[发明专利]维持恒定天线谐振频率和阻抗匹配的方法和装置

说明书

本公开总体涉及具有一个或更多个天线，能够无线通信的任何设备，例如移动电话或可穿戴设备。通过在简单的标量天线孔径调谐系统中应用可变电抗(电容或电感元件)天线孔径调谐器，维持了在存在环境变化或头/手效应的情况下的恒定天线谐振频率。可变电抗用于响应于原本将谐振从设备的操作频率转移的外部变量调节天线的谐振频率，以保持所期望的目标频率。响应于外部产生的变化调节天线的谐振频率，维持了天线的辐射效率，同时避免了无线电装置中的天线和相应的发射/接收路径之间的阻抗失配，从而降低传输损耗。

技术领域

概括而言，本公开的实施例涉及具有无线调制解调器的任何设备(也简称为设备)，例如移动电话或可穿戴设备，其具有一个或更多个天线，以支持所述设备与相应的无线网络进行无线通信。

背景技术

在理想世界中，设备总是接收强的、恒定的信号。在这方面，无线信号的强度通常总是随时间改变，对于设备而言的理想世界只能在“自由空间”中找到，在“自由空间”中，设备悬浮在空气中没有运动并且与人类没有任何物理交互。由于设备的实际使用通常需要用户和设备之间的物理交互，所以理想的自由空间条件仅存在于制造设施和测试设施中。一旦在操作中以及在用户的手中，设备就会经历信号环境的变化，例如，由用户对设备的接近所引起的所谓的头/手效应。

这种头/手效应是指设备天线的电学特性的变化，导致变化的原因通常是由于用户的人体组织的接近而引起的天线的电容性负载。在自由空间中没有用户，但实际使用中，几乎总是有用户存在。在用户与设备进行物理交互或接近设备的时刻，天线的电学特性发生变化。因此，一旦进行操作，设备天线很少以理想的电学特性操作，理想的电学特性操作是在生产期间通常在自由空间中通过校准来实现和测量的。

当天线的电学特性由于环境或头/手效应而变化时，可能会严重影响天线正确发射/接收无线信号的能力，这可能会导致断开的连接、错过的呼叫、未发送/接收的消息、数据流和互联网操作的中断。这种性能下降是由于天线辐射性能的变化以及天线向设备中的发射/接收信号路径呈现的阻抗的变化。

因此，非常需要在操作期间保持天线的辐射和阻抗特性，并且补偿因与用户交互和/或环境变化而引起的辐射和阻抗特性的任何变化。

发明内容

本公开总体涉及一种设备，例如移动电话或可穿戴设备，其具有一个或更多个天线，以支持所述设备与相应的无线网络进行无线通信。通过对天线应用可变电抗(利用电容和/或电感部件)天线孔径调谐器并且将其与简单的标量反射功率测量系统结合，获得了在存在环境或头/手效应的情况下能够维持其谐振频率和阻抗的天线。可变电抗用于抵消本来会使天线谐振频率移位的、环境或头/手效应对天线电学特性的改变。在存在外部产生的天线电学特性变化的情况下维持天线的谐振频率具有两大优点：首先，维持了天线的辐射效率，第二避免了无线电装置中的天线和相应的发射/接收路径之间的阻抗失配，从而降低传输损耗。通过避免无线电装置中的天线和其余部分之间的阻抗失配，避免了传输线中的信号强度损耗，这是利用常规传输线阻抗匹配方法进行无线电装置前端的天线与其余部分之间的馈线中的动态阻抗失配纠正所需的。在一个实施例中，设备包括无线电装置前端；天线；在所述天线和所述无线电装置前端之间的传输线中的功率耦合器；以及，耦合到所述天线的电抗改变装置。

在另一实施例中，设备包括无线电装置前端；天线；在所述天线和所述前端之间的传输线中的功率耦合器；以及，耦合到所述天线的电抗改变装置，其中，检测来自天线的反射功率的简单变化，以用于改变电抗改变装置中的电抗的闭环控制过程。

在另一实施例中，设备包括无线电装置前端；天线；任何类型的接近传感器或电场感应装置；以及，耦合到所述天线的电抗改变装置，其中，检测接近度或者电场的变化用于控制改变电抗改变装置中的电抗的过程。

前述实施例中的任一个可以或者可以不包含除了本文所述的公开内容之外的如由于技术原因可以期望的、在天线和无线电装置前端之间的传输线中的固定或可变阻抗匹配网络。

附图说明