CN1871799A - 配置驱动自动天线阻抗匹配 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于基于可配置式外壳(102)的当前配置选择用于天线(104)的适当阻抗的设备(100)和方法(1800)。配置检测器(118)检测无线通信设备(100)的可配置式外壳(102)的当前配置，在匹配电路块(120)中选择并向天线(104)提供对应的阻抗匹配电路。

Description

配置驱动自动天线阻抗匹配

技术领域

本发明一般来讲涉及用于天线阻抗匹配的设备和方法，更具体来讲，涉及用于基于设备配置自动地匹配该设备的天线阻抗的设备和方法。

背景技术

在无线通信设备中，天线在提供可靠通信方面起到关键性的作用。在为特定无线通信设备选择天线时，通常通过将其阻抗与期望阻抗匹配来优化天线性能，这常常由连接到天线的电子电路确定。然而，天线阻抗还可能受到附近的电磁损耗的或者反射的物体的影响。例如，对于与在独立设置中的自由空间操作良好匹配的无线通信设备中的天线，当该设备位于木制的书桌中时，该天线可以正常工作。然而，当它位于金属的文件柜中的时候，它的性能可能受到严重影响。对于便携式无线通信设备，比如蜂窝式电话，该蜂窝式电话极有可能被放置于影响天线性能的许多不同环境中。在当今的便携式通信设备中，可附着到便携式无线通信设备上的诸如个人数字助理(“PDA”)、数码照相机、或者扬声器电话之类的辅助设备日益普及。由于附着了辅助设备，便携式无线通信设备的电气特性，比如它的电长度或者电地平面，可能受到影响。受到影响的电气特性可能由于改变天线阻抗而损害到无线通信设备的天线性能。各种类型的折叠式、可旋转式和可拉伸式便携式无线通信设备也日益普及。这类便携式无线通信设备中的每一种均提供了打开和闭合位置：闭合位置用于空闲时的便于存放的小型尺寸，而打开位置用于工作时伸展的并且更加方便用户使用的尺寸。然而，如果为了开启或闭合位置中的任一位置而优化天线性能，则另一位置很可能呈现出相对于天线的不同电长度或者电地平面，这达不到最佳的天线性能。

附图说明

图1是无线通信设备的示例性方框图；

图2是图示出信号流和阻抗匹配电路选择的示例性方框图；

图3是处于闭合位置的可旋转式无线通信设备的示例性图表；

图4是处于打开位置的可旋转式无线通信设备的示例性图表；

图5是处于中间位置的可旋转式无线通信设备的示例性图表；

图6是处于闭合位置的折叠式无线通信设备的示例性图表；

图7是处于打开位置的折叠式无线通信设备的示例性图表；

图8是处于中间位置的折叠式无线通信设备的示例性图表；

图9是处于闭合位置的可拉伸式无线通信设备的示例性图表；

图10是处于打开位置的可拉伸式无线通信设备的示例性图表；

图11是处于中间位置的可拉伸式无线通信设备的示例性图表；

图12是没有附属装置的可附着式无线通信设备的示例性图表；

图13是具有第一附属装置的可附着式无线通信设备的示例性图表；

图14是具有第二附属装置的可附着式无线通信设备的示例性图表；

图15是用于收缩式天线的天线阻抗匹配的示例性方框图；

图16是处于展开位置的图15中具有收缩式天线的无线通信设备的示例性方框图；

图17是处于收起位置的图15中具有收缩式天线的无线通信设备的示例性方框图；以及

图18是概述根据本发明的无线通信设备的操作的示例性流程图；

具体实施方式

本发明提供一种设备和方法，用于基于无线通信设备的配置为该无线通信设备的天线提供适当的阻抗匹配。无线通信设备的配置范例可以包括、但是不局限于：具有至少一个打开位置和闭合位置的蛤壳式折叠配置，具有至少一个打开位置和闭合位置的可旋转式配置，具有至少一个打开位置和闭合位置的可拉伸式配置，以及具有可附着的辅助设备的可附着式配置。随着无线通信设备的配置改变，例如从闭合位置到打开位置，天线终端处的阻抗可能由于无线通信设备电磁特性方面的改变而发生变化。该变化可能引起天线失配，并且可能损害天线性能。因此，适合需要的是能基于无线通信设备的配置提供对于天线的适当阻抗。

