CN1792041B - 天线装置及其接收模式的控制方法和移动无线电终端 - Google Patents

天线装置及其接收模式的控制方法和移动无线电终端 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于便携式通信设备的天线装置。该装置包括接收天线(7)，该天线的特性被优化用于接收第一频带中的信号。接收天线(7)与接收机(12)，以及从便携式通信设备的壳体外部可接入的外部天线连接器(8)可电气啮合，该外部天线连接器用于在其中接纳辅助天线(10)的连接器。天线检测器被安排用于给控制装置指示在外部天线连接器(8)中所接纳的辅助天线连接器(9)的存在，该控制装置被安排用于控制开关(16)。当在其中接纳辅助天线(10)的连接器时，开关(16)被安排用于可操作地将接收机(10)连接到天线连接器(8)。而且，本发明公开了一种用于控制天线装置的接收模式的方法。

Description

天线装置及其接收模式的控制方法和移动无线电终端
技术领域
本发明涉及一种天线装置，更具体而言，本发明涉及一种在同时激活通信设备诸如便携式无线电终端的发射机和接收机的宽带通信中使用的天线装置。 
在诸如根据使用电信技术WCDMA(宽带呼叫多址)的UMTS(通用电信***)标准的宽带通信中，同时地激活便携式无线电通信设备的发射机和接收机。而且，通常还要求便携式无线电通信设备，诸如移动电话，除了内部或外部安装的天线之外还包括能够连接辅助天线的外部天线连接器。所述辅助天线可以实施为外部汽车天线，其适于提供天线信号，这对于移动电话的所有工作频率是公共的。作为这些要求的结果，由于在天线和接收机之间引入信号损耗的许多组件，对于所述接收机和发射机电路公共的所述通信设备的前端RF结构变得相当复杂。该RF结构要求例如，发射和接收将馈送给诸如双工滤波器之类滤波器的信号，以便组合这些信号到通信设备的公共天线输出和/或公共外部天线输出，诸如外部天线连接器。在传统上，所述通信设备的接收机和发射机通过便于同时进行双向通信的滤波器连接到所述天线。 
电信技术中的进一步要求是方便双重或多重模式通信功能。所以，所述通信设备包括附加的接收机和发射机电路，用于在除了WCDMA模式频带之外的其他频带，诸如900MHz GSM(全球移动通信***)和1800DCS(数字蜂窝***)上通信。如果提供双重或多重模式通信，必须提供附加的天线模式电路/开关以及滤波器。但是，移动终端的WCDMA接收机和天线之间的该电路/开关仍旧会引入不利的降低WCDMA接收机性能的***损耗量。在具有与WCDMA接收机和辅助天线之间信号路径中所提供的外部天线连接器相组合的内部天线的典型移动终端中，其中WCDMA接收机和辅助天线经由天线连接器和同轴电缆连接，RF损耗预算如下： 
双工滤波器    3.0dB 
多模天线开关  0.5dB 
组合滤波器          0.5dB 
外部天线连接器      0.2dB 
同轴电缆和连接器    0.8dB 
总计                5.0dB 
当以WCDMA模式使用通信设备时，接收机电路和天线之间的组件引入明显的实质性损耗。而且，如果提供公共的外部天线连接器，对于工作的所有频带来说，所述天线信号应该是公共的。正如上所能够看出的，特别是为WCDMA模式同时的双向通信所提供的双工滤波器引入实质性损耗。 
在通信技术中，已知在通信设备中提供分离的发射和接收天线。但是，如果还优选在这种设备中提供外部天线连接器，将会出现选择问题。如果所述接收机经由外部天线连接器连接到接收天线和辅助天线，将会引入选择问题。由于某种原因，必须提供在来自接收天线或辅助天线的信号之间的选择。 
发明内容
本发明的目的是在宽带通信多址接入(WCDMA)通信***中提供用于方便同时双向通信的天线装置，其中与现有技术相比，该天线装置减少了所接收信号的信号损耗。更具体而言，本发明的一个目的是提供一种天线装置，包括用于将辅助天线连接到通信设备的至少一个接收机的外部天线连接器。进一步，本发明的目的是提供一种用于在不同频带中进行多模通信的天线装置，其中使用不同的通信模式执行该通信。 
根据本发明的一个方面，通过一种用于便携式通信设备的天线装置实现这些目的，其包括：接收天线、用于接纳辅助天线端子的外部天线连接器、以及天线输出装置、天线检测器，其被安排用于检测一个端子连接到所述连接器、以及开关装置。该开关装置适于将所述接收天线或所述连接器连接至所述输出装置。 
该接收天线可以优化用于接收第一频带中的信号。而且，所述装置可以包括被优化用于在第二频带中进行发射的主天线。 
可以在所述主天线和天线输出装置之间的信号路径中提供所述外部天线连接器。 
