專利名稱：無(wú)線通信設(shè)備和無(wú)線通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線通信設(shè)備和一種無(wú)線通信方法，更具體地說(shuō)，適用于小型便攜式無(wú)線通信站。
近來(lái)，便攜式無(wú)線通信站不僅可以與地面基站通信，還可以與衛(wèi)星基站通信，且其在不同系統(tǒng)和方法中的使用均隨時(shí)間而變化。在這種情況下，除了利用語(yǔ)音進(jìn)行通信外，便攜式無(wú)線通信站還可以通過(guò)接收并分析來(lái)自全球定位系統(tǒng)(GPS)的衛(wèi)星的信號(hào)，并依據(jù)測(cè)量的位置數(shù)據(jù)檢測(cè)其當(dāng)前位置，來(lái)獲得測(cè)量的位置數(shù)據(jù)。
如圖1所示，便攜式無(wú)線通信站1作為個(gè)人數(shù)字蜂窩(PDC)數(shù)字移動(dòng)電話系統(tǒng)的一個(gè)終端，包括一個(gè)無(wú)線通信所必需的、包含在由非導(dǎo)電材料制成的外殼(未顯示)中的電路板(未顯示)。電路板外有屏蔽殼2作為接地裝置。
便攜式無(wú)線通信站1內(nèi)部的電路板外罩有屏蔽殼2，可防止安裝在電路板上的第一電源電路10(如圖2所示)與其他各種電路(用于發(fā)射和接收的第一天線單元3、用于接收的第二天線單元16或其他設(shè)備)間互相產(chǎn)生不良影響。
第一天線單元3(圖1)包括一個(gè)螺旋天線4和一個(gè)拉桿天線5。拉桿天線5用于沿Z軸伸長(zhǎng)或縮短。
螺旋天線4是通過(guò)以螺旋方式纏繞導(dǎo)線而形成的，且外面罩有由非金屬材料制成的天線罩4A，因而可以防止其導(dǎo)電部分直接接觸人體部分。
此外，拉桿天線5由制成桿狀的導(dǎo)線構(gòu)成，外面罩有非金屬天線罩5A，因而可以防止其導(dǎo)電部分直接接觸人體部分。
當(dāng)收起天線時(shí)，第一天線單元3的拉桿天線5沿第一天線固定裝置6的內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，以便收在該裝置的外殼中，螺旋天線4的下表面4B可以放置在第一天線固定裝置6的上表面6A上。
當(dāng)拉出天線時(shí)，第一天線單元3的拉桿天線5沿第一天線固定裝置6的內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，以便從該裝置的外殼中拉出，且拉桿天線5的下端(未顯示)可通過(guò)第一天線固定裝置6來(lái)連接和支撐。
第一天線單元3通過(guò)第一天線固定裝置6及第一天線電源導(dǎo)體7與罩有屏蔽殼2的電路板相連，同時(shí)通過(guò)安裝在電路板上的第一天線匹配電路8以及分集開(kāi)關(guān)9(如圖2所示)與第一電源電路10相連。
第一天線匹配電路8將第一天線單元3的阻抗與第一電源電路10的阻抗相匹配。
第二天線單元16是一個(gè)反轉(zhuǎn)的F平面天線，其中有一個(gè)周長(zhǎng)約為1/2波長(zhǎng)的矩形輻射導(dǎo)體11，通過(guò)襯墊(未顯示)放置在靠近屏蔽殼2上表面2A處并基本與該表面平行。
在第二天線單元16中，輻射導(dǎo)體11的一端通過(guò)第二天線短路導(dǎo)體12連接到屏蔽殼2以接地，輻射導(dǎo)體11在輻射導(dǎo)體11的預(yù)定位置上與第二天線電源導(dǎo)體13相連。
在第二天線單元16中，輻射導(dǎo)體11通過(guò)第二天線電源導(dǎo)體13與外面罩有屏蔽殼2的電路板相連，還通過(guò)位于電路板上的第二天線匹配電路14以及分集開(kāi)關(guān)9與第一電源電路10相連(如圖2所示)。
第二天線匹配電路14將第二天線單元16一側(cè)的阻抗與第一電源電路10一側(cè)的阻抗相匹配。
第一電源電路10用于生成在傳輸中可與地面基站進(jìn)行通信的發(fā)射信號(hào)，通過(guò)分集開(kāi)關(guān)9、第一天線匹配電路8、第一天線電源導(dǎo)體7、第一天線固定裝置6將信號(hào)提供給第一天線單元3，并通過(guò)第一天線單元3將其作為1.5 GHz波段的電波發(fā)射到地面基站。
第一電源電路10用于使分集開(kāi)關(guān)9在第一天線單元3與第二天線單元16中選擇接收功率電平較高的一個(gè)，從而減少衰落的影響。
這樣，當(dāng)分集開(kāi)關(guān)9選擇第一天線單元3時(shí)，第一電源電路10對(duì)由第一天線單元3從地面基站接收到、再通過(guò)第一天線固定裝置6、第一天線電源導(dǎo)體7和第一天線匹配電路8傳送到第一電源電路10的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
