專利名稱：包括至少一個自適應拒波濾波器的輻射設備和被提供有所述設備的天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括一種至少一個自適應拒波濾波器(rejector filter)的輻射設備以及包括這一設備的天線。具體地，本發(fā)明應用于使用高頻的無線通信中。
背景技術：
如今，存在很多用于數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通信技術。大多數(shù)傳統(tǒng)技術是通過這些數(shù)字數(shù)據(jù)調制高頻載波。
隨后，放大所得到的信號，然后將其發(fā)送至發(fā)射天線。在接收時，執(zhí)行相反的操作。
存在其它信息傳輸技術，具體地說，依賴于非常短的持續(xù)時間(500ps級)的高斯脈沖串的發(fā)射的技術，其中所述高斯脈沖串的重現(xiàn)被準確地檢查。將要發(fā)送的有用信息包含在連續(xù)脈沖之間的周期的演變(evolution)中。
這種通信技術被稱為脈沖位置調制(PPM)。它允許用相對低的發(fā)射功率(小于1毫瓦)以高吞吐量進行無載波(carrier-less)數(shù)據(jù)發(fā)送，所使用的脈沖的波形導致在頻域具有非常寬的波段的信號。
標準化團體目前正在此PPM技術的基礎上建立UWB(“超寬帶”)標準。
這些團體已經(jīng)在所發(fā)射的功率等級和頻率擁塞二者上采用了限制標準，以便降低干擾已經(jīng)部署的大量通信裝置的可能性。
因此，為UWB無線通信預留的頻率范圍已經(jīng)被限制為[3.1GHz；10.6GHz]，并且最大等效全向輻射功率(ERIP)為-41dBm/Mhz，即在所允許的帶寬上是-2.25dBm。
但是，使用具體在5GHz和6GHz之間的所分配的頻帶的一部分的某些無線發(fā)射系統(tǒng)出現(xiàn)了嚴重問題。
因此，其它標準、具體地說Hyperlan2和802.11a具有以下分配的頻帶在歐洲，-[5.15GHz；5.35GHz]和[5.47GHz；5.725GHz]，在美國，-[5.15GHz；5.35GHz]和[5.725GHz；5.825GHz]，
在日本，-[5.15GHz；5.35GHz]。
由于這樣的系統(tǒng)可以表現(xiàn)出比UWB標準中的標準化功率大得多的信號功率，因此對于UWB接收器，它們是潛在的干擾者。
由于這些干擾者相對于UWB設備發(fā)射干擾信號并減小它們的通帶，因此這些干擾者相對于這些設備而是不利的(penalizing)。
具體地說，在存在這種干擾系統(tǒng)時，UWB設備的具有低功率的信號的放大器(被稱為LNA，即代表“低噪聲放大器”的首字母)和模擬信號到數(shù)字信號的轉換器(被稱為ADC)飽和。這使得不能正確檢測UWB脈沖。
已經(jīng)知道，利用用于可能存在干擾的頻帶的拒波濾波器來對某些頻率進行濾波，以便保護在接收端的設備或禁止設備發(fā)射以便不干擾已存在的通信。

發(fā)明內容
本發(fā)明源于本發(fā)明特有的發(fā)現(xiàn)，根據(jù)該發(fā)現(xiàn)，這些拒波濾波器持久地減小它們所關聯(lián)的設備的通帶，而干擾信號不一定持久不變、或者甚至不存在。
本發(fā)明至少解決了上述問題，即即使在不存在干擾信號時，拒波濾波器也連續(xù)存在以及由此與這種濾波器相對應的通帶不利地減小。
本發(fā)明涉及一種至少包括一個輻射設備的天線，所述輻射設備配備有與干擾信號的頻帶相關聯(lián)的拒波濾波器，其特征在于，這個拒波濾波器是自適應的，以便在檢測到干擾信號并且其功率超出閾值時有效，而在檢測到的這一干擾信號的功率低于閾值時，使這個自適應濾波器失效。
