Title:
Antenne mit wechselbarer Abstrahlrichtung und Kommunikationsvorrichtung derselben
Kind Code:
A1
Abstract:

Eine Antenne (ANT_M) mit einer wechselbaren und selektiven Abstrahlrichtung weist einen ersten Arm (20), einen zweiten Arm (21), der elektrisch mit dem ersten Arm (20) verbunden ist, einen dritten Arm (22), der elektrisch mit dem ersten Arm (20) verbunden ist, eine erste Impedanzanpassungsschaltung (SW_L), die mit dem zweiten Arm (21) verbunden ist, um den zweiten Arm (21) gemäß einem Steuersignal (CTRL2) mit einer Masse oder einer ersten Anpassungskomponente (MTH_L) zu verbinden, und eine zweite Impedanzanpassungsschaltung (SW_R) auf, die mit dem dritten Arm (22) verbunden ist, um den dritten Arm (22) gemäß dem Steuersignal (CTRL2) mit der Masse oder einer zweiten Anpassungskomponente (MTH_R) zu verbinden. Durch Anpassen einer Impedanz der Antenne (ANT_M) arbeitet die Antenne (ANT_M) in einer ersten Betriebsart, die zu einer ersten Abstrahlrichtung korrespondiert, oder in einer zweiten Betriebsart, die zu einer zweiten Abstrahlrichtung korrespondiert.



Inventors:
Hung, Chung-Yu (Taipei, TW)
Tai, Chen-Fang (New Taipei City, TW)
Lin, Wun-Jian (Kaohsiung, TW)
Yeh, Shih-Huang (Hsinchu, TW)
Application Number:
DE102017203606A
Publication Date:
09/28/2017
Filing Date:
03/06/2017
Assignee:
MEDIATEK INC. (Hsin-Chu, TW)
International Classes:
Attorney, Agent or Firm:
Hoefer & Partner Patentanwälte mbB, 81543, München, DE
Claims:
1. Antenne (ANT_M) mit einer wechselbaren Abstrahlrichtung für eine Kommunikationsvorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
einen Einspeiseanschluss (FD) für ein Einspeisen eines Sendesignals (TX) und ein Empfangen eines Empfangssignals (RX_M);
einen ersten Arm (20), der elektrisch mit dem Einspeiseanschluss (FD) verbunden ist;
einen zweiten Arm (21), der elektrisch mit dem ersten Arm (20) verbunden ist;
einen dritten Arm (22), der elektrisch mit dem ersten Arm (20) verbunden ist, wobei der Einspeiseanschluss (FD) Schleifen sowohl mit dem zweiten Arm (21) als auch mit dem dritten Arm (22) bildet;
eine erste Impedanzanpassungsschaltung (SW_L), die mit dem zweiten Arm (21) verbunden ist, um den zweiten Arm (21) gemäß einem Steuersignal (CTRL2) entweder mit einer ersten Anpassungskomponente (MTH_L) oder einer dritten Anpassungskomponente (Masse) zu verbinden; und
eine zweite Impedanzanpassungsschaltung (SW_R), die mit dem dritten Arm (22) verbunden ist, um den dritten Arm (22) gemäß dem Steuersignal (CTRL2) entweder mit einer zweiten Anpassungskomponente (MTH_R) oder einer vierten Anpassungskomponente (Masse) zu verbinden;
wobei, wenn die Antenne (ANT_M) in einer ersten Betriebsart arbeitet, die erste Impedanzanpassungsschaltung (SW_L) den zweiten Arm (21) mit der ersten Anpassungskomponente (MTH_L) verbindet und die zweite Impedanzanpassungsschaltung (SW_R) den dritten Arm (22) mit der vierten Anpassungskomponente (Masse) verbindet, und wenn die Antenne (ANT_M) in einer zweiten Betriebsart arbeitet, die erste Impedanzanpassungsschaltung (SW_L) den zweiten Arm (21) mit der dritten Anpassungskomponente (Masse) verbindet und die zweite Impedanzanpassungsschaltung (SW_R) den dritten Arm (22) mit der zweiten Anpassungskomponente (MTH_R) verbindet.

2. Antenne gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Impedanzanpassungsschaltung (SW_L, SW_R) jeweils mindestens ein Bauteil aus der Gruppe von einem Schalter, einer Diode und einem Anpassungskondensator umfasst.

