CN116137388A - 天线调谐方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及天线调谐方法。一种用于改进无线节点(优选地传感器无线节点和/或致动器无线节点)的天线匹配的方法，其特征在于，无线电信号或其至少一部分被耦合出所述天线和/或耦合出无线节点的所述发射路径，由此在所述无线节点中确定所述天线的阻抗和/或谐振频率，并且通过作用在所述天线上的电路，根据确定的所述阻抗和/或谐振频率来调整所述天线的阻抗和/或谐振频率。

Description

天线调谐方法

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于改进无线节点的天线匹配的方法，并涉及根据权利要求15的前序部分所述的无线节点。

背景技术

无线节点用在各种扇区中。无线节点可以是传感器节点、致动器节点或作为其组合的节点。例如，在耗量表中使用这样的无线节点来传输测量数据。例如，耗量表可以是流量计或电表。在这些情况下，无线节点尽可能小。

无线节点的可达到的无线范围取决于天线失谐。天线失谐越大，在发射情况下无线节点的辐射发射功率越低，并且无线电信号可达到的范围越小。在接收情况下，天线失谐使无线节点的接收灵敏度降低，这同样造成无线电链路的范围更近。天线失谐取决于来自周围环境的影响(例如，无线节点附近的安装情形、金属部分或电介质)和部件的制造容差。因此，期望无线模块具有良好的天线调谐，以便实现质量足够的无线电信号。

用于供应能量的市电连接通常不可用，因此必须使用电池以能量自给自足的方式向无线节点供应电能。这些电池优选为长寿命电池。电池覆盖了仪表的整个使用寿命(通常在12年至16年的范围内)。无线通信期间无线节点的能量消耗同样取决于天线失谐。根据在无线节点中使用的功率放大器，与在没有天线失谐的标称操作情况下相比，天线失谐可导致无线节点的能量消耗更大。

因此，即使当存在天线失谐时，也必须采取措施来维持无线节点的辐射发射功率、接收灵敏度和能量消耗。

撰写的现有技术

EP 3 285 403 A1公开了一种用于改进智能仪表中的天线匹配的方法。在智能仪表中存储被智能仪表用于发送出数据分组的各种天线调谐。在该过程中，仪表使用用于天线匹配的不同调谐设置，在上行链路中以限定的发射频率向集中器连续地发送出原始编码分组。这些分组被接收到集中器中，在集中器中分析它们的接收场强。导致可行接收的设置在下行链路中发送回仪表，仪表从那时起使用这些天线匹配设置来发射。只能选择有限的天线匹配，并且在匹配期间还在无线电信道上施加负载。此外，该方法需要智能仪表与集中器之间的双向无线电系统。因此，该方法不能由智能仪表自主地执行。此外，这种方法需要更大的能量消耗。

发明内容

本发明的目的

本发明的目的是提供一种改进的天线适配方法。

实现目的

以上提到的目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求15的特征的无线节点来实现。相关联的从属权利要求声明了根据本发明的方法和根据本发明的无线节点的有利实施例。

根据本发明，无线电信号(例如，射频(RF)信号)或其至少一部分被耦合出无线节点的发射路径和/或耦合出天线、天线的阻抗和/或谐振频率，或者由此在无线节点中确定或估计天线失谐，并且通过作用在天线上的电路根据确定的阻抗和/或谐振频率来调整天线的阻抗和/或谐振频率。因此，凭借作用在天线上的电路，可以在不需要上行链路或下行链路连接的情况下调整无线节点中天线的阻抗和/或谐振频率。因此，整个方法可以由无线节点独立地(即，自主地)执行。因此，该方法不取决于接收器或更高级别的数据收集器，并且即使当无线节点不处于网络中时也可以执行。通过调整天线的阻抗和/或谐振频率，可以补偿来自周围环境的影响和/或无线节点的制造容差和/或造成天线失谐的老化效应。

有利地，作用在天线上的电路包括优选地可切换的网络，该网络包括至少一个电容(优选地，多个电容)和/或至少一个电感(优选地，多个电感)。至少一个电容和/或至少一个电感影响天线的阻抗和/或谐振频率。若这些在可切换网络中连接在一起，则可以通过切换网络连接来改变天线的阻抗和/或谐振频率。可以有利地独立致动各个电容和/或电感。特别地，电容和/或电感可以具有不同的值。

