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Gegenstand
der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen Diversityantennen und im Besonderen
Schaltdiversityantennensysteme.
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Hintergrund
der Erfindung
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Elektrischer
Energieverlust und hoch empfindlicher Empfang von Funksignalen waren über viele
Jahre kritische Eckdaten von tragbaren elektronischen Vorrichtungen,
wie z.B. Funkrufempfängern und
persönliche
Kommunikationsvorrichtungen.
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Wenn
eine elektronische Vorrichtung für
den Empfang eines Funksignals in einem Kommunikationssystem verwendet
wird, in der die Strahlung (Übertragung)
von elektromagnetischer Energie von zahlreichen Objekten, wie z.B.
Gebäuden,
Fahrzeugen und Bäumen
reflektiert und absorbiert wird, wird das verbleibende elektromagnetische
Energieumfeld als Schwundumfeld bezeichnet, und die Komponenten
der elektromagnetischen Energiewellen, die ortogonal polarisiert
sind, weisen eine geringe Korrelation zwischen ihrer Amplitude und
Phase auf. Bekanntermaßen
besteht eine Technik, zur Erhöhung
der Empfindlichkeit von elektronischen Geräten für den Empfang solcher Funksignale
in solchen Systemen darin, zwei Empfangsantennen zu verwenden, die das
Funksignal übertragen,
die in der Weise angeordnet sind, dass sie auf im Wesentlichen orthogonale
Polarisationen der elektromagnetischen Energie wie z.B. lineare
Polarisationen zu 90 Grad von einander getrennt versetzt, reagieren.
Wenn zwei Antennen eingesetzt werden, die Polarisierungen der elektromagnetischen
Wellen abfangen, die ungefähr
zu 90 Grad von einander versetzt sind, kann das Funksignal, das
von einer zweiten der beiden Antennen abgefangen wird zur Verstärkung des
Funksignals verwendet werden, das von einer ersten der beiden Antennen
abgefangen wird. Dies wird als Diversityempfang bezeichnet.
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Obwohl
die Funksignale, die von den beiden Empfangsantennen abgefangen
werden, überlagert werden
können,
um die durchschnittliche Stärke
der abgefangenen, an einen Empfänger
gekoppelten Energie zu erhöhen,
ist ein Vorgehen dergestalt, dass es Situationen verhindert, in
denen sich die zwei Signale teilweise oder gänzlich gegeneinander aufheben,
wenn ihre Phasen ungefähr
oder genau zu 180° versetzt
sind, technisch komplex. Diese Technik ist als Diversitykombination
bekannt. Ein sehr verbreiteter alternativer Ansatz zum Einsatz zweier
solcher Antennen, der einfach und gut durchführbar ist, liegt darin, die
Antenne auszuwählen,
die ein stärkeres
Signal hat. Wenn nach diesem Verfahren vorgegangen wird, sind sowohl
Mittel zum Schalten der An tennen erforderlich als auch ein Verfahren
zur Auswahl des stärkeren
Signals.
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Ein
bekanntes Verfahren zum Schalten der Antennen liegt im Einsatz von
PIN-Dioden. Bei diesem Verfahren wird eine PIN-Diode eingesetzt,
um eine Antenne einzuschalten, während
eine zweite PIN-Diode eingesetzt wird, um die andere Antenne auszuschalten,
bis die Schaltung umgekehrt wird. Da immer nur ein Signal gleichzeitig
empfangen wird, wird ein Algorithmus zum Auslösen der Schaltung verwendet,
wenn das gegenwärtig
empfangene Signal zu schwach ist, oder zu einer anderen Gelegenheit
(wie z.B. einer zeitlich bestimmten Auswahl). Die PIN-Diode, die
ausgeschaltet ist, wird mit Sperrvorspannung betrieben und erhält daher
nur Reststrom. Die PIN-Diode, die eingeschaltet ist, wird aber in
Vorwärtsrichtung
betrieben und hat typischerweise einen Bereich von 1 bis 10 milliamp.
