專利名稱：具有可調(diào)諧天線的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按照權(quán)利要求1的前序部分的、具有可調(diào)諧天線的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備。
在無線通信系統(tǒng)中借助于電磁波傳輸信息(例如語言、圖像信息或另外的數(shù)據(jù))。通過天線實(shí)現(xiàn)電磁波的輻射，其中載頻處在對于各自系統(tǒng)預(yù)先規(guī)定的頻帶內(nèi)。
除了在移動無線發(fā)射/無線接收設(shè)備中限制天線的測定要求外，在不同頻率范圍內(nèi)對發(fā)射/接收能力的要求不斷增加。由于這種原因需要可用在多個頻率范圍內(nèi)的天線。
用傳統(tǒng)的天線，例如特別用在移動部分中的桿形天線，不可能保證盡可能大的頻率范圍或者多個頻帶的要求的覆蓋，依賴于頻率天線的阻抗和天線增益顯著改變，如此在確定頻率范圍內(nèi)天線的使用是不可能的。
因此為了解決這個問題目前使用包括多個天線的天線系統(tǒng)，其中各一個天線覆蓋確定的頻率范圍。
在如此天線系統(tǒng)中缺點(diǎn)是一方面提高了位置需求以及另一方面天線次佳地匹配于由各個頻帶形成的各個頻率。
從具有官方卷號19943118.3的德國專利申請以及具有官方卷號19919107.7的德國專利申請中分別已知了可調(diào)諧天線，其中依賴于至少表明無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)的發(fā)射/接收質(zhì)量功能的量借助于調(diào)節(jié)單元實(shí)施天線的調(diào)諧。
在如此系統(tǒng)中的缺點(diǎn)是機(jī)械負(fù)載活動部件(調(diào)節(jié)單元)的磨損和與其聯(lián)系的增高的故障概率。
基于本發(fā)明的任務(wù)是，如此布置一個無限發(fā)射/無線接收設(shè)備，即其在覆蓋較大頻率范圍的情況下保證幾乎不變的穩(wěn)定天線增益。
通過權(quán)利要求1的特征解決該任務(wù)。
根據(jù)權(quán)利要求1的根據(jù)本發(fā)明的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備具有一個第一電有效的天線體，在其臨近區(qū)域內(nèi)布置一個介電體，其中臨近范圍表明，關(guān)于由對于移動無線發(fā)射/無線接收設(shè)備允許的波長范圍產(chǎn)生的波長介電體到天線體如此具有一個間隔，即通過該間隔得出相位延遲不產(chǎn)生與所希望的反射特性相比改變的反射特性。如此布置介電體，即根據(jù)至少一個由調(diào)整設(shè)備作為輸出信號產(chǎn)生的控制信號該改變其介電常數(shù)。調(diào)整設(shè)備一直產(chǎn)生該控制信號，直到通過該布置這個該介電體校準(zhǔn)介電體的介電常數(shù)，該介電體保證至少一個物理的、表明無線發(fā)射/無線接收設(shè)備的發(fā)射/接收質(zhì)量功能的量的最佳值，由檢測單元檢測該量并作為輸入信號傳遞給調(diào)整設(shè)備，其中當(dāng)然得出一個最佳值，特別通過無線發(fā)射/無線接收設(shè)備的電子元件的選擇參數(shù)可以預(yù)先確定或者限制該最佳值，如果物理的、表明無線發(fā)射/無線接收設(shè)備的發(fā)射/接收質(zhì)量功能的量的值允許該結(jié)論，則發(fā)射/接收質(zhì)量-特別在通過選擇參數(shù)得出的可能性的范圍內(nèi)-是最高的。
根據(jù)本發(fā)明的移動無線發(fā)射/接收設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)是在較大頻率范圍內(nèi)十分穩(wěn)定的天線增益，借助于在天線體的臨近范圍、也就是說附近內(nèi)介電體的介電常數(shù)的變化通過調(diào)整表明接收子量的量到最佳值達(dá)到該增益，其中即不必移動(天線體的)天線也不必移動介電體，這降低了所需的空間以及生產(chǎn)費(fèi)用。