有利地，作用在天线上的电路可以包括至少一个变容二极管。变容二极管包括可变电容，该可变电容取决于施加到变容二极管的控制电压，特别是DC控制电压。控制电压越大，变容二极管的电容越小，反之亦然。

有利地，作用在天线上的电路可以以电流或电容或感应方式(即，通过辐射耦合)耦合到天线。为此目的，天线可以被设计为具有耦合结构，例如，用于电容耦合的耦合区域或用于电感耦合的耦合回路。因此，可以更容易地实现可变阻抗与天线的电容或电感耦合。

作用在天线上的电路与天线的电流或电容或电感耦合可以优选地设置在例如天线的任何区域和/或天线基座处。为此目的，可以有利地设计天线，使得它可以例如在除了基座之外的其他区域处与作用在天线上的电路例如以电流方式电连接。在这种情况下，发射路径和作用在天线上的电路可以具有与天线的公共耦合点。

通过使至少一个电容是耦合电容器和/或使至少一个电感是电感器，作用在天线上的电路的控制电路可以与天线解耦合，以避免干扰。因此，可以避免来自天线的无线电信号干扰微控制器的操作。

有利地，作用在天线上的电路包括微控制器和/或控制器。微控制器和/或控制器可以改变作用在天线上的电路的致动，由此影响天线的阻抗和/或谐振频率。因此，微控制器和/或控制器可以改变或调整天线的阻抗和/或谐振频率。特别地，微控制器是数字控制装置。控制器可以是数字的或模拟的。

有利地，为了从天线和/或发射路径耦合出无线电信号或其至少一部分，

-由天线反射的波被耦合出，或者

-由天线或其至少一部分辐射的功率或RF功率被拾取，或者

-天线上的能量或RF能量或其至少一部分被拾取，或者

-由前向波和从天线返回的或由天线反射的波的叠加得到的无线电信号的一部分被拾取。

依照第一替代例，来自天线的返回波在这里对应于无线电信号中的没有被发射并且没有被转换成天线中的耗散热量的一部分。返回波越大，天线调谐越差。在这种情况下，返回波优选地通过耦合器(特别地，混合耦合器或定向耦合器)耦合出发射路径。

相比之下，依照第二替代例或第三替代例，由天线辐射的RF功率或RF能量的幅度取决于天线上的无线电信号的功率或能量。经由优选地辐射耦合的耦合天线和/或传感器元件和/或耦合输出元件(例如，耦合输出电阻器)拾取RF功率或RF能量。

根据第四替代例，对无线电信号的该部分的拾取有利地经由例如位于发射路径中的耦合输出电阻器来执行。由此拾取的无线电信号的该部分或其RF电压是正向波与返回波的电压的叠加。

因此，可以以各种方式拾取无线电信号或其至少一部分。在这些情况下，无线电信号的返回波或拾取功率或拾取能量或拾取部分受到天线的阻抗和/或谐振频率的影响。因此，可以对这些进行分析，以确定天线失谐。

通过能够将无线电信号的返回波或拾取功率或拾取能量或拾取部分供应到整流器电路(例如，由二极管构成的整流器电路)，整流器电路可以输出取决于无线电信号的返回波或拾取功率或拾取能量或拾取部分的DC电压。因此，由整流器电路输出的DC电压提供关于天线的阻抗和/或谐振频率或关于天线失谐的信息。由此，由整流器电路输出的DC电压的最小值或最大值可以优选地对应于期望的或最佳的天线匹配。可替换地，当DC电压对应于参考电压值时，可以存在期望的或最佳的天线匹配。优选地，DC电压被馈送到微控制器，以分析和/或控制作用在天线上的电路。

可以通过直接采样或借助于模数转换器对无线电信号(即，在每种情况下，RF信号)的返回波或拾取功率或拾取能量或拾取部分进行数字化来省去整流器电路。因此，另外存在关于天线的阻抗和/或谐振频率或关于天线失谐的可用数字化信息，该信息像来自谐振频率的DC电压一样可以被分析。该数字化信息可以被提供到分析算法。