图1是具有配置驱动自动天线阻抗匹配功能性的无线通信设备100的示例性方框图。无线通信设备100可以是、但是不局限于：诸如移动电话或者双向无线电设备之类的无线电话、寻呼装置、个人数字助理(“PDA”)、手持式计算机、诸如电视或者MP3播放器之类的音频/视频设备、网络浏览设备、写字板、用于手指或者笔的触控板、用于手指的触摸小键盘、虚拟笔、或者具有供无线通信使用的天线的任何类型的计算和通信设备。无线通信设备100包括可配置式外壳102，其收纳了天线104、收发信机106、处理器108、显示器110、用户接口112、音频输入和输出114、存储电路116、配置检测器118和匹配电路块120。匹配电路块可以包括多个可基于可配置式外壳102的配置进行选择的阻抗匹配电路。

一旦接收到无线信号，无线通信设备100经由天线104检测信号，以产生检测话音和/或数据信号。收发信机106与天线104耦合，其将检测信号转换为电基带信号，并对该电基带信号进行解调以恢复输入信息，比如由该无线信号传输的话音和/或数据。在从收发信机106接收输入信息之后，处理器108将输入信息格式化，以供输出到显示器110和/或音频输入和输出114。同样地，为了传输无线信号，处理器108将输出信息格式化，并将其传递到收发信机106，以便调制载波并且转换为调制信号。收发信机106向天线104传递调制信号，以传输到远端的收发信机(未示出)。

无线通信设备100的输入输出装置可以包括各种视觉、音频和/或动作设备。输出设备可以包括、但是不局限于：显示器110，和音频输入和输出114的诸如扬声器、警报器和蜂鸣器之类的音频输出。显示器110可以包括液晶显示器、发光二极管指示灯或者任何其他显示器。输入装置可以包括、但是不局限于：用户输入112和音频输入和输出114的音频输入。用户接口112可以包括键盘、小键盘、选择按钮、触摸垫、触摸屏、电容传感器、动作传感器、开关、或者任何其他用户输入。音频输入和输出114的音频输入可以包括麦克风或者任何其他音频输入。存储电路116可以用于存储和检索各种数据。处理器108可以执行各种操作，以便在存储电路116中存储、操作和检索信息。

无线通信设备100的内部构件还可以包括电源122和组件接口124。来自于各种可用辅助设备和额外组件之中的辅助设备126可以与组件接口124耦合，以便向无线通信设备100提供额外功能性和能力。电源122、比如电池，是由处理器108控制的，并且为内部组件提供电力以便它们可以正确地工作。

图2是图示出信号流和阻抗匹配选择的示例性方框图200。配置检测器118基于无线通信设备100的可配置式外壳102的配置204产生配置信号202。基于配置信号202，处理器108切换到天线104和收发信机106之间的匹配电路块120中所包括的多个可选择阻抗匹配电路(仅仅示出三个阻抗匹配电路：210、212和214)中的一个适当的阻抗电路210。

在图3中，图示出了将可旋转式通信设备300作为无线通信设备100的一个例子的本发明的示例性实施例。当可配置式外壳102处于闭合位置302的时候，配置检测器118产生指示闭合位置302的第一配置信号，并且将该第一配置信号传送给处理器108。然后处理器108从匹配电路块120中的多个可选择匹配电路中，为天线104选择一个与该闭合位置302相对应的适当的匹配电路。类似地，如图4中所示，当现在被示为具有第一和第二外壳206和208的可配置式外壳102处于打开位置402的时候，配置检测器118产生指示该打开位置402的第二配置信号，并且将该第二配置信号传送给处理器108。然后，处理器108从匹配电路块120中的多个可选择匹配电路中，为该天线104选择一个与打开位置402相对应的适当的匹配电路。正如图5所示出的，无线通信设备300可以具有不止闭合和打开位置302和402的位置，比如中间打开位置502。配置检测器118可以产生指示中间打开位置502的第三配置信号，并将该第三配置信号传送给处理器108。然后，处理器108能从匹配电路块120中的多个可选择匹配电路中，为该天线104选择一个与中间打开位置502相对应的适当的匹配电路。

天线104处的阻抗可能由于各种因素，而基于可配置式外壳102的配置发生变化。例如，由金属制成的可配置式外壳102可能因其接近天线104而影响天线性能。包含电气电路的可配置式外壳102也可能具有取决于可配置式外壳102的配置或者相对位置的特定电长度或者特定地平面配置。该配置也可能受到附属装置的影响，比如附着于可配置式外壳102的一端的辅助设备。下面举例说明无线通信设备100的各种实施例。在图6中示出了具有折叠式外壳602的无线通信设备600的闭合位置610，图7中图示出了其打开位置702，图8中图示出了其中间打开位置802，所述折叠式外壳602包括可移动地耦合到轴608的第一和第二外壳604和606。图9中图示出了具有可拉伸式外壳902的无线通信设备900的闭合位置908，图10中图示出了其打开位置1002，图11中图示出了其中间打开位置1102，该可拉伸式外壳902包括第一和第二外壳904和906。图12中图示出了具有可配置式外壳1202而没有附着辅助设备的无线通信设备1200作为第一配置1204，图13中图示出了其附着有第一可附着式辅助设备1302来作为第二配置1304，而图14中图示出了其附着有第二可附着式辅助设备1402来作为第三配置1404。

