DE60128311T2

DE60128311T2 - Adaptive Abstimmungsvorrichtung und Verfahren für ein drahtloses Kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE60128311T2
Application number: DE60128311T
Authority: DE
Inventors: Colin K. Ancaster Campbell; Peter J. Hamilton Edmonson
Original assignee: Research in Motion Ltd
Current assignee: BlackBerry Ltd
Priority date: 2000-11-08
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2021-07-21
Also published as: US20020053953A1; CA2349822A1; US6570462B2; EP1206034A3; EP1206034A2; EP1206034B1; DE60128311D1; ATE362219T1; CA2349822C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Antennen, die in drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen verwendet werden, und insbesondere das adaptive Abstimmen bzw. Einstellen (tuning) derartiger Antennen.
Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren hat es eine starke Zunahme in dem Gebiet der drahtlosen Telekommunikation gegeben. Elemente, wie drahtlose und zellulare Telefone, Pager, drahtlose Modems, drahtlose Email-Vorrichtungen, persönliche digitale Assistenten (PDAs) mit Kommunikationsfunktionen und andere mobile Kommunikationsvorrichtungen sind weit verbreitet, insbesondere unter Personen, die von entfernten Orten schnell kontaktiert werden müssen.
Bei derartigen Vorrichtungen ist es sehr wichtig, ein deutliches, starkes Signal beizubehalten, das die Integrität der Übertragung erhält.
Die Antennen, die mit früheren drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen verwendet werden, sind anfällig für viele signifikante Probleme. Einige Vorrichtungen, wie Pager und zellulare Telefone, werden normalerweise an der Person des Benutzers getragen. Jedoch hat der menschliche Körper bestimmte inhärente dielektrische Eigenschaften, die eine elektromagnetische Grenze verursachen. Die Grenzbedingungen des Körpers des Benutzers ändern die umgebende Impedanz, beeinflussen die Antennenstromverteilung und das Signalstrahlungsmuster, wodurch die Verstärkung bzw. der Gewinn der Antenne um ungefähr 4 dB verringert wird. Auf diese Weise wird die Antenne „verstimmt (detuned)". Eine Verstimmung der Antenne kann auch durch das Vorhandensein bestimmter Objekte, wie metallische Körper, und auch verschiedener Masseplatten-Bedingungen verursacht werden. Dieser Effekt resultiert in einem kürzeren Betriebsradius und einer schlechten Leistung in Gebäuden für einige drahtlose Kommunikationsvorrichtungen.
Derartige Grenzeffekte können insbesondere in modernen mobilen Kommunikationsvorrichtungsdesigns ausgeprägt sein, in denen einbettete Antennen üblich sind. Ein Signal, das von einer Antenne gesendet oder empfangen wird, die in einer Kommunikationsvorrichtung integriert ist, kann auf mehrere Grenzen treffen, einschließlich zum Beispiel eine Leiterplatte, eine Batterie, einen Anzeigebildschirm, ein Vorrichtungsgehäuse, ein die Vorrichtung tragendes Gehäuse und eines einer Vielzahl anderer Elemente oder Komponenten, die zu der Vorrichtung gehören, zusätzlich zu dem Körper eines Benutzers. Alle diese Grenzen beeinflussen eine Signalausbreitung und die umgebende Impedanz, welche die Antenne betreffen.
Frühere Vorrichtungen leiden auch unter Leistungsproblemen, welche die Polarisationscharakteristiken von Sende- und Empfangssignalen betreffen. Eine elektromagnetische Strahlung breitet sich in jeder Ebene aus und kann somit als mit vertikalen und horizontalen Polarisationen angesehen werden. Um ein starkes Signal zu empfangen, muss eine Antenne mit der Polarisationsebene des ankommenden Signals richtig ausgerichtet sein. Wenn jedoch eine mobile Vorrichtung in Betrieb ist, kann es in alle unterschiedlichen Richtungen gedreht werden und kann möglicherweise nicht optimal ausgerichtet sein, um ein ankommendes Signal zu empfangen. In einer Zweiwegvorrichtung können Übertragungen von der Vorrichtung durch ein ähnliches Problem betroffen sein. Bekannte Vorrichtungsantennen enthalten ein Schleifen-Design, das nominal effektiv ist bei der Implementierung der zwei Polarisationen, aber unter geringer Verstärkung und niedri ger Bandbreite leidet. Grenzquellen beeinflussen ebenfalls den Empfang eines polarisierten Signals.
Zumindest ein Teil der Signalleistungsverluste, die zu Antennen in drahtlosen Vorrichtungen gehören, geschieht aufgrund einer Signalreflexion. Idealerweise sollte die gesamte Signalleistung eines Signaleingangs in eine Antenne in ein Ausgabesignal umgewandelt werden. Unter Bezugnahme auf 1 wird die gesamte Energie in einem Signal, das durch eine Kommunikationseinheit 12 in einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 10 erzeugt wird und in eine Antenne 16 durch eine Leitung 14 eingegeben wird, idealerweise durch die Antenne 16 in die Luft ausgestrahlt. Ein Kommunikationssignal, das über die Luft durch die Antenne 16 empfangen wird, wird ähnlich in ein empfangenes Signal umgewandelt und in die Kommunikationseinheit 12 eingegeben. Jedoch interagiert in der Realität die charakteristische Impedanz der Kommunikationseinheit 12 und der Leitung 14 mit der charakteristischen Impedanz der Antenne 16. Außer wenn diese Impedanzen gleich sind, tritt eine Signalreflexion an der Schnittstelle zwischen der Leitung 14 und der Antenne 16 auf.
Ein bekanntes Verfahren zur Adressierung der oben angeführten Probleme ist, eine Impedanzanpassungsschaltung zwischen der Kommunikationsschaltung und einer Antenne vorzusehen, wie in 2 gezeigt. Die Kommunikationsvorrichtung 20 ist im Wesentlichen dieselbe wie die Vorrichtung 10, umfasst aber eine Impedanzanpassungsschaltung 24 in der Leitung 14. Wie für Fachleute offensichtlich ist, welche die Erfindung betrifft, ist die Impedanzanpassungsschaltung 24 normalerweise eine LC-Schaltung mit Induktivitäts- und Kapazitätselementen, die in einer aus einer Anzahl von standardmäßigen Anpassungsschaltungstopologien verbunden ist. Auf der Kommunikationseinheitsseite der Leitung 14 wird eine charakteristische Impedanz verhältnismäßig leicht gemäß bekannten Techniken bestimmt. Zum Beispiel kann die Leitung 14 ein Koaxialkabel sein, das eine standardmäßige charakteristische Impedanz von 50 Ω hat, in diesem Fall wird die Im pedanzanpassungsschaltung 24 derart gestaltet und implementiert, dass die gesamte Impedanz der Anpassungsschaltung 24, in Verbindung mit der charakteristischen Impedanz der Antenne 16, ebenfalls 50 Ω ist.
Ein Hauptproblem bei einer Impedanzanpassung in mobilen oder anderen drahtlosen Kommunikationssystemen ist, dass Impedanzanpassungsschaltungen normalerweise während der Herstellung der Vorrichtung kalibriert werden und normalerweise keine Anpassungen im Feld vorsehen, während eine umgebende Impedanz, die Antennen beeinflusst, selten konstant ist. In dem beispielhaften Empfänger 20 können über-die-Luft-Signale, die von der Antenne 16 gesendet und empfangen werden, auf derartige dielektrische Grenzen treffen, wie das Gehäuse der Vorrichtung 20, Leiterplatten, auf denen die Kommunikationseinheit 12 angebracht ist, elektronische Komponenten in der Kommunikationseinheit 12, Batterien für das Betreiben der Vorrichtung 20, eine Anzeige 18, eine Eingabevorrichtung 22 und der Körper eines Benutzers der Vorrichtung, die alle die Impedanz beeinflussen, welche die Antenne 16 sieht. Derartige Impedanzen können geschätzt werden, sind aber abhängig von der Orientierung der Vorrichtung hinsichtlich ihrer Umgebungen. Somit können auch die besten Schätzungen der Impedanzanpassungsanforderungen nicht für alle Betriebsbedingungen der Vorrichtung akkurat bleiben.
Eine weitere bekannte Technik, die Signalreflexionseffekte kompensieren soll, wird in der 3 gezeigt. Die Vorrichtung 30 ist ähnlich zu den Vorrichtungen 10 und 20, umfasst aber Signalleistungsmess- und Verstärkersteueranordnungen zusätzlich zu der Impedanzanpassungsschaltung 24. Die in der 3 gezeigte Anordnung wird normalerweise nur in einem Sendesignalpfad verwendet, wie durch die dargestellten unidirektionalen Verbindungen zwischen Komponenten gezeigt wird. In der 3 wird ein Signal, das in der Kommunikationseinheit 12 zur Übertragung von der Vorrichtung 30 erzeugt wird, wird durch einen Leistungsverstärker 26 verstärkt und dann einem Richtungsleistungskoppler 28 zuge führt. Das Übertragungssignal wird zwischen der Impedanzanpassungsschaltung 24 und einem Endpunkt 34 aufgeteilt. Ein reflektiertes Signal, das durch die Kombination von Antenne 16 und Anpassungsschaltung 24 verursacht wird, wird dann zurück an eine Signalleistungsmesseinheit 32 geführt, die ein Verstärkersteuersignal entwickelt. Derartige herkömmliche Anordnungen messen nur die Signalgröße und sind nicht entworfen oder vorgesehen, um eine Signalphase zu bestimmen. Da effektive Antennen- und Umgebungsimpedanzen abhängig sind von der Orientierung bzw. Ausrichtung der Antenne, kann eine Phaseninformation für eine genaue Impedanzanpassung wichtig sein. Außerdem verstärken, statt das zugrunde liegende Problem zu beheben, das Signalleistungsverluste verursacht, diese herkömmlichen Systeme nur eine Signalleistung, so dass die Signalverluste toleriert werden können.
US 5,564,086 offenbart ein Verfahren zum Verbessern einer Betriebscharakteristik eines Funksenders, einschließlich eines Leistungsverstärkers und einer Antenne. Der Leistungsverstärker liefert ein Signal an ein variables Anpassungsnetzwerk, wobei das Signal eine Energie aufweist, die durch die Antenne abgestrahlt werden soll. Das variable Anpassungsnetzwerk verbindet das Signal mit einem Sampler bzw. Abtaster, der betriebsfähig verbunden ist mit einem Ausgang des variablen Anpassungsnetzwerks und der Antenne. Der Sampler tastet eine Vorwärtskomponente und eine reflektierte Komponente des Signals ab. Der Funksender verarbeitet die abgetasteten Vorwärts- und reflektierten Komponenten, um ein Feedback-Steuersignal zu erzeugen. Das Feedback-Steuersignal wird verwendet, um das variable Anpassungsnetzwerk anzupassen, so dass eine Betriebscharakteristik des Funksenders verbessert wird.
Gemäß der Erfindung wird eine akustische Oberflächenwellen(SAW – surface acoustic wave)-Technologie verwendet, um den Betrag und die Phase von reflektierten Signalen und dadurch einen Impedanzbetrag und eine Impedanzphase in einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung zu bestimmen. Der bestimmte Bet rag und die Phase werden dann verwendet, um Steuersignale zu entwickeln, die vorteilhafterweise verwendet werden, um Komponenten in einer Impedanzanpassungsschaltung anzupassen, um dadurch ein adaptives Abstimmen in einer Kommunikationsvorrichtung vorzusehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Impedanzanpassungsverfahren und -System vorzusehen, das einen größeren Betriebsradius für eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung vorsieht.
Ein verwandtes Ziel der Erfindung ist, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit verbesserter Leistung in physikalisch überlasteten Betriebsumgebungen vorzusehen, wie innerhalb von Gebäuden.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Impedanzanpassungsverfahren und – System vorzusehen, das eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung weniger empfindlich gegenüber Umgebungsfluktuationen macht.
Das erfinderische Verfahren und System ermöglichen auch, dass eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit geringerer Empfindlichkeit gegenüber der Ausrichtungsposition funktioniert.
Gemäß der Erfindung weist ein Verfahren für das adaptive Abstimmen in einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung den Schritt auf der Bestimmung von Betrags- und Phasendifferenzen zwischen der Impedanz einer Anpassungsschaltung und einer Impedanz, die angepasst wird, durch Anwenden eines elektrischen Eingangssignals, um eine passive SAW-Vorrichtung anzuregen, und Verarbeiten elektrischer Ausgangssignale, die von der SAW-Vorrichtung als Antwort auf das elektrische Eingangssignal erzeugt werden, um ein Steuersignal zu erzeugen. Das Verfahren weist weiter den Schritt der Anpassung der Impedanz der Anpassungsschaltung auf, um die Differenzen in Abhängigkeit von dem Steuersignal zu kompensieren.
