CN1305269A - 接收无线电信号的装置 - Google Patents

Abstract

用于无线接收无线电信号的装置,例如基于无线的基础(天线网络)发射的信号。在这些网络中常发生的一个问题。即由于墙壁、天花板和物体的反射,房间里的场强分布是高度不均匀的。这能导致接收天线的位置上所接收的信号严重地衰减,而在仅仅几厘米以外的点上信号却能实际上没有任何衰减地被接收。因此,本发明提供信号估算电路,连续地估算接收场强。一旦接收场强下降到低于规定的门限值,驱动单元便起改变天线物理位置的作用。

Description

接收无线电信号的装置

本发明涉及接收无线电信号的装置，特别是涉及与无线网络链接的装置。本发明基于装备有天线的装置，该天线接收来自网络的无线电信号，天线信号被发射至调谐器，最后被馈送至信号估算电路。信号估算电路测定接收场强。

在建立以无线为基础的网络(“无线网络”)时经常出现的问题是，由于墙壁，天花板和物体的反射，房间里的场强分布是高度不均匀的。这可能导致在接收天线位置上所接收到的信号是严重的衰减了的，而在仅仅是几厘米外的地点它倒能没有任何衰减地被接收。这类网络可能被用来例如进行用户电子设备的连网。

在现有技术中知道解决这个问题的方法是不用单个天线，而是用两个天线，它们彼此之间有规定的距离。在这种情况下，具有较高场强的信号或来自两个天线的信号总和被估算。尽管如此，仍有可能两个天线被定位的点上在特定时间场强太低。例如，有可能从正在接收信号的，而且该信号也还可以的第一天线切换至第二天线，但第二天线的信号甚至更弱。为此，从一个天线向另一个天线的切换只有在这样的情况下才能进行，即适当的支援装置已经确定：用另一个天线接收效果更好。因此，不可能在常规接收操作期间转接天线，即使由于例如人在房间内走动而导致接收场强的急速变化所需要的。

在这种背景下，本发明的目的是提供一种装置，它的接收质量优于现有技术的装置。根据权利要求1的装置可达到这个目的。

驱动单元可以便利地被配以能允许天线在平面内移动的导引装置。在设计方面，导引装置做成旋转台的形式，例如是一个圆环，这是特别简单的。在圆环的外周面可提供以齿系统，其中啮合有驱动马达的驱动小齿轮。

在本发明的另一个实施例中，导引装置可以是导轨的形式，能在直线方向上移动。导轨的导引方向彼此成直角是特别方便的。使用这种装置，天线就可能在导轨移动范围内进行任何所希望的移动。导轨通过主轴被驱动特别方便。

为了保证即使天线在单个旋转方向连续移动不会导致天线电缆被拧开，比较便利的方法是通过发射机从移动天线向固定位置的电路部分发射天线信号。

本发明的又一个目的是确定一种方法，将移动天线微调至接收场强较高的位置。通过根据权利要求10的方法，可以达到这个目的。

附图表示本发明的实施例，其中：

图1表示房间里的场强分布；

图2表示装置中移动天线的安排；

图3a和3b表示从上面和侧面所视的移动天线的一个实施例；

图4a和4b表示从上面和侧面所示的移动天线的另一个实施例；

图5表示估算接收场强和控制天线移动的电路方块图。

图1所说明的是在房间中大小为25×50cm的区域内场强测量的结果，也就是说图1所示的方格具有近似3cm的方格坐标尺寸。图1中的参考标号2所指示的亮区表示场强较高的区域，而参考标号3所指示的暗区则表示场强低的区域。信号衰减之间的关系和各灰度级从图1下部的条纹可以看出。图1清楚地表明：存在着信号能无衰减地实际接收的区域，而在别的区域信号则被严重地衰减。在这种情况下，衰减严重的区域是形成邻接的条纹，这些条纹包括衰减低的区域。测量是在2.4千兆Hz频带的条件下进行的，也就是说，这些观察到的条纹之间的间隔近似地相应于信号的实际波长。这个图表示这是可能的：即当采用装备两个可转换的天线的装置时，两个天线都处于信号只能被微弱地接收的区域。另一方面，图形清楚地表明：存在着高接收场强的高概率区域，处于只能以低场强接收的区域的最邻近处。本发明正是利用这个事实。