另一方面，當(dāng)分集開(kāi)關(guān)9選擇第二天線單元16時(shí)，第一電源電路10對(duì)由第二天線單元16從地面基站接收到、再通過(guò)第二天線電源導(dǎo)體13和第二天線匹配電路14傳送到第一電源電路10的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
這時(shí)，第一天線單元3起到用于在Z軸方向上振蕩的Z軸方向線性極化(垂直極化)的垂直模式螺旋天線的作用，但它在X-Y平面內(nèi)基本上無(wú)方向性(當(dāng)天線收起時(shí)，X-Y平面的地就是螺旋天線4的屏蔽殼2)。
此外，第一天線單元3還用作在Z軸方向上振蕩的Z軸方向線性極化的拉桿天線，但在X-Y平面內(nèi)基本上無(wú)方向性(當(dāng)天線拉出時(shí)，X-Y平面的地就是拉桿天線5的屏蔽殼2)。
另一方面，在第二天線單元16中，電流i1在輻射導(dǎo)體11上沿Y軸方向(水平)流動(dòng)，以發(fā)射出Y軸方向線性極化(水平極化)的電波，同時(shí)，由在輻射導(dǎo)體11上流動(dòng)的電流i1感應(yīng)出的漏電流i2(由于電源點(diǎn)靠近屏蔽殼2而造成的)，也在屏蔽殼2的Z軸方向上(垂直)大量流動(dòng)，從而發(fā)射出Z軸方向線性極化(垂直極化)的電波。
于是，整體而言，主要由第二天線單元16生成Z軸方向線性極化(垂直極化)的電波。這樣，它充當(dāng)了Z軸方向垂直極化的反轉(zhuǎn)F平面天線，但在X-Y平面內(nèi)基本上無(wú)方向性(X-Y平面的地是屏蔽殼2)。
然而，具有上述配置的便攜式無(wú)線通信站1是無(wú)線通信頻率為1.5GHz的PDC系統(tǒng)的終端，而GPS發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)的無(wú)線通信頻率也是1.5GHz，因此這兩個(gè)無(wú)線通信頻率匹配。
但是，GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)是利用通過(guò)組合垂直極化和水平極化而得到的圓極化發(fā)射的，垂直極化和水平極化彼此正交，有90°相位差，且在極化時(shí)不與第一天線單元3以及第二天線單元16中的Z軸方向線性極化(垂直極化)的天線特性相匹配。
因此，即使同地面基站進(jìn)行通信的無(wú)線通信頻率與同GPS衛(wèi)星的基站進(jìn)行通信的無(wú)線通信頻率相匹配，但由于沒(méi)有理想的極化匹配，便攜式無(wú)線通信站1很難以可接受的增益接收到來(lái)自GPS衛(wèi)星的基站、具有圓極化的衛(wèi)星信號(hào)。
鑒于上述因素，本發(fā)明的一個(gè)目的便是提供一種配置簡(jiǎn)單的無(wú)線通信設(shè)備和無(wú)線通信方法，從而當(dāng)在地面基站與衛(wèi)星基站間進(jìn)行通信時(shí)能夠獲得可接受的增益。
本發(fā)明的上述目的以及其他目的已通過(guò)一種無(wú)線通信設(shè)備和無(wú)線通信方法實(shí)現(xiàn)，其中，實(shí)現(xiàn)通信的方式是切換第一通信模式(其中，第一天線單元以第一線性極化特征工作，第二天線單元以第二線性極化特征工作)和第二通信模式(其中，第一天線單元以及第二天線單元以圓極化特征工作，方法是通過(guò)由帶有大約90°相位差的圓極化生成裝置向第一天線單元和第二天線單元供電，從而使極化在一個(gè)終端上與極化特性不同的兩個(gè)通信目標(biāo)相匹配)。
通過(guò)對(duì)照附圖閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的性質(zhì)、原理和效用將變得清楚；附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。
在附圖中圖1是傳統(tǒng)便攜式無(wú)線通信站的配置的示意圖；圖2是傳統(tǒng)便攜式無(wú)線通信站天線附近的電路的示意圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的便攜式無(wú)線通信站的配置的示意圖；圖4是便攜式無(wú)線通信站天線附近的電路的示意圖；圖5是解釋水平方向上由第一和第二反轉(zhuǎn)F平面天線相互強(qiáng)化的電流分量的示意圖；圖6是示出第一天線單元的輻射模式的示意圖；圖7是示出第一和第二天線單元的輻射方向性的示意圖；圖8是示出第二天線單元的輻射模式的示意圖；下面將參照


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
(1)便攜式無(wú)線通信站的配置在圖3中，與圖1示出的單元對(duì)應(yīng)的單元仍使用相同附圖標(biāo)記，附圖標(biāo)記20通常表示作為個(gè)人數(shù)字蜂窩(PDC)數(shù)字移動(dòng)電話系統(tǒng)的一個(gè)終端的便攜式無(wú)線通信站。由非導(dǎo)電材料制成的外殼(未顯示)中包含一個(gè)無(wú)線通信所必需的電路板(未顯示)，電路板外有屏蔽殼2作為接地裝置。