Der Schritt des Bestimmens weist vorzugsweise die Schritte des Vorsehens einer ersten IDT-Leiterbahn (bzw. Leiteranordnung) (track) auf, die einen ersten Bingangs-IDT aufweist, der konfiguriert ist, um bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal eine SAW-Ausgabe zu erzeugen, einen ersten Ausgangs-IDT, der konfiguriert ist, um bei Anregung durch eine SAW-Eingabe ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen, und einen ersten terminierten bzw. abgeschlossenen IDT, der neben dem ersten Eingangs-IDT und dem ersten Ausgangs-IDT positioniert ist und konfiguriert ist, bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal eine SAW-Ausgabe zu erzeugen und bei Anregung durch eine SAW-Eingabe ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen, Vorsehen einer ersten Abschlussschaltung, die mit dem ersten abgeschlossenen IDT verbunden ist und den ersten abgeschlossenen IDT veranlasst, eine SAW zu dem ersten Ausgangs-IDT zu reflektieren als Antwort auf eine SAW, die von dem ersten Eingangs-IDT erzeugt wird, Anwenden bzw. Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an den ersten Bingangs-IDT, um eine erste SAW zu erzeugen, und Empfangen eines ersten elektrischen Ausgabesignals, das von dem ersten Ausgangs-IDT erzeugt wird als Antwort auf eine erste reflektierte SAW, die von dem ersten abgeschlossenen IDT als Antwort auf die erste SAW erzeugt wird. Das erste elektrische Ausgabesignal kann dann verarbeitet werden, um Impedanzbetrag und -Phase der ersten Abschlussschaltung zu bestimmen. Wenn die erste Abschlussschaltung die Impedanzanpassungsschaltung ist, kann der Bestimmungsschritt weiter den Schritt aufweisen des Vergleichens des Impedanzbetrags und der Impedanzphase der ersten Abschlussschaltung mit einem vorgegebenen Betrag und einer Phase der Impedanz, die angepasst werden soll, um dadurch die Betrags- und Phasendifferenzen zu bestimmen.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Bestimmungsschritt weiter die Schritte auf des Vorsehen einer zweiten IDT-Leiterbahn, die einen zweiten Eingangs-IDT aufweist, der konfiguriert ist, um eine SAW-Ausgabe zu erzeugen bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal, und einen zweiten Ausgangs-IDT, der konfiguriert ist, um ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen bei Anregung durch eine SAW-Eingabe, und einen zweiten abgeschlossenen IDT, das neben dem zweiten Eingangs-IDT und dem zweiten Ausgangs-IDT positioniert ist und konfiguriert ist, um eine SAW-Ausgabe zu erzeugen bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal und ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen bei Anregung durch eine SAW-Eingabe, Vorsehen einer zweiten Abschlussschaltung, die mit dem abgeschlossenen IDT verbunden ist und den zweiten abgeschlossenen IDT veranlasst, eine SAW zu dem zweiten Ausgangs-IDT zu reflektieren als Antwort auf eine SAW, die von dem zweiten Eingangs-IDT erzeugt wird, Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an den zweiten Eingangs-IDT, um eine zweite SAW zu erzeugen, und Empfangen eines zweiten elektrischen Ausgabesignals, das von dem zweiten Ausgangs-IDT als Antwort auf eine zweite reflektierte SAW erzeugt wird, die von dem zweiten abgeschlossenen IDT als Antwort auf die zweite SAW erzeugt wird.
In einem derartigen Ausführungsbeispiel mit mehrfachen IDT-Leiterbahnen kann die erste Abschlussschaltung die Impedanzanpassungsschaltung sein, die zweite Abschlussschaltung kann eine Referenzschaltung sein mit einer bekannten Impedanz, und der Bestimmungsschritt kann dann weiter die Schritte aufweisen des Frequenz-Abwartswandelns des ersten elektrischen Signals durch Mischen der ersten und zweiten elektrischen Ausgabesignale, um ein gemischtes Signal zu erzeugen, und Tiefpass-Filtern des gemischten Signals, um ein gefiltertes Signal zu erzeugen, und Verarbeiten des gefilterten Signals, um Impedanzbetrag und – Phase der ersten Abschlussschaltung zu bestimmen. Die Betrags- und Phasendifferenzen können bestimmt werden durch Vergleichen des Impedanzbetrags und der Impedanzphase der ersten Abschlussschaltung mit einem vorgegebenen Betrag und einer Phase der Impedanz, die angepasst wird.
Der erste Eingangs-IDT und der erste Ausgangs-IDT können einen ersten Eingangs/Ausgangs-IDT aufweisen, der erste elektrische Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse hat, so dass der Schritt des Anlegens eines elektrischen Eingangssignals an den ersten Eingangs-IDT den Schritt des Anlegens des elektrischen Eingangssignals an die ersten elektrischen Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse aufweist, und der Schritt des Empfangens eines ersten elektrischen Ausgabesignals den Schritt des Empfangens des ersten elektrischen Ausgabesignals von den ersten elektrischen Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen aufweist. Der zweite Eingangs-IDT und der zweite Ausgangs-IDT können ähnlich ein zweites Eingangs/Ausgangs-IDT aufweisen mit zweiten elektrischen Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen, so dass der Schritt des Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an den zweiten Eingangs-IDT den Schritt des Anlegens des elektrischen Eingangssignals an die zweiten elektrischen Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse aufweist und der Schritt des Empfangens eines zweiten elektrischen Ausgabesignals den Schritt des Empfangens des zweiten elektrischen Ausgabesignals von den zweiten elektrischen Bingangs/Ausgangs-Anschlüssen aufweist.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung kann weiter die Schritte aufweisen des Vorsehens einer dritten Abschlussschaltung und schaltbares Verbinden entweder der ersten Abschlussschaltung oder der dritten Abschlussschaltung mit dem ersten abgeschlossenen IDT. Die erste Abschlussschaltung kann die Impedanzanpassungsschaltung sein, die dritte Abschlussschaltung kann die anzupassende Impedanz sein, und der Bestimmungsschritt kann weiter die Schritte aufweisen des Verbinden der ersten Abschlussschaltung mit dem ersten abgeschlossenen IDT, Anlegen eines elektrischen Eingangssignal an den ersten Eingangs-IDT, um die erste SAW zu erzeugen, Empfangen des ersten elektrischen Ausgabesignals, Verbinden der dritten Abschlussschaltung mit dem ersten abgeschlossenen IDT, Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an den ersten Eingangs-IDT, um eine dritte SAW zu erzeugen, und Empfangen eines dritten elektrischen Ausgabesignals, das durch den ersten Ausgangs-IDT als Antwort auf eine dritte reflektierte SAW erzeugt wurde, die durch den ersten abgeschlossenen IDT erzeugt wurde als Antwort auf die dritte SAW. Die ersten und dritten elektrischen Ausgabesignale können dann verarbeitet werden, um die Betrags- und Phasendifferenzen zu bestimmen. Alternativ kann die erste Abschlussschaltung die Impedanzanpassungsschaltung sein, die zweite Abschlussschaltung kann die anzupassende Impedanz sein, und der Bestimmungsschritt weist die Schritte auf der Verarbeitung des ersten elektrischen Ausgabesignals, um den Impedanzbetrag und die Impedanzphase der ersten Abschlussschaltung zu bestimmen, der Verarbeitung des zweiten elektrischen Ausgabesignals, um Impedanzbetrag und -Phase der zweiten Abschlussschaltung zu bestimmen, und Vergleichen des Impedanzbetrags und der Impedanzphase der ersten Abschlussschaltung und des Impedanzbetrags und der Impedanzphase der zweiten Abschlussschaltung, um die Betrags- und Phasendifferenzen zu bestimmen.
Wenn eine dritte Abschlussschaltung verwendet werden soll, kann der Bestimmungsschritt stattdessen aufweisen die weiteren Schritte des Vorsehens einer dritten IDT-Leiterbahn, die einen dritten Eingangs-IDT aufweist, der konfiguriert ist, um bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal eine SAW-Ausgabe zu erzeugen, und einen dritten Ausgangs-IDT, der konfiguriert ist, um bei Anregung durch eine SAW-Eingabe ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen, und einen dritten abgeschlossenen IDT, der neben dem dritten Eingangs-IDT und dem dritten Ausgangs-IDT positioniert ist und konfiguriert ist, bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal eine SAW-Ausgabe zu erzeugen und bei Anregung durch eine SAW-Eingabe ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen, Vorsehen einer dritten Abschlussschaltung, die mit dem abgeschlossenen IDT verbunden ist und den dritten abgeschlossenen IDT veranlasst, eine SAW zu dem dritten Ausgangs-IDT zu reflektieren als Antwort auf eine SAW, die von dem dritten Eingangs-IDT erzeugt wird, Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an den dritten Eingangs-IDT, um eine dritte SAW zu erzeugen, und Empfangen eines dritten elektrischen Ausgabesignals, das von dem dritten Ausgangs-IDT erzeugt wird als Antwort auf eine dritte reflektierte SAW, die von dem dritten abgeschlossenen IDT als Antwort auf die dritte SAW erzeugt wird.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit Dreifach-Leiterbahn ist die erste Abschlussschaltung die Impedanzanpassungsschaltung, die zweite Abschlussschaltung ist ein Referenzschaltung mit einer bekannten Impedanz, die dritte Abschlussschaltung ist die anzupassende Impedanz, und der Bestimmungsschritt weist die Schritte auf des Frequenz-Abwärtswandelns der ersten und dritten elektrischen Ausgabesignale durch Mischen der ersten und zweiten elektrischen Ausgabesignale, um ein erstes gemischtes Signal zu erzeugen, ein Mischen der zweiten und dritten elektrischen Ausgabesignale, um ein zweites gemischtes Signal zu erzeugen, und Tiefpass-Filtern der ersten und zweiten gemischten Signale, um jeweils ein erstes gefiltertes Signal und ein zweites gefiltertes Signal zu erzeugen, und Verarbeiten des ersten gefilterten Signals und des zweiten gefilterten Signals, um die Betrags- und Phasendifferenzen zu bestimmen.
Ein adaptives Abstimmungssystem gemäß der Erfindung weist eine passive SAW-Vorrichtung auf, Mittel zum Liefern eines elektrischen Eingangssignals, um die passive SAW-Vorrichtung anzuregen, Mittel für die Verarbeitung der elektrischen Ausgabesignale, die von der SAW-Vorrichtung als Antwort auf das elektrische Eingangssignal erzeugt werden, um ein Steuersignal zu erzeugen, und eine anpassbare bzw. einstellbare Impedanzanpassungsschaltung, die verbunden ist, um das Steuersignal zu empfangen, wobei die Impedanz der Impedanzanpassungsschaltung abhängig von dem Steuersignal ist.
In einem Ausführungsbeispiel weist die passive SAW-Vorrichtung eine erste IDT-Leiterbahn auf, wobei die erste Leiterbahn einen ersten Eingangs-IDT umfasst, der konfiguriert ist, um eine SAW-Ausgabe zu erzeugen bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal, einen ersten Ausgangs-IDT, der konfiguriert ist, ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen bei Anregung durch eine SAW-Eingabe, einen erstes abgeschlossenen IDT, der neben dem ersten Eingangs-IDT und dem ersten Ausgangs-IDT positioniert ist, und konfiguriert ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal, und ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen bei Anregung durch eine SAW-Eingabe, und eine erste Abschlussschaltung, die mit dem ersten abgeschlossenen IDT verbunden ist und den ersten abgeschlossenen IDT veranlasst, eine SAW zu dem ersten Ausgangs-IDT zu reflektieren als Antwort auf eine SAW, die von dem ersten Eingangs-IDT erzeugt wird, wobei der Betrag und die Phase der reflektierten SAW von der ersten Abschlussschaltung abhängig ist. In diesem Ausführungsbeispiel erzeugt der erste Eingangs-IDT eine erste SAW als Antwort auf ein elektrisches Eingangssignal von dem Mittel zur Lieferung und der erste Ausgangs-IDT erzeugt ein erstes elektrisches Ausgabesignal als Antwort auf eine erste reflektierte SAW, die durch den ersten abgeschlossenen IDT erzeugt wird als Antwort auf die erste SAW.
Die anpassbare Impedanzanpassungsschaltung kann als die erste Abschlussschaltung verbunden werden, und die Mittel zur Verarbeitung können dann das Steuersignal erzeugen basierend auf einem Vergleich zwischen dem ersten elektrischen Ausgabesignal und einem vorgegebenen Signal. Das vorgegebene Signal ist vorzugsweise abhängig von einer Impedanz, die von der Impedanzanpassungsschaltung anzupassen ist.
Die passive SAW-Vorrichtung kann weiter eine zweite IDT-Leiterbahn aufweisen, wobei die zweite Leiterbahn einen zweiten Eingangs-IDT umfasst, der konfiguriert ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal, einen zweiten Ausgangs-IDT, der konfiguriert ist, ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen bei Anregung durch eine SAW-Eingabe, einen zweiten abgeschlossenen IDT, der neben dem zweiten Eingangs-IDT und dem zweiten Ausgangs-IDT positioniert ist und konfiguriert ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal, und ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen bei Anregung durch eine SAW-Eingabe, und eine zweite Abschlussschaltung, die mit dem zweiten abgeschlossenen IDT verbunden ist und den zweiten abgeschlossenen IDT veranlasst, eine SAW zu dem zweiten Ausgangs-IDT zu reflektieren als Antwort auf eine SAW, die von dem zweiten Eingangs-IDT erzeugt wird, wobei der Betrag und die Phase der reflektierten SAW von der zweiten Abschlussschaltung abhängig ist. Die zweite Abschlussschaltung kann eine von der Impedanzanpassungsschaltung anzupassende Impedanz sein. Diese anzupassende Impedanz kann bekannt oder unbekannt sein.
