波束切换天线系统和用于控制该系统的方法及设备技术方案

本发明专利技术提供一种波束切换天线系统和用于控制该系统的方法和设备，借助于该波束切换天线系统可以根据外部环境保持最佳的天线特性，可以减少搜索最佳波束方向的必要时间和功率消耗，可以最小化天线产生的波束的电磁波。该波束切换天线系统包括发送和接收波束的天线元件（１）；围绕所述天线元件的电介质体（７）；至少一个导电反射器（３，６），该导电反射器面向所述电介质体的外侧；和连接到所述至少一个导电反射器的接地开关电路。接地开关电路包括产生参考电压的参考电压源；连接到参考电压源的接地线路（４）；连接在接地线路和导电反射器之间的电开关装置（５）；和用于控制电开关装置的控制器。导电反射器包括上导电反射器（３），该上导电反射器具有连接到电开关装置的一端的一个末端；和下导电反射器（６），该下导电反射器具有连接到电开关装置（４）的另一端的一个末端和连接到接地线路的另一末端。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及波束切换天线，更具体而言涉及一种波束切换天线系统和用于控制该系统的方法及设备，借助于该波束切换天线系统以及该方法和设备可以根据外部环境保持最佳的天线特性，可以减少搜索最佳波束方向的必要时间和功率消耗，可以最小化从天线向用户头部辐射出的波束电磁波。
技术介绍
天线配置包括Yagi(八木天线)型，抛物线，螺旋形，平面等等，所具有的波束图可以被分类为定向或全向。当前的移动通信系统使用全向天线。图1中显示了依据相关技术的全向天线。参照图1，全向天线包括单极元件11，单极元件11是四分之一波长(λ/4)的元件，它与具有典型水平方向的导电反射器13的表面相对垂直地设置。单极元件11经由供电连接器(未显示)连接到供电线路12，导电反射器13经由建立参考电压的接地线14接地。单极元件11将来自供电线路12的射频能量转换成在大气层中以预定图形方式辐射的发射电磁波(波束图)，并将从大气层接收的电磁波转换成馈送给供电线路12的电信号。接收的信号为移动通信系统中的前向链路，发送的信号为反向链路。上述全向天线的内在特性在于它的波束图是不定向的，因此上述全向天线不能适应外部环境或使用条件，这可能要求一种定向的波束图。换句话说，在特定方向上辐射的发射能量应当在许多情况下大于或小于在别的方向上辐射的发射能量，但是相关技术的全向天线产生的波束图中，发射的能量电平在所有的方向上几乎相同，这就造成了一些不利情况。例如，使用全向天线发射特定距离所需要的能量要大于使用发射定向波束的天线所需要的能量。在较高功率电平处进行反向链路发射会产生多种负面效应，这包括减少数据通过率，增加误码率，和降低每个小区的前向链路通信容量。此外，一些终端用户关注从保持接近于头部的天线辐射的电磁波，如在使用手持移动通信终端的情况中。因此，在这种情况下使用全向天线自然会引起更多的关注。而且理想的是，诸如蜂窝电话的移动通信终端所采用的天线长度很短，以便利于制造，同时保持美观的舒适外表，而移动通信终端的工作频带是固定的，以致于不能缩短全向天线的λ/4长度。因此，相关技术的全向天线抑制外部安装天线的小型化或必要性。同时，诸如在美国专利No.6,100,843中提出的自适应定向天线能够随意地实现在特定方向上波束图的定向。所提出的天线使用五个天线元件的复合配置，该配置包括在正方形基座的四个角上设置的四个天线元件，在正方形基座的中心设置有第五个天线元件，还包括含有移相器的控制电路，该控制电路通过使用费时的操作组合来控制每个天线元件发射/接收信号的相位，在该操作期间可能出现“呼叫断开”状态。因而，自适应定向天线太大，很昂贵，并且非常缓慢，因此对于移动通信终端来说并不实用。在上述自适应定向天线的操作中，在移动通信终端的周围画出一个假想的圆圈，并将该假想的圆圈划分成多个角度，搜索每个角度来确定最佳的波束方向。在空闲时间内，通过执行对每个天线元件的每个角度的循环操作来确定波束方向。每个循环包括测量导频信号的步骤，存储测量信息的步骤和设置最佳相位的步骤。虚圆可以包括360角度之多，更大的数量带来更高的准确度，但是需要更长的时间来完成循环操作。在确定最佳波束方向的整个搜索操作中必须提高反向链路的功率，这就增加了功率消耗并产生与全向天线相同的负面效应。
技术实现思路
