在实施例中，信号可以经由第一电容元件110_1耦合到磁性天线106中和/或耦合出磁性天线106。
例如，为此，天线装置104的天线端子119可以电容性耦合(例如，经由一个或多个耦合电容器117)到磁性天线106，或者如图25a所示的实施例中所示，耦合到第一电容元件110_1。
在此，如图25a中所示，信号可以由信源和/或信宿102如(例如通信系统的参与者100的)发射和/或接收装置来提供或接收。为此，信源和/或信宿102可以连接到天线装置104的天线端子119。
在实施例中，第二点116_2(例如，调谐点)可以是被中断一次或多次的回路108中在回路108被例如一个或多个电容元件110_1-110_n之一(例如，图25a所示实施例中的第二电容元件110_2)所中断处的第二部分或区域。
因此，在实施例中，至少一个调谐元件111可以经由第二电容元件110_2，例如，通过并联(或替代地，串联)连接到第二电容元件110_2，而连接到磁性天线106。
替代地，电容元件110_1-110_n中的至少一个可以是至少一个调谐元件111，如图25b中所示。
具体地，图25b示出了根据本发明的另一实施例的天线装置104的示意方框图。与图25a中所示的实施例不同，电容元件110_1-110_n中的至少一个被实现为至少一个调谐元件111。
在实施例中，磁性天线106的回路108因此可以被至少一个调谐元件111本身中断。
代替如图25a和图25b中所示将信号电容性耦合到磁性天线106中和/或将信号耦合出磁性天线106，信号也可以如图25c中所示经由耦合回路耦合到磁性天线106中和/或耦合出磁性天线106。
具体地，图25c示出了根据本发明的另一实施例的天线装置104的示意方框图。与图25a和图25b所示的实施例不同，信号经由耦合回路128耦合到磁性天线106中和/或耦合出磁性天线106。
在此，耦合回路128可以被布置成使得信号首要或主要在回路108的第一点116_1(馈电点；例如，一部分或区域)处经由耦合回路128耦合到磁性天线106中，使得第一点116_1和第二点116_2间隔开。
例如，耦合回路128可邻近第一电容元件110_1设置(例如，使得耦合回路128与第一电容元件110_1之间的距离小于耦合回路128与第二电容元件110_2之间的距离)，使得第一点116_1(例如，馈电点)和第二点112_2(例如，调谐点)间隔开。
在图25c所示的实施例中，作为示例，磁性天线106的回路108可以被n＝2个电容元件110_1-110_n(例如，谐振电容)中断。然而，磁性天线106的回路108同样可以被不同数量n的电容元件110_1-110_n中断。因此，在实施例中，在电感性耦合的情况下，磁性天线106的回路108可以被n个电容元件110_1-110_n中断，其中n是大于或等于1的自然数，n≥1。在这种情况下，n个电容元件110_1-110_n可以具有相同或不同的电容值。
下面描述天线装置104的详细实施例，并且更具体地，用于调谐磁性天线106的至少一个调谐元件。
3.1非馈电点处电容馈电期间的调谐
与磁共振中的使用相反，当在通信系统的参与者中使用时，没有或仅有可忽略的损耗耦合到回路108中。当接近金属壁时，涡流会导致等效电感值Lers降低(即，谐振频率增加)(在此，Lers是在除了第一电容元件110_1之外包括所有回路分支和谐振电容器(包括调谐元件)时得到的电感)，当接近电介质时，等效电感Lers的值增加(即，谐振频率下降)，因为该装置中的电容部分增加。当品质Q保持不变(即，没有耦合损耗)，但等效电感值Lers发生变化时，串联损耗电阻Rers也会因该关系而变化(注意：对于并联损耗电阻也可以进行等效考虑)。如果必须接受改变的等效电感Lers，则根据图33，首先必须校正调谐电容Cts，以便在ω0处再次谐振，但也必须通过匹配电容Cms来校正负载匹配，因为串联损耗电阻Rers也发生了变化。
当调谐电容Cts保持恒定并且被电容性缩短例如n次的回路108中的任何不同电容器被可变地配置时，情况基本不同。参考图33，(在此仅缩短n＝2次)这将是例如右侧所示的56pF电容器。由于恒定的调谐电容Cts，通常(n-1)个可能的电容器朝着期望的(即，先前的)谐振频率ω0的变化最终意味着该装置再次稳定到等效电感Lers的相同值，并且因此损耗电阻Rers的值也相同。因此，虽然进行了频率校正，也不必改变匹配电容Cms。
在实施例中，当回路108被缩短一次(或多次)时，可以提供电容性馈电，其中不在馈电点处执行调谐。
在实施例中，如果回路108被缩短多次，则可以执行一般馈电(例如，耦合；例如，电感性耦合)，其中不在馈电点(或回路的一部分或区域)处执行调谐。
在实施例中，馈电点和匹配点可以被布置为使得调谐不改变负载匹配，或者仅仅稍微改变负载匹配。
3.2相对于馈电点的调谐
图26示出了根据本发明的另一实施例的天线装置104的示意方框图。磁性天线106包括被例如n＝4个电容元件110_1-110_n(谐振电容)中断四次的回路108。显然，回路108也可以被不同数量的电容元件110_1-110_n中断，如上所述。
在图26所示的实施例中，信号经由n＝4个电容元件110_1-110_n中的第一电容元件110_1耦合到磁性天线106中和/或耦合出磁性天线106。为此，天线装置104的天线端子119例如可以经由两个负载匹配电容器117电容性地连接到第一电容元件110_1。替代地，可以通过耦合回路128(见图25c)提供电感性耦合。
磁性天线106还包括用于调谐磁性天线106的调谐元件111，其中调谐元件111连接到n＝4个电容元件110_1-110_n中的第二电容元件110_2。例如，调谐元件111可以并联连接到第二电容元件110_2。显然，如上所述，调谐元件111也可以实现为第二电容元件，或者换言之，可以代替第二电容元件。
换言之，图26作为示例示出了被缩短四次的回路108，其中用于频率校正的可变调谐元件111(在图26中也表示为D-Cp)可以具体地位于与馈电点相对处。
与图33不同，在图26所示的实施例中，负载匹配电容器被分成两个负载匹配电容器117 2Cs，这导致改进的平衡。两个负载匹配电容器117 2Cs在图26中仍然示出为可变的，但是在一次调整之后不必改变或者可以被配备为固定值。
在实施例中，当回路108被缩短多次(例如，至少两次)时，可以执行电容性耦合，其中可以相对于馈电点执行调谐。
在实施例中，当回路108被缩短一次或多次时，可以执行一般耦合，其中可以相对于馈电点执行调谐。
3.3直接在第一(...)缩短电容器的位置处进行调谐
上述考虑表明，只要馈电点的电容不改变，必要的频率校正总是将(其余)回路调整为具有恒定值Lers的等效电感。原则上，(n-1)个可能的谐振电容110_2-110_n中的哪一个用于频率校正是无关的。在图26中，选择与馈电点相对的位置进行变动。对于相对较大的校正，这可以具有由此引入的不对称性(并非所有(n-1)个谐振电容都具有相同大小)的影响最小的优点。然而，对于小的校正，这完全无关，因此原则上(n-1)个谐振电容110_2-110_n中的每一个，也即，即便是最接近馈电点的谐振电容，均可以用于校正。图27中示出对应的实施例。
具体地，图27示出了根据本发明的另一实施例的天线装置104的示意方框图。磁性天线106包括回路108，其被例如n＝8个电容元件110_1-110_n(谐振电容)中断八次。显然，回路108也可以被不同数量的电容元件110_1-110_n中断，如上所述。
在图27所示的实施例中，信号经由n＝8个电容元件110_1-110_n中的第一电容元件110_1耦合到磁性天线106中和/或耦合出磁性天线106。为此，天线装置104的天线端子119_1可以经由例如负载匹配电容器117电容性地连接到第一电容元件110_1的第一端子，其中第一电容元件110_1的第二端子可以经由负载匹配电容器117连接到参考电位端子119_2(例如，地)。替代地，显然，可以通过耦合回路128(参见图25c)提供电感性耦合。
