DE102013108274A1

DE102013108274A1 - Abstimmen einer Antenne über eine mehrfach gespeiste Transceiver-Architektur

Info

Publication number: DE102013108274A1
Application number: DE102013108274.2A
Authority: DE
Inventors: Osama Nafeth Alrabadi; Alexandru Daniel Tatomirescu; Mikael Bergholz Knudsen; Gert F. Pedersen; Mauro Pelosi; Samantha Caporal Del Barrio; Paul Olesen; Peter Bundgaard
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2014-03-06
Also published as: CN103684501A; US20140062813A1; US9252492B2; CN103684501B

Abstract

Die offenbarte Erfindung bezieht sich auf eine Antennenkonfiguration, die konfiguriert ist, die Sendefrequenz abzustimmen, ohne Filter zu verwenden. Die Antennenkonfiguration umfasst eine abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne, die konfiguriert ist, eine elektromagnetische Strahlung drahtlos zu senden. Ein Signalgeber ist konfiguriert, eine Vielzahl von Signalen zu erzeugen, die gemeinsam einem zu sendenden Signal entsprechen. Die Vielzahl von Signalen weist eine Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz zwischen den Signalen auf. Die Vielzahl von Signalen wird an eine Vielzahl von Antennenzuleitungen geleitet, die an räumlich getrennten Stellen der abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne angeschlossen sind. Die Werte der Phasenverschiebung und/oder Amplitudendifferenz definieren einen Reflexionskoeffizienten der Antenne, der die Frequenzeigenschaften steuert, mit denen die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne arbeitet, sodass durch das Variieren der Phasenverschiebung und/oder der Amplitudendifferenz die Frequenzeigenschaften selektiv eingestellt werden können.

Description

HINTERGRUND
In vielen modernen drahtlosen Kommunikationseinrichtungen (z. B. Mobiltelefone, drahtlose Sensoren, PDAs usw.) ist die Verwendung von Mehrband-Transceivern weit verbreitet. Mehrband-Transceiver sind in der Lage eine elektromagnetische Strahlung auf einer Vielzahl verschiedener Frequenzen zu senden und zu empfangen. Ein Dualband-Mobiltelefon ist beispielsweise in der Lage Signale auf zwei Frequenzen zu senden und zu empfangen; ein Quadband-Mobiltelefon ist in der Lage auf vier Frequenzen zu senden und zu empfangen usw.
In modernen mobilen Kommunikationseinrichtungen ist der Betrieb auf mehr als einer Frequenz wichtig. An verschiedenen Orten der Welt werden zum Beispiel verschiedene drahtlose Normen (z. B. GSM, TMDA, CMDA usw.) verwendet, sodass die Verwendung einer abstimmbaren Antenne einem Mobiltelefon ermöglicht, in verschiedenen drahtlosen Normen zu kommunizieren. Außerdem können selbst die gleichen drahtlosen Normen verschiedene Frequenzen innerhalb eines Gebiets oder mehr als eine Frequenz innerhalb eines Gebiets verwenden. Innerhalb eines GSM-Netzwerks können zum Beispiel verschiedene Gebiete auf verschiedenen Bändern betrieben werden. In den Vereinigten Staaten verwendet ein GSM-Netzwerk zum Beispiel zwei Bänder (z. B. 850 MHz oder 1900 MHz), während Europa zwei andere Bänder verwendet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockschaubild eines Sendersystems, das eine abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne umfasst, die konfiguriert ist, eine elektromagnetische Strahlung mit einer Vielzahl von Frequenzeigenschaften zu senden.
2 zeigt eine grafische Darstellung, die einen beispielhaften Reflexionskoeffizienten einer Antenne als Funktion der Frequenz für eine offenbarte, abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne darstellt.
3A und 3B zeigen einen beispielhaften Betrieb einer offenbarten, abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne.
4 zeigt ein beispielhaftes Sendersystem, das ein Steuerelement aufweist, welches konfiguriert ist, eine variable Phase und/oder Amplitude in eine Vielzahl von Signalen einzufügen, die an eine abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne geleitet wird.
5 zeigt ein Blockschaubild, das ein stufenförmiges Netzwerk einer offenbarten, mehrfach gespeisten Antenne zeigt, die zwei Antennenzuleitungen hat.
6 bis 8 zeigen verschiedene Aspekte einer abstimmbaren, mehrfach gespeisten, ebenen umgekehrten F-Antenne, wie sie hier bereitgestellt wird.
9 ist ein Ablaufplan eines beispielhaften Verfahrens für das Abstimmen einer abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne.
10 zeigt ein Beispiel einer mobilen Kommunikationseinrichtung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Der beanspruchte Erfindungsgegenstand wird jetzt unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um sich durchgängig auf die gleichen Elemente zu beziehen. In der nachfolgenden Beschreibung werden zu Erklärungszwecken zahlreiche spezifische Einzelheiten erläutert, mit dem Ziel ein umfassendes Verständnis des beanspruchten Erfindungsgegenstands bereitzustellen. Es kann jedoch offensichtlich sein, dass der beanspruchte Erfindungsgegenstand ohne diese spezifischen Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden kann.
Ein herkömmlicher Mehrband-Sender umfasst typischerweise eine sperrige Breitbandantenne, die über einen oder mehrere Filter mit einem Signalgeber verbunden ist. Die Breitbandantenne sendet über einen breiten Frequenzbereich, während der eine oder mehrere Filter betrieben werden, um die außerhalb eines gewünschten Frequenzbereichs gesendeten Hochfrequenzsignale zu dämpfen. Obwohl das Verwenden von Filtern gemeinsam mit einer Breitbandantenne dem Transceiver ermöglicht, auf einer Vielzahl von verschiedenen Frequenzen zu arbeiten, weist eine solche Senderarchitektur Nachteile auf. Die Breitbandantenne ist zum Beispiel größer und weniger leistungsfähig als Schmalbandantennen. Außerdem werden für das Betreiben eines Senders auf vielen Frequenzen eine größere Anzahl von Filtern verwendet. Die Breitbandantenne und die Filter vergrößern die Abmessungen, die Kosten und den Stromverbrauch des Senders, was in den heutigen kleinen mobilen Kommunikationseinrichtungen mit geringem Stromverbrauch nicht erwünscht ist.
Dementsprechend bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Antennenkonfiguration, die eine abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne umfasst, die konfiguriert ist, die Sendefrequenz eines Senders abzustimmen. Die Antennenkonfiguration umfasst eine abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne, die konfiguriert ist, eine elektromagnetische Strahlung drahtlos zu senden. Ein Signalgeber ist konfiguriert, eine Vielzahl von Signalen zu erzeugen, die eine spezifische Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz untereinander aufweisen und die gemeinsam einem zu sendenden Signal entsprechen. Die Vielzahl von Signalen wird an eine Vielzahl von Antennenzuleitungen geleitet, die an räumlich getrennten Stellen der abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne angeschlossen sind. Die spezifische Phasenverschiebung und/oder Amplitudendifferenz definiert einen Reflexionskoeffizienten des Antenneneingangs, der die Frequenzeigenschaften steuert, mit denen die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne arbeitet, sodass bei einem Variieren der Phasenverschiebung und/oder der Amplitudendifferenz die Frequenzeigenschaften selektiv eingestellt werden können.
Die offenbarte, abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne kann die unerwünschten Aspekte eines herkömmlichen Mehrband-Senders verringern. Dies wird erreicht, indem es einer Schmalbandantenne, die eine geringere Größe und eine höhere Leistungsfähigkeit als eine Breitbandantenne hat, ermöglicht wird, auf einer Vielzahl von Frequenzen zu senden. Sie verringert auch die Verwendung von Filtern, da ein Teil der HF-Filterfunktionalität von der abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne selbst durchgeführt wird.
