DE69531804T2

DE69531804T2 - Adaptives Antenneanpassungsnetzwerk

Info

Publication number: DE69531804T2
Application number: DE69531804T
Authority: DE
Inventors: Peter Woking Sroka; John Anthony Camberley Samuels
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1995-05-22
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2015-05-23
Also published as: US5778308A; EP0685936A3; GB9410513D0; GB2289989A; EP0685936B1; JPH08154007A; JP3347913B2; GB2289989B; EP0685936A2; DE69531804D1

Description

Die Erfindung betrifft ein adaptives Antenneanpassungsnetzwerk, bei dem Variationen hinsichtlich der Antennenimpedanz angepasst werden, um für verbesserte Pegel bei der Energieübertragung zu sorgen.
Bei einem Funkkommunikationsgerät ist eine Antenne dafür zuständig, für Wandlungsvorgänge zwischen elektromagnetischen Signalen und elektrischen Signalen zu sorgen. Elektrische Signale mit einer Frequenz, die dazu ausreicht, auf diese Weise abgestrahlt zu werden, werden im Allgemeinen als "Hochfrequenz"(HF)-Signale bezeichnet, und es ist in der Technik gut bekannt, dass sorgfältig vorgegangen werden muss, wenn Signale dieses Typs gesendet und verarbeitet werden, da ihnen von Natur aus die Fähigkeit innewohnt, rückgestrahlt zu werden.
Ein wichtiger Parameter, wie er beim Konzipieren einer Antenne zu berücksichtigen ist, ist die charakteristische Impedanz, und um für maximale Energieübertragung zwischen einer Antenne und einer mit ihr verbundenen Schaltung zu sorgen, ist es wesentlich, zu gewährleisten, dass die charakteristische Impedanz an diejenige der zugehörigen Schaltung angepasst ist. In der Praxis wird eine Schaltung so konzipiert, dass sie für die benötigte Impedanz für die Antenne sorgt, mit der, theoretisch, die maximale Energieübertragung erzielt werden sollte. Jedoch variiert die charakteristische Impedanz der Antenne auch abhängig von Betriebsbedingungen. Z. B. werden mobile Zellentelefone häufig auf Tischplatten, nahe bei Armaturenbrettern von Fahrzeugen, und, im Betrieb, dicht bei einem Benutzer platziert. Jede dieser Positionen führt dazu, dass an der chrakteristischen Impedanz der Antenne Modifizierungen erfolgen, die den normalen Betrieb des Telefons in größerem oder kleinerem Ausmaß stören können.
Wenn zwischen der charakteristischen Impedanz einer Antenne und der Impedanz einer zugehörigen Schaltung eine Fehlanpassung auftritt, ist die Energieübertragung zwischen diesen zwei Einrichtungen weniger als optimal. So werden, während eines Sendevorgangs, durch einen Ausgangsleistungsverstärker erzeugte Signale an die Antenne geliefert. Wenn jedoch eine Fehlanpassung vorliegt, wird nicht die gesamte Signalleistung durch die Antenne gesendet, sondern ein Teil wird zum Verstärker rückreflektiert. In ähnlicher Weise wird, wenn Signale empfangen werden, nicht die gesamte Signalleistung von der Antenne zur Empfangsschaltung übertragen, und ein Teil wird zur Antenne rückreflektiert, was erneut zu weniger als optimaler Energieübertragung zwischen der Antenne und der zugehörigen Schaltung führt. Auch kann die nicht optimale Anpassung zwischen dem Verstärker und der Antenne zu verringertem Funktionsvermögen des Verstärkers führen. Dies kann die Linearität, den Wirkungsgrad und andere Schlüsselparameter beeinflussen.
