CN1770642A - 无线通信模块、通信终端、阻抗匹配方法 - Google Patents

无线通信模块、通信终端、阻抗匹配方法 Download PDF

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Abstract

无线通信模块在嵌入具有天线的信息机器中的状态下与基站进行通信，从该基站控制发送部的发送功率，包括：配置在与所述天线连接的天线连接部和所述发送部之间，通过使匹配参数变化，调整阻抗的阻抗可变匹配部；用所述发送部检测发送所需的发送功率的发送功率检测部；进行所述阻抗可变匹配部的匹配参数调整，从而由所述发送功率检测部检测的所述发送部的发送功率的检测值变为最小的控制部。

Description

无线通信模块、通信终端、阻抗匹配方法
技术领域
本发明涉及无线通信模块、通信终端、阻抗匹配方法。特别是本发明涉及在嵌入信息机器(例如PDA)中的状态下，取得与天线的阻抗匹配的技术。
本申请对2004年11月1日提出的日本国专利申请第2004-318019号主张优先权，在这里援引其内容。
背景技术
在移动电话等搭载天线的通信终端中，通常通过进行电路设计，从而能在使用频率范围中取得天线与RF电路(高频放大电路)的匹配。在无线通信模块，通常在嵌入信息机器中的状态下进行匹配电路的设计。在这样的通信终端或无线通信模块中，由于天线的周围的物体的影响，有时匹配偏移，所以提出自动取得匹配的匹配电路技术。
例如，在这样的以往技术中，有在具有功率检测装置、检测来自天线的反射信号的相位的装置、调整可变阻抗并且取得天线和RF电路的匹配的匹配电路的便携式无线机中，通过把来自天线的反射相位和对天线的输入功率与基准值比较，取得最佳的匹配的技术。该便携式无线机通过相位检测器和电流计，测定来自天线的反射相位SP、消耗电流SI，在与预先在取得匹配的状态下测定的SP0、SI0的比较中，当它们分别偏移时，通过重复调整匹配电路，取得匹配(参照特开2003-174367号公报)。
此外，在天线电路中，存在具有多个匹配电路，在天线跟前检测发送电平，切换匹配电路，从而发送电平变为最大的天线电路。该天线电路选择匹配电路，从而设置在匹配电路附近的电平检测部的发送电平变为最大。
在阻抗匹配装置中存在具有设置在发送部和天线之间的可变匹配部、驻波比检测部、电压相位检测部、阻抗计算部，通过检测发送波的驻波比(VSWR)，取得匹配的阻抗匹配装置。该阻抗匹配装置测定天线对于传送路线的阻抗，通过计算该测定的阻抗和应该匹配的发送部一侧的阻抗Z0的差，取得匹配，这时取得匹配参数。
在所述以往技术中，为了取得阻抗的匹配，必须对电路附加相位检测电路或驻波比检测电路，存在通信终端变大的问题。
而在嵌入信息机器中的状态下进行通信的无线通信模块中，预先把阻抗设定为给定值(例如50Ω)，但是在嵌入的状态下，由于来自信息机器的影响，存在阻抗从该设计值偏移，无法正确进行阻抗匹配的问题。
发明内容
本发明是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于：使电路为最小限度的结构，在信息机器(例如PDA)中嵌入无线通信模块时，在无线通信模块嵌入信息机器中的状态下，能简单取得与天线的阻抗匹配的无线通信模块、通信终端、阻抗匹配方法。
本发明是为了解决所述课题而提出的，本发明的第一形态是一种无线通信模块，在嵌入具有天线的信息机器中的状态下与基站进行通信，从该基站控制发送部的发送功率，包括：配置在与所述天线连接的天线连接部和所述发送部之间，通过使匹配参数变化，调整阻抗的阻抗可变匹配部；用所述发送部检测发送所需的发送功率的发送功率检测部；进行所述阻抗可变匹配部的匹配参数调整，从而由所述发送功率检测部检测的所述发送部的发送功率的检测值变为最小的控制部。