Der erste Eingangs-IDT und der erste Ausgangs-IDT können einen einzelnen ersten Eingangs/Ausgangs-IDT aufweisen und der zweite Eingangs-IDT und der zweite Ausgangs-IDT können ähnlich einen einzelnen zweiten Eingangs/Ausgangs-IDT aufweisen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Abschlussschaltung schaltbar mit dem ersten abgeschlossenen IDT in der ersten IDT-Leiterbahn verbunden, so dass einer aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Abschlussschaltungen schaltbar mit dem ersten abgeschlossenen IDT verbunden werden kann. Die Vielzahl der unterschiedlichen Abschlussschaltungen umfasst vorzugsweise die Impedanzanpassungsschaltung und eine Impedanz, die von der Impedanzanpassungsschaltung angepasst wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die passive SAW-Vorrichtung weiter eine dritte IDT-Leiterbahn auf, wobei die dritte Leiterbahn einen dritten Eingangs-IDT umfasst, der konfiguriert ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal, einen dritten Ausgangs-IDT, der konfiguriert ist, ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen bei Anregung durch eine SAW-Eingabe, einen dritten abgeschlossenen IDT, der neben dem dritten Eingangs-IDT und dem dritten Ausgangs-IDT positioniert ist und konfiguriert ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal, und ein elektrisches Ausgabesignal zu erzeugen bei Anregung durch eine SAW-Eingabe, und eine dritte Abschlussschaltung, die mit dem dritten abgeschlossenen IDT verbunden ist und den dritten abgeschlossenen IDT veranlasst, eine SAW zu dem dritten Ausgangs-IDT zu reflektieren als Antwort auf eine SAW, die von dem dritten Eingangs-IDT erzeugt wird, wobei der Betrag und die Phase der reflektierten SAW von der dritten Abschlussschaltung abhängig ist. Der dritte Eingangs-IDT erzeugt eine dritte SAW als Antwort auf ein elektrisches Eingangssignal von den Mitteln für das Liefern, und der dritte Ausgangs-IDT erzeugt ein drittes elektrisches Ausgabesignal als Antwort auf eine dritte reflektierte SAW, die durch den dritten abgeschlossenen IDT erzeugt wird als Antwort auf die dritte SAW.
In weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung weist das System weiter auf einen Frequenz-Abwärtswandler bzw. –Abwärtskonverter, wobei der Konverter Mischer zum Mischen der ersten und zweiten elektrischen Ausgabesignale und eines Referenzfrequenzsignals aufweist, um gemischte Signale zu erzeugen, und Tiefpassfilter zum Filtern der gemischten Signale, um abwärtsgewandelte Signale zu erzeugen. In derartigen Ausführungsbeispielen erzeugt das Mittel zur Verarbeitung das Steuersignal basierend auf den abwärtsgewandelten Signalen. Das Referenzfrequenzsignal kann entweder durch einen Oszillator oder, in Ausführungsbeispielen mit mehrfachen Leiterbahnen, durch eine der IDT-Leiterbahnen geliefert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist jeder IDT konfiguriert, bei einer vorgegebenen Frequenz zu arbeiten, die gleich einer Frequenz ist, an der eine Kommunikationsvorrichtung Kommunikationssignale sendet oder empfangt. Die Impedanzanpassungsschaltung ist vorzugsweise mit einer Antenne der Vorrichtung verbunden.
Kommunikationsvorrichtungen, in denen adaptive Abstimmungsverfahren und Systeme gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert werden können, umfassen, sind aber keineswegs darauf beschränkt, derartige Vorrichtungen wie drahtlose Telefone, mobile Kommunikationsvorrichtungen, zellulare Telefone, drahtlose Modems, tragbare bzw. handgehaltene elektronische Kommunikationsvorrichtungen, Pager und persönliche digitale Assistenten (PDAs), die zur Kommunikation aktiviert sind.
Weitere Merkmale der Erfindung werden beschrieben oder werden im Verlauf der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Wie offensichtlich ist, ist die Erfindung zu anderen und unterschiedlichen Ausführungsbeispielen fähig und ihre Vielzahl von Details ist für Modifikationen in verschiedener Hinsicht fähig, ohne von der Erfindung abzuweichen, wie in den angefügten Ansprüchen definiert. Demgemäß sollen die Zeichnungen und die Beschreibung als illustrativ in der Eigenschaft und nicht als einschränkend betrachtet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Damit die Erfindung einfacher zu verstehen ist, werden nun ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele im Detail auf beispielhafte Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein einfaches Blockdiagramm einer beispielhaften bekannten drahtlosen Kommunikationsvorrichtung ist;
2 ein Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung ist, die ähnlich zu der Vorrichtung in der 1 ist, einschließlich einer Impedanzanpassungsschaltung;
3 eine Kommunikationsvorrichtung ähnlich zu der Vorrichtung in der 2 zeigt, einschließlich einer Messanordnung für reflektierte Signale;
4 einen interdigitalen Transducer bzw. Interdigitalwandler (IDT – interdigital transducer) zeigt;
5 ein Diagramm eines SAW-basierten IDT-Senders ist;
6 eine Darstellung einer typischen Fingergeometrie in einem IDT ist;
7 ein SPUDT-Typ IDT ist;
8 ein Diagramm ist, das bei der Erläuterung einer Abschluss-abhängigen SAW-Reflexion nützlich ist;
9 ein zugrunde liegendes Konzept der Erfindung veranschaulicht;
10 ein Diagramm einer Kommunikationsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
11 ein Blockdiagramm einer Abwärts-Wandlungs-Anordnung ist;
12 eine zweite Abwärts-Wandlungs-Anordnung zeigt;
13 ein Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
14 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
15 ein Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung zeigt, in der ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung implementiert ist;
16 ein Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung ist, einschließlich eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung;
17 eine Abwärts-Wandlungs-Anordnung für das fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
18 ein Blockdiagramm einer alternativen Abwärts-Wandlungs-Anordnung für das fünfte oder sechste Ausführungsbeispiel der Erfindung ist; und
19 ein Blockdiagramm einer Kommunikationsvorrichtung ist, in der ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung implementiert ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung werden SAW-Vorrichtungen implementiert, um akustische Wellen zu erzeugen und zu reflektieren, die verarbeitet werden, um Antennen-Reflexions-Charakteristiken zu bestimmen und adaptive Abstimmungs-Steuersignale als Antwort darauf zu erzeugen. Um ein Verständnis der Erfindung zu erleichtern, werden SAW-Vorrichtungen im Folgenden beschrieben, bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird.
Die SAW-Technologie ist weithin bekannt für ihre ausgezeichnete Hochfrequenz(HF)-Leistung, niedrigen Kosten und geringe Größe. SAW ist eine passive Dünnfilmtechnologie, die keinen Bias-Strom erfordert, um zu arbeiten. SAW-Vorrichtungen wurden in RADAR und Funkanwendungen seit vielen Jahren verwendet.
Der grundlegende „Baustein" von SAW-Vorrichtungen ist der IDT, wie in der 4 gezeigt. Ein IDT 40 ist eine Serie von dünnen Metallstreifen oder „Fingern" 42, die auf einem geeigneten piezoelektrischen Substrat 44 hergestellt werden. Ein Satz von Fingern ist mit einem Anschluss bzw. Terminal 46 verbunden, während der entgegengesetzte Satz von Fingern mit einem anderen Anschluss 48 verbunden ist. In IDTs mit einem Ende ist ein Anschluss geerdet. Für Differential- Eingangssignale sind beide Anschlüsse 46 und 48 Eingangs-/Ausgangs-Anschlüsse. Ein Abstand „W" zwischen IDT-Segmenten wird angepasst, um mit einer gewünschten Chipperiode der Sequenz von Fingern 42 übereinzustimmen. Wenn zum Beispiel durch ein elektrisches Signal an einem Anschluss 46 angeregt, erzeugt der IDT eine Ausgabe-SAW, die sich in beiden Richtungen senkrecht zu den Fingern 42 ausbreitet. Wenn eine SAW auf die Finger 42 auftrifft, dann wird ein elektrisches Signal an dem Anschluss 46 erzeugt. Diese Fähigkeiten von SAW-Anregern und -Umwandlern sind in der Technik weithin bekannt, sie wurden zum Beispiel gezeigt in C. K. CAMPBELL, „Surface Acoustic Wave Devices for Mobile and Wireless Communications", Boston, MA: Academic Press, 1998.
Somit kann die in der 4 gezeigte Struktur sowohl als SAW-Anreger, der eine SAW-Ausgabe aus einer elektrischen Signaleingabe erzeugt, als auch als ein SAW-Umwandler arbeiten, der eine elektrische Signalausgabe aus einer SAW-Eingabe erzeugt. Der Anschluss 46 in dem oben genannten Beispiel sowie der Anschluss 48 in Differential-IDTs ist sowohl ein Signaleingabeanschluss als auch ein Signalausgabeanschluss. Eine Umwandlung einer Ausgabe-SAW in ein elektrisches Signal für eine weitere Verarbeitung und/oder nachfolgende Übertragung durch eine Antenne wird erreicht durch Hinzufügen eines zweiten IDTs 54, ausgerichtet mit dem IDT 52, wie in 5 gezeigt. Beide IDTs können auf demselben Substrat 44 hergestellt werden. Eine SAW-Ausgabe von dem IDT 52 wird in ein elektrisches Signal durch TX IDT 54 umgewandelt. Ein SAW-Empfänger hat dieselbe Struktur wie in der 5. Eine Signaleingabe in einen Empfangs-IDT von einer Empfängerverarbeitungsschaltung oder einer Antenne wird in eine SAW umgewandelt, die in den IDT 52 eingegeben wird. Wie der IDT 52 kann der TX IDT 54 ein Differential-IDT sein, wobei der geerdete untere Anschluss ein Signalausgabeanschluss ist.
Die Geometrie benachbarter IDT-Finger 42 wird in der 6 gezeigt, wobei Tf die Breite eines metallisierten Fingers 42 ist und Ts die Breite des Raumes zwischen den Fingern 42 ist. In typischen Designs sind sowohl Tf als auch Ts gleich einem Viertel einer Wellenlänge, λ/4. Da die Wellenlänge umgekehrt proportional zur Betriebsfrequenz ist, erfordern IDTs höherer Frequenz dünnere Finger 42, die nahe beieinander liegen, was eine Herstellung erschwert und Herstellungsmengen bzw. -ausbeute reduziert. Zum Beispiel kann für ein typisches SAW-System, das in dem ISM(Industrial, Scientific and Medical)-Band bei 2.4 GHz arbeitet, die λ/4-Dimension in dem Bereich von 0.425 Mikrometern sein, abhängig von dem gewählten Substrat. Wenn derartige hohe Betriebsfrequenzen gewünscht werden, können zweite Harmonische SAW-Vorrichtungen verwendet werden. Derartige zweite Harmonische Vorrichtungen werden offenbart in dem U.S.-Patentanmeldung US 2005059357 A1 mit dem Titel „A Wireless Communication System using Surface Acoustic Wave (SAW) Second Harmonic Techniques" der Anmelderin der vorliegenden Erfindung.
SAW-Vorrichtungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können auch vom Typ eines einphasigen unidirektionalen Transducers (SPUDT – single Phase unidirectional transducer) sein, wie in der 7 gezeigt. Der primäre Unterschied zwischen den grundlegenden IDTs, die in der 4 gezeigt werden, und der SPUDT-Typ-Vorrichtung, die in der 7 gezeigt wird, ist, dass SPUDT-Typ-SAW-Vorrichtungen Reflektorgitter 72 umfassen. Die Dimension für jeden Finger 42, Raum und Reflektor 72 ist λ/4 (siehe zum Beispiel Kapitel 12 der oben angeführten Publikation von C. K. CAMPBELL).
Im Vergleich zu dem IDT 40, der in der 4 gezeigt wird, arbeitet der SPUDT 70 auf eine ähnliche Weise, um eine SAW als Antwort auf ein elektrisches Signal an einem seiner Anschlüsse zu erzeugen. Jeder Satz von Fingern 42 erzeugt eine SAW, die sich in beiden Richtungen senkrecht zu den Fingern ausbreitet. Jedoch reflektieren die Reflektorgitter 72 in SPUDT 70 alle SAWs, die darauf treffen und sich in einer Richtung von der rechten Seite zu der linken Seite der 7 ausbreiten, in die entgegengesetzte Richtung, von links nach rechts. Der Abstand von Reflektorgitter 72 und Fingern 42 verhindert eine destruktive Interferenz zwischen den reflektierten Wellen und Wellen, die durch die Finger 42 erzeugt werden, die sich in der gewünschten Richtung ausbreiten. Für eine optimale Leistung werden die SPUDT-Reflektorgitter vernünftigerweise in Bezug zu benachbarten Sätzen von Fingern 42 platziert. Diese Platzierungsauswahl ist abhängig davon, ob die Reflexionsgitter ein offener Stromkreis oder kurzgeschlossen sind, sowie von dem Typ des beteiligten piezoelektrischen Substrats.
Der SPUDT 70 gibt eine SAW mit viel höherer Leistung aus, die sich in der Richtung ausbreitet, die durch den Pfeil in der 7 angezeigt wird. Die „rechts nach links" SAW, die durch den am weitesten links liegenden Satz von Fingern 42 in der 7 erzeugt wird, ist die einzige SAW-Komponente, die nicht zu der SAW-Ausgabe in der angezeigten Richtung beiträgt. In dem Sender von 5 breitet sich nur ungefähr die Hälfte der gesamten Signalleistung, die in dem IDT 52 erzeugt wird, in Richtung des TX IDTs 54 aus. Die SPUDT-Typ-Vorrichtung in der 7 kann entweder ein Ende haben mit einem geerdeten Anschluss oder als Differential, wobei beide Anschlüsse als Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse verbunden werden. SAW-Vorrichtungen des SPUDT-Typs werden im Detail offenbart in der U.S.-Patentanmeldung US 2001053179 A1 mit dem Titel „A Wireless Communication System using Surface Acoustic Wave (SAW) Single-Phase Unidirectional Transducer (Spudt-type) Techniques" der Anmelderin der vorliegenden Erfindung. Ein IDT 70 des SPUDT-Typs sieht einen Betrieb der Erfindung vor mit geringerer Eingangsleistung relativ zu Eingangsleistungsanforderungen eines IDTs des Nicht-SPUDT-Typs, wie IDT 52.