3. Antenne gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahlrichtungen der Antenne (ANT_M), die jeweils zu der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart korrespondieren, entgegengesetzt sind.

4. Antenne gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite, die dritte und die vierte Anpassungskomponente (MTH_L, MTH_R) für eine Bandanpassung verwendet werden und die erste, die zweite, die dritte und die vierte Anpassungskomponente (MTH_L, MTH_R) jeweils mindestens ein Bauteil aus der Gruppe von einem Kondensator, einer Induktivität, einem Widerstand, einer Kapazitätsdiode, einem Anpassungskondensator und einer Bead umfasst.

5. Vorrichtung (10) zur drahtlosen Kommunikation, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
eine erste Antenne (ANT_M) für ein Empfangen eines ersten Empfangssignals (RX_M);
eine zweite Antenne (ANT_D) für ein Empfangen eines zweiten Empfangssignals (RX_D);
eine Umschaltschaltung (14), die mit der ersten Antenne (ANT_M) und der zweiten Antenne (ANT_D) verbunden ist, um gemäß einem ersten Steuersignal (CTRL1) entweder die erste Antenne (ANT_M) oder die zweite Antenne (ANT_D) so zu schalten, dass sie mit einem Sendesignal (TX) gespeist wird; und
ein Steuermodul (12), das mit der ersten Antenne (ANT_M), der zweiten Antenne (ANT_D) und der Umschaltschaltung (14) verbunden ist, um gemäß dem ersten und dem zweiten Empfangssignal (RX_M, RX_D) das Sendesignal (TX) und das erste Steuersignal (CTRL1) an die Umschaltschaltung (14) zu generieren,
wobei das Steuermodul (12) gemäß dem ersten und dem zweiten Empfangssignal (RX_M, RX_D) ein zweites Steuersignal (CTRL2) an die erste Antenne (ANT_M) generiert, um eine Abstrahlrichtung der ersten Antenne (ANT_M) durch Impedanzanpassung der ersten Antenne (ANT_M) zu selektieren.

6. Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antenne (ANT_M) aufweist:
einen Einspeiseanschluss (FD) für ein Einspeisen des Sendesignals (TX) und ein Empfangen des ersten Empfangssignals (RX_M);
einen ersten Arm (20), der elektrisch mit dem Einspeiseanschluss (FD) verbunden ist;
einen zweiten Arm (21), der elektrisch mit dem ersten Arm (20) verbunden ist;
einen dritten Arm (22), der elektrisch mit dem ersten Arm (20) verbunden ist, wobei der Einspeiseanschluss (FD) Schleifen sowohl mit dem zweiten Arm (21) als auch mit dem dritten Arm (22) bildet;
eine erste Impedanzanpassungsschaltung (SW_L), die mit dem zweiten Arm (21) verbunden ist, um den zweiten Arm (21) gemäß einem Steuersignal (CTRL2) entweder mit einer ersten Anpassungskomponente (MTH_L) oder einer dritten Anpassungskomponente (Masse) zu verbinden; und
eine zweite Impedanzanpassungsschaltung (SW_R), die mit dem dritten Arm (22) verbunden ist, um den dritten Arm (22) gemäß dem Steuersignal (CTRL2) entweder mit einer zweiten Anpassungskomponente (MTH_R) oder einer vierten Anpassungskomponente (Masse) zu verbinden;
wobei, wenn die Antenne (ANT_M) in einer ersten Betriebsart arbeitet, die erste Impedanzanpassungsschaltung (SW_L) den zweiten Arm (21) mit der ersten Anpassungskomponente (MTH_L) verbindet und die zweite Impedanzanpassungsschaltung (SW_R) den dritten Arm (22) mit der vierten Anpassungskomponente (Masse) verbindet, und wenn die Antenne (ANT_M) in einer zweiten Betriebsart arbeitet, die erste Impedanzanpassungsschaltung (SW_L) den zweiten Arm (21) mit der dritten Anpassungskomponente (Masse) verbindet und die zweite Impedanzanpassungsschaltung (SW_R) den dritten Arm (22) mit der zweiten Anpassungskomponente (MTH_R) verbindet.

7. Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation oder Antenne gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Impedanzanpassungsschaltung (SW_L, SW_R) jeweils mindestens ein Bauteil aus der Gruppe von einem Schalter, einer Diode und einem Anpassungskondensator umfasst.

8. Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstrahlrichtungen der Antenne (ANT_M), die jeweils zu der ersten Betriebsart und der zweiten Betriebsart korrespondieren, entgegengesetzt sind.

9. Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Anpassungskomponente (MTH_L, MTH_R) für eine Bandanpassung verwendet werden und die erste und die zweite Anpassungskomponente (MTH_L, MTH_R) jeweils mindestens ein Bauteil aus der Gruppe von einem Kondensator, einer Induktivität, einem Widerstand, einer Kapazitätsdiode, einem Anpassungskondensator und einer Bead umfasst.

10. Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, weiter dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Benutzerszenarium-Erkennungsschaltung (18) aufweist und das Steuermodul (12) das erste und das zweite Steuersignal (CTRL1, CTRL2) gemäß einem Erkennungssignal (DET) generiert, das durch die Benutzerszenarium-Erkennungsschaltung (18) generiert wird.

11. Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Benutzerszenarium-Erkennungsschaltung (18) mindestens eins von einem G-Sensor und einer Abstandsmessschaltung ist.

Description:
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antenne mit einer wechselbaren und selektiven Abstrahlrichtung und eine Kommunikationsvorrichtung derselben gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.

Hintergrund der Erfindung

Eine Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation, wie ein Mobiltelefon, ein Tablet-Computer, ein Laptop-Computer und so weiter, tauscht Hochfrequenzsignale durch eine Antenne aus, um auf Informationen innerhalb eines Systems zur drahtlosen Kommunikation zuzugreifen. Ein Hochfrequenz-(HF-)Signal ist eine sinusförmige Welle mit einer hohen Schwingungsfrequenz, und Regierungen der Welt haben Sicherheitsbegrenzungen, z. B. durch elektromagnetische Standards, für ein Ausgesetztsein gegenüber einer von Vorrichtungen zur drahtlosen Kommunikation erzeugten HF-Energie festgelegt, die hauptsächlich auf einen menschlichen Kopf oder ein menschliches Körperglied wirkt. Die elektromagnetischen Standards für das Ausgesetztsein gegenüber einer HF-Energie basieren auf einer bestimmten Absorbierungsrate (SAR). SAR ist ein Maß der Rate, bei welcher Energie durch einen menschlichen Körper absorbiert wird, wenn er einem elektromagnetischen HF-Feld ausgesetzt ist. Aufgrund eines Trends hin zu leichten und kompakten Vorrichtungen zur drahtlosen Kommunikation und steigendem Bedarf für drahtlose Kommunikation wird erwartet, dass eine ideale Antenne in der Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation klein ist, es wird erwartet, dass eine Antennenverstärkung derselben hoch ist, und es wird erwartet, dass eine Abstrahlungsbandbreite derselben so breit wie möglich ist. Eine größere Antennenverstärkung resultiert jedoch in einem schlechteren SAR-Wert. Außerdem ist eine HF-Energie mit hohen Frequenzen in einem Nahfeld einfach zu absorbieren, was zu dem schlechteren SAR-Wert führt. Andererseits könnte sich die Antennenleistungsfähigkeit des Mobiltelefons wegen Effekten eines menschlichen Körpers und einem Benutzerszenarium wie den Praktiken/der Position eines Haltens der mobilen Vorrichtung oder der Antenne, die sich zu nah an einem menschlichen Körper befindet, verschlechtern und könnte die Qualität einer Kommunikation verschlechtern, z. B. einen niedrigen Datendurchsatz oder eine hohe Anrufausfallrate verursachend. Deshalb ist ein Ziel in der Industrie für drahtlose Kommunikation geworden, wie der Kompromiss zwischen SAR und einer Antennenleistungsfähigkeit zu lösen ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antenne mit einer wechselbaren und selektiven Abstrahlrichtung und eine Kommunikationsvorrichtung derselben zur Verfügung zu stellen. Dies wird durch eine Antenne und eine Kommunikationsvorrichtung derselben gemäß den Ansprüchen 1 und 5 erreicht. Die Unteransprüche betreffen korrespondierende weitere Entwicklungen und Verbesserungen. In einem Aspekt weist die Offenbarung eine Antenne mit einer wechselbaren und selektiven Abstrahlrichtung auf. Die Antenne weist einen Einspeiseanschluss, einen ersten Arm, einen zweiten Arm, einen dritten Arm, eine erste Impedanzanpassungsschaltung und eine zweite Impedanzanpassungsschaltung auf. Der Einspeiseanschluss wird zum Einspeisen eines Sendesignals und zum Empfangen eines Empfangssignals verwendet. Der erste Arm ist elektrisch mit dem Einspeiseanschluss verbunden, der zweite Arm ist elektrisch mit dem ersten Arm verbunden und der dritte Arm ist elektrisch mit dem ersten Arm verbunden, wobei der Einspeiseanschluss Schleifen sowohl mit dem zweiten Arm als auch mit dem dritten Arm bildet. Die erste Impedanzanpassungsschaltung ist mit dem zweiten Arm verbunden, sodass der zweite Arm gemäß einem Steuersignal mit einer ersten oder einer dritten Anpassungskomponente verbunden wird. Die zweite Impedanzanpassungsschaltung ist mit dem dritten Arm verbunden, sodass der dritte Arm gemäß dem Steuersignal mit einer zweiten oder einer vierten Anpassungskomponente verbunden wird. Wenn die Antenne in einer ersten Betriebsart arbeitet, verbindet die erste Impedanzanpassungsschaltung den zweiten Arm mit der ersten Anpassungskomponente und die zweite Impedanzanpassungsschaltung verbindet den dritten Arm mit der zweiten Anpassungskomponente, und wenn die Antenne in einer zweiten Betriebsart arbeitet, verbindet die erste Impedanzanpassungsschaltung den zweiten Arm mit der dritten Anpassungskomponente und die zweite Impedanzanpassungsschaltung verbindet den dritten Arm mit der vierten Anpassungskomponente. In einem Aspekt weist die Offenbarung eine Kommunikationsvorrichtung auf, die eine erste Antenne und eine zweite Antenne aufweist. Die vorliegende Erfindung selektiert die Abstrahlrichtung einer ersten Antenne durch eine Impedanzanpassung der ersten Antenne, sodass sie jeweils in einer von zwei Betriebsarten arbeitet, und die Bandanpassung auf die erste Antenne wird gleichzeitig ausgeführt. Die erste Antenne weist ohne zusätzliche Antennen zwei Betriebsarten für die Kommunikationsvorrichtung auf, was wirksam den Antennenraum der Kommunikationsvorrichtung einspart. Durch Selektieren der Abstrahlrichtung der ersten Antenne durch eine Impedanzanpassung und einen Einspeisekanal des Sendesignals an entweder die erste oder die zweite Antenne der Kommunikationsvorrichtung, kann sich die Kommunikationsvorrichtung weiter auf verschiedene Benutzerszenarien einstellen, um eine Kommunikationsqualität und eine Anwendererfahrung sicherzustellen (z. B. Datendurchsatz und Anrufausfallrate). Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden zweifellos für diejenigen mit gewöhnlichen Kenntnissen der Technik nach einem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform offenbar, die in verschiedenen Figuren und Zeichnungen dargestellt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung Bezug nehmend auf die begleitenden Zeichnungen weiter beispielhaft dargestellt. Darin ist

