專利名稱：智能型天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種可動態(tài)重新定位的天線系統(tǒng)，特別是有關(guān)于一種可掃瞄然后重新定位無線電波束的智能型天線，使此天線電波束對準(zhǔn)目標(biāo)方向從而使其具有天線電波束朝向最大的信號增益方向的能力。
(2)背景技術(shù)傳統(tǒng)的具有重新定位的天線系統(tǒng)(一般稱為″智能型天線″)，可調(diào)整電波束的方向，以達(dá)到最大的輸入或輸出信號，典型的由具有高成本與高難度技術(shù)的數(shù)字電路元件來執(zhí)行。尤其是，相位陣列通常被使用來選擇傳送信號的路徑與電波束的形式，在一或多個具有信號轉(zhuǎn)換器與數(shù)字信號處理器(Digital SignalProcessor；DSP)的天線，通過電子方法處理每一個信號，在天線對準(zhǔn)期間通常進(jìn)行多次。此外，在傳統(tǒng)的天線系統(tǒng)中，成波網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)依賴類似的數(shù)字信號處理元件。例如DSP芯片與其他的電子元件，相對于分離式微波元件而言，具有較高的成造與實(shí)施成本。而且，分離式元件也可以被安裝在較為緊密的結(jié)構(gòu)中，使智能型天線系統(tǒng)可較目前以DSP為基礎(chǔ)的系統(tǒng)具有較小的尺寸。因此，一種低成本與容易實(shí)施的智能型天線系統(tǒng)是被期望的，其使用分離的微波(模擬)元件所構(gòu)成的相位陣列與成波網(wǎng)絡(luò)元件。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在與提供一低成本、小尺寸、容易架構(gòu)的可重新定位的智能型天線系統(tǒng)，以使用于可攜式裝置中。其利用價格較便宜的分離式模擬元件，設(shè)置在所有的天線陣列、相位陣列、以及成波網(wǎng)絡(luò)的中，使天線電波束能指向最大信號強(qiáng)度的方向。因此經(jīng)由此系統(tǒng)，執(zhí)行信號分量的相位處理與依路徑發(fā)送的功能，將不再需要使用昂貴的數(shù)字芯片與元件。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)更緊湊、成本低而可具有天線電波束朝向最大的信號增益方向的能力的智能型天線系統(tǒng)。
本發(fā)明的智能型天線系統(tǒng)，是由目前已存在，并且價格較為便宜的微波元件，以形成相位移器與開關(guān)，其構(gòu)成一智能型天線系統(tǒng)的相位陣列與成波網(wǎng)絡(luò)元件。當(dāng)耦合一無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)裝置(Wireless Local Area Network；WLAN)，其具有一簡單的處理單元，來自于相位陣列的信號經(jīng)處理后用來決定方向，以及合適的電波束形成信號依路線，經(jīng)由成波網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)由天線輸出，以指向此信號方向。由于是由一或多個天線元件所構(gòu)成，所以相反的電波束空間指向是可能的。一無線電頻率(Radio Frequency；RF)傳輸線路，連接每一天線元件至RF耦合器，其為每一天線元件形成一相位移器。在每一相位移器，RF開關(guān)與耦合器元件的數(shù)量一致，被安裝來與相位移器一起工作，使可選擇性的操作通過由每一耦合器線路傳送來的信號。為了使電波束形成與依指定路徑傳送的信號能傳送至WLAN裝置，因此包含一成波網(wǎng)絡(luò)(Beam FormingNetwork；BFN)開關(guān)，以連接相位陣列的每一相位移器。
本發(fā)明的一態(tài)樣，包含分離的相位移控制器與成波網(wǎng)絡(luò)控制器元件，其處理由WLAN裝置傳送來的信號，以選擇啟動此系統(tǒng)中的開關(guān)元件。