据此，在无线通信模块嵌入信息机器中的状态下，能简单取得与天线的阻抗匹配。此外，这时对天线输入的功率变为最小，所以省电。没必要象以往那样设计与主体的信息机器匹配的无线通信模块。此外，只通过检测发送部的发送功率，就能进行阻抗匹配，所以不追加特殊的电路，就能使电路结构为最小限度。
此外，本发明的第二形态中，所述控制部在由所述发送功率检测部检测的所述发送部的发送功率稳定时，进行所述阻抗可变匹配部的匹配参数调整。
据此，能可靠地得到能取得与天线的阻抗匹配的匹配参数。
此外，本发明的第三形态中，还具有检测给定的外部环境条件的外部环境检测部、存储所述匹配参数的存储部，所述控制部把阻抗调整时使用的所述阻抗可变匹配部的匹配参数和由所述外部环境检测部检测外部环境条件的信息关联，存储到所述存储部中。
据此，通过从存储部读出与外部环境条件对应的匹配参数，能取得与天线的阻抗匹配。
此外，本发明的第四形态中，还具有存储匹配参数的存储部，所述控制部从所述信息机器取得机器识别信息，把阻抗调整时使用的所述阻抗可变匹配部的匹配参数和所述机器识别信息关联，存储到所述存储部中。
据此，没必要进行与信息机器种类匹配的无线通信模块的设计、与无线通信模块匹配的信息机器的设计，能生成不根据嵌入目标的机器的通用的无线通信模块。此外，通过从存储部调用与机器识别信息对应的匹配参数，能立刻取得与天线的阻抗匹配。
此外，本发明的第五形态是一种通信终端，从基站控制发送部的发送功率，包括：配置在天线和所述发送部之间，通过使匹配参数变化，调整阻抗的阻抗可变匹配部；检测在所述发送部中发送所需的发送功率的发送功率检测部；进行所述阻抗可变匹配部的匹配参数调整，从而由所述发送功率检测部检测的所述发送部的发送功率的检测值变为最小的控制部。
据此，在通信终端中，能以简单的结构取得与天线的阻抗匹配。此外，这时，对天线输入的功率变为最小，所以变为省电，存在与电池的使用寿命延长有关的优点。
此外，本发明的第6形态中，所述控制部在由所述发送功率检测部检测的所述发送部的发送功率稳定时，进行所述阻抗可变匹配部的匹配参数调整。
据此，能可靠地得到能取得与天线的阻抗匹配的匹配参数。
此外，本发明的第7形态中，还具有检测给定的外部环境条件的外部环境检测部、存储所述匹配参数的存储部，所述控制部把阻抗调整时使用的所述阻抗可变匹配部的匹配参数和由所述外部环境检测部检测外部环境条件的信息关联，存储到所述存储部中。
据此，通过从存储部读出与外部环境条件对应的匹配参数，能取得与天线的阻抗匹配。
此外，本发明的第8形态是一种通信装置的阻抗匹配方法，该通信装置具有配置在天线和发送部之间，通过使匹配参数变化，调整阻抗，阻抗可变匹配部；检测所述发送部中发送所需的发送功率的发送功率检测部；从基站控制所述发送部的发送功率，其中：通过调整所述阻抗可变匹配部的匹配参数调整，从而由所述发送功率检测部检测的所述发送部的发送功率的检测值变为最小，进行阻抗匹配。
据此，只通过检测发送部的发送功率，就能进行阻抗匹配，所以不追加特殊的电路，就能使电路结构为最小限度。
在本发明中，在把无线通信模块嵌入信息机器中的状态下，能简单取得与天线的阻抗匹配，此外，在通信终端中，能简单取得天线的阻抗匹配，能使对天线输入的功率最小。
附图说明
下面简要说明附图。
图1是表示本发明实施例1的无线通信模块的结构例的图。
图2是表示天线和发送部的阻抗匹配步骤的程序流程图。
图3是表示匹配参数设定值和发送部的发送功率的关系的图。
图4是表示嵌入信息机器中时的阻抗匹配步骤的程序流程图。
图5是表示本发明实施例2的通信终端的结构例的图。
图6是表示按照外部环境条件进行阻抗匹配的步骤的程序流程图。
具体实施方式
下面，参照附图说明用于实施本发明的最佳形态。
实施例1
