DE60201886T2 - Adaptives antennenoptimierungsnetzwerk - Google Patents

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DE60201886T2
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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Antennenanpassungsnetze zur Verwendung in Kommunikationsvorrichtungen, die Signale durch die Luft übertragen und empfangen, und insbesondere ein adaptives Antennenanpassungsnetz zum quasi kontinuierlichen Neuanpassen oder Einstellen der Antenne zum Transmitter, um eine Signalverzerrung und/oder Ineffizienz zu minimieren.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Automatische Antenneneinstelleinheiten (ATU, Automatic Antenna Tuning Unit) sind im Gebiet der Hochfrequenz-Funktransceiverentwicklung (HF)(2–30 MHz) wohlbekannt, wobei die Funkeinrichtung und Antenne für einen Betrieb über breiten Frequenzbändern ausgelegt sein muss. Hochfrequenz ATUs sind typischerweise dazu ausgelegt, signifikante Leistungspegel zu handhaben, wie beispielsweise ein Kilowatt, und Nutzen beispielsweise durch Motoren angetriebene variable Kondensatoren und Induktoren, die viele Kilovolt einer HF (Hochfrequenz) Spannung und vielen Ampere Strom widerstehen können. Solche ATUs sind jedoch sperrig, teuer und langsam im Betrieb.
  • Typischerweise arbeiten Hochfrequenz-ATUs durch Initialisieren einer Einstellphase nach einer Änderung der Transmitterbetriebsfrequenz. Während der Einstellphase tritt eine Übertragung eines möglicherweise unmodulierten Trägers auf, und die ATU sucht nach der Minimal VSWR Bedingung (Voltage Standing Wave Ratio, stehendes Spannungswellenverhältnis). Der Zustand der ATU wird dann eingefroren, bis die nächste Frequenzänderung auftritt, oder bis eine manuelle Reinitialisierung der Einstellphase bewirkt wird.
  • Das VSWR ist ein Verhältnis der Amplitude des elektrischen Feldes oder Spannung bei einem Spannungsminimum zu der an einem benachbarten Maximum in einem stationären Wellensystem. Der VSWR Wert ist ein Ausdruck der Impedanzfehlanpassung in der Antenne, was eine Signalreflektion zur Folge hat. Je höher der Wert der VWSR bei einer gegebenen Frequenz ist, um so mehr Signalverlust tritt als eine Folge einer Signalreflektion auf. Somit ist es wünschenswert, einen niedrigen VSWR Wert innerhalb eines gegebenen Frequenzbandes zu haben. Je niedriger der VSWR Wert, umso geringer ist der Signalverlust, was eine verbesserte Signalübertragung zur Folge hat.
  • In anderen Frequenzbändern, beispielsweise dem Very High Frequency (VHF)(30–100 MHz) amps, sind die Antennen Q (Qualitäts)-Faktoren allgemein sehr viel geringer als die Hochfrequenzantennen Q-Faktoren. Somit können VHF (Very High Frequency ATUs unter Verwendung von schrittweise einstellbaren Induktoren oder Kondensatoren und damit verbundenen Relays oder PIN Dioden zum Ein- oder Ausschalten der richtigen Kombination von Kondensatoren aufgebaut werden. Typischerweise ist ein Satz von Schalterbefehlen für jeden Frequenzkanal vorab festgelegt und als binäre Bytes in einem nur Lesespeicher gespeichert. Diese Schaltbefehle schalten die richtige Kombination von Anpassungskomponenten ein oder aus. Somit können bei einer Frequenzänderung die gespeicherten Schaltbefehle von dem Speicher für den neuen Frequenzkanal angerufen werden, und dazu verwendet werden, die verschiedenen Schalter zu betreiben. Diese Art von Antennenanpassung erlaubt ein Frequenzspringen bei Funkgeräten, wobei die Antenne für jede neue Sprungfrequenz eingestellt wird. Das Antenneneinstellen tritt typischerweise in einer Zeitperiode zwischen jedem neuen Frequenzsprung auf, während der keine Übertragung stattfindet. Diese Zeitperiode ist typischerweise als Schutzzeit bekannt. Jedoch ist bei einem Frequenzspringen des Standes der Technik eine bei einem vorhergehenden Frequenzsprung beobachtete Fehlanpassung nicht mit der Fehlanpassung bei einem nachfolgenden Frequenzsprung korreliert. Die gespeicherten Einstellbefehle für den nachfolgenden Frequenzsprung werden einfach von dem Speicher abgerufen, um die richtige Kombination von Anpassungskomponenten ein- oder auszuschalten. Es gibt keins adaptive Korrektur basierend auf vorhergehenden Fehlanpassungen.
  • In momentanen Anwendungen müssen drahtlose Kommunikationsvorrichtungen wie beispielsweise Zelltelefone auf verschiedenen Frequenzen in den RF, HF, VHF, UHF (Ultra-High-Frequency) oder niedrigen Mikrowellenbändern arbeiten, um Signale in beispielsweise einem Time Division Multiple Access (TDMA) Netz zu übertragen und zu empfangen. Ohne eine Einstellvorrichtung ist die Antennenimpedanz eine Funktion der Betriebsfrequenz und kann ebenso wesentlich abhängen von der Nähe der Antenne zum menschlichen Körper. Daher ist es möglicherweise nicht ausreichend, die festen Anpassungsbefehle für die verschiedenen Kanalfrequenzen zu bestimmen, wie beispielsweise in bekannten Frequenzsprungfunkgeräten, aufgrund der veränderlichen Nähe des Zellulartelefons und somit der Antenne zu einem Körper eines Nutzers. Weiter kann die Nähe des Zellulartelefons zum Körper des Nutzers während eines Gesprächs variieren, was die Erfassung und eine Korrektur einer sich ergebenden Impedanzänderung erforderlich macht, ohne den Ruf zu unterbrechen, oder anderweitig das Signal zu verzerren.
  • Die EP 0 883 250 , US 5 052049 und die WO 00 31885 offenbaren verschiedene Dualbandmobilkommunikationssysteme.
  • Die WO 99 62193 offenbart ein Dualbandmobiltelefon mit einer verbesserten Leistungsverstärkeranpassungsschaltung, und wird als nächstliegender Stand der Technik betrachtet.
  • Keine der oben erwähnten Dokumente liefert jedoch irgendeine Lösung für die vorhergehend erwähnten Probleme.
  • Es gibt daher einen Bedarf an einer sehr kleinen, kostengünstigen adaptiven Antennenanpassungsvorrichtung, die während einer normalen Transceivernutzung fortlaufend betrieben werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung ist auf ein Lösen eines oder mehrerer der oben erwähnten Probleme ausgerichtet.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, d. h. ein Zellulartelefon, in Übereinstimmung mit der Erfindung umfasst eine Antenne zum Übertragen von Signalen in einem beliebigen Kanal in mindestens einem Frequenzband, und einen Empfänger. Der Transmitter und der Empfänger sind betriebsmäßig mit der Antenne über einen Sende/Empfangsduplexer verbunden, der einen Duplexfilter oder alternativ einen Sende/Empfangs (T/R) Schalter umfassen kann. In Übereinstimmung mit der Erfindung ist ein adaptives elektronisch einstellbares Anpassungsnetzwerk bereitgestellt, das an einem beliebigen Ort irgendwo im Pfad zwischen dem Transmitterausgang und der Antenne angeordnet sein kann.
  • Beispielsweise ist in einem ersten Ausführungsbeispiel das einstellbare Anpassungsnetz zwischen der Antenne und dem Duplexer angeordnet, was es dem einstellbaren Anpassungsnetz ermöglicht, sowohl im Übertragungs- als auch im Empfangspfad betrieben zu werden.
  • In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist das einstellbare Anpassungsnetz zwischen dem Transmitterausgang und dem Duplexer angeordnet, und arbeitet nur im Übertragungspfad.
  • In einem dritten Ausführungsbeispiel enthält das einstellbare Anpassungsnetz den Duplexer in Form von beispielsweise einem integrierten T/R Schalter, der eine getrennte Verbindung für den Empfänger und den Transmitter bereitstellt, und sowohl im Übertragungs- als auch im Empfangspfad betrieben werden kann.
  • In einem vierten Ausführungsbeispiel dient das einstellbare Anpassungsnetz einer Anpassung der Antenne für einen Betrieb in einem von mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzbändern. Dieses Ausführungsbeispiel findet insbesondere in Zellulartelefonen einer Anwendung, die in mindestens zwei unterschiedlichen Übertragungsbändern arbeiten, wie beispielsweise in einem ersten Band im 800 MHz und einem zweiten Band im 1900 MHz Bereich. Das einstellbare Antennenanpassungsnetz passt die Antenne entweder an den 800 MHz Transmitter oder den 1900 MHz Transmitter an. Falls die Transmitter für die mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzbänder die gleiche Vorrichtung sind, oder einen einzelnen Übertragungssignalausgang aufweisen, ist das einstellbare Anpassungsnetz konfiguriert, eine Verbindung mit dem einzelnen Übertragungssignalausgang bereitzustellen. Falls auf der anderen Seite der Transmitter für die mindestens zwei unterschiedlichen Frequenzbänder unterschiedliche Vorrichtungen sind oder getrennte Ausgänge aufweisen, ist das einstellbare Anpassungsnetz konfiguriert, ein getrenntes Übertragungssignal für Verbindungen jeweils bereitzustellen.
  • Das einstellbare Anpassungsnetz wird über eine Signalabtastvorrichtung gesteuert, was hierin als Impedanzfehlanpassungsmessungs- und Quantisierungseinheit bezeichnet wird, die zwischen dem Transmitterausgang und dem einstellbaren Anpassungsnetz angeordnet ist. Die Signalabtastvorrichtung misst die Amplitude und Phase des reflektierten übertragenen Signals, um die Qualität der Impedanzanpassung zu bestimmen, die dem Transmitter durch das einstellbare Anpassungsnetz bereitgestellt wird, und liefert eine entsprechende digitale Anzeige, die in einer einer vorgegebenen Anzahl von Qualitätsebenen quantisiert ist. Beispielsweise kann der komplexe Antennenreflektionskoeffizient, der durch die Signalabtastvorrichtung gemessen wird, in eine von zwei Amplituden und eine von vier Phasen quantisiert sein. Die zwei Amplitudenpegel entsprechen jeweilig einer Bestimmung, dass der komplexe Reflektionskoeffizient geeignet klein ist, was anzeigt, dass die Antenne gut angepasst ist, und keine Einstellung erforderlich ist, oder, alternativ, dass der komplexe Reflektionskoeffizient ausreichend groß ist, was eine Antennenfehlanpassung anzeigt die ein Einstellen der Antenne erfordert. Die vier Phasenpegel bezeichnen den Quadranten von beispielsweise einem Smith Diagramm, in dem der komplexe Reflektionskoeffizient liegt.