Es ist anerkannt, dass, während des Normalbetriebs, für die tatsächliche Betriebsimpedanz einer Antenne Variationen auftreten. Um diese Impedanzvariationen zu überwinden, ist es möglich, für ein adaptives Antenneanpassungsnetzwerk zu sorgen, das diese Variationen kompensiert. Ein Netzwerk dieses Typs ist in der internationalen Patentveröffentlichung mit der Nummer WO 88/05214 offenbart. Gemäß dieser Offenbarung überwacht ein System die Signalstärke eines eingehenden Signals, hauptsächlich, um für eine visuelle Anzeige der Signalstärke zu sorgen, wie es in der Technik gut bekannt ist. Außerdem wird dieser Signalstärkepegel auch dazu verwendet, ein adaptives Netzwerk anzupassen, das so ausgebildet ist, dass es Variationen der Antennenimpedanz kompensiert. Demgemäß wird gemäß dieser Offenbarung angenommen, dass dann, wenn eine Verringerung der Signalstärke erkannt wird, diese Verringerung auf einer Antennenfehlanpassung beruht, und es werden Prozeduren zum Verbessern der Anpassungscharakteristik der Antenne implementiert.
Ein Problem bei der obigen Offenbarung besteht darin, dass Adaptionen des Antenneanpassungsnetzwerks auf Verringerungen der Signalstärke hin erfolgen können, wenn diese durch andere Gründe als eine Antennenfehlanpassung auftreten. Demgemäß können Adaptionen erfolgen, die, im besten Fall, die Übertragungseigenschaften nicht verbessern und die im schlimmsten Fall die Übertragungseigenschaften verschlechtern können. Demgemäß kann dann eine Situation, bei der die Signalstärke abnimmt, was zu beeinträchtigter Übertragung führt, Adaptionen an der Anpassungsschaltung hervorrufen, die wiederum die Übertragungseigenschaften verschlechtern, was, im schlechtesten Szenarium zum Verlust der Übertragung führen kann.
US 4,951,009 beschreibt ein Abstimmverfahren und ein Steuersystem für ein automatisches Anpassungsnetzwerk.
EP 0210,756 beschreibt eine Impedanzanpassungsanordnung, die zur Verwendung bei einem Funkkommunikationssystem mit Frequenzsprungverfahren, das in einem weiten Frequenzband betreibbar ist, geeignet ist.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung ist ein adaptives Antenneanpassungsnetzwerk für ein Funktelefon geschaffen, das für Betrieb in einem System ausgebildet ist, in dem die Impedanz des Anpassungsnetzwerks abhängig von der Betriebsumgebung der Antenne während des gesamten Betriebs des Funktelefons eingestellt wird, mit einer Einrichtung zum kontinuierlichen, direkten Messen des Pegels reflektierter Signale und einer darauf reagierenden Einrichtung zum kontinuierlichen Adaptieren der Impedanz des Anpassungsnetzwerks, und mit einem Anwenden der angepassten Impedanz, wenn die Anpassung verbessert ist, wobei die Impedanzanpassung in Leerlaufperioden erfolgt.
Demgemäß wird bei der Erfindung die Adaption direkt auf den Pegel von Signalen hin gesteuert, die direkt wegen einer Antennenfehlanpassung reflektiert werden. So treten keine Modifizierungen oder Adaptionen auf, wenn z. B. die Signalstärke durch andere Gründe verringert ist.
Nun wird die Erfindung nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt ein Mobilfunk-Zellentelefon in Kommunikation mit einer Basisstation;
2 detailliert die Schaltung innerhalb des in der 1 dargestellten Mobiltelefons, das ein adaptives Antenneanpassungsnetzwerk enthält;
3A–3B detaillieren Beispiele adaptiver Antennenanpassungsschaltungen, wie in der 2 dargestellt, mit jeweils einem Anpassungsnetzwerk;
4 detailliert das Anpassungsnetzwerk in der 3; und
5 zeigt einige Beispiele von Ersatzschaltungen für die in der 4 dargestellten Anpassungsnetzwerke unter verschiedenen Betriebsbedingungen.
In der 1 ist ein Funk-Zellentelefon 15 dargestellt, das mit einer Basisstation 16 kommuniziert. Das Funktelefon ist vom TDMA-Typ, wobei Daten während zugeordneter Zeitschlitze übertragen werden. Ferner sind Leerlaufperioden verfügbar, während denen das Telefon weder sendet noch empfängt.