通过能够执行被耦合出天线的无线电信号或拾取的RF功率或RF能量与被耦合出发射路径的无线电信号之间的相位比较，可以根据相位差来确定天线失谐的方向。因此，可以在特定方向上影响作用在天线上的电路，使得不需要扫描天线的整个调谐范围。可以由可以输出取决于相位差的DC电压的相位比较器(例如，由二极管制成的混合器)实践相位比较。有利地，借助于功率分配器，将无线电信号耦合出发射路径。

优选地，可以借助于二进制搜索过程或借助于算法(特别地，迭代算法)或借助于扫描过程或在闭环控制系统中执行天线匹配。例如，扫描过程由微控制器实践。在该过程中，微控制器基于变容二极管的可变阻抗或不同的控制电压值来扫描或移动或循环通过各个天线匹配，从而覆盖天线的优选的整个调谐范围内的阻抗和/或谐振频率。由此，可以确定天线有利的阻抗和/或谐振频率或天线失谐。

在闭环控制系统的替代例中，将当前的阻抗和/或谐振频率或与其对应的电压与参考值进行比较。闭环系统调整可变阻抗，以实现天线期望的或有利的阻抗和/或谐振频率。可以有利地从当前的阻抗和/或谐振频率或(特别地)与其对应的电压与参考值之间的差值推导另外的信息(例如，天线失谐的方向)。由此，在正在发射无线电信号时，可以有利地立即调整天线失谐或天线调谐。

该方法有利地包括：搜索阶段，在其中可以确定或检测并且特别地可以存储天线的阻抗和/或谐振频率和/或无线节点的部件的安装情形和/或周围环境情形和/或制造容差；操作阶段，在此期间例如在每次发射时将在搜索阶段中确定的天线的阻抗和/或谐振频率和/或无线节点的部件的安装情形和/或周围环境情形和/或制造容差与天线的当前或目前阻抗和/或谐振频率和/或安装情形和/或周围环境情形进行比较，并且(a)当比较的结果有差异时开始新的搜索阶段和/或(b)以相等或不等的时间间隔周期性地开始新的搜索阶段。因此，可以直接地监视天线的阻抗和/或谐振频率，并且倘若有差异，则可以直接开始搜索阶段。可替换地或附加地，搜索阶段可以以相等或不等的时间间隔周期性地自动开始。这样避免了在天线失谐时发射无线电信号。因此，这使无线节点能够进行节能操作。在发射模式下在搜索阶段期间确定的天线的阻抗和/或谐振频率可以有利地在接收模式下被存储和使用。因此，接收模式也可以用最佳天线匹配来实现。

能够调整天线的阻抗和/或谐振频率的水平意味着，可以调整天线的阻抗和/或谐振频率以适应环境。

本发明还涉及根据权利要求15的前序部分所述的无线节点。根据本发明，按照根据权利要求1至14所述的方法来操作无线节点。

有利地提供耦合器和/或耦合天线和/或传感器元件和/或耦合输出元件和/或耦合输出电阻器作为耦合输出装置。

可以有利地提供耦合器和/或耦合天线和/或传感器元件和/或耦合输出电阻器和/或耦合输出元件作为印刷电路板上的结构。

优选地，无线节点可以在能量上自给自足地操作。为此目的，无线节点有利地包括电池，例如，长寿命电池。

有利地，无线节点可以是流量计或电表或能量计或耗量表的一部分。另外，无线节点可以是无线模块的用于流量计或电表或能量计或耗量表的一部分。

无线节点理想地是移动的或可移动的无线节点。

有利地，天线被集成在无线节点或其壳体上或无线节点或其壳体中。特别地，天线可以被固定地连接到无线节点或其壳体。这确保了无线节点具有紧凑的构造。

优选地，无线节点发射特别地在100MHz至500MHz的频率范围内的窄带无线电信号。特别优选地，无线节点在433.0500-434.7900MHz和/或169.4000-169.8125MHz的频率范围内发射。