因此，本专利技术针对一种波束切换天线系统，该波束切换天线系统能够基本消除由于相关技术的限制和缺陷所产生的一个或多个问题。本专利技术被设计为解决前述的问题，本专利技术的一个目的在于提供一种波束切换天线系统，借助于该波束切换天线系统可以根据外部环境保持最佳的天线特性。本专利技术的另一个目的是提供一种控制波束切换天线系统的方法和设备，使用该方法和设备能够将天线产生的波束的电磁波控制为将作用到人体的辐射最小化。本专利技术的另一个目的是提供一种控制波束切换天线系统的方法和设备，使用该方法和设备能够将搜索最佳的波束定向方向所需要的时间最小化，也能减少它的功率消耗。本专利技术的其它特征和优点将在下面的叙述中进行阐述，在研究分析下文内容之后，本专利技术的特征和优点在某种程度上对于本领域的熟练技术人员来说是很明显的，或者可以从本专利技术的实践中获知。通过在说明书和权利要求书以及附图中特别指出的主题将会认识到和获得本专利技术的目的和其它优点。为了实现这些目的和其它优点，根据本专利技术的目的，如本文具体表达和概括叙述的专利技术目的，提供了一种波束切换天线系统，该波束切换天线系统包括用于发送和接收波束的天线元件；围绕所述天线元件的电介质体；至少一个导电反射器，它面向所述电介质体的外侧；和接地开关电路，它连接到所述至少一个导电反射器。接地开关电路可以包括产生参考电压的参考电压源；连接到参考电压源的接地线路；电开关装置，它连接在接地线路和至少一个导电反射器之间；和用于控制电开关装置的控制器，至少一个导电反射器可以包括一个上导电反射器和一个下导电反射器，上导电反射器具有连接到电开关装置的一端的一个末端；下导电反射器具有连接到电开关装置的另一端的一个末端和连接到接地线路的另一末端。在本专利技术的另一个方面，提供一种用于控制波束切换天线系统的方法，该波束切换天线系统包括用于形成波束的天线、至少一个用于反射波束的导电反射器、和接地开关，该接地开关将参考电压应用到至少一个导电反射器上。该方法包括形成天线元件的波束的步骤；通过控制接地开关将参考电压应用到至少一个导电反射器，将预定的波束图赋予(impart)给形成的波束的步骤。通过选择地闭合接地开关来执行波束图赋予步骤，从而赋予理想的方向、宽度和增益特性。通过确定耳机是否被连接到移动通信终端，如果耳机连接到移动通信终端，波束可以被控制为具有无方向性。通过另外确定移动通信终端的操作模式，波束可以被控制为在业务模式下具有方向性，在空闲模式下具有无方向性，如果耳机在业务模式下断开，波束可以被控制为具有方向性，如果耳机在空闲模式下断开，波束可以被控制为具有无方向性。在本专利技术的另一个方面，提供一种用于控制波束切换天线系统的设备，该波束切换天线系统包括用于形成波束的天线元件，该设备包括信号源，信号源向天线元件提供信号以形成波束；和控制器，它控制接地开关将参考电压应用到至少一个导电反射器，从而将预定的波束图赋予给形成的波束。该设备还可以包括耳机感应电路，该耳机感应电路用于确定耳机是否被连接到移动通信终端；和模式信号产生电路，该模式信号产生电路用于确定移动通信终端的操作模式。在本专利技术的另一个方面，提供一种用于控制波束切换天线系统的方法，该波束切换天线系统包括形成波束的天线元件、至少一个用于反射波束的导电反射器、和接地开关，该接地开关用于将参考电压应用到至少一个导电反射器。该方法包括步骤选择地将波束切换天线系统配置为当前方向的波束图来接收第一信号，以及配置为不定向波束图的波束切换天线系统来接收第二信号；比较第一和第二信号；通过使用接地开关，基于第一和第二信号的比较来控制波束。在本专利技术的另一个方面，提供一种用于控制波束切换天线系统的方法，该波束切换天线系统包括形成波束的天线元件、至少一个用于反射波束的导电反射器、和接地开关，该接地开关用于将参考电压应用到至少一个导电反射器。该方法包括步骤选择地将波束切换天线系统配置为不定向波束图来接收第一信号，配置为第一方向的波束图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波束切换天线系统，包括：　　　　用于发送和接收波束的天线元件；　　　　围绕所述天线元件的电介质体；　　　　至少一个导电反射器，其面向所述电介质体的外侧；　　　　接地开关电路，其连接到所述至少一个导电反射器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孝珍，
申请(专利权)人：LG电信株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]