TWI407628B - 無線裝置之適應性可調天線 - Google Patents

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Description

無線裝置之適應性可調天線
本發明係關於無線通信裝置之天線，且特定而言係關於具有可調以最佳化效能之參數的天線。
本申請案主張2008年3月14日所申請之題為「無線裝置之適應性可調天線(ADAPTIVE TUNABLE ANTENNAS FOR WIRELESS DEVICES)」之美國臨時專利申請案第61/036,854號的優先權，此申請案之全部揭示內容被視為本申請案之揭示內容的一部分。
寬頻無線通信之出現已允許將豐富之多媒體內容忙碌地遞送給使用者。為了支援此等通信，無線裝置可插入至多媒體使用者終端機中，其中無線裝置傳輸並接收含有資訊之通信信號，且使用者終端機向使用者遞送呈文字、圖形、音訊、視訊等形式的資訊。舉例而言，MediaFLO接收器可插入至諸如行動電話或個人電腦之使用者終端機中以使使用者能夠在MediaFLO空中介面上看電視。無線通信裝置之其他實例包括：支援CDMA2000 EV-DO標準之資料卡、支援UMTS標準之資料卡、支援DVB-H及/或ISDB-T標準之接收器、支援GPRS/EDGE標準的資料卡及支援WiFi標準的資料卡。
已注意到，無線裝置中之天線之電特性通常取決於耦接至之終端機裝置的實體特性而改變。舉例而言，天線匹配之品質、增益及/或輻射場型可皆取決於終端機裝置大小及相對於無線裝置之終端機裝置位置而改變。電特性之此改變可不利地影響通信信號之傳輸或接收，從而增加無線裝置之成本及/或導致較差或甚至不可接受之效能。
將需要提供基於耦接至之終端機裝置之特性來最佳化天線效能的技術。
本發明之一態樣提供一種用於設定一無線裝置中之一天線的一天線匹配之方法，該方法包含：將一控制信號耦接至一可變天線匹配，該可變天線匹配具有複數個可選擇阻抗；及回應於該控制信號來選擇該可變天線匹配的阻抗。
本發明之另一態樣提供一種用於設定一無線裝置中之一天線的一電長度或諧振頻率之方法，該方法包含：將一控制信號耦接至一可變天線電長度模組，該可變天線電長度模組具有複數個可選擇長度；及回應於該控制信號來選擇該可變天線電長度模組之長度。
本發明之又一態樣提供一種無線裝置，該無線裝置包含：至少一個天線；一耦接至該至少一個天線之可變天線匹配，該可變天線匹配具有複數個可選擇阻抗；及一耦接至該可變天線匹配之控制信號，該可變天線匹配之阻抗係可回應於該控制信號而選擇。
本發明之再一態樣提供一種無線裝置，該無線裝置包含：至少一個天線；一可變天線電長度模組，該可變天線電長度模組具有複數個可選擇長度；及一控制信號，該可變天線電長度模組之長度係可回應於該控制信號而選擇。
本發明之再一態樣提供一種無線裝置，該無線裝置包含：一天線；及用於設定一耦接至該天線之可變天線匹配之構件。
本發明之再一態樣提供一種無線裝置，該無線裝置包含：一天線；及用於改變該天線之電長度之構件。
本發明之再一態樣提供一種用於判定一無線裝置中之一可變天線匹配之一最佳天線匹配參數的電腦程式產品，該無線裝置包含至少一個天線，該可變天線匹配耦接至該至少一個天線，該可變天線匹配具有複數個可選擇阻抗，該產品包含：電腦可讀媒體，該電腦可讀媒體包含：用於使一電腦將該可變天線匹配設定為一第一設定之程式碼；用於使一電腦量測一對應於該第一設定之信號品質度量之程式碼；用於使一電腦將該可變天線匹配設定為一第二設定之程式碼；用於使一電腦量測一對應於該第二設定之信號品質度量之程式碼；及用於使一電腦在操作期間將該天線匹配設定為一具有一對應於一具最高品質之信號之信號品質度量的設定之程式碼。
本發明之再一態樣提供一種用於判定一無線裝置中之一可變天線匹配之一最佳天線匹配參數的電腦程式產品，該無線裝置包含至少一個天線，該可變天線匹配耦接至該至少一個天線，該可變天線匹配具有複數個可選擇阻抗，該產品包含：電腦可讀媒體，該電腦可讀媒體包含：用於使一電腦將該可變天線匹配設定為一第一設定之程式碼；用於使一電腦量測一對應於該第一設定之信號品質度量之程式碼；及用於使一電腦在所量測之信號品質度量符合預定準則之情況下在操作期間將該可變天線匹配設定為該第一設定之程式碼。
本發明之再一態樣提供一種用於判定一無線裝置中之一天線之一最佳天線電長度的電腦程式產品，該產品包含：電腦可讀媒體，該電腦可讀媒體包含：用於使一電腦將天線電長度設定為一第一設定之程式碼；用於使一電腦量測一對應於該第一設定之信號品質度量之程式碼；用於使一電腦將該天線電長度設定為一第二設定之程式碼；用於使一電腦量測對應於該第二設定之信號品質度量之程式碼；及用於使一電腦在操作期間將該天線電長度設定為一具有一對應於一具最高品質之信號之信號品質度量的設定之程式碼。
本發明之再一態樣提供一種用於判定一無線裝置中之一天線之一最佳天線電長度的電腦程式產品，該產品包含：電腦可讀媒體，該電腦可讀媒體包含：用於使一電腦將天線電長度設定為一第一設定之程式碼；用於使一電腦量測一對應於第一設定之信號品質度量之程式碼；及用於使一電腦在所量測之信號品質度量符合預定準則之情況下在操作期間將該天線電長度設定為該第一設定之程式碼。
根據本發明，提供藉由調整與無線裝置中之天線相關聯之參數來最佳化該天線之效能的技術。
圖1描繪可耦接至終端機裝置190之無線裝置100的先前技術實施方案。在圖1中，無線裝置100包括一天線101、一天線匹配網路110、一射頻(RF)模組105及一處理器180。射頻模組105上之接收鏈(RX)115包括一帶通濾波器(BPF)119、低雜訊放大器(LNA)120、一混頻器130、一低通濾波器(LPF)140及一類比數位轉換器(ADC)150。可將ADC 150之經數位化之輸出提供至數位處理區塊160，該數位處理區塊160在匯流排175上與處理器180通信。射頻模組105中之外部匯流排介面控制器170及處理器180中之外部匯流排介面控制器182經設計以在匯流排175上傳輸並接收信號。