图1是表示本发明实施例1的外带天线的无线通信模块的结构例的图，是在基站(未图示)中，从基站一侧控制无线通信模块100的发送功率，从而来自无线通信模块100的电波的接收电平成为一定的例子。
在图1中，无线通信模块100具有天线连接部(天线连接器)101、可变阻抗(例如电容器和电感)，由阻抗可调整的阻抗可变匹配部102、分配发送、接收信号的分配器(DUP)103、接收部104、发送部105、进行通信的控制的基带部106、控制部107、存储器108、检测发送部的发送功率的发送功率检测部109、检测无线通信模块的使用时的外部环境条件的外部环境检测部110、无线通信模块与嵌入目标的信息机器的外部接口111构成。
发送功率检测部109检测发送部105的发送功率。须指出的是，发送功率检测部109从基带部106检测发送部105内的PA(功率放大器)的外加电压和AGC(自动增益调整电路)的外加电压作为发送功率的指标。
外部环境检测部110使用各种传感器检测无线通信模块嵌入100的信息机器的使用状态(例如用户用手拿着便携式通信终端，放到耳边进行通话，放在桌子上进行数据通信等)。
当把无线通信模块100嵌入具有天线的信息机器(例如PDA)中使用时，连接天线101a和天线连接部101，控制部107执行以下说明的阻抗匹配步骤。
图2是表示天线和发送部的阻抗匹配步骤的程序流程图。
下面参照图2所示的程序流程图，说明图1所示的无线通信模块中的阻抗匹配的调整步骤。
首先，无线通信模块100开始与基站的通信时，在控制部107中，判断是否进行阻抗匹配(步骤S01)。这里的判断条件可以根据用户的设定由用户自身进行，也可以用户不进行，制造者在工厂预先作为调整的步骤进行。
当在步骤S101中判断为进行匹配时，控制部107判断由发送功率检测部109检测发送功率是否稳定(步骤S02)。控制部107从基带部106取得发送功率，确认发送功率检测部109的发送功率中没有变化。
当在步骤S101中判断为不进行匹配时，或在步骤S02中发送功率不稳定时，不进入此后的步骤，作为通常的动作，继续通信(步骤S09)。
当在步骤S02中判断为发送功率稳定时，控制部107检测发送部105的发送功率(步骤S03)。接着，控制部107控制阻抗可变匹配部102，使阻抗可变匹配部102的阻抗变化(步骤S04)。这里的匹配参数向存储器(存储部)108存储。
通过在阻抗可变匹配部102匹配偏移，从天线101a发送的发送功率变化。匹配向好的一方偏移时，从发送部105向天线101a的发送效率变好，抑制反射波，所以天线101a的发送功率提高，匹配向差的一方偏移时，相反发送功率下降。
如果发送功率变化，就从基站一侧控制无线通信模块100的发送功率(步骤S05)。当匹配变好，发送功率提高时，通过控制相应降低所提高量的部分，相反的时候，通过控制相应提高所降低的量。通过该步骤，发送部105的发送功率向上下任意一方变化。发送功率检测部109再次测定发送部105的发送功率(步骤S06)。
接着，实施步骤S04～步骤S06的步骤，判断是否求出使发送部105的发送功率变为最小的匹配参数(步骤S07)。在步骤S07判断为NO时，再次回到步骤S04的步骤，进行再调整。重复它，直到在步骤S07变为YES。在该重复中，进行阻抗可变匹配部102的匹配参数调整和发送部105的发送功率的测定，但是在该过程中，控制部107决定发送部105的发送功率变为最小的阻抗可变匹配部102中的匹配参数。
这里，说明改变匹配参数，求出发送功率的最小值的方法。这里，阻抗可变匹配部102的匹配参数为x，发送部105的发送功率为y，y在x为最佳值时变为最小，如果这时的值为x0、y0，则x无论从x0向大的一侧、小的一侧的哪一方偏移，y都比y0变大，x和x0的差越大，y的值越大。