磁性天线106还包括用于调谐磁性天线106的调谐元件111，其中调谐元件111连接到n＝8个电容元件110_1-110_n中的第二电容元件110_2。例如，调谐元件111可以并联连接到第二电容元件110_2。
因此，在图27所示的实施例中同样，信号耦合到磁性天线106中和/或耦合出磁性天线106处的第一点116_1(例如，馈电点)和调谐元件111耦合到磁性天线106处的第二点116_2(例如，调谐点)间隔开。
然而，与图26中所示的实施例相比，在回路108的俯视图中，第一电容元件110_1和第二电容元件110_2例如相对于穿过第一点116_1(馈电点)和回路108的中心的轴202并非是对称布置的。
例如，在被中断多次的回路108的俯视图中，第一电容元件110_1和第二电容元件110_2可以是紧邻的电容元件。
从图27中可以看出，调谐元件111可以包括多个反串联连接的电容二极管对。显然，在实施例中，调谐元件111可以只具有一个反串联连接的电容二极管对，或者也可以具有多个反串联连接的电容二极管对。
从图27中可以进一步看出，调谐元件111还可以连接到天线装置104的第一调谐端子204，用于调谐磁性天线106的控制信号(例如，调谐信号)可以施加到该第一调谐端子204。例如，各个电容二极管对之间的节点可以经由相应的电阻器连接到调谐端子204，用于调谐磁性天线106的控制信号可以施加到该调谐端子。第二调谐端子可以连接到参考电位端子(例如，地)，例如端子119_2。
例如，控制信号可以如第2节中所述由调谐装置120提供。
换言之，图27示出了在紧邻馈电点116_1的谐振电容110_2的位置处对被缩短n＝8次的回路108的频率调谐；在这种情况下使用两个二极管对(见第3.4节)。附图标记206和208表示与DC馈送相关的电阻器。
通过选择最靠近馈电点的位置，可以节省其他谐振电容器处的桥接电阻器(参见第5节)。换言之，如果接受同样高的边际品质损失，那么现在数量少得多的电阻器也可以被选择为具有相应较低的阻抗。这对于短切换时间是有利的，这对于基于跳频的传输方法如电报拆分[7]尤其有用。控制电压/控制信号本身可以直接提供，而无需任何其他措施(如第5节中所述)。
在实施例中，当回路108被缩短多次(例如，至少两次)时，可以不是与馈电点相对，而是靠近馈电点但不是直接在馈电点处，非对称地执行调谐。
在实施例中，当回路108被缩短多次时，可以在第一(或第二，或第三)缩短电容器(＝第二、第三或第四电容元件110_2、110_3、110_4)处执行调谐。
实施例可用于跳频系统和/或电报拆分系统。
4.可变电容
磁性天线106具有这样的特性：它们的频带很窄，因此只覆盖小频率范围。通过使用可变电容，磁性天线106可以在频率范围内调谐(参见第3节)。
对于快速自动频率控制(例如，用于跳频系统或电报拆分系统)，机械可变电容(业余无线电中常用于磁性天线)是无用的。更合适的是例如电容二极管。电容二极管反向操作，即只有非常小的反向电流流动。为了避免通过所施加的RF电压(例如，在正半波或负半波期间)而电流流过，电容二极管通常作为一对反串联操作。
然而，电容二极管的调谐范围是有限的。因为宽调谐需要高电压，而这通常在移动设备中不可用并且必须首先生成，所以尤其如此。
用于连续可调电容的其他技术是介电可调电容器，其电介质取决于电介质中的场强，因此可以通过施加的电压来改变。例如，钛酸锶钡(BST)是合适的电介质。RF-MEMS电容器利用带电的移动电极在施加电压时相互吸引或排斥的效应，从而改变其电容。
调谐更宽频率范围的另一种可能性是可切换电容。在此，电容经由RF开关并联连接，如图28中所示。
例如由pin二极管切换的二进制步进电容器阵列也是可能的。但这有两个决定性的缺点：首先，要给pin二极管通电，需要高出数倍的电流(对于某个位模式，必须同时给多个pin二极管通电)；其次，其控制不如电容二极管简单，电容二极管只需要模拟DC电压值。pin二极管在现场还需要具有多位的并行总线，或串行器-解串器，或AD转换器。例如，AD转换器可以用于通过模拟控制电压来控制二进制阶梯式电容器阵列。现在也存在带有切换电容器组的IC(IC＝集成电路)。在此，CMOS开关是常见的开关元件。
如果电容具有不同的值，则可以通过改变若干电容的组合来实现大量不同的总电容值。如果并联连接的n个电容器具有值C、2*C、4*C、8*C、…、2n*C，则电容可以在C与(2n-1)*C之间以C的粒度变化。这种可切换电容器以集成形式提供，即所谓的DTC(DTC＝数字可调电容器)，因此可以用于小型设计的电路，但分立电路也是可行的。电容器的串联连接也是可行的，但技术上更复杂。
然而，这些电容器组具有决定性的缺点，即它们不允许连续调谐，因此如果需要非常小的调谐步长，则不适用于或仅部分适用于模拟控制回路(参见第2节)。
显然，电子可调或可切换电感也可以用作调谐磁性天线的调谐元件。
4.1电容二极管与可切换电容的组合
连续可调电容(例如，电容二极管)的缺点是调谐范围小。可切换电容(例如，电容器组)的缺点是不能连续可调。通过(至少一个连续可调电容与可切换电容的)组合，可以结合两种调谐元件的优点。
在实施例中，磁性天线106的回路108的调谐可以使用可变电容来执行。
在实施例中，可变电容可以包括切换电容器。
在实施例中，可变电容的量值(例如，电容值)可以由电压控制。
在实施例中，可变电容可以包括电容二极管。
在实施例中，可变电容可以包括BST变容二极管。
在实施例中，可变电容可以包括RF MEMS电容器。
在实施例中，可变电容可以包括电容二极管、BST变容二极管和RF MEMS电容器中的至少一种与切换电容器的组合。
在实施例中，可切换电容器可以用于范围选择(例如，868MHz/915MHz)和/或粗调，并且可变电容(例如，电容二极管、BST变容二极管和/或RF MEMS电容器)可以用于控制回路中的微调或模拟控制。
在实施例中，可变电容可以分布在两个或更多个位置。电容的一部分(例如，电容二极管)可以耦合在馈电点左侧的缩短电容器110_2的位置(参见图27)，并且芯片组电容器组可以耦合在馈电点右侧的缩短电容器110_8的位置。
4.2具有粗调/微调范围的可切换电容
例如由于近似于介电有效材料，微调可以通过附加电容二极管(参见第4.1节，与切换电容并联或串联)或通过对切换电容中的电容值进行分级来实现。因此，较大的电容可以用于覆盖足够大的频率范围，而较小的电容可以用于通过接通或关断各较小电容来进行微调。例如，如果频率范围精确已知，则可以在双频段解决方案中提供用于频段切换的可切换大电容值和用于微调的多个可切换小电容值。
在实施例中，可以使用可变电容来执行对磁性天线106的回路108的调谐。
在实施例中，可变电容可以包括具有至少两个电容器区的切换电容器的组合，电容器区中的第一电容器区用于调谐范围选择而电容器区中的第二电容器区用于微调。
4.3可切换或可调电感
也可以通过(例如，附加的)可变电感进行调谐。电感例如可以经由开关以不同方式来抽头而改变。显然，其他调谐方法也是可能的。例如，可切换电感和电容二极管的组合也是可能的，其中通过可切换电感在更大(或另外)的频率范围上执行调谐(例如，在跳频方法中)，并且其中微调通过电容二极管来执行。
在实施例中，可以使用可变电感来执行对磁性天线106的回路108的调谐。
在实施例中，可以使用可变电感来执行调谐。
在实施例中，可变电抗可以包括用于调谐范围选择的切换电感和用于微调的可变电容(电容二极管、BST变容二极管或RF MEMS电容器)的组合。
在实施例中，可变电抗可以包括用于调谐范围选择的切换电感和用于微调的可变电感的组合。
在实施例中，可切换电感器可以用于范围选择(例如，868MHz/915MHz)和/或粗调，其中可变电容(例如，电容二极管、BST变容二极管和/或RF MEMS电容器)或可变电感可以用于控制回路中的微调或模拟控制。
5.控制电压(例如，调谐电压)的提供