處理器180進一步包括一資料處理引擎184及用於與終端機裝置190通信之終端機介面控制器186，該終端機裝置190包括一無線裝置介面控制器192。無線裝置100上之處理器180經由終端機介面控制器186及無線裝置介面控制器192而在介面185上與終端機裝置190通信。
在操作期間，由天線101接收到無線信號100a。天線101經由天線匹配網路110而耦接至射頻模組105，該天線匹配網路110匹配天線101與射頻模組105之間的阻抗以改良功率傳送之效率。信號100a中之資訊係由射頻模組105來處理，並被提供至處理器180。處理器180可具體而言根據用以傳輸信號100a之天線協定或標準來處理信號100a。經處理之資訊接著在介面185上傳送至終端機裝置190。
雖然在展示於圖1中之實施例中已描繪直接轉換接收器架構，但一般熟習此項技術者將瞭解，本發明之技術大體 可應用至具有任何接收器架構的裝置。又，雖然在圖1之射頻模組105中僅描繪一RX部分115，但一般而言亦可存在傳輸器鏈(TX)部分(未圖示)。一般熟習此項技術者將理解，本發明之技術可應用於無線裝置100僅包括用於接收之RX部分115、僅包括用於傳輸之TX部分或RX及TX兩者的實施方案。
一般熟習此項技術者將認識到，圖1之實施涵蓋廣泛各種應用情境。無線裝置100之實例包括(但不限於)CDMA2000 EV-DO資料卡、UMTS資料卡、DVB-H接收器、ISDB-T接收器、MediaFLO接收器、GPRS/EDGE資料卡、WiMax資料卡、GPS接收器及WiFi資料卡。終端機裝置190之實例包括(但不限於)個人電腦(PC)、行動電話、個人數位助理(PDA)、遊戲控制台、GPS裝置、電視、娛樂系統及攜帶型DVD或MP3播放器。介面185之實例包括(但不限於)通用串列匯流排(USB)介面、迷你USB或微型USB介面、串列或並列資料介面、PCMCIA介面、任何記憶卡介面及提供無線裝置與主機裝置之間的實體連接之任何其他介面。
在圖1中，無線裝置100可經設計以實體連接至終端機裝置190及自終端機裝置190移除。如較早註明，天線101之電特性可受耦接至無線裝置100之終端機裝置190的實體特性影響。舉例而言，天線101之接地面可電耦接至終端機裝置190的機架。因為無線裝置100連接至具有變化之大小、形狀及/或相對於天線及其他導電物件之位置的終端 機裝置190，所以諸如天線匹配、增益及輻射場型之參數可取決於終端機裝置而大大改變。此變化可使得無線裝置之設計裕度更嚴格，從而導致較差效能及/或較高成本。在一些狀況下，天線效能之降級可甚至致使無線裝置不可用。
圖2描繪用於藉由調整無線裝置中之天線匹配網路之參數來改變無線裝置100之電特性的根據本發明之實施例。在圖2中，所展示之經編號元件對應於圖1中之經相同編號的元件。具有可調整匹配特性之匹配網路210耦接於天線101與射頻模組105之間。匹配網路210之特性係由控制信號210a控制。
在一實施例中，控制信號210a經動態調整以至少部分補償歸因於(例如)無線裝置100至不同終端機裝置190之耦接的天線特性之改變。在本文中稍後參看圖5來描述執行此動態補償之技術的一實施例。
圖2A展示具有藉由控制信號210a.1來控制之可調整特性之匹配網路210的實施例，控制信號210a.1為控制信號210a之實施例。在圖2A中，匹配網路210包括分別耦接至開關S1.1、S1.2、S2.1及S2.2之複數個電容器C1.1、C1.2、C2.1及C2.2。開關之組態係藉由控制信號210a.1來控制，控制信號210a.1在此狀況下被視為包含四個個別控制信號的複合控制信號。藉由控制開關之組態，控制信號210a.1可控制匹配網路210的特性。
舉例而言，為了選擇僅啟用電容器C1.1及C2.1之匹配網 路，開關S1.1及S2.1可閉合，而開關S1.2及S2.2可斷開。
在一實施例中，可由射頻模組105供應控制信號210a.1。在替代實施例中，可由資料處理器180或由任何其他可用源來供應信號210a.1。
注意，展示於圖2A中之實施例僅出於說明目的而提供，且並非意欲將本發明之範疇限於所展示之匹配網路或控制信號的任何特定實施例。舉例而言，為了提供變化程度之可組態性，替代實施例可使用少於或多於展示於圖2A中之四個的電容器及開關。替代實施例亦可組合或獨立地使用其他組件(諸如，任何數目之電感器、傳輸線等)及/或使用在圖2A中未展示的替代拓撲。此外，僅作為廣義控制信號210a的實例來提供控制信號210a.1。替代控制信號可取決於待調整之匹配網路而具有不同組態及設定。預期此等實施例在本發明之範疇內。
圖3描繪用於藉由調整天線電長度或諧振頻率來改變無線裝置100之電特性的根據本發明之另一實施例。在圖3中，可變天線長度模組375修改天線101的電長度。可藉由耦接至可變長度天線區塊375之控制信號375a來控制天線101之電長度。在一實施例中，控制信號375a經動態調整以至少部分補償天線特性之改變。在本文中稍後參看圖5來描述執行此動態補償之技術的一實施例。
注意，雖然可變天線長度模組375在圖3中被展示為與天線101分離，但在本發明之一些實施例中，天線101可與可變天線長度模組375整合。
圖3A展示具有可藉由控制信號來調整之電長度之天線的實施例。在圖3A中，使用開關S1至S(N-1)來串聯耦接複數個導體L1至LN。此等開關之組態連同主開關SA之組態係藉由控制信號375a.1來控制，控制信號375a.1被視為包含複數個個別控制信號的複合控制信號。藉由控制該等開關之組態，控制信號375a.1可控制天線之實體長度且因此控制天線之電長度。