Eine solche Technik ist seit über
10 Jahren in Gebrauch, aber ein derartiger Stromverbrauch ist in
einem Produkt wie einem Funkempfänger
wesentlich.
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Daher
besteht ein Bedarf an Mitteln zum Erhalten einer Schaltdiversityantenne,
die wesentlich weniger als 1 milliamp verbraucht.
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Das
japanische Patent Abstract Band 007, Nr. 162 (E-187), 15 Juli 1983 (1983-07-15) &
JP 58 069137 A (TOYOTA JIDOSHA
KOGYO KK), 25. April 1983 (1983-04-25) beschreibt einen Kreislauf,
der zwischen eine Vielzahl von Antennen einen Umschalter einsetzt,
um jede einzelne der Mehrzahl der Antennen zu schalten.
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Das
US Patent Nr. 4,984,296 beschreibt eine abgestimmte Funkvorrichtung
mit einem abgestimmten Funkempfänger,
und einer abgestimmten Antennenvorrichtung, die beide auf dieselbe
Frequenz eingestellt sind. Die Antennenvorrichtung kann einen Varaktor
beinhalten, der einem Varaktor ähnlich
ist, der in dem Empfänger
verwendet wird und der dieselbe Abstimmungsspannung zur Abstimmung
mindestens einer Antenne verwendet.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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1 ist
ein elektrisches Blockdiagramm eines Funkkommunikationssystems,
das in Übereinstimmung
mit den bevorzugten und alternativen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ein Selektivrufradio beinhaltet.
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2 ist
ein elektrisches Blockdiagramm des Selektivrufradios, das in Übereinstimmung
mit den bevorzugten und alternativen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ein Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem beinhaltet.
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3 ist
ein Graph, der die Frequenzreaktion von über einen Varaktor abgestimmten
Antennen zeigt, die in Übereinstimmung
mit den bevorzugten und alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
in dem Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem eingesetzt
werden.
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4 ist
ein elektrisches Schemadiagramm eines Kombinators und eines Abschnitts
eines Anspannungsnetzwerks des Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystems
in Übereinstimmung
mit den bevorzugten und alternativen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
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5 ist
ein elektrisches Schemadiagramm einer Peilantenne, die in Übereinstimmung
mit den bevorzugten und alternativen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung in dem Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem Verwendung findet.
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6 ist
ein elektrisches Schemadiagramm einer Monopolantenne, die in Übereinstimmung
mit der bevorzugten und alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung in dem Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem eingesetzt
wird.
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7 ist
ein elektrisches Blockdiagramm eines Selektivrufradios in Übereinstimmung
mit den bevorzugten und alternativen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Die
vorliegende Erfindung verwendet zwei über einen Varaktor abgestimmte
Antennen, die für das
Abfangen von Komponenten elektromagnetischer Energie eingerichtet
sind, die im Wesentlichen zu 90 Grad versetzt sind. Die abgefangene
Energie ist an einen Empfänger
gekoppelt. Zwei feste Sperrvorspannungen sind an zwei Varaktordioden
gekoppelt. Eine Varaktordiode stimmt eine über einen Varaktor abgestimmte
Antenne (eine ON-Antenne) auf eine gewünschte Frequenz ab, während die
zweite eine zweite über
einen Varaktor abgestimmte Antenne (OFF-Antenne) auf eine außerhalb
des Bands liegende Frequenz (hier die Sperrfrequenz genannt) abstimmt,
auf die der Empfänger
nicht anspricht, was die Verstärkung
der über
den OFF Varaktor abgestimmten Antenne bei der gewünschten
Frequenz vermindert. Beide Varaktordioden weisen eine Vorspannung
auf, so dass die gesamte Leistungsabgabeforderung zur Schaltung
der über
einen Varaktor abgestimmten Antennen extrem gering ist. Das Verhältnis der
Verstärkung
der über
den ON-Varaktor abgestimm ten Antenne zu der über den OFF-Varaktor abgestimmten
Antenne ist bei der gewünschten
Frequenz beträchtlich,
typischerweise mindestens 10 decibel (dB). Diese Schaltung verhindert
wirksam jegliche potentielle Störung
der Signale, die durch die beiden über einen Varaktor abgestimmten
Antennen abgefangen werden. Dies verhindert eine teilweise oder
totale wechselseitige Löschung,
wenn die Komponenten phasenverschoben sind und erlaubt eine Selektion
einer stärkeren
der beiden Komponenten, die zum Empfang des abgefangenen Signals
verwendet werden.