1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur drahtlosen Kommunikation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2 und 3 sind schematische Darstellungen der Antenne in 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in einer ersten bzw. einer zweiten Betriebsart arbeitet.

4 stellt den Streuparameter S11 der Antenne in 1 dar, die in der ersten und zweiten Betriebsart in einem freien Raum arbeitet.

5 stellt den Antennenwirkungsgrad der Antenne in 1 dar, die in der ersten und zweiten Betriebsart in einem freien Raum arbeitet.

6 stellt verschiedene Benutzerszenarien dar, wenn der Anwendet die Kommunikationsvorrichtung in 1 nur mit der linken Hand, nur mit der rechten Hand, mit der linken Hand am Kopf und mit der rechten Hand am Kopf hält.

7 stellt den Antennenwirkungsgrad der Antenne in 1 dar, die in dem Benutzerszenarium nur mit der linken Hand in der ersten und zweiten Betriebsart arbeitet.

8 stellt den Antennenwirkungsgrad der Antenne dar, die in dem Benutzerszenarium nur mit der rechten Hand in der ersten und zweiten Betriebsart arbeitet.

9 stellt den optimierten Antennenwirkungsgrad der Antenne in 1 in dem Benutzerszenarium mit der linken Hand und dem Kopf und in dem Benutzerszenarium mit der rechten Hand und dem Kopf dar.