  • Der quantisierte Reflektionskoeffizient wird gemittelt, beispielsweise über einen TDMA-Burst, während dem der Transmitter überträgt. Die Reihenfolge einer Mitteilung und Quantisierung ist für den Betrieb des erfindungsgemäßen einstellbaren Anpassungsnetzes unwichtig. Der komplexe Reflektionskoeffizient kann über einen Burst vor einer Quantisierung gemittelt werden, oder alternativ kann er in verschiedenen Intervallen über den Burst quantisiert werden, wobei der am häufigsten auftretende quantisierte Wert als der gemittelte Wert verwendet wird.
  • Der quantisierte und gemittelte komplexe Reflektionskoeffizient wird in einen Kontroller eingegeben, wie beispielsweise bei einem Mikroprozessor oder eine andere programmierbare Vorrichtung. Unter Verwendung von vorprogrammierter Information hinsichtlich der momentanen Anpassungsnetzparameter bestimmt der Mikroprozessor aus dem quantisierten und gemittelten Wert, ob die Antenne fehl angepasst ist und eine Änderung an den Parametern des einstellbaren Anpassungsnetzwerks notwendig ist, um die Antenne geeignet einzustellen. Falls festgestellt wird, dass eine Änderung dieser Parameter erforderlich ist, werden Steuersignale von dem Mikroprozessor zur Änderung der Parameter des einstellbaren Anpassungsnetzes während einer Leerlaufperiode in dem TDMA-Burst gesendet, wenn das Zellulartelefon weder empfängt, noch überträgt, d. h. während einem Frei- bzw. Leerlaufzeitschlitz. Auf diese Weise werden Änderungen an den Parametern des einstellbaren Anpassungsnetzes für den nächsten TDMA Übertragungs-Burst fertiggestellt, werden jedoch wirksam gemacht, wenn keine Leistung gesendet wird, um keinen Schaltfehler während entweder der Übertragungs- oder Empfangsperiode zu bewirken. Das erfindungsgemäße einstellbare Anpassungsnetz ist nicht auf TDMA-Systeme begrenzt, sondern kann in einem beliebigen System verwendet werden, das Freilaufzeitschlitze enthält, in denen die drahtlose Kommunikationsvorrichtung weder überträgt noch empfängt.
  • Das einstellbare Anpassungsnetz implementiert vorzugsweise MicroElectronic Machine (MEM, mikroelektronische Maschinen) Vorrichtungen. Eine MEM-Vorrichtung enthält beispielsweise ein Goldblattmuster, das an einem Ende zu einem Kontaktpunkt auf einem Substrat befestigt ist, wobei das andere Ende vom Substrat nach oben und davon weggedreht ist. Diese Position definiert eine offene Position der MEM-Vorrichtung. Wenn ein Spannungspotential zwischen dem Goldblatt und dem Substrat angelegt wird, wird das Goldblatt durch elektrostatische Anziehungskraft angezogen, und gebogen, um das Substrat an einem anderen Kontaktpunkt darauf zu kontaktieren, was die zwei Kontakte kurzschließt und den Schalter schließt. Herkömmliche MEM-Vorrichtungen sind physisch sehr klein und können billig auf Halbleiterchips mittels konventioneller automatischer Massenproduktionsprozesse hergestellt werden. MEM-Vorrichtungen sind schnelle Schaltvorrichtungen, die in wenigen zehn Mikrosekunden betrieben werden können, mit einer Lebensdauer von Milliarden wiederholter Schaltbetriebsvorgänge.
  • Das einstellbare Anpassungsnetz kann einen Satz von MEM-Vorrichtungen/Schalter umfassen, die dazu verwendet werden, Kondensatoren ein- oder auszuschalten, mit einem binären Kapazitanzverhältnis zueinander von beispielsweise dC : 2dC : 4dC : 16dC ..., wobei dC eine minimal Größe einer Änderung einer Kapazitanz ist. Binär geschaltete Induktoren können auf ähnliche Weise aufgebaut sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das einstellbare Netz zwei binär einstellbare Banken von Reaktanzen (Kondensatoren oder Induktoren) auf, wobei eine einstellbare Bank eine Impedanzverschiebung entlang einer Achse (I-Achse (Realteil)) der komplexen Ebene des Reflektionskoeffizients bewirkt, und die andere einstellbare Bank eine Impedanzverschiebung entlang der anderen Achse (Q-Achse (Imaginärteil)) der komplexen Ebene des Reflektionskoeffizienten bewirkt. Der Controller bestimmt aus den quantisierten und gemittelten Reflektionskoeffizientenphasenwerten, in welchem Quadranten der komplexen Ebene der Reflektionskoeffizient liegt, und bestimmt die Vorzeichen von Änderungen zu den zugehörigen einstellbaren Reaktanzen, die den Reflektionskoeffizienten in Richtung Null bewegen werden. Der Kontroller sendet dann Steuersignale an das einstellbare Anpassungsnetz, um die kapazitiven/induktiven und realen Anteile der Reaktanzen durch mindestens eine signifikante Erhöhung oder Verminderung in Übereinstimmung mit dem Vorzeichen des jeweiligen Steuersignals zu ändern. Vorzugsweise wird das Steuersignal zwischen CDMA-Bursts während einer Zeitspanne gesendet, in der das Zellulartelefon weder empfängt noch überträgt, d. h. während eines Leerlaufzeitschlitzes.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges einstellbares Anpassungsnetz bereitzustellen, das minimalen Raum beansprucht.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einstellbares Anpassungsnetz für eine quasi kontinuierliche Anpassung der Antenne an den Transmitter während Leerlaufzeitschlitzen bereitzustellen, wenn die das einstellbare Anpassungsnetz beinhaltende drahtlose Kommunikationsvorrichtung weder überträgt noch empfängt.
  • Es ist noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einstellbares Anpassungsnetz zum erneuten Anpassen der Antenne an den Transmitter basierend auf vorherigen gemessenen Antennen Fehlanpassungen bereitzustellen.
  • Andere Gesichtspunkte, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung können durch ein Studium der Anmeldung, der Zeichnungen und der angefügten Ansprüche erlangt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 veranschaulicht ein drahtloses Kommunikationsnetz mit einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung, die das erfindungsgemäße einstellbare Anpassungsnetz beinhaltet;
  • 2 zeigt ein Blockschaltdiagramm eines herkömmlichen Zellulartelefons;
  • 3 veranschaulicht einen typischen Time Division Multiple Access – Signalrahmen und Schlitzformat;
  • 4 veranschaulicht Antennenkopplungsanordnungen für drahtlose Kommunikationsvorrichtungen, die ein allgemeines Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen einstellbaren Anpassungsnetzes beinhalten;
  • 5 zeigt eine Schaltungsanordnung für ein erstes Ausführungsbeispiel des einstellbaren Anpassungsnetzes aus 4;
  • 6 zeigt eine Schaltungsanordnung für ein zweites Anordnungsbeispiel des erfindungsgemäßen einstellbaren Anpassungsnetzes aus 4;
  • 7 zeigt eine Schaltungsanordnung für ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen einstellbaren Anpassungsnetzes aus 4;
  • 8 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung der hinzugefügten Impedanzfehlanpassungsmess- und Quantisiereinheit für das in 7 gezeigte erfindungsgemäße einstellbare Anpassungsnetz;
  • 9 zeigt ein Smith Diagramm, das in fünf Bereiche aufgeteilt ist, vier "nicht gut genug" Bereichen und einem "gut genug" Bereich für die Antennenfehlanpassung entsprechend; und
  • 10 zeigt in einem Schaltdiagramm die Impedanz und Fehlanpassungs- und Quantisiereinheit aus 8.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 veranschaulicht eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung wie beispielsweise ein Zellulartelefon 10, das in einem Zellularnetz mit ersten 11a, 11b und zweiten 12a, 12b Basisstationen betrieben werden kann. Die ersten Basisstationen 11a, 11b übertragen und empfangen Signale unter Verwendung eines ersten Paares beabstandeter Frequenzbänder, während die zweiten Basisstationen 12a, 12b Signale unter Verwendung eines zweiten Paares von beabstandeten Frequenzbändern übertragen und empfangen, die sich von dem ersten Paar von beabstandeten Frequenzbändern unterscheiden. Wie in 1 gezeigt ist das Zellulartelefon 10 innerhalb des Zellenbereichs sowohl der Basisstation 12a als auch der Basisstation 11b angeordnet. Wenn das Zellulartelefon 10 entweder über die ersten Basisstationen 11, 11b (unter Verwendung des ersten Paares beabstandeter Frequenzbänder) oder über die zweiten Basisstationen 12a, 12b (unter Verwendung des zweiten Paares beabstandeter Frequenzbänder) kommunizieren kann, wird das Zellulartelefon 10 als "Dualband"-Telefon bezeichnet. Multibandtelefone (die in mehr als zwei Paaren beabstandeter Frquenzbänder kommunizieren) sind auch bekannt. Sowohl in Dualband- als auch Multibandtelefonen kann eines der beabstandeten Frequenzbandpaare für eine Kommunikation über einen Satelliten oder mehrere Satelliten im Orbit verwendet werden, wie beispielsweise in GPS-(Global Positioning Systems) Anwendungen.