1 zeigt ein Blockschaubild eines Sendersystems 100, das eine abstimmbare mehrfach gespeiste Antenne 106 umfasst, die konfiguriert ist, eine elektromagnetische Strahlung über eine Vielzahl von Frequenzeigenschaften (z. B. Sendefrequenzen; Frequenzbandbreite usw.) zu senden. Es bleibt anzumerken, dass die hier beschriebenen Figuren sich zwar auf ein Sendersystem beziehen, aber dass die offenbarte, abstimmbare Mehrband-Antenne auch in einem Transceiver-System umgesetzt werden kann.
Das Sendersystem 100 umfasst ein Sendemodul 102, das konfiguriert ist, eine Vielzahl von Hochfrequenzsignalen (HF-Signalen) S₁(A₁, Φ₁), ..., S_n(A_n, Φ_n) zu erzeugen, die gemeinsam einem zu sendenden Signal entsprechen. Die Vielzahl von HF-Signalen S₁(A₁, Φ₁), ..., S_n(A_n, Φ_n) ist Versionen eines gleichen HF-Signals, das variierende Phasen und/oder Amplituden aufweist, sodass die Vielzahl von HF-Signalen S₁(A₁, Φ₁), ..., S_n(A_n, Φ_n) eine Phasenverschiebung (z. B. ΔΦ = Φ₁ – Φ₂) und/oder eine Amplitudendifferenz (z. B. ΔA = A₁ – A₂) untereinander aufweisen.
Das Sendemodul 102 steht in Kommunikation mit der abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne 106, die konfiguriert ist, eine elektromagnetische Strahlung über eine 360° umspannende Strahlungscharakteristik drahtlos zu senden. In einigen Beispielen kann die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne 106 eine Schmalbandantenne umfassen. In anderen Beispielen kann die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne 106 zum Beispiel eine Breitbandantenne oder eine Ultrabreitbandantenne umfassen. Die mehrfach gespeiste Antenne 106 umfasst eine Vielzahl von Antennenzuleitungen 104a, ..., 104n, die an räumlich voneinander getrennten Eingangsknoten IN₁ bis IN_n an die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne 106 angeschlossen sind. Die Vielzahl von Antennenzuleitungen 104a, ..., 104n ist konfiguriert, die Vielzahl von HF-Signalen S₁(A₁, Φ₁), ..., S_n(A_n, Φ_n) gleichzeitig an die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne 106 zu leiten.
In einigen Beispielen umfasst das Sendemodul 102 einen Signalgeber 108 (z. B. eine HF-Quelle), der konfiguriert ist, das zu sendende Signal S_tran zu erzeugen. In einigen Fällen wird vom Signalgeber 108 ein asymmetrisches, zu sendendes Signal S_tran an ein Spaltelement 110 ausgegeben, das konfiguriert ist, das Signal S_tran in eine Vielzahl von identischen HF-Signalen S₁, ..., S_n aufzuspalten. Die Vielzahl von HF-Signalen S₁, ..., S_n wird an ein Einstellmodul 112 geleitet, das konfiguriert ist, die Amplitude und/oder die Phase der HF-Signale S₁, ..., S_n einzustellen, was dazu führt, dass die Vielzahl von HF-Signalen S₁(A₁, Φ₁), ..., S_n(A_n, Φ_n) eine Phasenverschiebung und/oder eine Amplitudenverschiebung untereinander aufweisen.
In einigen Beispielen umfasst das Einstellmodul 112 einen oder mehrere Phasenschieber wie zum Beispiel die Phasenschieber 112a oder 112b, die konfiguriert sind, eine Phasenverschiebung in eines oder mehrere der Vielzahl von HF-Signalen S₁, ...S_n einzufügen. In anderen Beispielen umfasst das Einstellmodul 112 einen oder mehrere Vektormodulatoren, die konfiguriert sind, die Phasen- und/oder Amplitudeneigenschaften der Vielzahl von HF-Signalen S₁, ..., S_n einzustellen. Bei einigen Ausführungsformen sind das Spaltelement 110 und/oder das Einstellmodul 112 in einem digitalen Signalgeber enthalten, der konfiguriert ist, eine Vielzahl von Signalen mit einer jeweiligen Phasenverschiebung untereinander zu erzeugen.
Das Bereitstellen der Vielzahl von HF-Signalen S₁(A₁, Φ₁), ..., S_n(A_n, Φ_n) mit spezifischen Phasen und/oder Amplituden an einer einzigen Antenne verursacht, dass die Signale gemeinsam die mehrfach gespeiste Antenne 106 in einer Weise anregen, die steuert, wie die Antenne in Schwingung versetzt wird (d. h., sie steuert die Frequenz, auf der die Antenne eine Strahlung sendet). In einigen Aspekten definieren die Phasenverschiebung und/oder Amplitudendifferenz zwischen der Vielzahl von HF-Signalen S₁(A₁, Φ₁), ..., S_n(A_n, Φ_n) eine Sendefrequenz, mit der die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne das zu sendende Signal S_tran sendet. Die Vielzahl von Signalen umfasst zum Beispiel ein erstes HF-Signal S₁(A₁, Φ₁) mit einer ersten Phase Φ₁ und ein zweites HF-Signal S₂(A₂, Φ₂) mit einer zweiten Phase Φ₂, wobei die erste und die zweite Phase Φ₁ und Φ₂ um einen Phasenverschiebungswert ΔΦ gegeneinander phasenverschoben sind, wodurch die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne 106 veranlasst wird, mit einer spezifischen Frequenz zu schwingen. Die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne 106 kann drei oder mehr Antennenzuleitungen 104a, ..., 104n umfassen. Das Sendersystem 100 kann die Frequenzeigenschaften abstimmen, die sowohl den Wert als auch die Größe eines Frequenzbands umfassen, auf dem gesendet wird.
Insbesondere die spezifischen Phasen und/oder Amplituden der Vielzahl von HF-Signalen S₁(A₁, Φ₁), ..., S_n(A_n, Φ_n) kann gewählt werden, um den Reflexionskoeffizienten des Antenneneingangs Γ_in der Antenne zu steuern (d. h., die Steuerleistung, die zur Antenne geht). Durch das Steuern des Reflexionskoeffizienten des Antenneneingangs Γ_in, kann die Frequenz des Signals gesteuert werden, das von der abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne 106 gesendet wird. Wenn zum Beispiel der Reflexionskoeffizient des Eingangs Γ_in so eingestellt wird, dass er einen niedrigen Reflexionskoeffizienten bei einer spezifischen Frequenz aufweist, wird die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne auf dieser Frequenz senden. Wenn alternativ der Reflexionskoeffizient des Antenneneingangs Γ_in so eingestellt wird, dass er einen hohen Reflexionskoeffizienten bei einer spezifischen Frequenz aufweist, kann die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne nicht auf dieser Frequenz senden.