根據(jù)權(quán)利要求2的改進(jìn)的主要優(yōu)點(diǎn)是具有可變介電常數(shù)的介電體的低成本實(shí)現(xiàn)，由于磁鐵磁疇通過外部的直流電壓場得知具有介電常數(shù)的介電體的介電常數(shù)的變化，在應(yīng)用第一層作為一個電極并且應(yīng)用第一電天線體作為第二電極的情況下僅僅通過施加一個直流電壓可以產(chǎn)生該直流電壓場，如此僅僅需要一個控制信號。
根據(jù)權(quán)利要求3的改進(jìn)一方面是第一層能夠防止外部的影響，可是如果在第一層中涉及電解液，該改進(jìn)也特別可以固定第一層。
按照權(quán)利要求4的改進(jìn)的主要優(yōu)點(diǎn)是高的相對介電常數(shù)，具有陶瓷，因?yàn)轭l率范圍、在該頻率范圍內(nèi)調(diào)諧天線并因此可以應(yīng)用天線、正比于所應(yīng)用的空心體的相對介電常數(shù)的值增長并且購置費(fèi)用是低的，因?yàn)樘貏e是具備磁鐵磁疇的陶瓷體大量生產(chǎn)、例如作為諧振器和電容器的主體。
按照權(quán)利要求5的改進(jìn)的主要優(yōu)點(diǎn)是非定向的外部影響最小，因?yàn)樵撚绊懽饔迷綇?qiáng)天線的電有效天線長度越大。
按照權(quán)利要求6的改進(jìn)的主要優(yōu)點(diǎn)是天線由于無線發(fā)射/無線接收設(shè)備的用戶、特別是其頭部和其手的定向電影響最小，相反亦然。
根據(jù)權(quán)利要求7的改進(jìn)的主要優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整的轉(zhuǎn)換的靈活性和修改可能性，通過使用軟件(調(diào)整軟件)使該調(diào)整成為可能，以及這種可能性，即通過使用附加軟件或者配合現(xiàn)存軟件利用已經(jīng)存在的處理器控制根據(jù)本發(fā)明的移動無線發(fā)射/無線接收設(shè)備。
按照權(quán)利要求8的改進(jìn)的主要優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整單元的簡單并有益實(shí)現(xiàn)以及這種可能性，這個切換網(wǎng)絡(luò)作為集成電路在擴(kuò)展部件中實(shí)現(xiàn)。
通過按照權(quán)利要求9的改進(jìn)發(fā)射或者接收信號通過控制信號UST盡可能防止干擾影響。
按照權(quán)利要求10的改進(jìn)的主要優(yōu)點(diǎn)是在一個頻率范圍內(nèi)因此能夠使用移動無線發(fā)射/無線接收設(shè)備，在該無頻率范圍內(nèi)最高與最低的頻率比至少為1.5倍頻。
根據(jù)權(quán)利要求11前向發(fā)射功率或者后向發(fā)射功率的檢測作為物理的、表明無線發(fā)射/無線接收設(shè)備的發(fā)射/接收質(zhì)量功能的量使天線的調(diào)節(jié)(匹配)的簡單實(shí)現(xiàn)成為可能，因?yàn)閷Υ丝梢灾挥迷跓o線發(fā)射/無線接收設(shè)備中已經(jīng)存在的單元。
根據(jù)權(quán)利要求12的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)一個濾波器、例如螺旋濾波器、該濾波器能夠在較大頻率范圍內(nèi)調(diào)諧天線，不必改變天線的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)

圖1至2闡述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1指出了具有棒形天線的移動無線發(fā)射/無線接收設(shè)備，在該設(shè)備中一個作為棒布置的介電體平行于天線布置，可以通過經(jīng)過電路供給棒狀天線的直流電壓改變介電體的介電常數(shù)。