In der vorliegenden Erfindung werden passive Betriebscharakteristiken der SAW-Vorrichtungen ausgenutzt. Wie in der 8 gezeigt, können derartige passive Systeme 80 zwei IDTs 82 und 84 aufweisen. Eine elektrische Signaleingabe in den IDT 82 regt IDT 82 an, um eine akustische Welle zu erzeugen. Diese Welle breitet sich dann zu IDT 84 aus, der einen Abschluss 86 hat, der über seinen Anschlüssen 88 und 92 verbunden ist. Der Abschluss 86 kann zum Beispiel ein offener Stromkreis-Abschluss oder ein kurzgeschlossener Abschluss sein oder ein Abschluss mit bekannter Last, der den IDT 84 erneut anregt, um eine akustische Welle zurück an den IDT 82 zu senden. Das Resultat ist, dass eine elektrische Signaleingabe in den IDT 82 den IDT 84 anregt, der dann eine reflektierte Welle zurück an den IDT 82 sendet. Der Betrag und die Phase der reflektierten Wellenform sind abhängig von dem Abschluss 86. Obwohl der IDT 82 in der 8 ein IDT mit einem Ende ist, kann auch ein Differential-Design implementiert werden. Ähnlich kann der IDT 84 ein SPUDT-Typ-IDT sein.
Das allgemeine Konzept der vorliegenden Erfindung wird einfach in der 9 veranschaulicht. Die SAW-Anordnung 90 umfasst zwei der passiven Vorrichtungen, die in der 8 gezeigt werden. Ein Signalgenerator 96 regt die IDTs 82a und 82b in den passiven Vorrichtungen 94a und 94b an, die jeweilige SAWs erzeugen, die sich zu den abgeschlossenen IDTs 84a und 84b ausbreiten. Wie oben unter Bezugnahme auf die 8 diskutiert, regen der Abschluss 86a und 86b die abgeschlossenen IDTs erneut an, um dadurch zu veranlassen, dass reflektierte SAWs zurück an die IDTs 82a und 82b gesendet werden. Die reflektierten SAW-Wellenformen treffen auf die IDTs 82a und 82b und werden in elektrische Signale umgewandelt, die durch ein Signalverarbeitungsmodul 98 analysiert werden können. Da der Abschluss 86b bekannt ist, ist auch der Betrag und die Form der reflektierten SAW, die dadurch verursacht wird, bekannt. Durch Vergleichen der bekannten und unbekannten SAW-Wellenformen oder in der beispielhaften Anordnung 90 der elektrischen Versionen der bekannten und unbekannten SAW-Wellenformen, können sowohl die Phase als auch der Betrag der unbekannten SAW und dadurch der unbekannte Abschluss bestimmt werden.
In dem Kontext der oben diskutierten Impedanzanpassungsprobleme liefert eine wie in der 9 gezeigte derartige SAW-basierte Anordnung ein einfaches, kleines, preiswertes und energiesparendes Mittel zum Messen der Impedanz, die durch eine Antenne in einer Kommunikationsvorrichtung erfahren wird. Basierend auf genau bestimmten Impedanz-Betrags- und -Phasenwerten wird gemäß der Erfindung eine Impedanzanpassungsschaltung angepasst, wodurch ein adaptives Abstimmen vorgesehen wird, wie weiter unten diskutiert wird.
SAW-Vorrichtungen können in einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung implementiert werden, wie in 10 gezeigt. Um Klarheit beizubehalten, werden unwesentliche Details der Kommunikationsvorrichtung in der 10 und nachfolgenden Zeichnungen weggelassen. Obwohl in den Zeichnungen nicht ausdrücklich gezeigt, sollte offensichtlich sein, dass die Kommunikationsvorrichtung solche Elemente wie die Anzeige 18 und die Eingabevorrichtung 22 umfassen kann.
Unter Bezugnahme nun auf 10 umfasst die Kommunikationsvorrichtung 100 eine Kommunikationseinheit 12, die Kommunikationssignale zur Übertragung über die Luft durch die Antenne 16 erzeugt und Kommunikationssignale verarbeitet, die über die Luft durch die Antenne 16 empfangen werden, wie oben diskutiert. Die Impedanzanpassungsschaltung 108 ist ähnlich zu der Anpassungsschaltung 24 in den 2 und 3, umfasst aber zumindest ein anpassbares Impedanzelement, wie einen Varactor.
In der Vorrichtung 100 ist der Schalter 104 normalerweise in der oberen Position und verbindet die Kommunikationseinheit 12 mit der Antenne 16 durch die Impedanzanpassungsschaltung 108, um dadurch einen Normalbetrieb der Kommunikationsvorrichtung 100 vorzusehen. Da die SAW-Vorrichtung nicht mit der Anpassungsschaltung 108 und der Antenne 16 verbunden ist, sind die Positionen der Schalter 102a und 102b nicht kritisch. Während eines normalen Empfängerbetriebs können die Schalter 102a und 102b die SAW-Vorrichtung entweder mit dem Signalgenerator 96, dem Signalprozessor 98 oder möglicherweise mit einem geerdeten Anschluss (nicht gezeigt) verbinden. Unabhängig von den „untätigen (idle)" Positionen der Schalter 102a und 102b werden gemäß der Erfindung die Schalter 102a, 102b und 104 gesteuert, um intermittierend einen SAW-Signalzustand anzunehmen, in dem die Schalter 102a und 102b den Signalgenerator 96 mit den SAW-Vorrichtungen 94a und 94b verbinden und der Schalter 104 die SAW-Vorrichtung 94a mit der Impedanzanpassungsschaltung 108 und der Antenne 16 verbindet. Der Signalgenerator 96 erzeugt dann ein elektrisches Signal, das in die IDTs 82a und 82b eingegeben wird. Unmittelbar nachdem das elektrische Signal durch den Signalgenerator 96 erzeugt wird, werden die Schalter 102a und 102b geschaltet, um die SAW-Vorrichtungen 82a und 82b mit dem Signalprozessor 98 zu verbinden.
Wie in Zusammenhang mit 9 diskutiert wurde, wird ein elektrisches Signal von dem Signalgenerator 96 in SAWs in den identischem IDTs 82a und 82b umgewandelt, die SAWs werden zurück in ein elektrisches Signal durch die identischen IDTs 84a und 84b umgewandelt, und die reflektierten SAWs werden abhängig von den Abschlüssen der Vorrichtungen 84a und 84b zurück an die IDTs 82a und 82b gesendet. Die IDTs 82a und 82b werden durch die reflektierten SAWs angeregt, die durch die IDTs 84a und 84b zurückgesendet werden, und wandeln die akustischen Wellen zurück in elektrische Signale um. Die reflektierte Welle, die von dem IDT 84b zurückgesendet wird, ist bekannt, da ein bekannter Abschluss 106 mit bekannten Reflexionscharakteristiken damit verbunden ist. Der Betrag und die Phase der reflektierten SAW, die durch den IDT 84a zurückgesendet wird, die proportional zu dem unbekannten Abschluss der Anpassungsschaltung 108 und der Antenne 16 ist, relativ zu dem Betrag und der Phase der bekannten reflektierten SAW, können somit durch den Komparator- und Signalprozessor 98 bestimmt werden. Der Schalter 104 wird in seine normale obere Position nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung nach dem Schalten der Schalter 102a und 102b zurückgestellt, um die SAW-Vorrichtungen 82a und 82b mit dem Signalprozessor 98 zu verbinden. Die vorgegebene Verzögerung ist ausreichend, um eine Reflexion der SAW durch den IDT 84a zurück an den IDT 82a vorzusehen.
Für eine praktische Implementierung der adaptiven Abstimmungs-Anordnung in der Vorrichtung 100 kann der Signalprozessor 98 ein digitales Verarbeitungsmodul sein, das zum Beispiel einen Computersoftwarecode in einem digitalen Signalprozessor (DSP – digital signal processor) aufweist. Der Signalprozessor 98 kann auch Steuersignale erzeugen, um den Betrieb des Signalgenerators 96 und der Schalter 102a, 102b und 104 zu steuern, wie für Fachleute offensichtlich ist. Jedoch erfordert eine Verarbeitung in der digitalen Domain eine Analog-zu-Digital-Umwandlung der Ausgaben der SAW-Vorrichtung. In betrachteten Ausführungsbeispielen der Erfindung werden die passiven SAW-Vorrichtungen 94a und 94b ausgebildet, um bei Frequenzen in dem Bereich von mehreren hundert MHz zu arbeiten. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeiten die SAW-Vorrichtungen bei der Frequenz eines Kommunikationskanals, der durch die Kommunikationsvorrichtung verwendet wird, um eine genaue Bestimmung der effektiven Impedanz der Anpassungsschaltung 108 und der Antenne 16 unter tatsächlichen Vorrichtungsbetriebsbedingungen vorzusehen. Für eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, die in dem drahtlosen Mobitex^TM-Kommunikationssystem arbeitet, können die passiven SAW-Vorrichtungen ausgebildet werden, bei Frequenzen in dem Bereich von 900 MHz zu arbeiten, auf oder nahe einem der tatsächlichen Sende- oder Empfangskanäle. Derartige hohe Betriebsfrequenzen erfordern normalerweise eine Frequenz-Abwärtswandlung in dem Signalprozessor 98 vor einer Analog-zu-Digital-Umwandlung.
Dies kann möglicherweise mit einem typischen Abwärtswandler erreicht werden, einschließlich einem lokalen Oszillator oder einem anderen Frequenzsynthesizer, einem Mischer und Tiefpassfilter, wie in der Technik bekannt und in der 11 gezeigt. Ein derartiges Abwärts-Wandlungs-Schema erfordert Dual-Abwärtswandler, die jeweils einen Mischer 112a oder 112b und einen Tiefpassfilter 114a und 114b haben, und sich einen lokalen Oszillator 116 oder anderen Frequenzsynthesizer teilen. Ein Referenzfrequenzsignal für derartige Abwärtswandler kann möglicherweise eine Ausgabe aus oder abgeleitet sein von einer Ausgabe eines Oszillators oder Frequenzsynthesizers in der Kommunikationseinheit 12. Auch kann, da die reflektierte SAW von dem IDT 84b eine bekannte Form hat, eine digitale Repräsentation einer abwärtsgewandelten Version des bekannten elektrischen Signals in dem Signalprozessor 98 gespeichert werden, so dass nur die Ausgabe des IDTs 84a, mit dem unbekannten Abschluss, abwärtsgewandelt werden muss. In Anwendungen der Erfindung, wo eine Implementierung eines Abwärtswandlers wie in 11 durchführbar ist und eine gespeicherte Version des bekannten Signals für den Signalprozessor 98 verfügbar ist, ist die zweite passive SAW-Vorrichtung 94b nicht erforderlich.
In der Erfindung jedoch sind die Dual-IDT-Leiterbahnen 94a und 94b bevorzugt und sehen eine einfache Abwärts-Wandlung der Ausgaben der passiven SAW-Vorrichtung auf eine Basisbandfrequenz vor. Wie detaillierter in der 12 gezeigt wird, können die Ausgaben von den zwei IDT-Leiterbahnen in einen Mischer 122 eingegeben werden und Tiefpass-gefiltert werden (124), um ein Basisbandfrequenz-Signal zu erzeugen. Die Abwärts-Wandlung wird somit ohne einen lokalen Oszillator oder Frequenzsynthesizer erreicht. Die Ausgabe des Filters 124 kann dann weiter verarbeitet werden, um Betrags- und Phasendifferenzen zwischen dem bekannten Abschluss und dem unbekannten Abschluss der Anpassungsschaltung 108 und der Antenne 16 zu bestimmen. In dem Ausführungsbeispiel der 12 muss der Signalprozessor 98 eine Betrags- und Phasen-Information hinsichtlich der SAW-Reflexionscharakteristiken des bekannten Abschlusses und des IDTs 94b speichern, um Betrags- und Phasendifferenzen von dem gemischten Signal zu bestimmen, das von dem Filter 124 ausgegeben wird. Die IDT-Leiterbahn 94b, abgeschlossen mit dem bekannten Abschluss 106, dient als ein lokaler Oszillator, um ein Referenzsignal zu erzeugen, das bei der Abwärtswandlung des unbekannten Signals in das Basisband verwendet wird. Da die IDTs kleine, passive Vorrichtungen sind und keine Bereitschafts(stand-by)-Energie erfordern, kann die Anordnung der 12 insbesondere vorteilhaft sein in Kommunikationsvorrichtungen mit einer Batterie oder anderweitig begrenzter Stromversorgung.