因此，在理想上在x0的附近，y成为x的图3所示的2次函数那样的函数。这时，在用适当的值设定的某范围内，随机改变N次参数，把这时的y与x一起存储在存储器108中，在N次结束的时刻，可以使用y表现最小值的x，也可以测定在适当的2点的x的y，计算其斜率，直到斜率变为0，在斜率变为0时，取两个x的中点，作为最小值的方法。此外，计算x和x+Δx的斜率，斜率如果是正，就向减小x一侧偏移，斜率如果是负，就向增大x一侧偏移，再次测定x和x+Δx的斜率。可以是重复它，求出斜率变为0的x的方法。
此外，当匹配参数x的可设定的最小值为xmin，可设定的最大值为xmax时，使x从xmin到xmax以可调整的最小阶梯量变化，使取得各阶梯中取得的发送功率y的最小值时的x作为发送功率成为最小的匹配参数x0。本方法根据x的可调整的最小阶梯量和x的可调整范围，决定发送功率y的检测次数，所以为了求出匹配参数x0，有时需要时间，但是能可靠求出x的可设定范围内的匹配参数x0。
在步骤S07中，求出发送部105中的发送功率的最小值，当判断为YES时，对阻抗可变匹配部102设定取得发送功率的最小值时的匹配参数(步骤S08)。如果设定结束，就结束阻抗可变匹配部102的调整，原封不动地继续通常的通信(步骤S09)。
控制部107执行所述的阻抗匹配步骤，通过把阻抗可变匹配部102的阻抗调整为发送部105的发送功率变为最小，在已经存在的系统中使电路的追加为最小限度，能进行阻抗匹配，所以能简单地进行与天线的阻抗匹配。据此，能不依存于嵌入目标的信息机器地设计无线通信模块，作为不选择嵌入目标的信息机器的种类的通用的无线通信模块，能进行阻抗匹配。此外这时，对天线输入的功率变为最小，所以能省电。
下面，参照图4，说明把无线通信模块嵌入PDA等信息机器时的阻抗匹配步骤。图4是表示把无线通信模块嵌入PDA等信息机器时的阻抗匹配步骤的程序流程图。须指出的是，使嵌入目标的信息机器为PDA，进行说明。
把无线通信模块100(参照图1)嵌入PDA，位于PDA的天线连接在天线连接部101上，PDA在连接控制无线通信模块100的控制线、包含数据线的外部接口111的状态下，控制部107开始阻抗匹配的调整时，作为第一步骤，通过外部接口111取得PDA的机器识别信息(序列号)(步骤S11)。
接着检索控制部107取得的PDA的匹配参数是否位于存储器108中(步骤S12)。PDA的匹配参数如果存储在存储器108中，则控制部107应用该匹配参数(步骤S15)。
如果匹配参数不在存储器108，控制部107就通过图2的程序流程图中说明的阻抗匹配步骤进行阻抗匹配(步骤S13)。接着，控制部107把PDA信息(机器识别信息)和匹配参数一起存储在存储器108中(步骤S14)。接着，控制部107把该匹配参数应用于阻抗可变匹配部102(步骤S15)，结束匹配的调整。回到信息机器的通常的动作(步骤S16)。
控制部107从外部环境检测部110检测外部环境条件，按照外部环境条件配合进行阻抗匹配的调整，进行。这时，把机器识别信息、外部环境条件和匹配参数关联存储在存储器108中。据此，通过从存储器108调用与外部环境条件匹配的匹配参数，能立刻取得阻抗匹配。
如上所述，通过使用本发明的无线通信模块，没必要进行与信息机器匹配的无线通信模块的设计、与无线通信模块匹配的信息机器的设计，能生成不根据嵌入目标的信息机器种类的通用的无线通信模块。
须指出的是，在图1所示的无线通信模块中，说明嵌入PDA中的例子，但是成为嵌入无线通信模块的对象的信息机器并不局限于PDA，可以是任意种类的信息机器。
此外，与天线的阻抗匹配多少由无线通信模块所嵌入的信息机器的使用条件(外部环境条件)左右。因此，在用户开始通信时，总可以取得匹配，与开始阻抗匹配动作的条件一起，把匹配参数存储到存储器108中，如果检测到该条件，就用该匹配参数设定。
实施例2