  • 2 zeigt ein Blockschaltdiagramm eines herkömmlichen Zellulartelefons, allgemein mit 14 bezeichnet, das ein einfaches Einzelbandtelefon sein kann. Das Zellulartelefon 14 enthält eine Antenne 16, einen Duplexer oder T/R Schalter 18, Empfangs RF (Funkfrequenz) Schaltungen 20, Transmitter RF Schaltungen 22, einen Frequenzsynthetisierer 24, eine Signalverarbeitungseinheit 26 und einen Steuerprozessor 28. An der Antenne 16 empfangene Signale werden an die Empfänger RF Schaltungen 20 über den Duplexer oder T/R Schalter 18 geführt. Die durch die Empfänger RF Schaltungen 20 ausgegebenen Signale werden durch die Signalverarbeitungseinheit 26 empfangen und auf herkömmliche Weise verarbeitet. Die verarbeiteten empfangenen Signale werden an den Steuerprozessor 28 geführt, der die Signale analysiert und diese auf Signalleitungen 30 zu herkömmlichen Mensch/Maschineschnittstellenvorrichtung (nicht gezeigt) führt, wie beispielsweise Übertrager bzw. Transducer, Lautsprecher, optische Anzeigen etc.
  • Signale für eine Übertragung werden an Signalleitungen 32 durch den Steuerprozessor 28 empfangen. Solche Signale werden durch herkömmliche Mensch/Maschineschnittstellenvorrichtungen (nicht gezeigt) erzeugt, wie beispielsweise Übertrager, Mikrophone, Tastatureingaben, etc. Die Signale für eine Übertragung werden zu der Signalverarbeitungseinheit 26 für eine herkömmliche Verarbeitung geführt und dann zu den Transmitter RF Schaltungen 22. Ein Leistungsverstärker 34 verstärkt die Übertragungssignale von den Transmitter RF Schaltungen 22. Die verstärkten Übertragungssignale werden zu der Antenne 16 über den Duplexer oder T/R Schalter 18 geführt und über das zellulare oder anderweitig drahtlose Netz übertragen. Der Frequenzsynthetisierer 24 empfängt ein Frequenzsteuersignal 36 von dem Steuerprozessor 28 und Bedingungen der Empfänger RF Schaltungen 20 und der Transmitter RF Schaltungen 22, um auf ausgewählten Kanalfrequenzen zu empfangen bzw. zu übertragen. Der Steuerprozessor 28 enthält sowohl ein Programm als auch Datenspeicher und erzeugt herkömmliche Steuersignale 42, die von jeder der in 2 gezeigten Vorrichtungen empfangen werden, mit der Ausnahme der Antenne 16, um den Betrieb der jeweiligen Vorrichtung zu steuern.
  • Bei Frequenz Division Duplexing (FDD) verwendenden drahtlosen Telefonen enthält der Duplexer 18 Duplexfilter, die es dem drahtlosen Telefon ermöglichen, gleichzeitig zu empfangen und zu übertragen. Zwei Beispiele von drahtlosen Telefonen, die gleichzeitig empfangen und übertragen können, enthalten analoge FM/AMPS (Advanced Mobile Phone Systems) Telefone und CDMA (Code Division Multiple Access) Telefone, wie beispielsweise IS95 Telefone.
  • In TDMA drahtlosen Telefonen, die Time Division Duplexing (TDD) verwenden, wird jedoch der T/R Schalter 18 anstelle des Duplexers verwendet, um die Transmitter 22 und Empfänger 20 RF Schaltung alternativ mit der Antenne 16 zu verbinden. Solch eine alternative Übertragungs- und Empfangsverbindung ist in drahtlosen TDMA Telefonen möglich, da die Übertragung und der Empfang in alternierenden Bursts oder Zeitschlitzen und nicht gleichzeitig stattfindet. Beispiele solcher TDMA/TDD Telefone umfassen Telefone, die in Übereinstimmung mit dem europäischen GSM (Global System for Mobile Communications) Standard arbeiten, in den Vereinigten Staaten auch als PCS (Personal Communication Services) bekannt, und Telefone, die in Übereinstimmung mit dem USTDMA Standard betrieben werden, bekannt als D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System) oder IS136.
  • 3 veranschaulicht einen typischen TDMA Signalwellenformrahmen und Schlitzformat. Ein vollratiger TDMA Burst, oder Rahmen, enthält 1250 Symbole oder Bitperioden, die jeweilig in acht Zeitschlitze von 156,25 Bitperioden unterteilt sind. Die Übertragungs- und Empfangsrahmenperioden für jedes Mobiltelefon sind mit Bezug aufeinander hinsichtlich der Zeit gestaffelt, wobei jede Übertragungs- und Empfangsrahmenperiode einen Zeitschlitz belegt. Ein Spalt von 1,5 Zeitschlitzen tritt zwischen jedem jeweiligen Empfangs- und Übertragungszeitschlitz auf, wobei ein Spalt von 4,5 Zeitschlitzen zwischen jedem jeweiligen Übertragungs- und Empfangszeitschlitz auftritt. Falls beispielsweise einem Mobiltelefon der Zeitschlitz 4 für eine Übertragung zugewiesen ist, würde der entsprechende zugewiesene Empfangsschlitz, bei 43 gezeigt, die hintere Hälfte des Schlitzes 1 und die beginnende Hälfte des Schlitzes 2 belegen, die für eine Übertragung durch unterschiedliche Telefone verwendet werden. Die 1,5 Schlitze einer Leerlaufzeit zwischen den jeweiligen Empfangs- und Übertragungsschlitzen werden für Maßnahmen wie beispielsweise ein Ändern des Kanalfrequenzsynthetisierers (24) in 2) von einem Empfang zu einer Übertragung, oder für ein Ändern des T/R Schalters 18 in 2) von einem Empfang zu einer Übertragung verwendet. Wenn pro Rahmen nur ein Übertragungs- und ein Empfangsschlitz zugewiesen ist, beispielsweise für einen Service mit relativ geringer Datenrate, wie beispielsweise Sprache, existiert ein Spalt von 4,5 Schlitzen zwischen dem Ende des Übertragungsschlitzes und dem nächsten Empfangsschlitz. So wäre in dem Beispiel, bei dem dem Mobiltelefon Schlitz 4 für eine Übertragung zugewiesen ist, der nächste Empfangsschlitz für dieses spezielle Mobiltelefon in der hinteren Hälfte des Schlitzes 1 und dem Anfangsschlitz von 2 des nächsten Rahmens. Dieser Spalt von 4,5 Schlitzen wird oft für mobilunterstützte Übergabemessungen verwendet, wie beispielsweise ein kurzzeitiges Einstellen des Empfängers auf eine benachbarte Basisstation, um eine Signalstärkebeurteilung durchzuführen, und um zu bestimmen, wann eine Übergabe zu dieser Nachbarbasisstation angebracht wäre. Die Unterteilung der Signalform in ein Rahmen- und Schlitzformat und die Zuweisung von unterschiedlichen Zeitschlitzen für ein Empfangen und Übertragen erlaubt eine vorteilhafte Verwendung der Leerlaufzeit zwischen den jeweiligen Empfangs- und Übertragungsschlitzen, um das Mobiltelefon zu vereinfachen, oder um anderweitig die Systemleistung zu verbessern, was TDMA zum in der Welt populärsten digitalen Zellularstandard macht.
  • Da das erfindungsgemäße einstellbare Anpassungsnetz dazu angeordnet ist, die Antenne während Leerlaufperioden erneut anzupassen, wenn das Telefon weder überträgt noch empfängt, kann solch ein erneutes Anpassen während der 1,5 Schlitze Leerlaufzeit zwischen Empfangs- und Übertragungsschlitzen auftreten, oder während der 4,5 Schlitze Leerlaufzeit zwischen dem Empfangs- und Empfangsschlitz. Es ist jedoch vorzuziehen, dass das Neuanpassen während der 1,5 Schlitze Leerlaufzeit zwischen dem Empfangs- und Übertragungsschlitz vorgenommen wird, um so nicht mit irgendwelchen der Übergabefunktionen zu interferieren.
  • 3 veranschaulicht auch eine Bitanordnung innerhalb eines Schlitzes, und zeigt Schlitz 3 in beispielhaft vergrößerter Form. Jedes Schlitzformat umfasst 114 (57 + 57) Bits Verkehrsdaten, 2 (1 + 1) Flagbits Steuerdaten, 6 (3 + 3) Endbits, um den Empfangsfiltern ein Abklingen und ein absterben von Kanalechos zu ermöglichen, und 26 Bits bekannter Synchronisationsdaten. Jedes Schlitzformat enthält weiter 4 Bitperioden dynamischer Zeitausrichtung und 4,25 Bitperioden von Zwischenschlitzschutzzeit, während denen ein Transmitter Auf/Abfahren stattfinden kann. Wie in 3 gezeigt, gibt es einige Überlappung der 4,25 Bit Auf/Ab-Rampenperioden zwischen Schlitzen. Wie vorhergehend erwähnt, können bei der vorliegenden Erfindung die Antennenimpedanzeinstellungen zu beliebiger Zeit nach den 4,25 Bits eines Übertragungsherabfahrens und vor dem nächsten Übertragungsherauffahren getätigt werden, während vermieden werden kann, dass irgendwelche Einstellungen während der für einen Empfang zugewiesenen Schlitzperiode getätigt werden. Während es vorzuziehen ist, dass Antennenimpedanzeinstellungen während der 1,5 Schlitze Leerlaufzeit zwischen den Empfangs- und Übertragungsschlitzen durchgeführt werden, können Einstellungen zu beliebiger Zeit während der Leerlaufperioden getätigt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Weiter kann das erfindungsgemäße einstellbare Anpassungsnetz, während das erfindungsgemäße einstellbare Anpassungsnetz für eine Verwendung in einem TDMA System hier beschrieben ist, in einem beliebigen Kommunikationssystem verwendet werden, das Leerlaufperioden aufweist (während derer die Mobilvorrichtung weder empfängt, noch überträgt).
