液态金属天线自适应方法及控制装置的制作方法
专利名称：液态金属天线自适应方法及控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种应用于移动终端上的液态金属天线自适应方法及控制装置。
背景技术：
随着移动通信技术的发展，移动电话设备不仅仅可以被用作电话，而且还可用作处理数据业务如收发电子邮件、浏览网站、下载内容、即时通讯等的装置。当移动电话设备被用作电话时，其天线将位于用户耳朵旁边，而在待机模式期间，移动电话设备的天线可能位于远离人体的自由空间上、位于用户的手里或被放在用户的包里；当被用作处理数据业 务的装置时，其天线将位于用户手掌附近。由此，使用移动电话时有多种多样的状态，使用移动电话的用户的身体特征也会不尽相同。因此，天线的阻抗与辐射特性会根据使用状态而多样地变化，并且其值难以预测。为了很好的接受信号，天线的长度需要对应它接受的信号的波长，通常把这种天线长度和信号波长之间的求和过程叫作“调谐”。然而，传统的自适应天线实际上并不改变自身的长度，而是靠外围电路来改变有效长度，也称作自适应阻抗匹配。这种自适应阻抗匹配方案对天线在不同环境下的辐射特性没有任何改善，其只能通过阻抗匹配部分优化天线性能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种液态金属天线自适应方法及控制装置，旨在实现天线在不同环境下的辐射性能达到最优，提高天线的自适应调谐能力。为了达到上述目的，本发明提出一种液态金属天线自适应方法，包括检测移动终端接收基站的信号电平值；当所述信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。优选地，所述根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应的步骤包括从存储器中获取异于移动终端当前状态的其他状态对应的天线最优矩阵值，依次与入寄存器中；检测每一次写入天线最优矩阵值后所述移动终端接收基站的信号电平值；比较所有检测到的所述信号电平值，获取其中最大信号电平值；按照所述最大信号电平值所对应的天线最优矩阵值调整所述天线至对应的形状。优选地，所述检测移动终端接收基站的信号电平值的步骤之前还包括调试所述移动终端在各种使用状态下所述天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中。优选地，所述移动终端的使用状态至少包括以下之一自由空间状态、通话状态、手持状态。本发明还提出一种液态金属天线自适应控制装置，包括检测模块，用于检测移动终端接收基站的信号电平值；调节模块，用于当所述信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，结合所述检测模块调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。优选地，所述调节模块还用于从存储器中获取异于移动终端当前状态的其他状态对应的天线最优矩阵值，依次写入寄存器中； 所述检测模块，还用于检测每一次写入天线最优矩阵值后所述移动终端接收基站的信号电平值； 所述调节模块还用于比较所有检测到的所述信号电平值，获取其中最大信号电平值；按照所述最大信号电平值所对应的天线最优矩阵值调整所述天线至对应的形状。优选地，该装置还包括调试存储模块，用于调试所述移动终端在各种使用状态下所述天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中。优选地，所述天线是由柔性材料基板以及填充于所述基板上的微流体通道内的液态金属构成；所述基板内蚀刻有M*N个微细胞单元，各微细胞单元之间由微孔相互连接，形成M行、N列矩阵式的所述微流体通道。优选地，所述基板为矩形聚二甲基硅氧烷基板；所述液态金属为镓铟合金。优选地，所述天线布置在所述移动终端的正面非可视区域或者布置在所述移动终端的背面后盖区域。本发明提出的一种液态金属天线自适应方法及控制装置，通过检测移动终端接收基站的信号电平值；当信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应，由此实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高了天线的自适应调谐能力；此外，液态金属天线以及其附着的柔性材料基板可以与移动终端的结构件壳体实现共形，充分利用终端中狭小的空间。
图I是本发明液态金属天线自适应方法一实施例的流程示意图；图2是本发明中液态金属天线布置于移动终端正面非可视区域的示意图；图3是本发明中液态金属天线布置于移动终端背面后盖区域的示意图；图4是本发明中液态金属天线中基板与微细胞单元的构造示意图；图5是本发明中液态金属天线的一种形状示意图；图6是本发明液态金属天线自适应方法一实施例中根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应的流程示意图；图7是本发明液态金属天线自适应方法另一实施例的流程示意图；图8是本发明液态金属天线自适应控制装置一实施例的结构示意图9是本发明液态金属天线自适应控制装置另一实施例的结构示意图。为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施例方式本发明实施例的解决方案主要是通过检测移动终端接收基站的信号电平值；当信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应，以实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高天线的自适应调谐能力。