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DE19804760A1 - Funksende- und -empfangsgerät - Google Patents

Funksende- und -empfangsgerät

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DE19804760A1
DE19804760A1 DE19804760A DE19804760A DE19804760A1 DE 19804760 A1 DE19804760 A1 DE 19804760A1 DE 19804760 A DE19804760 A DE 19804760A DE 19804760 A DE19804760 A DE 19804760A DE 19804760 A1 DE19804760 A1 DE 19804760A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Funksende- und -empfangsgerät gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
In verschiedenartigen Funksende- und -empfangsgeräten, wie z. B. Mobiltelefonapparaten (GSM, DCS, DECT usw.) finden für Aussen­ dung und Empfang der Funksignale gewöhnlich Dipolantennen Ver­ wendung. Solche Dipolantennen sind in der Lage, Funksignale aus allen Richtungen zu empfangen und auszusenden. Sie besitzen in­ dessen den Nachteil eines geringen Wirkungsgrades. Meistens sind die empfangenen Funksignale in bestimmten Richtungen stark und in anderen schwach. Indessen kann die Dipolantenne ihren Wir­ kungsgrad nicht diesen Gegebenheiten anpassen. Auf der anderen Seite ist die Wirksamkeit einer Flächenantenne sehr richtungsab­ hängig. Nur Funksignale aus einer zu der Flächenantenne einiger­ maßen normalen Richtung können wirksam empfangen werden. Deshalb kommen Flächenantennen bei Funksende- und -empfangsgeräten, ins­ besondere Mobiltelefonapparaten, die in der Lage sein sollen, Funksignale aus allen Richtungen zu empfangen, nur selten zur Anwendung.
Davon ausgehend zielt die Erfindung darauf ab, ein Funksende- und -empfangsgerät gemäß Gattungsbegriff so auszubilden, daß es trotz weitgehender Richtungsunabhängigkeit für die empfangenen Funksignale diese erforderlichenfalls mit hohem Wirkungsgrad zu empfangen vermag.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch ein Funksende- und -emp­ fangsgerät gemäß Anspruch 1 erreicht. Die Unteransprüche geben darüber hinausgehend vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten an.
Die betreffende Wahlmöglichkeit zwischen einer Dipolantenne und mindestens einer Flächenantenne gestattet es, erforderlichen­ falls zusätzlich zu oder anstatt der Dipolantenne mindestens eine Flächenantenne anzuschalten, um auf diese Weise einen bes­ seren Empfang schwacher Funksignale zu ermöglichen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen genauer beschrieben. Davon zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Funksende- und -empfangsgeräts,
Fig. 2 ein Schaltbild des Funksende- und -empfangsgeräts aus Fig. 1 und
Fig. 3 eine in dem Funksende- und -empfangsgerät nach Fig. 1 zur Anwendung kommende Modussteuertabelle.
Das in Fig. 1 gezeigte Funksende- und -empfangsgerät 10 besitzt ein Gehäuse 12 mit einer beim Gebrauch dem Benutzer zugekehrten Frontseite 11, einer oben auf dem Gehäuse 12 angeordneten Dipol­ antenne 14 zum Aussenden und Empfangen von Funksignalen sowie drei Flächenantennen 15, 16 und 17 auf der rechten Seite, der Rückseite und der linken Seite des Gehäuses 12 zum Aussenden und Empfangen von Funksignalen in bzw. aus den betreffenden Richtun­ gen.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Dipolantenne 14 mit einem Antennenschalter S0 und sind die drei Flächenantennen 15, 16 und 17 mit Antennenschaltern S1, S2 und S3 verbunden. Jeder dieser Antennenschalter liegt an einem Impedanzanpassungsschaltkreis 32, der wiederum mit einer Sende-/Empfangsschaltung 40 verbunden ist, um die über die Antennen empfangenen Funksignale in Grund­ bandsignale für einen Prozessor 42 und die auszusendenden Grund­ bandsignale aus dem Prozessor 42 in Funksignale umzuwandeln. Des weiteren gehören dem Funksende- und -empfangsgerät 10 ein Spei­ cher 44 zum Speichern von Daten und durch den Prozessor 42 für Steuerungsfunktionen in dem Gerät 10 auszuführenden Programmen sowie eine Modussteuerschaltung 34 zur Steuerung der Antennen­ schalter S0-S3 und des Impedanzanpassungsschaltkreises 32 ent­ sprechend zehn in der Tabelle 50 nach Fig. 3 gezeigten Steuermo­ den an, so daß die Impedanz des Impedanzanpassungsschaltkreises 32 der Impedanz der jeweils eingeschalteten Antennen 14, 15, 16 oder 17 entspricht.