2 zeigt zum Beispiel eine grafische Darstellung 200, die einen beispielhaften Reflexionskoeffizienten eines Antenneneingangs Γ_in (y-Achse) als eine Funktion der Frequenz (x-Achse) für eine offenbarte, abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne darstellt. Bei einer ersten Frequenz f₁ verursacht eine spezifische Kombination von Phasen und/oder Amplituden der Vielzahl von Signalen, dass der Reflexionskoeffizient eines Antenneneingangs Γ_in einen relativ niedrigen Wert aufweist, sodass die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne auf der ersten Frequenz f₁ sendet (d. h., eine kleine Menge der Energie der Vielzahl von Signalen wird von der mehrfach gespeisten Antenne wegreflektiert). Bei einer zweiten Frequenz f₂ verursacht eine spezifische Kombination von Phasen und/oder Amplituden der Vielzahl von Signalen, dass der Reflexionskoeffizient eines Antenneneingangs Γ_in einen relativ hohen Wert aufweist, sodass die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne nicht auf der zweiten Frequenz f₂ sendet (d. h., ein größter Teil der Energie der Vielzahl von Signalen wird von der mehrfach gespeisten Antenne wegreflektiert). Daher können durch das Einstellen der Phasen und/oder der Amplitude der Signale, die an die verschiedenen Antennenzuleitungen einer einzigen Antenne geleitet werden, der Reflexionskoeffizient des Antenneneingangs Γ_in, und daher die Frequenz eines gesendeten Signals abgestimmt werden.
3A und 3B zeigen ein Beispiel eines Betriebs einer offenbarten, abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne.
3A zeigt ein Blockschaubild eines Sendersystems 300, das eine mehrfach gespeiste Antenne 308 (z. B. eine Schmalbandantenne) aufweist, die über einen Frequenzbereich konfiguriert ist, der eine Vielzahl von verschiedenen Frequenzen umfasst.
In einem Beispiel umfasst die mehrfach gespeiste Antenne 308 eine ebene, umgekehrte F-Antenne (planar inverted F antenna, PIFA). Die PIFA umfasst ein erregbares ebenes Element 310, das über einer Massefläche 312 angeordnet ist. Das erregbare ebene Element 310 hat eine Länge x₁ und eine Breite y₁, und ist von der Massefläche 312, die eine Länge x₂ und eine Breite y₂ hat, durch eine Höhe h getrennt. In einigen Beispielen sind x₂ und y₂ beträchtlich größer als x₁ und y₁, was dazu führt, dass die Massefläche 312 größer ist als das erregbare ebene Element 310.
Das erregbare ebene Element 310 ist mit dem Signalgeber 302 über eine erste Antennenzuleitung 314a und eine zweite Antennenzuleitung 314b verbunden, die ihrerseits über eine Vielzahl von Antennenanschlüssen an die mehrfach gespeiste Antennenzuleitung 308 angeschlossen sind. Zum Beispiel ist die erste Antennenzuleitung 314a an einem ersten Antennenanschluss P₁, der an einer ersten Stelle angebracht ist, mit der mehrfach gespeisten Antenne 308 verbunden und die zweite Antennenzuleitung 314b ist an einem zweiten Antennenanschluss P₂, der an einer zweiten Stelle angebracht ist, mit der mehrfach gespeisten Antenne 308 verbunden.
In einigen Beispielen sind die Antennenzuleitungen 314a und 314b außerdem mit dem Signalgeber 302 über ein Spaltelement 304 und ein Einstellmodul 306 verbunden, das ein oder mehrere Phasenschieber 306a und 306b umfasst. Das Spaltelement 304 ist konfiguriert, vom Signalgeber 302 ein zu sendendes Signal zu empfangen, und ein erstes und ein zweites Ausgangssignal S₁(Φ) und S₂(Φ) zu erzeugen, die identisch zueinander sind. Das erste und das zweite Ausgangssignal S₁(Φ) und S₂(Φ) werden an das Einstellmodul 306 geleitet, das konfiguriert ist, eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangssignal S₁(Φ) und S₂(Φ) einzufügen, sodass ein eingestelltes erstes und ein eingestelltes zweites Ausgangssignal S₁(Φ₁) und S₂(Φ₂) erzeugt werden, zwischen denen eine Phasenverschiebung (ΔΦ = Φ₁ – Φ₂) vorhanden ist.
In einigen Beispielen sind die Phasenschieber 306a and 306b konfiguriert, eine analoge Phasenverschiebung in das erste und/oder das zweite Ausgangssignal S₁(Φ) und S₂(Φ) einzufügen. Die Phasenschieber 306a und 306b können zum Beispiel variable Sendeleitungen umfassen, die konfiguriert sind, eine Phasenverschiebung in das erste Ausgangssignal S₁(Φ) und/oder das zweite Ausgangssignal S₂(Φ) einzufügen. In einigen Beispielen kann die durch einen analogen Phasenschieber eingefügte Phasenverschiebung digital gesteuert werden (z. B. durch ein digitales Steuerwort, das den (die) Phasenverschiebungswert(e) steuert).
Ein Steuerelement 316 ist konfiguriert, die von den Phasenschiebern 306a und 306b eingefügten Werte der Phasenverschiebung und/oder der Amplitudendifferenz unabhängig zu steuern, sodass eine Sendefrequenz definiert wird. Bei einigen Ausführungsformen ist das Steuerelement 316 konfiguriert, die Phase und/oder die Amplitude von einem oder mehreren Signalen, S₁(Φ) und/oder S₂(Φ) dynamisch einzustellen. Beim dynamischen Einstellen der Phase und/oder der Amplitude von einem oder mehreren Signalen kann das Steuerelement 316 der mehrfach gespeisten Antenne 308 ermöglichen, in einer Vielzahl von Betriebsmodi zu arbeiten, die Signale auf einem breiten Spektrum von Frequenzen senden, oder es kann Änderungen an der Antenne berücksichtigen, die von Änderungen in einer Benutzerumgebung verursacht werden (z. B. einer Änderung der Position eines Mobiltelefons in Bezug auf einen Benutzer). In einigen Beispielen ist das Steuerelement 316 konfiguriert, zu veranlassen, dass die Phasenschieber 306a und 306b verschiedene Kombinationen von Phasenverschiebungen und/oder Amplitudendifferenzen bereitstellen, die verschiedenen drahtlosen Kommunikationsnormen entsprechen (z. B. ein erster Betriebsmodus, der einer ersten drahtlosen Kommunikationsnorm entspricht, und ein zweiter Betriebsmodus, der einer zweiten drahtlosen Kommunikationsnorm entspricht usw.).
In einem Beispiel umfasst die mehrfach gespeiste Antenne 308 eine PIFA, die ein erregbares ebenes Element 310 mit den Dimensionen x₁ = 15 mm und y₁ = 40 mm und eine Massefläche 312 mit den Dimensionen x₂ = 40 mm und y₂ = 100 mm und einer Dicke von 1 mm aufweist. Die Massefläche 312 ist von dem erregbaren ebenen Element 310 durch eine Höhe h = 4 mm getrennt. Durch das Variieren der von den Einstellelementen 306a und 306b eingefügten Phasen kann das Steuerelement 316 verschiedene Phasenverschiebungen bereitstellen, die einer Betriebsfrequenz von 800 MHz, 1800 MHz und 2,45 GHz sowohl im Freiraum als auch in der Nähe eines Benutzers entsprechen (z. B. in einem normalen Kopplungsszenarium unter dem Einfluss der Benutzerhand).
3B zeigt eine grafische Darstellung 318, die einen Reflexionskoeffizienten einer Antenne Γ_in (y-Achse) als eine Funktion der Frequenz (x-Achse) für verschiedene Phasenverschiebungskombinationen darstellt. Die verschiedenen Phasenverschiebungskombinationen entsprechen einer Betriebsfrequenz von 800 MHz, 1800 MHz und 2,45 GHz sowohl im Freiraum (Trendkurve 320) als auch in der Nähe eines Benutzers (Trendkurve 322) (z. B. in einem normalen Kopplungsszenarium unter dem Einfluss der Benutzerhand).