Das Telefon ist so ausgebildet, dass es mit einer von mehreren Basisstationen, wie einer Basisstation 16, abhängig von seinem geometrischen Ort kommuniziert. Ferner untersucht das Telefon während seiner Leerlaufzeit, ob es verbesserte Kommunikation mit einer anderen Basisstation erzielen kann, im Allgemeinen wegen einer Bewegung des Telefons in eine benachbarte Zelle, woraufhin die Kommunikation mit der vorigen Basisstation beendet wird und sie mit der Basisstation neu aufgenommen wird, die für deutlichere Übertragungseigenschaften sorgt.
Gesendete und empfangene Signale werden ferner durch Frequenzmultiplex voneinander getrennt. Demgemäß werden herausgehende Signale in Zeitschlitzen mit einem Träger mit einer ersten Frequenz gesendet, während eingehende Signale auf einem Träger einer anderen Frequenz empfangen werden. Auf diese Weise kann eine Antenne 17 sowohl für Sende- als auch Empfangsvorgänge verwendet werden, wobei frequenzsensitive Schaltungen vorhanden sind, um eine Duplexfunktion hervorzurufen.
Das in der 1 dargestellte Funktelefon 15 ist in der 2 detailliert. Die Antenne 17 ist mit einer Duplexschaltung 18 verbunden, die im Wesentlichen ein erstes Bandpassfilter 19 und ein zweites Bandpassfilter 20 enthält. Von der Antenne 17 empfangene Signale können durch das Bandpassfilter 19 laufen, und sie werden wiederum über ein Eingangsfilter 22 an eine Eingangsverarbeitungsschaltung 21 geliefert. In ähnlicher Weise erzeugt eine Ausgangsschaltung 23 Signale, die über einen Ausgangsleistungsverstärker 24, ein adaptives Antenneanpassungsnetzwerk 25 und das Ausgangs-Bandpassfilter 20 an die Antenne 17 geliefert werden.
Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine Antenneanpassung unter Berücksichtigung von Signalen, wie sie durch das Funktelefon übertragen werden. Bei alternativen Ausführungsformen könnte das adaptive Antenneanpassungsnetzwerk oder ein zusätzliches Anpassungsnetzwerk zwischen dem Eingangs-Bandpassfilter 19 und dem Eingangsverstärker 22 vorhanden sein. Jedoch ist zu beachten, dass im Sendepfad, bevorzugt gegenüber dem Empfangspfad, deutlich höhere Signalpegel verfügbar sind. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die adaptive Antenneanpassungsnetzwerk 25 zwischen der Antenne 17 und dem Duplexer 18 vorhanden sein, was es erlaubt, eine Adaption auf sowohl gesendete als auch empfangene Signale hin auszuführen. Jedoch ist, wie bereits angegeben, bei der anschließend detaillierten bevorzugten Ausführungsform das adaptive Antenneanpassungsnetzwerk 25 zwischen dem Ausgangsverstärker 24 und dem Duplexer 18 vorhanden.
Das adaptive Antenneanpassungsnetzwerk 25 ist in der 3A detailliert. Eine Impedanzanpassung erfolgt mittels eines adaptiven passiven Anpassungsnetzwerks 31 mit passiven variablen Blindleistungskomponenten, das auf von einem Digitalprozessor 32 empfangene Signale hin adaptiert wird. Ausgangssignale des Ausgangsleistungsverstärkers 24 werden über einen Koppler 33, der so ausgebildet ist, dass er einen Teil der Signale an den Prozessor 32 schickt, über einen Detektor 34 und einen Analog-Digital-Wandler 35 an die Anpassungsschaltung 31 geliefert. Der Detektor 34 besteht im Wesentlichen aus einer Diode, und er ist so ausgebildet, dass er eine Spannung proportional zur Leistung des vom Koppler 33 empfangenen Signals erzeugt. Diese Spannung wird ihrerseits an den Analog-Digital-Wandler 35 geliefert, der so ausgebildet ist, dass er eine digitale Repräsentation dieser Spannung an den Prozessor 32 liefert. So sorgen der Koppler 33, der Detektor 34 und der Analog-Digital-Wandler 35 für eine digitale Anzeige der an die Antenne gelieferten Vorwärts-Sendesignale an den Prozessor 32. Da das Funktelefon typischerweise den Sendepegel ermittelt, kann eine digitale Anzeige desselben geliefert werden, ohne dass eine direkte Messung erforderlich ist.