Der Impedanzanpassungsschaltkreis 32 enthält vier Widerstände X0, X1, X2 und X3 sowie vier damit in Verbindung stehende Wider­ standsschalter S4, S5, S6 und S7. Die vier Widerstände X0, X1, X2 und X3 sind parallelgeschaltet, und ihr Widerstand ist so be­ messen, daß er zu den vier Antennen 14, 15, 16 und 17 paßt. Die Widerstandsschalter S4, S5, S6 und S7 werden von der Modussteu­ erschaltung 34 so gesteuert, daß die Impedanz des Impedanzanpas­ sungsschaltkreises 32 zu der Impedanz der jeweils angeschalteten Antennen 14, 15, 16 oder 17 paßt.
Wie bereits erwähnt, zeigt die Tabelle 50 nach Fig. 3 zehn ver­ schiedene Steuermoden. Bei einem jeden dieser Steuermoden sind der betreffende Antennenschalter und der entsprechende Wider­ standsschalter entweder beide offen oder beide geschlossen, so daß die Impedanz des Impedanzanpassungsschaltkreises 32 der Im­ pedanz der gerade angeschalteten Antennen entspricht.
Der Speicher 44 enthält ein RSSI-, d. h. Received-Signal- Strength-Indicator-Program 46 (ein Anzeigeprogramm für die Stärke des empfangenen Signals) zur Ermittlung der Signalstärke der von der Sende-/Empfangsschaltung 40 empfangenen Funksignale sowie ein in dem Speicher 44 gespeichertes Modussteuerprogramm 36 zum Steuern der Modussteuerschaltung 34. Das Modussteuerpro­ gramm 36 und die Modussteuerschaltung 34 bilden Modussteuermit­ tel zum Steuern der vier Antennenschalter S0-S3 und des Impe­ danzanpassungsschaltkreises 32 entsprechend der vermittels des RSSI-Programms 46 ermittelten Signalstärke, um den jeweils höchstmöglichen Sende- und Empfangswirkungsgrad zu erreichen.
Die mit der Dipolantenne 14 bzw. den Flächenantennen 15, 16 und 17 verbundenen Antennenschalter S0, S1, S2 und S3 werden von der Modussteuerschaltung 34 entsprechend den in der Tabelle 50 nach Fig. 3 aufgeführten Steuermoden geschlossen bzw. geöffnet, um damit verschiedene Antennenkombinationen zu erreichen. Die Steu­ ermoden seitens der Modussteuerschaltung 34 werden von dem Mo­ dussteuerprogramm 36 gesteuert, wobei die Signalstärke eines je­ den Steuermodus von dem RSSI-Programm 46 ermittelt wird. Zur Auswahl des besten Steuermodus zwecks Erreichens des höchsten Übertragungswirkungsgrades wechselt das Modussteuerprogramm 36 die Steuermoden der Modussteuerschaltung 34 einen nach dem ande­ ren, zeichnet die von dem RSSI-Programm 46 bei einem jeden Steu­ ermodus ermittelte Signalstärke auf, wählt nach einem vorbe­ stimmten Auswahlkriterium einen optimalen Steuermodus aus und veranlaßt die Modussteuerschaltung 34, den betreffenden besten Steuermodus anzunehmen zur Erreichung der besten Übertragungs­ qualität.
Das Auswahlkriterium für den besten Steuermodus kann vom Her­ steller festgelegt werden. Beispielsweise kann als bester Steu­ ermodus ein solcher für die größte Signalstärke oder aber unter den Steuermoden, bei welchen die Signalstärke einen vorbestimm­ ten Schwellwert überschreitet, ein solcher für den geringsten Energieverbrauch festgelegt werden. Normalerweise wird der beste Steuermodus von dem Modussteuerprogramm 36 periodisch ausge­ wählt, um die Übertragungsqualität aufrechtzuerhalten. Wird un­ terdessen die von dem RSSI-Programm ermittelte Signalstärke ge­ ringer als ein vorbestimmter Schwellwert oder hat die ermittelte Signalstärke in einem eine vorbestimmte Änderungsgeschwindigkeit überschreitenden Maße abgenommen, so wählt das Modussteuerpro­ gramm 36 sogleich einen neuen besten Steuermodus.
