УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПЕДАНСА И АДАПТИВНОЙ НАСТРОЙКИ АНТЕННЫ
DEVICE AND METHOD FOR IMPEDANCE MEASUREMENT AND ADAPTIVE ANTENNA TUNING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к конструкции антенн для беспроводной связи и в конкретных вариантах осуществления к устройству и способу для измерения импеданса и адаптивной настройки антенны.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настройка импеданса в общем случае улучшает функционирование антенны посредством регулировки элемента согласования импедансов, присоединенного к фидерной линии антенны, на основе коэффициента отражения антенного контура. Коэффициент отражения может меняться со временем на основе, например, присутствия человеческой ткани и/или электропроводящих (например, металлических) объектов в непосредственной близости от антенны. В соответствии с этим многие современные беспроводные устройства выполняют адаптивную настройку импеданса, отслеживая коэффициент отражения антенны во время беспроводной передачи и соответствующим образом регулируя элемент согласования импедансов. Традиционные подходы для контроля коэффициента отражения антенны, как правило, охватывают измерение и магнитуды, и фазовых составляющих входного и отраженного сигналов, которые могут затем использоваться для вычисления магнитуды и фазовых составляющих коэффициента отражения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Технические преимущества, в общем, достигаются вариантами осуществления этого раскрытия, которые описывают устройство и способ для измерения импеданса и адаптивной настройки антенны.
[0004] В соответствии с вариантом осуществления обеспечен способ согласования импеданса антенны. В этом примере способ включает в себя измерение начальных потерь на отражение антенны, регулировку импеданса по меньшей мере первого настраиваемого элемента, присоединенного к антенне, измерение первых отрегулированных потерь на отражение антенны после регулировки импеданса первого настраиваемого элемента, присоединенного к антенне, оценку фазы коэффициента отражения на основе, по меньшей мере, начальных потерь на отражение и первых отрегулированных потерь на отражение и регулировку элемента согласования импедансов, присоединенного к антенне, на основе магнитуды и фазы коэффициента отражения. Также обеспечено устройство для выполнения этого способа.
[0005] В соответствии с другим вариантом осуществления система согласования импедансов используется для согласования импеданса антенны. Система согласования импедансов включает в себя измерительный элемент для измерения начальных потерь на отражение антенны, начальные потери на отражение соответствуют магнитуде коэффициента отражения; регулирующий элемент для регулировки импеданса по меньшей мере первого настраиваемого элемента, присоединенного к антенне, причем первые отрегулированные потери на отражение антенны измеряются после регулировки импеданса первого настраиваемого элемента, присоединенного к антенне; и элемент оценки для оценки фазы коэффициента отражения на основе, по меньшей мере, начальных потерь на отражение и первых отрегулированных потерь на отражение, причем элемент согласования импедансов, присоединенный к антенне, регулируется на основе магнитуды и фазы коэффициента отражения.
[0006] В соответствии с другим вариантом осуществления обеспечен беспроводной приемопередатчик. В этом примере беспроводной приемопередатчик включает в себя антенну, выполненную с возможностью испускать беспроводной сигнал, схему обнаружения мощности, присоединенную к антенному тракту, один или более настраиваемых элементов, присоединенных к антенному тракту, и контроллер, присоединенный к схеме обнаружения мощности и к одному или более настраиваемых элементов, схема обнаружения мощности выполнена с возможностью обнаруживать уровни мощности входного и отраженного сигналов, распространяющихся по антенному тракту. Контроллер выполнен с возможностью определять начальные потери на отражение антенны на основе начальных измерений уровня мощности из схемы обнаружения мощности, регулировать импеданс одного или более настраиваемых элементов, определять одну или более отрегулированных потерь на отражение антенны на основе измерений отрегулированного уровня мощности из схемы обнаружения мощности, оценивать фазу коэффициента отражения на основе начальных потерь на отражение и одной или более отрегулированных потерь на отражение, и регулировать элемент согласования импедансов, присоединенный к антенне, на основе коэффициента отражения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0007] Для более полного понимания представленных здесь вариантов осуществления и их преимуществ теперь дается ссылка на следующее описание совместно со следующими сопроводительными чертежами.
[0008] Фиг. 1 иллюстрирует диаграмму сети беспроводной связи варианта осуществления;
[0009] Фиг. 2 иллюстрирует диаграмму антенного контура варианта осуществления для оценки фазовой составляющей коэффициента отражения на основе измерений потерь на отражение;
[0010] Фиг. 3 иллюстрирует диаграмму другого антенного контура варианта осуществления для оценки фазовой составляющей коэффициента отражения на основе измерений потерь на отражение;
[0011] Фиг. 4 иллюстрирует диаграмму еще одного антенного контура варианта осуществления для оценки фазовой составляющей коэффициента отражения на основе измерений потерь на отражение;
[0012] Фиг. 5 иллюстрирует диаграммы, описывающие, каким образом фазовая составляющая коэффициента отражения может быть оценена на основе измерений потерь на отражение;
[0013] Фиг. 6 иллюстрирует блок-схему последовательности этапов способа варианта осуществления для оценки фазовой составляющей коэффициента отражения на основе измерений потерь на отражение;
[0014] Фиг. 7 иллюстрирует диаграмму еще одного антенного контура варианта осуществления для оценки фазовой составляющей коэффициента отражения на основе измерений потерь на отражение;
[0015] Фиг. 8 иллюстрирует диаграммы, описывающие, каким образом фазовая составляющая коэффициента отражения может быть оценена на основе измерений потерь на отражение;
[0016] Фиг. 9 иллюстрирует блок-схему последовательности этапов другого способа варианта осуществления для оценки фазовой составляющей коэффициента отражения на основе измерений потерь на отражение;
[0017] Фиг. 10 иллюстрирует диаграммы настраиваемых схем согласования варианта осуществления;
[0018] Фиг. 11 иллюстрирует диаграммы настраиваемых схем согласования дополнительного варианта осуществления;
[0019] Фиг. 12 иллюстрирует диаграммы схем обнаружения мощности варианта осуществления;
[0020] Фиг. 13 иллюстрирует диаграммы схем обнаружения мощности дополнительного варианта осуществления;
[0021] Фиг. 14 иллюстрирует диаграмму системы обработки варианта осуществления; и
[0022] Фиг. 15 иллюстрирует диаграмму приемопередатчика варианта осуществления.