本發(fā)明的另一態(tài)樣，相位移控制器與成波網(wǎng)絡(luò)控制器是包含于WLAN裝置中，如同功能元件，其處理信號選擇啟動此系統(tǒng)中的開關(guān)元件，以完成電波束的指向。
本發(fā)明利用價格較便宜的分離式模擬元件，設(shè)置在所有的天線陣列、相位陣列、以及成波網(wǎng)絡(luò)之中，使天線電波束能指向最大信號強(qiáng)度的方向。因此經(jīng)由此系統(tǒng)，執(zhí)行信號分量的相位處理與依路徑發(fā)送的功能，將不再需要使用昂貴的數(shù)字芯片與元件。
本發(fā)明在此以不同的實(shí)施例與圖示加以描述。當(dāng)本發(fā)明以最佳的實(shí)施例來加以說明本發(fā)明時，熟知此項技術(shù)的人士，在本發(fā)明揭示后參照本發(fā)明的教示，當(dāng)可進(jìn)行本發(fā)明的變化與改善，但其均不脫離本發(fā)明的精神與范圍。本發(fā)明的描述，是為了實(shí)例說明本發(fā)明的一般原則，且不應(yīng)被用來限制本發(fā)明的范圍。
(4)


為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特點(diǎn)、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，特舉較佳實(shí)施例，并配合下列圖形進(jìn)行更詳細(xì)說明，其中圖1為由一可攜式裝置所延伸出來的五個可定位天線電波束的示意圖；圖2為相陣列、成波網(wǎng)絡(luò)、控制器與WLAN裝置的示意圖；圖3為天線元件與相關(guān)微波開關(guān)的示意圖；圖4為天線陣列的示意圖；圖5為相位移器配置的示意圖；圖6為可重新定位的成波網(wǎng)絡(luò)的示意圖；以及圖7為此天線控制器系統(tǒng)的另一實(shí)施例的示意圖。
(5)具體實(shí)施方式
本發(fā)明輔以目前經(jīng)深思熟慮所得最佳的模式加以說明。這些說明是用來實(shí)例解釋本發(fā)明的一般性的原則，當(dāng)不被用來限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍應(yīng)參考下述的權(quán)利要求來決定。
在此所參考的全部的文獻(xiàn)，將被完全的結(jié)合作為參考而被引用。
當(dāng)了解本發(fā)明的原則后，本發(fā)明具有種種變化型式，其并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。同時本發(fā)明的可重新定位的天線觀念，可應(yīng)用于可攜式裝置，或其他裝置，包含膝上型電腦，移動電話，個人數(shù)字助理等等。同時本發(fā)明雖然是較適合使用于可攜式電腦裝置上，無論如何，其仍可被廣泛的應(yīng)用于無線通訊的全部領(lǐng)域中。
一般來說，此系統(tǒng)包含一天線陣列，相位陣列，成波網(wǎng)絡(luò)，WLAN裝置，以及一或多個控制裝置。如上所述，陣列的天線元件的構(gòu)成零件，相位陣列的相位移器，以及構(gòu)成成波網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)，均是由分離的RF模擬元件所構(gòu)成，而不是由昂貴的DSP單元與相關(guān)電子元件所構(gòu)成。WLAN裝置(泛指任何使用于無線通訊系統(tǒng)的WLAN裝置)包含無線電收發(fā)器與處理元件，以轉(zhuǎn)換信號，決定信號方向，過濾干擾信號以及執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)安全功能。參閱圖2，是用來圖示說明本發(fā)明的智能型天線系統(tǒng)1。天線陣列6提供如導(dǎo)管的功能，此系統(tǒng)的信號均經(jīng)由其輸入與輸出。相位移器8的功能，是依據(jù)由每一天線輸入的信號決定相位傳送的路徑。