有利地，无线电传输以小于250千比特/秒的数据速率发生。

附图说明

参考示例性实施例对本发明的描述

下面参考附图的图更详细地说明本发明的有利示例性实施例。为了清楚起见，重复出现的特征仅用参考符号标记一次。在附图中：

图1是根据本发明的方法的基本过程的示例的框图；

图2是根据第一示例性实施例的用于应用根据本发明的方法的无线节点的设计的示例的框图；

图3是根据第二示例性实施例的用于应用根据本发明的方法的无线节点设计的示例的框图；

图3a是没有耦合天线的根据图3的无线节点设计的示例的框图；

图4是具有公共耦合天线的根据图3的无线节点设计的示例的框图；

图5是根据第三示例性实施例的用于应用根据本发明的方法的无线节点设计的示例的框图；

图6是具有公共耦合天线的根据图5的无线节点设计的示例的框图；

图7是具有微控制器的根据图5的无线节点设计的示例的框图；

图8是具有控制器和微控制器的根据图5的无线节点设计的示例的框图；

图9是具有拥有保持功能的模拟开关的根据图8的无线节点设计的示例的框图；

图10是根据第四示例性实施例的用于应用根据本发明的方法的无线节点设计的示例的框图；

图11a是将变容二极管耦合到天线的第一示例的示例的框图；

图11b是将变容二极管耦合到天线的第二示例的示例的框图；

图12a是耦合到天线的电容网络的示例的框图；以及

图12b是耦合到天线的电感网络的示例的框图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的方法的基本过程的示例的框图。在这种情况下，无线电芯片5将无线电信号(例如，RF无线电信号)发送到天线1。所述天线1可以被集成到无线节点或其壳体上或无线节点或其壳体中。根据本发明，无线电信号或其至少一部分耦合出天线1和/或耦合出无线电芯片5和天线1之间的发射路径14(图中未示出)。通过作用在天线1上的电路，根据确定的阻抗和/或谐振频率来调整天线1的阻抗和/或谐振频率。这对应于图1中的过程的基本方案。耦合出的无线电信号或其一部分经由接口16被供应到开环或闭环控制单元或处理单元17，其经由接口18导致天线1的阻抗的变化和/或谐振频率的变化。下面参考其他附图通过有利的实施例来实现该基本方法方案。

图2示出了根据第一示例性实施例的用于应用根据本发明的方法的无线节点的框图。无线节点包括经由发射路径14彼此连接的无线电芯片5和天线1。无线电芯片5经由发射路径14将无线电信号(例如，射频(RF)信号)发送到发射无线电信号的天线1。

与整流器电路4(例如，由二极管构成的整流器电路)连接的耦合器6位于发射路径14上。耦合器6包括端接电阻器6a。无线节点还包括作用在天线1上的电路，该电路包括微控制器3和变容二极管2。微控制器3在输入侧连接到整流器电路4并在输出侧经由其控制输入端2a连接到变容二极管2。变容二极管2以电流或电容方式耦合到天线1或天线基座。

变容二极管2是通过改变施加的控制电压来改变电容的半导体部件。为此目的，微控制器3将控制电压(特别地，DC电压)施加到变容二极管2的控制输入端2a。增加控制输入端2a处的控制电压使变容二极管2的电容降低。另一方面，降低控制输入端2a处的控制电压使变容二极管2的电容增加。有利地，变容二极管2的控制电压和/或电容可以以分立的级别改变。

由于天线1与变容二极管2之间的耦合，变容二极管2的电容构成天线1上的电容性负载。因此，天线1的阻抗和/或谐振频率根据变容二极管2的电容而改变。因此，变容二极管2的控制电压的目标变化可以影响天线1的阻抗和/或谐振频率。由于变容二极管2的控制电压和/或电容可以以分立的级别变化，因此天线1的阻抗和/或谐振频率可以同样以分立的级别变化。

另外，提供耦合电容器作为电容24，并提供电感器作为电感23。耦合电容器和电感器将变容二极管2的控制电路与天线1解耦合，或者更确切地说，与天线1的无线电信号解耦合。