便攜式無(wú)線通信站20內(nèi)部的電路板外罩有屏蔽殼2，可防止安裝在電路板上各種電路(第一天線單元3、第二天線單元16或其他設(shè)備)互相之間產(chǎn)生不良影響。
第一天線單元3(圖1)包括一個(gè)螺旋天線4和一個(gè)拉桿天線5。拉桿天線5用于沿Z軸伸長(zhǎng)或縮短。
螺旋天線4是通過(guò)以螺旋方式纏繞導(dǎo)線而形成的，且外面罩有由非金屬材料制成的天線罩4A，因而可以防止其導(dǎo)電部分直接接觸人體部分。
此外，拉桿天線5由作成桿狀的導(dǎo)線構(gòu)成，外面罩有不導(dǎo)電的天線罩5A，因而可以防止其導(dǎo)電部分直接接觸人體部分。
當(dāng)收起天線時(shí)，第一天線單元3的拉桿天線5沿第一天線固定裝置6的內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，以便收在該裝置的外殼中，螺旋天線4的下表面4B可以放置在第一天線固定裝置6的上表面6A上。
當(dāng)拉出天線時(shí)，第一天線單元3的拉桿天線5沿第一天線固定裝置6的內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，以便從該裝置的外殼中拉出，且拉桿天線5的下端(未顯示)可通過(guò)第一天線固定裝置6來(lái)連接和支撐。
第一天線單元3通過(guò)第一天線固定裝置6及第一天線電源導(dǎo)體7與罩有屏蔽殼2的電路板相連。
此外，如圖4所示，在與地面基站進(jìn)行通信時(shí)，第一天線單元3通過(guò)安裝在電路板上的第一天線匹配電路8、通信開(kāi)關(guān)37以及分集開(kāi)關(guān)9與第一電源電路10相連。這時(shí)，通信開(kāi)關(guān)37的開(kāi)關(guān)接線端37C與觸點(diǎn)37A相連。
另一方面，在與GPS衛(wèi)星的基站進(jìn)行通信時(shí)，第一天線單元3通過(guò)安裝在電路板上的第一天線匹配電路8、通信開(kāi)關(guān)37與第二電源電路36相連。這時(shí)，通信開(kāi)關(guān)37的開(kāi)關(guān)接線端37C與觸點(diǎn)37B相連。
第一天線匹配電路8將第一天線單元3端的阻抗與第一電源電路10端的阻抗相匹配。
另一方面，第二天線單元21(圖3)包括一個(gè)第一反轉(zhuǎn)F平面天線22和一個(gè)第二反轉(zhuǎn)F平面天線23。
第一反轉(zhuǎn)F平面天線22和第二反轉(zhuǎn)F平面天線23各自都有矩形的第一輻射導(dǎo)體24和第二輻射導(dǎo)體25，每個(gè)導(dǎo)體的周長(zhǎng)均約為1/2波長(zhǎng)，且通過(guò)襯墊(未顯示)、且在Y軸(水平)方向上放置在靠近屏蔽殼2上表面2A處并基本與該表面平行。
第一反轉(zhuǎn)F平面天線22通過(guò)將第一輻射導(dǎo)體24的周長(zhǎng)設(shè)置為約1/2波長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行諧振，且第一輻射導(dǎo)體24的右上角通過(guò)第一反轉(zhuǎn)F平面天線短路導(dǎo)體26與屏蔽殼2相連以接地，且通過(guò)第一反轉(zhuǎn)F平面的天線電源導(dǎo)體27向第一輻射導(dǎo)體24供電。
第一反轉(zhuǎn)F平面天線電源導(dǎo)體27附加在最優(yōu)位置上，以便在向第一輻射導(dǎo)體24供電時(shí)，輸入阻抗能夠與電路板上的各電路相匹配。
第一輻射導(dǎo)體24上距第一反轉(zhuǎn)F平面天線電源導(dǎo)體27最遠(yuǎn)的端點(diǎn)24A阻抗很高，原因是這里沒(méi)有電流，第一輻射導(dǎo)體24上與第一反轉(zhuǎn)F平面天線電源導(dǎo)體27相連的短路點(diǎn)處的阻抗幾乎為0Ω。
因此，可通過(guò)在高阻抗位置與低阻抗位置之間移動(dòng)第一反轉(zhuǎn)F平面天線電源導(dǎo)體27，來(lái)調(diào)整第一反轉(zhuǎn)F平面天線22，從而獲得最佳輸入阻抗。
另一方面，在第二反轉(zhuǎn)F平面天線23中，第二反轉(zhuǎn)F平面天線短路導(dǎo)體28和第二反轉(zhuǎn)F平面天線電源導(dǎo)體29以與第一反轉(zhuǎn)F平面天線短路導(dǎo)體26和第一反轉(zhuǎn)F平面天線電源導(dǎo)體27與第一輻射導(dǎo)體24相連的方式與第二輻射導(dǎo)體25相連。
于是，提供了第二天線單元21，從而使具有相同配置和天線特性的第一反轉(zhuǎn)F平面天線22與第二反轉(zhuǎn)F平面天線23能夠?qū)ΨQ。