Anstelle des Digitalprozessors 32 könnte ein analoger Prozessor verwendet werden, und in diesem Fall wären keine A/D-Wandler 35, 37 erforderlich. Siehe die 3B. Als weitere Option könnte ein einzelner Detektor 134 die zwei Detektoren 34, 36 ersetzen. Dann wäre ein Umschalter 136 vorhanden, um dafür zu sorgen, dass Vorwärts- und Rückwärtswellen einzeln abgetastet werden. Siehe die 3C. Diese Anwendung könnte durch einen analogen oder einen Digitalprozessor 132 implementiert werden. Der Prozessor würde die Vorwärtswelle abtasten, um die Sendeausgangsleistung zu bestimmen, und dann würde er in Reaktion die Rückwärtswelle messen, um das Anpassungsnetzwerk zu ändern.
Wie bereits ausgeführt, existiert zwischen der Antenne 17 und der zusammenwirkenden Schaltung eine Impedanzfehlanpassung, wobei ein Teil des an die Antenne 17 gelieferten herausgehenden Signals an die zugehörige Schaltung zurückreflektiert wird. Demgemäß werden, zusätzlich zu Vorwärtspfadsignalen, die über den Koppler 33 von der rechten zur linken Seite und danach weiter zur Antenne übertragen werden, Signale auch von der Antenne rückreflektiert, und sie durchlaufen den Koppler 33 von links nach rechts. Der Koppler 33 ist so ausgebildet, dass er einen Teil dieser Rückwärtspfadsignale über einen zweiten Detektor 36, der dem ersten Detektor 34 im Wesentlichen ähnlich ist, und einen zweiten Analog-Digital-Wandler 37, der dem ersten Analog-Digital-Wandler 35 im Wesentlichen ähnlich ist, an den Prozessor 32 leitet. Demgemäß wird der Prozessor 32, zusätzlich dazu, dass er eine digitale Anzeige der Stärke des Vorwärtspfadsignals, während eines Sendevorgangs, empfängt, auch mit einer digitalen Repräsentation der Signalstärke im Rückwärtspfad versorgt. Danach kann der Prozessor 32, nachdem er Anzeigen der Signalstärke sowohl für den Vorwärts- als auch den Rückwärtspfad empfangen hat, den Anteil des Vorwärtspfadsignals berechnen, der von der Antenne rückreflektiert und an den Koppler 33 rückgeliefert wird. Der Prozessor 32 ist so ausgebildet, dass er auf den Empfang dieser zwei Anzeigewerte hin den die Rückwärtssignalstärke repräsentierende Wert durch den die Vorwärtssignalstärke repräsentierenden Wert teilt, um einen Wert zu erzeugen, der als Leistungsreflexionskoeffizient verstanden werden kann. Der die Vorwärtssignalstärke repräsentierende Wert kann der Sendesignalpegel sein, oder er kann ein anderes Maß für das gesendete Signal sein. Der Zweck des Anpassungsnetzwerks 31 besteht darin, den Wert des Reflexionskoeffizienten zu verringern. Demgemäß ist der Prozessor 32 so ausgebildet, dass er an der Betriebscharakteristik des Anpassungsnetzwerks 31 Modifizierungen vornimmt, den Reflexionskoeffizienten neu berechnet, den neuen Reflexionskoeffizienten mit dem vorigen vergleicht und, auf diese Vergleichsvorgänge hin weitere Modifizierungen am Anpassungsnetzwerk 31 vornimmt.
Das Anpassungsnetzwerk 31 ist in der 4 detailliert, und es beinhaltet eine erste variable Reaktanzschaltung 41, eine zweite variable Reaktanzschaltung 42 und eine dritte variable Reaktanzschaltung 43. Ein erster Port 44 bildet einen Eingangsport in der Vorwärtsrichtung und einen Ausgangsport in der Rückwärtsrichtung. In ähnlicher Weise bildet ein zweiter Port 45 einen Ausgangsport in der Vorwärtsrichtung und einen Eingangsport in der Rückwärtsrichtung. Die variablen Reaktanzschaltungen 41, 42 und 43 sind in einem Pi-Netzwerk konfiguriert. Jedoch könnte statt dessen ein T-Netzwerk verwendet werden. Jede variable Reaktanzschaltung 41, 42, 43 ist so ausgebildet, dass sie ein jeweiliges Steuersignal von jeweiligen Steuerports 46, 47 bzw. 48 empfängt. Der Prozessor 32 erzeugt digitale Steuersignale, die durch Analog-Digital-Wandler 38, 39 und 40 in analoge Steuersignale gewandelt werden, die an die Ports 46, 47 bzw. 48 geliefert werden. Wenn ein analoger Prozessor verwendet wird, sind die A/D-Wandler 38, 39 und 40 nicht erforderlich.