本发明中移动终端可以为手机等移动电话设备。如图I所示，本发明一实施例提出一种液态金属天线自适应方法，包括步骤S101，检测移动终端接收基站的信号电平值； 本实施例可以根据移动终端的使用状态自适应调整液态金属天线的形状，从而使天线的辐射性能在不同环境可以达到最优，其中，在自适应调整过程中需要根据移动终端接收到的基站的信号电平值是否恶化以及恶化的程度来进行。步骤S102，当所述信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。本实施例所选用的液态金属天线由两部分组成液态金属与柔性材料基板，该液态金属与柔性材料基板都具有可拉伸、可弯曲、可变形等特点，易与移动终端的结构件做成共形体，如图2与图3所示，以手机为例，液态天线可以分别应用于手机的正面非可视区域(玻璃基板)和背面后盖区域。本实施例所选用的液态金属具有良好的传导性、低表面张力、常温下为液态等特性，优选的，该液态金属选用镓铟合金，其质量百分比为75%的Ga和25%的In。本实施例选用的柔性材料基板具有耐弯折、抗氧化等特性，优选的，可以选用聚二甲基娃氧烧基板。如图4所示，本实施例中液体金属天线采用如下方式形成在矩形聚二甲基硅氧烷基板内部蚀刻出M*N个微细胞单元，各微细胞单元之间由微孔相互连接，形成M行、N列的微流体通道。液态金属镓铟合金可以在微流体通道中自由流动，也可以按照控制装置的控制下流动，通过液态金属填充相应的微细胞单元来形成特定的形状。如图5所示，液态金属按照一定的规则填充基板内的微细胞单元，形成特定形状的液态天线。其中，每个微细胞单元的状态分为填充和不填充两种，在控制装置的控制器中分别用I和0表示上述两种状态，M*N个微细胞单元的状态组成一个矩阵
Al，ci2，…
(=Cf,C.22,.'"C.2W ，矩阵Cmn中的每一个元素Cmn都与基板内部的第M行、第N列的微
C C 广细胞单元的状态相对应，I代表填充，O代表不填充。矩阵Cw与液态金属天线的形状是一一对应的。上述矩阵Cmn预先储存在控制装置的存储器中。本实施例预先根据移动终端的不同使用状态调试天线的形状，得到每种状态下天线的最优矩阵值。以手机为例，考虑到手机被使用的各种环境，一般可分为自由空间状态(手机附近无其他物体)、通话状态(贴耳状态)、手持状态、周围有金属的状态等等。在上述的各个使用状态下，调试液态金属天线，通过调整矩阵Cmn使液态金属天 线的形状发生相应变化，从而使得液态金属天线在每种使用状态下的辐射性能分别达到最优，将每种状态的最优矩阵值Cmtop存储到控制装置的存储器中，记为C r OP,C^op,-Cl^op
，此最优矩阵值Givot与手机所处的各种使用状态是一一对应的。如前所述，本实施例在自适应调整过程中需要根据移动终端接收到的基站的信号电平值是否恶化以及恶化的程度来进行。具体地，若将自由空间状态下的液态金属天线形状作为初始天线形状，其对应的最优矩阵值作为初始值写入控制装置的寄存器中。设定天线处于初始天线形状时，手机接收到的基站信号电平为Utl,当检测到该接收信号电平Utl发生剧烈恶化(如恶化程度超过10dB)，则认为手机所处的状态发生变化，控制装置将存储器中已经保存的其他各个使用状态对应的最优矩阵值
CLot,从存储器写入寄存器中，在寄存器每次写入新的最优矩阵值
后，通过检测模块检测状态更新后手机所接收到基站的接收信号电平为U '，并存储该电平值，当所有其他状态对应的最优矩阵都被写入过后，比较所有状态下的电平U丨值，找出
最大的U '值以及与之对应的最优矩阵值，则认为手机所处的状态为该最优矩阵值所对应的状态，该最优矩阵值将被再次写入寄存器中，液态金属天线的形状亦被矩阵所定义，此时，天线的形状即被自适应调整为手机当前所处状态对应的最优
矩阵值所对应的形状，从而使天线的辐射性能达到最优状态。后续，当手机接收到基站的信号电平值再次发生剧烈恶化时，则认为手机所处的状态再次发生改变，重复上述自适应调整过程，使液态金属天线的辐射性能始终工作在最优状态。更为具体地，如图6所示，上述步骤S102中，所述根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应的步骤包括步骤S1021，从存储器中获取异于移动终端当前状态的其他状态对应的天线最优矩阵值，依次写入寄存器中；步骤S1022，检测每一次写入天线最优矩阵值后所述移动终端接收基站的信号电平值；步骤S1023，比较所有检测到的所述信号电平值，获取其中最大信号电平值；
步骤S1024，按照所述最大信号电平值所对应的天线最优矩阵值调整所述天线至对应的形状。本实施例通过检测移动终端接收基站的信号电平值，当信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应，由此实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高了天线的自适应调谐能力；此外，液态金属天线以及其附着的柔性材料基板可以与移动终端的结构件壳体实现共形，充分利用终端中狭小的空间。如图7所示，本发明另一实施例提出一种液态金属天线自适应方法，在上述步骤S101，检测移动终端接收基站的信号电平值的步骤之前还包括步骤S100，调试所述移动终端在各种使用状态下所述天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中。