Detaillierte Beschreibung

1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 10 zur drahtlosen Kommunikation weist Antennen ANT_M und ANT_D, ein Steuermodul 12, eine Umschaltschaltung 14 und eine rückseitige Abdeckung 16 auf. Das Steuermodul 12 ist mit den Antennen ANT_M und ANT_D verbunden, um ein Sendesignal TX und ein Steuersignal CTRL1 an die Umschaltschaltung 14 gemäß Empfangssignalen RX_M und RX_D, die jeweils durch die Antennen ANT_M und ANT_D empfangen werden, zu generieren. Das Steuermodul 12 generiert weiter ein Steuersignal CTRL2 an die Antenne ANT_M, um eine Abstrahlrichtung der Antenne ANT_M durch Impedanzanpassung gemäß den Empfangssignalen RX_M und RX_D auszuwählen. Die Umschaltschaltung 14 ist mit den Antennen ANT_M und ANT_D und dem Steuermodul 12 verbunden, um so gemäß dem Steuersignal CTRL1 zu schalten, dass entweder die Antenne ANT_M oder die Antenne ANT_D mit dem Sendesignal TX gespeist wird. Die Antenne ANT_M ist mit dem Steuermodul 12 und der Umschaltschaltung 14 verbunden, um das Empfangssignal RX_M aus der Luft zu empfangen und das Sendesignal TX zu senden, wenn sie mit dem Sendesignal TX gespeist wird. Die Antenne ANT_D ist mit dem Steuermodul 12 und der Umschaltschaltung 14 verbunden, um das Empfangssignal RX_D aus der Luft zu empfangen und das Sendesignal TX zu senden, wenn sie mit dem Sendesignal TX gespeist wird. Die rückseitige Abdeckung 16 weist die Antennen ANT_M und ANT_D, das Steuermodul 12, die Umschaltschaltung 14 und mögliche elektrische Schaltungsplatinen und mechanische Teile der Kommunikationsvorrichtung 10 auf, und die rückseitige Abdeckung 16 kann aus Metall oder Plastik-Materialien bestehen. In einer Ausführungsform generiert das Steuermodul 12 die Steuersignale CTRL1 und CTRL2 gemäß einem Erkennungssignal DET, wobei das Erkennungssignal DET durch eine Benutzerszenarium-Erkennungsschaltung generiert werden kann, welche eine Abstandsmessschaltung zum Erkennen eines Abstands eines Objekts, oder ein G-Sensor zum Erkennen einer Schwerkraftrichtung relativ zu der Kommunikationsvorrichtung 10 sein kann. Das Benutzerszenarium kann ein Anwender sein, der die Kommunikationsvorrichtung 10 nur mit der linken Hand, nur mit der rechten Hand, mit beiden Händen, mit der linken Hand an den Kopf und mit der rechten Hand an den Kopf hält, und so weiter. Zum Beispiel bezieht sich das Szenarium mit der linken Hand an den Kopf auf den Benutzer, der die linke Hand verwendet, um in das Telefon zu sprechen, und das Szenarium mit beiden Händen bezieht sich zum Beispiel auf den Benutzer, der mit zwei Händen Spiele spielt. Angenommen, die Benutzerszenarium-Erkennungsschaltung sei zum Beispiel eine Abstandsmessschaltung, dann wird, wenn eine Nähe eines Objekts zu der Antenne ANT_M oder ANT_D erkannt wird, das Erkennungssignal DET an die Steuerschaltung12 generiert. Dann bestimmt das Steuermodul 12 die Abstrahlrichtung der Antenne ANT_M gemäß dem Erkennungssignal DET. In einer Ausführungsform ist eine Sendeantennenauswahl (Transmit Antenna Selection, TAS) eine Technik, die in der Lage ist, eine von mehreren Antennen