Wie gesagt, dient die Modussteuerschaltung 34 aus Fig. 2 zur Steuerung der Antennenschalter wie auch des Impedanzanpassungs­ schaltkreises 32. Wurde ein geeigneter Steuermodus gewählt, so liefert das Modussteuerprogramm 36 an die Modussteuerschaltung 34 die betreffende Modusnummer aus der Tabelle 50 nach Fig. 3. Die Modussteuerschaltung 34 schaltet daraufhin die entsprechen­ den Antennen- und Widerstandsschalter gemäß der Modusnummer.
Bei einer anderen Ausführungsform können die Antennenschalter S0, S1, S2 und S3 und die Widerstandsschalter S4, S5, S6 und S7 un­ mittelbar von dem Prozessor 42 gesteuert werden, so daß die Mo­ dussteuerschaltung 34 entfallen kann. In diesem Fall kann die Modussteuertabelle 50 aus Fig. 3 in dem Speicher 44 gespeichert sein und das Modussteuerprogramm 36 die Antennen- und Wider­ standsschalter unmittelbar entsprechend den Steuermoden aus der Tabelle 50 steuern.
Nachdem der Prozessor 42 nur einige Millisekunden benötigt, um die Signalstärke bei sämtlichen in der Tabelle 50 enthaltenen Steuermoden zu ermitteln und danach den besten Steuermodus aus­ zuwählen, wird das Funksende- und -empfangsgerät 10 praktisch stets mit dem besten Steuermodus arbeiten und so die beste Über­ tragungsqualität und den besten Wirkungsgrad erreichen.

Claims (14)

1. Funksende- und -empfangsgerät (10) mit einem Gehäuse (12), einer darauf angeordneten Dipolantenne (14) zum Aussenden und Empfangen von Funksignalen sowie einem die Anschaltung einer anderen Antenne ermöglichenden Antennenschalter (S1, S2, S3), dadurch gekennzeichnet,
  • - daß an dem Gehäuse (12) des weiteren mindestens eine Flä­ chenantenne (15, 16, 17) zum Aussenden und Empfangen von Funksignalen angebracht ist, die mit einem Antennenschal­ ter (S1, S2, S3) verbunden ist,
  • - daß mit der Dipolantenne (14) und einem jeden Antennen­ schalter (S1, S2, S3) ein Impedanzanpassungsschaltkreis (32) verbunden ist,
  • - daß mit dem Impedanzanpassungsschaltkreis (32) eine Sende-/Empfangsschaltung (40) verbunden ist zum Umwandeln der von einer oder mehreren der Antennen (14, 15, 16, 17) empfangenen Funksignale in Grundbandsignale und der aus zu­ sendenden Grundbandsignale in Funksignale und
  • - daß Modussteuermittel (34, 36) dazu vorgesehen sind, einen jeden der Antennenschalter (S1, S2, S3) und den Impedanz­ anpassungsschaltkreis (32) so zu steuern, daß die Impedanz des letzteren zu derjenigen der jeweils angeschalteten An­ tenne bzw. Antennen (14, 15, 16, 17) paßt.
2. Funksende- und -empfangsgerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren auch einen zwischen der Dipolantennen (14) und dem Impedanzanpassungsschaltkreis (32) liegenden Antennenschalter (S0) aufweist, der von den Modussteuermitteln (34, 36) entsprechend gesteuert wird, um die Impedanz des Impedanzanpassungsschaltkreises (32) an diejenige der jeweils angeschalteten Antenne bzw. Antennen (14, 15, 16, 17) anzupassen.
3. Funksende- und -empfangsgerät (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Speicher (44) zum Speichern von Programmen und einen Prozessor (42) zur Ausführung dieser Programme zwecks Steuerung der Arbeitsweise des Geräts (10).
4. Funksende- und -empfangsgerät (10) nach Anspruch 3, gekenn­ zeichnet durch ein in dem Speicher (44) gespeichertes RSSI- Programm (46) zur Ermittlung der Signalstärke der von der Sende-/Empfangsschaltung (40) empfangenen Funksignale und dadurch, daß die Modussteuermittel (34, 36) die Antennen­ schalter (S0, S1, S2, S3) und den Impedanzanpassungsschalt­ kreis (32) in Abhängigkeit von der von dem RSSI-Programm (46) ermittelten Signalstärke steuern.