本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例中还包括获取移动终端每种使用状态对应的天线最优矩阵值并存储到控制装置的存储器中的步骤。具体地，以手机为例，考虑到手机被使用的各种环境，一般可分为自由空间状态(手机附近无其他物体)、通话状态(贴耳状态)、手持状态、周围有金属的状态等等。在上述的各个使用状态下，调试液态金属天线，通过调整矩阵Cmn使液态金属天线的形状发生相应变化，从而使得液态金属天线在每种使用状态下的辐射性能分别达到最优，将每种状态的最优矩阵值Cmtop存储到控制装置的存储器中，记为C\贿,C2mnop,--C^lvop
，此最优矩阵值Givot与手机所处的各种使用状态一一对应。本实施例通过上述方案，调试移动终端在各种使用状态下天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中，然后检测移动终端接收基站的信号电平值；当信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应，由此实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高了天线的自适应调谐能力；此外，液态金属天线以及其附着的柔性材料基板可以与移动终端的结构件壳体实现共形，充分利用终端中狭小的空间。如图8所示，本发明一实施例提出一种液态金属天线自适应控制装置，包括检测模块201及调节模块202，其中检测模块201，用于检测移动终端接收基站的信号电平值；调节模块202，用于当所述信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，结合所述检测模块调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。本实施例可以根据移动终端的使用状态自适应调整液态金属天线的形状，从而使天线的辐射性能在不同环境可以达到最优，其中，在自适应调整过程中需要根据移动终端接收到的基站的信号电平值是否恶化以及恶化的程度来进行。本实施例所选用的液态金属天线由两部分组成液态金属与柔性材料基板，该液态金属与柔性材料基板都具有可拉伸、可弯曲、可变形等特点，易与移动终端的结构件做成共形体，如图2与图3所示，以手机为例，液态天线可以分别应用于手机的正面非可视区域(玻璃基板)和背面后盖区域。其中，本实施例所选用的液态金属具有良好的传导性、低表面张力、常温下为液态等特性，优选的，该液态金属选用镓铟合金，其质量百分比为75%的Ga和25%的In。本实施例选用的柔性材料基板具有耐弯折、抗氧化等特性，优选的，可以选用聚二甲基娃氧烧基板。如图4所示，本实施例中液体金属天线采用如下方式形成在矩形聚二甲基硅氧烷基板内部蚀刻出M*N个微细胞单元，各微细胞单元之间由微孔相互连接，形成M行、N列的微流体通道。液态金属镓铟合金可以在微流体通道中自由 流动，也可以按照控制装置的控制下流动，通过液态金属填充相应的微细胞单元来形成特定的形状。如图4所示，液态金属按照一定的规则填充基板内的微细胞单元，形成特定形状的液态天线。其中，每个微细胞单元的状态分为填充和不填充两种，在控制装置的控制器中分别用I和O表示上述两种状态，M*N个微细胞单元的状态组成一个矩阵
Cll，C\2->'"C\N
Cmn=，矩阵C-中的每一个元素都与基板内部的第M行、第N列的微细
_CM1，CM2，· · 'CMN _
胞单元的状态相对应，I代表填充，O代表不填充。矩阵Cw与液态金属天线的形状是一一对应的。上述矩阵Cmn预先储存在控制装置的存储器中。本实施例预先根据移动终端的不同使用状态调试天线的形状，得到每种状态下天线的最优矩阵值。以手机为例，考虑到手机被使用的各种环境，一般可分为自由空间状态(手机附近无其他物体)、通话状态(贴耳状态)、手持状态、周围有金属的状态等等。在上述的各个使用状态下，调试液态金属天线，通过调整矩阵Cmw使液态金属天线的形状发生相应变化，从而使得液态金属天线在每种使用状态下的辐射性能分别达到最优，将每种状态的最优矩阵值C·存储到控制装置的存储器中，记为4'ορ ορ，···€
，此最优矩阵值与手机所处的各种使用状态是一一对应的。如前所述，本实施例在自适应调整过程中需要根据移动终端接收到的基站的信号电平值是否恶化以及恶化的程度来进行。具体地，若将自由空间状态下的液态金属天线形状作为初始天线形状，其对应的最优矩阵值Gm5p作为初始值写入控制装置的寄存器中。设定天线处于初始天线形状时，手机接收到的基站信号电平为U0，当检测模块201检测到该接收信号电平Utl发生剧烈恶化(如恶化程度超过10dB)，则认为手机所处的状态发生变化，控制装置的调节模块202将存储器中已经保存的其他各个使用状态对应的最优
矩阵值-Cfxvcy从存储器写入寄存器中，在寄存器每次写入新的最优矩阵值后，通过检测模块201检测状态更新后手机所接收到基站的接收信号电平为U '，并存储该电平值，当所有其他状态对应的最优矩阵都被写入过后，比较所有状态下的电平Ur值，找出最大的U'值以及与之对应的最优矩阵值，则认为手机所处的状态为该
最优矩阵值所对应的状态，该最优矩阵值将被再次写入寄存器中，液态金属天
线的形状亦被矩阵所定义，此时，天线的形状即被自适应调整为手机当前所处状态