Der bekannte Abschluss 106 kann zum Beispiel die charakteristische Impedanz der Kommunikationseinheit 12 sein, die normalerweise relativ stabil ist und einfach bestimmt wird. Für das obige Beispiel einer Koaxial-Leitung, welche die Kommunikationseinheit 12 mit der Impedanzanpassungsschaltung 108 verbindet, kann der bekannte Abschluss ein Widerstand von 50 Ω sein. Wenn die charakteristische Impedanz der Kommunikationseinheit als der bekannte Abschluss 108 verwendet wird, sind Betrags- und Phasendifferenzen zwischen den bekannten und unbekannten reflektierten SAWs repräsentativ für mögliche Unterschiede zwischen der charakteristischen Impedanz und der tatsächlichen gesamten Impedanz der Anpassungsschaltung 108 und der Antenne 16. Basierend auf derartigen Unterschieden kann der Signalprozessor 98 dann ein geeignetes Steuersignal für die Impedanzanpassungsschaltung 108 erzeugen. Jedoch ist die Erfindung keineswegs auf bestimmte Werte des bekannten Abschlusses 106 beschränkt. Der Abschluss 106 kann auch ein offener Stromkreis oder kurzgeschlossener Abschluss sein oder jeder andere Abschluss, für den SAW-Reflexionscharakteristiken bekannt sind.
Gemäß der Erfindung kann der obige adaptive Abstimmungs-Prozess in jeder einer Anzahl von Weisen initiiert werden. Zum Beispiel kann ein Abstimmen entweder (i) regelmäßig bzw. periodisch, (ii) wenn durch einen Benutzer einer Kommunikationsvorrichtung angefordert oder (iii) auf der Basis eines anderen vorgegebenen Ereignisses, wie unmittelbar nachfolgend auf eine Kanalerfassungsoperation oder am Ende eines Kommunikationssignalsempfangs, durchge führt werden. Der erfinderische Abstimmungs-Prozess kann auch von der Kommunikationsvorrichtung oder einer liefernden (serving) Basisstation abhängig von der Signalqualität eines Kommunikationssignals aufgerufen werden, das entweder von der Vorrichtung oder der Basisstation empfangen wird. Unabhängig von dem gewählten Schema zum Aufrufen des erfinderischen adaptiven Abstimmungsbetriebs sollte die Kommunikationsverarbeitung Vorrang haben. In dem Falle einer Vorrichtungs- oder Basisstations-angeforderten Abstimmung während eines Kommunikationsbetriebs wird das Timing des Abstimmungsbetriebs zwischen der Basisstation und der Vorrichtung verhandelt, um Fehler aufgrund von Kommunikationssignalunterbrechungen und Verzögerungen zu vermeiden, die verursacht werden durch derartiges Abstimmen während einer Kommunikation.
Obwohl die Vorrichtung 100 IDTs mit einem Ende (single-ended) umfasst, werden auch differentiale passive SAW-Anordnungen in Betracht gezogen. Die Implementierung entweder eines SAW-Designs mit einem Ende oder eines differentialen SAW-Designs ist abhängig von der bestimmten Kommunikationsvorrichtung.
13 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem gesteuerte Schalter 102a und 102b nicht erforderlich sind. Die Vorrichtung 130 ist im Wesentlichen dieselbe wie Vorrichtung 100 und funktioniert ähnlich zu dieser, umfasst aber getrennte Eingangs-IDTs 134a und 134b und Ausgangs-IDTs 136a und 136b. Wie oben beschrieben wird ein Signal, das in die IDTs 134a und 134b eingegeben wird, in SAWs umgewandelt, welche die IDTs 136a, 136b, 84a und 84b anregen. Reflektierte SAWs von den IDTs 84a und 84b treffen auf die IDTs 136a und 136b, welche die reflektierten SAWs in Ausgabesignale umwandeln. Der Signalprozessor 98 funktioniert wie oben, um die Impedanz des unbekannten Anpassungsschaltungs-/Antennen-Abschlusses relativ zu dem bekannten Abschluss zu bestimmen. So ist der Betrieb des passiven Dual-Leiterbahn-SAW-Systems in der Vorrichtung 130 ähnlich zu dem SAW-System in der Vorrichtung 100.
Bei Fehlen der Schalter 102a und 102b muss jedoch der Betrieb des Signalgenerators 96 und des Signalprozessors 98 derart koordiniert werden, dass der Signalprozessor 98 nur die reflektierten SAWs verarbeitet. Wenn die Eingangs-IDTs 134a und 134b durch ein Eingabesignal von dem Signalgenerator 96 angeregt werden, treffen die resultierenden SAWs auf die Ausgangs-IDTs 136a und 136b, die Ausgabesignale erzeugen. Gemäß der Erfindung sollen nur die elektrischen Ausgaben, die aus den reflektierten SAWs resultieren, verarbeitet werden. Folglich muss der Signalprozessor 98 seine Verarbeitungsoperationen verzögern, bis die reflektierten SAWs durch die Ausgangs-IDTs 136a und 136b umgewandelt wurden. Dies kann erreicht werden zum Beispiel durch Verbinden des Prozessors 98, um die Eingabesignale von dem Signalgenerator 96 zu empfangen. Alternativ kann der Signalgenerator 96 durch den Prozessor 98 gesteuert werden. In diesen beiden Beispielen berücksichtigt der Prozessor 98 den Betrieb des Signalgenerators 96 und verzögert seinen Betrieb demgemäß, um sicherzustellen, dass die reflektierten SAWs verarbeitet werden, nicht die ursprünglichen SAWs von den Eingangs-IDTs 134a und 134b. Andere Anordnungen zur Koordination des Betriebs des Signalgenerators 96 und des Prozessors 98 können ebenfalls für Fachleute offensichtlich sein. Die Ausgaben von den Ausgangs-IDTs 136a und 136b können verbunden werden, wie entweder in der 11 oder 12 gezeigt wird, für eine Abwärts-Wandlung, um eine digitale Signalverarbeitung zu erleichtern.
In den obigen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird angenommen, dass die Impedanz der Kommunikationseinheit 12, welche die Impedanz ist, die von der Kombination der Antenne 16 und der Anpassungsschaltung 108 angepasst werden soll, bekannt ist. Wie oben beschrieben, obwohl der bekannte Abschluss 106 nicht unbedingt diese Kommunikationseinheitsimpedanz sein muss, muss das Verhältnis zwischen dem bekannten Abschluss 106 und der Impedanz der Kommunikationseinheit 12 bekannt sein. Wie auch oben ebenfalls diskutiert, wenn eine Abwärts-Wandlungs-Anordnung, wie in 12 gezeigt, bevorzugt ist, muss der Pro zessor einen Zugang zu einer gespeicherten Betrags- und Phasen-Information hinsichtlich der Reflexionscharakteristiken des Eingangs/Ausgangs-IDTs 82b in der 10 oder des Ausgangs-IDTs 134b in der 13 haben, die mit dem bekannten Abschluss 106 verbunden sind.
Wie für Fachleute offensichtlich ist, kann die Impedanz der Kommunikationseinheit 12 sicher nicht für jede Kommunikationsvorrichtung in einer Massenproduktionsumgebung gemessen werden. Eine Impedanzschätzung wird normalerweise aus einer repräsentativen Stichprobe derartiger Vorrichtungen bestimmt. In den obigen Ausführungsbeispielen der Erfindung basieren Anpassungen der Impedanzanpassungsschaltung auf dieser festen geschätzten Kommunikationseinheitsimpedanz. Abhängig von der spezifischen Kommunikationsvorrichtung, ihren Komponenten und ihrem erwarteten Bereich von Betriebsbedingungen, kann die Annahme einer konstanten Kommunikationseinheitsimpedanz möglicherweise nicht gültig sein. Zum Beispiel kann physikalischer Druck auf die Kommunikationsvorrichtung und Feuchtigkeits- und Temperaturfluktuationen die Impedanzcharakteristiken der Kommunikationseinheit 12 zur Änderung veranlassen. Komponententoleranzen beeinflussen ebenfalls die Genauigkeit von anfänglichen Impedanzschätzungen der Kommunikationseinheit. Folglich kann die geschätzte Referenzimpedanz, auf der Anpassungen der Impedanzanpassungsschaltung basieren, selbst ungenau sein. Unter derartigen Bedingungen liefert selbst ein idealer Betrieb der erfinderischen adaptiven Abstimmungs-Anordnung, um eine perfekte Anpassung zwischen der geschätzten Impedanz und der gesamten effektiven Impedanz der Kombination von Anpassungsschaltung 108 und Antenne 16 beizubehalten, nicht die gewünschte Anpassung.
In eine dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, gezeigt in der 14, kann die effektive Impedanz der Kommunikationseinheit 12 ebenfalls bestimmt werden. Obwohl die passive SAW-Anordnung in der Vorrichtung 140 der Anordnung in der 13 entspricht, wird auch die geschaltete Anordnung von 10 in Be tracht gezogen. Die Struktur der Vorrichtung 140 ist primär dieselbe wie die Vorrichtung 130, außer, dass die Vorrichtung 140 zwei Schalter 142a und 142b anstelle des einzelnen Schalters 104 umfasst. Die Schalter 142a und 142b verbinden normalerweise die Kommunikationseinheit 12 mit der Anpassungsschaltung 108. Wenn eine Abstimmung der Antenne gemäß der Erfindung durchgeführt werden soll, schaltet einer der Schalter 142a und 142b in seine entgegengesetzte Position um. Wenn zum Beispiel die Impedanz der Kommunikationseinheit 12 festgestellt werden soll, schaltet der Schalter 142a um, um die Kommunikationseinheit 12 als einen Abschluss von IDT 84a zu verbinden. Ein elektrisches Signal wird dann in die passive SAW-Anordnung eingegeben, wie oben beschrieben, und die Impedanz der Kommunikationseinheit 12 kann durch den Prozessor 98 bestimmt werden basierend auf den reflektierten SAWs. Wenn die Impedanz der Anpassungsschaltung 108 und der Antenne 16 bestimmt werden soll, arbeitet der Schalter 142b ähnlich wie Schalter 104. Es sollte angemerkt werden, dass nur einer der Schalter 142a und 142b mit dem IDT 84a während der Ausführung des adaptiven Abstimmungsprozesses verbunden wird.
Wenn der Schalter 142a die Kommunikationseinheit 12 mit dem IDT 84a verbindet, arbeitet der Signalprozessor 98 wie oben beschrieben, um die Impedanz der Kommunikationseinheit 12 relativ zu dem bekannten Abschluss 106 zu bestimmen. Wenn der bekannte Abschluss 106 die erwartete Impedanz der Kommunikationseinheit 12 ist, erfasst der Signalprozessor 98 alle Unterschiede zwischen der tatsächlichen Impedanz der Kommunikationseinheit 12 und der erwarteten Impedanz, aufgrund zum Beispiel der Ungenauigkeit der anfänglichen Impedanzschätzung oder der Temperatur oder anderer von der Umgebung induzierter Variationen in der Impedanz der Kommunikationseinheit. Der Prozessor 98 kann dann derartige Unterschiede, die repräsentativ für einen Offset bzw. eine Fehlanpassung zwischen der tatsächlichen Impedanz der Kommunikationseinheit und der geschätzten Impedanz ist, zur Verwendung in nachfolgenden adaptiven Abstimmungsoperationen speichern. Die resultierenden Anpassungsschaltungs- Steuersignale, die durch den Signalprozessor 98 während solcher nachfolgender Operationen erzeugt werden, passen somit die Anpassungsschaltung 108 an, um die tatsächliche Impedanz der Kommunikationseinheit, nicht die geschätzte Impedanz, abzustimmen.
Das Timing oder die Zeitplanung (Scheduling) von adaptiven Abstimmungsoperationen sind abhängig von der bestimmten Kommunikationsvorrichtung und dem System, in denen sie arbeiten sollen. Wie oben beschrieben, kann die Ausführung des erfinderischen Abstimmungsverfahrens durch ein Timeout oder durch einen anderen Kommunikationsvorrichtungsprozess oder -ereignis ausgelöst werden. Ob die Impedanz der Kommunikationseinheit 12 oder der Anpassungsschaltung 108/Antenne 16 zu einer bestimmten Zeit gemessen wird, ist auch abhängig von der Vorrichtung und den erwarteten Betriebsbedingungen und kann entweder unabhängig oder abhängig ausgelöst werden. Die Impedanz der Kommunikationseinheit 12 neigt typischerweise dazu, stabiler zu sein als die der Anpassungsschaltung 108 und der Antenne 16 und muss deswegen möglicherweise nicht so häufig bestimmt werden. Zum Beispiel kann der Schalter 142a einmal täglich betätigt werden, um die Impedanz der Kommunikationseinheit zu bestimmen, während die Impedanz der Anpassungsschaltung 108/Antenne 16 alle paar Minuten bestimmt werden kann. Ein Bestimmungszyklus der Impedanz der Kommunikationseinheit kann auch ausgeführt werden, wenn der Signalprozessor 98 eine exakte oder fast exakte Impedanzanpassung feststellt, um sicherzustellen, dass die anzupassende Impedanz genau ist. Viele weitere Scheduling- oder Auslöse-Schemen sind offensichtlich, die alle als in dem Umfang der Erfindung befindlich betrachtet werden.