Das Steuerelement 316 ist in einem ersten Betriebsmodus 324 zum Beispiel konfiguriert, die in die Signale S₁ und S₂ eingefügten Phasenverschiebungen so einzustellen, dass die mehrfach gespeiste Antenne 308 Signale auf einer Frequenz von 800 MHz sendet. Um Signale auf einer Frequenz von 800 MHz zu senden, fügt das Steuerelement verschiedene Phasenverschiebungen ein, abhängig davon, ob das Sendersystem 300 im Freiraum (Trendkurve 320) oder in der Nähe eines Benutzers (Trendkurve 322) betrieben wird. Wenn das Sendersystem 300 im Freiraum betrieben wird, fügt das Steuerelement 316 eine Phasenverschiebung von Φ₁ = 187° in das erste Signal S₁(Φ) und eine Phasenverschiebung von Φ₂ = 222° in das zweite Signal S₂(Φ) ein. Wenn das Sendersystem 300 alternativ in der Nähe eines Benutzers (z. B. von einem Benutzer, der ein Mobiltelefon hält) betrieben wird, fügt das Steuerelement 316 eine Phasenverschiebung von Φ₁ = 153° in das erste Signal S₁(Φ) und eine Phasenverschiebung von Φ₂ = 250° in das zweite Signal S₂(Φ) ein.
In einem zweiten Betriebsmodus 326 ist das Steuerelement 316 konfiguriert, die in die Signale S₁(Φ) und S₂(Φ) eingefügten Phasenverschiebungen so einzustellen, dass die mehrfach gespeiste Antenne 308 Signale auf einer Frequenz von 1800 MHz sendet. Wenn das Sendersystem 300 im Freiraum betrieben wird, fügt das Steuerelement 316 eine Phasenverschiebung von Φ₁ = 168° in das erste Signal S₁(Φ) und eine Phasenverschiebung von Φ₂ = 101° in das zweite Signal S₂(Φ) ein. Wenn das Sendersystem 300 in der Nähe eines Benutzers betrieben wird, fügt das Steuerelement 316 eine Phasenverschiebung von Φ₁ = 159° in das erste Signal S₁(Φ) und eine Phasenverschiebung von Φ₂ = 103° in das zweite Signal S₂(Φ) ein.
In einem dritten Betriebsmodus 328 ist das Steuerelement 316 konfiguriert, die in die Signale S₁(Φ) and S₂(Φ) eingefügten Phasenverschiebungen so einzustellen, dass die mehrfach gespeiste Antenne 308 Signale auf einer Frequenz von 2,45 GHz sendet. Wenn das Sendersystem 300 im Freiraum betrieben wird, fügt das Steuerelement 316 eine Phasenverschiebung von Φ₁ = 186° in das erste Signal S₁(Φ) und eine Phasenverschiebung von Φ₂ = 140° in das zweite Signal S₂(Φ) ein. Wenn das Sendersystem 300 in der Nähe eines Benutzers (z. B. von einem Benutzer, der ein Mobiltelefon hält) betrieben wird, fügt das Steuerelement 316 eine Phasenverschiebung von Φ₁ = 0° in das erste Signal S₁(Φ) und eine Phasenverschiebung von Φ₂ = 324° in das zweite Signal S₂(Φ) ein.
4 zeigt ein Sendersystem 400, das ein Steuerelement 414 aufweist, das konfiguriert ist, ein oder mehrere Einstellelemente 406a, 406b in einem Einstellmodul 404 dynamisch so zu steuern, dass eine variable Phase und/oder Amplitude in eine Vielzahl von Signalen eingefügt wird, die von einem Sendemodul 402 an eine abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne 408 geleitet werden.
Das Sendersystem 400 umfasst eine Rückkopplungsschleife 410, die sich von der mehrfach gespeisten Antenne 408 bis zum Steuerelement 414 erstreckt. In einigen Beispielen umfasst die Rückkopplungsschleife 410 ein Messelement 412, das konfiguriert ist, einen Frequenzgang zu erkennen, der eine oder mehrere Frequenzeigenschaften (z. B. eine Betriebsfrequenz) der mehrfach gespeisten Antenne 408 umfasst, und ein Messsignal S_meas auf der Grundlage der erkannten Frequenzeigenschaften zu erzeugen. Das Messsignal S_meas wird an das Steuerelement geleitet, welches als Reaktion auf das empfangene Messsignal S_meas selektiv ein Steuersignal S_CTRL erzeugt, das konfiguriert ist, die Phase und/oder Amplitude, die durch das eine oder mehrere Einstellelemente 406a, 406b eingefügt wurden, so einzustellen, dass die Betriebsfrequenz der mehrfach gespeisten Antenne 408 variiert wird. In einigen Beispielen kann das Messelement 412 im Sendersystem 400 enthalten sein, sodass das Messsignal S_meas ein lokales Rückkopplungssignal umfasst. In anderen Beispielen ist das Messelement 412 in einem eigenständigen Transceiver enthalten, sodass das Messsignal S_meas von einem anderen Element empfangen wird, das konfiguriert ist, das gesendete Signal zu empfangen.
In einigen Beispielen ist das Messelement 412 konfiguriert, ein Messsignal S_meas dann zu erzeugen, wenn Änderungen in der Betriebsfrequenz aufgrund von Benutzerinteraktionen und/oder anderen Annäherungseffekten erkannt werden. In einem solchen Fall ist das Steuerelement 414 so konfiguriert, dass es ein Messsignal S_meas empfängt, auf dessen Grundlage es die Phasenverschiebung und/oder Amplitudendifferenz zwischen der Vielzahl von Signalen einstellt, um die Änderungen in der Betriebsfrequenz zu berücksichtigen. In anderen Fällen ist das Messelement konfiguriert, die Betriebsfrequenz der mehrfach gespeisten Antenne 408 regelmäßig zu messen. Dieser Fall kann den Stromverbrauch des Messelements 412 verringern.
In einigen Beispielen ist das Steuerelement 414 konfiguriert, die Phasenverschiebung und/oder die Amplitudendifferenz zwischen der Vielzahl von Signalen S₁(A₁, Φ₁), ..., S_n(A_n, Φ_n) iterativ einzustellen, wobei ein iterativer Algorithmus verwendet wird, der die Phasenverschiebung und/oder Amplitudendifferenz so lange verändert, bis das Messelement 412 eine gewünschte Sendefrequenz erkennt. Das Steuerelement 414 kann zum Beispiel einen in einem Speicherelement 416 gespeicherten Algorithmus verwenden, um sich blind einer Sendefrequenz anzunähern, indem die auf die Signale angewandte Phasenverschiebung und/oder Amplitudendifferenz verändert wird, und indem (über das Messelement 412) eine sich ergebende Sendefrequenz so lange gemessen wird, bis eine gewünschte Sendefrequenz erreicht wird.
In anderen Beispielen ist das Steuerelement 414 konfiguriert, die Phasen und/oder Amplitude einer Vielzahl von Signalen auf der Grundlage vorbestimmter Kombinationen von Phasen- und/oder Amplitudenwerten einzustellen, die in einem Speicherelement 416 (das z. B. eine Wertetabelle umfasst) gespeichert sind. In solchen Fällen umfasst das Speicherelement 416 eine Vielzahl von Phasenverschiebungs- und/oder Amplitudendifferenzkombinationen, die einer Vielzahl von Sendefrequenzen zugeordnet sind. Wenn die mehrfach gespeiste Antenne 408 auf einer gegebenen Frequenz senden soll, greift das Steuerelement 414 auf das Speicherelement 416 zu, um die zu verwendende Phasenverschiebung und/oder Amplitudendifferenz zu bestimmen. In einigen Beispielen kann das Speicherelement 416 konfiguriert sein, um anfängliche Phasen- und/oder Amplitudenwerte einer Vielzahl von Signalen bereitzustellen, die an eine mehrfach gespeiste Antenne 408 geleitet werden, während ein iterativer Algorithmus verwendet wird, um die Werte unter Berücksichtigung von Änderungen in einem Frequenzgang der mehrfach gespeisten Antenne 408 einzustellen (z. B. aufgrund externer Anwendungsfälle).