basierend auf der Signalqualität ihrer empfangenen Signale als eine Sendeantenne auszuwählen. Zum Beispiel bestimmt das Steuermodul 12, dass das Sendesignal TX gemäß dem Erkennungssignal DET oder den empfangenen Signalen RX_M und RX_D entweder in die Antenne ANT_M oder in die Antenne ANT_D eingespeist wird, sodass eine der Antennen ANT_M und ANT_D mit einer besseren Signalqualität ausgewählt wird, um das Sendesignal TX abzustrahlen, was die Kommunikationsqualität der Kommunikationsvorrichtung 10 sicherstellt. Von einem anderen Gesichtspunkt her weist die Antenne ANT_D eine Abstrahlrichtung in die obere rechte Richtung auf und die Antenne ANT_M weist zwei Abstrahlrichtungen in die untere linke und rechte Richtung auf. Entsprechend weist eine Sendeantenne für eine Uplink-Kommunikation der Kommunikationsvorrichtung 10 drei selektive Abstrahlrichtungen auf. Durch Selektieren der Abstrahlrichtung der Antenne ANT_M durch Impedanzanpassung der Antenne ANT_M und eines Einspeisekanals des Sendesignals TX kann sich die Kommunikationsvorrichtung 10 an verschiedene Benutzerszenarien anpassen, um eine Kommunikationsqualität und Benutzererfahrung (z. B. Datendurchsatz und Anrufausfallrate) sicherzustellen. 2 und 3 sind schematische Darstellungen der Antenne ANT_M gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in der ersten bzw. der zweiten Betriebsart arbeitet. Die Antenne ANT_M weist einen Einspeiseanschluss FD, Arme 20, 21 und 22 und Impedanzanpassungsschaltungen SW_L und SW_R auf. Der Einspeiseanschluss FD wird für ein Einspeisen des Sendesignals TX, das durch das Steuermodul 12 generiert wird, und Übertragen des Empfangssignals RX_M an das Steuermodul 12 verwendet. Der Arm 20 ist elektrisch mit dem Einspeiseanschluss FD verbunden, um das Sendesignal TX und das Empfangssignal RX mitschwingen zu lassen, um eine drahtlose Kommunikation zu erzielen. In einer Ausführungsform bildet der Arm 20 eine T-Form. Der Arm 21 ist elektrisch mit dem Arm 20 und der Impedanzanpassungsschaltung SW_L verbunden, sodass er mit einer Masse oder einer Anpassungskomponente MTH_L verbunden ist. Der Arm 22 ist elektrisch mit dem Arm 20 und der Impedanzanpassungsschaltung SW_R verbunden, sodass er mit der Masse oder einer Anpassungskomponente MTH_R verbunden ist. Der Einspeiseanschluss FD bildet Schleifen sowohl mit dem Arm 21 als auch mit dem Arm 22. In einer Ausführungsform liegt der Einspeiseanschluss FD zwischen den Armen 21 und 22. In 2 arbeitet die Antenne ANT_M in der ersten Betriebsart, wobei die Impedanzanpassungsschaltung SW_L den Arm 21 mit der Anpassungskomponente MTH_L verbindet und die Impedanzanpassungsschaltung SW_R den Arm 22 mit der Masse verbindet. In einer solchen Anordnung fließt, da der Arm 22 an dem rechten Abschnitt des Arms 20 durch die Impedanzanpassungsschaltung SW_R mit der Masse verbunden ist, ein Hochfrequenz-(HF-)Strom des Sendesignals TX von dem Einspeiseanschluss FD zu dem linken Abschnitt des Arms 20, was dafür sorgt, dass eine Abstrahlrichtung der Antenne ANT_M von dem Einspeiseanschluss in Richtung des Arms 21 (d. h. linke Richtung) weist.