Das Konzept des Zurückschauens in die Kommunikationseinheit 12, zum ihre effektive Impedanz zu bestimmen, kann erweitert werden, um ein weiteres adaptiven Anpassungsschema gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu umfassen, wie in 15 gezeigt. Wie in der Technik bekannt, können moderne Kommunikationseinheiten Impedanzanpassungsschaltungen wie 152 umfassen, die vorgesehen sind, um die effektive Impedanz der Kommunikationseinheit oder des Funks 12 mit der charakteristischen Impedanz einer Leitung abzustimmen, welche die Einheit mit der Antenne 16 verbindet, die gemäß dem obigen Beispiel ein Koaxialkabel mit einer charakteristischen Impedanz von 50 Ω sein kann. Die Kommunikationsvorrichtung 150 arbeitet genauso wie die oben beschriebene Vorrichtung 140, um die Impedanz entweder der Kommunikationseinheit 12 oder der Anpassungsschaltung 108/Antenne 16 zu bestimmen. In diesem vierten Ausführungsbeispiel verwendet der Prozessor 98 die bestimmte Impedanz der Kommunikationseinheit, um ein Steuersignal zu erzeugen, das in die Funk-Impedanzanpassungsschaltung 152 eingegeben wird. Somit wird die Funk-Impedanzanpassungsschaltung 152 vorzugsweise angepasst, um die Funkimpedanz mit dem bekannten Abschluss 106 anzupassen, oder zumindest ein vorgegebenes Verhältnis zwischen der Impedanz der Kommunikationseinheit und dem bekannten Abschluss beizubehalten. Impedanzänderungen in der Kommunikationseinheit 12 werden folglich in der Anpassungsschaltung 152 kompensiert und sollten die adaptive Antennenabstimmungsverarbeitung basierend auf dem bekannten Abschluss nicht beeinflussen. Diese duale adaptive Abstimmungsanordnung kann auch mit einer geschalteten Architektur implementiert werden, wie in 10 gezeigt. Ein Auslösen der zwei unterschiedlichen adaptiven Abstimmungsprozesse kann Zeit- oder Ereignisbasiert und abhängig oder unabhängig sein.
16 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, in der Funk- und Antennen-Impedanzen gleichzeitig gemessen werden können. Die Vorrichtung 160 umfasst drei IDT-Leiterbahnen 162, 132a und 132b, von denen jede wie oben diskutiert arbeitet, um eine SAW von einer Signaleingabe zu erzeugen und eine reflektierte SAW zurückzusenden, aus der Impedanzcharakteristiken der unbekannten Abschlüsse relativ zu dem bekannten Abschluss 106 bestimmt werden können und geeignete Anpassungsschaltungs-Steuersignale erzeugt werden kön nen. Obwohl in der 16 gezeigt, muss die Funk-Impedanzanpassungsschaltung 152 nicht immer vorgesehen werden, abhängig von der spezifischen Implementierung der Erfindung.
Im Vergleich mit den Vorrichtungen 140 und 150 umfasst die Vorrichtung 160 eine einfachere Schaltungsanordnung. Der Schalter 172a ist normalerweise geöffnet und der Schalter 172b verbindet normalerweise die Kommunikationseinheit 12 mit der Antennenanpassungsschaltung 108. Wenn die erfinderischen adaptiven Abstimmungsoperationen durchgeführt werden sollen, schalten der Schalter 172b zu seiner anderen Position, um die Antennenanpassungsschaltung 108 mit dem IDT 84a zu verbinden. Der Schalter 172a schließt dann, um die Kommunikationseinheit 12 mit dem IDT 168 zu verbinden. Der Signalgenerator 96 regt die Eingangs-IDTs 166, 134a und 134b an und reflektierte SAWs werden in elektrische Signale in den Ausgangs-IDTs 166, 136a und 136b wie oben umgewandelt. Die Schalter 172a und 172b werden dann in ihre jeweiligen normalen Betriebspositionen umgeschaltet.
Die Vorrichtung 160 ist zu vielen unterschiedlichen Betriebsmodi fähig. Eine Antennenimpedanz, eine Funkimpedanz oder beides kann jederzeit bestimmt werden. Jedoch, auch wenn nur eine Funkimpedanz in einem bestimmten Betriebszyklus bestimmt werden soll, muss der Schalter 172b von seiner normalen Betriebsposition umgeschaltet werden, um die Antennenimpedanzanpassungsschaltung und die Antenne 16 von dem Funk zu trennen. Der Signalprozessor 98 kann ein Steuersignal der Antennenimpedanzanpassungsschaltung erzeugen, ein Steuersignal der Funkimpedanzanpassungsschaltung oder beides erzeugen. Wenn nur ein Steuersignal der Antennenimpedanzanpassungsschaltung erzeugt werden soll, in Anwendungen, in denen die Vorrichtung zum Beispiel keine Funkimpedanzanpassungsschaltung 152 hat, können die Reflexionscharakteristiken der tatsächlichen Funkimpedanz von dem Prozessor 98 verwendet werden, wie oben diskutiert wurde, um die gespeicherte Betrags- und Phasen-Information zu aktualisieren, die von dem Signalprozessor 98 verwendet wird, oder um eine Verschiebung zwischen den tatsächlichen und den geschätzten Reflexionscharakteristiken zu bestimmen.
Eine Abwärtswandlung der elektrischen Signale von dem Ausgangs-IDT 136a in den 14 und 15 kann einfach erreicht werden unter Verwendung einer Anordnung, wie sie in der 12 gezeigt wird. Für die passive Dreifach-Leiterbahn-SAW-Vorrichtung in der 16 können ausgegebene elektrische Signale von den Ausgangs-IDTs 166 und 136a gleichzeitig abwärtsgewandelt werden unter Verwendung von zwei Mischern 174a und 174b und Filtern 176a und 176b, wie in 17 gezeigt. Wenn dieser Typ einer Abwärtswandlung implementiert ist, muss der Signalprozessor 98 gespeicherte Betrags- und Phasen-Reflexionscharakteristiken für den bekannten Abschluss 106 verwenden, um eine relevante Information aus dem gemischten Signal zu bestimmen. Unter Bezugnahme auf 17 erfordert der Prozessor 98 abwärtsgewandelte Versionen der Signale von den IDTs 166 und 136a. Die einzige Weise, auf die der Prozessor 98 derartige Signale aus den gemischtes Signalen wiedergewinnen kann, ist, auf die vorher gespeicherte Betrags- und Phasen-Information zuzugreifen, die das Signal betrifft, mit den die gewünschten Signale gemischt wurden.
Ein mögliches Problem mit diesem Abwärtswandlungs-Schema ist, dass die gespeicherte Betrags- und Phasen-Information und der Betrag und die Phase des Referenzsignals, das tatsächlich durch den mit dem bekannten Abschluss 106 verbundenen IDT erzeugt wurde, nicht die selben sind. Wie oben unter Bezugnahme auf die Impedanz der Kommunikationseinheit 12 beschrieben wurde, beeinflussen Temperatur und Umgebungsbedingungen den bekannten Abschluss 106. Dies kann zu einer Situation führen, in welcher der gespeicherte Betrag und die Phase nicht mehr genau den tatsächlichen Referenzbetrag und die Referenzphase des Signals repräsentieren, das von dem IDT 84b erzeugt wird. Obwohl der IDT 84b eine Abwärtswandlung der Ausgabesignale vereinfacht, die von den anderen IDTs in der passiven SAW-Vorrichtung erzeugt werden, wenn die gespeicherte Information nicht genau ist, ist eine Verarbeitung, die durch den Prozessor 98 basierend auf dem gespeicherten Signal durchgeführt wird, fehlerhaft. Die auf IDT/gespeicherte Information basierende Abwärtswandlung ist einfacher und verbraucht weniger Energie als herkömmliche Abwärtswandlungstechniken, da kein lokaler Oszillator oder Frequenzsynthesizer erforderlich ist, ist aber anfällig für Störungen, die durch Variationen der Referenz verursacht werden.
Die Effekte einer derartigen Fehlanpassung oder einer Verschiebung zwischen den tatsächlichen und den gespeicherten Reflexionscharakteristiken können minimiert werden durch Verwendung eines stabilen bekannten Abschlusses. Zum Beispiel neigt ein Abschluss mit offenem Stromkreis oder ein kurzgeschlossener Abschluss dazu, stabiler als ein Widerstand zu sein. Derartige Versuche, den bekannten Abschluss 106 zu stabilisieren, adressieren nicht eine mögliche Instabilität in der Referenz-IDT-Leiterbahn 132b selbst. Da alle IDT-Leiterbahnen physikalisch nah beieinander angeordnet sind und deren Herstellung streng kontrolliert wird, um sicherzustellen, dass entsprechende IDTs in jeder Leiterbahn identisch sind, sollten Veränderungen der Referenz-Leiterbahn-IDTs ähnlich die anderen IDTs beeinflussen. Unter Bezugnahme auf die Phase zum Beispiel, wenn eine Temperaturveränderung die IDT-Leiterbahn 132b beeinflusst, um die Phase des reflektierten Signals φ_r zu veranlassen, von der gespeicherten, erwarteten Phase φ_s um einen Betrag φ_o versetzt zu werden, wobei |φ_o| = |φ_r – φ_s|, dann sollte die Phase jedes reflektierten Signals, das in jeder der anderen IDT-Leiterbahnen 162 und 132a erzeugt wird, eine ähnliche Phasenverschiebung von der erwarteten Signalphase haben. Wie für Fachleute offensichtlich ist, heben sich in der Abwärts-Wandlungs-Anordnung der 17 derartige identische Phasenverschiebungen effektiv gegenseitig auf in dem gefilterten Tiefpasssignal. Variationen des Reflexionsbetrags der IDT-Leiterbahn können weiterhin Verarbeitungsfehler verursachen, aber ein stabiler bekannter Abschluss minimiert zumindest oder eliminiert idealerweise Phasenverarbeitungsfehler.
Wenn ein relativ stabiles Referenzsignal von einem lokalen Oszillator oder von einem Frequenzsynthesizer für eine Abwärts-Wandlung verfügbar ist, dann kann ein herkömmlicheres Abwärts-Wandlungs-Schema als in der 11 implementiert werden, um beide diese Probleme zu überwinden. Eine Betrags- und Phasen-Information hinsichtlich des Referenzsignals kann gespeichert werden oder ist anderweitig zugänglich für den Prozessor 98 und sollte genau bleiben, vorausgesetzt dass das Referenzsignal stabil ist. 18 zeigt eine derartige Abwärts-Wandlungs-Anordnung für eine simultane Abwärts-Wandlung der ausgegebenen elektrischen Signale von den IDTs 166 und 136a. Mit dieser Abwärts-Wandlungs-Anordnung kann eine Dual-Leiterbahn-Vorrichtung 190 implementiert werden, wie in der 19 gezeigt.
Die Kommunikationsvorrichtung 190, einschließlich einer Abwärts-Wandlungs-Anordnung der 18, sollte eine genaue Impedanzanpassung vorsehen. Die Signale, die zu den tatsächlichen Impedanzen der Kommunikationseinheit 12 proportional sind, und die Kombination der Antennenimpedanzanpassungsschaltung 108 und der Antenne 16 können verglichen werden. Geeignete Steuersignale können dann für die Antennenimpedanzanpassungsschaltung 108 und/oder die Funkimpedanzanpassungsschaltung 152 erzeugt werden, wenn vorhanden. Obwohl der herkömmliche Abwärts-Wandlungs-Prozess, der in der Vorrichtung 190 angenommen wird, einen lokalen Oszillator oder andere Frequenzsynthezisermittel erfordert, um ein Referenzsignal zu erzeugen, kann das Referenzsignal von der Kommunikationseinheit 12 verfügbar sein, insbesondere wenn die IDTs ausgebildet sind, an einer Kommunikationskanalfrequenz zu arbeiten.
In den obigen Ausführungsbeispielen resultiert eine Anregung der IDT-Leiterbahnen in einer Injektion bzw. Eingabe von elektrischen Signalen in die Antenne 16, die Kommunikationseinheit 12 oder beide. Zum Beispiel werden in der 19, wenn die Funk- und Antennen-Impedanzen gemessen werden, SAWs, die durch die Eingangs-IDTs 164 und 134a erzeugt werden, in elektrische Signale durch die IDTs 168 und 84a umgewandelt, wobei die Signale in die Kommunikationseinheit 12 und die Antenne 16 durch die Impedanzanpassungsschaltung 108 eingegeben werden.
Wenn die Betriebsfrequenz der IDTs eine Kommunikationskanalfrequenz ist, dann wird das Signal, das in die Antenne 16 eingegeben wird, über die Luft ausgestrahlt. Jedoch erfordert eine Anregung der passiven SAW-Vorrichtung Signale mit sehr niedriger Leistung, so dass die ausgestrahlten Signale sich nicht weit von der Kommunikationsvorrichtung ausbreiten. Selbst wenn derartige ausgestrahlte Signale von einer anderen Vorrichtung empfangen werden, werden die Signale nicht moduliert oder codiert gemäß von Kommunikationssignal-Modulations- oder -Codierungsschemen, die in einem System verwendet werden, in dem die Vorrichtung arbeiten soll. Keinem Empfänger wäre es somit möglich, das ausgestrahlte Signal zu demodulieren oder zu decodieren, was folglich wahrscheinlich als Rauschen interpretiert wird. Ähnlich wird das Signal, das in die Kommunikationseinheit 12 eingegeben wird, nicht moduliert und nicht codiert und wird folglich ebenso nur als ein Rauschsignal interpretiert.