所述天线装置还可以包括天线输入装置，其电气或可操作地啮合于 所述外部天线连接器或主天线。所述天线输入装置和天线输出装置每个都可以操作连接到公共滤波器，该公共滤波器用于分离去往输出装置的信号和来自输入装置的信号。所述滤波器可以啮合于主天线或外部天线连接器。 
可以在外部天线连接器和天线输出装置之间的信号路径中以及接收天线和天线输出装置之间的信号路径中提供所述开关装置。 
所述天线检测器和开关装置可以可操作连接，以及该检测器可以适于操作在外部天线连接器中提供的连接器开关。该连接器开关与DC电压网络一起可以形成适于自动控制该开关的控制装置。 
所述外部天线连接器可与当所述检测器处于第一位置时，被安排用于将开关装置设置成第一模式的DC电压网络相连接，其中位于第一位置的外部天线连接器的连接器开关可操作啮合于主天线并脱离外部天线连接器。当所述检测器处于第二位置时，所述DC电压网络还被安排用于将该开关装置设置成第二模式，其中该检测器操作所述连接器开关到第二位置，以脱离主天线并啮合于所述天线连接器。 
所述检测器可以是安排在外部天线连接器的空腔中的弹性引脚，当在外部天线连接器中收纳端子时，该引脚处于第一位置，并且当在外部天线连接器中收纳它时，其被安排为通过所述端子被强制至第二位置。 
所述天线装置可以包括具有第一和第二测量分支的信号强度测量单元。所述第一分支可操作连接到接收天线和开关装置，以及所述第二分支通过连接器开关可操作啮合于主天线或外部天线连接器以及可操作啮合于开关装置。 
所述控制装置可以是基于从检测器所接收的信号适于控制所述开关的控制器。 
所述装置还可以包括用于在天线装置的不同操作模式之间进行切换的第一和第二天线开关装置。所述第一天线开关装置连接到双工滤波器和组合滤波器，并被安排用于向天线输出装置以及从天线输入装置，或者第二天线输出装置和天线输入装置传送信号。所述第二天线开关装置连接到组合滤波器并被安排用于从主天线或外部天线连接器向第三天线输出装置或从第三天线输入装置传送信号。所述第一天线开关装置适于在宽带天线模式之间提供切换并接收或发射第二操作模式的状态，以及所述第二天线开关装置适于在第三操作模式的接收或发射状态之间提供 切换。 
所述接收天线可以是仅仅WCDMA(宽带呼叫多址)接收天线。而且，主天线可以被优化用于在WCDMA频带中发射，在GSM和/或DCS频带中接收和发射。 
所述天线装置可以包括在移动无线电终端中，例如移动电话机中。 
本发明的再一个目的是提供一种控制天线装置的接收模式的方法，其中该天线装置具有用于在其中接纳辅助天线的连接器的接收天线和外部天线连接器。 
根据本发明的第二方面，通过用于控制便携式通信设备天线装置的接收模式的方法实现该目的，该设备包括天线输出装置、接收天线、和用于接纳辅助天线端子的外部天线连接器。根据该方法，执行确定端子与所述连接器相连接，并控制开关装置将所述接收天线或所述连接器连接至所述输出装置的步骤。 
当确定在外部天线连接器中没有接纳任何端子时，可以控制所述开关装置可操作地将所述接收天线连接到天线输出装置。可替换地，当确定在所述外部天线连接器中没有接纳任何端子时，可以控制所述开关装置可操作地将所述接收天线或主天线连接到所述天线输出装置。 
根据本发明，所述方法还可以包括以下步骤：测量所述接收天线所接收信号的信号状态；测量所述主天线所接收的相应信号的信号状态；确定哪一接收的信号具有最佳的信号状态；以及控制开关装置可操作地将所述天线中正在接收具有最佳信号状态的信号的一个连接到所述天线输出装置。 
根据本发明的第三方面，提供一种计算机程序产品，其可被直接加载到具有数字计算机能力的便携式通信设备的存储器中，所述产品包括用于执行根据本发明方法的步骤的软件代码部分，借此，当所述通信设备运行所述产品时，所述开关装置适于将所述接收天线或所述连接器连接到所述输出装置。 
在从属权利要求中定义了本发明的进一步优选的实施例。 
应该强调的是当在本说明书中使用术语“包括”时，其用来规定所声明特征的、整体、步骤或组件的存在，但不排除存在或附加一个或更多其他特征、整体、步骤、组件或其组。 
附图说明
从以下本发明的若干实施例的描述中，本发明的其他目的、特征和优点将变得明显，其中将参考附图更详细地描述本发明的各个方面，其中： 
图1是具有主天线和接收天线的移动电话机的前视图； 
图2是图1中包括外部天线连接器的移动电话机的后视图； 
图3是根据本发明的天线装置的第一实施例的方框图； 
图4是图1中所示移动电话机的外部天线连接器的第一实施例的剖面视图； 
图5a是根据本发明的其中启动分集接收的天线装置的第二实施例的方框图； 
图5b是根据本发明的信号强度测量单元的一个实施例的方框图； 