对应的最优矩阵值所对应的形状，从而使天线的辐射性能达到最优状态。后续，当手机接收到基站的信号电平值再次发生剧烈恶化时，则认为手机所处的状态再次发生改变，重复上述自适应调整过程，使液态金属天线的辐射性能始终工作在最优状态。本实施例通过检测移动终端接收基站的信号电平值，当信号电平值恶化且恶化 程度超过预定值时，根据预先存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应，由此实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高了天线的自适应调谐能力；此外，液态金属天线以及其附着的柔性材料基板可以与移动终端的结构件壳体实现共形，充分利用终端中狭小的空间。如图9所示，本发明另一实施例提出一种液态金属天线自适应控制装置，在上述实施例的基础上，还包括调试存储模块200，用于调试所述移动终端在各种使用状态下所述天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中。本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例中还包括获取移动终端每种使用状态对应的天线最优矩阵值并存储到控制装置的存储器中的步骤。具体地，以手机为例，考虑到手机被使用的各种环境，一般可分为自由空间状态(手机附近无其他物体)、通话状态(贴耳状态)、手持状态、周围有金属的状态等等。在上述的各个使用状态下，调试液态金属天线，通过调整矩阵Cmn使液态金属天线的形状发生相应变化，从而使得液态金属天线在每种使用状态下的辐射性能分别达到最优，将每种状态的最优矩阵值C·存储到控制装置的存储器中，记为op ,C2mnop ,-Cl^op
，此最优矩阵值Cjivcjp与手机所处的各种使用状态一一对应。本实施例通过上述方案，调试移动终端在各种使用状态下天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中，然后检测移动终端接收基站的信号电平值；当信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应，由此实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高了天线的自适应调谐能力；此外，液态金属天线以及其附着的柔性材料基板可以与移动终端的结构件壳体实现共形，充分利用终端中狭小的空间。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种液态金属天线自适应方法，其特征在于，包括 检测移动终端接收基站的信号电平值； 当所述信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应的步骤包括 从存储器中获取异于移动终端当前状态的其他状态对应的天线最优矩阵值，依次写入寄存器中； 检测每一次写入天线最优矩阵值后所述移动终端接收基站的信号电平值； 比较所有检测到的所述信号电平值，获取其中最大信号电平值； 按照所述最大信号电平值所对应的天线最优矩阵值调整所述天线至对应的形状。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测移动终端接收基站的信号电平值的步骤之前还包括 调试所述移动终端在各种使用状态下所述天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述移动终端的使用状态至少包括以下之一自由空间状态、通话状态、手持状态。
5.一种液态金属天线自适应控制装置，其特征在于，包括 检测模块，用于检测移动终端接收基站的信号电平值； 调节模块，用于当所述信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，结合所述检测模块调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于， 所述调节模块还用于从存储器中获取异于移动终端当前状态的其他状态对应的天线最优矩阵值，依次写入寄存器中； 所述检测模块，还用于检测每一次写入天线最优矩阵值后所述移动终端接收基站的信号电平值； 所述调节模块还用于比较所有检测到的所述信号电平值，获取其中最大信号电平值；按照所述最大信号电平值所对应的天线最优矩阵值调整所述天线至对应的形状。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括 调试存储模块，用于调试所述移动终端在各种使用状态下所述天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的装置，其特征在于， 所述天线是由柔性材料基板以及填充于所述基板上的微流体通道内的液态金属构成；所述基板内蚀刻有M*N个微细胞单元，各微细胞单元之间由微孔相互连接，形成M行、N列矩阵式的所述微流体通道。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述基板为矩形聚二甲基硅氧烷基板；所述液态金属为镓铟合金。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述天线布置在所述移动终端的正面非可视区域或者布置在所述移动终端的背面后盖区域。
全文摘要
本发明涉及一种液态金属天线自适应方法及控制装置，其方法包括检测移动终端接收基站的信号电平值；当信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。本发明实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高了天线的自适应调谐能力；此外，液态金属天线以及其附着的柔性材料基板可以与移动终端的结构件壳体实现共形，充分利用终端中狭小的空间。
文档编号H01Q1/36GK102969562SQ20121045700
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者范景云, 王兵, 马凯 申请人:中兴通讯股份有限公司