Die Größe einer kompletten passiven SAW-Vorrichtung, wie in der Erfindung verwendet, kann in dem Bereich von 3 Quadratmillimeter liegen, wie für Fachleute offensichtlich ist. Dies würde ermöglichen, dass die Vorrichtung in kleinen Kommunikationsvorrichtungen mit begrenztem verfügbaren Raum aufgenommen werden, wie drahtlose Telefone, zellulare Telefone, Kommunikationsaktivierte persönliche digitale Assistenten (PDAs) oder derartige tragbare elektronische Kommunikationsvorrichtungen, wie in der ebenfalls anstehenden U.S.-Patentanmeldung Nr. US 2003062259 A1 mit dem Titel „Hand-Held Electronic Devices With a Keyboard Optimized for Use With the Thumbs" beschrieben wird. Eine Implementierung in andere drahtlose Kommunikationsvorrichtungen mit weniger einschränkenden Raumeinschränkungen, wie drahtlose Modems, wird ebenfalls erwogen. Das U.S.-Patent 5,619,531 mit dem Titel „Wireless Radio Modem with Minimal Interdevice RF Interference", veröffentlicht am 8. April 1997, und U.S.-Patent 5,764,693 mit dem Titel „Wireless Radio Modem with Minimal Inter-Device RF Interference", veröffentlicht am 9. Juni 1998, die beide der Anmelderin der vorliegenden Erfindung erteilt wurden, offenbaren Beispiele von drahtlosen Modem, in denen eine Implementierung der vorliegenden Erfindung erwogen wird.
Signalerzeugungs- und Signalverarbeitungsfunktionen können implementiert werden unter Verwendung existierender Kommunikationsvorrichtungs-Verarbeitungsanordnungen, wie zum Beispiel Softwarecode in einem DSP. Somit wären die einzigen zusätzlichen Komponenten, die für eine Implementierung der Erfindung in vielen modernen existierenden Kommunikationsvorrichtungen erforderlich sind, die Abwärts-Wandlungs- und Schalter-Anordnungen. Existierende Impedanzanpassungsschaltungen erfordern nur das Hinzufügen einer variablen Impedanz-Komponente, wie ein Varactor, oder den Ersatz einer festen Impedanz durch eine variable Impedanz-Komponente. Obwohl eine derartige Nachrüstung von existierenden Vorrichtungen möglich ist, wird die Erfindung am einfachsten während der Herstellung von neuen Kommunikationsvorrichtungen implementiert.
Es sollte angemerkt werden, dass die obige Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele nur auf beispielhafte Weise betrifft. Viele Variationen der Erfindung sind für Fachleute offensichtlich und derartige offensichtliche Variationen befinden sich in dem Umfang der Erfindung, wie beschrieben und beansprucht, ob ausdrücklich beschrieben oder nicht.
Zum Beispiel umfassen die Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt werden, IDTs mit einem Ende bzw. einem Abschluss. Differentiale und SPUDT-Typ-IDT-Gestaltungen werden ebenfalls in Betracht gezogen, werden aber in den Zeichnungen nicht gezeigt, um eine Überfüllung zu vermeiden. Die Betriebsfrequenz der IDTs ist ein Gestaltungskriterium, das von der bestimmten Kommunikationsvorrichtung und dem Kommunikationssystem abhängig ist, in denen es arbeitet. Alternative Schalteranordnungen können ebenfalls für Fachleute offensichtlich sein und sollten als in dem Umfang der Erfindung enthalten betrachtet werden. Obwohl in den Zeichnungen nicht detailliert gezeigt, können die Impedanzanpassungsschaltungen 108 und 152 jeder bekannte Anpassungsschaltungs-Typ oder Topologie sein, umfassen aber zumindest eine anpassbare Komponente.

Claims

Verfahren zum adaptiven Abstimmen in einem drahtlosen Kommunikationsgerät (100), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmen von Betrags- und Phasenunterschieden zwischen einer Impedanz einer Anpassungsschaltung (108) und einer Anpassungsimpedanz, indem ein elektrisches Eingangssignal angelegt wird, um eine passive akustische Oberflächenwellen-Einheit (94a, 94b), SAW-Einheit, anzuregen, und Verarbeiten von elektrischen Ausgangssignalen, welche von der SAW-Einheit (94a, 94b) als Antwort auf das elektrische Eingangssignal erzeugt werden, um ein Steuersignal zu erzeugen; und Einstellen der Impedanz der Anpassungsschaltung (108), so dass die Unterschiede in Abhängigkeit des Steuersignals kompensiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens die Schritte umfasst: Bereitstellen einer ersten Interdigitaltransducer-Leiteranordnung, IDT-Leiteranordnung, umfassend einen ersten Eingangs-IDT (82a), welcher ausgestaltet ist, bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal eine SAW-Ausgabe zu erzeugen, einen ersten Ausgangs-IDT (82a), welcher ausgestaltet ist, bei Anregung durch eine SAW-Einspeisung ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, und einen ersten abgeschlossenen IDT (84a), welcher neben dem ersten Eingangs-IDT (82a) und dem ersten Ausgangs-IDT (82a) angeordnet ist und ausgestaltet ist, bei Anregung durch ein elektrisches Eingangssignal eine SAW-Ausgabe und bei Anregung durch eine SAW-Einspeisung ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen; Bereitstellen einer ersten Abschlussschaltung (108), welche mit dem ersten abgeschlossenen IDT (84a) verbunden ist und den ersten abgeschlossenen IDT (84a) veranlasst, als Antwort auf eine SAW, welche von dem ersten Eingangs-IDT erzeugt wird, eine SAW zu dem ersten Ausgangs-IDT (82a) zu reflektieren; Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an den ersten Eingangs-IDT (82a) zur Erzeugung einer ersten SAW; Entgegennehmen eines ersten elektrischen Ausgangssignals, welches von dem ersten Ausgangs-IDT (82a) als Antwort auf eine erste reflektierte SAW erzeugt wird, welche von dem ersten abgeschlossenen IDT (84a) als Antwort auf die erste SAW erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Bestimmens ferner den Schritt umfasst: Verarbeiten des ersten elektrischen Ausgangssignals zum Bestimmen des Impedanz-Betrages und der Impedanz-Phase der ersten Abschlussschaltung (108).
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste Abschlussschaltung eine Impedanz-Anpassungsschaltung (108) ist und wobei der Schritt des Bestimmens ferner den Schritt umfasst: Vergleichen des Impedanz-Betrages und der Impedanz-Phase der ersten Abschlussschaltung mit einem vorbestimmten Betrag und einer vorbestimmten Phase der Anpassungsimpedanz, so dass die Betrags- und Phasenunterschiede bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Bestimmens ferner die Schritte umfasst: Bereitstellen einer zweiten IDT-Leiteranordnung (94b), umfassend einen zweiten Eingangs-IDT (82b), der ausgestaltet ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen, wenn dieser von einem elektrischen Eingangssignal angeregt wird, und einen zweiten Ausgangs-IDT (82b), welche ausgestaltet ist, ein elektrisches Ausgangssignals zu erzeugen, wenn dieser von einer SAW-Einspeisung angeregt wird, und einen zweiten abgeschlossenen IDT, welcher neben dem zweiten Eingangs-IDT (82b) und dem zweiten Ausgangs-IDT (82b) angeordnet ist und ausgestaltet ist, eine SAW-Ausgabe zur erzeugen, wenn dieser von einem elektrischen Eingangs-Signal angeregt wird, und eine elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, wenn dieser von einer SAW-Einspeisung angeregt wird; Bereitstellen einer zweiten Abschlussschaltung (106), welche mit dem abgeschlossenen IDT (84b) verbunden ist und den zweiten abgeschlossenen IDT (84b) veranlasst, als Antwort auf eine SAW, welche von dem zweiten Eingangs-IDT (82b) erzeugt wird, eine SAW zu dem zweiten Ausgangs-IDT (82b) zu reflektieren; Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an den zweiten Eingangs-IDT (82b) zur Erzeugung einer zweiten SAW; und Entgegennehmen eines zweiten elektrischen Ausgangssignals, welches von dem zweiten Ausgangs-IDT (82b) als Antwort auf eine zweite reflektierte SAW erzeugt wird, welche von dem zweiten abgeschlossenen IDT (84b) als Antwort auf die zweite SAW erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste Abschlussschaltung eine Impedanz-Anpassungsschaltung (108) ist, die zweite Abschlussschaltung eine Referenzschaltung (106) ist, die eine bekannte Impedanz aufweist, und der Schritt des Bestimmens die Schritte umfasst: in der Frequenz Abwärtswandeln des ersten elektrischen Signals durch: Mischen des ersten und zweiten elektrischen Ausgangssignals, um ein gemischtes Signal zu erzeugen; und Tiefpass-Filtern des gemischten Signals, um ein gefiltertes Signal zu erzeugen; und Verarbeiten des gefilterten Signals, um den Impedanz-Betrag und die Impedanz-Phase der ersten Abschlussschaltung (104) zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Bestimmens ferner die Schritte umfasst: Vergleichen des Impedanz-Betrages und der Impedanz-Phase der ersten Abschlussschaltung mit einem vorbestimmten Betrag und einer vorbestimmten Phase der Anpassungsimpedanz, um dabei die Betrags- und Phasenunterschiede zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der erste Eingangs-IDT und der erste Ausgangs-IDT einen ersten Eingangs/Ausgangs-IDT (82a) umfassen, welcher erste elektrische Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse aufweist, und wobei: der Schritt des Anlegens eines elektrischen Eingangssignals an den ersten Bingangs-IDT (82a) den Schritt des Anlegens eines elektrischen Eingangssignals an die ersten elektrischen Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse umfasst; und der Schritt des Entgegennehmens eines ersten elektrischen Ausgangssignals den Schritt des Entgegennehmen einer ersten elektrischen Ausgangssignals von den ersten elektrischen Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zweite Eingangs-IDT und der zweite Ausgangs-IDT eine zweiten Eingangs/Ausgangs-IDT (82b) umfassen, welcher zweite elektrische Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse aufweist, und wobei: der Schritt des Anlegens eines elektrischen Eingangssignals an den zweiten Eingangs-IDT (82b) den Schritt des Anlegens eines elektrischen Eingangssignals an die zweiten elektrischen Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse umfasst; und der Schritt des Entgegennehmens eines zweiten elektrischen Ausgangssignals den Schritt des Entgegennehmens des zweiten elektrischen Ausgangssignals von den zweiten elektrischen Eingangs/Ausgangs-Anschlüssen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, welches ferner die Schritte umfasst: Bereitstellen einer dritten Abschlussschaltung; und schaltbares Verbinden entweder der ersten Abschlussschaltung (108) oder der dritten Abschlussschaltung mit dem ersten abgeschlossenen IDT (84a).
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die erste Abschlussschaltung eine Impedanz-Anpassungsschaltung (108) ist, die dritte Abschlussschaltung die Anpassungsimpedanz ist, und der Schritt des Bestimmens ferner die Schritte umfasst: Verbinden der ersten Abschlussschaltung (108) mit dem ersten abgeschlossenen IDT (84a); Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an den ersten Eingangs-IDT (82a) zur Erzeugung der ersten SAW; Entgegennehmen des ersten elektrischen Ausgangssignals; Verbinden der dritten Abschlussschaltung mit dem ersten abgeschlossenen IDT (84a); Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an den ersten Eingangs-IDT (82a) zur Erzeugung einer dritten SAW; und Entgegennehmen eines dritten elektrischen Ausgangssignals, welches von dem ersten Ausgangs-IDT (82a) als Antwort auf eine dritte reflektierte SAW erzeugt wird, welche von dem ersten abgeschlossenen IDT (84a) als Antwort auf die dritte SAW erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt des Bestimmens ferner den Schritt umfasst: Verarbeiten des ersten und dritten elektrischen Ausgangssignals zum Bestimmen der Betrags- und Phasenunterschiede.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Bestimmens ferner die Schritte umfasst: Bereitstellen einer dritten IDT-Leiteranordnung, umfassend eine dritte Eingangs-IDT, welche ausgestaltet ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen, wenn dieser durch eine elektrisches Eingangssignal angeregt wird, und eine dritte Ausgangs-IDT, welche ausgestaltet ist, ein elektrisches Ausgangssignals zu erzeugen, wenn dieser von einer SAW-Einspeisung angeregt wird, und einen dritten abgeschlossenen IDT, welcher neben dem dritten Eingangs-IDT und dem dritten Ausgangs-IDT angeordnet ist und ausgestaltet ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen, wenn dieser von einem elektrischen Eingangssignal angeregt wird, und ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, wenn dieser von einer SAW-Einspeisung angeregt wird; Bereistellen einer dritten Abschlussschaltung, welche mit dem abgeschlossenen IDT verbunden ist und den dritte abgeschlossenen IDT veranlasst, eine SAW zu dem dritten Ausgangs-IDT als Antwort auf eine SAW zu reflektieren, welche von dem dritten Eingangs-IDT erzeugt wird; Anlegen eines elektrischen Eingangssignals an den dritten Eingangs-IDT zur Erzeugung einer dritten SAW; und Entgegennehmen eines dritten elektrischen Ausgangssignals, welches von dem dritten Ausgangs-IDT als Antwort auf eine dritte reflektierte SAW erzeugt wird, welche von dem dritten abgeschlossenen IDT als Antwort auf die dritte SAW erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die dritte Abschlussschaltung eine Impedanz-Anpassungsschaltung (108) ist, die zweite Abschlussschaltung eine Referenz-Schaltung ist, welche eine bekannte Impedanz aufweist, die dritte Abschlussschaltung die Anpassungsimpedanz ist, und der Schritt des Bestimmens die Schritte umfasst: in der Frequenz Abwärtswandeln des ersten und dritten elektrischen Ausgangssignals durch: Mischen des ersten und dritten elektrischen Ausgangssignals, um ein erstes gemischtes Signal zu erzeugen; Mischen des zweiten und dritten elektrischen Ausgangssignals, um ein zweites gemischtes Signal zu erzeugen; Tiefpass-Filtern des ersten und zweiten gemischten Signals, um ein erstes bzw. ein zweites gefiltertes Signal zu erzeugen; und Verarbeiten des ersten gefilterten Signals und des zweiten gefilterten Signals, um die Betrags- und Phasenunterschiede zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste Abschlussschaltung eine Impedanz-Anpassungsschaltung (108) ist, die zweite Abschlussschaltung die Anpassungsimpedanz ist, und der Schritt des Bestimmens die Schritte umfasst: Verarbeiten des ersten elektrischen Ausgangssignals, um einen Impedanz-Betrag und eine Impedanz-Phase der ersten Abschlussschaltung (108) zu bestimmen; Verarbeiten des zweiten elektrischen Ausgangssignals, um einen Impedanz-Betrag und eine Impedanz-Phase der zweiten Abschlussschaltung zu bestimmen; und Vergleichen des Impedanz-Betrages und der Impedanz-Phase der ersten Abschlussschaltung (108) mit dem Impedanz-Betrag und der Impedanz-Phase der zweiten Abschlussschaltung, um die Betrags- und Phasenunterschiede zu bestimmen.