根据图2中示出的第一示例性实施例，无线电芯片5经由发射路径14将无线电信号作为前向波发送到天线1，该无线电信号要被发射。将要发射的所述无线电信号经由天线基座1a(即，无线电信号输入端)馈送到天线1中。给定最佳的天线匹配，基本上整个无线电信号被馈送到天线1中并由其发射。倘若天线失谐，无线电信号的一部分被天线基座1a反射，并作为返回波朝向无线电芯片5传播回来。反射的无线电信号取决于天线失谐。这意味着，天线失谐越大，无线电信号的反射部分越大。

无线电信号的返回波通过耦合器6被耦合出发射路径14，由此与前向波分离。耦合器6将返回波馈送到整流器电路4。整流器电路4输出取决于返回波，或更确切地说取决于返回波的RF功率的DC电压。该DC电压被馈送到微控制器3，以进一步分析。

作为整流器电路4的替代例，可以通过采样或借助于模数转换器(图中未示出)将返回波数字化。在这种情况下，被确定并被馈送到微控制器3的是返回波的RF信号的幅度。

优选地，在微控制器3中存储有对应于天线1的不同阻抗和/或谐振频率的参考值。这些参考值可以被存储为DC电压或RF信号的幅度。可替换地，由整流器电路4馈送的DC电压或RF信号的幅度可以借助于一组特征而被转换成天线1的对应阻抗和/或谐振频率，并与存储的参考值进行比较。由此，可以确认天线是否失谐。天线匹配可以借助于扫描过程来执行。在扫描过程中，微控制器3基于变容二极管2的不同的控制电压值来扫描或循环通过各个天线匹配，从而覆盖天线1的调谐范围，优选地，覆盖天线1的整个调谐范围。

在天线失谐或没有存储参考值的情形下(例如，在无线节点的调试期间)开始搜索阶段。可替换地或附加地，搜索阶段可以以相等或不等的时间间隔周期性地开始。在搜索阶段中，例如，借助于扫描过程执行天线匹配。这意味着，在搜索阶段期间，微控制器3例如连续地从天线1的调谐范围的下限到上限地增加针对变容二极管2的控制电压。这特别地连续地改变了天线1上的负载，进而改变其阻抗和/或谐振频率。同时，无线电芯片5向天线1发送要发射的无线电信号。根据天线失谐，该无线电信号由天线1反射不同的量。如上所述，返回波通过耦合器6耦合出发射路径14，并馈送到微芯片3。因此，根据针对变容二极管2的控制电压，微芯片3接收到不同的DC电压。

由于馈送到微控制器3的DC电压对应于返回波或其RF功率，因此当DC电压最小时，天线1被正确地调谐。因此，微控制器3确定馈送到它的DC电压的最小值。其返回波最小的针对变容二极管2的控制电压作为参考值被存储在微控制器3中，并被用于操作阶段期间的后续无线电传输。一旦确认天线例如因为安装情形的变化而再次失谐就再次启动搜索阶段，和/或以相等或不等的时间间隔周期性地再次启动搜索阶段。

图3示出了用于实现根据本发明的方法的无线节点的第二示例性实施例。第二示例性实施例中的无线节点的功能特征基本上对应于第一示例性实施例中的无线节点的功能特征。在第二示例性实施例中，简单地提供耦合天线7来代替耦合器6。

在第二示例性实施例中，要发射的无线电信号同样由无线电芯片5经由发射路径14供应到天线1。天线1发射无线电信号。在这种情况下，天线1上的无线电信号能量或功率的至少一部分由耦合天线7拾取。拾取的能量或功率取决于天线1上的无线电信号能量或功率。天线1与无线电芯片5在阻抗和/或谐振频率方面的匹配越好，天线1上的无线电信号能量或功率越大，因此耦合天线7拾取的信号的能量或功率越大。这被供应到整流器电路4或被数字化，并被供应到微控制器3，如在第一示例性实施例中一样。如上所述，此时可以确定天线是否失谐。

以与第一示例性实施例类似的方式，在第二示例性实施例中，可以借助于扫描处理在搜索阶段中执行天线匹配。天线1上的无线电信号能量或功率取决于天线1的阻抗和/或谐振频率。因此，当天线1上的无线电信号能量或功率最大时，天线1被正确调谐。因此，微控制器3在扫描过程期间确定耦合天线7拾取的能量或功率的最大值。此时对应的控制电压用于操作阶段中的后续无线电传输。倘若天线再次失谐则重新开始搜索阶段，和/或以相等或不等的时间间隔周期性地重新开始搜索阶段。