图5是表示本发明实施例2的通信终端的结构例的图，作为通信终端，表示移动电话的例子。图5所示的例子是在基站(未图示)中，从基站一侧控制移动电话200的发送功率，从而来自移动电话200的电波的接收电平变为一定的例子。
移动电话200由天线201、具有可变的阻抗并且阻抗可调整阻抗可变匹配部202、分配发送、接收信号的分配器(DUP)203、接收部204、发送部205、控制通信的基带部206、控制部207、存储器208、检测发送部的发送功率的发送功率检测部209、检测移动电话的使用时的外部环境条件的外部环境检测部210构成。
本实施例的发送功率检测部209、外部环境检测部110分别与所述实施例1的部分为同样的结构，所以省略详细的说明。
移动电话200的天线201和发送部202的阻抗匹配步骤与实施例1的图2的程序流程中说明的步骤相同。据此，在移动电话200中，能简单取得天线201和发送部205的阻抗匹配。此外，这时对天线201输入的功率变为最小，所以变为省电，存在与电池的使用寿命延长关联的优点。
此外，与天线201的阻抗匹配多少由移动电话等通信终端使用的条件左右。因此，用户开始通信时，总可以取得匹配，也可以把匹配参数与开始阻抗匹配动作的条件一起存储在存储器208中，如果检测该条件，可以用该匹配参数设定。
例如具有检测周围的环境条件例如用手拿着放在耳边进行通话、放在桌子上用免提进行通话等条件的部件，把该环境条件的匹配参数与环境条件一起存储在存储器中，在以后检测到该环境条件时，调用匹配参数，设定。
关于按照外部环境条件进行阻抗匹配的步骤，参照图6所示的程序流程图，进行说明。
控制部207在开始阻抗匹配的调整时，作为第一步骤，从外部环境检测部210检测周围的环境条件(步骤S21)。这时，作为检测条件的部件，可以用各种传感器检测手拿着放在耳边、放在桌子上等，把匹配参数设定为特定的值，用天线的接收电平如何变化识别特定环境下的匹配模式。
在步骤S21中取得环境条件后，在步骤S22中控制部207检测步骤S21中取得的条件、这时的匹配参数是否存储在存储器208中。
如果存在该条件下的匹配参数，就把该匹配参数应用于阻抗可变匹配部202，取得匹配(步骤S25)。
如果没有该条件下的匹配参数，控制部207就开始通信，通过实施例1的图2的程序流程图中说明的阻抗匹配步骤进行匹配调整，求出匹配参数(步骤S23)。
接着，控制部207把环境条件和匹配参数存储在存储器208中(步骤S24)。然后，应用该匹配参数(步骤S25)，结束匹配的调整。然后移动电话200回到通常的动作(步骤S26)。
如上所述，1度把特定的环境条件下的匹配参数存储在存储器208中，以后调用该匹配参数，从而立刻能取得匹配。
此外，在所述实施例2中，作为通信终端，以移动电话为例进行说明，但是在通信终端中包含移动终端、PDA(Personal Digital Assistance)。
如上所述，发送功率变为最小地进行阻抗匹配的方法适合应用于通信中的通信终端(或无线通信模块)的发送功率由基站控制的通信系统(例如Cdma 2000lx、Cdma 2000lx EV-DO中，基站接收的来自通信终端的功率水平在特定的水平变为一定，基站把通信终端的发送功率分别以每1/800秒、1/600秒通过功率控制位进行指示)。这时，在静的环境中，来自通信终端的天线端的发送功率根据来自基站的发送功率控制，几乎保持一定，所以这时测定发送部的发送功率或PA、AGC的电压，在变为最小的发送功率时，通过进行阻抗匹配，能以简单的结构取得与天线的匹配。此外这时对天线201输入的功率变为最小，所以变为省电，存在与电池的使用寿命延长关联的优点。
此外，根据该结构，可以检测发送部的发送功率(例如外加在PA、AGC上的电压)，在Cdma 2000lx中，不追加特殊的电路，在基带部中，知道发送功率或电压的设定值，所以不追加发送功率检测电路，只追加可变匹配电路和它的控制，所以能以最小限度的电路追加进行阻抗匹配。此外，如果嵌入本发明的无线通信模块，就能省略象以往那样必须在嵌入无线通信模块后取得匹配的开发步骤，所以能实现更通用的模块，并且能在无线通信模块所嵌入的信息机器削减开发工作量。