调谐元件111如电容二极管或其他可调元件涉及控制电压(例如，调谐电压)或控制信号(调谐信号)的提供。在紧邻谐振回路108处，能够承载高频电流的其他导体是不合适的。能量可以经由感应而无意中耦合进来，这可以使回路108的频率失谐。这应该是可能被避免的。
5.1经由细的、间断的导电迹线的DC
在实施例中，控制电压(例如，DC电压)可以经由两条细导电迹线(例如，具有至多300μm(或200μm，或150μm，或100μm，或75μm)的宽度)路由到调谐元件111(例如，电容二极管)，其中对RF具有高阻抗的组件以或多或少规则的间隔布置在回路中。这可以是例如电感器(然而，这又涉及一定的谐振风险)，或者在低电流要求下，仅是数十kOhm范围内的高阻抗电阻器。由于作为调谐元件111的电容二极管只需要反向电流，其在室温下通常在亚nA范围内，因此这些电阻器上几乎没有电压降。在闭合控制回路中，无论如何都要相应地重新调整电压。被配置成所谓的EMI抑制滤波器(EMI＝电磁干扰)的片式铁氧体磁珠也适用(例如，只要它们与回路相比较小；铁氧体磁珠特意由有损耗的铁氧体材料制成，并且会再次降低回路的品质)。细导电迹线可以例如直接穿过回路108的中心，在该处磁场低于紧邻承载电流的回路108处。细导电迹线是有利的，因为于是非常小的铜面积几乎不会使场从回路108中转移。
在实施例中，控制电压或控制信号经由被电阻器和/或电感器和/或铁氧体磁珠中断的细线来提供。
在实施例中，细线可以具有小于300μm(或200μm，或150μm，或100μm，或75μm)的导电迹线宽度。
5.2DC电压被直接路由穿过回路
在实施例中，谐振电容110_2-110_n可以获得用于控制电压(例如，DC电压)的电流路径。这可以通过并联连接的电阻器或电感器或这些构件的串联连接来提供。图29中示出了示例。
具体地，图29示出了根据本发明的另一实施例的天线装置104的示意方框图。磁性天线106包括被例如n＝4个电容元件110_1-110_n(谐振电容)中断四次的回路108。显然，回路108也可以被不同数量的电容元件110_1-110_n中断，如上所述。
在图29所示的实施例中，信号经由n＝8个电容元件110_1-110_n中的第一电容元件110_1耦合到磁性天线106中和/或耦合出磁性天线106。为此，天线装置104的天线端子119_1可以经由负载匹配电容器117电容性地连接到例如第一电容元件110_1的第一端子，其中第一电容元件110_1的第二端子可以经由负载匹配电容器117连接到参考电位端子119_2(例如，地)。替代地，显然，可以通过耦合回路128(参见图25c)执行电感性耦合。
磁性天线106还包括用于调谐磁性天线106的调谐元件111，其中调谐元件111连接到n＝4个电容元件110_1-110_n中的第二电容元件110_2。例如，调谐元件111可以并联连接到第二电容元件110_2。
在图29所示的实施例中，调谐元件111包括反串联连接的电容二极管对。在此，反串联连接的电容二极管对之间的节点可以经由电阻器210连接到第二电容元件110_2的端子之一，因为用于将串联连接的电容二极管对设置或调谐到所需电容值的控制电压(例如，调谐电压)被路由穿过磁性天线106的回路108。
为此，电容元件110_2-110_n的每一个都可以被电阻器212旁路，其中控制电压可以经由第一电容元件110_1施加到磁性天线106的回路108。作为电阻器的替代，可以使用电感器，或铁氧体磁珠，或电阻器和电感器的串联连接。
例如，为了提供控制电压，第一电容元件110_1的第一端子可以(例如，经由电阻器214和/或鞘流屏障(sheath current barrier)216)连接到天线装置104的第一调谐端子204_1(tune+)，而第一电容元件110_1的第二端子可以(例如，经由电阻器214和/或可选的鞘流屏障216)连接到天线装置104的第二调谐端子204_2(tune-)。
例如，控制信号(例如，调谐信号)可以如第2节中所述由调谐装置120提供。
换言之，图29示出了借助于被电阻性(例如，120kOhm)旁路的谐振电容110_2-110_n经由回路108本身为电容二极管装置提供控制电压(DC电压)。后面的操作不需要图29中所示的鞘流屏障216。
可以容易地估计，这种高阻抗电阻器实际上不会降低回路108的Q。
在实施例中，对于被缩短一次和/或多次的回路108，控制电压或控制信号的提供可以直接经由回路108执行。
在实施例中，当回路108被缩短数次时，电容元件110_2-110_n(例如，缩短电容器)可以被电阻器、电感器、或电阻器和电感器的串联电路旁路。
5.3向回路中的多个位置提供控制电压(调谐)
图30示出了根据本发明的另一实施例的天线装置104的示意方框图。图30中所示的天线装置104与图29中所示的天线装置104基本相同。
然而，与图29中所示的天线装置104相比，磁性天线106包括用于调谐磁性天线106的三个调谐元件111_1-111_3。在此，第一调谐元件111_1可以连接到第二电容元件110_2(例如，可以并联连接到第二电容元件110_2)，其中第二调谐元件111_2可以连接到第三电容元件110_3(例如，可以并联连接到第三电容元件110_3)，并且其中第三调谐元件111_3可以连接到第四电容元件110_4(例如，可以并联连接到第四电容元件110_4)。
换言之，图30示出了通过分压器以DC方式串联连接的电容二极管。
图30中所示的实施例在回路108中的多个位置处需要可变电容时是有利的。缺点是串联连接的电阻器212中流动的交叉电流(明显高于二极管反向电流)。相应需要的较高电压摆幅也是不利的，因为根据分压，在每个电容二极管对处仅控制电压的对应部分下降。因此，在馈电点204_1(tune)处，控制电压必须高出这个因数。
在实施例中，对于缩短多次，可以通过串行施加的控制电压或控制信号在多个位置执行调谐。
在实施例中，可以跨回路108提供控制电压或信号。
5.4在长度方向拆分回路/分布到多个PCB层
下面描述的实施例避免了图30中所示实施例的两个缺点，同时仍然允许在多个位置控制电容二极管。
图31示出了根据本发明的另一实施例的天线装置104的示意方框图。
磁性天线106包括被例如n＝4个电容元件110_1-110_n(谐振电容)中断四次的第一回路108_1。显然，第一回路108_1也可以被不同数量的电容元件110_1-110_n中断，如上所述。
磁性天线106还包括被例如n＝4个电阻元件220_1-220_n中断四次的第二回路108_2。显然，第二回路108_2也可以被不同数量的电阻元件220_1-220_n中断。
如图31中所示，第一回路108_1和第二回路108_2可以例如通过等距放置的旁路电容器240或通过例如在电路板的紧邻导电迹线层上层叠放置而电容性耦合。
在图31所示的实施例中，信号经由n＝4个电容元件110_1-110_n中的第一电容元件110_1耦合到磁性天线106中和/或耦合出磁性天线106。为此，天线装置104的天线端子119_1可以经由负载匹配电容器117电容性地连接到例如第一电容元件110_1的第一端子，其中第一电容元件110_1的第二端子可以经由负载匹配电容器117连接到参考电位端子119_2(例如，地)。替代地，显然，可以通过耦合回路128(参见图25c)执行电感性耦合。
磁性天线106还包括三个调谐元件111_1-111_3，用于调谐磁性天线106，其中第一调谐元件111_1可以连接到第二电容元件110_2(例如，并联连接到第二电容元件110_2)，其中第二调谐元件111_2可以连接到第三电容元件110_3(例如，并联连接到第三电容元件110_3)，并且其中第三调谐元件111_3可以连接到第四电容元件110_4(例如，并联连接到第四电容元件110_4)。
从图31中可以看出，调谐元件111_1-111_3可以各自包括反串联连接的电容二极管对。