圖2指出了具有棒形天線的移動無線發(fā)射/無線接收設(shè)備，該天線被一個作為空心圓柱體布置的介電體圍繞(在剖視圖中)，其中通過經(jīng)過電路供給棒形天線的直流電壓可以改變介電體的介電常數(shù)。
圖1指出了具有一個作為棒狀天線SA形成的發(fā)射/接收天線的移動無線發(fā)射/無線接收設(shè)備，其中通過棒狀天線SA的長度確定最大無線技術(shù)的有效天線長度1max。
平行于棒形天線SA的縱軸布置一個作為棒SB布置的介電體。棒SB的間隔關(guān)于波長沒有十分大的間隔，因?yàn)橥ㄟ^另外出現(xiàn)的不同相位延遲與對于棒形天線(單極天線)通常的輻射特征得出另外的輻射特征。
對此(通過已知的頻率-波長-光速關(guān)系)從在通過天線SA覆蓋的頻率范圍包含的頻率中得出對于無線發(fā)射/無線接收設(shè)備允許的波長。
有選擇地介電體SB可以具有一個任意另外的幾何形狀。僅僅介電體SB處在天線的臨近區(qū)域內(nèi)是主要的，其中由此失調(diào)天線，即改變介電體SB的相對介電常數(shù)，如此天線調(diào)諧到當(dāng)前的頻率。
例如依賴于天線或者其形狀并且例如可以通過仿真或通過實(shí)驗(yàn)性結(jié)構(gòu)確定，怎樣選擇幾何形狀。
覆蓋的頻率范圍越大，介電體SB的可調(diào)整的介電常數(shù)的間隔越大，其中介電體SB在靜態(tài)-也就是說不施加直流電壓場-必須具有非常高的介電常數(shù)(εr主要大約是200)，這特別可以通過使用具有較高相對介電常數(shù)的介電體SB和/或通過放大必須調(diào)整介電體SB的體積保證。
因此例如由陶瓷制造介電體SB，因?yàn)榭梢砸岳绂舝大約200的所要求的高相對介電常數(shù)產(chǎn)生例如具有磁鐵磁疇的陶瓷。
介電棒SB由陶瓷制造并且具有所謂的磁鐵磁疇，也就是說如此布置陶瓷，陶瓷具有帶有原子磁偶極子的范圍，這些偶極子自發(fā)地或通過外部電的影響主要平行對齊，如此產(chǎn)生磁疇。由于磁鐵磁疇容易受到電的影響，所以借助于施加的直流電壓場對介電棒SB的介電常數(shù)施加影響。為了可以給具有磁鐵磁疇的介電棒SB提供直流電壓場，介電棒SB涂上導(dǎo)電的第一層S1，可是該層不影響電的交變場、例如天線的輻射。因此例如可以考慮電解液或石墨材料作為第一層S1的材料。
通過在棒形天線SA上施加直流電壓UST如此獲得為了影響介電常數(shù)必需的直流電壓場，即棒形天線SA形成電直流電壓場的一個極并且第一層S1形成電直流電壓場的第二極-相反極-，其中第一層S1經(jīng)過高歐姆電阻R1-顯著高于50Ω的電阻值-與電零電位-地-連接。
高的第一電阻保證，經(jīng)過棒形天線SA、盡管導(dǎo)電材料圍繞介電體、該介電體處在棒形天線SA的臨近區(qū)域內(nèi)、可以無阻礙地發(fā)射或者接收發(fā)射/接收信號。
例如共同經(jīng)過對于傳遞HF信號必需的HF終端可以實(shí)現(xiàn)電壓UST的施加，其中為了在HF終端和直流電壓UST的終端之間的去耦預(yù)先規(guī)定一個電路EN，例如由第二電阻R2和第一線圈SP1形成的串聯(lián)電路。
第二層S2保護(hù)第一層S1，特別防止外部干擾，可是首先如果第一層的材料是電解液，則第二層也是防止該材料向外滲透的裝置。
第二層S2應(yīng)當(dāng)具有非常小的介電常數(shù)，其表明介電至少幾乎中性特性。
直流電壓UST是處在調(diào)整單元(微處理器)μP的輸出端上的信號(控制信號)，其數(shù)值、符號和/或信號持續(xù)時間依賴于處在調(diào)整單元μP上的輸入量EQ。
調(diào)整單元μP通過直流電壓一直控制或者改變介電常數(shù)，直到物理的、表明無線發(fā)射/無線接收設(shè)備SE的接收質(zhì)量的輸入量EQ達(dá)到理想值(最佳值)。