舉例而言，為了選擇對應於L1之天線長度，開關S1至S(N-1)可皆斷開，且開關SA可設定為對應於L1的引線。為了選擇對應於導體L1至導體LN之長度之和的天線長度，開關S1至S(N-1)可皆閉合，且開關SA可設定為對應於LN的引線。
注意，展示於圖3A中之實施例僅出於說明目的而提供，且並非意欲將本發明之範疇限於所展示之可變長度天線或控制信號的任何特定實施例。舉例而言，一般熟習此項技術者可容易自所展示之組態導出導體長度及開關的替代組態。預期此等實施例在本發明之範疇內。
圖3B展示具有可藉由控制信號來調整之電長度之天線的替代實施例。在圖3B中，變容器(可變電容器)C1至C(N-1)與導體L1至LN交替串聯及並聯耦接。與每一變容器相關聯之電容係藉由複合控制信號375a.2來控制。藉由控制變容器之電容，控制信號375a.2可控制天線之電長度。
一般熟習此項技術者將瞭解，圖3B意欲僅說明天線之電長度使用受控變容器來調整的本發明之實施例。在替代實施例中，可提供少於或多於所展示者之變容器，且變容器可以不同於所展示者之方式(例如，皆串聯、皆並聯、或其任何組合)耦接至導體L1至LN。在一實施例中，描繪於圖3B中的用於使用變容器來調整天線電長度之技術可與描繪於圖3A中的用於調整天線實體長度之技術組合。
注意，描繪於圖3A中之控制信號375a.1及375a.2之組態並非意欲將展示於圖3中之廣義控制信號375a之範疇僅限於所展示之組態。控制信號375a可通常為數位或類比的，且可取決於可變天線長度單元375之特定特性而包含單一信號或複數個信號。預期此等實施例在本發明之範疇內。
在一實施例中，可由射頻模組105供應控制信號375a。在替代實施例中，可由資料處理器180或由任何其他可用源供應信號375a。
圖4描繪用於藉由提供多個天線470.1至470.M來改變無線裝置100之電特性的根據本發明之另一實施例。在圖4中，M個天線具備相應匹配網路410.1至410.M及個別RX模組115.1至115.M。可在數位處理器460中調整自每一RX信號路徑接收到之信號之增益。在一實施例中，增益經調整以至少部分補償天線特性之改變。經增益調整之信號可接著經組合以形成用於資料處理器184之複合接收信號。
在一實施例中，可由處理器180中之資料處理器184及/或數位處理器460執行待應用於每一RX信號路徑之增益的計算。或者，可專門在資料處理器184或數位處理器460中進行計算。預期此等實施例在本發明之範疇內。
在一實施例中，上文所揭示之複數個技術可組合在一起以允許多個天線參數之同時調整。舉例而言，描繪於圖2中之可調整天線匹配網路210、描繪於圖3中之可變天線長度單元375及描繪於圖4中之複數個天線及信號路徑可皆存在於單一無線裝置中，且此等可組態元件可具備用於將可組態參數中之每一者調整為其較佳設定的複合控制信號。預期此等實施例在本發明之範疇內。
圖5描繪用於判定上文所揭示之天線參數之較佳設定的根據本發明之方法之實施例。在圖5中，方法於步驟500處以無線裝置啟動開始。在一實施例中，裝置啟動可對應於諸如無線資料卡之插入式無線裝置插入至諸如個人電腦之主機裝置時。注意，在替代實施例中，如在圖5中所描繪，用於判定較佳設定之方法不需要僅在裝置啟動時開始。其他事件亦可觸發所描繪之方法，例如，偵測到所傳輸或所接收信號之品質的降級、計數器之週期性流逝、使用者起始之觸發等。預期此等實施例在本發明之範疇內。
在步驟510處，將迴圈索引i初始化為1。亦將可組態天線參數x設定為初始值x(0)。
在步驟520處，將可組態天線參數x設定為相應值x(i)，其中取決於特定使用情境，x(i)係選自包括參數x之所有可組態設定的值集合或彼等可組態設定之某一子集的值。舉例而言，在x對應於可組態天線長度且存在總計四個可組態長度之實施例中，則x(i)可掃測所有四個可組態長度，或x(i)在偵測到特定使用情境時可僅掃測四個可組態長度中之兩者。
在步驟530處，量測對應於x(i)之信號品質指示符y(i)。在一實施例中，信號品質指示符可為自所接收信號計算的信號雜訊干擾比(SINR)。在替代實施例中，指示符可為所接收信號強度指示符(RSSI)。在又一替代實施例中，指示符可為一般熟習此項技術者已知的用於量測信號品質之任何度量。預期此等實施例在本發明之範疇內。
注意，在一實施例(未展示)中，若根據某一準則認為在步驟530處判定之對應於索引i之信號品質指示符為滿意的，則過程在步驟530處可自動終止。在此狀況下，可在不評估剩餘候選者之情況下將天線參數x設定為x(i)。預期此實施例在本發明之範疇內。
在步驟540處，檢查索引i以判定是否達到終止條件。舉例而言，可比較索引i與待掃測之天線參數之可組態設定的總數I。若步驟540返回否，則使索引i遞增(i=i+1；)，且方法返回至步驟520。若步驟540返回是，則方法進行至步驟550。
在步驟550處，將天線參數x設定為最佳值x*。在一實施例中，自於步驟530處導出之所量測之信號品質指示符y(i)判定最佳值x*。在一實施例中，可按照對應於最佳之所量測之信號品質指示符y(i)的設定x(i)來選擇最佳值x*。舉例而言，在指示符為所量測之SINR之實施例中，則可按照對應於最佳之所量測之SINR的設定x(i)來選擇最佳值x*。
注意，圖5中所描繪之方法僅出於說明目的而展示，且並非意欲將本發明之範疇限於掃測天線參數及/或判定天線參數之最佳設定的任何特定方法。一般熟習此項技術者可容易導出用於掃測多個天線參數以判定每一天線參數之較佳設定的替代實施例。在諸如描繪於圖4中之使用多個天線的實施例中，一般熟習此項技術者亦將認識到，在(例如)天線波束成形情形下，存在用於判定多個天線路徑之較佳設定的各種替代方法。預期此等實施例在本發明之範疇內。