在此，各个反串联连接的电容二极管对之间的节点可以经由相应电阻器210连接到相应电阻元件220_2-220_3的端子之一，因为用于将串联连接的电容二极管对调节或调谐到所需电容值的控制电压(例如，调谐电压)被路由穿过磁性天线106的第一回路108_1和第二回路108_2。为此，电容元件110_2-110_n也可以通过相应的电阻器212旁路。
在此，第一调谐端子204_1(tune+)可以经由第一电阻元件220_1和第一电阻器214_1连接到第二回路108_2，第一电阻器214_1与第一电阻元件220_1串联连接。第二调谐端子204_2(tune-)可以经由第二电阻器214_2连接到第一电容元件110_1的第一端子，而第一电容元件110_1的第二端子可以经由第三电阻器214_3连接到参考电位(例如，地)。原理上，第一电阻器214_1和第三电阻器214_3也可以省略，因为DC调谐电压已经分别经由电阻元件220_1和214_2被带到内环108_1和外环108_2(或反之亦然)。在此所示的双馈仅用于降低电阻器220_2...4两端的电压降。请参阅下面的说明。
例如，控制电压(例如，调谐电压)可以如第2节中所述由调谐装置120提供，。
换言之，图31示出了经由拆分回路108_1和108_2提供电容二极管控制电压。同样，绘制出的鞘流屏障216对于以后的操作是非必需的。
与图30不同，只有反向电流流过所有电阻器212、220_1-220_4、214_1-214_3(Rp)。因此，第一回路108_1(外环)基本上承载地电位，而第二回路108_2(内环)承载来自调谐端子204_1(tune+)的电位。因此，由于在电阻器212、220_1-220_4、214_1-214_3中的每一个两端只有非常小的可忽略的电压降，所以每个电容二极管对也达到完全控制电压。为了保持回路108_1和108_2的整个宽度可用于RF电流，两个环108_1和108_2可以被或多或少等距地电容性桥接。对于868MHz，100pF肯定足够。也可以通过在PCB(PCB＝印刷电路板)的不同层上彼此靠近或层叠地放置或布线条带来执行电容桥接。在此，交错布线也可用于多层PCB(例如，四层)以增加电容性耦合。例如，第一回路108_1可以在第一层和第三层上实现，而第二回路108_2可以在第二层和第四层上实现。
在实施例中，天线装置104可以包括被拆分一次的回路或被拆分多次的回路。
在实施例中，控制电压或信号可以跨单独的条带(第一回路108_1和第二回路108_2)路由。
在实施例中，单独的条带(第一回路108_1和第二回路108_2)可以电容性桥接。
在实施例中，两个或更多个条带(第一回路108_1和第二回路108_2)可以在PCB的两个或更多个层上层叠地布线。
在实施例中，可以通过在多个PCB层上的这种叠置来执行电容性桥接。
在实施例中，可以利用并行施加的控制电压/控制信号，在一个或多个位置执行调谐。
6.降低电容二极管处的信号电压
不能在任何程度上控制电容二极管。因此，反向电压的限制通常刚刚高于30V，经常甚至远低于此(参见例如[8])。非常高的叠加高频电压不一定会导致组件损坏，但会导致非线性，从而生成不需要的谐波。虽然这些经由回路108的谐振特性而被适当地衰减，但是总是优选地在它们出现时防止它们发生。因此，希望将电容二极管处的RF电压保持在足够低的水平。这例如通过以下获得：
1)通过电容性缩短回路数次(已应用x1880/x1881，或已知)
2)通过级联多个二极管对(现有技术，参见例如/6/)
3)通过在较低RF电压的位置集成电容二极管(新)
版本2)和3)基于图32a至图32c(取自[7])进行解释。
具体地，图32a至图32c示出了并联连接到相应电容元件110_2的调谐元件111的三种不同配置，其中图32a示出了二极管与残余谐振电容C1并联的正常配置，其中图32b示出了与谐振电容C2并联的双重堆叠配置，并且其中图32c示出了具有分压器2C1和C3的变体。在此，Ck是具有XCk→0的耦合电容器。
图32c旨在通过示例的方式示出，在所需谐振情况下与C3并联的二极管对导致稍大于电容2C1，从而总共导致根据图32a的等效电容值(Ck充当RF短路)。可以看出，图32c中的措施大约将施加到二极管对的RF电压减半。然而，对于二极管的相同范围的电容变化，这允许回路的谐振频率较少失谐，因为根据电容的并联和串联连接定律，电容摆动对总电容的贡献较小。在极限情况下，根据图32c的电容C3也可以采用零值。于是，电容二极管对与其上方的电容2C1(于是当然可以具有完全不同的值)形成电容分压器。于是，二极管对谐振频率的影响通常会增加，但施加到二极管上的RF电压也会增加。
6.其他实施例
本发明的实施例提供了例如用于传感器节点的(例如，自调谐)磁性天线。对于IoT(物联网)，无线通信传感器节点的数量增加。这也对小尺寸和易用性提出了越来越高的要求。现有的电天线很难满足这些要求。本发明的实施例允许在传感器节点中使用磁性天线并因此满足上述要求。
本文描述的实施例可以应用于通信系统如ETSI标准TS 103 357[7]中指定的通信系统中。显然，本文描述的实施例也可以用于其他通信系统，如WLAN、蓝牙、ZigBee等。
下面将描述本发明的其他实施例，这些实施例可以与上述实施例结合使用或单独使用。
实施例提供了一种无线通信系统的参与者，该参与者包括发射和/或接收装置[例如，发射器、接收器或收发器]和连接到发射和/或接收装置的天线装置，该天线装置包括磁性天线，该磁性天线具有被中断[例如，分开]一次或多次[例如，至少两次]的回路[例如，电流回路]。
在实施例中，回路可以被一个或多个电容元件[例如，电容器、电容二极管]中断[例如，分开]。
例如，磁性天线的回路可以被至少两个电容元件中断[例如，至少两次]。
在实施例中，被中断多次的回路可以被电容元件中断[例如，分开]成至少两个区段。
例如，回路可以被n个电容元件分成n个区段，其中n是大于或等于2的自然数。
在实施例中，被中断多次的回路的至少两个区段可以通过电容元件连接。
例如，被中断多次的回路的至少两个区段和至少两个电容元件可以串联连接。换言之，被中断多次的回路的每两个区段可以通过串联连接在这两个区段之间的相应电容元件连接。
在实施例中，被中断一次或多次的回路[例如，回路的至少两个区段]和电容元件可以形成谐振电路。
在实施例中，回路可以形成线圈。
在实施例中，发射和/或接收装置可以经由电容元件中的一个连接到磁性天线[例如，其中这一个电容元件和被中断一次或多次的回路[例如，与其他电容元件]形成并联谐振电路]。
在实施例中，回路可以是环形或具有m个角的形状，其中m是大于或等于4的自然数。
例如，回路可以是四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形、十一边形、十二边形等。
在实施例中，磁性天线可以实现[例如，实施]在印刷电路板上。
在实施例中，天线装置可以包括用于调谐磁性天线的调谐电路。
在实施例中，调谐电路和磁性天线可以实现在同一印刷电路板上。
在实施例中，磁性天线可以是第一磁性天线，其中天线装置还可以包括第二磁性天线，其中第一磁性天线的被中断一次或多次的回路和第二磁性天线的回路彼此基本上正交布置。
例如，第一磁性天线的被中断一次或多次的回路所跨越的第一区域和第二磁性天线的回路所跨越的第二区域可以彼此正交。
例如，第一磁性天线的主辐射方向/主接收方向和第二磁性天线的主辐射方向/主接收方向可以彼此正交。
例如，第一磁性天线的零点和第二磁性天线的零点可以不同。
在实施例中，第二磁性天线的回路的跨越面积可以是第一磁性天线的回路的跨越面积的至多1/2[例如，1/3、1/4、1/5或1/10]。
例如，第二磁性天线的回路可以“扁平化”。
在实施例中，第二磁性天线的回路可以以非圆形方式配置以符合参与者的壳体的形状。
例如，第二磁性天线的回路可以基本上是矩形。
在实施例中，第一磁性天线和第二磁性天线可以彼此相邻布置。
在实施例中，第二磁性天线的回路的导体可以是第一磁性天线的回路的导体的至少两倍粗或宽[例如，三倍、四倍或五倍]。