相位陣列4，是為構(gòu)成天線陣列6與相位移器8的功能元件，其完全由模擬元件所構(gòu)成的天線元件共同架構(gòu)一信號路徑。由一系列的開關(guān)所構(gòu)成的可重新導(dǎo)向成波網(wǎng)絡(luò)10，使輸入信號依路線傳送至WLAN裝置12，并相反地轉(zhuǎn)換輸出信號至合適的相位移器與天線元件，以構(gòu)成具有方向性的電波束結(jié)構(gòu)。WLAN裝置12，由成波網(wǎng)絡(luò)10接收信號，轉(zhuǎn)換此信號至數(shù)字信息以進(jìn)行處理，并執(zhí)行種種的演算功能以決定信號的方向，過濾不要的信號干擾，形成安全確認(rèn)的功能，并傳送控制信號至不同的控制裝置。在圖2中，成波網(wǎng)絡(luò)控制器16與相位移控制器14連接至WLAN裝置12。成波網(wǎng)絡(luò)控制器16有效地與成波網(wǎng)絡(luò)10連接，以依路徑輸入與輸出信號。相位移控制器14有效地連接相位陣列的開關(guān)，以構(gòu)成信號依路徑傳送的功能。
經(jīng)由上述的必需的元件形成″智能型天線″系統(tǒng)，其中完全使用分離式模擬元件來構(gòu)成相位陣列與成波網(wǎng)絡(luò)，而不是使用數(shù)字電路。如熟知此項技術(shù)的人士所了解，這樣的結(jié)構(gòu)可使用多種天線元件，WLAN裝置，與控制器裝置所構(gòu)成，其并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
此系統(tǒng)，從頭至尾使用于天線陣列、相位移陣列與成波網(wǎng)絡(luò)的元件與零件均為分離式微波元件，以致于介于這些零件的中的RF信號，在WLAN裝置前，均不需要經(jīng)過模擬-數(shù)字(Analog-Digital；A/D)的轉(zhuǎn)換過程。同樣地，由WLAN裝置所產(chǎn)生的一輸出模擬信號，當(dāng)其經(jīng)由成波網(wǎng)絡(luò)與天線元件輸出時，并不需要經(jīng)過任何A/D的轉(zhuǎn)換。除了使用于天線陣列、相位陣列與成波網(wǎng)絡(luò)的分離式RF元件外，本發(fā)明的智能型天線系統(tǒng)并沒有任何具體構(gòu)造的特別要求。而這些分離式的零件與系統(tǒng)元件，可被安裝與設(shè)計在單一的(組合式或固定式)基材(Substrate)上，以完成此系統(tǒng)的電波束形成功能。此系統(tǒng)亦可同時將控制器元件與分離式元件安裝于單一基材上，甚至更進(jìn)一步地整合系統(tǒng)使其包含一WLAN裝置與此智能型天線系統(tǒng)的控制器與全部分離式元件在單一基材上。
在一些系統(tǒng)中，天線被要求安置于不同的區(qū)域，以獲得最佳的接收與形成電波束，在這樣的實(shí)例中，部分或者是全部的天線將不會被安裝于此系統(tǒng)的其他部分中。事實(shí)上許多不同上述的配置的變更是可行的(例如系統(tǒng)包含數(shù)個天線，且部分在基材上而部分在基材外，控制器在基材上，以及分離式的WLAN裝置有效地與系統(tǒng)連接)，其并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
天線陣列參考圖2至4，本發(fā)明的天線陣列6可以是任何數(shù)量或結(jié)構(gòu)的個別天線元件62。天線元件62是為RF裝置，具有可接收與傳送RF信號的能力。圖1中顯示一可攜式電腦裝置2所配置的天線形成的五個電波束。根據(jù)本發(fā)明的一態(tài)樣，電波束65與66相當(dāng)于固定方向式的天線(固定式天線)，其安置于可攜式電腦裝置2的相反兩個方向。電波束67，68與69是為指向性的天線，其以角度為間隔(典型的天線之間約為120度)，其可更進(jìn)一步的對準(zhǔn)，以改變輸出RF信號的相位分量(″指向性天線″″Pointing Antennas″)。這些指向性天線的增益可增加(一般約4-6dB)以提供在操作時，在所需的方向上有較強(qiáng)的信號。