  • Das grundlegende Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine nahezu perfekte Impedanzanpassung für eine Übertragung zu erlangen, um die Transmitterlinearität ohne eine Verwendung von Isolatoren zu verbessern. Dies ist insbesondere wichtig, wenn Symbolkonstellationen hoher Ordnung, wie beispielsweise lineares 8-PSK (Phase Shift Keying), verwendet werden. Da es schwierig ist, eine Fehlanpassung im Empfangszustand zu messen, erfordert ein Bereitstellen einer Yi unabhängigen Antenneneinstellung für einen Empfang in einem Empfangsfrequenzband, das sich von dem Übertragungsfrequenzband unterscheidet, eine Bestimmung der Empfangseinstellcodes basierend auf den adaptiv bestimmten Übertragungsfrequenzcodes, oder anderweitig muss ein Satz von festen Empfangsfrequenzcodes vorab bestimmt sein. Weiter erfordert ein Ändern von Übertragungscodes zwischen Übertragungs- und Empfangszuständen einen fortlaufenden Betrieb der verschiedenen schalt-eingestellten Komponenten mindestens zweimal pro TDMA Rahmenperiode. Solch ein kontinuierliches Schalten mit dieser hohen Geschwindigkeit kann Bedenken bzgl. einer Schalterlebensdauer zur Folge haben. Während zur gegenwärtigen Zeit MEMs eine beeindruckende Langlebigkeit bei schnellen Schaltanwendungen demonstriert haben, wird solches häufiges Schalten in der bevorzugten Implementierung der vorliegenden Erfindung vermieden.
  • 4 veranschaulicht die Antennenkopplungsanordnungen für ein drahtloses Multibandtelefon, allgemein bei 44 gezeigt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Das drahtlose Multibandtelefon 44 enthält eine Antenne 46, die mit einer Empfänger 48 und Transmitter 50 Schaltung über ein einstellbares Anpassungsnetz 52 verbunden ist. Die Empfängerschaltung 48 enthält eine herkömmliche Multibandniederrausch RF Verstärker und Herabwandlungseinheit 54, die ein Signal auf einer ausgewählten Kanalfrequenz in eine geeignete Form für ein Verarbeiten durch eine Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 wandelt. Solche geeigneten Formen können (I, Q) komplexe Abtastwerte in kartesischem Format oder (LogR, Theta) Abtastwerte in LogPolarer Form enthalten. Die Komplexen (I, Q) Abtastwerte können beispielsweise durch einen homodynen Empfänger erzeugt werden, wie weiter in den folgenden US Patenten U.S.P.N. 5,241,702 "D. C. Offset Compensation in a Radio Receiver"; U.S.P.N. 5,614,904 "Balance Companed Delta Conversion of Homodyne Receiver", U.S.P.N. 5,568,520 "Slope Drift and Offset Compensation in Zero-IF Receivers"; und U.S.P.N. 5,749,051 "Compensation for Second Order Intermodulation in a Homodyne Receiver" beschrieben.
  • Ein Empfänger, der herabgewandelte komplexe Abtastwerte in Logpolarform erzeugen kann, ist beispielsweise beschrieben in einer Kombination der Lehren der folgenden U.S. Patente: U.S.P.N. 5,048,059 "LogPolar Signal Processing",; U.S.P.N. 5,070,303, "Logarithmic Amplifier/Detector Delay Compensation"; und U.S.P.N. 5,084,669 "Direct Phase Digitization".
  • Die Empfangsschaltung 48 enthält weiter eine Vielzahl von Bandpassfiltern 58a, 58b, ..., 58n für jedes der Empfangsfrequenzbänder, in denen ein Betrieb erforderlich ist. Jeder der Bandpassfilter 58an weist einen Eingang auf, der mit der Antenne 46 durch das einstellbare Anpassungsnetz 52 verbunden ist, wann immer das Mobiltelefon 44 ein Signal in dem jeweiligen Frequenzband empfängt. Die Verstärker und Herabwandlereinheit 54 ist auf herkömmliche Weise dazu angepasst, eine entsprechende Filtersignalausgabe für eine Herabwandlung auszuwählen.
  • Die Transmitterschaltung 50 enthält eine Vielzahl von Leistungsverstärkern 60a, 60b, ..., 60n für 1 5 Verstärkungssignale, die in das jeweilige Übertragungsfrequenzband durch eine herkömmliche Modulations- und Heraufwandlereinheit 62 herauf gewandelt sind. Während 4 einen getrennten Leistungsverstärker für jedes der n Übertragungsfrequenzbänder veranschaulicht, können weniger als n Leistungsverstärker verwendet werden, falls zwei Übertragungsfrequenzbänder ausreichend nahe sind, so dass sie durch einen einzelnen Breitbandleistungsverstärker bedient werden können. Wenn eine Übertragung auf einer Kanalfrequenz in einem bestimmten Übertragungsfrequenzband ausgewählt ist, ist der betreffende Leistungsverstärker 60an für dieses Band mit der Antenne 46 durch das einstellbare Anpassungsnetz 52 verbunden. Weiter ist die Modulations- und Heraufwandlereinheit 62 auf herkömmliche Weise dazu angepasst, ein Treibersignal für den jeweiligen Leistungsverstärker 60an auf der ausgewählten Kanalfrequenz zu erzeugen.
  • Sowohl die Empfänger 48 als auch Transmitter 50 Schaltung kann dazu ausgelegt sein, mittels Steuersignalen wie beispielsweise Frequenzsynthesizer-Einstellsignalen auf ausgewählten Kanalfrequenzen zu empfangen oder zu übertragen, von der Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 über einen Steuerbus (nicht gezeigt). Solch ein Steuerbus kann einen I2C Bus enthalten, der ein bekannter Standard im Stand der Technik ist. Weitere Details einer Modulation und Kanalfrequenzerzeugung für drahtlose Multibandtelefone kann in den folgenden U.S. Patenten und Anmeldungen gefunden werden: U.S.P.N. 5,530,722 "Quatrature Modulator with Integrated Distributed RAC Filters"; U.S.P.N. 6,009,312 "Transmit Signal Generation with the Aide of a Receiver", U.S.P.N. 5,890,051 "On-Channel Transceiver Architecture in a Dual Band Mobile Phone", and U.S. Patent application 08/974,227 "Simplified Reference Frequency Distribution in a Mobile Phone" to Gore, Dolman and Dent, eingereicht am 19. November 1997, und dem Halter der vorliegenden Erfindung zugewiesen.
  • Das einstellbare Anpassungsnetz 52 kann sowohl die T/R Schaltfunktion als auch die Duplexfunktion zum Verbinden der Transmitterschaltung 50 und der Empfängerschaltung 48 mit der Antenne 46 umfassen, auf solche Weise, dass eine Interferenz oder ein Signalverlust vermieden wird. Zusätzlich umfasst das einstellbare Anpassungsnetz 52 die Funktion für eine Auswahl des Übertragungs- oder Empfangsfrequenzbandes, für das die 1 5 Antenne 46 betrieben wird. Wie später in der Anmeldung beschrieben ist, führt das einstellbare Anpassungsnetz 52 Messungen auf den übertragenen Signalen durch, und erzeugt Fehlanpassungsanzeigesignale On Line 64. Diese Fehlanpassungsanzeigesignale 64 werden durch die Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 empfangen, die ihrerseits Anpassungsnetzsteuersignale On Line 66 erzeugt, die durch das einstellbare Anpassungsnetz 52 empfangen werden und dazu verwendet werden, um die Antenne 46 an ein ausgewähltes Frequenzband anzupassen. Somit kann das einstellbare Anpassungsnetz 52 die Impedanz der Antenne 46 einstellen, um eine erwünschte Impedanzanpassung für jedes unterschiedliche Frequenzband, wenn für einen Betrieb ausgewählt, bereitzustellen.
  • 5 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung für das in 4 gezeigte Anpassungsnetz 52. Das einstellbare Anpassungsnetz 52 umfasst einen T/R Schalter 68, der unter Verwendung herkömmlicher Schaltungstechnologie erstellt ist (d. h. PIN Diode oder GaAs). Der T/R Schalter 68 wird durch die Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 über ein Steuersignal 70 gesteuert, um die Antenne 46 mit entweder der Empfängerschaltung 48 oder der Transmitterschaltung 50 zu geeigneten Zeitpunkten während der TDMA Rahmenperiode zu verbinden. Der T/R Schalter 68 wird somit auf der TDMA Rahmenrate betrieben. Das einstellbare Anpassungsnetz 52 enthält auch eine Bank von Schaltern 72, die in eine obere 74 und eine untere 76 Bank aufgeteilt ist, um zu empfangen bzw. zu übertragen. Die obere Bank von Schaltern 74 ist dem Empfangskontakt des Schalters 68 verbunden, während die untere Bank von Schaltern 76 mit dem Übertragungskontakt des T/R Schalters 68 verbunden ist. Jeder Schalter in der oberen Bank von Schaltern 74 ist mit einem jeweiligen Empfangsbandanpassungsnetz 78a, 78b, ..., 78n verbunden, das dazu ausgebildet ist, die Antennenimpedanzanpassung für das spezielle Empfangsfrequenzband zu optimieren. Auf ähnliche Weise ist jeder Schalter in der unteren Bank von Schaltern 76 mit einem jeweiligen Übertragungsbandanpassungsnetz 80a, 80b, ..., 80o verbunden, das dazu ausgebildet ist, die Antennenimpedanzanpassung für das spezielle Übertragungsfrequenzband zu optimieren.
  • Wenn der T/R Schalter 68 die Antenne 46 mit der Empfangsschaltung 48 verbindet, wird die obere Bank von Schaltern 74 verwendet, das geeignete Empfangsfrequenzband auszuwählen. Auf ähnliche Weise, wenn der T/R Schalter 68 die Antenne 46 mit der Transmitterschaltung 50 verbindet, wird die untere Bank von Schaltern 76 dazu verwendet, das geeignete Übertragungsband auszuwählen. Ein Bankschalten durch die obere 74 und untere 76 Bank von Schaltern wird durch ein Bandauswahlsignal 82 gesteuert, das von der Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 empfangen wird. Da ein Bandschalten viel weniger häufig auftritt als ein T/R Schalten, enthält die Bank von Schaltern 72 elektromechanische Schalter, wie beispielsweise MicroElectronic Machines (MEMs). keine der MEMs in der Bank von Schaltern 72 muss mit der T/R Schaltrate des T/R Schalters 68 betrieben werden, da die Auswahl eines Empfangsbandes von der Auswahl eines Übertragungsbandes entkoppelt ist und es nicht notwendig ist, das empfangene Band zu de-selektieren, wenn das Übertragungsband ausgewählt wird, und anders herum.