Deshalb kann die Antennenleistungsfähigkeit der Antenne ANT_M unter der Bedingung, dass sich der menschliche Körper dem rechten Abschnitt des Arms 20 nähert, innerhalb eines zufriedenstellenden Bereichs gehalten werden. Zum Beispiel kann für ein Benutzerszenarium, in dem ein Benutzer eine rechte Hand verwendet, um die Kommunikationsvorrichtung 10 zu halten, der rechte Abschnitt des Arms 20 durch die rechte Handfläche verdeckt sein, und die Abstrahlrichtung der Antenne ANT_M weist in die linke Richtung, sodass die Antennenleistungsfähigkeit und die Benutzererfahrung, z. B. eine Anrufausfallrate und einen Datendurchsatz, sichergestellt wird. In 3 arbeitet die Antenne ANT_M in der zweiten Betriebsart, wobei die Impedanzanpassungsschaltung SW_R den Arm 22 mit der Anpassungskomponente MTH_R verbindet und die Impedanzanpassungsschaltung SW_L den Arm 21 mit der Masse verbindet. In einer solchen Anordnung fließt, da der Arm 21 an dem linken Abschnitt des Arms 20 durch die Impedanzanpassungsschaltung SW_L mit der Masse verbunden ist, der HF-Strom des Sendesignals TX von dem Einspeiseanschluss FD zu dem rechten Abschnitt des Arms 20, was dafür sorgt, dass die Abstrahlrichtung der Antenne ANT_M von dem Einspeiseanschluss FD in Richtung des Arms 22 (d. h. rechte Richtung) weist. Deshalb kann die Antennenleistungsfähigkeit der Antenne ANT_M unter der Bedingung, dass sich der menschliche Körper dem linken Abschnitt des Arms 20 nähert, innerhalb eines zufriedenstellenden Bereichs gehalten werden. Zum Beispiel kann für ein Benutzerszenarium, in dem der Benutzer eine linke Hand verwendet, um die Kommunikationsvorrichtung 10 zu halten, der linke Abschnitt des Arms 20 durch die linke Handfläche verdeckt sein, und die Abstrahlrichtung der Antenne ANT_M weist in die rechte Richtung, sodass die Antennenleistungsfähigkeit und die Benutzererfahrung sichergestellt werden. In einer Ausführungsform werden die Anpassungskomponenten MTH_L und MTH_R, welche ein Kondensator, eine Induktivität, ein Widerstand, ein Bead (Ferritperle), eine Kapazitätsdiode, eine Anpassungskapazität und jede geeignete Kombination von mindestens zwei Komponenten aus Kondensator, Induktivität, Widerstand und Bead sein können, für eine Bandanpassung verwendet. Durch geeignetes Auswählen von elektrischen Eigenschaften und Werten des Kondensators, der Induktivität, des Widerstands und der Bead können gewünschte Betriebsfrequenzen und -bänder der Antenne ANT_M erhalten werden. Bemerkenswerterweise wird eine Bandanpassung der Antenne ANT_M gleichzeitig ausgeführt, wenn die Abstrahlrichtung ausgewählt wird, da die Impedanzanpassungsschaltungen SW_L und SW_R einen der Arme 21 und 22 mit der Masse verbinden und einen anderen mit der Anpassungskomponente verbinden. 4 stellt den Streuungsparameter S11 der Antenne ANT_M dar, die in der ersten und zweiten Betriebsart in einem freien Raum arbeitet. 5 stellt den Antennenwirkungsgrad der Antenne ANT_M dar, die in der ersten und zweiten Betriebsart in einem freien Raum arbeitet. In 4 ist der Streuungsparameter S11 der Antenne ANT_M, die in der ersten und zweiten Betriebsart arbeitet, durch eine durchgehende Linie und eine gestrichelte Linie gekennzeichnet. In 5 ist der Antennenwirkungsgrad der Antenne ANT_M, die in der ersten und zweiten Betriebsart arbeitet, durch eine durchgehende Linie und eine gestrichelte Linie gekennzeichnet. Für einen Langzeitentwicklungs-(Long Term Evolution, LTE-)Kommunikationsstandard reicht ein niedriges Betriebsfrequenzband von 824 bis 960 MHz, ein mittleres Betriebsfrequenzband reicht von 1710 bis 2170 MHz und ein hohes Betriebsfrequenzband reicht von 2300 bis 2690 MHz. 6 stellt verschiedene Benutzerszenarien dar, wenn der Benutzer die Kommunikationsvorrichtung 10 nur mit der linken Hand, nur mit der rechten Hand, mit der linken Hand an den Kopf und mit der rechten Hand an den Kopf hält. 7 stellt den Antennenwirkungsgrad der Antenne ANT_M dar, die in der ersten und zweiten Betriebsart in dem Benutzerszenarium nur mit der linken Hand arbeitet. 