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1 zeigt
ein elektrisches Blockdiagramm eines Funkkommunikationssystems 100,
das ein Selektivrufradio 120 enthält, in Übereinstimmung mit den bevorzugten
und alternativen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Das Funkkommunikationssystem 100 beinhaltet
mindestens eine Funkbasisstation 110 und ein Selektivrufradio 120.
Die Funkbasisstation 110 ist ein Teilstück eines konventionel ausgelegten
Festnetzwerks des Funkkommunikationssystems 100, und das
Selektivrufradio 120 steht stellvertretend für Funkrufempfänger und
andere funkempfangende Vorrichtungen, wie z.B. persönliche Kommunikationsvorrichtungen,
die in dem Funkkommunikationssystem 100 arbeiten können. Ein
Signal 105, das eine Nachricht für das Selektivrufradio 120 beinhaltet,
ist mit der Funkbasisstation 110 gekoppelt, die eine Standardumwandlung
des Signals in Funkenergie durchführt, das mit einer Basisstationsantenne 110 gekoppelt
ist, die die Energie als elektromagnetische Energie ausstrahlt.
Die elektromagnetische Energie wird von vielen unterschiedlichen
Objekten in der Umgebung (nicht gezeigt in 1) reflektiert
und absorbiert, was zu einem elektromagnetischen Energiefeld führt, das
durch schwächer
werden de Signale gekennzeichnet ist. Dieses Phänomen ist einem Fachmann gut
bekannt. Das Selektivrufradio 120 fängt einen Teil der elektromagnetischen
Energie 115 ab (auf die elektromagnetische Energie 115 wird
hier alternativ als ausgestrahltes Signal 115 Bezug genommen)
und empfängt
die darin übertragene
Nachricht, wenn die elektromagnetische Energie stark genug ist.
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In 2 wird
in Übereinstimmung
mit den bevorzugten und alternativen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ein elektrisches Blockdiagramm des Selektivrufradios 120 gezeigt.
Das Selektivrufradio 120 umfasst ein Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem 200,
einen Empfänger 250 und
einen Controller 260. Wenn das Selektivrufradio 120 eingeschaltet
ist, wird eine von zwei Vorspannungssignalen (auch der Einfachheit
halber als Vorspannung bezeichnet) 261, 262 auf
einen ersten Wert (z.B. eine erste DC-Spannung) der Vorspannung und die andere
der beiden Vorspannungen 261, 262 auf einen zweiten
Wert (z.B. eine zweite DC-Spannung) der Vorspannung gesetzt. Die
Vorspannungen 261, 262 sind mit dem Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem 200 gekoppelt, das
zwei Funkfrequenzdrossel (RF) 215, 217, zwei über einen
Varaktor abgestimmten Antennen 205, 207, einen
Kombinator 210 und ein Anpassungsnetzwerk 220 umfasst.
Die erste Vorspannung 261 wird durch die Drossel 215 gekoppelt,
von wo aus eine gedrosselte Vorspannung 216 zu einem Varaktor
in eine über
einen ersten Varaktor abgestimmte Antenne (ANT1) 205 gekoppelt
wird. Die RF-Drossel 215 hat einen
hohen Widerstandswert für
RF-Frequenzen, besonders
solchen innerhalb eines normalen Abstimmbereiches des Selektivrufradios 120.