  • Da die Vielzahl von Schaltern 72 die Empfangs- und Übertragungsfrequenzbänder auf unterschiedliche Drähte aufteilen, können die Empfangsanpassungsnetze 78an und die Übertragungsanpassungsnetze 80an dazu verwendet werden, die Antennenimpedanzanpassung für jedes Empfangs- und Übertragungsfrequenzband unabhängig und getrennt zu optimieren. Falls die Antenne 46 in einem beliebigen Frequenzband bereits eine gute Anpassung bereitstellt, kann das zugewiesene Anpassungsnetz einfach ein Null Netz umfassen. In anderen Fällen kann das Anpassungsnetz einfach eine geeignete Länge einer Streifenleitung einer geeigneten Impedanz umfassen. Jedes Anpassungsnetz wird typischerweise nicht komplizierter sein als ein einfacher Serieninduktor und Shunt-Kondensator. Solch eine Anordnung kann theoretisch eine beliebige Impedanz auf einer erwünschten Wert, z. B. 50 Ohm anpassen, über einem relativ schmalen Übertragungs- oder Empfangsfrequenzband. Solche Anpassungsnetze können beispielsweise als Spiralinduktoren und Kondensatoren integriert sein, die aus abgelagerter Metallisierung auf einem Isoliersubstrat bestehen, wie beispielsweise Galliumarsenid, Aluminium oder Silizium Dioxid, auf dem die MEM Schalter 72 und der T/R Schalter 68 zu dem aufgebaut sein können, dass sie eine einzelne Komponente bilden.
  • Wie vorhergehend diskutiert kann ein weiteres Langlebigkeitstesten von MEM Vorrichtungen deren Geeignetheit für ein T/R Schalten bei der TDMA Rahmenrate bestätigen. Konservative Entwicklungsansätze verwenden jedoch weiter herkömmliche PIN-Dioden oder GaAsRf Schalttechnologien für den T/R Schalter 68. Bandschalt- und adaptive Anpassungseinstellungen treten typischerweise sehr viel weniger häufig auf und demzufolge kann eine MEM Vorrichtung für diese Schaltfunktionen mit geringerem Fehlerrisiko aufgrund einer Abnutzung verwendet werden. Falls elektromechanische Halterelais in ausreichend kleiner Größe hergestellt werden könnten, könnten sie als eine Alternative zu den MEM Vorrichtungen verwendet werden. Im gegenwärtigen Stand der Technik ist jedoch die MEM Technologie die das vielversprechendste Verfahren für eine Herstellung eines subminiaturelektromechanischen Schalters.
  • Bei dem einstellbaren Anpassungsnetz 52 von 5 müssen die Empfangsanpassungsnetze 78an und Übertragungsanpassungsnetze 80an für eine bestimmte Antennen und Mobiltelefonkombination bereit gestellt sein. Auch wenn die gleiche spezielle Antenne auf einem anderen Mobiltelefon verwendet wird, könnte es nötig sein, dass die Impedanzanpassungscharakteristiken eines jeden Anpassungsnetzes unterschiedlich sein müssen. Somit kann das Herstellungsvolumen der speziellen Auslegung von 5 auf das Herstellungsvolumen der speziellen Mobiltelefon und Antennenkombination beschränkt sein. Um das Volumen zu erhöhen, über dem nicht wiederkehrende Kosten wiedergewonnen werden können, wäre es wünschenswert, die gleiche Antennenkopplungsschaltung für mehr als eine Antennen- und Mobiltelefonkombination zu verwenden. 6 veranschaulicht solch eine Anordnung, wobei 5 entsprechende Elemente durch das gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind.
  • 6 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel des einstellbaren Anpassungsnetzes, allgemein bei 52' gezeigt. Das einstellbare Anpassungsnetz 52' enthält ein variables Anpassungsnetz 84, das zwischen der Antenne 46 und dem T/R Schalter 68 angeschlossen ist. Die Bank von Schaltern 72 ist mit dem T/R Schalter 68 auf die gleiche Weise verbunden, wie vorhergehend mit Bezug auf 5 beschrieben. Jedoch sind die Empfangsanpassungsnetze 78an und die Übertragungsanpassungsnetze 80an von 5 entfernt, und jeder der Schalter in der oberen Bank von Schaltern 74 ist direkt mit seinem jeweiligen Bandfilter 58an verbunden, und ähnlich ist jeder der Schalter in der unteren Bank von Schaltern 76 mit seinem jeweiligen Leistungsverstärker 60an verbunden. Steuersignale 86 von der Signal und Steuerverarbeitungseinheit 56 betreiben den T/R Schalter 68 mit der TDMA Rahmenrate, betreiben jedoch die Bank von Schaltern 72 und das variable Anpassungsnetz 84 nur dann, wenn die Frequenzbänder geändert werden. Obwohl es möglich ist, das variable Anpassungsnetz 84 zwischen Übertragungs- und Empfangszustand zu ändern, würde dies erfordern, dass die Schalter darin mit der TDMA Rahmenrate betrieben werden. Um solch ein schnelles Schalten zu vermeiden, wird das variable Anpassungsnetz 84 in einen Zustand gestellt, in dem die Impedanz die Antenne 46 sowohl im Übertragungsfrequenzband, als auch im Empfangsfrequenzband eines Bandpaares anpasst. In dieser speziellen Implementierung ist ein Kreuz- bzw. Querbandbetrieb nicht möglich. Ein Kreuzbandbetrieb tritt auf, wenn das Mobiltelefon auf einer Frequenz in einem Übertragungsband eines ersten Bandpaares überträgt, jedoch in einer Frequenz in einem Empfangsband eines zweiten Bandpaares empfängt. Im Gegensatz dazu ist ein Kreuzbandbetrieb mit der in 5 gezeigten Implementierung möglich, da die Auswahl des Übertragungsfrequenzbandes und Empfangsfrequenzbandes und zugeordnete Anpassungsnetze voneinander unabhängig ist. Jedoch ist der Vorteil des einstellbaren Anpassungsnetzes 52' aus 6 der, dass das variable Anpassungsnetz 84 für eine Bandbreite von Antennen und Mobiltelefontypen arbeiten kann, da die Anpassungssteuersignale 86 von der Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 durch Softwareimplementierung für einen speziellen Anwendungsfall angepasst werden können.
  • 7 veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel des einstellbaren Anpassungsnetzes, allgemein bei 52'' gezeigt, welches seinen Kreuzbandbetrieb ermöglicht. Das einstellbare Anpassungsnetzwerk 52'' enthält getrennte variable Empfangsanpassungsnetze 88 und Übertragungsanpassungsnetze 90 zum Anpassen des Empfängers separat vom Transmitter. Der T/R Schalter 68 ist mit der Antenne 46 verbunden, wobei das variable Empfangsanpassungsnetz 88 mit dem Empfängerkontakt des T/R Schalters 68 verbunden ist, und das variable Anpassungsnetz 90 mit dem Übertragungskontakt des T/R Schalters 68 verbunden ist. Das variable Empfangsanpassungsnetz 88 ist mit der oberen Bank von Schaltern 74 verbunden, um die Antenne 46 an den geeigneten Empfangsbandfilter 58an einzupassen. Ähnlich ist das variable Übertragungsanpassungsnetz 90 mit der unteren Bank von Schaltern 76 verbunden, um die Antenne 46 an den geeigneten Leistungsverstärker 60an anzupassen. Somit ist die Auswahl des Übertragungsbandes und des Empfangsbandes unabhängig von einander, was einen Kreuzbandbetrieb ohne die Notwendigkeit einer Änderung eines der Anpassungsnetze 88 oder 90 ermöglicht.
  • Impedanzanpassungssteuersignale 92 werden von Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 für einen Betrieb des T/R Schalters 68 mit der TDMA Rahmenrate bereit gestellt, jedoch wird die Bank von Schaltern 72 und das variable Empfangsanpassungsnetz 88 und Übertragungsanpassungsnetz 90 nur dann für eine Änderung betrieben, wenn die Auswahl des Betriebsfrequenzbandes sich ändert. Dieses tritt mit einer relativ langsamen Rate auf, beispielsweise wenn das Mobiltelefon 10 (siehe 1) die Grenzen zwischen Basisstationen 11a, 11b und Basisstationen 12a, 12b kreuzt, und somit wird keine unnötige Belastung der Langlebigkeit der Anpassungsnetzschalter auferlegt, die in dem variablen Anpassungsnetz 88 und 90 bereit gestellt sind.
  • Es ist manchmal ausreichend, nur das variable Übertragungsanpassungsnetz 90 zu verwenden, und das variable Empfangsanpassungsnetz 88 wegzulassen, da die verschlechternden Effekte einer nicht perfekten Antennenanpassung auf die Empfängerleistung viel weniger gravierend ist, als sie auf die Transmitterleistung sind. Allgemein ist die einzige Auswirkung einer Antennenfehlanpassung auf die Leistung des Empfängers hinsichtlich thermischer Rauschgrößen, was in einer interfrequenz-begrenzten zellularen Umgebung nicht signifikant sein kann. Weiter, da Mobiltelefone typischerweise batteriebetrieben sind, sollten sie mit einer hohen Effizienz für eine Einsparung von Batterieleistung übertragen. Solche eine hohe Übertragungseffizienz wird durch eine gute Transmitterimpedanzanpassung erleichtert. Solche Bedenken sind normalerweise nicht auf Basisstationen anwendbar, da sie Übertragungsleistung in Reserve haben werden.