图2概略说明根据本发明的一种装置，以参考标号4作总体标示。装置4被容纳主板7的外壳6包围。天线8也安装在外壳6中的移动底座上。在这种情况下，天线的调节动程不需要大于无线电信号的大约一个波长，也就是说，在以千兆Hz频带操作的网络中，近似几个厘米的调节动程是难以实现的。但是，如从图1也可以看出的，天线只在直线方向上移动是不够的，因为可能出现这种情况：直线移动随机地沿着接受场强低的条纹进行。因此，天线必须可以在至少两个不同方向上移动，这是因为任何给定的移动都可以由两个移动方向彼此成直角地直线移动合成。根据本发明的第一个实施例，天线沿一个圆弧移动。

图3表示从上面看的移动天线8的第一个实施例的平面图。天线8被安装在环形旋转台11上，它的外周12上被刻有齿纹。细节表示放大了的齿系统13，其中啮合有马达16的驱动小齿轮14。图3b表示从侧面看的安排图。旋转台11被安装在轴承17上，以便使它能够旋转，因此，旋转台11能被马达16带动而旋转。轴承17被支座18装配在底板19上，马达16也被固定在底板19上。天线通过波导21被连接至发射机22，发射机把从旋转台11收到的天线信号，无线发射给固定不动的底板19。这样可保证无电缆变成无缠绕，假如由于具体环境原因，旋转台11只作旋转意义上的移动的话。通过这个例子，旋转台11可具有10cm至15cm的直径。

图4a表示从上面所视的本发明的另一个实施例。能在直线方向上移动的两个导轨32,33被安排在机架31内。天线8被安装在天线支座34上，天线支座34用四个导引脚36被安装在导轨32,33上，以便能在所有情况下纵向移动。由于导轨32,33被安排为十字形式样，所以天线支座34被装配在导轨交叉点。中心脚37凸出在导轨下面，处于天线支座34的中心。中心脚37配合在旋转臂39的收容口38中。旋转臂能借助于马达41旋转。导轨32,33的安装使它们能在机架31中滑动，这样，当旋转臂39旋转时，天线沿着线42所指示的圆形路径进行旋转移动。天线8本身被保持在天线支座34中，从而可以旋转，天线也因此能通过天线电缆43直接被连接，而不存在天线被缠绕的风险，例如在天线连续圆形移动期间。在图解的实施例中，天线电缆可以方便地向上翻出，因而它不会被截留在导轨或旋转臂上。

在变更的实施例(它没有在附图中表示出来)中，导轨在至少一端被配以带螺纹的套筒，其中有带螺纹的心轴(它能旋转)与之配合。螺纹心轴的旋转引起导轨在直线方向上移动，因此，天线在图4a所示的圆形路径上渐次移动。

本发明的另一个实施例中，导轨被由所谓记忆金属组成的驱动元件驱动，记忆金属元件的长度可以在相当大的范围内变化，例如借助于由记忆金属中流过的电流引起的温度的改变。

但是，天线的物理位置改变的途径与本发明本身是不相干的。天线的移动是否确实循着圆形路径也是不相干的。然而，为了开始所说的理由，非直线的移动是合适的。

图5表示估算接收场强和控制天线随之而移动的电路的方块图。从天线8来的信号被发射至调谐器43，并且被馈送至解调器44，解调器将所述信号发送至信号处理电路(未表示)。从调谐器来的输出信号，被检波，并且在A/D转换器46中被转换为数字值，用以描述调谐器信号的幅度。数字值在微处理器47中用特定的程序进行估算，这将在下文中叙述。根据这个信号的估算，微处理器向驱动电路48发送控制命令，合适地驱动马达41。

