專利名稱：雙頻帶天線前端系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由若干個雙端口雙頻帶天線以及用于接收和發(fā)射 電磁信號的接口形成的系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及配備有該系統(tǒng)的任意信號 處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，無線調(diào)制解調(diào)器可以用于在基站與配備有無線卡的終端之
間建立鏈路。市場上的多數(shù)產(chǎn)品遵循在2.4GHz頻帶中工作的 IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)允許高達(dá)llMbps的比特率。
針對更高的比特率，理論上最高可為54Mbps，該產(chǎn)品需要遵循在 5GHz頻帶中工作的IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)和正EE802.11a標(biāo)準(zhǔn)。
一些產(chǎn)品同時根據(jù)b和g標(biāo)準(zhǔn)工作。其他產(chǎn)品根據(jù)a標(biāo)準(zhǔn)工作。最 終，由于要和現(xiàn)有產(chǎn)品兼容以及為了使用最大可用容量，多數(shù)基站將 同時與所有這三個標(biāo)準(zhǔn)兼容，即IEEE802.11a、 b和g，因此需要能夠在 2.4GHz以及5GHz頻率上工作。
文獻(xiàn)US 6 246 377描述了一種2.4-5GHz頻帶中的信號收發(fā)機(jī)。分 別使用兩個Vivaldi類型的寬帶天線， 一個用于接收，而另一個用于發(fā) 射，從而避免使用RX/TX開關(guān)。然而，該系統(tǒng)不提供天線分集。
為了改進(jìn)無線鏈路的魯棒性和范圍，能夠具有至少為2階天線分 集是有利的?？杀粚?shí)際考慮的分集方案需要雙重的接收子系統(tǒng)。
此時，不存在針對具有滿足各種標(biāo)準(zhǔn)的要求并且不需要雙重接收 子系統(tǒng)的天線分集的系統(tǒng)的方案。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提出了一種雙頻帶天線系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)接口，用于根據(jù) 不同的標(biāo)準(zhǔn)(IEEE802.11a、 b和g)，利用寬帶天線分集進(jìn)行發(fā)射和接收。
本發(fā)明建議了一種具有分集的雙頻帶天線系統(tǒng)，用于發(fā)射和接收 電磁信號，該天線系統(tǒng)包括至少兩個天線以及接口裝置，該接口裝置 將天線鏈接至信號處理電路。每一個天線都具有兩個單獨(dú)的端口，每 一個端口與確定頻帶中的接收和/或發(fā)射相對應(yīng)，并且所述接口裝置可
用于選擇并發(fā)射確定頻帶中的信號。
優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括具有兩個單獨(dú)端口的兩個雙頻帶天線，而且 該接口裝置包括所述兩個頻帶中的至少一個頻帶中的至少一個開關(guān)裝 置，從而確保該頻帶中信號的接收和發(fā)射的分集。這個開關(guān)裝置優(yōu)選
地為DPDT (雙刀雙擲)幵關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的變體，該系統(tǒng)包括具有兩個單獨(dú)端口的三個雙頻帶 天線，而且該接口裝置包括與兩個頻帶中的接收端口相關(guān)聯(lián)的開關(guān)裝 置，從而確保這些頻帶中的接收的分集。
優(yōu)選地，該開關(guān)裝置是SPDT (單刀雙擲)開關(guān)。
在實(shí)施例中，能夠利用分集而針對兩個單獨(dú)頻帶進(jìn)行接收的天線 被合并在多層結(jié)構(gòu)的地平面的一側(cè)上，該側(cè)與支撐接收電路的電源線 和開關(guān)的層相對；而能夠進(jìn)行發(fā)射的第三天線在地平面的另一側(cè)上實(shí) 現(xiàn)，該另一側(cè)與支撐發(fā)射電路的電源線和開關(guān)的層相對。在另一實(shí)施 例中，能夠利用分集而針對兩個單獨(dú)頻帶進(jìn)行接收的天線以及能夠進(jìn) 行發(fā)射的第三天線被合并在多層結(jié)構(gòu)的地平面的一側(cè)上。