[0023] Соответствующие числа и символы на разных фигурах в общем случае относятся к соответствующим частям, если не указано иначе. Фигуры изображены для ясной иллюстрации релевантных аспектов вариантов осуществления и не обязательно изображены с соблюдением масштаба.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0024] Выполнение и использование вариантов осуществления этого раскрытия подробно обсуждаются ниже. Однако следует понимать, что настоящее изобретение обеспечивает много применимых идей изобретения, которые могут быть воплощены в большом разнообразии конкретных контекстов. Конкретные обсуждаемые варианты осуществления являются лишь иллюстративными для конкретных методов выполнения и использования изобретения и не ограничивают объем изобретения.
[0025] Как упомянуто выше, традиционные подходы для отслеживания коэффициента отражения антенны, как правило, измеряют и магнитуду, и фазовые составляющие входного и отраженного сигналов. Это может в общем случае требовать, чтобы традиционные приемопередатчики включали в себя и схему обнаружения мощности, и схему обнаружения фазы, присоединенные к антенне приемопередатчика. Современные беспроводные устройства в общем случае оборудуются схемами обнаружения мощности независимо от того, выполняют ли они согласование импедансов, поскольку функциональность управления мощностью передачи в общем случае требуется для исполнения предписаний Федеральной комиссии по связи (FCC), а также для ослабления помех и управления. Однако многие современные беспроводные устройства непосредственно не отслеживают фазу сигналов, распространяющих по антенному контуру, по причинам, отличающимся от согласования импедансов.
[0026] Аспекты этого раскрытия обеспечивают методики согласования импедансов, которые оценивают фазовую составляющую коэффициента отражения на основе измерений потерь на отражение без непосредственного измерения фазовой составляющей коэффициента отражения. Это может позволить беспроводным приемопередатчикам достигать адаптивного согласования сопротивления, не полагаясь на схему обнаружения фазы, присоединенную к антенне, тем самым сокращая затраты и сложность беспроводных приемопередатчиков. В частности, приемопередатчик может включать в себя настраиваемую схему согласования, которая включает в себя один или более настраиваемых элементов, и детектор мощности, присоединенный к антенне через направленный соединитель. В одном варианте осуществления приемопередатчик измеряет начальные потери на отражение антенны, регулирует импеданс по меньшей мере одного настраиваемого элемента и затем измеряет одну или несколько отрегулированных потерь на отражение антенны. Фаза коэффициента отражения может быть оценена на основе разности между начальными потерями на отражение и одной или несколькими отрегулированными потерями на отражение. Используемая в настоящем документе фраза "оценка фазы коэффициента отражения без непосредственного измерения фазы коэффициента отражения" выражает, что фаза коэффициента отражения получена без использования измеренных фазовых составляющих входного и отраженного сигнала, распространяющегося по антенному контуру. Фаза принятого или переданного сигнала может быть измерена приемопередатчиком для некоторой другой цели. Эти и другие аспекты обсуждаются более подробно ниже.
[0027] Фиг. 1 иллюстрирует сеть 100 для передачи данных. Сеть 100 содержит базовую станцию 110, имеющую зону 101 покрытия, множество мобильных устройств 120 и транспортную сеть 130. Как показано, базовая станция 110 устанавливает соединения восходящей (штриховая линия) и/или нисходящей (точечная линия) линии связи с мобильными устройствами 120, которые служат для переноса данных от мобильных устройств 120 к базовой станции 110 и наоборот. Данные, переносимые по соединениям восходящей/нисходящей линии связи, могут включать в себя данные, передаваемые между мобильными устройствами 120, а также данные, передаваемые к/от отдаленного конца (не показан) посредством транспортной сети 130. Используемый в настоящем документе термин "базовая станция" относится к любому компоненту (или коллекции компонентов), выполненному с возможностью обеспечивать беспроводной доступ к сети, такой как усовершенствованная базовая станция (узел eNB), макросота, фемтосота, точка доступа (AP) Wi-Fi или другие устройства беспроводной связи. Базовые станции могут обеспечить беспроводной доступ в соответствии с одной или более протоколами беспроводной связи, например, стандартами системы долгосрочного развития (LTE), улучшенной системы LTE (LTE-A), высокоскоростного пакетного доступа (HSPA), Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac и т.д. Используемый в настоящем документе термин "мобильное устройство" относится к любому компоненту (или коллекции компонентов), способному устанавливать беспроводное соединение с базовой станцией, такому как пользовательское оборудование (UE), мобильная станция (станция) и другие устройства беспроводной связи. В некоторых вариантах осуществления сеть 100 может содержать различные другие беспроводные устройства, такие как ретрансляторы, узлы малой мощности и т.д.