5 zeigt ein Blockschaubild 500, das ein stufenförmiges Netzwerk einer offenbarten, mehrfach gespeisten Antenne zeigt, die zwei Antennenzuleitungen hat, die von einem Signalgeber angetrieben werden.
Die Standardstreumatrix S_A entspricht Sende- und Empfangskanälen, wenn die beiden Antennenzuleitungen auf 50 Ω enden. Der stufenweise Aufbau der mehrfach gespeisten Antenne mit einem 3-dB-Leistungsspaltelement S_3dB und einem Phasenschieber S_Φ ergibt einen Reflexionskoeffizienten des Antenneneingangs Γ_in.
Insbesondere ein Drei-Dezibel-Leistungsspaltelement hat eine skalare Darstellung 502 von
wobei s₁₁ = 0, s₁₂ = [1 1]^T, s₂₁= [1 1]^T und
Die Matrixdarstellung 504 des Phasenschiebers ist:
Die stufenweise Anordnung des Drei-Dezibel-Leistungsspaltelements mit dem Phasenschieber ergibt einen Reflexionskoeffizienten des Antenneneingangs Γ_in, dessen Matrixdarstellung 506: Γ_in = s₁₁ + s T / 12 (I₂ – S_ΦS_AS_ΦS₂₂)^–1S_ΦS_AS_Φs₂₁ lautet, wobei I₂ eine 2×2-Einheitsmatrix ist. Auf der Grundlage der obigen Gleichung ist es offensichtlich, dass der Reflexionskoeffizient des Antenneneingangs Γ_in aus der Sicht des Signalgebers eine Funktion der Phasenverschiebungen Φ₁ und Φ₂ ist.
Es bleibt anzumerken, dass die offenbarte, abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne in vielfältiger Weise umgesetzt werden kann. Die 6 bis 9 zeigen zahlreiche Umsetzungen einer abstimmbaren mehrfach gespeisten Antenne, wie sie hier bereitgestellt wird. Obwohl das Transceiver-System in den 6 bis 9 mit zwei Antennenzuleitungen dargestellt ist, wird darauf hingewiesen, dass die offenbarte, mehrfach gespeiste Antenne nicht auf zwei Antennenzuleitungen begrenzt ist. Stattdessen kann die offenbarte, mehrfach gespeiste Antenne jede beliebige Anzahl an Antennenzuleitungen aufweisen. Obwohl in den 6 bis 9 ein mehrfach gespeiste Antennen dargestellt werden, die PIFA-Antennen umfassen, wird der Fachmann außerdem erkennen, dass die mehrfach gespeisten Antennen zahlreiche verschiedene Antennenarten umfassen können. Bei einigen Ausführungsformen können die mehrfach gespeisten Antennen ebene umgekehrte F-Breitbandantennen (PIFA) und/oder Breitbandantennen mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen (multiple-input/multiple-output, MIMO) umfassen. In einigen Beispielen können die mehrfach gespeisten Antennen MIMO-Breitbandantennen umfassen und die Empfangsantenne kann zum Beispiel eine Breitband-PIFA umfassen.
6 zeigt ein beispielhaftes Blockschaubild eines Sendersystems 600, das einen Signalgeber 602 aufweist, der an eine mehrfach gespeiste Antenne 612 angeschlossen ist, die eine ebene umgekehrte F-Antenne (PIFA) umfasst.
Der Signalgeber 602 ist konfiguriert, ein Differenzsignal zu erzeugen, das einem zu sendenden Signal entspricht. Das Differenzsignal wird an einen Hybridkoppler 604 geleitet, der konfiguriert ist, das Differenzsignal zu empfangen und ein asymmetrisches Signal zu erzeugen, das an einen symmetrischen Leistungsverstärker 606 ausgegeben wird, der konfiguriert ist, das asymmetrische Signal zu verstärken. Durch die Ausgabe eines asymmetrischen Signals ist der Signalgeber 602 kompatibel mit herkömmlichen Leistungsverstärkern, die konfiguriert sind, asymmetrische Signale zu empfangen.
Der Ausgang des symmetrischen Leistungsverstärkers 606 wird an ein Spaltelement 608 geleitet, das konfiguriert ist, das Ausgangssignal des symmetrischen Leistungsverstärkers 606 in identische erste und zweite Signale aufzuspalten, die über eine erste und eine zweite Antennenzuleitung 614a und 614b an die mehrfach gespeiste Antenne 612 geleitet werden. Das Spaltelement 608 kann eine T-Verzweigung oder einen variablen Hybridkoppler umfassen. Das erste Signal wird über einen ersten Pfad an ein erstes Phasenverschiebungselement 610a geleitet und das zweite Signal wird über einen zweiten Pfad an ein zweites Phasenverschiebungselement 610b geleitet. Das erste und das zweite Phasenverschiebungselement 610a und 610b umfassen analoge Phasenverschiebungselemente, die konfiguriert sind, selektiv Phasenverschiebungen in das erste und/oder das zweite Signal einzufügen, um ein erstes phasenverschobenes Signal S₁(A₁, Φ₁) und/oder ein zweites phasenverschobenes Signal S₂(A₂, Φ₂) zu erzeugen. Eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten phasenverschobenen Signal ermöglicht das Abstimmen der mehrfach gespeisten Antenne 612, sodass durch das Steuern des Verhältnisses zwischen den beiden Zuleitungen (in diesem Fall in Bezug auf die Phase) das Betriebsfrequenzband der PIFA verändert werden kann.
Das erste phasenverschobene Signal S₁(A₁, Φ₁) wird an eine erste Antennenzuleitung 614a geleitet, die an einer ersten Stelle mit einem erregbaren ebenen Element 616 der mehrfach gespeisten Antenne 612 verbunden ist. Das zweite phasenverschobene Signal S₂(A₂, Φ₂) wird an eine zweite Antennenzuleitung 614b geleitet, die an einer zweiten Stelle mit dem strahlenden ebenen Element 616 verbunden ist. In einigen Beispielen sind die erste und die zweite Antennenzuleitung 614a und 614b mit einem Bereich des erregbaren ebenen Elements 616 verbunden, der eine hohe Stromdichte aufweist, um eine bessere Steuerung der abstimmbaren mehrfach gespeisten Antenne 612 bereitzustellen. Wie zum Beispiel im Sendersystem 600 gezeigt wird, sind die erste und die zweite Antennenzuleitung 614a und 614b mit einer Ecke des erregbaren ebenen Elements 616 verbunden, die eine hohe Stromdichte aufweist. In einigen Beispielen umfasst die zweite Antennenzuleitung 614b einen Massestift der PIFA, der zwischen dem erregbaren ebenen Element 616 und einer Massefläche 618 verbunden ist. In einem solchen Fall ermöglicht die zweite Antennenzuleitung eine Phasenverschiebung der Masse in Bezug auf die Antennen. In anderen Fällen sind weder die erste noch die zweite Antennenzuleitung 614a und 614b mit der Massefläche 618 verbunden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die hier bereitgestellten Phasenverschiebungselemente als verschiedenartige Elemente umgesetzt werden können, die konfiguriert sind, eine Phasenverschiebung in die Signale einzufügen. 7 zeigt zum Beispiel einige Beispiele eines Sendersystems 600, das Phasenverschiebungselemente aufweist, die Sendeleitungen 702 mit variabler Länge umfassen.