被描述至此的本发明的操作如下：

当装置正被操作时，天线离开现有位置连续地移动一小段距离，下文中称为中间位置。天线8围绕中间位置进行小幅度的振摆，带有偏斜，例如±15°。这个振摆移动由微处理器47控制。微处理器47估算端点和振摆移动中心的接收场强。对这些所测值的各个接收场强进行比较，以计算天线的中间位置是在场强最小的位置，最大的位置，还是在过渡的区域。如果接收场强例如在振摆移动中心是最低的，则天线在最大接收场强方向上移动。在本发明的一个实施例中，振摆的中间位置是这样移动的，它移动到与先前被测为有最大接收场强的返转点相一致的位置。在本发明的另一个实施例中，调整的移动量也可能是较大的或者较小的。如果最大接收场强出现在中间位置，则中间位置的定位不被改变。这个过程在装置操作期间是连续地重复的，因为房间中高的和低的接收场强区域通常不是静止的。房间中反射条件一出现变化，例如，人的走动，场强分布也就改变。因此，上述控制系统必须是足够快地操作，对即使这类起伏进行补偿。

这种方法即使在接收操作期间也能便利地进行，因为不必担心接收场强将突然下落到这种程度，以致再不能接收所要的信号。

在本发明的另一个实施例中，提供了两个移动天线。在工作期间，两个天线中的在规定时间内有较好接收效果的一个天线保持静态。另一个天线进行上述带振摆的移动，直到天线已搜索到本地接收场强最大值，也就是说中间位置的定位不再改变。如果第二个天线的接收场强变得高于第一个，那么，微处理器从第一个天线转接至第二个天线。这个实施例保证在接收工作期间，能得到更均匀的接收场强。

在最后所述实施例的变形中，两个天线被安排在旋转台上。第一个天线被保持为相对于旋转台移动，以致即使旋转台处于静态，这个天线也能在外周方向以圆弧形式进行带振摆的移动。与此相反，第二个天线仅在旋转台旋转时才改变它的位置。这种情况下的天线位置被选择为第二个天线与第一个天线的振摆中点在相同的径向位置。

在这种天线安排中，第二个天线常被用于接收所需要的信号，而第一个天线则被用于确定第二个天线的最邻近处的接收条件。如果这样做得出了结果，即旋转台在不同的旋转位置接收条件更好，旋转台就被微调。

这种安排有这样的优点，即第二个天线的接收条件仅仅缓慢地改变，并且所接收的信号不会有两个天线之间的转接招致的任何不连续性。

Claims (10)

1．用于无线接收无线电信号、具有天线和确定接受场强的信号估算电路的装置，其特征在于：天线(8)被设计成可移动的；驱动单元在接收操作期间使天线从停止位置移动；当这样进行时，信号估算单元估算接收场强并向驱动单元(14；41,39)发射控制信号；而且驱动单元按感测的接收场强的增加改变天线中间位置的物理定位。

2．根据权利要求1所述的装置，其特征在于：驱动单元包括导引装置(11；32,33)，它能使天线在平面内移动。

3．根据权利要求2所述的装置，其特征在于：导引装置是旋转台(11)的形式。

4．根据权利要求3所述的装置，其特征在于：导引装置是圆环的形式。

5．根据权利要求4所述的装置，其特征在于：圆环被设置在具有齿系统(13)的圆周面(12)上，其中齿系统与驱动马达(14)的驱动小齿轮(14)啮合。

6．根据权利要求2所述的装置，其特征在于：导引装置包括导轨(32,33)，它们能在直线方向上移动。

7．根据权利要求6所述的装置，其特征在于：导引装置由两个导轨形成，它们的平移方向被定向为彼此成直角。

8．根据权利要求2所述的装置，其特征在于：发射机(22)被连接至天线，并适合于将来自移动导引装置的天线信号无线地发射到所述装置的固定部分。

9．根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述本发明装置配备有第二移动天线。

10．将移动天线微调至接收场强较高的位置的方法，这种方法包括下列步骤：

a)天线以振摆的形式从中间位置移动，

b)在中间位置和振摆的返转点测量接收场强，

c)将测得的接收场强相互比较，

d)如果测得的在一个返转点的接收场强高于在中间位置的接收场强，选择一个新的中间位置，它比原先的中间位置更靠近所述反转点，和

e)如果测得的在中间位置的接收场强高于返转点的接收场强，则中间位置的定位不变。

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