利用本發(fā)明，僅在檢測到超出某個閾值的干擾信號的功率或強度時，才以動態(tài)和自適應的方式激活天線的拒波濾波器。
這種天線提供了在此情況下在接收時受到保護并且在發(fā)射時不與干擾信號相干擾的優(yōu)點。
具體地說，避免了在存在干擾信號時模擬信號到數(shù)字信號的轉換器的飽和。
此外，這種天線還呈現(xiàn)出在沒有干擾信號時不使其通帶受到限制的優(yōu)點。
實際上，在沒有干擾信號時，或者如果此信號的強度降回到低于某個閾值，則使拒波濾波器失效并且不減小天線的通帶。
可以將拒波濾波器集成在天線內，從而導致有限的插入損耗、提高的天線緊湊度和降低的天線成本。
本發(fā)明消除了與在天線和模擬信號到數(shù)字信號的轉換器之間的濾波器的集成有關的噪聲因數(shù)(noise factor)問題。
在實施例中，天線能夠接收或發(fā)送[3.1GHz；10.6GHz]的頻帶內的信號。
根據(jù)實施例，在輻射設備中，拒波濾波器包括至少一個非導電部件。
在實施例中，所述非導電部件具有這樣的尺寸，所述尺寸等于如果檢測到干擾信號則希望濾波以進行接收或者希望保護以進行發(fā)送的干擾信號的中心波長的一半。
根據(jù)實施例，通過鏈接非導電部件的導電邊緣(edge)的開關裝置來橋接(bridge)非導電部件。
在實施例中，所述開關裝置包括二極管或電機械系統(tǒng)。
根據(jù)實施例，干擾信號的檢測裝置與天線相關聯(lián)。
在實施例中，檢測裝置包括至少一個比較器，用于將干擾信號的電平(level)與和此信號相關聯(lián)的閾值相比較。
根據(jù)實施例，開關裝置的控制裝置與天線相關聯(lián)。
在實施例中，當干擾信號的功率超過與此信號相關聯(lián)的閾值時，控制裝置斷開與此干擾信號相關聯(lián)的開關裝置。
根據(jù)實施例，當某個干擾信號的功率降到與此信號相關聯(lián)的閾值以下時，控制裝置閉合與此干擾信號相關聯(lián)的開關裝置。
在實施例中，在印制電路上實現(xiàn)天線。
根據(jù)實施例，所述輻射設備是包括兩個輻射元件的偶極天線(dipole)。
在實施例中，所述輻射元件具有圓形或橢圓形的形狀。
根據(jù)實施例，輻射設備包括至少兩個拒波濾波器。
本發(fā)明還涉及一種配備有拒波濾波器的輻射設備，其特征在于該拒波濾波器是自適應的，以便在根據(jù)前述實施例之一的天線中實現(xiàn)該拒波濾波器。


通過在參考附圖的同時作為非限制性例子而在下面給出的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將顯現(xiàn)出來，在附圖中圖1a表示根據(jù)本發(fā)明的天線的輻射設備的實施例；圖1b、1c和1d表示根據(jù)本發(fā)明的輻射設備的駐波比的仿真；圖2圖解表示根據(jù)本發(fā)明的設備的開關裝置；以及圖3圖解表示根據(jù)本發(fā)明的與天線相關聯(lián)的檢測裝置和控制裝置。
具體實施例方式
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的天線的輻射設備100的實施例。在這個實施例中，輻射設備100包括偶極天線。此寬帶輻射設備100包括兩個圓臂106和107。
圓臂的直徑是24mm，而它們彼此分開1mm的距離。這些圓臂是由導電材料制成的、或者被導電材料覆蓋。
通過連接點126和128實現(xiàn)這些圓臂的供給(feed)。
已經(jīng)將兩個拒波濾波器與此輻射設備100集成。
第一個位于4.6GHz的頻率周圍它被稱為低頻濾波器或LF濾波器。
這個濾波器由兩個非導電部件104和110制成，每個具有32mm的長度和0.5mm的寬度。