[0028] Аспекты этого раскрытия обеспечивают методики согласования импедансов, которые оценивают фазовую составляющую коэффициента отражения на основе измерений потерь на отражение без непосредственного измерения фазовой составляющей коэффициента отражения. Фиг. 2 иллюстрирует диаграмму антенного контура 200 варианта осуществления для оценки фазовой составляющей коэффициента отражения антенны. Как показано, антенный контур 200 варианта осуществления включает в себя антенну 201, источник 209, настраиваемую схему 210 согласования, схему 260 обнаружения мощности и контроллер 290. Антенна 201 может включать в себя любой компонент или коллекцию компонентов, выполненных с возможностью испускать или принимать беспроводные сигналы. Источник 209 может соответствовать импедансу схемы приемопередатчика (например, дуплексер, усилители мощности, усилители с низким уровнем шума, процессоры основной полосы частот и т.д.), присоединенному к антенному контуру 200. Настраиваемая схема 210 согласования может включать в себя один или более настраиваемых элементов. Один или более настраиваемых элементов в настраиваемой схеме 210 согласования могут включать в себя любой элемент схемы, импеданс которого можно регулировать, например, настраиваемый конденсатор и/или настраиваемая индуктивность. Один или более настраиваемых элементов в настраиваемой схеме 210 согласования могут быть размещены в различных расположениях относительно антенны 201, в том числе в параллельном расположении (шунтирование) и/или в последовательном расположении. Конфигурации варианта осуществления для настраиваемой схемы 210 согласования более подробно описаны ниже.
[0029] Схема 260 обнаружения мощности варианта осуществления может включать в себя любой компонент или коллекцию компонентов, выполненных с возможностью измерять мощность сигнала, распространяющегося по антенному контуру 200, например, детектор напряжения или тока. В некоторых вариантах осуществления схема 260 обнаружения мощности выполнена с возможностью измерять потери на отражение антенного контура 200 посредством измерения напряжения или мощность входного сигнала, проходящего от источника 209 к антенне 201, и отраженного сигнала, проходящего от антенны 200 к источнику 209.
[0030] Контроллер 290 может представлять собой любой компонент или коллекцию компонентов, выполненных с возможностью управлять настраиваемой схемой 210 согласования, управлять и принимать данные измерений от схемы 260 обнаружения мощности. В качестве примера контроллер 290 может включать в себя процессоры, цифро-аналоговые преобразователи (DAC), драйверы для управления затвором и/или другие компоненты, выполненные с возможностью изменять импеданс одного или более настраиваемых элементов в настраиваемой схеме 210 согласования и/или дать команду схеме 260 обнаружения мощности провести измерение мощности. Контроллер 290 также может быть выполнен с возможностью оценивать фазовую составляющую коэффициента отражения антенны 201 на основе измерений мощности схемы 260 обнаружения мощности. В некоторых вариантах осуществления вычисления фазовой составляющей выполняются в офлайновом режиме и сохраняются в поисковой таблице. В таких вариантах осуществления контроллер 290 осуществляет поиск в поисковой таблице, чтобы определить значение фазовой составляющей на основе измерений мощности. В качестве примера контроллер 290 может определить, что значение фазовой составляющей, связанное с начальным коэффициентом отражения и одним или более отрегулированными коэффициентами отражения. В других вариантах осуществления вычисления фазовой составляющей выполняются контроллером 290 в онлайновом режиме. Дополнительные сведения для выполнения вычислений фазовой составляющей обсуждаются более подробно ниже. Контроллер 290 также может быть выполнен с возможностью регулировать элемент согласования импедансов антенны на основе магнитуды и фазы коэффициента отражения.
[0031] В некоторых вариантах осуществления настраиваемая схема согласования включает в себя последовательный настраиваемый элемент. Фиг. 3 иллюстрирует диаграмму антенного контура 300 варианта осуществления для оценки фазовой составляющей коэффициента отражения антенны. Как показано, антенный контур 300 варианта осуществления включает в себя антенну 301, источник 309, настраиваемую схему 310 согласования, включающую в себя последовательный настраиваемый компонент, схему 320 согласования, схему 360 обнаружения мощности и контроллер 390, каждый из которых может быть выполнен аналогично компонентам антенного контура 200 варианта осуществления. В этом примере настраиваемая схема 310 согласования включает в себя последовательный настраиваемый элемент 312, присоединенный к другой схеме согласования антенны 301. Последовательный настраиваемый элемент 312 может включать в себя настраиваемый конденсатор, настраиваемую индуктивность или их комбинацию. Контроллер 390 может быть выполнен с возможностью давать команду схеме 360 обнаружения мощности измерить начальные потери на отражение, отрегулировать импеданс последовательного настраиваемого элемента 312 и затем дать команду схеме 360 обнаружения мощности измерить отрегулированные потери на отражение. Контроллер 390 может затем оценить фазовую составляющую коэффициента отражения для антенны 301 на основе начальных потерь на отражение, отрегулированных потерь на отражение и диапазона фазовых составляющих, связанных с антенным контуром 300, которые могут быть определены на основе характеристики антенны и конфигурации схемы согласования.
[0032] В некоторых вариантах осуществления настраиваемая схема согласования включает в себя шунтирующий настраиваемый элемент. Фиг. 4 иллюстрирует диаграмму антенного контура 400 варианта осуществления для оценки фазовой составляющей коэффициента отражения антенны. Как показано, антенный контур 400 варианта осуществления включает в себя антенну 401, источник 409, настраиваемую схему 410 согласования, схему 420 согласования, схему 460 обнаружения мощности и контроллер 490, каждый из которых может быть выполнен аналогично компонентам антенного контура 200 варианта осуществления. В этом примере настраиваемая схема 410 согласования включает в себя шунтирующий настраиваемый элемент 414, присоединенный к антенне 401. Шунтирующий настраиваемый элемент 414 может включать в себя настраиваемый конденсатор, настраиваемую индуктивность или их комбинацию. Контроллер 490 может дать команду схеме 460 обнаружения мощности измерить начальные потери на отражение, отрегулировать импеданс шунтирующего настраиваемого элемента 414 и дать команду схеме 460 обнаружения мощности измерить отрегулированные потери на отражение. Контроллер 490 может затем оценить фазовую составляющую коэффициента отражения для антенны 401 на основе начальных потерь на отражение, отрегулированных потерь на отражение и диапазона фазовых составляющих, связанных с коэффициентом отражения антенного контура 400.