图6是根据本发明其中提供多模式通信的天线装置的第三实施例的方框图； 
图7是连接到DC网络的开关装置的方框图； 
图8是在本发明中使用的开关的一个实施例的方框图； 
图9是根据本发明方法的第一实施例的流程图；以及 
图10是根据本发明方法的第二实施例的流程图。 
具体实施方式
图1公开了一种移动电话机1，它具有操作移动电话机1的人机接口，包括但不限制于显示器2、扬声器3、麦克风4、以及键盘5。而且，移动电话机1具有包含主天线6和接收天线7的天线装置。主天线6和/或接收天线7可以布置在壳体的外部，但是也可以被提供作为移动电话机1壳体内的内部天线。当天线6、7在无线通信***中工作时，其适于在空中接口中传送信号。 
图2所示为根据本发明包括外部天线连接器的移动电话机1的后视图，该连接器用于将辅助天线连接到移动电话机1的天线装置。可以在外壳的不同位置，诸如外壳的底部或顶端提供所述外部天线连接器。外部天线连接器8被安排用于接纳同轴电缆天线连接器或端子9，该同轴电缆天线连接器或端子9通过如图3中所示的同轴电缆可操作地连接到辅助天线10。所述辅助天线可以被实施为通过汽车中安装的免提设备可 连接到移动电话机1的汽车安装外部天线。可替换地，所述辅助天线可以是用于在信号强度变弱到只能通过主天线6或接收天线7接收的远程区域中提供放大信号的外部天线。 
图3公开了本发明天线装置的第一实施例，它包括可操作连接到接收机12的天线输出装置11，其可以是移动电话机1的集成电路(IC)。该天线装置还包括可操作连接到发射机(Tx)14的天线输入13装置。在本实施例中，移动电话机1适于以宽带模式通信，例如根据用于1900-2170MHz频率范围的通用电信***(UMTS)标准的宽带呼叫多址(WCDMA)技术。分别在主天线6和接收机12和发射机14之间的信号路径中提供第一滤波器15，诸如双工滤波器。 
在图3的实施例中，在主天线6和双工滤波器15之间的信号路径中提供外部天线连接器8。所述天线装置包括开关16，用于从接收天线7或主天线6，或者如果连接了辅助天线10的话，还可能从辅助天线10选择从天线装置到接收机12的输出信号。正如将会在以下所描述的，通过***辅助天线10的端子控制天线开关16。 
可替换地，通过控制器操作开关16，借此有可能提供分集天线装置，其中将主天线6或接收天线7所接收的最强信号输出给WCDMA接收机12。 
接收天线7被优化用于在第一频带工作，诸如WCDMA工作频率的接收频带，例如它根据UMTS标准是2140-2155MHz。由于接收天线7被优化用于在受限带宽以相对高的频率工作，因此接收天线7的尺寸可以被制造成相对小型化。所以，接收天线7可以放置在移动电话机1靠近无线电电路的较低部分，其通常被提供在位于移动电话机1该部分的IC上。因此，信号不必通过长的具有高损耗的同轴电缆，因为接收天线7可以直接连接到印刷电路板的IC，而不用任何同轴电缆作为媒介。这进而又降低了对接收天线7和接收机12之间的信号路径中所提供的伴随的带通(BP)滤波器17衰减的要求。主天线6和接收天线7之间的距离与双工滤波器接收机分支相比引入了某些RF隔离。这种隔离由两根天线之间空中路径损耗而产生。所以，分离的天线BP滤波器17的***损耗小于双工滤波器15的***损耗。在一个示意性实施例中用于分离的接收天线7的损耗预算是： 
BP滤波器        2.0dB 
SPDT开关        0.5dB 
总计        2.5dB 
与不提供任何分离的接收天线7的现有技术相比这具有至少2.5dB的显著的损耗改善。另外，与当接收天线7是主天线6的一部分时相比，可以使接收天线7更加有效，因为它可以被构造为窄带天线。而且，可以减小天线的组合大小。 
图4所示为外部天线连接器8的实施例的更详细的剖面视图。连接器8包括诸如导电杠杆臂25之类连接器开关20，用于把辅助天线10或主天线6连接至到所述双工滤波器的信号路径。当在外部天线连接器8中接纳端子9时，主天线6自动地与双工滤波器15断开连接。 
在如图4所示的实施例中，引脚21与端子9接触并从端子9输出信号到接收机12，或从发射机14接收信号。引脚21在图4中通过弹簧22向上偏置。在包围弹簧22的腔体23中接纳引脚21和弹簧22。与引脚21相连接的板或连杆24将引脚和弹簧22保持在腔体23中。当在外部天线连接器8中没有接纳端子9时，弹簧22向着图4中所示的第一上部位置推动引脚21。而且，当引脚21位于它的第一上部位置时，杠杆臂25位于第一闭合位置，其中连接器开关20将主天线6连接到双工滤波器15，并断开所述辅助天线。当在外部天线连接器8中接纳端子9时，所述端子9将迫使引脚21向下到第二较低位置，其中引脚21迫使杠杆臂25到第二打开位置。所以，主天线6将从双工滤波器15和外部天线连接器8断开连接，因此将所述辅助天线连接到所述滤波器15。在如图4所示例的实施例中，引脚21由电气导电材料，诸如金、铜等制成。所以，来自辅助天线的信号将转发到也由这种导电材料制成的杠杆臂25，以将该信号转发到它可操作连接到的双工滤波器15。 