可替换地，由天线1辐射的功率的至少一部分可经由传感器元件25而非耦合天线7被拾取，如图3a中所示。这里，该传感器元件25以电容或电感或电流方式耦合(在图3a中以虚线示出)到天线1。另外，天线1上的能量的至少一部分可经由耦合输出元件26(例如，耦合输出电阻器)被拾取；参考图3a中的虚线表示。以与第二示例性实施例类似的方式执行对拾取的功率或能量的进一步分析。

图4示出了图3的无线节点的变型。在这种情况下，变容二极管2借助于耦合天线7以电容方式耦合到天线1。因此，耦合天线7不仅用于耦合出天线1上的无线电信号能量或功率，而且还以变容二极管2可调整天线1的阻抗和/或谐振频率的方式作用在天线1上。

图5示出了根据第三示例性实施例的用于应用根据本发明的方法的无线节点的设计的框图。如在前面的第二示例性实施例中，无线节点包括变容二极管2、天线1、无线电芯片5、发射路径14和耦合天线7。另外，无线节点包括位于发射路径14中的功率分配器9。耦合天线7和功率分配器9连接到相位比较器10。例如，由二极管制成的混合器可以用作相位比较器10。此外，作用在天线1上的电路包括控制器8，控制器8在输入侧连接到相位比较器10并在输出侧连接到变容二极管2。

在第三示例性实施例中，有利地借助于闭环控制系统执行天线匹配。在这种情况下，与第二示例性实施例中的情况一样，天线1上的无线电信号能量被耦合出并被供应到相位比较器10。另外，发射路径14中的无线电信号的一部分被功率分配器9耦合出并同样供应到相位比较器10。相位比较器10将从天线1拾取的无线电信号的相位与在发射路径14中拾取的无线电信号的相位进行比较，并输出取决于相位差的DC电压。

该DC电压被馈送到控制器8。控制器8将所施加的DC电压与参考值或参考电压进行比较。参考值等于存在最佳天线匹配或所期望的天线匹配的值。由于施加的DC电压可能高于或低于参考值，因此可以由此确认天线失谐的方向。控制器8相应地增大或减小变容二极管2的控制电压，使得施加到控制器8的DC电压基本上等于参考值。

通过使用闭环控制系统控制天线匹配，可以在发射无线电信号时立即调整天线失谐或天线调谐。这样避免了扫描过程，并且可以在无线电传输期间直接校正任何天线失谐。

第三示例性实施例的变容二极管2可以以与图4类似的方式经由耦合天线7以电容方式耦合到天线1；参考图6。

图7示出了图5的无线节点的示例的框图，其中，提供了微控制器3来代替控制器8。在这种情况下，微控制器3执行与控制器8基本上相同的功能。另外，微控制器3可以存储控制电压，并且在接收情况下，可以向变容二极管2输出控制电压，结果是，在这种情况下天线匹配也是可行的。这里，微控制器3理想地输出最后保存的控制电压。

图8中示出的无线节点的框图包括基本上图5中示出的无线节点的所有功能特征。然而，另外提供了微控制器15和开关11。在发射情况下，开关11闭合。在这种情况下，DC电压从相位比较器10流向控制器8，控制器8调整通向变容二极管2的控制电压。

微控制器15可以确定并存储由相位比较器10输出的电压。在接收情况下，微控制器15断开开关11并输出最后保存的电压，从而将其馈送到控制器8。于是，控制器8向变容二极管2输出控制电压，使得调整天线1的阻抗和/或谐振频率。由此，在接收情况下，天线匹配也是可行的。

图9示出图5的无线节点的的替代实施例。在这种情况下，具有保持功能的模拟开关12设置在相位比较器10和控制器8之间，并连接到微控制器15。在发射情况下，模拟开关12将来自相位比较器10的DC电压传送到控制器8并存储该电压。于是，控制器8输出用于变容二极管2的控制电压，该控制电压取决于DC电压。在接收情况下，微控制器15致动模拟开关12，使得这样将最后保存的DC电压馈送到控制器8。因此，在接收情况下，也可以使用根据第三示例性实施例的方法。