為此直流電壓UST經(jīng)過去耦單元EN引到棒形天線，如此電荷存儲在棒形天線的表面并且與這個與零電位連接的第一層、作為相反電極、一起形成直流電壓場，改變介電體的介電常數(shù)。
棒形天線SA的表面因此必須如此選擇參數(shù)，即可以存儲對于產(chǎn)生直流電壓場的產(chǎn)生必需的電荷。例如借助于電路仿真確定電路的各個物理量(在靜態(tài)的介電常數(shù)、天線的表面等等)的參數(shù)并且按照基本型的使用最佳化。
對此首先產(chǎn)生直流電壓場UST，其產(chǎn)生必須調(diào)整的介電常數(shù)的預(yù)定值(缺省值)并且持續(xù)不斷地提高這個值，如此同樣持續(xù)不斷地改變介電常數(shù)。如果求值得出，輸入量EQ遠(yuǎn)離理想值，則產(chǎn)生直流電壓值UST，直到輸入量EQ達(dá)到理想值。
有選擇也能夠附加調(diào)整直流電壓的已定義的起始值、例如零伏。
調(diào)整單元μP從用于檢測物理的、依賴于疊加量M的輸入量EQ的單元EFM獲得也許已經(jīng)處理的輸入量EQ，這個單元把輸入量也許變換為對于調(diào)整單元μP必需的形式。
在輸入量被傳遞給調(diào)整單元μP之前，有選擇地該單元EFM檢測多個物理輸入量EQ并且也許處理這些輸入量，其中調(diào)整單元μP檢測相應(yīng)的多個輸入量達(dá)到理想值。
在圖2中是一個移動無線發(fā)射/無線接收設(shè)備SE，具有一個作為棒形天線SA形成的發(fā)射/接收天線，其中通過棒形天線SA的長度確定最大無線技術(shù)的有效天線長度1max。
對稱于棒形天線SA的縱軸如此布置一個作為空心體布置的介電體HK，即用該介電空心體的縱軸保護(hù)棒形天線SA的縱軸。應(yīng)當(dāng)如此選擇空心體HK的直徑，即該空心體的側(cè)壁關(guān)于波長沒有非常大的間隔，因?yàn)橥ㄟ^另外出現(xiàn)的不同相位延遲得出與對于棒形天線(單極子天線)通常的輻射特性不同的輻射特性。
該空心體象在圖1中描述的實(shí)施例一樣具有磁鐵磁疇并且同樣給該空心體涂上第一層S1和第二層S2。
因此與圖1的介電體一樣的描述適合于空心體HK，其中也適合于終端HF和用于去耦的設(shè)備EN。
僅僅導(dǎo)致根據(jù)直流電壓UST改變空心體HK的介電常數(shù)的調(diào)整不同于在圖1中描述的調(diào)整并且詳盡討論該調(diào)整。
該電壓UST是處于調(diào)整單元(微處理器)μP的輸出端上的信號(控制信號)，其數(shù)值、符號和/或信號持續(xù)時間依賴于處在調(diào)整單元μP上的輸入量EQ。
由預(yù)先規(guī)定的檢測單元確定輸入量EQ。
可以如此布置該檢測單元EFM，即其具有一個定向耦合器RK，其從發(fā)射信號中輸出耦合前向發(fā)射功率和后向發(fā)射功率(檢測單元的這種布置也可以在本發(fā)明的在圖1中描述實(shí)施中采用)。
首先由第一整流器整流前向發(fā)射功率，并且接下來由第一模/數(shù)變換器把已整流的前向發(fā)射功率變換為第一數(shù)字信號。由第二整流器整流后向發(fā)射功率，并且接下來由第二模/數(shù)變換器把已整流的后向發(fā)射功率變換為第二數(shù)字信號。
數(shù)字信號作為輸入信號處在調(diào)整單元μP上，其中調(diào)整單元μP例如作為具有附屬軟件的(微)處理器形成。該處理器μP在存在的數(shù)字信號中檢查，是否信號分別達(dá)到理想值-沒有后向發(fā)射功率或者微小的后向發(fā)射功率和最大的前向發(fā)射功率-。
如果達(dá)到理想值，則保持當(dāng)前的控制信號UST或者直流電壓場恒定。
如果沒有達(dá)到理想值，則處理器μP首先例如持續(xù)不斷增加當(dāng)前直流電壓UST的值，如此、特別以缺省值為出發(fā)點(diǎn)改變空心體的介電常數(shù)。處理器鑒于必須達(dá)到的理想值檢查通過這個過程改變的處在處理器上的輸入信號-前向和后向發(fā)射功率-。如果該信號的值-前向和后向發(fā)射功率-鑒于理想值的達(dá)到變壞，如此則例如持續(xù)不斷降低直流電壓UST的值。這甚至于直到導(dǎo)致變換信號的符號。