在图4的实施例中，引脚21用作检测在外部天线连接器8中接纳辅助天线端子9的检测器。如以下将会描述的，连接器开关20与以下描述的DC电压网络一起将提供用于自动控制开关16的控制装置。 
在宽带通信中，接收机12和发射机14同时地工作。所以，滤波器15是包括分别适于分离上行链路和下行链路信号的两个带通滤波器的双工滤波器。而且，双工滤波器15分别提供接收机12和主天线6或外部天线连接器8之间，以及发射机14和主天线6或外部天线连接器8之间的通信。正如应该注意到的，所述天线装置的主天线6可以被优化用于仅仅在除了接收天线的工作频带之外的频带中进行发射，如下将会进一 步描述。 
图5a示例了根据本发明实现本发明的分集选项的天线装置的替换实施例。与图3和图4的实施例中相同的组件通过相同的附图标记表示。在前一实施例中连接到开关16的双工滤波器15的连接器现在连接到信号强度测量单元50。单元50包括第一测量分支51和第二测量分支52。第一测量分支51可经由带通滤波器17可操作连接到接收天线7，以及连接到基带开关30。第二测量分支52可操作连接到双工滤波器15和开关30。每个测量分支51、52适于测量接收信号的信号强度，诸如信噪比(S/N)或接收信号强度指示(RSSI)。然后，将每个测量出的信号强度提供给控制器53，诸如集成电路。控制器53适于确定接收天线7或主天线6所接收的哪一信号具有最高的S/N或信号强度。控制器53还连接到控制器53基于所述确定所控制的基带开关30。当确定来自主天线6或接收天线7的信号的信号强度超出了另一天线一定的量，控制器53能够控制开关30选择具有最佳信号状态的接收机分支。如以下将会说明的，控制器53可以连接到存储器54，诸如能够存储软件代码部分的只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)。 
图5a的实施例包括通常闭合的开关56，用于检测何时连接器8连接到辅助天线10。当移动电话机1连接到配合的设备时，通常闭合的开关，诸如基于霍尔元件的开关或簧片开关，适于检测例如磁场，其指示在所述连接器中接纳了辅助天线10。辅助天线10的检测将导致开关56打开，因此断开接地的连接，并控制开关30选择所述辅助天线。 
图5b示例了实现信号强度测量单元50的一个实施例。第一测量分支51包括可操作连接到接收天线7的低噪声放大器(LNA)31。LNA31的输出连接到将RF信号下变频到基带信号的混频器32。所以，所述混频器连接到产生具有适当频率的信号的振荡器33。混频器32的输出连接到一系列放大器34a-e。每个放大器34a-e连接到用于确定例如RSSI的信号强度指示装置35，以将它转发到控制器53。每个放大器34a-34d连接到以下将进一步增大所述信号的放大器。一系列放大器的最后放大器34e连接到基带开关30，控制器53控制该开关在天线输出11产生信号。所述第二测量分支对应于第一测量分支并因此包括LNA36、与振荡器33连接的混频器37、放大器系列38a-38e、以及信号强度指示装置39。控制器53可以基于从每个测量分支51、52所接收的RSSI确定应该 在所述天线输出输出哪一接收的信号。 
在实现分集接收的替换实施例中，提供两个接收机。在分别连接到接收天线7和双工滤波器15的接收机之后提供开关16。基于最大信号功率、最大信噪比、最大比率组合等控制所述切换。然后，将优选的接收信号转发到移动电话机内部的电路用于进一步处理。 
作为对提供控制器53作为分离的集成电路的一种替换，所述控制器53可以形成所述天线装置的另一组件，诸如信号强度测量单元50的一部分。而且，可以使用移动电话机1的中央处理单元(CPU)55实现该控制器。 
控制器53可以替换地连接到外部天线连接器8。当检测器21(参见图4)识别在外部天线连接器8中接纳的端子9时，控制器53将从外部天线连接器8接收辅助天线存在通知信号。该通知能够在控制器53的输入端子通过从低信号电平到高信号电平进行切换的DC信号来提供，或者反之亦然(参见图7)。 
可替换地，在外部天线连接器8中安排的邻近传感器，当在其中接纳辅助天线时，可以检测辅助天线的连接器，并相应地产生通知信号。邻近传感器可以检测例如，在连接器8中存在电磁场，然后，控制器53能够控制开关16选择经由分集天线装置的外部天线连接器8接收的信号，并保持该信号直到断开连接所述辅助天线。 