8 stellt den Antennenwirkungsgrad der Antenne ANT_M dar, die in der ersten und zweiten Betriebsart in dem Benutzerszenarium nur mit der rechten Hand arbeitet. In 7 und 8 ist der Antennenwirkungsgrad der Antenne ANT_M, die in der ersten und zweiten Betriebsart arbeitet, jeweils mit einer durchgezogenen Linie und einer gestrichelten Linie gekennzeichnet. In 7 weist die Antenne ANT_M, die in der ersten Betriebsart arbeitet, den besseren Antennenwirkungsgrad in dem mittleren Band auf und die Antenne ANT_M, die in der zweiten Betriebsart arbeitet, weist den besseren Antennenwirkungsgrad in dem niedrigen und dem hohen Band auf. Deshalb wird für das Szenarium nur mit der linken Hand die Abstrahlrichtung der Antenne ANT_M zu der rechten Richtung (zweite Betriebsart) umgeschaltet, wenn eine Kommunikation in dem niedrigen oder dem hohen Band benötigt wird, und die Abstrahlrichtung der Antennen ANT_M wird zu der linken Richtung (erste Betriebsart) umgeschaltet, wenn eine Kommunikation in dem mittleren Band benötigt wird. In 8 weist die Antenne ANT_M, die in der ersten Betriebsart arbeitet, den besseren Antennenwirkungsgrad in dem niedrigen und dem hohen Band auf und die Antenne ANT_M, die in der zweiten Betriebsart arbeitet, weist den besseren Antennenwirkungsgrad in dem mittleren Band auf. Deshalb wird für das Szenarium nur mit der rechten Hand die Abstrahlrichtung der Antenne ANT_M zu der linken Richtung (erste Betriebsart) umgeschaltet, wenn eine Kommunikation in dem niedrigen oder dem hohen Band benötigt wird, und die Abstrahlrichtung der Antenne ANT_M wird zu der rechten Richtung (zweite Betriebsart) umgeschaltet, wenn eine Kommunikation in dem mittleren Band benötigt wird. 9 stellt den optimierten Antennenwirkungsgrad der Antenne ANT_M in dem Benutzerszenarium mit der linken Hand und dem Kopf sowie dem Benutzerszenarium mit der rechten Hand und dem Kopf dar, welche jeweils mit einer durchgehenden Linie und einer gestrichelten Linie gekennzeichnet sind. Für unterschiedliche Betriebsbänder selektiert die Kommunikationsvorrichtung 10 die Abstrahlrichtung mit dem höchsten Antennenwirkungsgrad, um eine Kommunikation auszuführen, welche die Kommunikationsqualität der Kommunikationsvorrichtung 10 sicherstellt. Zusammengefasst selektiert die vorliegende Erfindung die Abstrahlrichtung einer ersten Antenne durch Impedanzanpassung der ersten Antenne, sodass sie in einer von zwei Betriebsarten arbeitet, und die Bandanpassung an die erste Antenne wird gleichzeitig ausgeführt. Die erste Antenne weist ohne zusätzliche Antennen zwei Betriebsarten für die Kommunikationsvorrichtung auf, was wirksam den Antennenplatz der Kommunikationsvorrichtung spart. Durch Selektieren der Abstrahlrichtung der ersten Antenne durch Impedanzanpassung und eines Einspeisungskanals des Sendesignals an entweder die erste oder die zweite Antenne der Kommunikationsvorrichtung kann sich die Kommunikationsvorrichtung an verschiedene Benutzerszenarien anpassen, um eine Kommunikationsqualität und Benutzererfahrung (z. B. Datendurchsatz und Anrufausfallrate) sicherzustellen. Zusammengefasst weist eine Antenne ANT_M mit einer wechselbaren und selektiven Abstrahlrichtung einen ersten Arm 20, einen zweiten Arm 21, der elektrisch mit dem ersten Arm 20 verbunden ist, einen dritten Arm 22, der elektrisch mit dem ersten Arm 20 verbunden ist, eine erste Impedanzanpassungsschaltung SW_L, die mit dem zweiten Arm 21 verbunden ist, um den zweiten Arm 21 gemäß einem Steuersignal CTRL2 mit einer Masse oder einer ersten Anpassungskomponente MTH_L zu verbinden, und eine zweite Impedanzanpassungsschaltung SW_R auf, die mit dem dritten Arm 22 verbunden ist, um den dritten Arm 22 gemäß dem Steuersignal CTRL2 mit der Masse oder einer zweiten Anpassungskomponente MTH_R zu verbinden. Durch Anpassen einer Impedanz der Antenne ANT_M arbeitet die Antenne ANT_M in einer ersten Betriebsart, die zu einer ersten Abstrahlrichtung korrespondiert, oder in einer zweiten Betriebsart, die zu einer zweiten Abstrahlrichtung korrespondiert.

Bezugszeichenliste

10
Kommunikationsvorrichtung
12
Steuermodul
14
Umschaltschaltung
16
Abdeckung
18
Benutzerszenarium-Erkennungsschaltung
20
erster Arm
21
zweiter Arm
22
dritter Arm