在实施例中，第二磁性天线的回路可以被中断多次。
例如，第二磁性天线的回路可以被至少两个电容元件中断[至少两次]。
在实施例中，参与者可以被配置成使天线装置的磁性天线中的一个[例如，第一磁性天线或第二磁性天线]去激活，以改变天线布置的辐射方向图[例如，辐射方向或接收方向；例如，主瓣]。
例如，参与者可以被配置成通过使天线装置的磁性天线中的一个[例如，第一磁性天线或第二磁性天线]去激活来改变天线装置的辐射方向图[例如，辐射的辐射方向或接收方向；例如，主瓣]。
在实施例中，天线装置的磁性天线中的一个可以通过使相应磁性天线[例如，第一磁性天线或第二磁性天线]失谐而被去激活。
在实施例中，天线装置的磁性天线中的一个可以通过将线圈并联连接到相应磁性天线[例如，第一磁性天线或第二磁性天线]的回路的电容元件之一而被去激活。
在实施例中，参与者可以被配置成通过使两个磁性天线中的至少一个[例如，第一磁性天线或第二磁性天线]的自谐振失谐来改变天线装置的辐射比(radiation ratio)。
在实施例中，可以异相[例如，90°]控制第一磁性天线和第二磁性天线。
在实施例中，参与者可以被配置成将要传输的[例如，位传输层的]数据包分配到多个子数据包并且非连续地传输这多个子数据包[例如，使用跳时和/或跳频方法]，其中参与者可以被配置成在两个子数据包的传输之间将天线装置的辐射方向图改变至少一次。
例如，参与者可以被配置成在每个传输的子数据包之后或在预定数量的子数据包之后改变天线装置的辐射方向图[例如，通过去激活天线装置的相应其他磁性天线]。
在实施例中，参与者可以被配置成将要传输的[例如，位传输层的]数据包划分为多个子数据包并且使用跳频方法[例如，以及跳时方法]非连续地传输这多个子数据包，其中第一磁性天线和第二磁性天线的谐振频率可以被有意地略微失谐，使得当这多个子数据包被传输时，天线装置的辐射方向图[例如，辐射方向；例如，主瓣]由于跳频模式定义的频率而变化。
例如，第一磁性天线和/或第二磁性天线的谐振频率可以在对应于互易品质(reciprocal quality)的幅度范围内失谐。对于Q＝100的Q因数，可以在不超过+/-1％的窗口中执行失谐，因为即便更多的失谐也几乎不会导致更多的功率被输出。
在实施例中，天线装置可以包括用于调谐磁性天线的调谐装置，其中天线装置被配置成自动调谐天线。
在实施例中，天线装置还可以包括电天线。
在实施例中，发射和/或接收装置可以是发射装置[例如，发射器]、接收装置[例如，接收器]或发射-接收装置[收发器]。
在实施例中，参与者可以被配置成在ISM频带中进行通信。
在实施例中，参与者可以是通信系统的端点。
在实施例中，端点可以是传感器节点或致动器节点。
在实施例中，端点可以是电池操作的。
在实施例中，端点可以包括用于生成电能的能量收集元件。
在实施例中，参与者可以是通信系统的基站。
其他实施例提供了一种具有至少两个本文所述参与者的通信系统。
例如，至少两个参与者可以是一个或多个端点[例如，多个端点]和一个或多个基站。显然，至少两个参与者也可以是至少两个端点或基站。
其他实施例提供了一种用于操作通信系统的参与者的方法，该参与者包括天线装置，该天线装置包括具有被中断一次或多次的回路的磁性天线。该方法包括使用磁性天线发射和/或接收通信信号的步骤。
本发明的实施例提供了具有磁性天线的通信系统的参与者(例如，端点)。
实施例提供了一种具有磁性天线和调谐装置的天线装置。磁性天线包括被中断一次或多次的回路和用于调谐磁性天线的至少一个调谐元件[例如，可变电容器或电容二极管]。调谐装置连接到调谐元件，该调谐装置被配置成取决于前进到磁性天线中的信号的相位位置来提供用于调谐磁性天线的控制信号[例如，调谐电压]，并且用控制信号控制调谐元件以调谐磁性天线。
在实施例中，调谐装置可以被配置成取决于前进到磁性天线中的信号与相位信号之间的相位关系来提供用于调谐磁性天线的控制信号。
在实施例中，相位信号可以基于在回路的至少一部分中流动的电流。
在实施例中，相位信号可以基于由回路[或磁性天线]生成的磁场[例如，在近场中]。
在实施例中，相位信号可以是[例如，感应地]耦合出磁性天线的功率。
在实施例中，相位信号可以是从磁性天线的磁场耦合出的信号。
在实施例中，天线装置或调谐装置可以包括被配置成提供相位信号的耦合回路。
在实施例中，调谐装置可以包括耦合回路，该耦合回路被配置成从磁性天线耦合出功率以获得[例如，感应地]耦合出磁性天线的功率。
例如，磁性天线的回路和耦合回路可以被布置或实现在同一印刷电路板上。
在实施例中，调谐装置可以被配置成使用控制信号控制调谐元件以将前进到磁性天线中的信号与相位信号之间的相位差调节到预定的设定值。
例如，调谐装置可以被配置成通过使用控制信号控制调谐元件来将前进到磁性天线中的信号与相位信号之间的相位差调节到预定的设定值。
例如，调谐装置可以被配置成跟踪控制信号以抵消前进到磁性天线中的信号与相位信号之间的相位差与预定的设定值的偏差。
在实施例中，调谐装置可以被配置成使用控制回路或前馈调节将前进到磁性天线中的信号与相位信号之间的相位差的控制调节到预定的设定值。
在实施例中，调谐装置可以被配置成从前进到磁性天线中的信号中导出信号以获得导出信号，调谐装置被配置成取决于导出信号与相位信号之间的相位关系来提供用于调谐磁性天线的控制信号。
例如，调谐装置可以被配置成使用控制信号控制调谐元件以将导出信号与相位信号之间的相位差调节到预定的设定值。
在实施例中，调谐装置可以包括信号组合器[例如，乘法器]，其被配置成组合：
-相位信号或相位信号的相移版本，以及
-导出信号或导出信号的相移版本，
以获得组合信号，调谐装置被配置成使用控制信号控制调谐元件以将组合信号的DC部分或组合信号的低通滤波版本调节到预定的设定值。
在实施例中，调谐装置可以包括移相器，该移相器被配置成对导出信号和相位信号中的一个进行相移以获得相移信号，信号组合器[例如，乘法器]被配置成将相移信号与导出信号和相位信号中的另一个组合以获得组合信号，其中移相器被配置成对导出信号或相位信号中的一个进行相移，使得在磁性天线的谐振情况下，相移信号与导出信号和相位信号中的另一个在信号组合器处具有预定义的相位差[例如，90°]。
在实施例中，调谐装置可以包括能量解耦器[例如，定向耦合器，或用于耦合出能量的其他装置]，其被配置成耦合出前进到磁性天线中的信号的一部分以获得导出信号。
在实施例中，调谐装置可以包括调节放大器，其被配置成提供用于调谐磁性天线的控制信号，调节放大器被配置成使用控制信号控制调谐元件以将组合信号的DC部分或组合信号的低通滤波版本调节到预定的设定值。
在实施例中，定向耦合器可以包括第一端子、第二端子、第三端子和第四端子，定向耦合器包括连接在第一端子与第二端子之间的第一电阻器[例如，大小为Z0/N]，定向耦合器包括连接在第一端子与第三端子之间的第二电阻器[例如，大小为2N*Z0]，定向耦合器包括连接在第二端子与第四端子之间的第三电阻器[例如，大小为2N*Z0]，定向耦合器包括变压器，变压器的第一线圈连接在第一端子与第三端子之间，并且变压器的第二线圈连接在第二端子与第四端子之间[例如，第一线圈和第二线圈具有相同数量的绕组]。
在实施例中，定向耦合器可以包括第一端子、第二端子、第三端子和第四端子，定向耦合器包括连接在第一端子与第二端子之间的第一电阻器[例如，大小为Z0/N]，定向耦合器包括连接在第一端子与第三端子之间的第二电阻器[例如，大小为2N*Z0]，定向耦合器包括连接在第二端子与第四端子之间的第三电阻器[例如，大小为2N*Z0]，定向耦合器包括变压器，变压器的第一线圈连接在第一端子与第二端子之间，变压器的第二线圈连接在第三端子与第四端子之间[例如，第一线圈和第二线圈具有相同数量的绕组]。
其他实施例包括具有磁性天线和调谐装置的天线装置。磁性天线包括被中断一次或多次的回路和用于调谐磁性天线的至少一个调谐元件[例如，可变电容器或电容二极管]。调谐装置连接到调谐元件，其中调谐装置被配置成取决于基于由回路[或磁性天线]生成的磁场[例如，在近场中]的信号的幅度来提供用于调谐磁性天线的控制信号[例如，调谐电压]，并且使用控制信号控制调谐元件以调谐磁性天线。