配合移动电话机1的设备，诸如汽车送受话器叉簧，能够支持移动电话机免提模式。该配合设备能够具有产生所提供磁场的磁铁，该设备是移动电话机壳体内的簧片开关或基于霍尔元件的开关，其能够检测开关16的存在并因此有可能经由控制器53在适当的时候操作开关16。 
在再一个替换的实施例中，在连接器8的输出一侧的DC网络的接地可以具有外部接地连接，代替经由电感81。连接移动电话机1到例如配合设备，诸如汽车送受话器叉簧，将会提供所述DC网络的接地。连接移动终端到外部设备将会不可避免地连接接地连接，这可以用作检测端子9的指示。但是，这将会要求改变切换的极性。 
再一个替换是使用传统的分集操作而不用任何外部天线，借此单元50确定来自接收天线7和主天线6的哪一信号对于接收目的而言是最佳的，诸如具有最大S/N。 
图6示例了本发明的实现多模式天线装置的又一个实施例。移动电 话机1适于不仅在高频的WCDMA模式中通信，而且还适于在诸如根据900MHz范围的GSM的至少第二通信模式中通信。另外，在图6所示的实施例中，移动电话机1的天线装置适于在诸如1800MHz频带根据DCS的第三模式中通信。所以，移动电话机1的电路包括分别用于GSM和DCS模式的发射机和接收机电路。分别例如被提供作为移动终端1的集成电路的连接到第二天线输出装置68a的DCS发射机61、以及连接到第二天线输入装置68b的接收机62连接到在双工滤波器15和主天线6之间的信号路径中所提供的第一天线开关63。由于在DCS通信中不同时激活所述接收机和发射机，因此第一天线开关63适于在WCDMA模式和DCS接收模式以及DCS发射模式之间进行切换。而且，GSM发射机64和接收机65可以分别连接到第三天线输出装置69a和输入装置69b。被提供作为移动电话机1的集成电路的GSM发射机和接收机64、65连接到第二天线开关66，由于在GSM通信中不同时激活所述发射机和接收机，因此该第二天线开关适于在GSM发射模式和GSM接收模式之间进行切换。而且，第一和第二天线开关63、66连接到控制器53，其适于控制天线开关63、66的操作以选择相关的操作模式。所述控制器还可以被提供作为集成电路。替换地，控制器53可以通过CPU55来实现。 
天线开关63、66还可操作连接到组合滤波器67，该滤波器可操作连接到外部天线连接器8和主天线6。组合滤波器67是组合的高通和低通滤波器，其适于分别传送去往/来自DCS和WCDMA接收机/发射机以及去往/来自GSM接收机/发射机的信号。 
在图6的实施例中，主天线6只在WCDMA发射频带中发射信号，而它在DCS和GSM频带中发射和接收信号。所以，主天线6的带宽要求可以被优化用于890-915MHz以及935-960MHz的GSM上行链路和下行链路频带，1710-1785MHz和1805-1880MHz的DCS上行链路和下行链路频带，以及1920-1980MHz的WCDMA上行链路频带。因此，要求主天线6的上频带的带宽仅仅为270MHz，而覆盖所有频率范围的天线必须具有460MHz的上带宽，例如当方便分集接收时所必须提供的。 
如果主天线6只用于WCDMA发射，辅助天线10可以仍然适于与DCS和GSM通信的组合提供WCDMA发射和接收，即覆盖移动电话机1的适当工作频率范围的全波段天线。所以，通过连接器开关20自动地操作开关16，或者当选择所述WCDMA模式时，通过控制器53选择辅助天线10。 
图7是根据本发明用于从接收天线7或主天线6/外部天线连接器8选择信号的开关70，以及控制开关16所涉及的组件的实施例的方框图。开关16可以被实现为由DC源操作的单极双掷(SPDT)半导体开关。SPDT开关可以使用PIN-二极管、砷化镓FET(场效应晶体管)、JFET(结型场效晶体管)或MEMS(微电机***)技术。可以在本发明中使用的一种这样的开关可以从日本NEC化合物半导体器件有限公司商业获得，其零件编号PG153TB，它是SPDT砷化镓FET开关。开关70包括六个端子；两个控制端子71、72，两个输出端子73、74，一个输入端子75，以及一个接地端子76。每个控制端子71、72经由第一和第二电阻77、78连接到+3V DC电压。而且，第一控制端子71连接到倒相晶体管(invertingtransistor)79。在所示的实施例中，选择倒相晶体管作为从荷兰飞利浦半导体可商业获得的BJT晶体管，其零件编号BC817。但是，还可以使用其他晶体管，诸如MOS晶体管来实现所述倒相晶体管。晶体管79的集电极连接到第一控制端子71并因此经由第二电阻78连接到+3V DC。晶体管的发射极接地。晶体管79的基极连接到第二控制端子72，并因此经由第一电阻77连接到+3V DC。 