Der Signalport 45 ist gleichspannungsmäßig durch einen Gleichspannungen entkoppelnden Kondensator 49 gegen die variable Reaktanzschaltung 41 isoliert. In ähnlicher Weise sorgt der Kopplungskondensator 50 für eine Gleichspannungsisolierung des Signalports 44 gegen die variable Reaktanzschaltung 43. Ein an den Steuerport 46 angelegtes Steuersignal legt eine Vorspannung an eine Varaktordiode 51, um dadurch die Kapazität dieses Bauteils über eine Induktivität 52 und einen Wiederstand 53 einzustellen. Eine ähnliche Varaktordiode 54 wird durch an den Port 47 gelieferte Steuersignale über eine Induktivität 55 und einen Widerstand 56 gesteuert. In ähnlicher Weise empfängt eine Varaktordiode 57 an den Steuerport 48 gelieferte Steuersignale über eine Induktivität 58 und einen in Reihe geschalteten Widerstand 59.
Wie es deutlich in der 4 dargestellt ist, liegt der Kondensator 49 in Reihe mit eine Kondensator 60, der seinerseits in Reihe mit einer Induktivität 61, einem Kondensator 62 und einer Varaktordiode 54 liegt. Ruf der anderen Seite der Varaktordiode besteht eine serielle Verbindung zu einem weiteren Kondensator 63, der selbst in Reihe zu einem Kondensator 50 liegt. Die Verbindung zwischen den Kondensatoren 49 und 60 ist durch eine Induktivität 64 mit Masse verbunden. Eine ähnliche Induktivität 65 verbindet die Verbindung zwischen der Varaktordiode 54 und dem Kondensator 63 mit Masse.
Jede variable Reaktanzschaltung 41, 42 und 43 ist so ausgebildet, dass sie resonant und dadurch effektiv transparent gemacht werden kann, wenn ein geeignetes Signal an den jeweiligen Steuerport 46, 47 bzw. 48 angelegt wird. Ferner können Steuersignale an die Steuerports geliefert werden, um ihre jeweiligen Reaktanzschaltung entweder kapazitiv oder induktiv zu machen. So ist es durch Anlegen geeigneter Steuersignale an die Steuerports möglich, die Gesamtreaktanz der in der 4 dargestellten Schaltung einzustellen, um die meisten vernünftigen Variationen zu kompensieren, wie sie hinsichtlich der charakteristischen Impedanz der Antenne auftreten können. Ferner kann die in der 3 dargestellte Schaltung Einrichtungen enthalten, durch die ein Warnsignal erzeugt werden kann, wenn sich die charakteristische Impedanz der Antenne so stark geändert hat, dass es für die in der 4 dargestellte Schaltung unmöglich ist, diese Variation tatsächlich zu kompensieren. Eine derartige Variation kann auftreten, wenn z. B. eine Beschädigung an der Antenne aufgetreten ist.
Modifizierungen an einzelnen in der 4 dargestellten Reaktanzschaltungen können als Orte in Smith-Charts repräsentiert werden, und für weitere Einzelheiten kann auf Standardtexte für dieses Gebiet verwiesen werden. Jedoch reicht es für die vorliegende Offenbarung aus, anzugeben, dass drei Blindleistungsschaltungen für ausreichende Freiheitsgrad für alle prakti schen Variationen der charakteristischen Impedanz einer Antenne sorgen, die zu kompensieren sind, und dass es durch geeignete Einstellungen möglich sein sollte, eine zufriedenstellende Anpassung zwischen der Antenne und ihrer zugeordneten Schaltung zu erzielen.