在实施例中，调谐装置可以包括感应回路或感应线圈，其被配置成提供基于由回路生成的磁场的信号。
在实施例中，磁性天线的回路和感应回路或感应线圈可以被布置[例如，实现]在同一电路板上。
在实施例中，调谐装置可以被配置成使用控制信号来控制调谐元件以将基于由回路生成的磁场的信号的幅度调节到预定的设定值[例如，使得幅度大于或等于预定的设定值]。
例如，调谐装置可以被配置成通过使用控制信号控制调谐元件将基于由回路生成的磁场的信号的幅度调节到预定的设定值。
例如，调谐装置可以被配置成跟踪控制信号以抵消基于由回路生成的磁场的信号幅度与预定的设定值的偏差。
在实施例中，可以在磁性天线未受干扰的情况下和/或在磁性天线的谐振情况下，通过参考测量来预先确定预定的设定值[例如，在出厂校准中]。
在实施例中，调谐装置可以被配置成在磁性天线未受干扰的情况下和/或在磁性天线的谐振情况下，通过参考测量来确定预定的设定值。
在实施例中，可以在参考测量期间使用磁性天线发射预定信号。
例如，预定信号可以具有预定波形、预定发射频率、预定带宽、预定幅度和/或预定调制类型。
例如，预定信号可以是具有归一化传输电压的正弦信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成取决于基于由回路生成的磁场的信号的幅度，从与对应幅度值相关联的一组存储的控制信号参数中选择控制信号参数，并且取决于该控制信号参数[例如，控制信号幅度]来提供控制信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成在发射信号的宽带发射或发射信号以多个频率发射的情况下，确定基于由回路生成的磁场的信号的频率相关幅度分布，并且取决于该频率相关幅度分布来提供控制信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成在发射信号以至少两个不同的频率发射时，根据发射信号的至少两个不同频率基于由回路生成的磁场而产生的信号的至少两个幅度来确定重新调整调谐信号的调谐方向，并且取决于确定的调谐方向重新调整调谐信号。
其他实施例提供了一种包括天线和调谐装置的天线装置。天线包括用于调谐天线的至少一个调谐元件[例如，可变电容器或电容二极管]。调谐装置连接到调谐元件，调谐装置被配置成取决于连接到天线的发射装置或发射装置的至少一个有源设备[例如，功率晶体管]的功率或电流消耗来提供用于调谐天线的控制信号，并且使用控制信号控制调谐元件以调谐天线。
在实施例中，天线可以是电天线。
在实施例中，天线可以是具有被中断一次或多次的回路的磁性天线。
在实施例中，调谐装置可以被配置成使用控制信号控制调谐元件，以将发射装置或发射装置的至少一个有源设备的功率或电流消耗调节到预定的设定值范围。
例如，调谐装置可以被配置成通过使用控制信号控制调谐元件来将发射装置或发射装置的至少一个有源设备的功率或电流消耗调节到预定的设定值范围。
例如，调谐装置可以被配置成跟踪控制信号以抵消发射装置或发射装置的至少一个有源设备的功率或电流消耗与预定值范围的偏差。
在实施例中，可以通过假设天线的理想或接近理想匹配进行系统仿真来[例如，提前/在出厂时]确定预定的设定值范围。
在实施例中，可以在发射装置以预定阻抗[例如，50欧姆]端接时[例如，提前/在出厂时]确定预定的设定值范围。
例如，发射装置可以以预定阻抗[例如，50欧姆]端接，并且可以确定[例如，测量]发射装置的功率或电流消耗，以获得预定的设定值范围。例如，预定的设定值范围可以对应于所确定的功率或电流消耗，并具有±10％(或±5％，或±3％)的容差。
在实施例中，可以基于天线测量[例如，通过天线调谐器]来确定预定的设定值范围。
例如，天线测量可以确定最大辐射功率点并且确定该点处发射装置的功率或电流消耗，以获得预定的设定值范围。例如，预定的设定值范围可以对应于所确定的功率或电流消耗，并具有±10％(或±5％，或±3％)的容差。
在实施例中，可以基于发射装置在短路端接和开路端接情况下的功率或电流消耗的平均值，来[例如，提前/在出厂时]确定预定的设定值范围。
例如，可以确定短路端接和开路端接的情况下发射装置的功率或电流消耗，并且可以确定短路端接和开路端接的情况下发射装置的功率或电流消耗的平均值，以获得预定的设定值范围。例如，预定的设定值范围可以对应于功率或电流消耗的平均值，并具有±10％(或±5％，或±3％)的容差。
在实施例中，可以基于辐射功率的测量来[例如，提前/在出厂时]确定预定的设定值范围。
例如，在测量辐射功率时，可以确定最大辐射功率，并且可以确定[例如，测量]最大辐射功率下的功率或电流消耗，以获得预定的设定值范围。例如，预定的设定值范围可以对应于所确定的功率或电流消耗，并具有±10％(或±5％，或±3％)的容差。
在实施例中，可以使用外部天线或使用调谐装置的天线通过调谐装置本身来测量辐射功率。
例如，调谐装置的天线可以是与磁性天线的回路布置[例如，实现]在相同的电路板上的耦合回路。
在实施例中，调谐装置可以被配置成取决于发射装置的放大器的至少一个功率晶体管的电流消耗来提供用于调谐天线的控制信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成取决于来自发射装置的放大器的两个功率晶体管的供应电流差来提供用于调谐天线的控制信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成取决于发射装置的放大器的至少一个功率晶体管的偏置电流来提供用于调谐天线的控制信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成通过测量功率晶体管的偏置支路中的电阻器两端的电压来确定至少一个功率晶体管的偏置电流。
在实施例中，调谐装置可以被配置成取决于发射装置的放大器的至少两个功率晶体管的偏置电流之间的差来提供用于调谐天线的控制信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成取决于发射装置的平衡放大器的供应电流差来提供用于调谐天线的控制信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成取决于发射装置的Doherty放大器的供应电流差来提供用于调谐天线的控制信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成取决于发射装置的推挽放大器的供应电流差来提供用于调谐天线的控制信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成取决于天线的共模阻抗来提供用于调谐天线的控制信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成通过测量信号来确定天线的共模阻抗。
在实施例中，调谐装置可以被配置成当交替地向天线馈送推挽信号和共模信号时确定发射装置的电流消耗。
在实施例中，共模信号可以通过提供对共模的访问的巴伦来馈入。
在实施例中，调谐装置可以被配置成取决于天线的反射共模信号来提供用于调谐天线的控制信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成使用提供对共模的访问的巴伦来确定[例如，测量]反射共模信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成经由巴伦的磁芯的非线性特性来确定[例如，测量]反射共模信号。
在实施例中，调谐装置可以被配置成通过霍尔传感器来确定[例如，测量]磁芯的DC磁流。
在实施例中，调谐装置可以被配置成通过磁芯处的测量绕组来确定[例如，测量]磁芯的DC磁流。