Adaptives Abstimm-System in einem Kommunikationsgerät (100), wobei das adaptive Abstimm-System umfasst: eine passive akustische Oberflächenwellen-Einheit (94a, 94b), SAW-Einheit; Mittel zum Zuführen eines elektrischen Eingangssignals, um die passive SAW-Einheit (94a, 94b) anzuregen; Mittel zum Verarbeiten (98) von elektrischen Ausgangssignalen, welche von der SAW-Einheit (94a, 94b) als Antwort auf das elektrische Eingangssignal erzeugt werden, so dass ein Steuersignals erzeugt wird; und eine einstellbare Impedanz-Anpassungsschaltung (108), welche derart angeschlossen ist, dass diese das Steuersignal entgegennimmt, wobei die Impedanz der Impedanz-Anpassungsschaltung (108) abhängig von dem Steuersignal ist.
System nach Anspruch 16, wobei die passive SAW-Einheit (94a, 94b) eine erste Interdigitaltransducer-Leiteranordnung (94a), IDT-Leiteranordnung, umfasst, wobei die erste Anordnung beinhaltet: einen ersten Eingangs-IDT (82a), welcher ausgestaltet ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen, wenn dieser mit einem elektrischen Eingangssignal angeregt wird; einen ersten Ausgangs-IDT (82a), welcher ausgestaltet ist, ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, wenn dieser durch eine SAW-Einspeisung angeregt wird; einen ersten abgeschlossenen IDT (82a), welcher neben dem ersten Eingangs-IDT (82a) und dem ersten Ausgangs-IDT (82a) angeordnet ist und ausgestaltet ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen, wenn dieser durch ein elektrisches Eingangssignal angeregt wird, und ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, wenn dieser durch eine SAW-Einspeisung angeregt wird; und eine erste Abschlussschaltung (108), welche mit dem ersten abgeschlossenen IDT (84a) verbunden ist und welche den ersten abgeschlossenen IDT (84a) veranlasst, als Antwort auf eine SAW, welche von dem ersten Eingangs-IDT (82a) erzeugt wird, eine SAW zu dem ersten Ausgangs-IDT (82a) zu reflektieren, wobei der Betrag und die Phase der reflektierten SAW von der ersten Abschlussschaltung (108) abhängig sind.
System nach Anspruch 17, wobei: der erste Eingangs-IDT (82a) eine erste SAW als Antwort auf ein elektrisches Eingangssignal von den Mittels zum Zuführen erzeugt; und der erste Ausgangs-IDT (82a) ein erstes elektrisches Ausgangssignal als Antwort auf eine erste reflektierte SAW erzeugt, welche von dem ersten abgeschlossenen IDT (4a) als Antwort auf die erste SAW erzeugt wird.
System nach Anspruch 18, wobei die erste Abschlussschaltung die einstellbare Impedanz-Anpassungsschaltung (108) umfasst, und die Mittel zum Verarbeiten das Steuersignal basierend auf einem Vergleich zwischen dem ersten elektrischen Ausgangssignal und einem vorbestimmten Signal erzeugen.
System nach Anspruch 19, wobei das vorbestimmte Signal abhängig von einer von der Impedanz-Anpassungsschaltung (108) anzupassenden Impedanz ist.
System nach Anspruch 18, wobei das System ferner einen Frequenz-Abwärtswandler umfasst, wobei der Wandler umfasst: einen Oszillator (116) zum Erzeugen eines Referenz-Frequenz-Signals; einen Mischer (112a) zum Mischen des ersten elektrischen Ausgangssignals und des Referenz-Frequenz-Signals, um ein gemischtes Signal zu erzeugen; und ein Tiefpass-Filter (114a) zum Filtern des gemischten Signals, um eine abwärts gewandeltes Signal zu erzeugen, wobei die Mittel zum Verarbeiten (98) ein Steuersignal basierend auf dem abwärts gewandelten Signal erzeugen.
System nach Anspruch 18, wobei die passive SAW-Einheit (94a, 94b) ferner eine zweite IDT-Leiteranordnung (94b) umfasst, wobei die zweite Anordnung beinhaltet: einen zweiten Eingangs-IDT (82b), welcher ausgestaltet ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen, wenn dieser mit einem elektrischen Eingangssignal angeregt wird; eine zweiten Ausgangs-IDT (82b), welcher ausgestaltet ist, ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, wenn dieser durch eine SAW-Einspeisung angeregt wird; einen zweiten abgeschlossenen IDT (82b), welcher neben dem zweiten Eingangs-IDT (82a) und dem zweiten Ausgangs-IDT (82a) angeordnet ist und ausgestaltet ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen, wenn dieser durch ein elektrisches Eingangssignal angeregt wird, und ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, wenn dieser durch eine SAW-Einspeisung angeregt wird; und eine zweite Abschlussschaltung (106), welche mit dem zweiten abgeschlossenen IDT (84b) verbunden ist und welche den zweiten abgeschlossenen IDT (84b) veranlasst, als Antwort auf eine SAW, welche von dem zweiten Eingangs-IDT (82a) erzeugt wird, eine SAW zu dem zweiten Ausgangs-IDT (82b) zu reflektieren, wobei der Betrag und die Phase der reflektierten SAW von der zweiten Abschlussschaltung (108) abhängig sind.
System nach Anspruch 22, wobei die zweite Abschlussschaltung (106) eine bekannte Impedanz ist.
System nach Anspruch 23, wobei die bekannte Impedanz eine durch die Impedanz-Anpassungsschaltung (108) anzupassende Impedanz ist.
System nach Anspruch 22, wobei die zweite Abschlussschaltung eine unbekannte durch die Impedanz-Anpassungsschaltung (108) anzupassende Impedanz ist.
System nach Anspruch 22, wobei die erste Eingangs-IDT und der erste Ausgangs-IDT einen ersten Eingangs/Ausgangs-IDT (2a) umfassen und der zweite Eingangs-IDT und der zweite Ausgangs-IDT einen zweiten Eingangs/Ausgangs-IDT (82b) umfassen.
System nach Anspruch 22, wobei die einstellbare Impedanz-Anpassungsschaltung (108) wirksam mit einer Antenne (16) verbunden ist.
System nach Anspruch 22, wobei die erste Abschlussschaltung (108) schaltbar mit dem ersten abgeschlossenen IDT (84a) in der ersten IDT-Leiteranordnung (94a) verbunden ist.
System nach Anspruch 28, wobei eine Schaltung aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Abschlussschaltungen schaltbar mit dem ersten abgeschlossenen IDT (84a) verbindbar ist.
System nach Anspruch 29, wobei die Mehrzahl der unterschiedlichen Abschlussschaltungen die Impedanz-Anpassungsschaltung (108) und eine durch die Impedanz-Anpassungsschaltung (108) anzupassende Impedanz beinhaltet.
System nach Anspruch 22, welches ferner Frequenz-Abwärtswandlungs-Mittel, welche mit dem ersten und dem zweiten Ausgangs-IDT verbunden sind, und die Mittel zum Verarbeiten (98) umfasst, wobei die Abwärtswandlungs-Mittel umfassen: Oszillator-Mittel (116) zum Erzeugen eines Referenzsignals; einen ersten Mischer (112a), welcher Eingange aufweist, welche zur Entgegennahme des Referenzsignals und des ersten elektrischen Ausgangssignals verbunden sind; einen zweiten Mischer (112), welche Eingange aufweist, welche zur Entgegennahme des Referenzsignals und des zweiten elektrischen Ausgangssignals verbunden sind; ein erstes Tiefpass-Filter (114a), welches einen Eingang aufweist, welcher mit dem ersten Mischer (112) verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, welche mit den Mitteln zum Verarbeiten (98) verbunden ist; und ein zweites Tiefpass-Filter (114b), welches einen Eingang aufweist, welcher mit dem zweiten Mischer (112b) verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, welche mit den Mitteln zum Verarbeiten (98) verbunden ist.
System nach Anspruch 22, wobei die passive SAW-Einheit (94a, 94b) ferner eine dritte IDT-Leiteranordnung umfasst, wobei die dritter Leiteranordnung beinhaltet: einen dritten Eingangs-IDT, welcher ausgestaltet ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen, wenn dieser durch ein elektrisches Eingangssignal angeregt wird; einen dritten Ausgangs-IDT, welcher ausgestaltet ist, ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, wenn dieser durch eine SAW-Einspeisung angeregt wird; einen dritten abgeschlossenen IDT, welche neben dem dritten Eingangs-IDT und dem dritten Ausgangs-IDT angeordnet ist und ausgestaltet ist, eine SAW-Ausgabe zu erzeugen, wenn dieser durch ein elektrisches Eingangssignal angeregt wird, und ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, wenn dieser durch einen SAW-Einspeisung angeregt wird; und eine dritte Abschlussschaltung, welche mit dem dritten abgeschlossenen IDT verbunden ist und den dritten abgeschlossenen IDT veranlasst, als Antwort auf eine SAW, welche von dem dritten Eingangs-IDT erzeugt wird, eine SAW zu dem dritten Ausgangs-IDT zu reflektieren, wobei der Betrag und die Phase der reflektierten SAW von der dritten Abschlussschaltung abhängig sind.
System nach Anspruch 32, wobei: der zweite Eingangs-IDT (82b) als Antwort auf ein elektrisches Eingangssignal von den Mitteln zum Zuführen einen zweiten SAW erzeugt; der zweite Ausgangs-IDT (82b) als Antwort auf eine zweite reflektierte SAW, welche von dem zweiten abgeschlossenen IDT (84a) als Antwort auf die zweite SAW erzeugt wird, ein zweites elektrisches Ausgangssignal erzeugt; der dritte Eingangs-IDT als Antwort auf ein elektrisches Eingangssignal von dem Mitteln zum Zuführen eine dritte SAW erzeugt; und der dritte Ausgangs-IDT als Antwort auf eine dritte reflektierte SAW, welche von dem dritten abgeschlossenen IDT als Antwort auf die dritte SAW erzeugt wird, ein drittes elektrisches Ausgangssignal erzeugt.
System nach Anspruch 33, wobei die Mittel zum Verarbeiten das Steuersignal basierend auf einem Vergleich zwischen dem ersten und dem dritten elektrischen Ausgangssignal erzeugen.
System nach Anspruch 34, welches ferner Abwärts-Wandlungs-Mittel umfasst, wobei die Abwärts-Wandlungs-Mittel umfassen: einen ersten Mischer, welcher Eingänge aufweist, welche angeschlossen sind, um das erste und zweite Ausgangssignal entgegenzunehmen; einen zweiten Mischer, welche Eingänge aufweist, welche angeschlossen sind, um das zweite und dritte elektrische Ausgangssignal entgegenzunehmen; ein erstes Tiefpass-Filter, welches einen Eingang aufweist, welcher mit dem ersten Mischer verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, welche mit den Mitteln zum Verarbeiten verbunden ist; und ein zweites Tiefpass-Filter, welches einen Eingang aufweist, welcher mit dem zweiten Mischer verbunden ist, und einen Ausgang aufweist, welche mit dem Mitteln zum Verarbeiten verbunden ist.
System nach Anspruch 33, wobei jeder IDT ausgestaltet ist, bei einer vorbestimmten Frequenz zu arbeiten, welche gleich einer Frequenz ist, bei welcher das Kommunikationsgerät (100) Kommunikationssignale sendet oder empfangt.
System nach Anspruch 16, wobei das Kommunikationsgerät (100) ein Schnurlos-Telefon ist.
System nach Anspruch 16, wobei das Kommunikationsgerät (100) ein mobiles Kommunikationsgerät ist.
System nach Anspruch 38, wobei das Kommunikationsgerät (100) ein Mobiltelefon ist.
System nach Anspruch 16, wobei das Kommunikationsgerät (100) ein Funk-Modem ist.
System nach Anspruch 16, wobei das Kommunikationsgerät (100) ein tragbares elektronisches Gerät ist.
System nach Anspruch 16, wobei das Kommunikationsgerät (100) ein Pager ist.
System nach Anspruch 16, wobei das Kommunikationsgerät (100) ein PDA ist.