Eine Kompensation wird dadurch erzielt, dass eine der parallelen Blindleistungsschaltungen, entweder die Schaltung 41 oder die Schaltung 43, in Resonanz gebracht wird; d. h., dass sie aus Impedanzgesichtspunkten effektiv transparent gemacht wird. Danach wird die Reihenschaltung 42 kapazitiv oder induktiv, d. h. mit einem vorbestimmten Reaktanzwert, eingestellt, und danach erfolgen Modifizierungen an der Reaktanz der anderen Parallelschaltung, d. h. über einen Bereich kapazitiver und induktiver Werte, woraufhin der optimale Wert für die Schaltung ausgewählt ist. Diese Modifizierungen können inkrementierend vorgenommen werden.
In den 5a, 5b, 5c und 5d ist der Betrieb der in der 4 dargestellten Schaltung während eines Adaptionsvorgangs veranschaulicht. Die Adaptionen erfolgen während Leerlaufperioden, woraufhin Impedanzwerte, die zu einer verschlimmerten Fehlanpassung führen, die Übertragungseigenschaften nicht tatsächlich beeinflussen. Bei alternativen Ausführungsformen, die nicht in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, bei denen Übertragungen kontinuierlich auftreten, z. B. in analogen Systemen, können Modifizierungen extrem schnell ausgeführt werden, wodurch die Übertragung nicht in merklichem Ausmaß beeinflusst wird, oder alternativ können Modifizierungen über einen begrenzten Bereich vorgenommen werden, um schädliche Effekte zu minimieren.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist es nicht erforderlich, den Adaptionsalgorithmus während jeder Leerlaufperiode auszuführen. Z. B. kann der Adaptionsalgorithmus einmal alle 0,5 Sekunden oder nach irgendeinem anderen Intervall, das sich als geeignet herausstellt, aufgerufen werden. Ein Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass Leerlaufperioden für andere Funktionen verwendet werden können, was unter Steuerung durch eine geeignete Prozessorsoftware erfolgt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Adaptionsalgorithmus durch den innerhalb des Mobiltelefons vorhandenen Hauptsteuerprozessor 32 aufgerufen. Jedoch ist das Anpassungsnetzwerk bei einer alternativen Ausführungsform mit einer Zusatzvorrichtung, möglicherweise als Teil einer Leistungsanhebevorrichtung, versehen, wobei der Adaptionsalgorithmus durch den eigenen residenten Prozessor der Vorrichtung ausgeführt wird.
Um den Adaptionsalgorithmus auszuführen, wird ein Signal gesendet, was dazu führt, dass die Stärke im Vorwärtspfad gemessen und mit der Signalstärke im Rückwärtspfad verglichen wird. Eine niedrige Ausgangsleistung wäre wünschenswert, um die Batterielebensdauer nicht deutlich zu verringern, oder der Adaptionsalgorithmus könnte während eines Sendevorgangs ausgeführt werden. Vorzugsweise erfolgt die Messung der Signalstärke während des Sendens, wie im Fall eines analogen Systems. Die Messung könnte jedoch in der 'Totzeit' vor einem Sendevorgang ausgeführt werden.
Wenn die Stärke im Rückführsignalpfad durch die Stärke im Vorwärtssignalpfad geteilt wird, führt dies zu einer Berechnung des Reflexionskoeffizienten, und hinsichtlich dieses Koeffizienten erfolgt eine Beurteilung, ob eine Adaption des Anpassungsnetzwerks 31 erforderlich ist. Wenn der Reflexionskoeffizient als ausreichend klein erkannt wird, wird davon ausgegangen, dass die Antennenanpassung ausreichend gut ist, und es wird keine weitere Anpassung des Netzwerks 31 ausgeführt. Wenn dagegen der Reflexionskoeffizient größer als der zweite vorbestimmte Wert ist, wodurch eine extreme Antennenfehlanpassung angezeigt wird, kann ein Alarm ausgegeben werden, und es wird erneut keine weitere Maßnahme hinsichtlich einer Anpassung des Anpassungsnetzwerks 31 ergriffen. Wenn jedoch der Reflexionskoeffizient in einem Bereich über dem ersten vorbestimmten Wert und unter dem zweiten vorbestimmten Wert wird, wird der Adaptionsalgorithmus ausgeführt, um zu versuchen, die Anpassung zwischen der Antenne und ihrer zugehörigen Schaltung zu verbessern.