Insbesondere ein Spaltelement 608 ist konfiguriert, ein erstes Signal über einen ersten Pfad an eine erste Sendeleitung 702a mit variabler Länge und ein zweites Signal über einen zweiten Pfad an eine zweite Sendeleitung 702b mit variabler Länge zu leiten. Die erste und die zweite Sendeleitung mit variabler Länge 702a und 702b sind konfiguriert, eine variable Phasenverschiebung in das erste und das zweite Signal einzufügen, bevor diese an eine mehrfach gespeiste Antenne 612 geleitet werden.
8 zeigt ein beispielhaftes Blockschaubild eines Sendersystems 800, das eine symmetrische Architektur aufweist, welche die HF-Eingangskomplexität verringern kann.
Das Sendersystem 800 umfasst einen Signalgeber 802, der konfiguriert ist, ein Differenzsignal an einen ersten Hybridkoppler 804 auszugeben. Der erste Hybridkoppler 804 leitet ein asymmetrisches Signal an einen symmetrischen Leistungsverstärker 806, der einen zweiten Hybridkoppler 808 aufweist, der konfiguriert ist, das empfangene asymmetrische Signal in ein Differenzsignal aufzuspalten. Das Differenzsignal wird innerhalb des symmetrischen Leistungsverstärkers 806 auf einen ersten Pfad geleitet, der einen ersten Leistungsverstärker 810a aufweist, und auf einen zweiten Pfad, der einen zweiten Leistungsverstärker 810b aufweist. Durch das Verwenden eines symmetrischen Leistungsverstärkers 806 können die Ausgänge der beiden Leistungsverstärker 810a und 810b über eine erste und eine zweite Antennenzuleitung 816a und 816b direkt zur mehrfach gespeisten Antenne 814 geleitet werden. In einigen Fällen wird zwischen dem ersten und dem zweiten Signalpfad eine Mikrostreifenleitung 822 an einer Stelle angebracht, die den Leistungsverstärkern 810a, 810b nachgeschaltet ist. Die Mikrostreifenleitung 822 stellt eine verbesserte Steuerung der Impedanz der abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne 814 bereit.
In einigen Beispielen umfasst der Signalgeber 802 einen digitalen Schaltkreis, der konfiguriert ist, eine variable Phasenverschiebung zwischen den Zweigen des Differenzsignals einzufügen (d. h., der Signalgeber 802 ist konfiguriert, ein Differenzsignal auszugeben, bei dem bereits Phasenverschiebungen in die Signale eingefügt wurden). In solchen Fällen kann der symmetrische Leistungsverstärker 806 zusätzlich die Amplitude der Signale S₁(A₁, Φ₁) und S₂(A₂, Φ₂) steuern, die an die mehrfach gespeiste Antenne 814 geleitet werden. In anderen Fällen sind analoge Phasenverschiebungselemente 812a und 812b, die dem symmetrischen Leistungsverstärker 806 nachgeschaltet sind, konfiguriert, selektiv für die Signale S₁(A₁, Φ₁) und S₂(A₂, Φ₂), die an die mehrfach gespeiste Antenne 814 geleitet werden, eine variable Phasenverschiebung bereitzustellen.
In einigen Beispielen ist ein digitaler Signalgeber konfiguriert, durch eine Schieberegisteroperation eine Phasenverschiebung in die Signale S₁(A₁, Φ₁) und S₂(A₂, Φ₂) einzufügen, die an die mehrfach gespeiste Antenne geleitet werden. Die Schieberegisteroperation verwendet ein Schieberegister, um eine Phasenverschiebung mithilfe einer digital gesteuerten Verzögerung, die einen Wert aufweist, der ein Vielfaches einer Taktperiode ist, in das erste oder zweite Signal einzufügen. Ein Schieberegister ist zum Beispiel konfiguriert, gemäß einem ersten Digitalwort einen ersten Verzögerungswert in ein erstes Signal einzufügen und um gemäß einem zweiten Digitalwort einen zweiten Verzögerungswert in ein zweites Signal einzufügen. Durch das Variieren der Verzögerungen, die zwischen dem ersten und dem zweiten Signal eingefügt werden, kann das Schieberegister die Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Signal variieren.
9 ist ein Ablaufplan eines beispielhaften Verfahrens 1000 für das Abstimmen einer Frequenz einer mehrfach gespeisten Antenne.
Obwohl das offenbarte Verfahren 900 als eine Abfolge von Aktionen und Ereignissen dargestellt und nachfolgend beschrieben wird, ist die dargestellte Reihenfolge dieser Aktionen und Ereignisse so zu verstehen, dass sie nicht in einschränkender Weise interpretiert werden darf. Einige Aktionen können zum Beispiel in einer unterschiedlichen Reihenfolge und/oder gleichzeitig mit anderen als den hier gezeigten und/oder beschriebenen Aktionen oder Ereignissen ausgeführt werden. Außerdem müssen nicht alle dargestellten Aktionen erforderlich sein, um einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Beschreibung umzusetzen. Des Weiteren können eine oder mehrere der hier dargestellten Aktionen in einer/einem oder mehreren Aktionen und/oder Phasen ausgeführt werden.
In 902 wird ein Transceiver-System bereitgestellt, das eine abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne aufweist, welche eine Vielzahl von Antennenzuleitungen umfasst. In einigen Beispielen umfasst die Vielzahl von Antennenzuleitungen eine erste Antennenzuleitung, die mit einer ersten räumlichen Position der mehrfach gespeisten Antenne verbunden ist und eine zweite Antennenzuleitung, die mit einer zweiten räumlichen Position der mehrfach gespeisten Antenne verbunden ist. In anderen Beispielen kann die Vielzahl von Antennenzuleitungen drei oder mehr Antennenzuleitungen umfassen, die jeweils mit unterschiedlichen räumlichen Positionen der mehrfach gespeisten Antenne verbunden sind.
In 904 funktioniert ein Signalgeber, um eine Vielzahl von Signalen zu erzeugen, die gemeinsam einem zu sendenden Signal entsprechen. Die Vielzahl von Signalen ist jeweils identisch.
In 906 funktionieren ein oder mehrere Phasenschieber, um eine Phasenverschiebung und/oder Amplitudendifferenz in die Vielzahl von Signalen einzufügen. Die Phasenverschiebung und/oder Amplitudendifferenz definiert die Frequenzeigenschaften des zu sendenden Signals. Die Frequenzeigenschaften können zum Beispiel eine Sendefrequenz und/oder eine Bandbreite der Sendefrequenz umfassen.
Nach dem Erzeugen der Differenz funktionieren die Phasenschieber in 908, um eine Vielzahl von Signalen an die Vielzahl von Antennenzuleitungen zu leiten. Es wird zum Beispiel ein erstes Signal an eine erste Antennenzuleitung und ein zweites Signal an eine zweite Antennenzuleitung geleitet.
In 910 funktioniert ein Messelement, um den Frequenzgang der mehrfach gespeisten Antenne zu bestimmen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Frequenzgang eine Sendefrequenz umfassen.
In einigen Fällen funktionieren in 912 die Einstellelemente, um eine Amplitude und/oder eine Phase von einem oder mehreren Signalen der Vielzahl von Signalen so einzustellen, dass die Frequenzeigenschaften des gesendeten Signals verändert werden. Die eingestellte Amplitude und/oder Phase wird dann in 906 durch die Einstellelemente in die Vielzahl von Signalen eingefügt. Die Schritte 906 bis 912 werden iterativ ausgeführt (Schritt 914), um die gewünschte Sendefrequenz zu erhalten.