图10是根据第四示例性实施例的用于应用根据本发明的方法的无线节点设计的框图。这里，无线节点的设计基本上等同于图2的无线节点的设计。然而，提供耦合输出电阻13来代替耦合器6。发射路径14中的无线电信号或其RF电压的至少一部分经由该耦合输出电阻器13耦合出。无线电信号或其RF电压的耦合输出部分构成前向波和返回波的叠加。

耦合出的无线电信号由整流器电路4转换成DC电压或被数字化，并馈送到微控制器3。将馈送到微控制器3的电压与参考值或参考电压进行比较。该参考值已被预先确定，并对应于天线1的最佳的或期望的阻抗和/或谐振频率。如果确认天线失谐则开始搜索阶段和扫描过程，和/或以相等或不等的时间间隔周期性地开始搜索阶段和扫描过程。这涉及当达到参考值时检查存在的针对变容二极管2的控制信号是什么。

在第四示例性实施例中，可能由于前向波和返回波的叠加而引起模糊。换句话说，天线1的多个阻抗和/或谐振频率导致被馈送到微控制器3的相同的DC电压。可以通过使用预匹配来特别地不致动天线1的可能引起模糊的那些阻抗和/或谐振频率来避免这些模糊。为此目的，可以预先确定这些阻抗和/或谐振频率。

图11a和图11b示出了将变容二极管2耦合到天线1的不同示例。根据第一耦合示例，参考图11a，无线电信号经由发射路径14和天线基座1a行进到天线1。在这种情况下，变容二极管2使其自身与天线1耦合。因此，由变容二极管2呈现的无线电信号和电容负载彼此隔离。

根据第二耦合示例，参考图11b，变容二极管2和发射路径14经由天线基座1a耦合到天线1。因此，二者与天线1具有相同的耦合点。

作为用于改变天线1的阻抗和/或谐振频率的变容二极管2的替代或补充，可以提供多个电容20a-n或多个电感22a-n的可切换网络，如图12a和图12b中所示。网络还可以具有至少一个电容20a-n和至少一个电感22a-n的组合(图中未示出)。所述网络可以以电流或电容或电感的方式耦合到天线1。

图12a中示出的网络包括多个电容20a-n并且包括被分配给相应电容20a-n的开关21a-n。开关21a-n可以由微控制器19独立地致动，由此被断开或闭合，使得对应的电容20a-n可以作用在天线1上。开关21a-n可以被独立地致动的事实意味着，单个开关21a-n或甚至多个开关21a-n可以被闭合以使得不同的电容20a-n能够同时作用在天线1上。电容20a-n有利地具有不同的值。

另外，如图12b中所示，可以提供多个电感22a-n的可切换网络，以改变天线1的阻抗和/或谐振频率。电感网络包括被分配给对应的电感22a-n的多个开关21a-n。以与图12a类似的方式，开关21a-n可以由微控制器19独立地致动以使得对应的电感22a-n可以作用在天线上。电感22a-n同样可以具有不同的值。

根据以上提到的示例性实施例的无线节点可以有利地在能量上自给自足地操作。例如，为此目的，可以使用电池(图中未示出)，特别是长寿命电池。

另外，无线节点可以是流量计或电表或能量计或耗量表的一部分。

因此，本发明使得可以直接在无线节点处确定天线失谐。本发明还使得可以借助于由无线节点独立执行的天线匹配来校正天线失谐。这是借助于作用在天线1上的电路(例如，变容二极管2)以简单的方式进行的，该电路调整天线1的阻抗和/或谐振频率。

明确提及以下事实:各个特征和子特征的组合也被认为是本发明必需的，并被本申请中的公开内容所涵盖。

名称的列表

1 天线

1A 天线基座

2 变容二极管

2A 控制输入端

3 微控制器

4 整流器电路

5 无线电芯片

6 耦合器

6a 端接电阻器

7 耦合天线

8 控制器

9 功率分配器

10 相位比较器

11 开关

12 模拟开关

13 耦合输出电阻器

14 发射路径

15 微控制器

16 接口

17 处理单元

18 接口

19 微控制器

20a-n 电容

21a-n 开关

22a-n 电感

23 电感

24 电容

25 传感器元件

26 耦合输出元件。

Claims (19)