通過可斷開或閉合的LF開關裝置116和122來橋接這兩個非導電部件104和110。如果這些LF開關裝置116和122斷開，那么這些LF開關裝置116和122不導通，并且LF拒波濾波器在4.6GHz的頻率周圍有效。
如果這些LF裝置116和122被閉合，那么這些LF開關裝置116和122導通，從而使4.6GHz拒波濾波器消失。
第二拒波濾波器位于5.7GHz的頻率周圍它被稱為高頻濾波器或HF濾波器。它包括兩個非導電部件102和108，每個具有26mm長度和0.4mm寬度。
通過可斷開或閉合的HF開關裝置118和120來橋接這兩個非導電部件102和108。如果這些HF開關裝置118和120斷開，那么這些HF開關裝置118和120不導通，并且HF拒波濾波器在5.7GHz的頻率周圍有效。
如果這些HF開關裝置118和120被閉合，那么這些HF開關裝置118和120導通，從而使5.7GHz拒波濾波器消失。
當HF裝置118和120以及LF裝置116和122被閉合(也稱為有效)時，使這兩個拒波濾波器失效，并且輻射設備100表現(xiàn)為不帶拒波濾波器(具體地，不帶非導電部件102、104、108或110)的偶極天線。
當LF裝置116和122閉合并且HF裝置118和120斷開(也稱為無效)時，那么拒波濾波器在高頻(大約5.7GHz)上有效。
當LF裝置116和122斷開并且HF裝置118和120閉合時，那么拒波濾波器在低頻(大約4.6GHz)上有效。
當LF裝置116和122斷開并且HF裝置118和120斷開時，那么拒波濾波器在低頻(大約4.6GHz)上有效并且拒波濾波器在高頻(大約5.7GHz)上有效。
LF裝置116、LF裝置122、HF裝置118和HF裝置120每個包括至少一個二極管、微電機械系統(tǒng)或任何其它可被控制以便斷開或閉合(即，分別為不導通或導通)的系統(tǒng)。
通過仿真來驗證所有這些結果。圖1b、1c和1d是所獲得的結果的例子。
圖1b是圖130，其給出在[2GHz-12GHz]的頻率范圍上，作為以GHz為單位的頻率(作為橫坐標134)的函數(shù)的圖1a的設備100的被稱為VSWR(“電壓駐波比”)的駐波比(作為縱坐標132)的曲線。
曲線136是利用不帶拒波濾波器的輻射設備獲得的曲線。
曲線138是利用集成了非金屬化部件102、104、108和110的輻射設備100獲得的曲線，開關裝置116、118、120和122被閉合(也稱為導通)。
注意這兩條曲線是重疊的，從而表明完全去除了輻射設備100的拒波濾波器。于是，設備100表現(xiàn)為不帶非金屬部件的輻射設備。因此，當使其拒波濾波器失效時，此設備100不受通帶損失，從而集成了該設備100的天線不受通帶損失。
圖1c表示圖140，其在開關裝置116、118、120和122斷開(也稱為不導通)的情況下，以與圖1b類似的方式，給出作為以GHz為單位的頻率(作為橫坐標134)的函數(shù)的VSWR比(作為縱坐標132)。
注意對于值4.6GHz和5.7GHz周圍的窄頻率范圍142和144的VSWR比的相當大的值，從而包括對這些范圍142和144的強烈阻止(rejection)。
因此，這兩個拒波濾波器對于頻率范圍142和144執(zhí)行其阻止功能。
圖1d是圖150，其給出了-對于LF開關裝置116和122斷開，作為以GHz為單位的頻率(作為橫坐標134)的函數(shù)的VSWR比(作為縱坐標132)的曲線152LF拒波濾波器在4.6GHz的頻率周圍有效，并且在4.6GHz周圍的窄波段156中，VSWR比相當大。
-對于HF開關裝置118和120斷開(LF開關裝置116和122閉合)，作為以GHz為單位的頻率(作為橫坐標134)的函數(shù)的VSWR比(作為縱坐標132)的曲線154HF拒波濾波器在5.7GHz的頻率周圍有效，并且在5.7GHz周圍的窄波段158中，VSWR比率相當大。
因此，該仿真使得可以證實獨立激活LF拒波濾波器或HF拒波濾波器的可能性。