10 zeigt ein Beispiel einer mobilen Kommunikationseinrichtung 1000 wie zum Beispiel eines Mobiltelefons. Die mobile Kommunikationseinrichtung 1000 beinhaltet mindestens eine Verarbeitungseinheit 1002 und einen Speicher 1004. Abhängig von der genauen Konfiguration und dem Typ der mobilen Kommunikationseinrichtung kann der Speicher 1004 flüchtig (wie zum Beispiel ein RAM), nichtflüchtig (wie zum Beispiel ein ROM, Flashspeicher usw.) oder eine Kombination von beiden sein. Der Speicher 1004 kann auswechselbar und/oder nicht auswechselbar sein und kann auch, ohne darauf beschränkt zu sein, einen magnetischen Speicher, einen optischen Speicher oder Ähnliches beinhalten. In einigen Beispielen können computerlesbare Befehle in der Form von Software oder Firmware 1006, die konfiguriert sind, ein oder mehrere der hier bereitgestellten Beispiele umzusetzen, in dem Speicher 1004 gespeichert sein. Die computerlesbaren Befehle können zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit 1002 in den Speicher 1004 geladen werden. Andere Peripheriegeräte wie zum Beispiel eine Stromversorgung 1008 (z. B. eine Batterie) können auch vorhanden sein.
Die Verarbeitungseinheit 1002 und der Speicher 1004 sind aufeinander abgestimmt und arbeiten zusammen mit einem Sendemodul 1010, um mithilfe eines drahtlosen Kommunikationssignals 1038 (das z. B. Frequenzmodulation, Amplitudenmodulation, Phasenmodulation und/oder Kombinationen davon verwendet, um Signale mit anderen drahtlosen Einrichtungen auszutauschen) drahtlos mit anderen Einrichtungen zu kommunizieren. Zur Vereinfachung dieser drahtlosen Kommunikation wird eine Sendeantenne 1016 mithilfe eines Einstellmoduls 1012 und einer Vielzahl von Antennenzuleitungen 1014a, ..., 1014n mit dem Sendemodul 1010 gekoppelt. Das Sendemodul 1010 ist konfiguriert, eine Vielzahl von identischen Signalen an das Einstellmodul 1012 auszugeben, das konfiguriert ist, den Phasen- und/oder Amplitudenwert von einem oder mehreren identischen Signalen unabhängig zu steuern. Entsprechende Signale, die verschiedene Phasen und/oder Amplituden aufweisen, werden dann an verschiedene Antennenzuleitungen 1014a, ..., 1014n geleitet, sodass eine Vielzahl von Signalen, die verschiedene Phasen und/oder Amplituden aufweisen, gleichzeitig zur Sendeantenne geleitet werden, um die Antenne zu veranlassen, auf einer Frequenz zu arbeiten, die von der Phasenverschiebung und/oder der Amplitudendifferenz zwischen den Signalen abhängig ist.
Zur Verbesserung der Benutzerinteraktion mit der mobilen Kommunikationseinrichtung 1000 kann die mobile Kommunikationseinrichtung 1000 eine Anzahl von Schnittstellen beinhalten, die es der mobilen Kommunikationseinrichtung 1000 ermöglichen, Daten mit der Außenwelt auszutauschen. Diese Schnittstellen können unter anderem eine oder mehrere Benutzeroberflächen 1020 und eine oder mehrere Geräteschnittstellen 1022 beinhalten.
Falls vorhanden, kann die Benutzeroberfläche 1020 eine beliebige Anzahl von Benutzereingängen 1024 beinhalten, die es einem Benutzer ermöglichen, Daten in die mobile Kommunikationseinrichtung 1000 einzugeben, und sie kann auch eine beliebige Anzahl von Benutzerausgängen 1026 beinhalten, die es einem Benutzer ermöglichen, Daten von der mobilen Kommunikationseinrichtung 1000 zu empfangen. In einigen Mobiltelefonen können die Benutzereingänge 1024 einen akustischen Eingang 1028 (z. B. ein Mikrofon) und/oder einen Tasteneingang 1030 (z. B. Drucktasten und/oder eine Tastatur) beinhalten. In einigen Mobiltelefonen können die Benutzerausgänge 1026 unter anderem einen akustischen Ausgang 1032 (z. B. einen Lautsprecher), einen optischen Ausgang 1034 (z. B. einen LCD- oder LED-Bildschirm) und/oder einen fühlbaren Ausgang 1036 (z. B. einen Vibrationsalarm) beinhalten.
Die Geräteschnittstelle 1022 kann, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Modem, eine Netzwerkschnittstellenkarte (Network Interface Card, NIC), eine integrierte Netzwerkschnittstelle, einen Hochfrequenzsender/-empfänger, einen Infrarotanschluss, einen USB-Anschluss oder andere Schnittstellen für das Anschließen der mobilen Kommunikationseinrichtung 1000 an andere Geräte beinhalten. Der (die) Geräteanschluss(-anschlüsse) 1022 kann (können) einen verkabelten Anschluss oder einen drahtlosen Anschluss beinhalten. Der (die) Geräteanschluss(-anschlüsse) 1022 kann (können) Kommunikationsmittel senden und/oder empfangen.
Obwohl die Offenbarung in Bezug auf ein oder mehrere Umsetzungen gezeigt und beschrieben wurde, wird der Fachmann beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen gleichwertige Veränderungen und Abwandlungen erkennen. Außerdem sind Bezeichnungen wie zum Beispiel „erste” und „zweite”, so zu verstehen, dass sie in Bezug auf andere Elemente keine Rangfolge oder Zu- oder Anordnung bedeuten, sondern dass „erste” und „zweite” sowie ähnliche Bezeichnungen einfach allgemeine Bezeichnungen sind. Des Weiteren ist der Begriff „gekoppelt” so zu verstehen, dass er eine direkte und eine indirekte Kopplung beinhaltet. Die Offenbarung umfasst alle diese Abwandlungen und Änderungen und wird nur beschränkt durch den Umfang der nachfolgenden Ansprüche. Insbesondere in Bezug auf die zahlreichen Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten (z. B. Elemente und/oder Mittel) ausgeführt werden, sind die Begriffe, die verwendet werden, um diese Komponenten zu beschreiben, so zu verstehen, dass sie, falls nicht anderweitig angegeben, jeder Komponente entsprechen, welche die spezifische Funktion der beschriebenen Komponente (die z. B. funktionell gleichwertig ist) ausführt, auch wenn diese strukturell nicht gleichwertig ist mit der offenbarten Struktur, welche die Funktion in den hier gezeigten, beispielhaften Umsetzungen der Offenbarung ausführt. Wenn außerdem ein spezifisches Merkmal der Offenbarung nur im Zusammenhang mit einer von mehreren Umsetzungen beschrieben wurde, kann ein solches Merkmal mit einem oder mehreren Merkmalen der anderen Umsetzungen kombiniert werden, wie es für beliebige gegebene oder spezielle Anwendungen erwünscht oder vorteilhaft sein kann. Außerdem sind die Artikel „ein”, „eine” oder „eines”, wie sie in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, so zu verstehen, dass sie „ein oder mehrere” bedeuten.
Des Weiteren sind die Begriffe „beinhalten”, „aufweisen”, „haben”, „mit” oder Varianten davon, soweit sie entweder in der Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, in ähnlicher Weise wie der Begriff „umfassen” als einschließend zu verstehen.