Die RF-Drossel stellt auch eine Gleichstromimpedanz (DC) für die Vorspan nung
dar, die im Vergleich zu der DC-Impedanz der über einen Varaktor abgestimmten Antenne
relativ niedrig ist, was sehr hoch ist, da, wie unten in weiterem
Detail beschrieben wird, der Varaktor in der über einen Varaktor abgestimmten
Antenne in beiden Schaltzuständen
in Sperrichtung betrieben wird. Somit kann ein Widerstand mit hohem
Widerstandswert, wie z.B. ein konventioneller 100 kilohm (kOhm)
oder eine induktive Drossel als RF-Drossel verwendet werden. Ein
100 kOhm ist vorzuziehen, da er kleiner und kostengünstiger
ist als eine induktive Drossel. In ähnlicher Weise wird die zweite
Vorspannung 262 durch die RF-Drossel 217 gekoppelt.
Von dort wird eine gedrosselte Vorspannung 218 an eine über einen
Varaktor abgestimmte Antenne (ANT2) 207 gekoppelt. Die
eine der über
einen Varaktor abgestimmten Antennen 205, 207,
die mit dem ersten Wert gekoppelt wird, wird auf eine gewünschte Frequenz
abgestimmt, die innerhalb des normalen Abstimmbereiches des Selektivrufradios
liegt, während die
andere der über
einen Varaktor abgestimmten Antennen 205, 207 auf
einen Wert abgestimmt wird, der wesentlich von der Wunschfrequenz
entfernt ist, auf eine Frequenz, die im Folgenden als Sperrfrequenz
bezeichnet wird. In Übereinstimmung
mit der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beträgt
die gewünschte
Frequenz ungefähr 930
MHz. Die über
einen Varaktor abgestimmten Antennen 205, 207 sind
physisch so angeordnet, dass sie Komponenten der elektromagnetischen
Strahlung, die ungefähr
90 Grad polarisiert versetzt sind, wiederherstellen (z.B. sind die
Komponenten im Wesentlichen orthogonal polarisiert). Wegen der Schaltabstimmung
ist die von der über
den ON-Varaktor abgestimmten Antenne abgefangene regenerierte Signalkomponente
bei der gewünschten
Frequenz wesentlich stärker,
als die Komponente, die von der über
den OFF-Varaktor abgestimmten Antenne regeneriert wird. Die abgefangenen
Signalkomponenten 206, 208, die von zwei über einen
Varaktor abgestimmten Antennen 205, 206 regeneriert
werden, werden mit einem Kombinatornetzwerk 210 gekoppelt,
dass die Komponente in einer im Wesentlichen linearen Weise zusammenfasst.
Das resultierende Signal 211 wird mit einem Anpassungsnetzwerk 220 gekoppelt,
das das Signal, das im weiteren als Empfängerportsignal bezeichnet wird,
bei einer vorbestimmten Impedanz, auf einen Empfänger 250 koppelt,
wobei die Impedanz dazu ausgelegt ist, mit einer nominalen Eingangsimpedanz
des Empfängers 250 übereinzustimmen.
Der Empfänger 250 empfängt dann
das Signal und generiert einen quadratischen Summenwertanzeiger
(RSSI) 251 und ein demoduliertes Signal 252, das
mit dem Controller 260 gekoppelt wird. Der Controller 260 stellt
Informationen von dem RSSI 251 und ein demoduliertes Signal 252 wieder
her, das eingesetzt wird, um zu bestimmen, ob die Vorspannungen 261, 262 in
ihren gegenwärtigen Zuständen gehalten
werden sollen, oder ob die Vorspannung auf dem ersten Wert auf einen
zweiten Wert geschaltet werden soll, und ob in gleicher Weise die
Vorspannung auf dem zweiten Wert auf einen ersten Wert geschaltet
werden soll. Dadurch werden bei der gewünschten Frequenz die Verstärkungen der über einen
Varaktor abgestimmten Antennen umgekehrt. Wie nachstehend weiter
ausgeführt
wird, ist der erste Wert der ersten Vorspannung 261 nicht
notwendigerweise derselbe wie der erste Wert der zweiten Vorspannung 262.