在確定正確的方向之后一直產(chǎn)生直流電壓UST，直到通過由該直流電壓UST引起的直流電壓場改變的介電常數(shù)保證，前向和后向發(fā)射功率達(dá)到其理想值。
有選擇地對于這個調(diào)整電路也可以僅僅應(yīng)用這二個量中的一個量-前向發(fā)射功率或后向發(fā)射功率作為調(diào)整量，也就是說由單元EFM檢測并且處理器μP檢查達(dá)到理想值-最小或者沒有后向發(fā)射功率或最大的前向發(fā)射功率。
作為使用附加處理器μP的選擇也可以考慮，用適當(dāng)?shù)目刂栖浖U(kuò)充已經(jīng)存在的處理器，以便可以執(zhí)行該調(diào)整。
在應(yīng)用附加處理器μP的情況下也可以考慮單元EFM集成在處理器μP中。
前面描述了移動無線發(fā)射/無線接收設(shè)備，本發(fā)明特別由于重量降低、空間節(jié)省等等特別有益地用在移動無線發(fā)射/無線接收設(shè)備中，可是本發(fā)明不僅僅在移動無線發(fā)射/無線接收設(shè)備中有優(yōu)點(diǎn)而且在無線發(fā)射/無線接收設(shè)備中也有優(yōu)點(diǎn)。
上述實(shí)施例僅僅描述了通過本發(fā)明可能的實(shí)施形式的一部分。如此在這個領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)人員通過有益的修改建立多種另外的實(shí)施形式，對此不必改變本發(fā)明的特征(本值)-通過在天線的臨近區(qū)域內(nèi)移動介電體調(diào)諧天線。同樣通過本發(fā)明理解該實(shí)施形式。
權(quán)利要求
1.無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)，具有如下特征a)一個電有效的天線體(SA)，在其臨近區(qū)域內(nèi)布置一個介電體，b)如此布置介電體，即通過至少一個控制信號(UST)改變該介電體的介電常數(shù)，c)用于檢測至少一個物理的、表明無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)的發(fā)射/接收質(zhì)量功能的量(EQ)的單元(EFM)，d)檢測單元(EFM)與調(diào)整設(shè)備(μP)如此連接，物理的、表明無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)的發(fā)射/接收質(zhì)量功能的量(EQ)作為輸入量(EQ′)供給調(diào)整設(shè)備(μP)，e)與檢測單元(EFM)連接的調(diào)整設(shè)備(μP)依賴輸入量(EQ′)借助于控制信號(UST)一直控制介電常數(shù)，直到保證物理的、表明無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)的發(fā)射/接收質(zhì)量功能的量(EQ)的最佳值。
2.按照權(quán)利要求1的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)，其特征在于，a)介電體(DK)具有磁鐵磁疇，b)介電體(DK)至少部分如此涂上第一層(S1)，即介電體的介電常數(shù)抵抗電的交變場，并且電的直流電壓場可以影響該介電常數(shù)。
3.按照權(quán)利要求2的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)，其特征在于，介電體如此涂上第二層(S2)，即第二層(S2)使第一層(S1)防止外部的機(jī)械影響和/或固定第一層(S1)。