這時(shí)，在第二天線單元21中，第一輻射導(dǎo)體24和第二輻射導(dǎo)體25通過(guò)第一反轉(zhuǎn)F平面天線電源導(dǎo)體27及第二反轉(zhuǎn)F平面天線電源導(dǎo)體29與罩有屏蔽殼2的電路板相連，第二輻射導(dǎo)體25通過(guò)電路板上的第二天線匹配電路31、balun(平衡轉(zhuǎn)換器)32、通信開(kāi)關(guān)33、相移器34以及組合器35(如圖4所示)與第二電源電路36相連。
此外，如圖4所示，在與地面基站建立通信時(shí)，第二天線單元21通過(guò)安裝在電路板上的第二天線匹配電路31、balun 32、通信開(kāi)關(guān)33以及分集開(kāi)關(guān)9與第一電源電路10相連。這時(shí)，在通信開(kāi)關(guān)33中，開(kāi)關(guān)接線端33C與觸點(diǎn)33A相連。
另一方面，在與GPS衛(wèi)星的基站建立通信時(shí)，第二天線單元21通過(guò)安裝在電路板上的第二天線匹配電路31、balun 32、通信開(kāi)關(guān)33、相移器34以及組合器35與第二電源電路36相連。這時(shí)，在通信開(kāi)關(guān)33中，開(kāi)關(guān)接線端33C與觸點(diǎn)33B相連。
第二天線匹配電路31將第二天線單元21一側(cè)的阻抗與第二電源電路36一側(cè)的阻抗相匹配。
Balun 32可通過(guò)當(dāng)?shù)诙炀€單元21中的第一輻射導(dǎo)體24和第二輻射導(dǎo)體25用作天線時(shí)，在通信開(kāi)關(guān)33通過(guò)不平衡發(fā)射線路進(jìn)行連接時(shí)以及之后，在用作平衡天線的第二天線單元21與一個(gè)不平衡電路間執(zhí)行平衡到不平衡的轉(zhuǎn)換過(guò)程，來(lái)防止由于激勵(lì)狀態(tài)不同而生成的平衡電流。給第一輻射導(dǎo)體24和第二輻射導(dǎo)體25提供的電源之間有180°的相位差。
實(shí)際上，如圖5所示，在第二天線單元21中，如果提供給第一反轉(zhuǎn)F平面天線電源導(dǎo)體27與提供給第二反轉(zhuǎn)F平面天線電源導(dǎo)體29的電源之間有180°的相位差，那么在第一輻射導(dǎo)體24中流動(dòng)的電流分量24i1和在第二輻射導(dǎo)體25中流動(dòng)的電流分量25i1會(huì)在水平方向(Y軸方向)上互相增強(qiáng)一段時(shí)間，在第一輻射導(dǎo)體24中流動(dòng)的電流分量24i2和在第二輻射導(dǎo)體25中流動(dòng)的電流分量25i2會(huì)在水平方向(Y軸方向)上互相增強(qiáng)一段時(shí)間，從而在兩個(gè)輻射導(dǎo)體24和25中流動(dòng)的電流分量?jī)H在水平方向上互相增強(qiáng)。
對(duì)于第一和第二輻射導(dǎo)體24和25中的電流分量，電流分量24i2和25i1會(huì)在垂直方向(Z軸方向)上互相抵消，電流分量24i1和25i2會(huì)在垂直方向上互相抵消，從而衰減垂直方向上的電流分量。
如果在第二天線單元21中，第一輻射導(dǎo)體24和第二輻射導(dǎo)體25上流動(dòng)的電流的方向在下一時(shí)刻發(fā)生反轉(zhuǎn)，在兩個(gè)輻射導(dǎo)體24和25中流動(dòng)的電流分量?jī)H在水平方向上互相增強(qiáng)，但與上述情況反向，同時(shí)衰減垂直方向的電流分量。
當(dāng)電流在第一輻射導(dǎo)體24和第二輻射導(dǎo)體25中流動(dòng)時(shí)，會(huì)有感應(yīng)電流通過(guò)第一反轉(zhuǎn)F平面天線短路導(dǎo)體26和第二反轉(zhuǎn)F平面天線短路導(dǎo)體28流過(guò)用作接地導(dǎo)體的屏蔽殼2。
也就是說(shuō)，由于電流(電流分量24i1和24i2)從第一反轉(zhuǎn)F平面天線短路導(dǎo)體26流向第一輻射導(dǎo)體24，感應(yīng)電流通過(guò)屏蔽殼2流向第一反轉(zhuǎn)F平面天線短路導(dǎo)體26。同樣，由于電流(電流分量25i1和25i2)通過(guò)第二輻射導(dǎo)體25流向第二反轉(zhuǎn)F平面天線短路導(dǎo)體28，感應(yīng)電流從第二反轉(zhuǎn)F平面天線短路導(dǎo)體28流向屏蔽殼2。
于是，在第二天線單元21中，通過(guò)屏蔽殼2主要流向第一反轉(zhuǎn)F平面天線短路導(dǎo)體26和第二反轉(zhuǎn)F平面天線短路導(dǎo)體28的感應(yīng)電流幾乎可以互相抵消，因此可防止象傳統(tǒng)便攜式無(wú)線通信站1(如圖1所示)那樣在Z軸方向(垂直方向)上有漏電流i2流過(guò)屏蔽殼2。