Die zweiten Vorspannungswerte 261, 262 sind vorzugsweise
dieselben, aber nicht notwendigerweise dieselben.
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3 zeigt
einen Graph für
das Frequenzverhalten der über
einen Varaktor abgestimmten Antennen 205, 207,
die in dem Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem verwendet
werden, in Übereinstimmung
mit den bevorzugten und alternativen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung. Kurve 310 zeigt die typische Verstärkung der über einen Varaktor
abgestimmten Antennen 205, 207, wenn sie ausgeschaltet
sind (der zweite Wert der Vorspannung wird darauf gekoppelt), demgegenüber zeigt die
Kurve 315 die typische Verstärkung, wenn sie angeschaltet
sind. Vorzugsweise zeigen die Kurven, dass das Verhältnis der
Verstärkung
aus einer über einen
ON-Varaktor abgestimmten Antenne zu einer über einen OFF-Varaktor abgestimmten
Antenne bei der gewünschten
Frequenz bei ungefähr
15 dB liegt (wo die Kurve 315 ihren höchsten Wert erreicht). Bei diesem
Verhältnis
haben die unerwünschten
Auswirkungen der Komponente des Signals, das durch die über den
OFF Varaktor abgestimmte Antenne wiederhergestellt wird, sehr wenig
Auswirkung auf die Komponente der über den ON Varaktor abgestimmten
Antenne. Es wird darüber
hinaus bevorzugt, dass Verhältniswerte
von mindestens 10 dB bei den meisten RF-Frequenzen ohne ungerechtfertigte
Kosten oder übermäßige Teilgrößen typischerweise
leicht erreicht werden und dass bei einem Verhältnis von 10 dB oder mehr die
Wirkungen aus der Kombination der im OFF Zustand abgefangenen Signalkomponente
(eine der abgefangenen Signalkomponenten 206, 208)
mit der im ON Zustand abgefangenen Signalkomponente (das andere
der abgefangenen Signalkomponente 206, 208) praktisch
keine Auswirkung auf die im ON Zustand abgefangenen Signalkomponente
haben. Wenn es auch nicht bevorzugt wird, können die Vorteile der vorliegenden
Erfindung, in geringerem Umfang, auch erreicht werden, wenn das
Verhältnis
des im ON Zustand zu der im OFF Zustand abgefangenen Signalkomponente
geringer als 3 dB ist.
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Es
wird weiterhin verstanden werden, dass in einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die OFF-Antenne auf
eine Frequenz abgestimmt, die hier als die Sperrfrequenz bezeichnet
wird, die alternativ einfach als verstimmt bezeichnet werden kann,
und dass dies ein Verfahren ist, zum Erreichen der gewünschten
Verstärkung
der OFF-Antenne bei der gewünschten
Frequenz, die mindestens 3 dB geringer ist als diejenige der ON
Antenne bei der gewünschten
Frequenz.
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4 zeigt
ein elektrisches Schemadiagramm des Kombinators 210 und
ein Anpassungsnetzwerk 220 des Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem 200 in
Abstimmung mit den bevorzugten und alternativen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Der Kombinator ist ein konventionelles
passives Netzwerk zur Überlagerung
der Signale der beiden über
einen Varaktor abgeglichenen Antennen, umfassend zwei Kondensatoren 405, 410 von
jeweils einem picoFarad in Übereinstimmung
mit den bevorzugten und alternativen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung. Das Anpassungsnetzwerk ist gleichfalls ein konventionelles
passives Netzwerk zur Impedanzanpassung, umfassend eine Reihe aus
einem gekoppelten 5 picoFarad Kondensator 415 und eine
geerdete 10 nanoHenry Spule 420. Andere Werte sind für die Kondensatoren 405, 410, 415 und
die Spule 420 geeignet, wenn das Selektivrufradio 120 auf
einer gewünschten
Frequenz deutlich unterschiedlichen Werts betrieben wird.