5. Funksende- und -empfangsgerät (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modussteuermittel (34, 36) eine in dem Speicher (44) gespeicherte Modussteuertabelle (50) mit einer Mehrzahl verschiedener Steuermoden aufweisen, die ver­ schiedene Antennenschalterkombinationen definieren, wonach die Modussteuermittel zur Steuerung der Antennenschalter (S0, S1, S2, S3) und des Impedanzanpassungsschaltkreises (32) einen der betreffenden Steuermoden in Abhängigkeit von der Signalstärke bestimmen.
6. Funksende- und -empfangsgerät (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Modussteuermittel (34, 36) ein in dem Speicher (44) gespeichertes Modussteuerprogramm (36) aufweisen zur Steuerung der Antennenschalter (S0, S1, S2, S3) und des Impedanzanpassungsschaltkreises (32) entspre­ chend einem der Steuermoden und daß das Modussteuerprogramm (36) seine Steuermoden einen nach dem anderen ändert, die von dem RSSI-Programm (46) dabei jeweils festgestellte Si­ gnalstärke aufzeichnet, aus der Gesamtheit der Steuermoden einen besten Steuermodus entsprechend einem vorbestimmten Auswahlkriterium auswählt und ggf. seinen gegenwärtigen Steuermodus durch diesen besten Steuermodus ersetzt.
7. Funksende- und -empfangsgerät (10 nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Modussteuermittel (34, 36) eine Mo­ dussteuerschaltung (34) zum Steuern der einzelnen Antennen­ schalter (S0, S1, S2, S3) und des Impedanzanpassungsschalt­ kreises (32) entsprechend einer Mehrzahl verschiedene Anten­ nenschalterkombinationen bezeichnender Steuermoden sowie ein in dem Speicher (44) gespeichertes Modussteuerprogramm (36) zum Steuern des Steuermodus der Modussteuerschaltung (34) aufweist und daß das Modussteuerprogramm (36) die Steuermo­ den der Modussteuerschaltung (34) einen nach dem anderen än­ dert, die von dem RSSI-Programm (46) dazu jeweils angegebene Signalstärke aufzeichnet, aus der Gesamtheit der Steuermoden nach einem vorbestimmten Auswahlkriterium einen besten Steu­ ermodus auswählt und ggf. den gegenwärtigen Steuermodus der Modussteuerschaltung (34) durch diesen besten Steuermodus ersetzt.
8. Funksende- und -empfangsgerät (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswahlkriterium als besten Steuermodus denjenigen mit der größten Signalstärke angibt.
9. Funksende- und -empfangsgerät (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswahlkriterium als besten Steuermodus denjenigen angibt, der unter den Steuermoden mit einer vorbestimmten Mindestsignalstärke den geringsten Ener­ gieverbrauch mit sich bringt.
10. Funksende- und -empfangsgerät (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der beste Steuermodus von dem Modussteuerprogramm (36) nach einem bestimmten Zeitablauf neu gewählt wird.
11. Funksende- und -empfangsgerät (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der beste Steuermodus von dem Modussteuerprogramm (36) neu gewählt wird, wenn die von dem RSSI-Programm (46) festgestellte Signalstärke einen bestimm­ ten Schwellwert unterschreitet.
12. Funksende- und -empfangsgerät (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der beste Steuermodus von dem Modussteuerprogramm (36) neu gewählt wird, wenn die von dem RSSI-Programm (46) festgestellte Signalstärke eine bestimmte Änderungsgeschwindigkeit überschreitet.
13. Funksende- und -empfangsgerät (10) nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanz­ anpassungsschaltkreis (32) eine Mehrzahl von jeweils mit einem Widerstandsschalter (S4, S5, S6, S7) verbundenen Wi­ derständen (X0, X1, X2, X3) aufweist und die Widerstands­ schalter von den Modussteuermitteln (34, 36) entsprechend gesteuert werden, um die Impedanz des Impedanzanpassungs­ schaltkreises (32) an diejenige der jeweils zugeschalteten Antennen (14, 15, 16, 17) anzupassen.
14. Funksende- und -empfangsgerät (10) nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Flächenanten­ nen (15, 16, 17) rückseitig und/oder seitlich an dem Gehäuse (12) angebracht sind, um Funksignale in bzw. aus verschiede­ nen Richtungen auszusenden bzw. zu empfangen.
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