本發(fā)明亦可使用由天線元件67-69，產(chǎn)生超過一個方向的電波束，使其對準(zhǔn)一電波束，并加以結(jié)合以產(chǎn)生可更精確對準(zhǔn)的電波束。當(dāng)一系統(tǒng)具有一具有指向性的天線元件時，即可實(shí)施本系統(tǒng)，而用來維持較強(qiáng)的通信信號的指向精確性與能力，則可由數(shù)個天線來實(shí)現(xiàn)，較佳的情況是使用五個或多于五個可獲得最佳的結(jié)果。熟知此項技術(shù)的人士當(dāng)可了解到，本發(fā)明并不限定使用于本系統(tǒng)中的天線數(shù)量，任何數(shù)量的天線其均不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
在本發(fā)明的范圍中，使用于可攜式裝置的天線陣列的實(shí)際方向與特別的天線元件的幾何學(xué)，有寬廣的變化空間。在本發(fā)明的一實(shí)施例系統(tǒng)中，在圖4中所示的天線62是為細(xì)長圓柱型的天線，以平行的方式間隔的被安裝(在此實(shí)施例中，典型的為半波長)。這樣的構(gòu)造合適于安置在可攜式裝置的顯示面板的背面，例如圖1中的可攜式電腦裝置2。在可攜式裝置的其他地方，亦可安裝任何形狀的指向性天線元件，以完成天線陣列。通常在一實(shí)際的系統(tǒng)中，考慮到因?yàn)樘炀€元件所造成的干擾或由經(jīng)驗(yàn)得知的干擾，依指定路線傳送信號至相位陣列的能力，以及實(shí)際的尺寸等等需求，將會決定一特定系統(tǒng)的天線元件最佳的規(guī)劃方式。在不同的可攜式裝置中，某些天線元件與天線陣列，將可提供上述的考慮與設(shè)計的需求。
相位陣列本發(fā)明的相位陣列，是由分離式模擬元件所構(gòu)成，例如RF傳輸線，RF耦合器，與RF開關(guān)。圖3中的相位陣列4，包含一些相位移器42，經(jīng)由RF傳輸線路18，耦合于個別的天線陣列6的天線元件62。隱藏在相位陣列4后面的操作原理，是為每一指向性的天線元件收到入射天線陣列的信號后，均有相對于這些方向的相位分量。當(dāng)信號進(jìn)入天線后，每一指向性的天線元件收到經(jīng)由相對應(yīng)的RF傳輸線在系統(tǒng)中傳送而來的不同相位分量的信號。RF耦合器，沿著RF傳輸線位移一距離(相當(dāng)于入射信號的波長)，以致于每一信號分量(不同的信號強(qiáng)度)將沿著相位傳輸線19至RF開關(guān)424，如圖5中所示。RF開關(guān)424與開關(guān)102，可選擇性地操作在一掃瞄的功能，以傳送個別的信號相位分量至WLAN裝置處理。根據(jù)系統(tǒng)掃瞄完成(典型的，將全部個別的信號相位分量由相位移器42傳送至WLAN裝置)WLAN裝置將依據(jù)個別的信號分量，來決定最大信號強(qiáng)度的方向。
參閱圖5，是為相位移器42的示意圖，RF傳輸線路18是為一導(dǎo)管，經(jīng)由其傳送至與接收來自于天線元件62的信號。傳輸線路18是為一同軸電纜、帶線(Strip Line)或其他任何傳統(tǒng)RF傳輸導(dǎo)波管或?qū)Ч堋F耦合器422沿著RF傳輸線路18安裝，每一個間隔距離425相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)信號的相位差。RF耦合器422可為槽隙耦合器(Slot Coupler)或是任何傳統(tǒng)的耦合裝置。一些RF耦合器沿著RF傳輸線安裝，以傳輸大部分的信號相位分量。通常，較多數(shù)量的RF耦合器，將產(chǎn)生較準(zhǔn)確的方向判斷以及信號指示，如果較多信號相位分量可在WLAN裝置中有效地進(jìn)行系統(tǒng)處理與反向地傳輸具有相位分量的輸出信號。相反地，一具有較少RF耦合器的系統(tǒng)，用來處理相位信號分量將較為容易構(gòu)成與執(zhí)行電波束形成的工作，因此使系統(tǒng)可較為快速與動態(tài)地決定信號的方向與重新定位天線電波束以指向最大增益的方向。