而且，第二控制端子72连接到天线连接器8的输出端子，更精确而言，经由第一AC阻塞电感80连接到外部天线连接器8和双工滤波器15之间的连接点。所述外部天线连接器8和主天线6之间的所述连接点经由第二AC阻塞电感81参考接地。而且，SPDT开关70的第二输入端子72经由第一电容器82接地。而且，在外部天线连接器8和诸如双工滤波器15和组合滤波器67之类的RF前端组件之间，以及在主天线6和外部天线连接器8之间提供DC阻塞电容器83、84。在图7的实施例中，组件的大小是：第一和第二电阻22kΩ；第一和第二电感56nH；第一电容器和DC阻塞电容器33pF。 
SPDT开关70的输出端子73、74分别连接到双工滤波器15和接收天线7，以及输入端子75连接到WCDMA接收机12的所述输入端子。 
在工作中，上述DC网络将自动地控制SPDT开关70。当外部连接器8的连接器开关20位于其第一闭合位置时，即在外部连接器8中没有接纳任何的辅助天线连接器，所述DC网络将经由第二电感81具有接地参考。所以，在SPDT开关70的第一控制端子71的输入信号将会是高，在第二控制端子72的信号将会是低。所以，SPDT开关70选择其第二输出 端子74连接到输入端子75，即，接收天线7将连接到WCDMA接收机12。但是，当在外部天线连接器8中接纳辅助天线的天线连接器时，引脚21将打开连接器开关20，其中将会断开经由第二电感81接地的所述DC连接。因此，SPDT开关70的第一控制端子71的输入信号将会是低以及在其第二控制端子72的输入信号将会是高。所以，控制SPDT开关70选择其第一输出端子73连接到其输入端子75，即双工滤波器15将连接到WCDMA接收机12。 
在替换的实施例中，未示出，控制器53适于控制SPDT开关70。所以，SPDT开关70的控制端子71、72连接到控制器53。而且，控制器53连接到在图7中所示例的DC网络，并且适于确定连接器开关20是打开还是闭合的并相应地控制开关70。可替换地，控制器53独立于连接器8控制开关16、70，或从控制器的电子检测装置接收连接器存在通知信号。 
当使用图7的实施例用于分集选项时，在控制端子72和AC阻塞电感80之间的信号路径中提供与控制器53连接的可控制的串联开关85。该串联开关85例如被提供作为串联晶体管。因此所述控制器能够选择主天线6/辅助天线10或接收天线7。但是，当不使用分集选项时，串联开关85不是必须的。在这种情况下(未示出)，控制端子72直接连接到所述电感80。 
图8公开了实现具有分立组件的开关16的一个实施例。第一PIN二极管90通过其阳极连接到DC阻塞电容器91，并经由第一AC阻塞电感92连接到+3V DC，该DC阻塞电容器91连接到带通滤波器17。第一二极管90的阴极连接到天线装置的天线输出11以及四分之一波长微带93的一端。可以利用集成电路上的印刷补片(Patch)实现的微带93当通过DC电压偏置时对于高频信号短路，否则导电。在图8所示的实施例中，当被偏置时微带93对于2GHz频率范围中的信号短路，并且可以利用接近2厘米长的补片实现。但是，其他频率也是有可能的，其中可以变化补片的长度。微带93在其另一端连接到与双工滤波器15连接的DC阻塞电容器94，并连接到第二PIN二极管95的阳极。第二二极管95的阴极连接到先前描述的(参见图7)电容器82以及AC阻塞电感80。图8中组件的大小是：电感56nH，电容器33pF。任何商业上可获得的二极管诸如来自德国Infineon技术股份公司模型编号是BAR14的PIN二极管，都可以用作二极管90、94。 
在工作中，当连接器开关20位于其闭合位置时，根据图8实现的开关将接收天线7连接到天线输出11，借此微带93将通过DC电压偏置。当在外部连接器8中接纳端子9时，在连接器8上施加的DC电压以及因此第一二极管90上的偏置将被断开连接，图8的开关装置将选择外部天线连接器8到天线输出11。 
在再一个替换的实施例中，SPDT开关的需要不是必须的。WCDMA接收机的两个分离的低噪声放大器(LNA)分别连接到接收天线7和双工滤波器15。当接收天线7或双工滤波器15连接到所述接收机时，通过施加电压来操作每个LNA。所述LNA典型与WCDMA接收机12的其他组件一起集成在IC中。可替换地，交替地给LNA供电，在包括WCDMA接收机的IC内能够给所述切换在LNA之后配置有开关装置。 