  • Eine der verschlechternden Auswirkungen einer Antennenfehlanpassung auf Übertragungscharakteristiken betrifft eine Transmitterlinearität. Ein saturierter (d. h. nicht-linearer Kasse C Leistungsverstärker mit konstanter Hüllkurve) Transmitter kann eine reduzierte oder erhöhte Leistung in eine fehlangepasste Antenne liefern, in Abhängigkeit von der speziellen Richtung der Fehlanpassung. Falls die dem Transmitter gelieferte Leistung erhöht ist, kann die Basisstation feststellen, dass das durch sie empfangene Signal luxuriös ist, und es ist möglich, dass sie einen Befehl an das Mobiltelefon sendet, um das Mobiltelefon anzuweisen, seine Leistung zu reduzieren. Diese Richtung und Korrektur an der Basisstation kompensiert teilweise eine Antennenfehlanpassung und hilft, die Batterielebensdauer des Mobiltelefons zu erhalten. Falls jedoch lineare Modulationen für eine verbesserte spektrale Effizienz oder andere Gründer verwendet werden, wie dies in CDMA Systemen essentiell ist, kann eine Antennenfehlanpassung zur Folge haben, das der Leistungsverstärker nicht linear wird, wenn das momentane Leistungsniveau gut unterhalb des erwünschten Spitzenleistungspegels der Modulation ist. Solange diese Nichtlinearität nicht erfasst und korrigiert wird, kann eine Interferenz mit anderen Stationen die Folge sein. Ein Verfahren des Standes der Technik zum Isolieren von linearen Leistungsverstärkern von einer Antennenfehlanpassung ist, einen Isolator zwischen den Leistungsverstärker und die Antenne einzufügen. Isolatoren sind jedoch Schmalbandvorrichtungen, physisch mit großer Ausdehnung und allgemein teuer. Für jedes Frequenzband würde ein Isolator erforderlich sein, was es schwierig macht, diese in Mobiltelefone zu inkorporieren, wo Größe ein Problem darstellt. Das einstellbare Anpassungsnetz der vorliegenden Erfindung eliminiert die Notwendigkeit von Isolatoren pro Band, während variable Anpassungsnetze verwendet werden, um eine gute Leistungsverstärkerimpedanzanpassung sicherzustellen, um die Leistungsverstärkerlinearität zu erhalten.
  • Um eine Einstellung des variablen Übertragungsanpassungsnetzes 90 zu erleichtern, zeigt 8 die Hinzufügung einer Impedanzfehlanpassungsmess- und Quantisiereinheit 94 für das einstellbare Anpassungsnetz 52'' von 7. Die Impedanzfehlanpassungsmess- und Quantisiereinheit 94 enthält einen direktionalen Koppler 96, der die Vorwärts und Reflektionsleistung des übertragenen Signals misst, und eine Erfassungs- und Quantisiereinheit 98, die die Vorwärts- und Reflexionsleistungsmessungen empfängt und Signale 100 erzeugt, die eine grob quantisierte Anzeige einer Antennenimpedanzfehlanpassung liefern. Die Impedanzfehlanpassungsmess- und Quantisiereinheit 94 sollte auf allen Frequenzbändern betrieben werden, falls sie zwischen dem variablen Übertragungsanpassungsnetz 90 und der Bank von Schaltern 72 angeordnet ist, wie in 8 gezeigt. Falls es jedoch schwierig ist, können getrennte Impedanzfehlanpassungsmess- und Quantisiereinheiten 94 zwischen der unteren Bank von Schaltern 76 und dem jeweiligen Leistungsverstärker 60an bereit gestellt sein.
  • Die Impedanzfehlanpassung der Antenne muss nicht genau gemessen werden, um in der Lage zu sein, das variable Übertragungsanpassungsnetz 90 geeignet einzustellen. Die Impedanzfehlanpassung muss nur in die Werte "Gut genug" oder "Nicht gut genug" quantisiert werden, wobei der letztere "Nicht gut genug" Wert weiter in vier Bereiche quantisiert ist, die anzeigen, wo auf einem Smith Diagramm die Impedanzfehlanpassung liegt.
  • 9 zeigt eine Darstellung eines Smith Diagramms, das in fünf Bereiche unterteilt ist, entsprechend vier "Nicht gut genug" Bereichen 101, 102, 103, 104 und einem "Gut genug" Bereich im Zentrum des durch den Kreis definierten Diagramms. Der den "Gut genug" Bereich definierende Kreis entspricht einem Reflexionskoeffizienten von 0,1 oder –20 dB, oder einer VSWR von 1,2, was als für die meisten zellularen Anwendungen gut genug bezeichnet wird. Der Rest des Smith Diagramms außerhalb des "Gut genug Bereichs" 105 ist in die vier "Nicht gut genug" Quadranten klassifiziert, welche jeweilig den negativen Realteilen des Reflexionskoeffizienten (Bereiche 101 und 103) zu entsprechen, den positiven Realteilen der Reflexionskoeffizienten (Realbereiche 102 und 104); dem negativen Imaginärteilen des Reflexionskoeffizienten (Bereiche 101 und 102); und den positiven Imaginärteilen des Reflexionskoeffizienten (Bereiche 103 und 104).
  • Um die Impedanzanpassung oder Fehlanpassung in diesen fünf Bereichen 101105 zu quantisieren, kann das Reflexionsleistungssignal mit einem Signaleingang eines Quadraturdemodulators (in 8 nicht gezeigt) (d. h. zwei abgeglichenen Mischern, die in Quadratur mit Bezug auf einen lokalen Oszillator betrieben werden) verbunden sein, wobei das Vorwärtsleistungssignal als der lokale Oszillator verwendet wird. Die Vorzeichen der Gleichspannungsausgabe der jeweiligen Demodulatoren würden dann den Quadranten des Smith Diagramms von 9 anzeigen, in dem die Impedanzfehlanpassung liegt. Die Größe des reflektierten Leistungssignals in Hinblick auf die Größe des Vorwärtsleistungssignals zeigt an, ob die Impedanzanpassung "Gut genug" oder "Nicht gut genug" ist. Für die meisten zellularen Anwendungen wird die Anpassung typischerweise „Gut genug" betrachtet, falls die Größe des reflektierten Leistungssignals weniger als 10% der Größe des vorwärtigen Leistungssignals ist. Solch eine Bestimmung kann unter Verwendung eines 10 : 1 Potentiometerherabstufens getätigt werden, um einen 10% Anteil des gleichgerichteten Vorwärtssignals an einen Eingang eines Vergleichers anzulegen, wobei das reflektierte gleichgerichtete Leistungssignal am anderen Eingang des Vergleichers liegt. Die Vergleicher Ausgabe von "1" oder "0" wird dann die erwünschte Anzeige bereitstellen, ob die reflektierte Leistung weniger als 10% der Vorwärtsleistung ist.
  • Die Impedanzfehlanpassungsmess- und Quantisiereinheit 94 aus 8 liefert ein 3-Bit Ausgabesignal 100 an die Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 und falls das "Gut genug/Nicht gut genug" Anzeigesignal anzeigt, dass die Anpassung "Gut genug ist", liegt der Reflexionskoeffizient innerhalb des "Gut genug" Bereichs 105 in 9, und die Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 macht keine Änderung am variablen Übertragungsanpassungsnetz. Falls auf der anderen Seite das Fehlanpassungsanzeigesignal anzeigt, dass die Anpassung "Nicht gut genug" ist, wird die Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 einen oder mehrere der Anpassungsnetzschalter bedienen, um eine geringste Änderung der Reaktanz eines oder mehrerer Anpassungsnetzschalter zu bewirken. Das Vorzeigen der Änderung einer Reaktanz einer an den einen oder mehreren Anpassungsnetzschaltern wird durch den Bereich der Fehlanpassung vorgegeben.
  • Falls unter Bezugnahme auf 9 beispielsweise die Fehlanpassung in die Bereiche 103 und 104 fällt, wird eine erste Reaktanz bedient, um den kapazitiven Anteil der Impedanz zu vermindern; wohingegen falls die Fehlanpassung in Bereich 101 oder 102 fällt, die erste Reaktanz bedient wird, um den kapazitiven Anteil der Impedanz zu erhöhen. Auf ähnliche Weise wird, falls die Fehlanpassung in Bereiche 101 oder 103 fällt, eine zweite Reaktanz so angeordnet, dass bewirkt wird, dass der Realanteil der Impedanz (Reflexionskoeffizient) betrieben wird, dass der Realteil der Impedanz erhöht wird; wohingegen, falls die Fehlanpassung in Bereiche 102 oder 104 fällt, die zweite Reaktanz bedient wird, um den Realteil der Impedanz zu vermindern. Auf Grund des groben Quantisierens in die fünf Bereiche, 101105, ist es unbekannt, wie weit die Reaktanz geändert werden sollte, um eine Anpassung in den "Gut genug" Bereich 105 zu erzielen. Wenn jedoch nur die geringste Änderung an der jeweiligen Reaktanz vorgenommen wird, kann das Anpassen langsam in den "Gut genug" Bereich 105 bewegt werden, in dem die Reaktanzeinstellung angehalten wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Frequenz, mit der Reaktanzeinstellungen vorgenommen werden, auf ein Mal pro TDMA Rahmen begrenzt, wobei die Einstellungen auf einem Klassifizieren des mittleren Reflexionskoeffizienten über dem gesamten Übertragungsrahmen basieren. Weiter werden die Einstellungen nur dann vorgenommen, wenn das Mobiltelefon nicht überträgt, und vorzugsweise während es auch nicht empfängt, um potentiell interferierende Effekte zu vermeiden.
  • Falls erwünscht, können Einstellungen auch darauf begrenzt sein, weniger als ein Mal pro TDMA Rahmen vorgenommen zu werden, z. B. ein Mal pro 100 ms, unter Verwendung der Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56, um den mittleren Fehlanpassungsbereich über mehreren Rahmen zu bestimmen.
  • Die vorhergehend konvergierten Anpassungsschaltersteuersignale werden weiter in einem nicht flüchtigen Speicher, wie beispielsweise einem EEPROM gespeichert, in einer Tabelle gegenüber einer Betriebsfrequenz. Diese Werte können als Anfangswerte abgerufen werden, wann immer eine Übertragung auf einer vorhergehend verwendeten Betriebsfrequenz auftritt. Weiter können die gespeicherten Werte verwendet werden, wann immer ein Leistungsverstärker signifikant unterhalb seines maximalen Betriebsleistungspegels betrieben wird. Während solcher Operationen können Einstellungen ausgesetzt werden. Eine Einstellungsaussetzung ist während eines niedrigeren Leistungsbetriebs erlaubt, da lineare Leistungsverstärker durch ein Fehlanpassen weniger verschlechtert werden, wenn sie auf weniger als der Maximalleistung betrieben werden. Die Impedanzfehlanpassungsmess- und Quantisiereinheit 94 aus 8 muss nur betrieben werden, wenn eine Maximalleistung ausgewählt wird, wodurch die dadurch erforderliche Empfindlichkeit reduziert wird.