每一RF耦合器422，是經(jīng)由相位傳輸線19依路線傳送至RF開關(guān)423的單一端口，相位傳輸線19是由與RF傳輸線路18類似的材料所構(gòu)成。接著，開關(guān)424被操作，以選擇性地傳送來自于每一個開關(guān)423信號。開關(guān)423亦可連接地線，以接地RF信號而不是傳遞至開關(guān)424。此系統(tǒng)將更有效地執(zhí)行電波束掃瞄與電波束形成功能，當(dāng)使用具有低插入損失與快速切換時間的開關(guān)。
成波網(wǎng)絡(luò)本系統(tǒng)的成波網(wǎng)絡(luò)10，具有在所需求方向形成電波束功能，可依適當(dāng)?shù)穆肪€發(fā)送信號，由WLAN裝置，經(jīng)過每一開關(guān)，以執(zhí)行一或多個天線的電波束指向工作，如圖6中所示。通常本發(fā)明的系統(tǒng)具有以下三種傳送路線的態(tài)樣。第一態(tài)樣125天線元件62是經(jīng)由傳輸線路18直接連接至開關(guān)102(請參考圖3)。因此，可直接由開關(guān)102傳遞輸出RF信號至天線元件62，而不需經(jīng)過任何的相位移器。當(dāng)需要一特別的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時，此方法的開關(guān)102可以規(guī)避相位陣列，以傳遞信號。第二種態(tài)樣126，如圖中所示，來自于WLAN裝置的輸出信號，依路線經(jīng)由開關(guān)102而傳送至相位移器42。然后相位移器42的開關(guān)424及423是選擇性地操作，以傳送信號通過相位移器與一天線元件的RF耦合器。此態(tài)樣詳細(xì)說明了本系統(tǒng)的信號指向的操作，使得來自于天線元件的信號″波瓣(Lobe)″與本質(zhì)上的″方向指示″元件被形成在所希望的方向。態(tài)樣127圖示說明，開關(guān)102的路線是繞過相位移器，而不是通過相位移器。使用這樣的結(jié)構(gòu)在成波網(wǎng)絡(luò)中，可增加輸出信號的路線的選擇性，以使天線的方向指示可在最短的時間內(nèi)完成。熟知此項技術(shù)的人士，當(dāng)可知上述的開關(guān)與指定路線的功能的變化可依系統(tǒng)設(shè)計的需求使用于任何特別的成波網(wǎng)絡(luò)中，其并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
成波網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)102，424與423是為多端口(multi-port)RF開關(guān)(例如任何傳統(tǒng)的RF開關(guān))，可使用電子信號操作，并安裝于傳統(tǒng)的電路中。控制裝置，如成波網(wǎng)絡(luò)控制器16與相位移控制器14，可使用來決定與精確控制開關(guān)的邏輯與操作，以完成信號的路線安排。
WLAN裝置本發(fā)明的WLAN裝置提供信號轉(zhuǎn)換(A/D或D/A)、處理(CPU)、過濾與防護(hù)功能，而且提供控制信號至其他的系統(tǒng)元件(例如控制裝置)。就其本身而言，WLAN裝置是為一傳送與接收以及處理裝置，其被與不同的軟件與硬件元件結(jié)合，以完成所需要的功能。WLAN裝置將處理由電波束形成網(wǎng)絡(luò)來的信號，濾除不需要的信號，例如有著錯誤ID的信號，并且傳送正確信號的信息，(例如信號強(qiáng)度與信噪比)至控制裝置。此外，WLAN裝置可以是任何已知的或是現(xiàn)在被使用的WLAN裝置，其可以被安裝并與本發(fā)明的相位陣列與信號形成網(wǎng)絡(luò)一起工作。通常，本發(fā)明的相位陣列與信號形成網(wǎng)絡(luò)可與任何的WLAN裝置一起工作，且就其本身而言，本發(fā)明的彈性的智能型天線系統(tǒng)具有較佳成本效益與較小的尺寸。