(1-1)與地面基站通信在與地面基站建立通信時(shí)，便攜式無(wú)線通信站20生成在數(shù)據(jù)傳輸中可通過(guò)第一電源電路10與地面基站進(jìn)行通信的發(fā)射信號(hào)，電源通過(guò)分集開(kāi)關(guān)9、第一天線匹配電路8、第一天線電源導(dǎo)體7、第一天線固定裝置6提供給第一天線單元3，并且信號(hào)作為1.5GHz波段的電波從第一天線單元3發(fā)射到地面基站。
這時(shí)，第一天線單元3具有輻射方向性(如圖6和7所示)，用作在Z軸方向上垂直極化的垂直模式螺旋天線，但它在X-Y平面內(nèi)基本上無(wú)方向性(當(dāng)天線收起時(shí)，X-Y平面的地就是螺旋天線4的屏蔽殼2)；同時(shí)還用作在Z軸方向上振蕩的Z軸方向線性極化(垂直極化)的拉桿天線，但在X-Y平面內(nèi)基本上無(wú)方向性(當(dāng)天線拉出時(shí)，X-Y平面的地就是拉桿天線5的屏蔽殼2)。
因此，第一天線單元3具有與地面基站進(jìn)行所需通信的方向性，且在極化時(shí)與地面基站相匹配，因而獲得了所需的天線特性。
便攜式無(wú)線通信站20在接收數(shù)據(jù)時(shí)使通信開(kāi)關(guān)33的開(kāi)關(guān)接線端33C與觸點(diǎn)33A相連，使通信開(kāi)關(guān)37的開(kāi)關(guān)接線端37C與觸點(diǎn)37A相連，然后通過(guò)控制單元(未顯示)比較第一天線單元3與第二天線單元21中所收到的功率電平，根據(jù)比較結(jié)果將分集開(kāi)關(guān)9的開(kāi)關(guān)接線端9C切換到連接點(diǎn)9A或9B，選擇在接收數(shù)據(jù)時(shí)第一天線單元3或第二天線單元21中接收功率電平較高的一個(gè)，從而減少衰落的影響。
實(shí)際上，當(dāng)便攜式無(wú)線通信站20使用分集開(kāi)關(guān)9選擇第一天線單元3時(shí)，它會(huì)從地面基站接收基站信號(hào)(該信號(hào)是由第一天線單元3使用第一電源電路10通過(guò)第一天線固定裝置6、第一天線電源導(dǎo)體7和第一天線匹配電路8以及通信開(kāi)關(guān)37接收的)，并使用第一電源電路10對(duì)其進(jìn)行解調(diào)。
同樣，當(dāng)便攜式無(wú)線通信站20使用分集開(kāi)關(guān)9選擇第二天線單元21時(shí)，它會(huì)從地面基站接收基站信號(hào)(該信號(hào)是由第二天線單元21使用第一電源電路10通過(guò)第一反轉(zhuǎn)F平面天線電源導(dǎo)體27、第二反轉(zhuǎn)F平面天線電源導(dǎo)體29、第二天線匹配電路31、balun 32以及通信開(kāi)關(guān)33接收的)，并使用第一電源電路10對(duì)其進(jìn)行解調(diào)。
這時(shí)，第二天線單元21具有輻射方向性(如圖7和8所示)，并且用作在Y軸方向上振蕩的Y軸方向線性極化(水平極化)的偶極子天線，但它在X-Z平面內(nèi)基本上無(wú)方向性。
這樣，由于第一天線單元3與第二天線單元21在方向性和極化方面不同，盡管從地面基站發(fā)射的電波在接收方向和極化方面已經(jīng)經(jīng)過(guò)了多徑變化，但它仍可以可接受的增益執(zhí)行接收進(jìn)程。
(1-2)與GPS衛(wèi)星的基站通信當(dāng)便攜式無(wú)線通信站20與GPS衛(wèi)星的基站建立通信時(shí)，它會(huì)使通信開(kāi)關(guān)33的開(kāi)關(guān)接線端33C與觸點(diǎn)33B相連，并使通信開(kāi)關(guān)37的開(kāi)關(guān)接線端37C與觸點(diǎn)37B相連。
當(dāng)便攜式無(wú)線通信站20與GPS衛(wèi)星的基站建立通信時(shí)，例如便攜式無(wú)線通信站20不通過(guò)地面基站執(zhí)行通信過(guò)程，而由控制單元定期、自動(dòng)地執(zhí)行通信。
在這一狀態(tài)下，便攜式無(wú)線通信站20將由第一天線單元3接收到的、來(lái)自GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)分量通過(guò)第一天線匹配電路8和通信開(kāi)關(guān)37傳送給組合器35，將由第二天線單元21接收到的、來(lái)自GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)分量通過(guò)第二天線匹配電路31、balun 32、通信開(kāi)關(guān)37以及相移器傳送給組合器35。