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
2
1
0
1
[0033] Обеспеченные здесь варианты осуществления могут использоваться для оценки фазовой составляющей коэффициента отражения на основе измерения начальных потерь на отражение и измерения отрегулированных потерь на отражение, когда известен диапазон фазовых составляющих для коэффициента отражения антенны. Фиг. 5 иллюстрирует диаграмму 501 Смита (круговую диаграмму импедансов) и график 502, которые описывают, каким образом фазовая составляющая коэффициента отражения может быть оценена на основе измерений потерь на отражение. Диаграмма 501 Смита изображает первый круг (Γ=|Γ|), представляющий комплексный коэффициент отражения по всем возможным фазам начального коэффициента отражения (Γ) антенны с цепью согласования, и второй круг (Γ=f(Γ)), представляющий комплексный коэффициент отражения (Γ) по всем фазам коэффициентов отражения после регулировки настраиваемого импеданса. Первый круг (Γ=|Γ|) определяется после первого измерения потерь на отражение со значением, соответствующим |Γ|.Третий круг Γ=|Γ| определяется после второго измерения потерь на отражение со значением, соответствующим |Γ|. Этот третий круг будет пересекаться со вторым кругом в двух точках. График 502 иллюстрирует разность между измерением начальных потерь на отражение (|Γ|) и отрегулированными потерями на отражение (|Γ|) как функцию фазы начального коэффициента отражения антенны. Когда проводится только одно измерение отрегулированных потерь на отражение (как Γ=|Γ|), существует два потенциальных значения для фазовой составляющей коэффициента отражения, а именно, ΘиΘ, которые соответствуют точкам пересечения прямой линии y=|Γ|-|Γ| с кривой. В этом случае известно, что фазовая составляющая коэффициента отражения имеет диапазон между 100 и 250 градусов. В соответствии с этим Θявляется оценочным коэффициентом фазы для коэффициента отражения антенного контура.
[0034] Фиг. 6 иллюстрирует блок-схему последовательности этапов способа 600 варианта осуществления для оценкифазовой составляющей коэффициента отражения на основе измерений потерь на отражение, который может быть выполнен контроллером. На этапе 610 контроллер измеряет потери на отражение антенны с цепью согласования. Это может быть достигнуто посредством измерения потерь на отражение в направленном соединителе. Это может включать в себя измерение магнитуды (например, напряжения или мощности) входного сигнала и отраженного сигнала и затем вычисления потерь на отражение как отношения между магнитудой входного сигнала и магнитудой возвратного сигнала. На этапе 620 контроллер регулирует импеданс настраиваемого элемента, присоединенного к антенне. В одном варианте осуществления это включает в себя регулировку емкости настраиваемого конденсатора, присоединенного к антенне. В другом варианте осуществления это включает в себя регулировку индуктивности настраиваемой индуктивности, присоединенной к антенне. В некоторых вариантах осуществления во время этапа 620 регулируются несколько настраиваемых элементов.
[0035] На этапе 630 контроллер измеряет отрегулированные потери на отражение антенны с цепью согласования. Измерение отрегулированных потерь на отражение проводится после того, как импеданс настраиваемого элемента отрегулирован на этапе 620. На этапе 640 контроллер оценивает фазовую составляющую коэффициента отражения на основе начальных потерь на отражение и отрегулированных потерь на отражение. Это может быть достигнуто посредством выполнения вычисления в реальном времени или со ссылкой на поисковую таблицу, которая привязывает измерения потерь на отражение к значению фазы, которое было вычислено при инициализации или извлечено из памяти. С комплексным коэффициентом отражения, измеренным в направленном соединителе, импеданс антенны (или коэффициент отражения в плоскости фидера антенны) может быть получен посредством устранения цепи согласования из антенны. Этому может помочь знание о цепи согласования между антенной и детектором мощности. На этапе 650 контроллер регулирует элемент согласования импедансов, присоединенный к антенне, на основе коэффициента отражения. Элемент согласования импедансов и настраиваемый элемент могут включать в себя одинаковые или разные компоненты.
[0036] Обеспеченные здесь варианты осуществления могут использовать измерение начальных потерь на отражение и несколько измерений отрегулированных потерь на отражение, чтобы оценить фазовую составляющую коэффициента отражения. Это может быть полезно, когда диапазон фазовых составляющих для антенного контура не известен. Фиг. 7 иллюстрирует диаграмму антенного контура 700 варианта осуществления для оценки фазовой составляющей коэффициента отражения антенны. Как показано, антенный контур 700 варианта осуществления включает в себя антенну 701, источник 709, настраиваемую схему 710 согласования, схему 760 обнаружения мощности и контроллер 790, каждый из которых может быть выполнен аналогично компонентам антенного контура 200 варианта осуществления. Антенный контур 700 варианта осуществления может факультативно включать в себя дополнительную схему согласования между настраиваемой схемой 710 согласования и антенной 701. В этом примере контроллер 790 может быть выполнен с возможностью оценивать фазовую составляющую коэффициента отражения антенны 701 на основе измерений мощности схемы 760 обнаружения мощности. В частности, контроллер 790 может дать команду схеме 760 обнаружения мощности измерить начальные потери на отражение. Контроллер 790 может затем отрегулировать импеданс одного или обоих из последовательного настраиваемого элемента 712 и шунтирующего настраиваемого элемента 712 в настраиваемой схеме 710 согласования и дать команду схеме 760 обнаружения мощности измерить первые отрегулированные потери на отражение. После этого контроллер 790 может повторно отрегулировать импеданс одного или обоих из последовательного настраиваемого элемента 712 и шунтирующего настраиваемого элемента 712 и дать команду схеме обнаружения мощности 760 измерить вторые отрегулированные потери на отражение. Наконец, контроллер 790 может оценить фазовую составляющую коэффициента отражения для антенны 701 на основе начальных потерь на отражение, первых отрегулированных потерь на отражение и вторых отрегулированных потерь на отражение. Контроллер 790 может оценить фазовую составляющую на основе трех измерений потерь на отражение, не зная диапазон фазовых составляющих, связанных с антенным контуром 700.