控制裝置參閱圖2與圖7，相位移控制器14與成波網(wǎng)絡(luò)控制器16收到由WLAN裝置傳來的輸入或命令數(shù)據(jù)。圖7中顯示，安裝于WLAN裝置12中的相位移控制器與網(wǎng)絡(luò)形成控制器的另一實(shí)施例。這樣的整合控制裝置在WLAN裝置12中，可以將其功能整合，通過軟件或硬件來完成，WLAN裝置12完成相位移控制器14與成波網(wǎng)絡(luò)的功能。使用數(shù)據(jù)加上附加的處理操作(經(jīng)由DSP)，每一控制器可分別使合適的此智能型天線系統(tǒng)中RF開關(guān)作用，以進(jìn)行掃瞄與電波束形成的功能。使用本發(fā)明的架構(gòu)，相位移控制器14僅收到相關(guān)于相位移陣列的命令與處理信號，以及成波網(wǎng)絡(luò)控制器16僅收到相關(guān)于電波束形成網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)的命令與處理信號。每一控制器可被規(guī)劃來連接其他控制器，以增加系統(tǒng)的附加功能，或如上所述，安裝一或兩個控制器為單一的控制元件，或?yàn)閃LAN裝置的元件。
此特別的WLAN裝置與控制器裝置的系統(tǒng)規(guī)劃，將依據(jù)不同的系統(tǒng)需求來改變，本發(fā)明的智能型天線系統(tǒng)的電子控制元件的各種安排，將不影響相位陣列與成波網(wǎng)絡(luò)元件的創(chuàng)造力，其被廣泛的應(yīng)用于智能型天線系統(tǒng)的許多裝置中。通常，在一特定的智能型天線系統(tǒng)，WLAN裝置(與相關(guān)的控制器，無論被規(guī)劃為WLAN裝置的功能元件，或是分離系統(tǒng)的控制元件)由天線陣列收到輸入的RF信號，處理這些信號以決定信號方向，檢測信號中的安全I(xiàn)D，以鎖定正確的信號，避免每一天線的干擾信號，傳送控制信號至每一系統(tǒng)元件(開關(guān))，并產(chǎn)生輸出通訊信號，其經(jīng)由天線陣列向外傳送，以定向的電波束形式。
系統(tǒng)時間的安排/程序一個特定的天線系統(tǒng)的操作與開關(guān)操作的邏輯，將十分容易地由熟知此項技術(shù)的人士來決定，因?yàn)樵诖斯I(yè)領(lǐng)域中，RF開關(guān)元件可容易與廣泛地被利用。通常，這些開關(guān)將是由系統(tǒng)控制元件來控制，以在最大信號強(qiáng)度的方向形成電波束。當(dāng)一實(shí)施例的系統(tǒng)循環(huán)中，天線陣列6將被相位陣列4的相位移器8掃瞄。開關(guān)102，由成波網(wǎng)絡(luò)控制器(或WLAN裝置)來啟動，以耦合與本系統(tǒng)的第一相位移器相對應(yīng)的一端口。開關(guān)424耦合第一相位移器42，其然后循環(huán)的經(jīng)由n端口來選擇(其相對應(yīng)于相位移器42中的RF耦合器的數(shù)量)，以致于輸入信號的相位分量，由第一天線元件連續(xù)地依規(guī)定的路線，經(jīng)由開關(guān)424與102傳送至WLAN裝置12。WLAN裝置然后送一信號至成波網(wǎng)絡(luò)控制器，以啟動開關(guān)102耦合此系統(tǒng)的第二相位移器。一旦耦合后，第二相位移器的開關(guān)424，循環(huán)地經(jīng)由n端口選擇(再一次其相當(dāng)于此相位移器的RF控制器的數(shù)量)，以致于經(jīng)由第二天線輸入的信號分量，連續(xù)地經(jīng)由固定的路線被傳送，其經(jīng)由第二開關(guān)424與開關(guān)102至WLAN裝置12。然后重復(fù)此流程，直到此相位陣列的每一相位移器，被掃瞄與相位分量被依固定的路線傳送至WLAN裝置處理?？刂蒲菟惴ㄒ部梢栽赪LAN及/或控制裝置中執(zhí)行，其用來改變相位陣列的順序。例如，一演算法，其連續(xù)掃瞄天線元件鄰近于已知上次最大的信號強(qiáng)度的方向，可有效地增加系統(tǒng)的速度與效率。當(dāng)WLAN裝置根據(jù)由相位陣列掃瞄的信號，以決定最大信號的方向而產(chǎn)生一最佳電波束形成信號與路徑。