圖6描繪使用本文中所描述之複數個技術的實施例。在圖6中，根據本發明之多天線實施例而提供兩個天線670.1及670.2。如本文中先前所描述，相應可調整長度區塊675.1及675.2經提供以調整天線中之每一者的電長度。可調整匹配區塊610.1及610.2進一步經提供以調整天線中之每一者的天線匹配。區塊670.1、670.2、675.1及675.2之設定係藉由複合控制信號600a來控制，該複合控制信號600a係由射頻模組605供應。而控制信號600a可經由外部匯流排介面170及182由處理器180內之資料處理器184來規定。或者，可直接由資料處理器180來供應控制信號600a。
在圖6中，資料處理器184可實施諸如在圖5中描繪之演算法以判定天線長度及天線匹配參數的較佳設定。資料處理器184亦可實施波束成形演算法以判定待應用於來自多個天線之信號的最佳權重。可經由外部匯流排175將由資料處理器184判定之設定及權重傳信至射頻模組605。
注意，圖6中之實施例僅出於說明目的而展示，且並非意欲將本發明之範疇約束至所展示之特定實施例。
圖7描繪天線參數可經進一步調整以針對天線傳輸而最佳化的本發明之實施例。在圖7中，無線裝置700與遠端裝置701通信。信號700a表示由無線裝置700接收或傳輸之信號，而信號701a表示由遠端裝置701接收或傳輸的信號。在一實施例中，無線裝置700可為可耦接至行動個人電腦以賦能在CDMA(分碼多重存取)蜂巢式網路上之傳輸及接收的資料卡。在此實施例中，遠端裝置701可為CDMA基地台。
在圖7中，在無線裝置700之射頻模組705中同時提供RX模組115及TX模組715。RX模組115及TX模組715經由可調整長度單元775、可調整匹配單元710及雙工器780而皆耦接至天線770。控制信號710a經提供以控制可調整匹配單元710，而控制信號775a經提供以控制可調整長度單元775。控制信號710a及775a一起形成複合控制信號702a。
注意，一般熟習此項技術者將瞭解，無線裝置700亦可併有多個天線及射頻信號路徑，如參看圖4所論述。一般熟習此項技術者將認識到，可相應組態多個天線以用於TX以及RX。預期此等實施例在本發明之範疇內。
在上文先前已揭示用於選擇諸如用於RX信號路徑之710a之控制信號的較佳技術。在下文參看圖8進一步揭示用於選擇用於TX信號路徑之控制信號710a的技術。注意，雖然信號710a具體而言經展示以用於調整圖7之可調整匹配單元，但一般熟習此項技術者將認識到，以下描述之技術可容易應用以調整控制信號從而最佳化任何TX天線參數。預期此等實施例在本發明之範疇內。
圖8描繪用於判定用於TX信號路徑之天線參數之較佳設定的根據本發明之方法之實施例。在圖8中，方法在步驟800處以無線裝置啟動開始。注意，在替代實施例中，用於判定較佳設定之方法不需要僅在裝置啟動時開始，且其他事件亦可觸發方法，例如，偵測到所傳輸或所接收信號之品質的降級、計數器之週期性流逝、使用者起始之觸發等。
在步驟810處，將迴圈索引i初始化為1。亦將可組態天線參數x設定為初始值x(0)。
在步驟820處，將天線參數x設定為相應值x(i)，其中取決於特定使用情境，x(i)係選自包括參數x之所有可組態設定的值集合或彼等可組態設定之某一子集的值。舉例而言，在x對應於可組態匹配單元且存在四個可組態匹配設定之實施例中，則x(i)可掃測所有四個可組態設定，或x(i)在偵測到特定使用時可僅掃測四個可組態設定中的兩者。
返回圖8，在步驟825處，無線裝置使用對應於如在步驟820處設定之x(i)之天線參數設定，來向諸如描繪於圖7中之裝置701的遠端裝置傳輸信號。在步驟830處，自諸如圖7中之裝置701的遠端裝置接收信號品質指示符y(i)。在一實施例中，遠端裝置可計算對應於設定x(i)之在步驟820處由無線裝置傳輸且由遠端裝置接收之信號的信號品質指示符y(i)。信號品質指示符可為SINR、RSSI、所量測之TX功率位準、循環冗餘碼(CRC)檢查之結果或一般熟習此項技術者已知的用於量測信號品質之任何其他度量。在一實施例中，由無線裝置接收到之指示可為來自遠端裝置之功率控制訊息，從而指示無線裝置增加其傳輸功率或降低其傳輸功率。一般熟習此項技術者將認識到，自遠端裝置接收到之功率控制命令向無線裝置提供關於所傳輸信號之品質的資訊，且可因此由無線裝置來使用以判定所傳輸信號之品質是否對應於設定x(i)。
注意，在一實施例(未展示)中，若根據某一準則認為在步驟830處判定之對應於索引i之信號品質指示符為滿意的，則過程在步驟830處可自動終止。在此狀況下，天線參數x可在不評估剩餘候選者之情況下設定為x(i)。預期此實施例在本發明之範疇內。
在步驟840處，檢查索引i以判定是否達到終止條件。舉例而言，可比較索引i與參數組態之最大數目I。若步驟840返回否，則使索引i遞增(i=i+1；)，且方法返回步驟820。若步驟840返回是，則方法進行至步驟850。
在步驟850處，將天線參數x設定為最佳值x*。在一實施例中，自於步驟830處量測之所接收信號品質指示符y(i)判定最佳值x*。在一實施例中，可按照對應於最佳所接收信號品質指示符y(i)的設定x(i)來選擇最佳值x*。舉例而言，在指示符為所量測之SINR之實施例中，則可按照對應於在遠端裝置處的最佳之所量測之SINR的設定x(i)來選擇最佳值x*。
注意，圖8中所描繪之方法僅出於說明目的而展示，且並非意欲將本發明之範疇限於掃測天線參數及/或判定天線參數之最佳設定的任何特定方法。一般熟習此項技術者可容易導出針對RX及TX信號路徑兩者掃測多個天線參數以判定每一天線參數之較佳設定的替代實施例。預期此等實施例在本發明之範疇內。