4.按照上述權(quán)利要求之一的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)，其特征在于，由陶瓷形成介電體。
5.按照上述權(quán)利要求之一的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)，其特征在于，a)電有效的天線體(SA)作為棒形天線(SA)布置，b)介電體作為空心體(HK)布置，c)介電體沿著棒形天線(SA)的縱軸至少部分地圍繞棒形天線(SA)。
6.按照權(quán)利要求1至4之一的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)，其特征在于，a)電有效的天線體(SA)作為棒形天線(SA)布置，b)介電體作為棒(SB)布置，c)棒(SB)平行于棒形天線(SA)平行地布置棒形天線(SA)的長邊側(cè)。
7.按照上述權(quán)利要求之一的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)，其特征在于，調(diào)整設(shè)備(μP)是具有為了產(chǎn)生控制信號(UST)構(gòu)成的軟件的處理器。
8.按照權(quán)利要求1至6之一的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)，其特征在于，調(diào)整設(shè)備(μP)作為切換網(wǎng)絡(luò)布置。
9.按照上述權(quán)利要求之一的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)，其特征在于，a)在控制信號(UST)的終端和電有效的天線體(SA)之間布置去耦單元(EN)，b)如此布置去耦單元(EN)，即由第一電有效天線體(SA)接收或發(fā)射的高頻信號與控制信號(UST)去耦。
10.按照上述權(quán)利要求之一的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)，其特征在于，如此布置調(diào)整設(shè)備(μP)，即其在開始調(diào)整時始終調(diào)整介電體的介電常數(shù)的一個固定值作為輸出信號。
11.按照上述權(quán)利要求之一的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)，其特征在于，如此布置檢測單元(EFM)，即其檢測控制信號的前向發(fā)射功率和/或后向發(fā)射功率。
12.按照上述權(quán)利要求之一的無線發(fā)射/無線接收設(shè)備(SE)，其特征在于，a)在電有效的天線體(SA)的臨近區(qū)域內(nèi)布置一個另外的電有效天線體，b)介電體布置在電有效天線體(SA)的臨近區(qū)域內(nèi)并且布置在另外電有效天線體的臨近區(qū)域內(nèi)，c)如此布置調(diào)整設(shè)備(μP)、檢測單元(EFQ)和去耦單元(EN)，即電有效天線體、另外的電有效天線體和介電體實(shí)現(xiàn)一個可調(diào)諧的濾波器。
全文摘要
無線發(fā)射/無線接收設(shè)備，其在不同的頻率范圍內(nèi)、在幾乎同樣不變穩(wěn)定的天線增益的情況下實(shí)現(xiàn)發(fā)射/接收能力，介電體、可以改變其介電常數(shù)、布置在天線體的臨近區(qū)域內(nèi)，其中調(diào)整設(shè)備把直流電壓供給天線，該直流電壓引起介電體的介電常數(shù)改變。調(diào)整單元改變直流電壓值，直到介電常數(shù)在至少一個物理的、表明接收和發(fā)射質(zhì)量的輸入量的情況下保證最佳值。
文檔編號H01Q9/32GK1421058SQ00817114
公開日2003年5月28日 申請日期2000年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月13日
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