由WLAN裝置傳送而來的命令信號，或送至相位移控制器與成波網(wǎng)絡(luò)控制器的命令信號，啟動開關(guān)102，424與423，以致于此希望的信號，依路徑首先被傳送至合適的相位移器，然后經(jīng)由此相位移器的一合適的RF耦合器，最后輸出至希望的天線(具有相位分量，以實(shí)施指向性電波束的指向)。當(dāng)系統(tǒng)正在形成電波束的狀態(tài)，相位陣列的掃瞄可以上述的方法為周期性地監(jiān)視信號強(qiáng)度與方向。如果掃瞄的信號指示信號的方向改變，然后此系統(tǒng)可形成一如上述的電波束形成流程，以重新安排此成波網(wǎng)絡(luò)以及相位陣列的開關(guān)，以符合此新的最大信號強(qiáng)度的方向。
在系統(tǒng)中，以數(shù)個天線同時形成電波束，開關(guān)102可以為一數(shù)端口的開關(guān)(或是數(shù)信號重復(fù)器)，具有由WLAN裝置同時輸出信號至多于一個傳輸線?；蛘?，兩個或多個n端口的開關(guān)可用來耦合WLAN裝置，以同時直接輸出信號至數(shù)個天線，作為形成電波束的操作。
本發(fā)明的系統(tǒng)在上述的描述，是以功能組件的方塊圖的形式來說明。除非在此說明中其為對立的，一或多個功能可被整合在單一的實(shí)體裝置或是一軟件組件在軟件產(chǎn)品中，或者一或多個功能可被實(shí)施在分離的實(shí)體裝置中或軟件組件，在單一位置或者是分布在網(wǎng)絡(luò)中，其均不脫離本發(fā)明的范圍與精神。
仔細(xì)的描述每一個組件實(shí)際上的實(shí)施方式，以了解本發(fā)明的據(jù)以實(shí)施的方法是不必要的。當(dāng)本發(fā)明已在此揭示了系統(tǒng)特征、功能與在本系統(tǒng)中不同功能組件之間的關(guān)系后，實(shí)際的實(shí)施以方式已充分被揭示，其不脫離一程序設(shè)計師與系統(tǒng)工程師的日常技能。一熟知此項技術(shù)的人士當(dāng)可應(yīng)用平常的技能即可實(shí)施本發(fā)明，而無過度的實(shí)驗(yàn)需求。
當(dāng)本發(fā)明已通過上述的實(shí)施例予以揭示，顯然熟知此項技術(shù)的人士當(dāng)可利用本發(fā)明進(jìn)行不同的修改與改善，其并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。本發(fā)明并不限定在特定的實(shí)施例中，而應(yīng)包含在下述的權(quán)利要求所限定的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種天線系統(tǒng)，其特征在于，至少包含一天線陣列，以傳送與接收數(shù)個系統(tǒng)信號；一相位陣列，有效連接至該天線陣列，且包含數(shù)個相位移器，以修正所述系統(tǒng)信號；以及一成波網(wǎng)絡(luò)，包含一依路徑傳送所述系統(tǒng)信號的裝置，其中所述系統(tǒng)信號能依路徑選擇傳送至與接收來自于天線元件，以調(diào)整由該天線陣列形成的電波束至一希望的方向。
2.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，還包含一系統(tǒng)控制裝置，以處理所述系統(tǒng)信號，并與該依路徑傳送所述系統(tǒng)信號的裝置互動。
3.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的天線陣列包含數(shù)個天線元件。
4.如權(quán)利要求3所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，至少一所述的天線元件包含一指向性天線，具有形成一電波束在數(shù)個方向的能力。
5.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，還包含數(shù)個傳輸線路，連接該天線陣列、該相位陣列、與該成波網(wǎng)絡(luò)。