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5 zeigt
ein elektrisches Schemadiagramm einer Schleifenantennenversion,
der über
einen Varaktor abgestimmten Antennen 205, 207,
eingesetzt in dem Niedrigener gie-Schaltdiversity-Antennensystem 200,
in Übereinstimmung
mit der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die über
einen Varaktor abgestimmten Antennen 205, 207 fangen
beide die elektromagnetische Energie 115 ab und jede umfasst
einen Varaktor 515, einen Kondensator 510 und
ein Schleifenantennenelement 505. Die Anode der Varaktordiode
ist geerdet, und die Kathode ist an eine der geregelten Vorspannungen 216, 218 gekoppelt
(abhängig
von der Antenne). Die Kathode des Varaktors 515 ist über den
Kondensator 510 mit dem Drehramenantennenelement 505 gekoppelt.
Das andere Ende des Drehrahmenantennenelements 505 koppelt
die abgefangenen Signalkomponenten 206, 208 zum
Kombinator 210. Der Kondensator 510 hat vorzugsweise
2 picoFarad und weist bei der gewünschten Frequenz eine niedrige
Impedanz auf, während
die Vorspannungen 216, 218 blockiert werden. Das
Drehramenantennenelement 505 ist ein herkömmliches
Drehrahmenantennenelement, welches eine typische effektive Impedanz
von 50 nanoHenrys und 2 Ohm aufweist und ist vorzugsweise aus einer
Drahtschleife aufgebaut, die auf eine Leiterplatte aufgebracht ist.
Das Drehrahmenantennenelement 505 der über einen Varaktor abgestimmten
Antennen 205 ist innerhalb des Selektivrufradios 120 im
90° Winkel
zu dem Drehrahmenantennenelement 505 der über einen
Varaktor abgestimmten Antenne 207 angeordnet. Der erste
Wert der ersten Vorspannung 261 wird so gewählt, dass die
Verstärkung
der über
einen Varaktor abgestimmten Antenne 205 bei der gewünschten
Frequenz optimiert wird, und der erste Wert der zweiten Vorspannung 261 wird
so gewählt,
dass die Verstärkung
der über
einen Varaktor abgestimmten Antenne 207 bei der gewünschten
Frequenz optimiert wird. Demgemäß sind die
ersten Werte der Vorspannungen 261, 262 nicht
notwendiger weise dieselben, sie können jedoch alternativ einen
ersten vorgewählten
Wert annehmen, der während
der Planung des Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystems 200 festgelegt wird.
Die vorliegende Erfindung zeigt dabei nur einen geringen Effektivitätverlust.
Die zweiten Werte der Vorspannungen 261, 262 sind
weniger kritisch und werden vorzugsweise auf einen zweiten vorgewählten Wert
gesetzt. Sowohl die ersten als auch die zweiten Werte der ersten
und zweiten Vorspannungen 261, 262 haben eine
positive Spannung, die die Spannungen der Varaktoren 515 sperren.
Von den Vorspannungen 261, 262 wird somit lediglich
Reststrom freigesetzt, was zu einem Stromverbrauch weit unter einem
Mikroampere führt.
Dieser liegt weit unter dem Stromverbrauch eines von einer PIN-Diode geschalteten
Niedrigenergie-Diversity-Antennensystems
aus dem Stand der Technik. Der Varaktor ist eine konventionelle
Varaktordiode, vorzugsweise ein Varaktordiodenmodel MMBV2101LT1
hergestellt von Motorola, Inc., Schaumburg, IL. Die Vorspannungen 261, 262 werden
gewählt,
um die Kapazitanz des Varaktors 515 ungefähr im Verhältnis von
2 zu 1 zu verändern.
Hierdurch wird ein Verhältnis
von Verstärkungen
von ungefähr
15 dB zwischen den ON- und den OFF Zuständen der Varaktor abgestimmten
Antennen 205, 207 erreicht.