Der Adaptionsalgorithmus nimmt Werte für Steuersignale an, wie sie an die Steuerports 46, 47 und 48 geliefert werden. Diese Werte werden als "bisher beste" Werte in Register eingespeichert, wobei diese Werte im Verlauf des Adaptionsalgorithmus modifiziert werden können, wenn sich der Reflexionskoeffizient verbessert hat, d. h. abgenommen hat.
Der Adaptionsalgorithmus wird dadurch gestartet, dass die Schaltung 43 resonant gemacht wird, die Schaltung 42 kapazitiv gemacht wird und die Schaltung 41 über einen Bereich kapazitiver und induktiver Werte eingestellt wird. Diese Konfiguration ist in der 5a in vereinfachter Form dargestellt. Demgemäß ist die Schaltung 43 nun effektiv transparent, und die Schaltung 42 nimmt die Rolle eines Kondensators ein. Die Schaltung 41 wird nun auf ihren maximalen kapazitiven Wert eingestellt, und die Register werden mit Signalen geladen, die die Werte repräsentieren, die als "bisher beste" Werte an die Steuerports geliefert wurden.
Es ist zu beachten, dass manche Modifizierung tatsächlich die Lage verschlechtern kann, dass jedoch im Verlauf des Adaptionsalgorithmus "bisher beste" Werte identifiziert werden sollten. Der Algorithmus wird fortgesetzt, während die Reaktanz der Schaltung 41 eingestellt wird, um sie mit vorbestimmten Inkrementen weniger kapazitiv und stärker induktiv zu machen. Nach jeder Einstellung wird der Reflexionskoeffizient betrachtet, um zu ermitteln, ob die Einstellung zu einer Verbesserung im Vergleich zum abgespeicherten "bisher besten" Bedingung geführt hat. Wenn eine Verbesserung erfolgte, werden die "bisher besten" Werte ersetzt, und die aktuellen Werte werden als neue "bisher beste" Werte abgespeichert. So wird diese Prozedur für jeden Inkrementwert der Reaktanz der Schaltung 41 wiederholt, mit einer Erstreckung vom maximalen kapazitiven bis zum minimalen induktiven Wert.
Wie es in der 5b dargestellt ist, wird diese Prozedur nun wiederholt, während die Vorrichtung 42 induktiv gemacht ist. So wird, nachdem die Vorrichtung 42 induktiv gemacht wurde, die Reaktanz der Vorrichtung 41 auf ihren maximalen kapazitiven Wert eingestellt, und es erfolgt eine Inkrementierung mit vorbestimmten Schritten, bis der maximale induktive Wert erreicht ist. In jedem Stadium wird der Reflexionskoeffizient mit dem "bisher besten" Wert verglichen, und wenn sich eine Verbesserung ergibt, werden die Steuersignalregister aktualisiert.
Wie es in der 5c dargestellt ist, wird diese Prozedur wiederholt, während die Vorrichtung 42 erneut kapazitiv gemacht ist, was mit 42C gekennzeichnet ist, wobei an der Reaktanz der Schaltung 43 durchfahrende Einstellvorgänge erfolgen. So wird die Schaltung 43 auf ihren maximalen kapazitiven Wert eingestellt, und danach wird sie mit vorbestimmten Inkrementen eingestellt, bis sie ihren maximalen induktiven Wert erreicht. In jedem Stadium wird der Reflexionskoeffizient mit dem "bisher besten" Wert verglichen, und im geeigneten Fall werden die Register aktualisiert.
In der 5d ist eine abschließende Adaptionsprozedur dargestellt. So wird die Vorrichtung 42 erneut induktiv gemacht, was mit 42L gekennzeichnet ist, und die Reaktanz der Vorrichtung 43 wird von ihrem maximalen kapazitiven bis auf ihren maximalen induktiven Wert mit vorbestimmten Werten durchgefahren. In jedem Stadium wird der "bisher beste" Wert mit dem abgespeicherten Wert verglichen und im geeigneten Fall aktualisiert.