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种应用于移动终端上的液态金属天线自适应方法及控制装置。
背景技术：
随着移动通信技术的发展，移动电话设备不仅仅可以被用作电话，而且还可用作处理数据业务如收发电子邮件、浏览网站、下载内容、即时通讯等的装置。当移动电话设备被用作电话时，其天线将位于用户耳朵旁边，而在待机模式期间，移动电话设备的天线可能位于远离人体的自由空间上、位于用户的手里或被放在用户的包里；当被用作处理数据业 务的装置时，其天线将位于用户手掌附近。由此，使用移动电话时有多种多样的状态，使用移动电话的用户的身体特征也会不尽相同。因此，天线的阻抗与辐射特性会根据使用状态而多样地变化，并且其值难以预测。为了很好的接受信号，天线的长度需要对应它接受的信号的波长，通常把这种天线长度和信号波长之间的求和过程叫作“调谐”。然而，传统的自适应天线实际上并不改变自身的长度，而是靠外围电路来改变有效长度，也称作自适应阻抗匹配。这种自适应阻抗匹配方案对天线在不同环境下的辐射特性没有任何改善，其只能通过阻抗匹配部分优化天线性能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种液态金属天线自适应方法及控制装置，旨在实现天线在不同环境下的辐射性能达到最优，提高天线的自适应调谐能力。为了达到上述目的，本发明提出一种液态金属天线自适应方法，包括检测移动终端接收基站的信号电平值；当所述信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。优选地，所述根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应的步骤包括从存储器中获取异于移动终端当前状态的其他状态对应的天线最优矩阵值，依次与入寄存器中；检测每一次写入天线最优矩阵值后所述移动终端接收基站的信号电平值；比较所有检测到的所述信号电平值，获取其中最大信号电平值；按照所述最大信号电平值所对应的天线最优矩阵值调整所述天线至对应的形状。优选地，所述检测移动终端接收基站的信号电平值的步骤之前还包括调试所述移动终端在各种使用状态下所述天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中。优选地，所述移动终端的使用状态至少包括以下之一自由空间状态、通话状态、手持状态。本发明还提出一种液态金属天线自适应控制装置，包括检测模块，用于检测移动终端接收基站的信号电平值；调节模块，用于当所述信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，结合所述检测模块调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。优选地，所述调节模块还用于从存储器中获取异于移动终端当前状态的其他状态对应的天线最优矩阵值，依次写入寄存器中； 所述检测模块，还用于检测每一次写入天线最优矩阵值后所述移动终端接收基站的信号电平值； 所述调节模块还用于比较所有检测到的所述信号电平值，获取其中最大信号电平值；按照所述最大信号电平值所对应的天线最优矩阵值调整所述天线至对应的形状。优选地，该装置还包括调试存储模块，用于调试所述移动终端在各种使用状态下所述天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中。优选地，所述天线是由柔性材料基板以及填充于所述基板上的微流体通道内的液态金属构成；所述基板内蚀刻有M*N个微细胞单元，各微细胞单元之间由微孔相互连接，形成M行、N列矩阵式的所述微流体通道。优选地，所述基板为矩形聚二甲基硅氧烷基板；所述液态金属为镓铟合金。优选地，所述天线布置在所述移动终端的正面非可视区域或者布置在所述移动终端的背面后盖区域。本发明提出的一种液态金属天线自适应方法及控制装置，通过检测移动终端接收基站的信号电平值；当信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应，由此实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高了天线的自适应调谐能力；此外，液态金属天线以及其附着的柔性材料基板可以与移动终端的结构件壳体实现共形，充分利用终端中狭小的空间。
图I是本发明液态金属天线自适应方法一实施例的流程示意图；图2是本发明中液态金属天线布置于移动终端正面非可视区域的示意图；图3是本发明中液态金属天线布置于移动终端背面后盖区域的示意图；图4是本发明中液态金属天线中基板与微细胞单元的构造示意图；图5是本发明中液态金属天线的一种形状示意图；图6是本发明液态金属天线自适应方法一实施例中根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应的流程示意图；图7是本发明液态金属天线自适应方法另一实施例的流程示意图；图8是本发明液态金属天线自适应控制装置一实施例的结构示意图9是本发明液态金属天线自适应控制装置另一实施例的结构示意图。为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施例方式本发明实施例的解决方案主要是通过检测移动终端接收基站的信号电平值；当信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应，以实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高天线的自适应调谐能力。本发明中移动终端可以为手机等移动电话设备。