[发明专利]用于具有天线的移动无线电发射机/接收机的辐射功率优化

说明书

技术领域

本发明涉及移动无线电发射机和/或接收机的无线电传输/接收 的优化。本发明具体涉及无线电电路与其关联天线之间的匹配优化， 以及低功率无线电设备的有效辐射功率的优化。

背景技术

低功率调频发射机(FMTx)设备正在变得越发广泛的可用和普 及，例如，用来将音频从移动mp3播放器发射到车内的FM无线电 接收机。目前可用的多数设备是专用的FMTx设备，例如，其将要 插入耳机插口中，但是FM发射机正在越来越多地还要与诸如个人 数字助理(PDA)和移动电话的设备相集成。

与理论上的理想长度相比，这些设备中的大多数具有极短的FM 天线。多数专用FMTx设备使用简单的引线或者印刷电路板(PCB) 布线，其长度通常是足够的。然而，PDA和移动电话中可用于放置 适当天线的空间要小得多，而且由于这些设备的总体趋势是使其较 小，因此集成愈发不容易。通常，这些设备将被迫使用极短并因此 不佳的FM天线。其通常可以是3-6cm甚至更短。在98MHz处， 全波长天线具有大约3米的长度。因此，98MHz的四分之一波长天 线是大约75cm，这仍然要比PDA或者移动电话中通常可用的天线 长得多。

根据形状和形式，不同的天线结构可能有利于特定的设备，但 是不论所使用的天线结构是怎样的(单极、偶极、环形)，可用的 空间和环境(例如，设备的其余硬件和底座)将影响天线及其性能。

问题在于，由于这些常用移动FMTx设备的特性，某些点处的 用户将把设备拿在手里，以便激活和设置设备。用户继而可能将设 备放在汽车座椅上或者将设备在其朋友间传递，或者用户可能将把 设备不经意地放在包括金属的某些物体之上或者旁边。所有这些方 面都将对天线的性能产生影响，并且这通常将导致天线变得失配。 这继而将导致来自FMTx设备的输出功率降低，而用户可能将体验 到干扰或者在最差情况下甚至是信号的完全丢失。必须记住的是， 由于地区性规章(美国联邦通信委员会FCC的11.4nW等效全向辐 射功率EIRP，以及欧洲电信标准协会ETSI的50nW有效辐射功率 ERP)，这些设备仅能在非常低的功率水平上工作。因此，关键是天 线尽可能地保持最佳。

这还与FM接收机有关。在诸如PDA、移动电话和小型专用设 备的产品中，小型FM接收机设备已经找到了出路。这些设备的天 线具有与低功率FM发射机类似的问题。通常，天线必须比其理想 情况短。最佳情况是在将耳机用作FMRx时的大约75cm长的缆线 (也即，98MHz处的四分之一波长)。内部FMRx天线正在变得越 发普及，这意味着，如果制造商希望维持与通过使用耳机或者类似 的外部Rx天线所取得的相同性能水平，则天线性能将再一次是非常 关键的。

在某些方面，Rx天线必须表现得比Tx天线好，因为接收机受 到其试图接收的信号以及接收机本身敏感程度的影响。Rx天线的表 现如何将取决于其与FM接收机前端匹配的程度。对于Tx情况来说， 天线可能十分低效，但是仍然可以通过利用提供给该天线的提升功 率来操作它，使其看上去表现得足够好。由于无法从接收机影响发 射机，因此不存在这种奢侈的Rx。然而，Rx天线同样受制于上文针 对Tx天线描述的相同影响，也即，由于环境改变而导致的解匹配/ 失配。因此，避免失配在Rx设备中甚至将更为重要。

如上所述，FM发射机与人体、金属结构或者其他材料的相关位 置可能影响天线的匹配。特别地，可以附加至移动设备的附件可能 包含这种金属结构，并且由此影响天线与辐射功率的匹配。

与传统的专用低功率FM发射机不同，PDA和移动电话能够具 有附加至它们的非常多的各类附件，这导致更多变化的可能使用情 况。如果多数附件和/或其他附件(例如数据线和/或充电器线)在另 一端连接到例如个人计算机(PC)或者主引出线时，则其可以在连 接到设备时被检测到。这可能包括：用于数据传输和/或电池充电的 通用串行总线(USB)线、车内或者主电池充电器或者某些其他设 备。多数耳机和类似的附件可以由手持机自动地识别，因为多数这 种设备具有一定的智能水平，使得PDA或者移动电话可以读出设备 ID并由此决定如何对待该设备。