  • 10 zeigt ein Schaltdiagramm des direktionalen Kopplers 96 und der Erfassungs- und Quantisiereinheit 98 aus 8. 10 zeigt weiter ein beispielhaftes Schaltdiagramm eines variablen Anpassungsnetzes 110. Das variable Anpassungsnetz 110 aus 10 kann für ein beliebiges der vorhergehend beschriebenen Anpassungsnetze verwendet werden, nämlich für das einstellbare Anpassungsnetz 52, das variable Anpassungsnetz 84, das variable Empfangsanpassungsnetz 88 und das variable Übertragungsanpassungsnetz 90.
  • Das beispielhafte variable Anpassungsnetz 110 enthält eine Länge L einer Übertragungsleitung 112 mit einer charakteristischen Impedanz Zo mit einer ersten 114 und zweiten 114 Kondensatorenbank, die an Masse an beiden Enden der Übertragungsleitung 112 befestigt sind. Wenn die charakteristische Impedanz Zo der Übertragungsleitung 112 größer als die Zielanpassungsimpedanz (z. B. 50 Ohm) ist, und die Länge L geringer als ein Viertel der Wellenlänge ist, ist der Einschluss ähnlich zu dem einer Serieninduktanz, und somit kann das Netz ähnlich einem Pi-Netz betrieben werden.
  • Beide, die erste Kondensatorenbank 114 und die zweite Kondensatorenbank 116 enthalten drei parallel angeschlossene Kondensatoren, die über jeweilige Schalter 118 mit Masse verbunden sind, wobei jeder Kondensator seinen eigenen Schalter 118 aufweist. Die erste Bank von Kondensatoren 114 ist einem binären Verhältnis von dC1 : 2dC1 : 4dC1, wobei dC1 eine Minimaländerung einer Kapazitanz bezeichnet. Auf ähnliche Weise ist die zweite Bank 116 von Kondensatoren in einem Binärverhältnis von dC2 : 2dC2 : 4dC2, wobei dC2 auch eine Minimaländerung einer Kapazitanz ist. Somit ist die mit der ersten Kondensatorenbank 114 und der zweiten Kondensatorenbank assoziierte Kapazitanz von 0 bis 7dC1 beziehungsweise von 0 bis 7dC2 veränderlich, auf Grund eines Betriebes der jeweiligen Schalter 118 in Verbindung mit dem Kondensator, in dem zwei von drei Bit binären Steuersignalen 100 an der Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 empfangen werden. MEM Vorrichtungen sind der bevorzugte Schaltertyp, der für die Schalter 118 verwendet wird, da sie auf dem gleichen Substrat wie die geschalteten Kondensatoren, die Übertragungsleitung 112 und andere optionale Halbleiterkomponenten integriert sein können. Es können jedoch aus PIN Dioden oder Relais verwendet werden.
  • Der direktionale Koppler 96 greift die Vorwärts- und Reflexionsleistungssignale ab und richtet beide unter Verwendung eines Unendlich-Impedanzdetektors 120, der zwischen einer Steuerspannung Vcc und Masse angeschlossen ist, gleich. Der Unendlich-Impedanzdetektor ist konfiguriert, wie dies in 10 gezeigt ist, und enthält Widerstände 122, 124, 126 und 128, Kondensatoren 130 und 132 und Transistoren 134, 136, 138 und 140. Das abgetastete Vorwärtsleistungssignal wird an den Steueranschluss des Transistors 140 gegeben, während das abgetastete Reflexionsleistungssignal an den Steueranschluss des Transistors 134 gegeben wird. Die erfasste Rückleistung wird von dem Ausgangsanschluss des Transistors 136 auf einer Leitung 142 abgegriffen, und die erfasste Vorwärtsleistung wird von dem Ausgangsanschluss des Transistors 138 auf einer Leitung 144 abgegriffen. Das erfasste Vorwärtsleistungssignal auf Leitung 144 wird in ein 10 : 1 Spannungsauftrennnetz 145 eingegeben, und die Rückwärtsleistungssignalamplitude auf Leitung 142 wird mit einem Zehntel des erfassten Vorwärtsleistungssignals durch einen Vergleicher 146 verglichen. Der Vergleicher 146 gibt ein "Gut genug/Nicht gut genug" Entscheidungssignal 100a an die Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 aus, was anzeigt, ob oder ob nicht die Fehlanpassung innerhalb des "Gut genug" Bereichs 105 aus 9 liegt.
  • Das reflektierte Leistungssignal wird weiter an einen Signaleingang abgeglichener Mischer 148 und 150 angelegt, die in Quadratur an ihren Lokaloszillatoreingängen durch das Vorwärtsleistungssignal betrieben werden. Ein 90° Phasentrenner oder Hilbert-Netz 152 trennt das Vorwärtsleistungssignal mit einer 90° Phasendifferenz auf, und gibt die 90° aufgetrennten Vorwärtsleistungssignale 154 und 156 an die Mischer 148 und 150 aus, um diese in Quadratur zu betreiben. Die mittleren Gleichspannungsausgangssignale 158 und 160 von den abgeglichenen Mischern 148 beziehungsweise 150, gemittelt über einen TDMA Übertragungsrahmen, werden in Vergleiche 162 beziehungsweise 164 eingegeben, die die Ergebnisse als entweder ein Plus (+) oder als ein Minus (–) quantisieren, wobei deren jeweilige Ausgangssignale 100B und 100C an die Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 geführt werden. Ein Quantisieren auf diese Weise legt fest, in welchem der vier Quadranten 101104 von 9 die Fehlanpassung liegt. Diese ist für die Signal- und Steuerverarbeitungseinheit 56 ausreichend, um basierend auf vorprogrammierten Regeln zu bestimmen, ob die Kapazitanz C1 oder C2 oder beide mit einem Minimalschritt von dC1 beziehungsweise dC2 erhöht werden oder vermindert werden sollen. Die vorprogrammierten Regeln stellen sicher, dass die gewählte Maßnahme immer eine Bewegung der Impedanzfehlanpassung in Richtung auf und letztlich in den "Gut genug" Bereich 105 von 9 zur Folge hat.
  • Der vorprogrammierte Satz von Regeln ist einer einer vorgegebenen Anzahl aller möglichen Sätze von Regeln. Die Anzahl möglicher Sätze von Regeln wird bestimmt durch ein Auswählen einer der möglichen Maßnahmen (–dC1, 0, dC1) kombiniert mit (–dC2, 0, dC2) für eine Gesamtheit von neun möglichen Maßnahmen für jeden der vier Bereiche 101104, und für jeden der Vierundsechzig (26) möglichen vorab existierenden Hinzuschaltungskondensatorenzustände, was eine Gesamtheit von 64 × 94 Sätze von Regeln zur Folge hat. Die Auswahl eines dieser Säte von Regeln ist unabhängig von der Auswahl einer Antenne oder eines Mobiltelefons und kann durch Simulationsverfahren bestimmt werden. Die 64 × 4 Werte der gewählten Kapazitanzänderungen können mit den vorab existierenden (1 aus 64) Kondensatorschalterzuständen kombiniert werden, um einen neuen Kondensatorschalterzustand nach der Änderung zu bestimmten, wobei die sechs Schaltersteuerbits, die für ein Programmieren des Schalterzustands erforderlich sind, in einer 256 Byte Nachschlagtabelle gespeichert sind. Eine solche Tabelle würde für jedes Frequenzband erforderlich sein, in dem ein Betrieb des Mobiltelefons erwünscht ist.
  • Die gesamte Erfassungs- und Quantisiereinheit 98 aus 10 kann als ein einzelner Siliziumchip aufgebaut sein oder kann andernfalls in den Übertragungssignalgenerator und Modulatorchipteil der Transmitterschaltungen 50 (siehe 4) integriert sein. Ähnlich kann das variable Anpassungsnetz 110 einschließlich der Schalter 118 mit der Bank von MEM Schaltern 72 integriert sein, um die Anzahl von unterschiedlichen Chips oder Modulen zu reduzieren.
  • Für weiter Information hinsichtlich MicroElectronic Machines wird auf die folgenden US Patente Bezug genommen: 6,057,520 "Arc Resistant High Voltage Micromachined Electrostatic Switch"; U.S.P.N. 6,023,121 "Thermal Arched Beam Microelektromechanical Structure"; U.S.P.N. 5,994,816 "Thermal Arched Beam Microelectromechanical Devices and Associated Fabrication Methods"; U.S.P.N. 5,962,949 "Microelectromechanical Positioning Apparatus"; and U.S.P.N. 5,955,817 Thermal Arched Beach Microelecromechanical Switching Array".
  • Es wird hierin offenbart, wie ein Mobiltelefon vorteilhaft konstruiert werden kann, um in multiplen Frequenzbändern betrieben zu werden, einschließlich, wie das Problem eines Anpassens der Antenne auf den multiplen Frequenzbändern zu lösen ist, in denen ein Betrieb der Mobiltelefone erwünscht ist. Es wird hierin ein adaptives Anpassungsnetz offenbart, das automatisch eine angepasste Antennenlastimpedanz für den Transmitter bestimmt. Basierend auf einer groben Quantisierung der Impedanzfehleinschätzung während eines TDMA Übertragungsschlitzes und einer Modifikation der Anpassungskomponenten des I 0 adaptiven Anpassungsnetzes zwischen Übertragungsschlitzen eins TDMA Rahmenformats kann eine Impedanzanpassung auf mehreren Frequenzen erfolgreich erzielt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf einen Betrieb in TDMA Netzen beschränkt ist, sondern erfolgreich für ein Anpassen der Antenne in einem beliebigen Netz betrieben werden kann, das Leerlaufzeitschlitze aufweist, in denen die Mobilvorrichtung nicht überträgt oder empfängt.