在上述图中图示出的天线104还可能是具有展开位置和收起位置的伸缩类型。图15是用于收缩式天线1502的天线阻抗匹配系统1500的示例性方框图。当收缩式天线1502处于展开位置的时候(由开关位置1504表示出)，收缩式天线1502与第一匹配电路块1506耦合，第一匹配电路块1506与收发信机1508耦合。当收缩式天线1502处于收起位置的时候(由开关位置1510表示出)，收缩式天线1502与第二匹配电路块1512耦合，第二匹配电路块1512与收发信机1508耦合。每一匹配电路块1506和1512包括与图2的匹配电路块中所示出的每一可采用的配置相对应的多个阻抗匹配电路。

图16是具有处于展开位置1600的收缩式天线1502的无线通信设备100的示例性方框图。在展开位置1600，具有第一端1602和第二端1604的收缩式天线1502通过第一端1602、经由匹配电路块1506和1512之一耦合到收发信机1508。

图17是具有处于收起位置1700的收缩式天线1502的无线通信设备100的示例性方框图。在收起位置1700，收缩式天线1502通过第二端1604、经由匹配电路块1506和1512之一与收发信机1508耦合。

图18是概述根据本发明的在上面的图1中示出的无线通信设备100的操作的示例性流程图1800。该过程开始于框1802，并且在框1804中，配置检测器118检测可配置式外壳102的当前配置。在框1806中，从匹配电路块120中选择一个适当的阻抗匹配电路。正如图2中所示出，匹配电路块120包括多个阻抗匹配电路，图2中将三个阻抗匹配电路210、212和214示为范例。多个阻抗匹配电路中的每一个均对应于可配置式外壳102中的一个特定配置，并且为天线104的该配置提供适当的阻抗。例如，匹配电路210可以对应于无线通信设备100的打开位置，匹配电路212可以对应于中间打开位置，并且匹配电路214可以对应于闭合位置。在框1808中，选定的匹配电路与天线102耦合，并且该过程结束于框1810。配置检测器118可以通过确定第二外壳208与第一外壳206的相对位置，来检测可配置式外壳102的当前配置。对于图3、4和5中示出的可旋转式无线通信设备300而言，可以通过测量由第一和第二外壳206和208绕显示器110形成的角度，来确定第二外壳208与第一外壳206的相对位置。对于图6、7和8中示出的折叠式无线通信设备600而言，可以通过测量由第一和第二外壳604和606绕轴608形成的角度，来确定第二外壳606与第一外壳604的相对位置。对于图9、10、和11中所示的可拉伸式无线通信设备900，可以通过测量第二外壳906相对于第二外壳906的基准位置滑落多远，来确定第二外壳906与第一外壳904的相对位置。对于图12、13和14中所示的备有附属装置的无线通信设备1200，配置检测器118可以通过检测可附着式辅助设备的存在来检测可配置式外壳102的当前配置。配置检测器118还可以确定附着到可配置式外壳的可附着式辅助设备的标识，以便选择适当的阻抗匹配电路。

尽管已经图示出和描述了本发明的最佳实施例，但应被理解的是本发明没有因此被限制。本领域普通技术人员将作出大量改进、改变、变动、置换和等效，而不背离所附列权利要求书中定义的本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.无线通信设备，包括：

可配置式外壳，具有多种可采用的配置；

与可配置式外壳耦合的配置检测器，该配置检测器被配置为检测所述多个可采用的配置中的当前配置，该配置检测器被配置为产生与检测到的当前配置相对应的信号；

收发信机，被收纳在该可配置式外壳的内部；

与收发信机耦合的阻抗匹配块，该阻抗匹配块包括多个阻抗匹配电路，该多个阻抗匹配电路中的每一个在所述多个可采用的配置中均具有对应配置；

与阻抗匹配块耦合的天线；以及

与配置检测器耦合、并且与阻抗匹配块耦合的处理器，该处理器被配置为从配置检测器接收与检测到的当前配置相对应的信号，该处理器还被配置为基于从配置检测器接收的信号来选择阻抗匹配块中的对应阻抗匹配电路。