相移器34將由第二天線單元21接收到的衛(wèi)星信號(hào)分量傳送給組合器35，該信號(hào)的相位有90°相移。實(shí)際上，相移器34在組合器35執(zhí)行組合過(guò)程時(shí)將衛(wèi)星信號(hào)分量的相位調(diào)整和移動(dòng)90°，這里考慮了各種因素的相位的改變(如，從相移器34到組合器35間線路長(zhǎng)度的改變等)。
組合器35以90°的相位差組合由第一天線單元3接收的衛(wèi)星信號(hào)分量和由第二天線單元21接收的衛(wèi)星信號(hào)分量，并將得到的組合信號(hào)傳送給第二電源電路36。第二電源電路36通過(guò)對(duì)組合信號(hào)解調(diào)并分析解調(diào)結(jié)果來(lái)計(jì)算當(dāng)前的位置。
這樣，第一天線單元3的天線特性是Z軸方向線性極化(垂直極化)、X-Y平面無(wú)方向性(如圖6和7所示)，第二天線單元21的天線特性是Y軸方向線性極化(水平極化)、X-Z平面無(wú)方向性(如圖7和8所示)，因而第一天線單元3的極化與第二天線單元21的極化是正交的。
在這種情況下，便攜式無(wú)線通信站20在Y軸方向上無(wú)輻射方向性(如圖7所示的第二天線單元21)，但在X軸方向上有輻射方向性(如第一天線單元3和第二天線單元21)。因此，它在X軸方向上具有輻射方向性的天線特性。
使便攜式無(wú)線通信站20的X軸方向(即，終端的前面或后面)面向GPS衛(wèi)星的基站，第一天線單元3具有與地面水平的極化，第二天線單元21保持水平極化，但這二者仍然正交。
因此，使便攜式無(wú)線通信站20的X軸方向(即，終端的前面或后面)面向GPS衛(wèi)星的基站，第一天線單元3和第二天線單元21可將圓極化衛(wèi)星信號(hào)分為兩個(gè)正交的極化成分，來(lái)接收該信號(hào)。
那么，便攜式無(wú)線通信站20可以可接受的增益接收來(lái)自GPS的基站的圓極化衛(wèi)星信號(hào)，方法是通過(guò)組合器35將由第一天線單元3接收的衛(wèi)星信號(hào)分量與由第二天線單元21接收的衛(wèi)星信號(hào)分量組合起來(lái)，并通過(guò)相移器34應(yīng)用90°的相移。
(2)實(shí)施例的操作和影響使用上述配置，當(dāng)便攜式無(wú)線通信站20與地面基站建立通信時(shí)，通過(guò)使通信開(kāi)關(guān)33的開(kāi)關(guān)接線端33C與觸點(diǎn)33A相連，使通信開(kāi)關(guān)37的開(kāi)關(guān)接線端37C與觸點(diǎn)37A相連，便可進(jìn)入第一通信模式，然后使分集開(kāi)關(guān)9的開(kāi)關(guān)接線端9A切換到第一天線單元3或第二天線單元21中接收功率電平較高的一個(gè)，從而有效地從地面基站接收基站信號(hào)。
另一方面，當(dāng)便攜式無(wú)線通信站20接收GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，通過(guò)使通信開(kāi)關(guān)33的開(kāi)關(guān)接線端33C與觸點(diǎn)33B相連，使通信開(kāi)關(guān)37的開(kāi)關(guān)接線端37C與觸點(diǎn)37B相連，便可進(jìn)入第二通信模式，然后使其在X軸方向上(即，終端的前面或后面)面向GPS衛(wèi)星，以便與GPS衛(wèi)星的基站的方向性相匹配。
這時(shí)，便攜式無(wú)線通信站20可以可接受的增益接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的圓極化衛(wèi)星信號(hào)，方法是使用第一天線單元3的Z軸方向線性極化(垂直極化)和第二天線單元21的Y軸方向線性極化，將由第一天線單元3接收衛(wèi)星信號(hào)的Z軸方向線性極化成分、由第二天線單元21接收衛(wèi)星信號(hào)的Y軸方向線性極化成分組合起來(lái)并應(yīng)用90°的相移。
這樣，便攜式無(wú)線通信站20切換通信開(kāi)關(guān)33和37，通過(guò)改變終端的方向來(lái)匹配地面基站與GPS衛(wèi)星的基站的方向性，從而在地面基站與GPS衛(wèi)星的基站間適當(dāng)使用第一天線單元3和第二天線單元21。于是，在地面基站與GPS衛(wèi)星的基站間建立通信時(shí)，可以得到較滿意的增益。
使用上述配置，便攜式無(wú)線通信站20切換通信開(kāi)關(guān)33和37來(lái)匹配地面基站或GPS衛(wèi)星的基站的極化情況，因而適當(dāng)選擇第一天線單元3或第二天線單元21，以便在與地面基站或GPS衛(wèi)星的基站通信時(shí)獲得較滿意的增益。
(3)其他實(shí)施例在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，作為無(wú)線通信設(shè)備的便攜式無(wú)線通信站20中第二天線單元21包括第一反轉(zhuǎn)F平面天線22和第二反轉(zhuǎn)F平面天線23。然而，本發(fā)明不局限于此申請(qǐng)，它可由任何形狀的天線對(duì)第二天線單元21進(jìn)行配置(如第一和第二反轉(zhuǎn)L天線，第一和第二螺旋天線等)，只要其天線特性與第二天線單元21的相似即可。