在实施例中，巴伦可以是环形耦合器。
在实施例中，回路可以被中断一次，其中回路被调谐元件中断。
在实施例中，回路可以被中断多次，其中回路被调谐元件和一个或多个电容元件中断。
在实施例中，调谐元件可以是可变电容器或电容二极管。
其他实施例提供了一种无线通信系统的参与者，该参与者包括发射和/或接收装置以及连接到发射和/或接收装置的、根据本文描述的任何实施例的天线装置。
其他实施例提供了一种用于调谐具有被中断一次或多次的回路的磁性天线的方法。该方法包括取决于前进到磁性天线中的信号的相位位置来提供用于调谐磁性天线的控制信号的步骤。该方法还包括使用控制信号控制磁性天线的调谐元件以调谐磁性天线的步骤。
其他实施例提供了一种用于调谐具有被中断一次或多次的回路的磁性天线的方法。该方法包括取决于基于由回路生成的磁场的信号的幅度来提供用于调谐磁性天线的控制信号的步骤。该方法还包括使用控制信号驱动磁性天线的调谐元件以调谐磁性天线的步骤。
其他实施例提供了一种用于调谐天线的方法。该方法包括取决于连接到天线的发射装置或发射装置的至少一个有源设备的功率或电流消耗来提供用于调谐天线的控制信号的步骤。该方法还包括使用控制信号控制天线的调谐元件以调谐天线的步骤。
虽然已经在装置的上下文中描述了一些方面，但显然这些方面也代表了对对应方法的描述，从而装置的块或器件也对应于相应的方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对对应装置的相应块或细节或特征的描述。方法步骤中的一些或全部可以由硬件装置(或使用硬件装置)如微处理器、可编程计算机或电子电路来执行。在一些实施例中，一些或若干最重要的方法步骤可以由这样的装置执行。
取决于某些实现要求，本发明的实施例可以以硬件或软件来实现。可以使用如下数字存储介质来予以实施，例如，软盘、DVD、蓝光光盘、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存、硬盘驱动器或存储有电可读控制信号的其他磁或光存储器，这些信号与或能够与可编程计算机系统协作从而执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。
根据本发明的一些实施例包括具有电可读控制信号的数据载体，这些信号能够与可编程计算机系统协作，从而执行本文描述的方法之一。
通常，本发明的实施例可以实现为具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，该程序代码可操作用于执行方法之一。
例如，程序代码可以被存储在机器可读载体上。
其他实施例包括用于执行本文描述的方法之一的计算机程序，其中该计算机程序被存储在机器可读载体上。
换言之，本发明方法的实施例因此是包括程序代码的计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，该程序代码用于执行本文描述的方法之一。
因此，本发明方法的另一实施例是数据载体(或数字存储介质，或计算机可读介质)，其上记录有用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。数据载体、数字存储介质或计算机可读介质通常是有形的或非易失性的。
因此，本发明方法的另一实施例是数据流或信号序列，其表示用于执行本文描述的方法之一的计算机程序。数据流或信号序列例如可以被配置成经由数据通信连接例如经由互联网来传输。
另一实施例包括处理装置，例如计算机或可编程逻辑器件，其被配置成或适合于执行本文描述的方法之一。
另一实施例包括其上安装有用于执行本文描述的方法之一的计算机程序的计算机。
根据本发明的另一实施例包括一种装置或系统，该装置或系统被配置成向接收器传输用于执行本文描述的方法中至少之一的计算机程序。例如，传输可以是电子的或光学的。例如，接收器可以是计算机、移动设备、存储器设备或类似设备。例如，该装置或系统可以包括用于向接收器传输计算机程序的文件服务器。
在一些实施例中，可编程逻辑器件(例如，现场可编程门阵列，FPGA)可用于执行本文描述的方法的一些或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以执行本文描述的方法之一。通常，这些方法优选地由任何硬件装置执行。这可以是通用硬件如计算机处理器(CPU)，或专用于该方法的硬件如ASIC。
本文描述的装置例如可以通过使用硬件装置，或者使用计算机，或者使用硬件装置和计算机的组合来实现。
本文描述的装置或本文描述的装置的任何组件可以至少部分地以硬件和/或软件(计算机程序)来实现。
本文描述的方法例如可以通过使用硬件装置，或者使用计算机，或者使用硬件装置和计算机的组合来实现。
本文描述的方法或本文描述的方法的任何组件可以至少部分地由硬件和/或软件(计算机程序)来执行。
上述实施例仅用于说明本发明的原理。应当理解，本领域其他技术人员将意识到对于本文描述的装置和细节的修改和变化。因此，本发明旨在仅由所附权利要求的范围来限定，而不是由本文中通过对实施例的描述和解释而提出的具体细节来限制。
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Claims (21)

1.一种天线装置（104），包括：
磁性天线（106），包括被中断多次的回路（108）和用于调谐所述磁性天线（106）的至少一个调谐元件（111），
其中所述磁性天线（106）的所述回路（108）被多个电容元件（110_1-110_n）中断多次，
其中信号在被中断多次的所述回路（108）的第一点（116_1）处耦合到所述磁性天线（106）中和/或耦合出所述磁性天线（106），
其中所述至少一个调谐元件（111）在被中断多次的所述回路（108）的至少一个第二点（116_2）处耦合到所述磁性天线（106），
其中所述第一点（116_1）和所述至少一个第二点（116_2）不同，
其中所述信号经由所述多个电容元件（110_1-110_n）中的第一电容元件（110_1）耦合到所述磁性天线（106）中和/或耦合出所述磁性天线（106），
其中所述至少一个调谐元件（111）经由所述多个电容元件（110_1-110_n）中的至少一个第二电容元件（110_2）连接到所述磁性天线（106），或者其中所述多个电容元件（110_1-110_n）中的至少一个第二电容元件（110_2）是所述至少一个调谐元件（111），
其中在被中断多次的所述回路（108）的俯视图中，所述至少一个第二电容元件（110_2）和所述第一电容元件（110_1）相对于穿过所述第一电容元件（110_1）和所述回路（108）中心的轴（202）非对称布置。
2.根据权利要求1所述的天线装置（104），
其中在被中断多次的所述回路（108）的俯视图中，所述第一电容元件（110_1）和所述至少一个第二电容元件（110_2）是紧邻的电容元件。
3.根据权利要求1所述的天线装置（104），
其中所述信号经由耦合回路（128）耦合到所述磁性天线（106）中和/或耦合出所述磁性天线（106）。
4.根据权利要求1所述的天线装置（104），
其中所述信号电容性耦合到所述磁性天线（106）中和/或耦合出所述磁性天线（106）。
5.根据权利要求1所述的天线装置（104），
其中所述天线装置（104）的天线端子（119）经由至少一个匹配电容器（117）电容性耦合到所述磁性天线（106）。
6.根据权利要求1所述的天线装置（104），
其中所述磁性天线（106）的所述回路（108）被多个电容元件（110_1-110_n）中断多次，
其中所述信号经由耦合回路（128）耦合到所述磁性天线（106）中和/或耦合出所述磁性天线（106），
其中所述至少一个调谐元件（111）经由所述多个电容元件（110_1-110_n）中的至少一个第二电容元件（110_2）连接到所述磁性天线（106），或者其中所述多个电容元件（110_1-110_n）中的至少一个第二电容元件（110_2）是所述至少一个调谐元件（111）；