0
1
0
2
0
0
1
0
1
2
0
2
0
1
0
2
1A
1B
2A
2B
0
1B
[0037] Фиг. 8 иллюстрирует диаграмму 801 Смита и график 802, которые описывают, каким образом фазовая составляющая коэффициента отражения может быть оценена на основе измерений потерь на отражение. Диаграмма 801 Смита изображает первый круг (Γ=|Γ|), представляющий комплексный коэффициент отражения (Γ) по всем возможным фазам начального коэффициента отражения (Γ0) антенны с цепью согласования. Диаграмма 801 Смита также иллюстрирует второй круг (Γ=f(Γ)), представляющий комплексный коэффициент отражения (Γ) по всем фазам первого отрегулированного коэффициента отражения, и третий круг (Γ=f(Γ)), представляющий комплексный коэффициент отражения (Γ) по всем фазам второго отрегулированного коэффициента отражения. Первый круг (Γ=|Γ|) может представлять комплексные значения для коэффициента отражения (Γ) как функцию измерения начальных потерь на отражение (|Γ|). Второй круг (Γ=f(Γ)) может представлять комплексные значения первого отрегулированного коэффициента отражения (Γ) после первой регулировки импеданса, и третий круг (Γ=f(Γ)) может представлять комплексные значения второго отрегулированного коэффициента отражения (Γ) после второй регулировки импеданса. График 802 иллюстрирует разность между измерением начальных потерь на отражение (|Γ|) и первыми отрегулированными потерями на отражение (|Γ|) и разность между измерением начальных потерь на отражение (|Γ|) и вторыми отрегулированными потерями на отражение (|Γ|) как функцию фазы начального коэффициента отражения антенны. Две возможных фазы (ΘиΘ) начального коэффициента отражения могут быть выведены из первого измерения отрегулированных потерь на отражение. Две возможных фазы (ΘиΘ) начального коэффициента отражения также могут быть выведены из второго измерения отрегулированных потерь на отражение. Корректная фазовая составляющая начального коэффициента отражения (Γ) может являться общим значением, выведенным из двух измерений Θ, как в этом случае.
[0038] Фиг. 9 иллюстрирует блок-схему последовательности этапов способа 900 варианта осуществления для оценкифазовой составляющей коэффициента отражения на основе измерений потерь на отражение, который может быть выполнен контроллером. На этапе 910 контроллер измеряет потери на отражение антенны с цепью согласования, что может быть достигнуто посредством измерения потерь на отражение в направленном соединителе. Этот этап также может включать в себя определение отношения между магнитудой входного сигнала и магнитудой возвратного сигнала. На этапе 920 контроллер регулирует импеданс одного или более настраиваемых элементов, присоединенных к антенне. Настраиваемые элементы могут включать в себя настраиваемые конденсаторы и/или настраиваемые индуктивности. На этапе 925 контроллер измеряет первые отрегулированные потери на отражение антенны. Первые измерения отрегулированных потерь на отражение проводятся после того, как импеданс настраиваемого элемента отрегулирован на этапе 920. На этапе 930 контроллер регулирует импеданс одного или более настраиваемых элементов, присоединенных к антенне. Настраиваемые элементы, отрегулированные во время этапа 930, могут включать в себя один или более настраиваемых элементов, отрегулированных во время этапа 920. В качестве альтернативы настраиваемые элементы, отрегулированные во время этапа 930, могут включать в себя другие настраиваемые элементы, отличающиеся от отрегулированных во время этапа 920. На этапе 935 контроллер измеряет вторые отрегулированные потери на отражение антенны. Вторые измерения отрегулированных потерь на отражение проводятся после того, как импеданс настраиваемого элемента отрегулирован на этапе 930. На этапе 940 контроллер оценивает фазовую составляющую коэффициента отражения на основе начальных потерь на отражение, первых отрегулированных потерь на отражение и вторых отрегулированных потерь на отражение. Это может быть достигнуто посредством выполнения вычисления в онлайновом режиме или посредством ссылки к поисковой таблице, которая привязывает измерения потерь на отражение к значению фазы, которое было вычислено в офлайновом режиме. Это определит комплексный коэффициент отражения в направленном соединителе. С комплексным коэффициентом отражения в направленном соединителе импеданс антенны (или коэффициентом отражения на фидере антенны) может быть получен посредством устранения цепи согласования между детектором мощности и антенной. Устранение схемы согласования может включать в себя получение непосредственного импеданса антенны из согласованного импеданса антенны. В варианте осуществления каждый компонент в схеме согласования можно рассматривать как элемент цепи с двумя портами, представленный матрицей (например, ABCD-матрицей), и полная схема согласования представлена другой матрицей, которая получена посредством объединения матриц, связанных с каждым элементом цепи с двумя портами, с использованием последовательно-последовательного, параллельно-параллельного, последовательно-параллельного, параллельно-последовательного или каскадного соединения. В таком варианте осуществления устранение схемы согласования может включать в себя извлечение непосредственных параметров рассеивания антенны (например, S-параметров), которые относятся к коэффициенту отражения, из согласованных параметров рассеивания антенны и ABCD-матрицы цепи согласования. Этому может помочь знание о цепи согласования между антенной и детектором мощности. На этапе 950 контроллер регулирует один или более элементов согласования импедансов, присоединенных к антенне, на основе коэффициента отражения. Элементы согласования импедансов, отрегулированные во время этапа 950, могут включать в себя один или более настраиваемых элементов, отрегулированных во время этапов 920, 930. В качестве альтернативы элементы согласования импедансов, отрегулированные во время этапа 950, могут отличаться от настраиваемых элементов, отрегулированных во время этапов 920, 930.