如图I所示，本发明一实施例提出一种液态金属天线自适应方法，包括步骤S101，检测移动终端接收基站的信号电平值； 本实施例可以根据移动终端的使用状态自适应调整液态金属天线的形状，从而使天线的辐射性能在不同环境可以达到最优，其中，在自适应调整过程中需要根据移动终端接收到的基站的信号电平值是否恶化以及恶化的程度来进行。步骤S102，当所述信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。本实施例所选用的液态金属天线由两部分组成液态金属与柔性材料基板，该液态金属与柔性材料基板都具有可拉伸、可弯曲、可变形等特点，易与移动终端的结构件做成共形体，如图2与图3所示，以手机为例，液态天线可以分别应用于手机的正面非可视区域(玻璃基板)和背面后盖区域。本实施例所选用的液态金属具有良好的传导性、低表面张力、常温下为液态等特性，优选的，该液态金属选用镓铟合金，其质量百分比为75%的Ga和25%的In。本实施例选用的柔性材料基板具有耐弯折、抗氧化等特性，优选的，可以选用聚二甲基娃氧烧基板。如图4所示，本实施例中液体金属天线采用如下方式形成在矩形聚二甲基硅氧烷基板内部蚀刻出M*N个微细胞单元，各微细胞单元之间由微孔相互连接，形成M行、N列的微流体通道。液态金属镓铟合金可以在微流体通道中自由流动，也可以按照控制装置的控制下流动，通过液态金属填充相应的微细胞单元来形成特定的形状。如图5所示，液态金属按照一定的规则填充基板内的微细胞单元，形成特定形状的液态天线。其中，每个微细胞单元的状态分为填充和不填充两种，在控制装置的控制器中分别用I和0表示上述两种状态，M*N个微细胞单元的状态组成一个矩阵
Al，ci2，…
(=Cf,C.22,.'"C.2W ，矩阵Cmn中的每一个元素Cmn都与基板内部的第M行、第N列的微
C C 广细胞单元的状态相对应，I代表填充，O代表不填充。矩阵Cw与液态金属天线的形状是一一对应的。上述矩阵Cmn预先储存在控制装置的存储器中。本实施例预先根据移动终端的不同使用状态调试天线的形状，得到每种状态下天线的最优矩阵值。以手机为例，考虑到手机被使用的各种环境，一般可分为自由空间状态(手机附近无其他物体)、通话状态(贴耳状态)、手持状态、周围有金属的状态等等。在上述的各个使用状态下，调试液态金属天线，通过调整矩阵Cmn使液态金属天 线的形状发生相应变化，从而使得液态金属天线在每种使用状态下的辐射性能分别达到最优，将每种状态的最优矩阵值Cmtop存储到控制装置的存储器中，记为C r OP,C^op,-Cl^op
，此最优矩阵值Givot与手机所处的各种使用状态是一一对应的。如前所述，本实施例在自适应调整过程中需要根据移动终端接收到的基站的信号电平值是否恶化以及恶化的程度来进行。具体地，若将自由空间状态下的液态金属天线形状作为初始天线形状，其对应的最优矩阵值作为初始值写入控制装置的寄存器中。设定天线处于初始天线形状时，手机接收到的基站信号电平为Utl,当检测到该接收信号电平Utl发生剧烈恶化(如恶化程度超过10dB)，则认为手机所处的状态发生变化，控制装置将存储器中已经保存的其他各个使用状态对应的最优矩阵值
CLot,从存储器写入寄存器中，在寄存器每次写入新的最优矩阵值
后，通过检测模块检测状态更新后手机所接收到基站的接收信号电平为U '，并存储该电平值，当所有其他状态对应的最优矩阵都被写入过后，比较所有状态下的电平U丨值，找出
最大的U '值以及与之对应的最优矩阵值，则认为手机所处的状态为该最优矩阵值所对应的状态，该最优矩阵值将被再次写入寄存器中，液态金属天线的形状亦被矩阵所定义，此时，天线的形状即被自适应调整为手机当前所处状态对应的最优
矩阵值所对应的形状，从而使天线的辐射性能达到最优状态。后续，当手机接收到基站的信号电平值再次发生剧烈恶化时，则认为手机所处的状态再次发生改变，重复上述自适应调整过程，使液态金属天线的辐射性能始终工作在最优状态。更为具体地，如图6所示，上述步骤S102中，所述根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应的步骤包括步骤S1021，从存储器中获取异于移动终端当前状态的其他状态对应的天线最优矩阵值，依次写入寄存器中；步骤S1022，检测每一次写入天线最优矩阵值后所述移动终端接收基站的信号电平值；步骤S1023，比较所有检测到的所述信号电平值，获取其中最大信号电平值；
步骤S1024，按照所述最大信号电平值所对应的天线最优矩阵值调整所述天线至对应的形状。本实施例通过检测移动终端接收基站的信号电平值，当信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应，由此实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高了天线的自适应调谐能力；此外，液态金属天线以及其附着的柔性材料基板可以与移动终端的结构件壳体实现共形，充分利用终端中狭小的空间。如图7所示，本发明另一实施例提出一种液态金属天线自适应方法，在上述步骤S101，检测移动终端接收基站的信号电平值的步骤之前还包括步骤S100，调试所述移动终端在各种使用状态下所述天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中。
本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例中还包括获取移动终端每种使用状态对应的天线最优矩阵值并存储到控制装置的存储器中的步骤。具体地，以手机为例，考虑到手机被使用的各种环境，一般可分为自由空间状态(手机附近无其他物体)、通话状态(贴耳状态)、手持状态、周围有金属的状态等等。在上述的各个使用状态下，调试液态金属天线，通过调整矩阵Cmn使液态金属天线的形状发生相应变化，从而使得液态金属天线在每种使用状态下的辐射性能分别达到最优，将每种状态的最优矩阵值Cmtop存储到控制装置的存储器中，记为C\贿,C2mnop,--C^lvop