圖2是印刷電路上的輻射設備實施例的開關裝置的實施例的圖解表示。
因此，將輻射設備的兩個圓臂蝕刻在表面上。將一部分非金屬化以便產(chǎn)生拒波濾波器。
在這個實施例中，被焊接到圓臂的第一金屬部件202和第二金屬部件204的表面安裝二極管200橋接具有介電常數(shù)eR的非金屬化部件206。
金屬部件204通過圍繞它的介質溝道209而與金屬部件208分離。這個溝道具有溝道寬度210。
此溝道寬度210禁止控制二極管所必需的連續(xù)電流傳輸，所述連續(xù)電流傳輸可以通過金屬部件208到達并且可能干擾二極管的操作。
但是此溝道寬度210允許高頻信號通過。另一可能實施例是在金屬部件208和204之間在適當?shù)奈恢蒙戏胖秒娙萜?，這些電容器能夠起相同作用。
通過通孔212和線路214來確保二極管的DC供給。
圖3圖解表示根據(jù)本發(fā)明的與輻射設備300相關聯(lián)的檢測裝置302和控制裝置304。
將來源于設備300的信號發(fā)送到被稱為LNA(“低噪聲放大器”，即提高信噪比的放大器)的放大器306。
隨后，諸如UWB信號的設備300特有的信號傳遞到使得恢復信息成為可能的相關器308中，然后傳遞到模數(shù)轉換器310中。
隨后，在管理裝置312中在基帶中處理所述數(shù)據(jù)以提供數(shù)據(jù)314。
此外，用于檢測干擾信號的裝置302也連接到LNA306的輸出。這些檢測裝置302包含在數(shù)目上等于存在于輻射元件中的拒波濾波器的數(shù)目(在此實施例中該數(shù)目等于2)的一組濾波器318和320。這些濾波器318和320的每一個分析被稱為要監(jiān)控的頻率的頻率，其中對于所述頻率，已經(jīng)預期到干擾信號而在設備300中創(chuàng)建了拒波濾波器。
檢測裝置302還包括比較器324和326，它們將檢測到的干擾信號的功率與閾值330相比較。
如果干擾信號的功率低于這個閾值330，那么不采取動作。如果對于一個或多個要監(jiān)控的頻率這個功率超過閾值330，那么檢測裝置將這個信息傳達到控制裝置304，以便在設備300的層級(level)上斷開相應的開關裝置。
如果這個功率隨后降到閾值330以下，那么檢測裝置將這個信息傳達到控制裝置304，以便閉合相應的開關裝置。
這些控制裝置包括PROM(“可編程只讀存儲器”)存儲器316。
PROM存儲器316通過控制總線330(所傳遞的電壓對應“0”比特或“1”比特)、經(jīng)由偏置電路來控制存在于設備300中的開關裝置(參見圖1)取消或操作相關聯(lián)的拒波濾波器。
每個開關裝置的另一接入端(access)連接到偶極天線的圓臂的金屬部件，并且通過地線(earth line)鏈接到PROM存儲器。
因此，這個特定實施例每個臂使用兩條控制線加上一條地線，即總共六條線。
這個發(fā)明可修改為多個變型。具體地，拒波濾波器的數(shù)目是可變的(只有一個、如前述實施例中的兩個或大于兩個)。
此外，濾波器的形狀是可變的。上述實施例的圓形形狀僅僅是一種可能。具體地說，可以作為集成若干濾波器的要求的函數(shù)而以其它形狀實現(xiàn)本發(fā)明。
可以在接收時使用這一方案以避免信息丟失，也可以在發(fā)射時使用此方案以消除特定的預先選擇或可切換的頻帶，其中所述頻帶可能受到由輻射設備、以及更廣泛說由天線發(fā)射的信號干擾。
權利要求
1.一種包括至少一個輻射設備(100、300)的天線，所述輻射設備(100、300)具有與干擾信號的頻帶相關聯(lián)的拒波濾波器，其特征在于此拒波濾波器是自適應的，以便在檢測到干擾信號并且其功率超過閾值(330)時，此拒波濾波器是有效地，當所檢測的這一干擾信號的功率低于閾值(330)時，使這一拒波濾波器失效。