在Cdma 2000lx等已经存在的系统中，不追加基站的RSSI(ReceivedSignal Strength Indicator)信息的通知、特别信息的交换，不变更保持现状的通信系统，就能实现。
在本发明中，当把无线通信模块嵌入信息机器(例如PDA)时，在把该无线通信模块嵌入信息机器的状态下，能简单取得与天线的阻抗匹配，此外在通信终端中，简单取得与天线的阻抗匹配，使对天线输入的功率为最小，能实现基于省电的电池的使用寿命延长，所以本发明在无线通信模块、通信终端、阻抗匹配方法中是有用的。
以上说明本发明实施例，但是本发明的无线通信模块、通信终端不仅局限于上述的图示例，在不脱离本发明的要旨的范围内，当然能进行各种变更。本发明不由上述的说明限定，只由附加的权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种无线通信模块，在嵌入具有天线的信息机器中的状态下与基站进行通信，从该基站控制发送部的发送功率，包括：
阻抗可变匹配部，其配置在连接所述天线的天线连接部与所述发送部之间，通过使匹配参数变化，调整阻抗；
发送功率检测部，其检测在所述发送部进行发送所需的发送功率；以及
控制部，其通过进行所述阻抗可变匹配部的匹配参数调整，使得由所述发送功率检测部所检测的所述发送部的发送功率的检测值变为最小。
2.根据权利要求1所述的无线通信模块，其中：
所述控制部，在由所述发送功率检测部所检测的所述发送部的发送功率稳定时，进行所述阻抗可变匹配部的匹配参数调整。
3.根据权利要求1所述的无线通信模块，其中：
还具有：检测给定的外部环境条件的外部环境检测部；和
存储所述匹配参数的存储部，
所述控制部，把阻抗调整时所使用的所述阻抗可变匹配部的匹配参数、和由所述外部环境检测部所检测出的外部环境条件的信息关联后，存储到所述存储部中。
4.根据权利要求1所述的无线通信模块，其中：
还具有：存储所述匹配参数的存储部，
所述控制部，从所述信息机器取得机器识别信息，并把阻抗调整时所使用的所述阻抗可变匹配部的匹配参数、和所述机器识别信息关联后，存储到所述存储部中。
5.一种通信终端，从基站控制发送部的发送功率，包括：
阻抗可变匹配部，其配置在天线与所述发送部之间，通过使匹配参数变化，调整阻抗；
发送功率检测部，其检测在所述发送部中发送所需的发送功率；
控制部，其通过进行所述阻抗可变匹配部的匹配参数调整，使得由所述发送功率检测部所检测的所述发送部的发送功率的检测值变为最小。
6.根据权利要求5所述的通信终端，其中：
所述控制部，在由所述发送功率检测部所检测的所述发送部的发送功率稳定时，进行所述阻抗可变匹配部的匹配参数调整。
7.根据权利要求5所述的通信终端，其中：
还具有：检测给定的外部环境条件的外部环境检测部；和
存储所述匹配参数的存储部，
所述控制部，把阻抗调整时所使用的所述阻抗可变匹配部的匹配参数、和由所述外部环境检测部所检测出的外部环境条件的信息关联后，存储到所述存储部中。
8.一种通信装置的阻抗匹配方法，该通信装置具有阻抗可变匹配部和发送功率检测部，从基站控制所述发送部的发送功率，所述阻抗可变匹配部配置在天线与发送部之间，通过使匹配参数变化来调整阻抗；而所述发送功率检测部检测所述发送部中发送所需的发送功率，其中：
通过调整所述阻抗可变匹配部的匹配参数，使得由所述发送功率检测部所检测的所述发送部的发送功率的检测值变为最小，从而进行阻抗匹配。
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