，此最优矩阵值Givot与手机所处的各种使用状态一一对应。本实施例通过上述方案，调试移动终端在各种使用状态下天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中，然后检测移动终端接收基站的信号电平值；当信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应，由此实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高了天线的自适应调谐能力；此外，液态金属天线以及其附着的柔性材料基板可以与移动终端的结构件壳体实现共形，充分利用终端中狭小的空间。如图8所示，本发明一实施例提出一种液态金属天线自适应控制装置，包括检测模块201及调节模块202，其中检测模块201，用于检测移动终端接收基站的信号电平值；调节模块202，用于当所述信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，结合所述检测模块调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。本实施例可以根据移动终端的使用状态自适应调整液态金属天线的形状，从而使天线的辐射性能在不同环境可以达到最优，其中，在自适应调整过程中需要根据移动终端接收到的基站的信号电平值是否恶化以及恶化的程度来进行。本实施例所选用的液态金属天线由两部分组成液态金属与柔性材料基板，该液态金属与柔性材料基板都具有可拉伸、可弯曲、可变形等特点，易与移动终端的结构件做成共形体，如图2与图3所示，以手机为例，液态天线可以分别应用于手机的正面非可视区域(玻璃基板)和背面后盖区域。其中，本实施例所选用的液态金属具有良好的传导性、低表面张力、常温下为液态等特性，优选的，该液态金属选用镓铟合金，其质量百分比为75%的Ga和25%的In。本实施例选用的柔性材料基板具有耐弯折、抗氧化等特性，优选的，可以选用聚二甲基娃氧烧基板。如图4所示，本实施例中液体金属天线采用如下方式形成在矩形聚二甲基硅氧烷基板内部蚀刻出M*N个微细胞单元，各微细胞单元之间由微孔相互连接，形成M行、N列的微流体通道。液态金属镓铟合金可以在微流体通道中自由 流动，也可以按照控制装置的控制下流动，通过液态金属填充相应的微细胞单元来形成特定的形状。如图4所示，液态金属按照一定的规则填充基板内的微细胞单元，形成特定形状的液态天线。其中，每个微细胞单元的状态分为填充和不填充两种，在控制装置的控制器中分别用I和O表示上述两种状态，M*N个微细胞单元的状态组成一个矩阵
Cll，C\2->'"C\N
Cmn=，矩阵C-中的每一个元素都与基板内部的第M行、第N列的微细
_CM1，CM2，· · 'CMN _
胞单元的状态相对应，I代表填充，O代表不填充。矩阵Cw与液态金属天线的形状是一一对应的。上述矩阵Cmn预先储存在控制装置的存储器中。本实施例预先根据移动终端的不同使用状态调试天线的形状，得到每种状态下天线的最优矩阵值。以手机为例，考虑到手机被使用的各种环境，一般可分为自由空间状态(手机附近无其他物体)、通话状态(贴耳状态)、手持状态、周围有金属的状态等等。在上述的各个使用状态下，调试液态金属天线，通过调整矩阵Cmw使液态金属天线的形状发生相应变化，从而使得液态金属天线在每种使用状态下的辐射性能分别达到最优，将每种状态的最优矩阵值C·存储到控制装置的存储器中，记为4'ορ ορ，···€
，此最优矩阵值与手机所处的各种使用状态是一一对应的。如前所述，本实施例在自适应调整过程中需要根据移动终端接收到的基站的信号电平值是否恶化以及恶化的程度来进行。具体地，若将自由空间状态下的液态金属天线形状作为初始天线形状，其对应的最优矩阵值Gm5p作为初始值写入控制装置的寄存器中。设定天线处于初始天线形状时，手机接收到的基站信号电平为U0，当检测模块201检测到该接收信号电平Utl发生剧烈恶化(如恶化程度超过10dB)，则认为手机所处的状态发生变化，控制装置的调节模块202将存储器中已经保存的其他各个使用状态对应的最优
矩阵值-Cfxvcy从存储器写入寄存器中，在寄存器每次写入新的最优矩阵值后，通过检测模块201检测状态更新后手机所接收到基站的接收信号电平为U '，并存储该电平值，当所有其他状态对应的最优矩阵都被写入过后，比较所有状态下的电平Ur值，找出最大的U'值以及与之对应的最优矩阵值，则认为手机所处的状态为该
最优矩阵值所对应的状态，该最优矩阵值将被再次写入寄存器中，液态金属天
线的形状亦被矩阵所定义，此时，天线的形状即被自适应调整为手机当前所处状态