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6 zeigt
ein elektrisches Schemadiagramm einer Monopolantennenversion der
Varaktor abgestimmten Antennen 205, 207, verwendet
in einem Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem 200, in Übereinstimmung
mit der alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der Monopolantennenversion der über einen
Varaktor abgestimmten Antennen 205, 207 ist der
Varaktor 615 zwischen der gedrosselten Vorspannung 216, 218 und der
Erde geschaltet, wie oben für die
Drehrahmenantennenversion beschrieben. Eine Einspeisungseite des
Monopolantennenelements 610 ist an die Kathode des Varaktors 615 und
mit dem Kombinator 210 verbunden. Das Monopolantennenelement 610 ist ein
konventionelles induktiv geladenes Monopolantennenelement, und der
Varaktor 615 ist ein konventioneller Varaktor, der einen
Wert aufweist, der gewählt
wird, um mit dem Monopolantennenelement 610 bei der gewünschten
Frequenz in der Resonanz zu treten, wenn der erste Wert der Vorspannungen 216, 218 angelegt
ist. Die Monopolantennenelemente 610 sind physisch in dem
Selektivrufradio 120 im 90 Grad Winkel zueinander versetzt, was
zum selben Ergebnis führt,
wie die Varaktor abgestimmten Antennen 205, 207 in
der Rahmenantennenversion nämlich
dem Abfangvorgang von im Wesentlichen unkorrelierten Mengen elektromagnetischer
Energie 115.
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7 zeigt
ein elektrisches Blockdiagramm des Selektivrufradios 120 in Übereinstimmung
mit den bevorzugten und den alternativen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung. Das Selektivrufradio 120 beinhaltet das Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem 200 zum
Abfangen des abgestrahlten Signals 115. Das Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem 200 wandelt
das abgefangene abgestrahlte Signal 115 in ein Funkleitsignal 221 um,
das an einen Empfänger 250 gekoppelt
wird, wobei das Funkleitsignal 221 empfangen wird. Der Empfänger 250 ist
ein konventioneller Empfänger, der
Bereiche des Funkleitsignals 221 sperrt, die in der Nähe der Sperrfrequenz
liegen. Der Empfänger 250 bewirkt
die Sperrung durch eine Verstärkung
der gesperrten Bereiche des Funkleitsignals 221 mit einer
Verstärkung,
die wesentlich niedriger ist, als die Verstärkung, mit dem Bereiche des
Funkleitsignals 221 verstärkt werden, die in der Nähe der gewünschten
Frequenz liegen. Das Verhältnis
der Verstärkung des
Funkleitsignals 221 in der Nähe der gewünschten Frequenzen ist beispielsweise
gegenüber
der Verstärkung
in der Nähe
der Sperrfrequenzen typischerweise größer als 70 dB. Der Empfänger 250 wandelt
die Bereiche des Funkleitsignals 221, die in der Nähe der gewünschten
Frequenz liegen, um und erzeugt den RSSI 251 und das demoduliertes
Signal 252, die an den Controller gekoppelt werden. Der Controller 260 ist
an einem Display 724, einem Warnsignal 722, einem
Satz Benutzersteuerungen 720 und einem elektrisch löschbaren
Nur-Lese-Speicher (EEPROM) 726 gekoppelt. Der Controller 260 umfasst
eine digitale Umwandlungsschaltung 710, 2 Digital-Analog-Umwandler 761, 762,
einen Analog-Digital-Umwandler (ADC) 763 und einen Mikroprozessor 760.
Das demolierte Signal 252 ist an den digitalen Umwandlungsschaltung 710 gekoppelt,
worin es in ein binäres
Signal umgewandelt wird, das an den Mikroprozessor 760 gekoppelt
wird. Das RSSI 251 wird an den ADC 763 gekoppelt,
das den RSSI 251 in ein binäres Wort umwandelt, welches
an den Mikroprozessor 760 gekoppelt wird. Der Mikroprozessor 760 ist
an den EEPROM 726 gekoppelt zur Abspeicherung einer darin
gespeicherten eingebetteten Adresse, während einer Wartungsoperation
und zum Laden der eingebetteten Adresse während des normalen Betriebs
des Radios 120. Der Mikroprozessor 760 ist ein
konventioneller Mikroprozessor umfassend eine zentrale Verarbeitungseinheit
(CPU), einen Nur-Lese-Speicher
(ROM) und einen Direkt-Zugriffs-Speicher (RAM).