基於本文中所描述之教示，應顯而易見的是，本文中所揭示之態樣可與任何其他態樣無關地加以實施且此等態樣中之兩者或兩者以上可以各種方式進行組合。在一或多個例示性實施例中，所描述功能可以硬體、軟體、韌體、或其任何組合來實施。若以軟體來實施，則該等功能可作為一或多個指令或程式碼而儲存於電腦可讀媒體上或經由電腦可讀媒體傳輸。電腦可讀媒體包括電腦儲存媒體與通信媒體(包括促進將電腦程式自一處傳送至另一處的任何媒體)兩者。儲存媒體可為可由電腦存取的任何可用媒體。以實例說明之且並非限制，此等電腦可讀媒體可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置，或可用以載運或儲存呈指令或資料結構形式之所要程式碼並可由電腦存取的任何其他媒體。又，適當地將任何連接稱為電腦可讀媒體。舉例而言，若使用同軸電纜、光纖線纜、雙絞線、數位用戶線(DSL)、或諸如紅外線、無線電及微波之無線技術而自網站、伺服器或其他遠端源傳輸軟體，則同軸電纜、光纖線纜、雙絞線、DSL、或諸如紅外線、無線電及微波之無線技術包括於媒體之定義中。如本文中所使用，磁碟及光碟包括緊密光碟(CD)、雷射光碟、光學光碟、數位化通用光碟(DVD)、軟磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性地再生資料，而光碟藉由雷射光學地再生資料。上文之組合亦應包括在電腦可讀媒體之範疇內。
與電腦程式產品之電腦可讀媒體相關聯的指令或程式碼可由電腦來執行，例如，由一或多個處理器(諸如，一或多個數位信號處理器(DSP)、通用微處理器)、ASIC、FPGA或其他等效積體或離散邏輯電路來執行。
在本說明書中且在[申請專利範圍]中，應理解當一元件被稱為「連接」或「耦接」至另一元件時，其可直接連接或耦接至另一元件，或可存在介入元件。相比而言，當一元件被稱為「直接連接至」或「直接耦接至」另一元件時，不存在介入元件。
已描述許多態樣及實例。然而，對此等實例之各種修改為可能的，且本文中所呈現之原理亦可應用於其他態樣。此等及其他態樣係在以下[申請專利範圍]之範疇內。
100a．．．無線信號
100．．．無線裝置
105．．．射頻模組
110．．．天線匹配網路
115．．．RX部分/接收鏈(RX)
115.1~115.M．．．RX模組
119．．．帶通濾波器(BPF)
120．．．低雜訊放大器(LNA)
130．．．混頻器
140．．．低通濾波器(LPF)
150．．．類比數位轉換器(ADC)
160．．．數位處理區塊
170．．．天線/外部匯流排介面控制器
175．．．匯流排
180．．．處理器
182．．．外部匯流排介面控制器
184．．．資料處理引擎
185．．．介面
186．．．終端機介面控制器
190．．．終端機裝置
192．．．無線裝置介面控制器
210a.1．．．控制信號
210a．．．控制信號
210．．．匹配網路
375a.1．．．控制信號
375a.2．．．複合控制信號
375a．．．控制信號
375．．．可變天線長度模組/可變長度天線區塊
410.1~410.M．．．匹配網路
460．．．數位處理器
470.1~470.M．．．天線
600a．．．複合控制信號
605．．．射頻模組
610.1．．．可調整匹配區塊
610.2．．．可調整匹配區塊
670.1．．．天線
670.2．．．天線
675.1．．．可調整長度區塊
675.2．．．可調整長度區塊
700a．．．信號
700．．．無線裝置
701a．．．信號
701．．．遠端裝置
702a．．．複合控制信號
705．．．射頻模組
710a．．．控制信號
710．．．可調整匹配單元
715．．．TX模組
770．．．天線
775a．．．控制信號
775．．．可調整長度單元
780．．．雙工器
C1.1．．．電容器
C1.2．．．電容器
C1~C(N-1)．．．變容器/可變電容器
C2.1．．．電容器
C2.2．．．電容器
L1~LN．．．導體
S1.1．．．開關
S1.2．．．開關
S1~S(N-1)．．．開關
S2.1．．．開關
S2.2．．．開關
SA．．．開關
圖1描繪可耦接至終端機裝置之無線裝置的先前技術實施方案。
圖2描繪用於藉由調整天線匹配網路之參數來改變無線裝置之電特性的根據本發明之實施例。
圖2A展示具有藉由控制信號來控制之可調整匹配特性之匹配網路的實施例。
圖3描繪用於藉由調整天線諧振頻率來改變無線裝置之電特性的根據本發明之另一實施例。
圖3A展示具有可藉由控制信號來調整之電長度之天線的實施例。
圖3B展示具有可藉由控制信號來調整之電長度之天線的替代實施例。
圖4描繪用於藉由提供多個天線來改變無線裝置之電特性的根據本發明之另一實施例。
圖5描繪用於判定上文所揭示之天線參數之較佳設定的根據本發明之方法之實施例。
圖6描繪使用本文中所描述之複數個技術的實施例。
圖7描繪天線參數經調整以進一步針對天線傳輸而最佳化的本發明之實施例。
圖8描繪用於判定用於TX信號路徑之天線參數之較佳設定的根據本發明之方法之實施例。
100a．．．無線信號
105．．．射頻模組
115．．．RX部分
160．．．數位處理區塊
170．．．天線/外部匯流排介面控制器
175．．．匯流排
182．．．外部匯流排介面控制器
184．．．資料處理引擎
185．．．介面
186．．．終端機介面控制器
190．．．終端機裝置
210a．．．控制信號
210．．．匹配網路
375a．．．控制信號
375．．．可變天線長度模組/可變長度天線區塊

Claims (63)

  1. 一種用於設定一無線裝置中之一天線的一天線匹配之方法，該方法包含：將一控制信號耦接至一可變天線匹配，該可變天線匹配包含：複數個元件，該複數個元件之每一者具有一可選擇阻抗；及複數個開關，其耦接至該複數個元件；回應於該控制信號來選擇該可變天線匹配的該阻抗；使用該控制信號來閉合或斷開對應的複數個開關以啟用或停用該複數個相應元件；將該控制信號設定為一第一設定；量測一對應於該第一設定之信號品質度量；將該控制信號設定為一第二設定；量測對應於該第二設定之該信號品質度量；及在操作期間，將該控制信號設定為具有對應於一具最高品質之信號的一相關聯信號品質度量之一設定；其中將該控制信號設定為該第一設定，將該控制信號設定為該第一設定，及將該控制信號設定為具有對應於該具最高品質之信號的該相關聯信號品質度量之該設定中之每一者造成由天線電長度及天線實體長度所構成之一群組中之一者的調整。