对应的最优矩阵值所对应的形状，从而使天线的辐射性能达到最优状态。后续，当手机接收到基站的信号电平值再次发生剧烈恶化时，则认为手机所处的状态再次发生改变，重复上述自适应调整过程，使液态金属天线的辐射性能始终工作在最优状态。本实施例通过检测移动终端接收基站的信号电平值，当信号电平值恶化且恶化 程度超过预定值时，根据预先存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应，由此实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高了天线的自适应调谐能力；此外，液态金属天线以及其附着的柔性材料基板可以与移动终端的结构件壳体实现共形，充分利用终端中狭小的空间。如图9所示，本发明另一实施例提出一种液态金属天线自适应控制装置，在上述实施例的基础上，还包括调试存储模块200，用于调试所述移动终端在各种使用状态下所述天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中。本实施例与上述实施例的区别在于，本实施例中还包括获取移动终端每种使用状态对应的天线最优矩阵值并存储到控制装置的存储器中的步骤。具体地，以手机为例，考虑到手机被使用的各种环境，一般可分为自由空间状态(手机附近无其他物体)、通话状态(贴耳状态)、手持状态、周围有金属的状态等等。在上述的各个使用状态下，调试液态金属天线，通过调整矩阵Cmn使液态金属天线的形状发生相应变化，从而使得液态金属天线在每种使用状态下的辐射性能分别达到最优，将每种状态的最优矩阵值C·存储到控制装置的存储器中，记为op ,C2mnop ,-Cl^op
，此最优矩阵值Cjivcjp与手机所处的各种使用状态一一对应。本实施例通过上述方案，调试移动终端在各种使用状态下天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中，然后检测移动终端接收基站的信号电平值；当信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应，由此实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高了天线的自适应调谐能力；此外，液态金属天线以及其附着的柔性材料基板可以与移动终端的结构件壳体实现共形，充分利用终端中狭小的空间。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种液态金属天线自适应方法，其特征在于，包括 检测移动终端接收基站的信号电平值； 当所述信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应的步骤包括 从存储器中获取异于移动终端当前状态的其他状态对应的天线最优矩阵值，依次写入寄存器中； 检测每一次写入天线最优矩阵值后所述移动终端接收基站的信号电平值； 比较所有检测到的所述信号电平值，获取其中最大信号电平值； 按照所述最大信号电平值所对应的天线最优矩阵值调整所述天线至对应的形状。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检测移动终端接收基站的信号电平值的步骤之前还包括 调试所述移动终端在各种使用状态下所述天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述移动终端的使用状态至少包括以下之一自由空间状态、通话状态、手持状态。
5.一种液态金属天线自适应控制装置，其特征在于，包括 检测模块，用于检测移动终端接收基站的信号电平值； 调节模块，用于当所述信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的所述移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，结合所述检测模块调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于， 所述调节模块还用于从存储器中获取异于移动终端当前状态的其他状态对应的天线最优矩阵值，依次写入寄存器中； 所述检测模块，还用于检测每一次写入天线最优矩阵值后所述移动终端接收基站的信号电平值； 所述调节模块还用于比较所有检测到的所述信号电平值，获取其中最大信号电平值；按照所述最大信号电平值所对应的天线最优矩阵值调整所述天线至对应的形状。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括 调试存储模块，用于调试所述移动终端在各种使用状态下所述天线的最优矩阵值，并将每种使用状态对应的天线最优矩阵值存储到所述存储器中。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的装置，其特征在于， 所述天线是由柔性材料基板以及填充于所述基板上的微流体通道内的液态金属构成；所述基板内蚀刻有M*N个微细胞单元，各微细胞单元之间由微孔相互连接，形成M行、N列矩阵式的所述微流体通道。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述基板为矩形聚二甲基硅氧烷基板；所述液态金属为镓铟合金。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述天线布置在所述移动终端的正面非可视区域或者布置在所述移动终端的背面后盖区域。
全文摘要
本发明涉及一种液态金属天线自适应方法及控制装置，其方法包括检测移动终端接收基站的信号电平值；当信号电平值恶化且恶化程度超过预定值时，根据预先存储的移动终端在不同使用状态下的天线最优矩阵值，调整天线形状至与移动终端当前使用状态相适应。本发明实现天线在不同环境的辐射性能达到最优，提高了天线的自适应调谐能力；此外，液态金属天线以及其附着的柔性材料基板可以与移动终端的结构件壳体实现共形，充分利用终端中狭小的空间。
文档编号H01Q1/36GK102969562SQ20121045700
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者范景云, 王兵, 马凯 申请人:中兴通讯股份有限公司
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