So ist es erkennbar, dass während des Adaptionsprozesses alle möglichen Werte in Betracht gezogen werden, und in vielen Fällen wird die tatsächliche Anpassung der Antenne an ihre zugehörige Schaltung viel schlechter als vor dem Beginn des Adaptionsprozesses. Da jedoch davon ausgegangen ist, dass diese Adaption während der Leerlaufperioden erfolgt, beeinflusst dies die gesamten Übertragungseigenschaften nicht nachteilig. In jedem Stadium wird der Reflexionskoeffizient mit dem "bisher besten" Wert verglichen, und wenn ein besserer Wert für die Steuersignale aufgefunden wird, werden die Register mit diesen Werten überschrieben. Demgemäß sind nach Abschluss des Adaptionsalgorithmus die besten möglichen Einstellungen für die Steuersignale bestimmt, woraufhin sie automatisch aus den Registern ausgelesen und als neue Werte für das Anlegen an die Steuerports während der Sende- und Empfangsperioden ausgewählt werden.

Claims

Adaptives Antenneanpassungsnetzwerk für ein Funktelefon, das für Betrieb in einem System ausgebildet ist, in dem die Impedanz des Anpassungsnetzwerks abhängig von der Betriebsumgebung der Antenne während des gesamten Betriebs des Funktelefons eingestellt wird, mit einer Einrichtung zum kontinuierlichen, direkten Messen des Pegels reflektierter Signale (34, 36-134) und einer darauf reagierenden Einrichtung (32) zum kontinuierlichen Adaptieren der Impedanz des Anpassungsnetzwerks ohne die Übertragung in merklichem Ausmaß zu beeinflussen, und mit einem Anwenden der angepassten Impedanz, wenn die Anpassung verbessert ist, wobei die Impedanzanpassung in Leerlaufperioden erfolgt.
Adaptives Antenneanpassungsnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem Modifizierungen zur Impedanzanpassung extrem schnell erfolgen.
Adaptives Antenneanpassungsnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem Modifizierungen zur Impedanzanpassung über einen begrenzten Bereich erfolgen, um schädliche Effekte zu minimieren.
Adaptives Antenneanpassungsnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, das auch abhängig vom Pegel übertragener Signale eingestellt wird.
Adaptives Antenneanpassungsnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, das auch auf eine direkte Messung des Pegels übertragener Signale hin eingestellt wird.
Anpassungsnetzwerk nach einem der Ansprüche 4 oder 5, das abhängig vom Wert eines Reflexionskoeffizienten eingestellt wird, der dadurch berechnet wird, dass der Reflexionssignalpegel durch den Sendesignalpegel geteilt wird.
Adaptives Antenneanpassungsnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung zum Einstellen auf eine Anzeige reagiert, dass die reflektierten Signale vorbestimmten Pegelkriterien genügen.
Adaptives Antenneanpassungsnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung zum Einstellen über eine Einrichtung zum Vergleichen der bei einer Einstellung erzielten Impedanzanpassung mit einer zuvor aufgezeichneten besten Impedanzanpassung verfügt, wobei dann, wenn die eingestellte Impedanzanpassung besser ist, die aufgezeichnete beste Impedanzanpassung durch die eingestellte Anpassung ersetzt wird.
Adaptives Antenneanpassungsnetzwerk nach Anspruch 8, bei dem die Impedanzanpassung zwischen Einstellvorgängen zur aufgezeichneten besten Impedanzanpassung zurückkehrt.
Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Pegel des reflektierten Signals zur Messung von einer Kopplungseinrichtung (33) empfangen wird.
Netzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem reflektierte Signale von einer Antenne (17) zurück zur Sendeschaltung reflektiert werden.
Netzwerk nach Anspruch 11, bei dem die Sendeschaltung einen Teil eines Mobilfunktelefons bildet.
Netzwerk nach Anspruch 11, bei dem die Sendeschaltung einen Teil einer Leistungserhöhungseinrichtung für ein Mobilfunktelefon bildet.
Anpassungsnetzwerk nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Schaltung über passive, variable Reaktanzkomponenten verfügt.
Anpassungsschaltung nach Anspruch 14, bei der die Komponenten als Pi- oder T-Netzwerk konfiguriert sind.