  2. 如請求項1之方法，該等元件包含電容器。
  3. 如請求項1之方法，該等元件包含電感器。
  4. 如請求項1之方法，該等元件包含電感器及電容器。
  5. 如請求項1之方法，該信號品質度量為一信號干擾雜訊比(SINR)，一具最高品質之信號具有一最高SINR。
  6. 如請求項1之方法，該信號品質度量為一所接收信號強度指示符(RSSI)，一具最高品質之信號具有一最高RSSI。
  7. 如請求項1之方法，其進一步包含：回應於該無線裝置耦接至一終端機裝置而將該控制信號設定為一第一設定。
  8. 一種用於設定一無線裝置中之一天線的一天線匹配之方法，該方法包含：將一控制信號耦接至一可變天線匹配，該可變天線匹配包含：複數個元件，該複數個元件之每一者具有一可選擇阻抗；及複數個開關，其耦接至該複數個元件；回應於該控制信號來選擇該可變天線匹配的阻抗；使用該控制信號來閉合或斷開該複數個開關以啟用或停用該複數個相應元件；將該控制信號設定為一設定；量測對應於該設定之一信號品質度量；及在該所量測之信號品質度量符合預定準則之情況下，在操作期間將該控制信號設定為該設定；其中將該控制信號設定為該設定及在操作期間將該控 制信號設定為該設定中之每一者造成由天線電長度及天線實體長度所構成之一群組中之一者的調整。
  9. 如請求項8之方法，該預定準則包含超過一信號品質臨限值。
  10. 如請求項8之方法，該信號品質度量為一信號干擾雜訊比(SINR)，該信號品質臨限值為一SINR臨限值。
  11. 如請求項8之方法，該信號品質度量為一所接收信號強度指示符(RSSI)，該信號品質臨限值為一RSSI臨限值。
  12. 如請求項8之方法，該無線裝置經由一通用串列匯流排(USB)介面而耦接至該終端機裝置。
  13. 如請求項12之方法，該無線裝置為用於根據MediaFLO規範而接收信號的一無線接收器。
  14. 如請求項8之方法，其進一步包含：將該控制信號設定為該等可選擇阻抗中之每一者；量測對應於該等可選擇阻抗中之每一者的一信號品質度量；及在正常操作期間，將該控制信號設定為具有最佳相應信號品質度量的該可選擇阻抗。
  15. 一種用於設定一無線裝置中之一天線的一天線匹配之方法，該方法包含：將一控制信號耦接至一可變天線匹配，該可變天線匹配包含：複數個元件，該複數個元件之每一者具有一可選擇阻抗；及 複數個開關，其耦接至該複數個元件；回應於該控制信號來選擇該可變天線匹配的阻抗；使用該控制信號來閉合或斷開該複數個開關以啟用或停用該複數個相應元件；將該控制信號設定為一第一設定；在該控制信號設定為該第一設定的同時將一信號傳輸至一遠端裝置；自該遠端裝置接收對應於該第一設定之一信號品質度量；將該控制信號設定為一第二設定；在該控制信號設定為該第二設定的同時將一信號傳輸至該遠端裝置；自該遠端裝置接收對應於該第二設定之該信號品質度量；及在操作期間，將該控制信號設定為具有一最佳所接收信號品質度量的一設定，該最佳所接收信號品質度量對應於一較佳信號品質；其中將該控制信號設定為該設定造成由天線電長度及天線實體長度所構成之一群組中之一者的調整。
  16. 如請求項15之方法，來自該遠端裝置之該最佳所接收信號品質度量為一指示該無線裝置降低傳輸功率的功率控制命令。
  17. 如請求項15之方法，來自該遠端裝置之該所接收信號品質度量為一信號干擾雜訊比(SINR)。
  18. 如請求項15之方法，其進一步包含：在該無線裝置中提供複數個天線，每一天線對應於具有一可選擇阻抗之一相關聯可變天線匹配；將該控制信號耦接至該等可變天線匹配中之每一者；及回應於該控制信號來選擇每一可變天線匹配的該阻抗。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包含選擇來自該複數個天線中之每一者之所接收信號的增益及選擇每一可變天線匹配之該阻抗以最佳化一信號品質度量。
  20. 如請求項15之方法，其進一步包含：將該控制信號耦接至一可變天線電長度模組，該可變天線電長度模組具有複數個可選擇長度；及回應於該控制信號來選擇該可變天線電長度模組的該長度。
  21. 如請求項20之方法，該複數個可選擇長度包含複數個實體長度。
  22. 如請求項20之方法，該可變天線電長度模組包含：耦接至一導體之至少一個變容器，該至少一個變容器之電容係可藉由該控制信號來調整。
  23. 如請求項22之方法，該至少一個變容器並聯耦接至該導體。
  24. 如請求項22之方法，該可變天線電長度模組進一步包含： 複數個導體，該至少一個變容器將該複數個導體中之一者串聯耦接至該複數個導體中之另一者。
  25. 如請求項22之方法，該可變天線電長度模組進一步包含：複數個導體，該至少一個變容器包含並聯耦接至該複數個導體中之至少一者的一個變容器，該至少一個變容器進一步包含將該複數個導體中之一者串聯耦接至該複數個導體中之另一者的一個變容器。
  26. 如請求項20之方法，其進一步包含自該複數個天線可選擇天線長度中的每一者選擇該可變天線長度模組之該長度及自該複數個可選擇阻抗中之每一者選擇該阻抗以最佳化一信號品質度量。