2.根據(jù)權利要求1所述的天線，其特征在于它能夠接收或發(fā)送在[3.1GHz；10.6GHz]的頻帶中的信號。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的天線，其特征在于在至少一個輻射設備(100、300)中，拒波濾波器包括至少一個非導電部件(102、104、108、110、206)。
4.根據(jù)權利要求3所述的天線，其特征在于所述非導電部件(102、104、108、110、206)具有這樣的尺寸，所述尺寸等于如果檢測到干擾信號則希望濾波以進行接收或者希望保護以進行發(fā)送的干擾信號的中心波長的一半。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的天線，其特征在于通過鏈接所述非導電部件(102、104、108、110、206)的導電邊緣的開關裝置(116、118、120、122)來橋接所述非導電部件(102、104、108、110、206)。
6.根據(jù)權利要求5所述的天線，其特征在于開關裝置(116、118、120、122)包括二極管(200)或電機械系統(tǒng)。
7.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5或6所述的天線，其特征在于干擾信號的檢測裝置(302)與所述天線相關聯(lián)。
8.根據(jù)權利要求7所述的天線，其特征在于檢測裝置(302)包括至少一個比較器(324、326)，用于將干擾信號的電平和與此信號相關聯(lián)的閾值(330)相比較。
9.根據(jù)權利要求5或6之一所述的天線，其特征在于開關裝置(116、118、120、122)的控制裝置(304)與所述天線相關聯(lián)。
10.根據(jù)權利要求9所述的天線，其特征在于當干擾信號的功率超過與此信號相關聯(lián)的閾值(330)時，控制裝置(304)斷開與此干擾信號相關聯(lián)的開關裝置(116、118、120、122)。
11.根據(jù)權利要求9所述的天線，其特征在于當干擾信號的功率降到與此信號相關聯(lián)的閾值(330)以下時，控制裝置(304)閉合與此干擾信號相關聯(lián)的開關裝置(116、118、120、122)。
12.根據(jù)前述權利要求之一所述的天線，其特征在于在印刷電路上實現(xiàn)所述天線。
13.根據(jù)前述權利要求之一所述的天線，其特征在于所述輻射設備(100、300)是包括兩個輻射元件(106、107)的偶極天線(100)。
14.根據(jù)前述權利要求之一所述的天線，其特征在于所述輻射元件(106、107)具有圓形或橢圓形形狀。
15.根據(jù)前述權利要求之一所述的天線，其特征在于所述輻射設備(100、300)包括至少兩個拒波濾波器。
16.一種配備有拒波濾波器的輻射設備(100、300)，其特征在于所述拒波濾波器是自適應的，以便在根據(jù)前述權利要求之一所述的天線中實現(xiàn)該拒波濾波器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括至少一個輻射設備(100)的天線，所述至少一個輻射設備(100)被提供有與干擾信號的頻帶相關聯(lián)的拒波濾波器。本發(fā)明的天線特征在于拒波濾波器以這樣的方式自適應，即當檢測到干擾信號并且其功率大于閾值時，激活拒波濾波器，而當所檢測的干擾信號的功率信號小于閾值時，使所述自適應濾波器失效。
文檔編號H04B1/69GK1965495SQ200580018808
公開日2007年5月16日 申請日期2005年6月7日 優(yōu)先權日2004年6月9日
發(fā)明者弗蘭克·圖多爾, 讓-盧克·羅伯特, 讓－伊維斯·利納奧爾 申請人:湯姆森特許公司