Claims

Antennenkonfiguration, umfassend: eine abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne, die konfiguriert ist, eine elektromagnetische Strahlung in einem Frequenzband drahtlos zu senden; ein Sendemodul, das konfiguriert ist, eine Vielzahl von Signalen zu erzeugen, die eine Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz untereinander aufweisen, wobei die Vielzahl von Signalen gemeinsam einem zu sendenden Signal entspricht; und eine Vielzahl von Antennenzuleitungen, die an räumlich verschiedene Stellen der abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne angeschlossen sind, und die konfiguriert sind, eines der Vielzahl von Signalen an die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne zu leiten; wobei die Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz der Vielzahl von Signalen Frequenzeigenschaften des Frequenzbands definiert.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 1, außerdem umfassend: ein Einstellmodul, das konfiguriert ist, eine Phase oder Amplitude der Vielzahl von Signalen unabhängig einzustellen, bevor es zu der abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne geleitet wird; und ein Steuerelement, das konfiguriert ist, ein Steuersignal zu erzeugen, das die Werte der Phase oder Amplitude des Einstellmoduls steuert, um eine Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz zwischen der Vielzahl von Signalen bereitzustellen.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 2, außerdem umfassend: ein Messelement, das konfiguriert ist, die Frequenzeigenschaften zu erkennen und ein Messsignal zu erzeugen, welches Daten in Bezug auf die erkannten Frequenzeigenschaften umfasst; wobei das Steuerelement konfiguriert ist, das Steuersignal so einzustellen, dass die Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz zwischen der Vielzahl von Signalen auf der Grundlage des Messsignals eingestellt wird.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 2, außerdem umfassend: ein Messelement, das konfiguriert ist, die Frequenzeigenschaften zu erkennen und ein Messsignal zu erzeugen, welches das Steuerelement veranlasst die Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz zwischen der Vielzahl von Signalen solange iterativ einzustellen, bis eine Sendefrequenz erreicht wird.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 2, wobei das Einstellmodul ein oder mehrere Phasenverschiebungselemente umfasst, die konfiguriert sind, die Phasenverschiebung in eines oder mehrere Signale der vom Sendemodul erzeugten Vielzahl von Signalen einzufügen.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 2, wobei das Sendemodul konfiguriert ist, die Phasenverschiebung zwischen der Vielzahl von Signalen dynamisch so einzustellen, dass die Frequenzeigenschaften des zu sendenden Signals dynamisch eingestellt werden.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 1, wobei die Frequenzeigenschaften eine Frequenz umfassen, auf der die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne die elektromagnetische Strahlung sendet.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 1, wobei das Sendemodul umfasst: einen Signalgeber, der konfiguriert ist, ein zu sendendes Differenzsignal zu erzeugen; einen Hybridkoppler, der konfiguriert ist, das zu sendende Signal zu empfangen und ein asymmetrisches Signal zu erzeugen; ein Spaltelement, das konfiguriert ist, das asymmetrische Signal in eine Vielzahl von identischen Signalen aufzuspalten; und ein oder mehrere Phasenverschiebungselemente, die konfiguriert sind, eine Phasenverschiebung in eines oder mehrere der Vielzahl von identischen Signalen einzufügen.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 8, außerdem umfassend: einen Leistungsverstärker, der konfiguriert ist, das asymmetrische Signal zu verstärken und das asymmetrische Signal an das Spaltelement zu leiten.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 8, wobei das eine oder die mehreren Phasenverschiebungselemente Sendeleitungen mit variabler Länge umfassen, die sich zwischen dem einen oder den mehreren Phasenverschiebungselementen und der Vielzahl von Antennenzuleitungen erstrecken.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 1, wobei das Sendemodul umfasst: einen Signalgeber, der konfiguriert ist, ein Differenzsignal zu erzeugen; einen ersten Hybridkoppler, der konfiguriert ist, das Differenzsignal zu empfangen und daraus ein asymmetrisches Signal zu erzeugen; einen zweiten Hybridkoppler, der konfiguriert ist, das asymmetrische Signal zu empfangen und daraus die Vielzahl von identischen Signalen über eine Vielzahl von Signalpfaden zu erzeugen; und ein oder mehrere Phasenverschiebungselemente, die konfiguriert sind, eine Phasenverschiebung in eines oder mehrere der Vielzahl von identischen Signalen einzufügen.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 1, wobei eine der Antennenzuleitungen einen Massestift umfasst, der sich zwischen einer Massefläche und einem erregbaren ebenen Element einer ebenen umgekehrten F-Antenne erstreckt.
Antennenkonfiguration, die konfiguriert ist, ein drahtloses Signal auf mehreren Ausgangsfrequenzen zu senden, umfassend: eine abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne, die konfiguriert ist, eine elektromagnetische Strahlung drahtlos zu senden; eine Vielzahl von Antennenzuleitungen, die an räumlich verschiedene Stellen der abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne angeschlossen sind; ein Sendemodul, das konfiguriert ist, eine Vielzahl von Signalen zu erzeugen, die gemeinsam einem zu sendenden Signal entsprechen, und die Vielzahl von Signalen an die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne zu leiten; und ein Einstellmodul, das konfiguriert ist, Phasen und/oder Amplituden der Vielzahl von Signalen unabhängig zu steuern, um eine Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz zwischen der Vielzahl von Signalen zu erzeugen, die einen Reflexionskoeffizienten des Antenneneingangs verändert.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 13, wobei der Reflexionskoeffizient des Antenneneingangs eine Sendefrequenz definiert.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 13, umfassend: ein Steuerelement, das in Kommunikation mit dem Einstellmodul steht und konfiguriert ist, ein Steuersignal zu erzeugen, das einen Wert der Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz dynamisch variiert, um eine Phasenverschiebung zwischen der Vielzahl von Signalen bereitzustellen, welche die Sendefrequenz definiert.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 15, außerdem umfassend: ein Messelement, das konfiguriert ist, eine Sendefrequenz zu erkennen und ein Messsignal zu erzeugen, das Daten in Bezug auf die erkannte Sendefrequenz umfasst; wobei das Steuerelement konfiguriert ist, das Steuersignal so einzustellen, dass die Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz zwischen der Vielzahl von Signalen auf der Grundlage des Messsignals eingestellt wird.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 15, außerdem umfassend: ein Messelement, das konfiguriert ist, die Sendefrequenz zu erkennen und ein Messsignal zu erzeugen, welches das Steuerelement veranlasst, die Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz zwischen der Vielzahl von Signalen solange iterativ einzustellen, bis die Sendefrequenz erreicht wird.
Antennenkonfiguration nach Anspruch 13, wobei die Antenne eine Ultrabreitbandantenne umfasst.
Verfahren für das Abstimmen einer Antenne auf mehrere Sendefrequenzen, umfassend: Bereitstellen eines Transceiver-Systems, das eine abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne aufweist, welche eine Vielzahl von Antennenzuleitungen umfasst; Erzeugen einer Vielzahl von Signalen, die eine Phasenverschiebung untereinander aufweisen, wobei die Vielzahl von Signalen gemeinsam einem zu sendenden Signal entspricht; Einfügen einer Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz in ein oder mehrere Signale der Vielzahl von Signalen, um eine Vielzahl von eingestellten Signalen zu erzeugen, die eine Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz untereinander aufweisen; und Leiten der Vielzahl von eingestellten Signalen zur Vielzahl von Antennenzuleitungen, die gemeinsam die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne erregen.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Einfügen der Phasenverschiebung oder Amplitudendifferenz in eines oder mehrere Signale der Vielzahl von Signalen einen Reflexionskoeffizienten eines Antenneneingangs verändert, welcher eine Sendefrequenz definiert.
Verfahren nach Anspruch 19, außerdem umfassend: Bestimmen eines Frequenzgangs der abstimmbaren, mehrfach gespeisten Antenne; Bestimmen einer oder mehrere eingestellter Phasen oder Amplituden auf der Grundlage des Frequenzgangs, um die abstimmbare, mehrfach gespeiste Antenne auf eine gewünschte Betriebsfrequenz abzustimmen; und Einfügen der einen oder mehreren eingestellten Phasen oder Amplituden in die Vielzahl von Signalen.
Verfahren nach Anspruch 19, außerdem umfassend: iteratives Einstellen der einen oder mehreren Phasen oder Amplituden, bis die Sendefrequenz erreicht wird.