  27. 一種用於設定一無線裝置中之一天線的一電長度或諧振頻率之方法，該方法包含：將一控制信號耦接至一可變天線電長度模組，該可變天線電長度模組包含：複數個元件，該複數個元件之每一者具有一可選擇阻抗；及複數個開關，其耦接至該複數個元件；回應於該控制信號來選擇該電長度模組的阻抗；使用該控制信號來閉合或斷開該複數個開關以啟用或停用該複數個相應元件；將該控制信號設定為一第一設定；量測一對應於該第一設定之信號品質度量； 將該控制信號設定為一第二設定；量測對應於該第二設定之該信號品質度量；在操作期間，將該控制信號設定為具有對應於一具最高品質之信號的一相關聯信號品質度量之一設定；及回應於該控制信號來選擇該可變天線電長度模組的該長度。
  28. 如請求項27之方法，該複數個可選擇長度包含複數個實體長度。
  29. 如請求項27之方法，該可變天線電長度模組包含：耦接至一導體之至少一個變容器，該至少一個變容器之電容係可藉由該控制信號來調整。
  30. 如請求項29之方法，該至少一個變容器並聯耦接至該導體。
  31. 如請求項29之方法，該可變天線電長度模組進一步包含：複數個導體，該至少一個變容器將該複數個導體中之一者串聯耦接至該複數個導體中之另一者。
  32. 如請求項29之方法，該可變天線電長度模組進一步包含：複數個導體，該至少一個變容器包含並聯耦接至該複數個導體中之至少一者的一個變容器，該至少一個變容器進一步包含將該複數個導體中之一者串聯耦接至該複數個導體中之另一者的一個變容器。
  33. 如請求項27之方法，該可變天線長度模組包含耦接至複 數個開關之複數個導體，該方法進一步包含：使用該控制信號來閉合或斷開該複數個開關以調整該複數個導體之總長度。
  34. 一種用於設定一無線裝置中之一天線的一電長度或諧振頻率之方法，該方法包含：將一控制信號耦接至一可變天線電長度模組，該可變天線電長度模組包含：複數個元件，該複數個元件之每一者具有一可選擇阻抗；及複數個開關，其耦接至該複數個元件；回應於該控制信號來選擇該電長度模組的阻抗；使用該控制信號來閉合或斷開該複數個開關以啟用或停用該複數個相應元件；將該控制信號設定為一設定；量測對應於該設定之一信號品質度量；在該所量測之信號品質度量符合預定準則之情況下，在操作期間將該控制信號設定為該設定；及回應於該控制信號來選擇該可變天線電長度模組的長度。
  35. 如請求項34之方法，該預定準則包含超過一信號品質臨限值。
  36. 如請求項35之方法，該信號品質度量為一信號干擾雜訊比(SINR)，該信號品質臨限值為一SINR臨限值。
  37. 如請求項35之方法，該信號品質度量為一所接收信號強 度指示符(RSSI)，該信號品質臨限值為一RSSI臨限值。
  38. 如請求項34之方法，其進一步包含：將該控制信號設定為一第一設定；量測對應於該第一設定之一信號品質度量；將該控制信號設定為一第二設定；量測對應於該第二設定之該信號品質度量；在操作期間，將該控制信號設定為具有對應於一具最高品質之信號的一信號品質度量之一設定。
  39. 如請求項34之方法，其進一步包含：回應於該無線裝置耦接至一終端機裝置而將該控制信號設定為一第一設定。
  40. 一種用於設定一無線裝置中之一天線的一電長度或諧振頻率之方法，該方法包含：將一控制信號耦接至一可變天線電長度模組，該可變天線電長度模組包含：複數個元件，該複數個元件之每一者具有一可選擇阻抗；及複數個開關，其耦接至該複數個元件；回應於該控制信號來選擇該電長度模組的阻抗；使用該控制信號來閉合或斷開該複數個開關以啟用或停用該複數個相應元件；將該控制信號設定為一第一設定；在該控制信號設定為該第一設定的同時將一信號傳輸至一遠端裝置； 自該遠端裝置接收對應於該第一設定之一信號品質度量；將該控制信號設定為一第二設定；在該控制信號設定為該第二設定的同時將一信號傳輸至該遠端裝置；自該遠端裝置接收對應於該第二設定之該信號品質度量；在操作期間，將該控制信號設定為具有一較佳所接收信號品質度量的一設定，該較佳所接收信號品質度量對應於一較佳信號品質；及回應於該控制信號來選擇該可變天線電長度模組的長度。
  41. 一種無線裝置，其包含：至少一個天線；耦接至該至少一個天線之一可變天線匹配，該可變天線匹配具有複數個可選擇阻抗，該可變天線匹配包含：複數個元件，該複數個元件之每一者具有一可選擇阻抗；及複數個開關，其耦接至該複數個元件；耦接至該可變天線匹配之一控制信號，該可變天線匹配之該阻抗係可回應於該控制信號而選擇；及一可變天線電長度模組，該可變天線電長度模組具有複數個可選擇長度，該可變天線電長度模組的長度係回應於該控制信號來選擇；及 其中該可變天線匹配係經組態以設定為一第一設定且隨後設定為一第二設定，及其中在操作期間該可變天線匹配係經組態以設定為具有對應於一具最高品質之信號的一信號品質度量之一設定。
  42. 如請求項41之無線裝置，該可變天線匹配包含：複數個元件；及耦接至該複數個元件之複數個相應開關，該控制信號閉合或斷開該複數個開關以啟用或停用該複數個相應元件。
  43. 如請求項42之無線裝置，該等元件包含電容器。
  44. 如請求項41之無線裝置，該無線裝置經由一通用串列匯流排(USB)介面而耦接至一終端機裝置。
  45. 如請求項44之無線裝置，該無線裝置為用於根據MediaFLO規範而接收信號的一無線接收器。
  46. 如請求項41之無線裝置，該無線裝置進一步包含複數個天線，每一天線對應於具有一可選擇阻抗之一相關聯可變天線匹配，每一可變天線匹配耦接至該控制信號，該控制信號選擇每一可變天線匹配的該阻抗。
  47. 如請求項41之無線裝置，其進一步包含一可變天線電長度模組，該可變天線電長度模組具有複數個可選擇長度，該可變天線電長度模組之該長度係回應於該控制信號而選擇。
  48. 如請求項47之無線裝置，該複數個可選擇長度包含複數個實體長度。
  49. 如請求項47之無線裝置，該可變天線電長度模組包含：耦接至一導體之至少一個變容器，該至少一個變容器之電容係可藉由該控制信號而調整。