图9示例了根据本发明用于控制其中不提供分集接收的天线装置接收模式的方法的第一实施例。控制开关的过程在第一步骤200，诸如当接通移动电话机1或将其设置成启动通信的模式时开始。然后，在第二步骤201中，例如通过检测是否在外部天线连接器8中接纳天线连接器，来确定是否外部天线连接器8与辅助天线电气或可操作连接。如果是，所述过程在步骤202继续，其中开关16、70选择来自辅助天线的信号，即WCDMA接收机12可操作连接到外部天线连接器8。但是，如果在步骤201中的回答是否，该过程则在步骤203继续，其中通过开关16、70选择来自接收天线7的信号，即，WCDMA接收机12可操作连接到接收天线7。所述过程从步骤202或步骤203进行到步骤204，在该步骤中确定是否将通信设备设置成不再启动通信的模式，尽管接通了该通信设备。如果在步骤204中的回答是肯定的，该过程在步骤205中进行，在该步骤结束该过程。但是，如果在步骤204中的回答是否定的，那么该过程在步骤201中继续。可以重复该过程直到移动终端被设置成通信禁止模式或被切断，借此完全放弃了该过程。 
图10示例了根据本发明用于控制其中提供分集接收的天线装置接收模式的方法的替换实施例。用于控制开关的过程在第一步骤300，诸如当移动电话机1被接通和/或被切换到通信启动模式时开始。然后，在第二步骤301，诸如通过检测是否在外部天线连接器8中接纳天线连接器，来确定是否外部天线连接器8与外部天线处于电气或操作连接。如果是，该过程在步骤302继续，在该步骤中开关16、70选择来自所述辅助天线 的信号，即天线输出11可操作连接到外部天线连接器8。但是，如果在步骤301中的回答是否定的，该过程在步骤303继续，在该步骤中确定是否来自主天线6的信号强于来自接收天线7的信号。如果是，在步骤304中控制开关16、70将天线输出11连接到主天线6。但是，如果在步骤303中的回答是否，在步骤305中开关16、70选择来自接收天线7的信号，即天线输出11可操作连接到接收天线7。从步骤302、304和305，该过程进行到步骤306，在该步骤中可以确定是否将所述通信设备设置成如上所述的通信禁止模式。如果在步骤306中的回答是肯定的，该过程进行到步骤307，在该步骤结束该过程。但是，如果在步骤306中的回答是否定的，该过程在步骤301中继续。然后，可以重复该过程直到切断移动终端或将其设置成通信禁止模式。 
控制器53可以执行参考图8和9示例的过程。控制器53从外部天线连接器8，以及可选地从信号强度测量单元50接收信息，并相应地控制开关16。可以通过包括软件代码部分的软件产品提供所述过程，当通过例如移动电话机1的控制器53运行所述产品时，所述代码部分执行根据本发明的步骤。所以，控制器53应该具有数字计算机能力。所述软件可以被加载到控制器53可以存取的移动电话机1的存储器54中，或者被加载到其中包含适当的控制算法的控制器53的寄存器中。 
以上已经参考移动电话机1描述了本发明。但是，本发明并不局限于移动电话机1，而是能够包括在诸如移动无线电终端、寻呼机、或通信器，即电子管理器、智能电话等等之类的任何便携式无线电通信设备中。而且，已经参考把所述主天线或接收天线连接到WCDMA接收机描述了本发明。但是，本发明并不局限于WCDMA技术。 
已经参考具体实施例描述了本发明。但是，除了上述描述以外的其他实施例在本发明的范围内都是同等可能的。在本发明的范围内可以提供除了上述以外通过硬件或软件执行方法的不同方法步骤。本发明的不同特征和步骤可以与除了以上所述之外的其他组合进行组合。本发明仅仅通过附属权利要求书来限定。 

Claims (17)

1.一种用于便携式通信设备的天线装置，包括：
可连接到天线输入装置(13)的主天线(6)；
可连接到天线输出装置(11)的接收天线(7)；
外部天线连接器(8)，用于接纳辅助天线(10)的端子(9)；
天线检测器(21、56)，其被安排用于当端子(9)与所述外部天线连接器(8)连接时检测该端子(9)；
其特征在于还包括：
双工滤波器(15)，具有第一、第二和第三端口，用于分离去往天线输出装置(11)的信号和来自天线输入装置(13)的信号；以及
开关装置(16、30、70)，适于将所述接收天线或所述第一端口连接到所述天线输出装置，
其中所述天线输入装置可操作地连接到所述第二端口，以及
其中所述第三端口可连接到主天线(6)或者外部天线连接器(8)，以便天线输入装置(13)可以电气连接或可操作连接到外部天线连接器(8)或者主天线(6)；以及
DC电压网络，连接到开关装置和天线检测器(21，56)，当该端子(9)连接到该外部天线连接器(8)时，该DC电压网络被安排用来自动控制该开关装置将该外部天线连接器(8)连接到天线输出装置(11)并将接收天线(7)从天线输出装置(11)断开，