根據(jù)本發(fā)明的變體，該接口裝置包括用于對朝向信號處理電路而 發(fā)射/接收的信號進(jìn)行放大的放大器。
優(yōu)選地，該天線是通過電磁耦合而供電的Vivaldi類型的隙縫天 線，而且信號的接收和發(fā)射與隸屬于標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11a、 b或g的標(biāo)準(zhǔn) 相兼容。
本發(fā)明還涉及一種包括該天線系統(tǒng)的信號處理設(shè)備。


根據(jù)下文結(jié)合附圖的描述，本發(fā)明的上述特性和優(yōu)點(diǎn)及其他將會 變得更加清楚，其中.--圖la表示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一配置，而圖lb表示支撐根據(jù)該 第一配置的天線的基板的截面-圖2a表示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第二配置，而圖2b表示支撐根據(jù)該 第二配置的天線的基板的截面-圖33和313表示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第三配置，圖3a表示接收側(cè)視 圖(Rx)，而圖3b表示發(fā)射側(cè)視圖(Tx)，以及圖3c表示支撐根據(jù)第三 配置的天線的多層基板的截面圖。
具體實(shí)施例方式
為了簡化描述，附圖中使用相同的參考標(biāo)記來表示具有相同功能 的元件。
在三個具體配置中，根據(jù)本發(fā)明的天線前端系統(tǒng)1由天線部件2以 及另一個所謂的接口 (或前端)部件3組成，并且位于信號接收/發(fā)射 子系統(tǒng)的RFIC (射頻集成電路)電路4的上游。該前端系統(tǒng)l具有用于 與RFIC電路相連的4個輸入/輸出端子，分別對應(yīng)于2.4GHz頻率處的接 收Rx和發(fā)射Tx端口 ，以及5GHz頻率處的接收Rx和發(fā)射Tx端口 。
根據(jù)圖l所示的第一實(shí)施例，系統(tǒng)1包括兩個寬帶或雙頻帶天線A1 和A2，覆蓋了由a、 b和g標(biāo)準(zhǔn)所分配的2.4GHz和5GHz處的所有頻帶， 允許5GHz頻率處的簡單接收以及僅在2.4GHz頻率處利用2階天線分 集的接收。這對隙縫天線(slot antenna)具有縱向輻射，例如Vivaldi 類型，Al和A2，具有用于2.4GHz和5GHz頻率的單獨(dú)的雙端口Nl和N2，
該天線對允許在這些頻帶中接收和發(fā)射信號。
天線A1的端口N1和天線A2的端口N1經(jīng)由接口31鏈接至RFIC的 2.4GHzTx和2.4GHzRx端子。例如，該接口31是具有2.4GHz頻帶中的 窄帶DPDT型的雙輸入、雙輸出開關(guān)電路。這個開關(guān)電路管理天線A1 和A2中每一個的2.4GHz端口Nl與RFIC電路中與發(fā)射Tx或接收Rx端 口相對應(yīng)的每一個2.4GHz端口之間的信號切換。因此，該開關(guān)電路管 理對天線(天線分集)的一個2.4GHz接收信道的選擇，或是對一個或 其他天線的一個2.4GHz發(fā)射信道的選擇。
天線Al的用于發(fā)射的5GHz端口N2以及天線A2的用于接收的5GHz端口N2分別與RFIC電路的5GHz Tx和Rx端口直接鏈接。該接口 方案僅使用單個外部組件，即DPDT開關(guān)電路，其可以合并到為實(shí)現(xiàn) 該天線而建議的結(jié)構(gòu)中，下面將對此進(jìn)行描述。此外，該組件在低頻 和窄帶模式下操作，因?yàn)槠鋬H被限制在2.4GHz頻帶。因此，減小了組 件的固有損耗。
圖lb表示支撐根據(jù)該第一配置的天線的基板的截面圖。天線形成 于基板S上，例如像FR4那樣很便宜的基板。包括兩個天線的剖面的地 平面M位于基板的底層上。通過電磁耦合到基板對側(cè)上蝕刻的微帶電 源線，向Vivaldi天線供電。因此，頂層A用于電源電路和幵關(guān)接口31。
可能地，如果需要，為了進(jìn)行發(fā)射，RFIC外部的功率放大器37可 以連接到RFIC電路的發(fā)射端子Tx，以放大待發(fā)射的信號。類似地，如 果需要，為了進(jìn)行接收，低噪聲放大器38可以連接到RFIC電路的接收 端子，以放大所接收的信號。