  50. 一種無線裝置，其包含：至少一個天線；一可變天線電長度模組，該可變天線電長度模組具有複數個可選擇長度，該可變天線電長度模組包含：複數個元件，該複數個元件之每一者具有一可選擇阻抗；及複數個開關，其耦接至該複數個元件；及一控制信號，該可變天線電長度模組的該長度係可回應於該控制信號而選擇；其中該可變天線電長度模組係經組態以設定為一第一設定且隨後設定為一第二設定，及其中在操作期間該可變天線電長度模組係經組態以設定為具有對應於一具最高品質之信號的一信號品質度量之一設定。
  51. 如請求項50之無線裝置，該可變天線長度模組包含耦接至複數個開關之複數個導體。
  52. 一種無線裝置，其包含：一天線；及用於設定耦接至該天線之一可變天線匹配之構件，其包含：用於將該可變天線匹配設定為一第一設定之構件； 用於將該可變天線匹配設定為一第二設定之構件；用於在操作期間將該可變天線匹配設定為具有對應於一具最高品質之信號的一信號品質度量之一設定之構件；及用於改變該天線電長度之構件。
  53. 如請求項52之無線裝置，其進一步包含：用於選擇用於設定耦接至該天線之該可變天線匹配之一最佳值之構件。
  54. 如請求項52之無線裝置，其進一步包含：用於基於由該無線裝置傳輸之一信號之一特性來選擇用於設定該可變天線匹配之一最佳值之構件。
  55. 如請求項52之無線裝置，其進一步包含：用於改變該天線電長度之構件。
  56. 一種無線裝置，其包含：一天線；及一可變天線電長度模組，其包含：複數個元件，該複數個元件之每一者具有一可選擇阻抗；及複數個開關，其耦接至該複數個元件；用於回應於該控制信號來選擇該電長度模組的阻抗之構件；用於使用該控制信號來閉合或斷開該複數個開關以啟用或停用該複數個相應元件之構件；及 用於將該控制信號設定為一設定之構件；用於量測對應於該設定之一信號品質度量之構件；用於在該所量測之信號品質度量符合預定準則之情況下，在操作期間將該控制信號設定為該設定之構件；及用於基於該控制信號以使用該可變天線電長度模組來改變該天線之電長度之構件。
  57. 如請求項56之無線裝置，其進一步包含用於選擇該天線之一最佳電長度之構件。
  58. 一種用於判定一無線裝置中之一可變天線匹配之一最佳天線匹配參數的電腦程式產品，該無線裝置包含至少一個天線，該可變天線匹配耦接至該至少一個天線，該可變天線匹配包含複數個元件，該複數個元件之每一者具有複數個可選擇阻抗及耦接至該複數個元件之複數個開關，該產品包含：電腦可讀媒體，該電腦可讀媒體包含：用於使一電腦將該可變天線匹配設定為一第一設定之程式碼；用於使一電腦量測對應於該第一設定之一信號品質度量之程式碼；用於使一電腦將該可變天線匹配設定為一第二設定之程式碼；用於使一電腦量測對應於該第二設定之該信號品質度量之程式碼；及用於使一電腦在操作期間將該可變天線匹配設定為具 有對應於一具最高品質之信號的一信號品質度量之一設定之程式碼；及用於使一電腦閉合或斷開該複數個開關以啟用或停用該複數個相應元件以將該可變天線匹配設定為具有對應於該具最高品質之信號的一信號品質度量之該設定之程式碼。
  59. 如請求項58之電腦程式產品，該電腦可讀媒體進一步包含：用於使一電腦回應於該無線裝置耦接至一終端機裝置而設定該第一設定之程式碼。
  60. 一種用於判定一無線裝置中之一可變天線匹配之一最佳天線匹配參數的電腦程式產品，該無線裝置包含至少一個天線，該可變天線匹配耦接至該至少一個天線，該可變天線匹配包含複數個元件，該複數個元件之每一者具有複數個可選擇阻抗及耦接至該複數個元件之複數個開關，該產品包含：電腦可讀媒體，其包含：用於使一電腦將該可變天線匹配設定為一第一設定之程式碼；用於使一電腦量測一對應於該第一設定之信號品質度量之程式碼；用於使一電腦在該所量測之信號品質度量符合預定準則之情況下在操作期間將該可變天線匹配設定為該第一設定之程式碼；及 用於使一電腦閉合或斷開該複數個開關以啟用或停用該複數個相應元件以在操作期間將該可變天線匹配設定為該第一設定之程式碼。
  61. 一種用於判定一無線裝置中之一天線之一最佳天線電長度的電腦程式產品，該無線裝置包含至少一個天線及一耦接至該至少一個天線之可變天線匹配，該可變天線匹配包含複數個元件，該複數個元件之每一者具有複數個可選擇阻抗及耦接至該複數個元件之複數個開關，該產品包含：電腦可讀媒體，其包含：用於使一電腦將該天線電長度設定為一第一設定之程式碼；用於使一電腦量測對應於該第一設定之一信號品質度量之程式碼；用於使一電腦將該天線電長度設定為一第二設定之程式碼；用於使一電腦量測對應於該第二設定之該信號品質度量之程式碼；用於使一電腦在操作期間將該天線電長度設定為具有對應於一具最高品質之信號的一信號品質度量之一設定之程式碼；及用於使一電腦閉合或斷開該複數個開關以啟用或停用該複數個相應元件以將該可變天線匹配設定為具有對應於該具最高品質之信號的一信號品質度量之該設定之程 式碼。
  62. 如請求項61之電腦程式產品，該電腦可讀媒體進一步包含：用於使一電腦回應於該無線裝置耦接至一終端機裝置而設定該第一設定之程式碼。
  63. 一種用於判定一無線裝置中之一天線之一最佳天線電長度的電腦程式產品，該無線裝置包含至少一個天線及一耦接至該至少一個天線之可變天線匹配，該可變天線匹配包含複數個元件，該複數個元件之每一者具有複數個可選擇阻抗及耦接至該複數個元件之複數個開關，該產品包含：電腦可讀媒體，該電腦可讀媒體包含：用於使一電腦將該天線電長度設定為一第一設定之程式碼；用於使一電腦量測對應於該第一設定之一信號品質度量之程式碼；用於使一電腦在該所量測之信號品質度量符合預定準則之情況下在操作期間將該天線電長度設定為該第一設定之程式碼；及用於使一電腦閉合或斷開該複數個開關以啟用或停用該複數個相應元件以在操作期間將該可變天線匹配設定為該第一設定之程式碼。
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