  • Während die vorliegende Erfindung mit spezieller Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wurde, versteht es sich, dass verschiedene Abwandlungen ohne ein Abweichen vom Umfang der vorliegenden Erfindung getätigt werden können.

Claims (16)

  1. Eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung (10) zum Übertragen von Signalen in einer ersten Vielzahl von Übertragungsfrequenzbändern und zum Empfangen von Signalen in einer zweiten Vielzahl von Empfangsfrequenzbändern, wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung umfasst: eine Antenne (46) zum Übertragen von Signalen und zum Empfangen von Signalen zu/von einem drahtlosen Kommunikationsnetz; und ein einstellbares Anpassungsnetz (52) mit einer Einrichtung zum selektiven Verbinden der Antenne (46) mit einem ausgewählten einer dritten Vielzahl von Übertragungsleistungsverstärkern entsprechend der ersten Vielzahl von Übertragungsfrequenzbändern für eine Signalübertragung, wobei das einstellbare Anpassungsnetz eine Einrichtung zum Anpassen einer Impedanz der Antenne an den ausgewählten einen Übertragungsleistungsverstärker umfasst, und wobei die drahtlose Kommunikationsvorrichtung (10) dadurch gekennzeichnet ist, dass das einstellbare Anpassungsnetz eine erste Bank von elektromechanischen Schaltern mit einer Einrichtung zum selektiven Verbinden der Antennen mit einem der dritten Vielzahl von Übertragungsleistungsverstärkern umfasst, wobei die erste Bank von elektromechanischen Schaltern dazu angepasst ist, die antennenselektive Verbindung in Antwort auf eine Änderung einer Auswahl eines der ersten Vielzahl von Übertragungsfrequenzbändern zu ändern, wobei die erste Bank von elektromechanischen Schaltern MicroElectronic Machines (mikroelektronische Maschinen) umfasst.
  2. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das einstellbare Anpassungsnetz dazu angepasst ist, selektiv die Antenne mit einem ausgewählten einer vierten Vielzahl vom Empfangsbandpassfiltern entsprechend der zweiten Vielzahl von Empfangsfrequenzbändern für einen Signalempfang auszuwählen, und wobei das einstellbare Anpassungsnetz dazu angepasst ist, die Impedanz der Antenne an den ausgewählten einen Empfangsbandpassfilter anzupassen.
  3. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das einstellbare Anpassungsnetz ein Übertragungsbandanpassungsnetz für jedes der ersten Vielzahl von Übertragungsfrequenzbändern umfasst, wobei jedes Übertragungsbandanpassungsnetz mit einem jeweiligen der dritten Vielzahl von Übertragungsleistungsverstärkern verbunden ist und selektiv mit der Antenne verbindbar ist, wobei jedes der Übertragungsbandanpassungsnetze dazu ausgerichtet ist, eine Antennenimpedanzanpassung für sein entsprechendes Übertragungsfrequenzband zu optimieren.
  4. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das einstellbare Anpassungsnetz eine zweite Bank von elektromechanischen Schaltern umfasst, die selektiv die Antenne mit einem der vierten Vielzahl von Empfangsbandpassfiltern verbindet, wobei die zweite Bank von elektromechanischen Schaltern dazu betrieben wird, die antennenselektive Verbindung in Ansprechen auf eine Änderung einer Auswahl eines der zweiten Vielzahl von Empfangsfrequenzbändern zu ändern.
  5. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zweite Bank von elektromechanischen Schaltern MicroElectronic Machines (mikroelektronische Maschinen) umfasst.
  6. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das einstellbare Anpassungsnetz umfasst: Ein variables Anpassungsnetz, das mit der Antenne verbunden ist; und einen Übertragungs-/Empfangsschalter mit einem gemeinsamen- einem Empfangsausgabe- und einem Übertragungseingabeanschluss, und der zwischen Übertragungs- und Empfangspositionen betreibbar ist, wobei der gemeinsame Anschluss des Übertragungs-/Empfangsschalter mit dem variablen Anpassungsnetz verbunden ist, der Empfangsausgangsanschluss des Übertragungs-/Empfangsschalters selektiv mit einem ausgewählten der vierten Vielzahl von Empfangsbandpassfiltern verbindbar ist, und der Übertragungseingangsanschluss, das Übertragungs-/Empfangsschalters selektiv mit einem ausgewählten der dritten Vielzahl von Übertragungsleistungsverstärkern verbindbar ist.
  7. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das einstellbare Anpassungsnetz weiter eine erste Bank von elektromechanischen Schaltern umfasst, die zwischen den Übertragungs-/Empfangsschalterübertragungs-Eingangsanschluss und der dritten Vielzahl von Übertragungsleistungsverstärkern angeschlossen ist, um selektiv die Antenne mit einem ausgewählten der dritten Vielzahl von Übertragungsleistungsverstärkern zu verbinden, wobei die erste Bank von elektromechanischen Schaltern dazu betrieben werden kann, die antennenselektive Verbindung in Ansprechen auf eine Änderung einer Auswahl eines der ersten Vielzahl von Übertragungsfrequenzbändern zu ändern.
  8. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das einstellbare Anpassungsnetz weiter eine zweite Bank von elektromechanischen Schaltern umfasst, die zwischen dem Übertragungs-/Empfangsschalterempfangs-Ausgangsanschluss und der vierten Vielzahl von Empfangsbandpassfiltern angeschlossen ist, zum selektiven Verbinden der Antennen mit einem ausgewählten der vierten Vielzahl von Empfangsbandpassfiltern, wobei die zweite Bank von elektromechanischen Schaltern dazu betrieben werden kann, die antennenselektive Verbindung in Reaktion auf eine Änderung einer Auswahl eines der zweiten Vielzahl von Empfangsfrequenzbändern zu ändern.
  9. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das einstellbare Anpassungsnetz weiter umfasst: eine Impedanzfehlanpassungsmess- und Quantisiereinheit, zum Messen einer Vorwärts- und Reflektionsleistung eines in einem ausgewählten der ersten Vielzahl von Übertragungsfrequenzbändern entsprechend einem Ausgewählten der dritten Vielzahl von Übertragungsleistungsverstärkern übertragenen Signal, und zum Erzeugen von Signalen, die eine quantisierte Anzeige einer Antennenimpedanzfehlanpassung bereitstellen; und eine Steuerverarbeitungseinheit, die die quantisierten Impedanzfehlanpassungsanzeigesignale empfängt und verarbeitet und dem variablen Anpassungsnetz Einstellsteuersignale bereitstellt, um das variable Anpassungsnetz einzustellen, um eine Impedanzanpassung der Antenne an den ausgewählten Übertragungsleistungsverstärker zu erzielen.
  10. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Impedanzfehlanpassungsmess- und Quantisiereinheit eine Einrichtung zum Erzeugen der quantisierten Impedanzfehlanpassungsanzeigesignale während eines Übertragungszeitschlitzes einer Time Division Multiple Access Rahmenperiode umfasst.
  11. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Steuerverarbeitungseinheit dazu angepasst ist, die Einstellungssteuersignale dem variablen Anpassungsnetz während einem Abschnitt einer Time Division Multiple Access Rahmenperiode bereitzustellen, die von der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung weder für eine Übertragung noch für einen Empfang verwendet wird.
  12. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das einstellbare Anpassungsnetz umfasst: einen Übertragungs-/Empfangsschalter mit einem gemeinsamen Empfangsausgangs- und Übertragungseingangsanschluss, und der zwischen Übertragungs- und Empfangspositionen betreibbar ist, wobei der gemeinsame Anschluss des Übertragungs-/Empfangsschalters der Antenne verbunden ist; ein variables Empfangsanpassungsnetz, das zwischen dem Empfangsausgang des Übertragungs-/Empfangsschalters angeschlossen ist, und selektiv mit einem der vierten Vielzahl von Empfangsbandpassfiltern verbunden ist; und ein variables Übertragungsanpassungsnetz, das mit dem Übertragungseingangsanschluss des Übertragungs-/Empfangsschalters verbunden ist, und selektiv mit einem ausgewählten der dritten Vielzahl von Übertragungsleistungsverstärkern verbunden ist.
  13. Die drahtlosem Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei das einstellbare Anpassungsnetz weiter umfasst: eine Impedanzfehlanpassungsnetz- und Quantisiereinheit zum Messen einer Vorwärts- und Reflexionsleistung eines in einem ausgewählten der ersten Vielzahl von Übertragungsfrequenzbändern entsprechend einem ausgewählten der dritten Vielzahl von Übertragungsleistungsverstärkern übertragenen Signal, und zum Erzeugen von Signalen, die eine quantisierte Anzeige einer Antennenimpedanzfehlanpassung bereitstellt; und eine Steuerverarbeitungseinheit, die die quantisierten Impedanzfehlanpassungsanzeigesignale empfängt und verarbeitet, und dem variablen Übertragungsanpassungsnetz Einstellsteuersignale bereitstellt, um das variable Übertragungsanpassungsnetz einzustellen, um eine Impedanzanpassung der Antenne an den ausgewählten Leistungsverstärker zu erzielen.
  14. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Steuerverarbeitungseinheit dazu angepasst ist, die Einstellsteuersignale dem variablen Übertragungsanpassungsnetz während eines Abschnitts einer Time Division Multiple Access Rahmenperiode bereitzustellen, die durch die drahtlose Kommunikation weder für eine Übertragung noch einen Empfang verwendet wird.
  15. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei das variable Empfangsanpassungsnetz entweder einen Satz von festen Anpassungskomponenten für jedes der zweiten Vielzahl von Empfangsfrequenzbändern umfasst, oder schrittgeschaltete Reaktanzen, die eine Impedanz der Antenne an einen ausgewählten Empfangsbandpassfilter in Ansprechen auf Schaltersteuersignale von einer Steuerverarbeitungseinheit anpassen.
  16. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei das variable Übertragungsanpassungsnetz entweder einen Satz von festen Anpassungskomponenten für jedes der ersten Vielzahl von Übertragungsfrequenzbändern umfasst, oder schrittgeschaltete Reaktanzen, die eine Impedanz der Antenne an einen ausgewählten Übertragungsleistungsverstärker in Ansprechen auf Schaltersteuersignale von einer Steuerverarbeitungseinheit anpassen.
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