依據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，第二天線單元21包括balun 32。然而，本發(fā)明不局限于此申請(qǐng)，只要平衡電路可以與用作平衡天線的第二天線單元21相連，便不總需要使用balun。
此外，依據(jù)上述實(shí)施例，第二天線單元21接收來(lái)自GPS衛(wèi)星的基站、通過(guò)圓極化傳送的衛(wèi)星信號(hào)。然而，本發(fā)明不局限于此申請(qǐng)，第二天線單元21可以接收來(lái)自各種其他通信系統(tǒng)的衛(wèi)星基站的衛(wèi)星信號(hào)。
依據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，第二天線單元21接收來(lái)自GPS衛(wèi)星的基站、通過(guò)圓極化傳送的衛(wèi)星信號(hào)。然而，本發(fā)明不局限于此申請(qǐng)，信號(hào)可以通過(guò)圓極化發(fā)射到各種其他通信系統(tǒng)的衛(wèi)星基站。
這時(shí)，使用第二電源電路36、組合器35和相移器34的圓極化生成裝置，由第二電源電路36提供的發(fā)射信號(hào)的功率可由組合器35分發(fā)，并通過(guò)相移器34以90°的相移應(yīng)用于第一天線單元3和第二天線單元21。這樣，第一天線單元3和第二天線單元21的天線特性可以組合并轉(zhuǎn)換為圓極化特性，以發(fā)射到衛(wèi)星基站。
此外，依據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，第一通信模式和第二通信模式是通過(guò)起到通信開(kāi)關(guān)作用的通信開(kāi)關(guān)33和37進(jìn)行切換的。然而，本發(fā)明不局限于此申請(qǐng)，第一通信模式和第二通信模式的切換可使用各種其他能夠通過(guò)軟件進(jìn)行模式切換的通信開(kāi)關(guān)裝置。
依據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施例，作為分集接收裝置的控制單元和分集開(kāi)關(guān)9切換為第一天線單元3和第二天線單元21中接收功率電平較高的一個(gè)。然而，本發(fā)明不局限于此申請(qǐng)，第一天線單元3和第二天線單元21可通過(guò)各種其他能夠通過(guò)軟件切換天線的分集接收裝置來(lái)相互切換。
盡管已圍繞本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作了說(shuō)明，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員很容易想到各種其他變化和修改，因此，所有這些變化和修改均不背離由所附的權(quán)利要求所限定的發(fā)明精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種無(wú)線通信設(shè)備，包括一個(gè)第一天線單元，其具有在與地面垂直的方向上振蕩的第一線性極化特性；一個(gè)第二天線單元，其具有在與第一線性極化特性正交的方向上振蕩的第二線性極化特性；圓極化生成裝置，用于通過(guò)向第一天線單元以及帶有大約90°相位差的第二天線單元供電，將上述第一天線單元和第二天線單元的天線特性的組合轉(zhuǎn)換為圓極化特性；以及通信開(kāi)關(guān)裝置，用于切換第一通信模式和第二通信模式；在第一通信模式中，上述第一天線單元以第一線性極化特性工作，第二天線單元以第二線性極化特性工作，在第二通信模式中，上述圓極化生成裝置以圓極化特性操作上述第一天線單元和第二天線單元。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于，還包括分集接收裝置，用于通過(guò)將上述第一通信模式中的上述第一天線單元接收功率電平和第二天線單元的接收功率電平相比較，并選擇其中接收功率電平較高的一個(gè)天線單元，對(duì)來(lái)自地面基站的發(fā)主號(hào)進(jìn)行分集接收。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于，上述第二天線單元由兩個(gè)反轉(zhuǎn)F平面天線構(gòu)成，其中的兩個(gè)輻射導(dǎo)體與地面水平且形狀、大小基本相同，它們以預(yù)定間隔放置在電路板的預(yù)定位置上，其短路點(diǎn)和其電源點(diǎn)在上述兩個(gè)輻射導(dǎo)體的相對(duì)部分上互相對(duì)稱。