2.根据权利要求1的无线通信设备，其中可配置式外壳由金属制成。

3.根据权利要求1的无线通信设备，其中可配置式外壳还包括：

第一外壳；以及

与第一外壳可移动地耦合的第二外壳。

4.根据权利要求3的无线通信设备，其中可配置式外壳是折叠式外壳、可拉伸式外壳、以及可旋转式外壳中的一种。

5.根据权利要求1的无线通信设备，其中可配置式外壳还包括：

第一外壳；以及

与第一外壳可拆卸地耦合的第二外壳。

6.根据权利要求1的无线通信设备，其中所述多个可采用的配置中每一个均具有对应的电长度和对应的接地面配置中的至少之一。

7.根据权利要求1中的无线通信设备，其中天线是具有展开位置和收起位置的收缩式天线，该收缩式天线包括：

第一端，其中所述第一端在收缩式天线处于展开位置时与收发信机耦合；以及

第二端，其中所述第二端在收缩式天线处于收起位置时与收发信机耦合。

8.根据权利要求7的无线通信设备，还包括：

在天线处于收起位置时与天线耦合的收起阻抗匹配块，该收起阻抗匹配块包括多个收起阻抗匹配电路，所述多个收起阻抗匹配电路中的每一个在天线处于收起位置的时候，在多个可采用的配置中具有对应的位置。

其中，所述处理器被配置为在天线处于收起位置的时候，基于从配置检测器接收的信号选择收起阻抗匹配块中的对应的收起阻抗匹配电路。

9.在具有天线和可配置式外壳的无线通信设备中为天线提供适当的阻抗匹配电路的方法，所述方法包括：

检测可配置式外壳的配置；

基于检测出的可配置式外壳的配置从多个阻抗匹配电路中选择适当的阻抗匹配电路，所述适当的阻抗匹配电路与检测出的可配置式外壳的配置唯一地对应；

将选定的阻抗匹配电路与天线耦合。

10.根据权利要求9的方法，其中检测可配置式外壳的配置还包括检测可配置式外壳的第一外壳相对于可配置式外壳的第二外壳的位置，所示第二外壳与所述第一外壳可移动地耦合。

11.根据权利要求10的方法，还包括通过在检测到所述第一外壳相对于第二外壳的位置之前相对于所述第二外壳展开第一外壳来打开无线通信设备。

12.根据权利要求10的方法，还包括通过在检测到所述第一外壳相对于第二外壳的位置之前相对于所述第二外壳旋转第一外壳来打开无线通信设备。

13.根据权利要求10的方法，还包括通过在检测到所述第一外壳相对于第二外壳的位置之前相对于所述第二外壳滑动第一外壳来打开无线通信设备。

14.根据权利要求9的方法，其中通过检测附着到可配置式外壳的可附着式辅助设备的存在来检测可配置式外壳的配置。

15.根据权利要求14的方法，其中检测附着到可配置式外壳的可附着式辅助设备的存在还包括确定附着到可配置式外壳的可附着式辅助设备的标识。

16.具有匹配电路块的无线通信设备，所述匹配电路块包括多个阻抗匹配电路，用于基于无线通信设备的可配置式外壳的配置来优化无线通信设备的收发信机和天线之间的匹配阻抗，所述可配置式外壳具有多个配置，每一阻抗匹配电路与所述多个配置中的特定配置相对应，所述无线通信设备包括：

与可配置式外壳耦合的配置检测器，用于确定可配置式外壳的当前配置，并且用户基于当前配置产生配置信号；以及

与配置检测器耦合的处理器，用于接收配置信号，其中所述处理器基于所述配置信号选择所述多个阻抗匹配电路中的适当阻抗匹配电路，并将选择的阻抗匹配电路耦合在收发信机和天线之间。

17.根据权利要求16的无线通信设备，其中所述天线是具有第一端和第二端的收缩式天线，所述收缩式天线具有展开位置和收起位置，其中当收缩式天线处于展开位置的时候，所述第一端与匹配电路块耦合。

18.根据权利要求17的无线通信设备，还包括：

与收缩式天线耦合的天线位置检测器，用于检测展开位置和收起位置之一，当检测到收起位置的时候，所述天线位置检测器将收起位置信号传送到处理器；以及

与处理器耦合的收起阻抗匹配块，该收起阻抗匹配块包括多个收起阻抗匹配电路，所述多个收起阻抗匹配电路中的每一个在天线处于收起位置的时候，在多个可采用的配置中具有对应的位置。

其中响应于接收到收起位置信号，处理器选择收起阻抗匹配块中的对应的收起阻抗匹配电路。

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