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Eine
Nachrichtenverarbeitungsfunktion des Mikroprozessors 760 dekodiert
abgehende Wörter und
verarbeitet eine abgehende Nachricht, wenn eine Adresse, die in
ein Adressenfeld eines abgehenden Signalprotokolls aufgenommen wird, mit
einer eingebetteten Adresse übereinstimmt,
die in dem EEPROM 726 gespeichert ist, in einer aus dem Stand
der Technik bekannten Art. Eine abgehende Nachricht, die von der übereinstimmenden
Adresse für
das Selektivrufradio 120 bestimmt ist, wird durch die Nachrichtenverarbeitungsfunktion
entsprechend dem Inhalt der abgehenden Nachricht und entsprechend
der Modi durch die Manipulation des Satzes der Benutzersteuerung 720 in
einer herkömmlichen Weise
verarbeitet. Ein Alarmsignal wird typischerweise ausgelöst, wenn
eine abgehende Nachricht Benutzerinformationen enthält. Das
Alarmsignal wird mit den Warnungsmechanismus 722 gekoppelt,
der typischerweise entweder ein akustischer oder ein geräuschloser
Warnmechanismus ist.
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Wenn
die abgehende Nachricht alphanumerische oder graphische Informationen
enthält,
wird die Information auf dem Display 724 in einer herkömmlichen
Weise durch eine Displayfunktion in einem durch Einwirkung über den
Satz der Anwendersteuerung 720 festgelegten Zeitpunkt dargestellt.
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Während das
Selektivrufradio 120 ein Funksignal empfängt, bestimmt
der Controller 260, welche über einen Varaktor abgestimmte
Antenne 205, 207 ON geschaltet sein soll, und
welche über
einen Varaktor abgestimmte Antenne 205, 207 OFF
geschaltet sein soll durch Festlegung eines Gütegrads, der dem demodulierten
Signal 252 zugeordnet ist, das von dem Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem 200 empfangen
wird und von Gütegraden, die
vorher demodulierten Signalen 252 zugeordnet sind, die
von dem Niedrigenergie-Schaltdiversity-Antennensystem 200 empfangen
werden, wenn sich die Varaktor abgestimmten Antennen 205, 207 in
unterschiedlichen ON und OFF Zuständen befänden und durch Vergleichen
dieser Gütegradbestimmungen miteinander
und der vorbestimmten Gütegradniveaus
in bekannter Weise. In einem einfachen Verfahren wird beispielsweise
der RSSI 251, das dem gegenwärtig demodulierten Signal 252 zugeordnet ist,
mit einem vorbestimmten Niveau verglichen und während der RSSI 251 überhalb
des vorbestimmten Niveaus liegt, werden die Varaktor abgestimmten
Antennen 205, 207 nicht geschaltet, aber wenn
der RSSI 251 für
eine festgelegte Zeit unter das vorbestimmte Niveau absinkt, werden
die Varaktor abgestimmten Antennen 205, 207 zugeschaltet.
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Jetzt
sollte verstanden werden, dass ein Schaltdiversity-Antennensystem
geschaffen wurde, das bei einem Stromverbrauch funktioniert, der
wesentlich unter denjenigen von Schaltdiversity-Antennensystemen
aus dem Stand der Technik liegt. Dadurch wird der Gebrauch von Schaltdiversity-Antennen in tragbaren
Geräten,
wie z.B. Pager ermöglicht, um
die Empfangsempfindlichkeit zu erhöhen. Da die vorliegende Erfindung
eine hohe DC Impedanz der geschalteten, Varaktor abgestimmten Antennen
aufweist, können
Widerstände
anstatt von Drosseln verwendet werden, um die Vorspannungen den
Varaktor abgestimmten Antennen zu koppeln. Hierdurch werden Kosten
und Größe reduziert.