s
p
[0039] Фиг. 10 иллюстрирует диаграммы настраиваемых схем 1001, 1002, 1003 и 1004 согласования варианта осуществления. Как показано, настраиваемые схемы 1001, 1004 согласования варианта осуществления включают в себя настраиваемый конденсатор (C), соединенный последовательно с индуктивностью и антенной, и настраиваемый конденсатор (C), соединенный параллельно с индуктивностью и антенной. Настраиваемые схемы 1002, 1003 согласования варианта осуществления включают в себя настраиваемый конденсатор, соединенный последовательно с антенной, и настраиваемый конденсатор, соединенный параллельно с антенной.
0
s
s
1s
s
1s
0
s
s
1p
p
1p
0
M
0
[0040] Следующие действия обеспечивают схему для настройки импеданса без обратной связи варианта осуществления с использованием настраиваемой схемы 1001 согласования: 1. Измерить текущие потери на отражение |Γ|; 2. Изменить значение настраиваемого шунтирующего конденсатора C на ΔC; 3. Измерить потери на отражение |Γ|, восстановить первоначальное значение C; 4. Вычислить |Γ| - |Γ|; 5. Изменить значение настраиваемого последовательного конденсатора C на ΔC; 6. Измерить потери на отражение |Γ|, восстановить первоначальное значение C; 7. Вычислить |Γ| - |Γ|; 8. Создается таблица посредством использования разных углов фазы коэффициента отражения и моделирования изменения емкости последовательного и шунтирующего конденсаторов; 9. Выполнить поиск в таблице, чтобы найти угол ψ согласованного коэффициента отражения; 10. Г=|Γ|*exp( j* ψ);
M
p
s
s
p
[0041] Таблица 1 является поисковой таблицей варианта осуществления, которая будет использоваться для настройки импеданса с обратной связью. Следующие действия обеспечивают схему настройки импеданса с обратной связью варианта осуществления с использованием настраиваемой схемы 1001 согласования:1. Измерить коэффициент отражения Г; 2. Вычислить импеданс антенны, имея информацию о конфигурации настраиваемой цепи согласования; 3. Найти вариант использования посредством поиска измеренного импеданса антенны через таблицу; 4. Получить конфигурацию настраиваемой цепи согласования из поисковой таблицы и установить настраиваемую цепь согласования; 5. Отследить измеренный коэффициент отражения посредством изменения C и C на один шаг и сравнить с целевым коэффициентом отражения; 6. Выполнить поиск оптимальной установки коэффициента отражения посредством изменения C and C.
Номер состояния
Импеданс антенны
Конфигурация настраиваемого конденсатора
Целевой коэффициент отражения
1
Z<sub>1</sub>
Конфигурация-1
Г<sub>1</sub>
2
Z<sub>2</sub>
Конфигурация-2
Г<sub>2</sub>
3
Z<sub>3</sub>
Конфигурация-3
Г<sub>3</sub>
…
…
…
N-1
Z<sub>(N-1)</sub>
Конфигурация-(N-1)
Г<sub>N-1</sub>
N
Z<sub>N</sub>
Конфигурация-N
Г<sub>N</sub>
Таблица 1
0
p
p
1p
p
1p
0
s
s
1s
s
1s
0
M
0
[0042] Следующие действия обеспечивают схему настройки импеданса без обратной связи варианта осуществления с использованием настраиваемой схемы 1002 согласования: 1. Измерить текущие потери на отражение |Γ|; 2. Изменить значение настраиваемого шунтирующего конденсатора C на ΔC; 3. Измерить потери на отражение |Γ|, восстановить первоначальное значение C; 4. Вычислите |Γ| - |Γ|; 5. Изменить значение настраиваемого последовательного конденсатора C на ΔC; 6. Измерить потери на отражение |Γ|, восстановить первоначальное значение C; 7. Вычислить |Γ| - |Γ|; 8. Создается таблица посредством использования разных углов фазы коэффициента отражения и моделирования изменения емкости последовательного и шунтирующего конденсаторов; 9. Выполнить поиск в таблице, чтобы найти угол согласованного коэффициента отражения; 10. Г=|Γ|*exp( j* ψ).
M
p
s
s
p
[0043] Таблица 2 является поисковой таблицей варианта осуществления, которая будет использоваться для настройки импеданса с обратной связью. Следующие действия обеспечивают схему настройки импеданса с обратной связью варианта осуществления с использованием настраиваемой схемы 1001 согласования:1. Измерить коэффициент отражения Г; 2. Вычислить импеданс антенны, имея информацию о конфигурации настраиваемой цепи согласования; 3. Найти вариант использования посредством поиска измеренного импеданса антенны через таблицу; 4. Получить конфигурацию настраиваемой цепи согласования из поисковой таблицы и установить настраиваемую цепь согласования; 5. Отследить измеренный коэффициент отражения посредством изменения C и C на один шаг и сравнить с целевым коэффициентом отражения; 6. Выполнить поиск оптимальной установки коэффициента отражения посредством изменения C and C.