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于，上述第二天線單元由兩個(gè)反轉(zhuǎn)L天線構(gòu)成，其中的兩個(gè)輻射導(dǎo)體與地面水平且形狀、大小基本相同，它們以預(yù)定間隔放置在電路板的預(yù)定位置上，其電源點(diǎn)在上述兩個(gè)輻射導(dǎo)體的相對(duì)部分上互相對(duì)稱。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于，上述第二天線單元由兩個(gè)螺旋天線構(gòu)成，其中的兩個(gè)輻射導(dǎo)體與地面水平且形狀、大小基本相同，它們以預(yù)定間隔放置在電路板的預(yù)定位置上，其電源點(diǎn)在上述兩個(gè)輻射導(dǎo)體的相對(duì)部分上互相對(duì)稱。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于，上述第一天線單元是主要工作于折疊狀態(tài)的可伸展天線、螺旋天線，以及主要工作于拉出狀態(tài)的拉桿天線。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于上述第一天線單元是固定天線。
8．一種無(wú)線通信方法，包括如下步驟通過(guò)向所述第一天線單元以及帶有大約90°相位差的第二天線單元供電，將上述第一天線單元和第二天線單元的天線特性的組合轉(zhuǎn)換為圓極化特性，其中，上述第一天線單元具有在與地面垂直的方向上振蕩的第一線性極化特性，上述第二天線單元具有在與第一線性極化特性正交的方向上振蕩的第二線性極化特性；以及在第一通信模式和第二通信模式之間切換通信；在第一通信模式中，上述第一天線單元以第一線性極化特性工作，第二天線單元以第二線性極化特性工作，在第二通信模式中，上述圓極化生成裝置以圓極化特性操作上述第一天線單元和第二天線單元。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟通過(guò)比較上述第一通信模式中的上述第一天線單元的接收功率電平和第二天線單元的接收功率電平，并選擇其中接收功率電平較高的一個(gè)單元，對(duì)來(lái)自地面基站的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分集接收。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，上述第二天線單元由兩個(gè)反轉(zhuǎn)F平面天線構(gòu)成，其中的兩個(gè)輻射導(dǎo)體與地面水平且形狀、大小基本相同，它們以預(yù)定間隔放置在電路板的預(yù)定位置上，其短路點(diǎn)和其電源點(diǎn)在上述兩個(gè)輻射導(dǎo)體的相對(duì)部分上互相對(duì)稱。
11．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，上述第二天線單元由兩個(gè)反轉(zhuǎn)L天線構(gòu)成，其中的兩個(gè)輻射導(dǎo)體與地面水平且形狀、大小基本相同，它們以預(yù)定間隔放置在電路板的預(yù)定位置上，其電源點(diǎn)在上述兩個(gè)輻射導(dǎo)體的相對(duì)部分上互相對(duì)稱。
12．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，上述第二天線單元由兩個(gè)螺旋天線構(gòu)成，其中的兩個(gè)輻射導(dǎo)體與地面水平且形狀、大小基本相同，它們以預(yù)定間隔放置在電路板的預(yù)定位置上，其電源點(diǎn)在上述兩個(gè)輻射導(dǎo)體的相對(duì)部分上互相對(duì)稱。
全文摘要
提出了一種無(wú)線通信設(shè)備和一種無(wú)線通信方法。可通過(guò)使用通信開(kāi)關(guān)33和37切換第一通信模式和第二通信模式來(lái)進(jìn)行通信;在第一通信模式中,第一天線單元3以第一線性極化特性工作,第二天線單元21以第二線性極化特性工作,在第二通信模式中,通過(guò)由帶有大約90°相位差的圓極化生成裝置34,35和36向第一天線單元3和第二天線單元21供電,使第一天線單元3和第二天線單元21以圓極化特性工作,從而使極化在一端上與極化特性不同的地面基站和衛(wèi)星基站相匹配。
文檔編號(hào)H04B1/38GK1320007SQ0111218
公開(kāi)日2001年10月31日 申請(qǐng)日期2001年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月30日
發(fā)明者伊藤博規(guī), 成瀨哲也 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社