圖2a表示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第二配置，為此需要2.4GHz以及 5GHz上的天線分集。Vivaldi類型的隙縫天線對Al和A2分別具有兩個 單獨(dú)的2.4GHz和5GHz的端口Nl和N2，使得能夠接收這些頻帶內(nèi)的信 號。天線Al和A2的2.4GHz端口Nl和5GHz端口N2是多個端口。它們用 于數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，并鏈接至耦合電路32和33，該耦合電路32和33 與RFIC電路形成接口部件。
例如，該電路32是2.4GHz頻帶中的窄帶DPDT開關(guān)電路。其可用 于將天線Al和A2中的每一個切換至與Tx或Rx端口相對應(yīng)的每一個輸 入端。因此，該開關(guān)電路管理對2.4GHz上天線(天線分集)的一個接 收信道的選擇，或者對一個或其他天線的一個發(fā)射信道的選擇。
類似地，例如電路33是5GHz頻帶中的窄帶DPDT開關(guān)電路。其可 用于將天線Al和A2中的每一個切換至與RFIC電路4的Tx或Rx端口相 對應(yīng)的每一個輸入端。因此，該開關(guān)電路管理對5GHz上天線的一個接 收信道的選擇，或者對一個或其他天線的一個發(fā)射信道的選擇。
該方案使用兩個外部組件，這些組件可以以圖2b所描述的方式合 并到針對該天線的實(shí)現(xiàn)所建議的結(jié)構(gòu)中，其與圖2a相同。
可能地，如果需要，為了進(jìn)行發(fā)射，RFIC外部的功率放大器37可以連接到RFIC電路的發(fā)射端子Tx，以放大待發(fā)射的信號。類似地，如 果需要，為了進(jìn)行接收，低噪聲放大器38可以連接到RFIC電路的接收 端子，以放大所接收的信號。
圖2b表示支撐根據(jù)該第二配置的天線的基板的截面圖，其方式與 第一配置中相同。頂層A用于實(shí)現(xiàn)電源電路以及兩個開關(guān)接口32和33。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第三配置，為此需要2.4GHz和5GHz 上的天線分集。該第三配置由圖3c所示的具有3個天線的多層結(jié)構(gòu)上的 實(shí)現(xiàn)來描述。在該結(jié)構(gòu)的一側(cè)，形成Vivaldi類型的隙縫天線對Al和A2， 具有兩個單獨(dú)的2.4GHz和5GHz端口Nl和N2，僅允許接收這些頻帶中 的信號。接口34使得能夠從2.4GHz頻率處接收的兩個信號中選擇接收 信號。類似地，接口35使得能夠從5GHz頻率處接收的兩個信號中選擇 接收信號。諸如SPDT(單刀雙擲)電路的開關(guān)表示適當(dāng)?shù)拈_關(guān)。該接 口使得能夠接收2.4GHz和5GHz上的信號，其由兩個SPDT電路34和35 形成，因此得到最小化，這是由于不再需要將發(fā)射-接收端口耦合至特 定頻率。這些電路可以合并到多層結(jié)構(gòu)的一側(cè)上，如圖3c所示。
旨在發(fā)射2.4GHz和5GHz頻帶中的信號的第三Vivaldi類型的隙縫 天線位于基板的另一側(cè)上(圖3c)。待發(fā)射的信號的輸入端子Tx直接 鏈接至該天線的不同端口。在發(fā)射模式下，發(fā)射子系統(tǒng)的RFIC元件與 天線之間的直接耦合使得能夠消除先前由于DPDT電路的存在而引起 的損耗。
可以以圖3c所示的方式來實(shí)現(xiàn)Vivaldi天線。在地平面M的頂側(cè)上 蝕刻用于在2.4GHz和5GHz頻帶中利用分集進(jìn)行數(shù)據(jù)接收的兩個 Vivaldi類型的天線，位于支撐母板的傳統(tǒng)FR型多層PCB的90'的兩條 邊上。在底側(cè)上蝕刻第三天線，位于FR4型多層結(jié)構(gòu)的拐角處。通過 電磁耦合到基板對側(cè)上蝕刻的微帶電源線，向Vivaldi天線供電。用于
發(fā)射的電源電路ATX位于基板的多層結(jié)構(gòu)的底側(cè)上，而用于接收的電
源電路Ajoc位于基板的多層結(jié)構(gòu)的頂側(cè)上。在公共地平面的兩側(cè)上蝕 刻的具有三個Vivaldi天線的結(jié)構(gòu)還使得可以提供用于發(fā)射的電源電路 與用于接收的電源電路之間的更好的絕緣。
可以設(shè)想能夠?qū)?shù)據(jù)的發(fā)射和接收相分離從而簡化關(guān)聯(lián)接口的其他布局。