其中当该端子(9)连接到该外部天线连接器(8)时，主天线(6)通过连接器开关(20)自动从天线输入装置断开。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，接收天线(7)被优化用于仅仅接收第一频带中的信号，主天线(6)被优化用于仅仅在第二频带中进行发射。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，第一和第二频带都属于第一电信***。
4.根据权利要求2所述的天线装置，其中，主天线(6)进一步被优化用于在第二和第三电信***中进行接收和发射。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其中，接收天线(7)是仅仅用于WCDMA接收的天线。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其中，主天线(6)被优化用于在WCDMA频带中进行发射，在GSM和DCS频带中接收和发射。
7.根据权利要求1所述的天线装置，其中，外部天线连接器(8)被提供在主天线(6)和天线输出装置(11)之间的信号路径中。
8.根据权利要求1所述的天线装置，其中，开关装置(16、30、70)被提供在外部天线连接器(8)和天线输出装置(11)之间的信号路径中以及在接收天线(7)和天线输出装置(11)之间的信号路径中。
9.根据权利要求1所述的天线装置，其中，天线检测器(21)和开关装置(16、30、70)可操作连接，以及天线检测器(21)适于操作在外部天线连接器(8)中提供的连接器开关(20)，所述连接器开关(20)与DC电压网络一起形成控制装置，它适于自动控制该开关装置(16、30、70)。
10.根据权利要求1所述的天线装置，其中，外部天线连接器(8)与DC电压网络连接，并被安排用于当天线检测器(21)位于第一位置时，将开关装置(16、30、70)设置成第一模式，其中位于第一位置的外部天线连接器(8)的连接器开关(20)可操作地连结主天线(6)以及脱离外部天线连接器(8)，并当天线检测器(21)位于第二位置时，将开关装置(16、30、70)设置成第二模式，其中天线检测器(21)操作连接器开关(20)到第二位置，以脱离主天线(6)并连结天线连接器(8)。
11.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述天线检测器是在外部天线连接器(8)的腔体(23)中布置的弹性引脚，当在外部天线连接器(8)中没有接纳端子(9)时，该引脚位于第一位置，并被安排为当端子(9)在外部天线连接器(8)中被接纳时，通过端子(9)迫使它到第二位置。
12.根据权利要求1所述的天线装置，还包括用于在天线装置的不同操作模式之间进行切换的第一和第二天线开关装置(63、66)，第一天线开关装置(63)连接到双工滤波器(15)和组合滤波器(67)，并被安排用于传送去往和来自双工滤波器(15)的第三端口的信号，或者传送去往第二天线输出装置(68a)的信号，或者传送来自第二天线输入装置(68b)的信号；第二天线开关装置(66)连接到组合滤波器(67)并被安排用于从主天线(6)或外部天线连接器(8)到第三天线输出装置(69a)传送信号或从第三天线输入装置(69b)传送信号；第一天线开关装置(63)适于在宽带天线模式和第二操作模式的接收或发射状态之间提供切换，以及第二天线开关装置(66)适于在第三操作模式的接收或发射状态之间提供切换。
13.一种包括根据在先的权利要求中任何一项所述的天线装置的移动无线电终端。
14.根据权利要求13的移动无线电终端，其中，该移动无线电终端是移动电话机(1)。
15.一种控制如权利要求1所述的便携式通信设备(1)的天线装置的接收模式的方法，包括：
检测端子(9)与所述外部天线连接器(8)连接；
其特征在于，
借助于DC电压网络来控制开关装置(16、30、70)，以便当检测到端子(9)时自动地将所述外部天线连接器(8)连接到天线输出装置(11)并自动地将所述接收天线从天线输出装置断开。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述控制步骤还包括以下步骤：
当确定在外部天线连接器(8)中没有接纳任何端子(9)时，控制开关装置(16、30、70)可操作地将接收天线(7)连接到天线输出装置(11)。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述控制步骤还包括以下步骤：
当确定在外部天线连接器(8)中没有接纳任何端子(9)时，控制开关装置(16、30、70)可操作地将主天线(6)连接到天线输出装置(11)。
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