Номер состояния
Импеданс антенны
Конфигурация настраиваемого конденсатора
1
Z<sub>1</sub>
Конфигурация 1
2
Z<sub>2</sub>
Конфигурация-2
3
Z<sub>3</sub>
Конфигурация-3
…
…
…
N-1
Z<sub>(N-1)</sub>
Конфигурация-(N-1)
N
Z<sub>N</sub>
Конфигурация-N
Таблица 2
[0044] Фиг. 11 иллюстрирует диаграммы настраиваемых схем 1101, 1102, 1103, 1104, 1105 и 1106 согласования еще одного дополнительного варианта осуществления. Как показано, настраиваемые схемы 1101, 1102 согласования варианта осуществления включают в себя настраиваемый элемент, соединенный последовательно с антенной, и настраиваемый элемент, соединенный параллельно с антенной. Настраиваемые схемы 1103, 1104 согласования варианта осуществления включают в себя настраиваемый элемент, соединенный последовательно с антенной и два настраиваемых элемента, соединенные параллельно с антенной. Настраиваемая схема 1105 согласования варианта осуществления включает в себя настраиваемый конденсатор, соединенный параллельно с антенной. Настраиваемая схема 1106 согласования варианта осуществления включает в себя настраиваемый конденсатор, соединенный последовательно с антенной.
S
[0045] Фиг. 12 иллюстрирует диаграммы схем 1201, 1202 обнаружения мощности варианта осуществления. Как показано, схема 1201 обнаружения мощности включает в себя направленный соединитель 1261, переключатели 1264 и детектор 1265 мощности. Направленный соединитель 1261 соединен последовательно с антенной. Направленный соединитель 1261 имеет входной и передающий порты, соединенные с антенной и источником (R), и присоединенные порты, соединенные с переключателями 1262, 1264. В зависимости от конфигурации переключателей 1262, 1264 детектор 1265 мощности выполнен с возможностью измерять мощность (например, напряжение) входного и отраженного сигналов. Схема 1202 обнаружения мощности аналогична схеме 1201 обнаружения мощности за исключением того, что отдельные детекторы 1266, 1267 мощности используются для измерения мощности входного и отраженного сигналов (соответственно). Фиг. 13 иллюстрирует диаграммы схем 1204, 1205 обнаружения мощности варианта осуществления. Схемы 1204, 1205 обнаружения мощности варианта осуществления включают в себя компоненты, аналогичные схемам 1201, 1205 обнаружения мощности, которые размещены в другой конфигурации. Вместо одного соединительного пути в 1201 и 1202 здесь используются два соединительных пути. В некоторых примерах переключатели 1262, 1264 присоединены к нагрузкам 50 Ом. Потери на отражение могут быть вычислены как мощность в прямом направлении, разделенная на мощность в обратном направлении. Хотя переключатели 1262, 1264 изображены как имеющие конфигурации однополюсного переключателя на два направления (SPDT), специалисты в области техники поймут, что также возможна другая конфигурация переключения.
[0046] Варианты осуществления этого раскрытия обеспечивают способы определения импеданса (например, коэффициента отражения) с помощью отношения обратной и прямой мощности посредством регулировки настраиваемого конденсатора и с использованием вариации потерь на отражение. Обеспечены системы варианта осуществления для регулировки настраиваемой цепи согласования к целевому импедансу. Такие системы могут включать в себя направленный соединитель, детектор мощности для обратного и прямого пути и настраиваемую цепь согласования, включающую в себя по меньшей мере один настраиваемый компонент. Настраиваемая цепь согласования может быть отрегулирована в соответствии со схемой без обратной связи и с обратной связью. При использовании схемы без обратной связи обнаруженный коэффициент отражения используется для определения индекса, связанного с элементом в поисковой таблице без обратной связи. Индекс используется для обеспечения информации для регулировки элемента согласования импедансов, присоединенного к антенне. При использовании схемы с обратной связью измеренный обнаруженный коэффициент отражения используется, чтобы определить индекс, связанный с элементом в поисковой таблице, для начальной конфигурации настраиваемой цепи согласования и целевого комплексного коэффициента отражения. Контроллер может отследить коэффициент отражения и использовать его в качестве цели для алгоритма поиска для достижения целевого комплексного коэффициента отражения.
[0047] Что касается эффекта изменения настраиваемого элемента. Учитывая измеренный коэффициент отражения, настраиваемый элемент может быть отрегулирован для получения другого коэффициента отражения. Затем может быть получен угол фазы посредством сравнения разности потерь на отражение (например, абсолютного значения коэффициента отражения).
[0048] Варианты осуществления этого раскрытия могут обеспечить экономически эффективный способ реализации настройки антенны с обратной связью, понизить стоимость списка материалов (BOM), позволить повторно использовать процессор приложений/процессор модема в качестве контроллера с обратной связью, повторно использовать схему обнаружения мощности, улучшить восприятие использования, быстрая конвергенция с таблицей поиска без обратной связи, настройка с обратной связью может быть оптимизирована для передачи или приема, или любого компромисса между передачей (TX) и приемом (RX).
[0049] Фиг. 14 иллюстрирует блок-схему системы 1400 обработки варианта осуществления для выполнения способов, описанных в настоящем документе, которая может быть установлена в ведущем устройстве. Как показано, система 1400 обработки включает в себя процессор 1404, память 1406 и интерфейсы 1410-1414, которые могут быть (или могут не быть) размещены, как показано на фиг. 14. Процессор 1404 может представлять собой любой компонент или коллекцию компонентов, выполненную с возможностью выполнять вычисления и/или другую обработку, относящуюся к задачам, и память 1406 может представлять собой любой компонент или коллекцию компонентов, выполненных с возможностью хранить программы и/или инструкции для исполнения процессором 1404. В варианте осуществления память 1406 включает в себя машиночитаемый носитель долговременного хранения. Интерфейсы 1410, 1412, 1414 могут представлять собой любой компонент или коллекцию компонентов, которые позволяют системе 1400 обработки взаимодействовать с другими устройствами/компонентами и/или пользователем. Например, один или больше интерфейсов 1410, 1412, 1414 может быть выполнен с возможностью осуществлять передачу данных или управляющих сообщений от процессора 1404 к приложениям, установленным на ведущем устройстве и/или удаленном устройстве. В качестве другого примера один или более интерфейсов 1410, 1412, 1414 могут быть выполнены с возможностью позволять пользователю или устройству пользователя (например, персональному компьютеру (ПК; PC) и т.д.) взаимодействовать/осуществлять связь с системой 1400 обработки. Система 1400 обработки может включать в себя дополнительные компоненты, не изображенные на фиг. 14, такие как долговременная память (например, энергонезависимая память и т.д.).