如上所述，可能地，如果需要，用于接收的低噪聲放大器38和用
于發(fā)射的功率放大器37可以連接至RFIC電路的端子。
在另一實(shí)施例中，這三個Vivaldi天線位于地平面的同一個側(cè)上。
權(quán)利要求
1. 一種具有分集的雙頻帶天線系統(tǒng)，用于發(fā)射和接收電磁信號，所述天線系統(tǒng)包括至少兩個天線(A1、A2、A3)以及接口裝置(3)，所述接口裝置將所述天線鏈接至信號處理電路(4)，所述天線系統(tǒng)的特征在于每一個天線具有兩個單獨(dú)的端口(N1、N2)，每一個端口對應(yīng)于確定頻帶中的接收和/或發(fā)射，而且所述接口裝置(3)可用于選擇并發(fā)射所述確定頻帶中的信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包 括兩個具有兩個單獨(dú)的端口 (Nl、 N2)的雙頻帶天線(Al、 A2)，以 及所述接口裝置(3)包括所述兩個頻帶中的至少一個頻帶中的至少一 個開關(guān)裝置(31、 32、 33)，從而確保所述頻帶中的信號的接收和發(fā)射 的分集。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)裝 置是雙刀雙擲DPDT開關(guān)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包 括三個具有兩個單獨(dú)的端口 (Nl、 N2)的雙頻帶天線(Al、 A2、 A3)， 以及所述接口裝置(3)包括與所述兩個頻帶中的接收端口相關(guān)聯(lián)的開 關(guān)裝置(34、 35)，從而確保這些頻帶中的接收的分集。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)裝 置(34、 35)是單刀雙擲SPDT開關(guān)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，能夠利用分 集而針對兩個單獨(dú)頻帶進(jìn)行接收的天線被合并在多層結(jié)構(gòu)的地平面的 一側(cè)上，所述側(cè)與支撐接收電路的電源線和開關(guān)的層相對；而能夠進(jìn) 行發(fā)射的第三天線在地平面的另一側(cè)上實(shí)現(xiàn)，所述另一側(cè)與支撐發(fā)射 電路的電源線和開關(guān)的層相對。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，能夠利用分集 而針對兩個單獨(dú)頻帶進(jìn)行接收的天線以及能夠進(jìn)行發(fā)射的第三天線被 合并在多層結(jié)構(gòu)的地平面的一側(cè)上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述接口裝置 包括用于對朝向信號處理電路而發(fā)射/接收的信號進(jìn)行放大的放大器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)，其特征在于， 所述天線是通過電磁耦合而供電的Vivaldi類型的隙縫天線。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)，其特征在于， 信號的接收和發(fā)射與隸屬于標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11a、 b或g的標(biāo)準(zhǔn)相兼容。
11、 一種信號處理設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要 求1至10中任意一項(xiàng)所述的天線系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多端口雙頻帶天線系統(tǒng)和由DPDT或SPDT形成的關(guān)聯(lián)接口，其可以集成在同一個多層結(jié)構(gòu)上。
文檔編號H01Q13/08GK101305496SQ200680041562
公開日2008年11月12日 申請日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者弗朗索瓦絲·勒博爾澤, 菲利普·米納爾, 讓-伊夫·勒納烏爾, 讓-呂克·羅貝爾, 阿里·盧齊耶 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司