其中所述耦合回路（128）被布置成基本上邻近所述回路（108）的一部分，所述部分与所述至少一个第二电容元件（110_2）间隔开所述回路（108）的周长的至少1/8。
7.根据权利要求1所述的天线装置（104），
其中在被中断多次的所述回路（108）的俯视图中，所述第一电容元件（110_1）和所述至少一个第二电容元件（110_2）是相对的电容元件。
8.根据权利要求1所述的天线装置（104），
其中所述至少一个调谐元件（111）包括可调的电容值或电感值。
9.根据权利要求1所述的天线装置（104），
其中所述至少一个调谐元件（111）包括可变电容。
10.根据权利要求1所述的天线装置（104），
其中所述至少一个调谐元件（111）包括可切换电容器。
11.根据权利要求1所述的天线装置（104），
其中所述至少一个调谐元件（111）包括可切换电感。
12.根据权利要求1所述的天线装置（104），
其中所述天线装置（104）包括连接到所述至少一个调谐元件（111）的调谐单元（120）。
13.根据权利要求12所述的天线装置（104），
其中所述调谐单元（120）经由被中断多次的所述回路（108）连接到所述调谐元件。
14.根据权利要求1所述的天线装置（104），
其中所述多个电容元件中的至少一个包括串联连接的两个电容器，
其中所述至少一个调谐元件（111）与所述串联连接的两个电容器中的一个并联连接，从而形成分压器。
15.一种天线装置（104），包括：
磁性天线（106），包括被中断多次的回路（108）和用于调谐所述磁性天线（106）的至少一个调谐元件（111），
其中所述磁性天线（106）的所述回路（108）被多个电容元件（110_1-110_n）中断多次，
其中信号在被中断多次的所述回路（108）的第一点（116_1）处耦合到所述磁性天线（106）中和/或耦合出所述磁性天线（106），
其中所述至少一个调谐元件（111）在被中断多次的所述回路（108）的至少一个第二点（116_2）处耦合到所述磁性天线（106），
其中所述第一点（116_1）和所述至少一个第二点（116_2）不同，
其中所述天线装置（104）包括连接到所述至少一个调谐元件（111）的调谐单元（120），
其中所述调谐单元（120）经由被中断多次的所述回路（108）连接到所述至少一个调谐元件（111）。
16.一种天线装置（104），包括：
磁性天线（106），包括被中断多次的回路（108）和用于调谐所述磁性天线（106）的至少一个调谐元件（111），
其中所述磁性天线的所述回路（108）被多个电容元件（110_1-110_n）中断多次，
其中信号在被中断多次的所述回路（108）的第一点（116_1）处耦合到所述磁性天线（106）中和/或耦合出所述磁性天线（106），
其中所述至少一个调谐元件（111）在被中断多次的所述回路（108）的至少一个第二点（116_2）处耦合到所述磁性天线（106），
其中所述第一点（116_1）和所述至少一个第二点（116_2）不同，
其中所述天线装置（104）包括连接到所述至少一个调谐元件（111）的调谐单元（120），
其中所述磁性天线（106）包括至少两个调谐元件（111_1，111_2），
其中所述至少两个调谐元件（111_1，111_2）中的第一调谐元件（111_1）连接到所述多个电容元件（110_1-110_n）中的第二电容元件（110_2）或者其中所述第一调谐元件（111_1）是所述第二电容元件（110_2），
其中所述至少两个调谐元件（111_1，111_2）中的第二调谐元件（111_2）连接到所述多个电容元件（110_1-110_n）中的第三电容元件（110_3）或者其中所述第二调谐元件（111_2）是所述第三电容元件（110_3），
其中所述调谐单元（120）经由被中断多次的所述回路（108）连接到所述第一调谐元件（111_1）和所述第二调谐元件（111_2），并被配置为提供用于调谐所述第一调谐元件（111_1）和所述第二调谐元件（111_2）的调谐信号，
其中所述多个电容元件（110_1-110_n）中的至少一部分分别被电阻器（212）旁路，所述调谐信号中用于调谐相应调谐元件的相应部分在所述电阻器（212）上下降。
17.一种天线装置（104），包括：
磁性天线（106），包括被中断多次的回路（108）和用于调谐所述磁性天线（106）的至少一个调谐元件（111），
其中所述磁性天线的所述回路（108）被多个电容元件（110_1-110_n）中断多次，
其中信号在被中断多次的所述回路（108）的第一点（116_1）处耦合到所述磁性天线（106）中和/或耦合出所述磁性天线（106），
其中所述至少一个调谐元件（111）在被中断多次的所述回路（108）的至少一个第二点（116_2）处耦合到所述磁性天线（106），
其中所述第一点（116_1）和所述至少一个第二点（116_2）不同，
其中所述天线装置（104）包括连接到所述至少一个调谐元件（111）的调谐单元（120），
其中所述回路（108）是第一回路（108_1），
其中所述第一回路（108_1）被多个电容元件（110_1-110_n）中断多次，
其中所述天线装置（104）包括第二回路（108_2），
其中所述第一回路（108_1）和所述第二回路（108_2）电容性耦合多次，
其中所述至少一个调谐元件中的第一调谐元件（111_1）连接到所述多个电容元件（110_1-110_n）中的第二电容元件（110_2）或者其中所述第一调谐元件（111_1）是所述第二电容元件（110_2），
其中所述调谐单元（120）经由所述第二回路（108_2）连接到所述至少一个调谐元件，并被配置为提供用于调谐所述至少一个调谐元件的调谐信号，
其中所述第二回路（108_2）被多个电阻元件（220_1-220_n）中断多次，所述调谐信号中用于调谐所述至少一个调谐元件的相应部分在相应电阻元件上下降；
其中所述多个电容元件（110_1-110_n）中的至少一部分分别被电阻器、电感器或铁氧体磁珠旁路，或者被电阻器和电感器的串联连接旁路。
18.一种天线装置（104），包括：
磁性天线（106），包括被中断多次的回路（108）和用于调谐所述磁性天线（106）的至少一个调谐元件（111），
其中所述磁性天线（106）的所述回路（108）被一个电容元件或多个电容元件（110_1-110_n）中断，
其中信号在被中断多次的所述回路（108）的第一点（116_1）处耦合到所述磁性天线（106）中和/或耦合出所述磁性天线（106），
其中所述至少一个调谐元件（111）在被中断多次的所述回路（108）的至少一个第二点（116_2）处耦合到所述磁性天线（106），
其中所述第一点（116_1）和所述至少一个第二点（116_2）不同，
其中所述多个电容元件中的至少一个或所述一个电容元件包括串联连接的两个电容器，
其中所述至少一个调谐元件（111）与所述串联连接的两个电容器中的一个并联连接，从而形成分压器，
其中所述天线装置（104）包括连接到所述至少一个调谐元件（111）的调谐单元（120），
其中所述调谐单元（120）经由所述回路（108）连接到所述至少一个调谐元件。
19.一种用于无线通信系统的设备（100），
其中所述设备（100）包括根据权利要求1、15、16、17或18所述的天线装置（104），并且
其中所述设备（100）包括连接到磁性天线（106）的天线端子的发射和/或接收装置（102）。
20.根据权利要求19所述的设备（100），
其中所述设备（100）被配置为基于跳时和/或跳频方法来发射和/或接收数据。
21.根据权利要求19所述的设备（100），
其中所述设备（100）被配置为在ISM频带中进行通信。
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