[0050] В некоторых вариантах осуществления, система 1400 обработки включена в сетевое устройство, которое осуществляет доступ к сети связи или является ее частью в ином случае. В одном примере система 1400 обработки находится в устройстве стороны сети в беспроводной или проводной сети связи, таком как базовая станция, ретрансляционная станция, планировщик, контроллер, межсетевой шлюз, маршрутизатор, сервер приложений или любое другое устройство в сети связи. В других вариантах осуществления система 1400 обработки находится в устройстве стороны пользователя, осуществляющем доступ к беспроводной или проводной сети связи, таком как мобильная станция, пользовательское оборудование (UE), персональный компьютер (PC), планшет, носимое устройство связи (например, интеллектуальные часы и т.д.) или любое другое устройство, выполненное с возможностью осуществлять доступ к сети связи.
[0051] В некоторых вариантах осуществления один или более интерфейсов 1410, 1412, 1414 соединяет систему 1400 обработки с приемопередатчиком, выполненным с возможностью передавать и принимать сигналы по сети связи. Фиг. 15 иллюстрирует блок-схему 1500 приемопередатчика, выполненного с возможностью передавать и принимать сигналы по сети связи. Приемопередатчик 1500 может быть установлен в ведущем устройстве. Как показано, приемопередатчик 1500 содержит интерфейс 1502 стороны сети, соединитель 1504, передатчик 1506, приемник 1508, сигнальный процессор 1510 и интерфейс 1512 стороны устройства. Интерфейс 1502 стороны сети может включать в себя любой компонент или коллекцию компонентов, выполненных с возможностью передавать или принимать сигналы по беспроводной или проводной сети связи. Соединитель 1504 может включать в себя любой компонент или коллекцию компонентов, выполненных с возможностью обеспечивать возможность двунаправленной связи по интерфейсу 1502 стороны сети. Передатчик 1506 может включать в себя любой компонент или коллекцию компонентов (например, преобразователь с повышением частоты, усилитель мощности и т.д.), выполненных с возможностью преобразовывать сигнал основной полосы в модулированный сигнал несущей, подходящий для передачи по интерфейсу 1502 стороны сети. Приемник 1508 может включать в себя любой компонент или коллекцию компонентов (например, преобразователь с понижением частоты, усилитель с низким уровнем шума и т.д.), выполненный с возможностью преобразовывать сигнал несущей, принятый по интерфейсу 1502 стороны сети, в сигнал основной полосы. Сигнальный процессор 1510 может включать в себя любой компонент или коллекцию компонентов, выполненных с возможностью преобразовывать сигнал основной полосы в сигнал данных, подходящий для связи по интерфейсу (интерфейсам) 1512 стороны устройства, или наоборот. Интерфейс (интерфейсы) 1512 стороны устройства может включать в себя любой компонент или коллекцию компонентов, выполненных с возможностью осуществлять передачу сигналов данных между сигнальным процессором 1510 и компонентами в ведущем устройстве (например, с системой 1400 обработки, портами локальной сети (LAN) и т.д.).
[0052] Приемопередатчик 1500 может передавать и принимать сигналы по коммуникационному носителю любого типа. В некоторых вариантах осуществления приемопередатчик 1500 передает и принимает сигналы по беспроводному носителю. Например, приемопередатчик 1500 может представлять собой беспроводной приемопередатчик, выполненный с возможностью осуществлять связь в соответствии с беспроводным телекоммуникационным протоколом, таким как сотовый протокол (например, система долгосрочного развития (LTE) и т.д.), протокол беспроводной локальной сети (WLAN) (например, Wi-Fi и т.д.) или беспроводной протокол любого другого типа (например, Bluetooth, ближняя связь (NFC) и т.д.). В таких вариантах осуществления интерфейс 1502 стороны сети содержит одну или более антенн/излучающих элементов. Например, интерфейс 1502 стороны сети может включать в себя одну антенну, несколько отдельных антенн или мультиантенную решетку, сконфигурированную для многоуровневой связи, например, с одним входом и множеством выходов (SIMO), с множеством входов и одним выходом (MISO), с множеством входов и множеством выходов (MIMO) и т.д. В других вариантах осуществления приемопередатчик 1500 передает и принимает сигналы по проводному носителю, например, по кабелю витой пары, коаксиальному кабелю, оптоволокну и т.д. Конкретные системы обработки и/или приемопередатчики могут использовать все показанные компоненты или только подмножество компонентов, и уровни интеграции могут изменяться от устройства к устройству.
[0053] Хотя было представлено подробное описание, следует понимать, что различные изменения и замены могут быть сделаны без отступления от сущности и объема этого раскрытия, которые заданы приложенной формулой изобретения. Кроме того, не предполагается, что объем раскрытия ограничен конкретными вариантами осуществления, описанными в настоящем документе, специалист в области техники без затруднений поймет из этого раскрытия, что процессы, машины, производство, смеси веществ, средства, способы или этапы, которые существуют в настоящее время или будут разработаны позже, могут выполнить в значительной степени такую же функцию или достигнуть в значительной степени такого же результата, как соответствующие варианты осуществления, описанные в настоящем документе. В соответствии с этим предполагается, что приложенная формула изобретения включает в свой объем такие процессы, машины, производство, смеси веществ, средства, способы или этапы.