1.一种用于改进无线节点的天线匹配的方法，无线节点优选为传感器无线节点和/或致动器无线节点，其特征在于，

无线电信号或其至少一部分被耦合出所述天线(1)和/或耦合出无线节点的所述发射路径(14)，

由此，在所述无线节点中确定所述天线(1)的阻抗和/或谐振频率，并且

通过作用在所述天线(1)上的电路根据确定的所述阻抗和/或谐振频率来调整所述天线(1)的阻抗和/或谐振频率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作用在所述天线(1)上的所述电路包括优选地可切换的网络，所述网络包括

至少一个电容(20a-n、24)，优选地多个电容(20a-n、24)，和/或

至少一个电感(22a-n、23)，优选地多个电感(22a-n、23)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作用在所述天线(1)上的所述电路包括至少一个变容二极管(2)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作用在所述天线(1)上的所述电路以电流或电容或电感方式耦合到所述天线(1)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述天线(1)和/或所述天线基座(1a)处提供所述电路的电流或电容或电感方式的耦合。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个电容(24)是耦合电容器和/或所述至少一个电感(23)是电感器。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作用在所述天线(1)上的所述电路包括微控制器(3)和/或控制器(8)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了从所述天线(1)和/或所述发射路径(14)耦合出无线电信号或其至少一部分，

-由所述天线(1)反射的波被耦合出，或者

-由所述天线(1)辐射的功率或其至少一部分被拾取，或者

-所述天线(1)上的能量或其至少一部分被拾取，或者

-由前向波和从所述天线返回的或由所述天线反射的波的叠加得到的无线电信号的一部分被拾取。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述无线电信号的所述返回波或拾取功率或拾取能量或拾取部分供应到整流器电路(4)。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，通过采样或借助于模数转换器对所述无线电信号的返回波或拾取功率或拾取能量或拾取部分进行数字化。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在耦合出所述天线(1)的所述无线电信号和耦合出所述发射路径(14)的所述无线电信号之间执行相位比较。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于二进制搜索过程或借助于算法或借助于扫描过程或在闭环控制系统中执行所述天线匹配。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括搜索阶段，在其中确定所述天线(1)的阻抗和/或谐振频率，并且所述方法包括操作阶段，在此期间将在所述搜索阶段中确定的所述天线(1)的阻抗和/或谐振频率与所述天线(1)的目前阻抗和/或谐振频率进行比较，并且，

(a)倘若比较的结果有差异则开始新的搜索阶段，和/或

(b)以相等或不等的时间间隔周期性地开始新的搜索阶段。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述天线(1)的阻抗和/或谐振频率的调整以分立的级别执行。

15.一种无线节点，包括：

天线(1)，

无线电芯片(5)，

作用在所述天线(1)上的电路，用于调整所述天线(1)的阻抗和/或谐振频率，

用于从所述天线(1)和/或所述发射路径(14)耦合出无线电信号或其至少一部分的装置，以及

用于确定所述天线(1)的阻抗和/或谐振频率的装置，

其特征在于，

所述无线节点被配置为使得其能够按照根据前述权利要求中任一项所述的方法来操作。

16.根据权利要求15所述的无线节点，其特征在于，作为所述耦合输出装置，提供

耦合器(6)和/或

耦合天线(7)和/或

传感器元件(25)和/或

耦合输出元件(26)和/或

耦合输出电阻器(13)。

17.根据权利要求16所述的无线节点，其特征在于，所述耦合器(6)和/或所述耦合天线(7)和/或所述传感器元件(25)和/或所述耦合输出元件(26)和/或所述耦合输出电阻器(13)被设置为所述印刷电路板上的结构。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的无线节点，其特征在于，所述无线节点在能量上自给自足地操作。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的无线节点，其特征在于，所述无线节点是流量计或电表或能量计或耗量表的一部分。

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