6.如權(quán)利要求5所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)個傳輸線路，被規(guī)劃成能提供數(shù)個信號路徑，介于該天線陣列與該成波網(wǎng)絡(luò)之間。
7.如權(quán)利要求6所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)個信號路徑被規(guī)劃，以致于一系列的個別信號路徑由傳輸線連接至每一天線元件，以形成該成波網(wǎng)絡(luò)一單一傳輸線路。
8.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的該依路徑傳送所述系統(tǒng)信號的裝置，包含數(shù)個開關(guān)，每一該開關(guān)具有選擇性操作的能力，以允許或限制一或多個系統(tǒng)信號，經(jīng)過該成波網(wǎng)絡(luò)的所述傳輸線路。
9.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的相位陣列，包含數(shù)個相位移器，以選擇性地通過該系統(tǒng)信號的相位分量。
10.如權(quán)利要求9所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的相位移器，包含分離式模擬元件。
11.如權(quán)利要求10所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的分離式模擬元件包含槽隙耦合器。
12.如權(quán)利要求11所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的一或多個槽隙耦合器沿著屬于一個別的天線元件的一個所述傳輸線路安裝。
13.如權(quán)利要求12所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的槽隙耦合器是沿著該傳輸線路均勻地間隔安裝。
14.如權(quán)利要求13所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的間隔是為一預(yù)定的距離，該預(yù)定距離相當(dāng)于該系統(tǒng)信號的波長。
15.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)個開關(guān)，是由該系統(tǒng)控制裝置選擇性地操作，以掃瞄所述輸入RF信號，輸入該相位陣列，并重新導(dǎo)向輸出RF信號由一第一天線元件至一第二天線元件。
16.如權(quán)利要求15所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的掃瞄包含選擇性地通過該相位陣列的相位元件至該系統(tǒng)控制裝置進(jìn)行處理，以產(chǎn)生一最大天線增益的方向。
17.如權(quán)利要求15所述的天線系統(tǒng)，其特征在于，所述的輸出RF信號的重新導(dǎo)向與該第二天線元件的該天線電波束的該指向相符，是在該最大增益的方向。
18.一種可攜式無線通訊處理系統(tǒng)，其特征在于，包含如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)與用來控制該天線系統(tǒng)的一處理系統(tǒng)，該天線系統(tǒng)與該處理系統(tǒng)的所述元件被安裝于一可攜式裝置中。
19.一種可重新導(dǎo)向的RF天線系統(tǒng)，其特征在于，至少包含一系統(tǒng)信號源；一天線陣列，以傳送與接收該系統(tǒng)信號；一相位陣列，有效地連接至該天線陣列，且包含數(shù)個通過該系統(tǒng)信號的相位分量的裝置；一成波網(wǎng)絡(luò)，有效地連接至該相位陣列，且該天線陣列包含依選擇性的路徑傳送系統(tǒng)信號的裝置；以及一系統(tǒng)控制裝置，用來操作該依選擇性的路徑傳送系統(tǒng)信號的裝置，以重新導(dǎo)向該天線系統(tǒng)。
20.一種在無線通訊系統(tǒng)中調(diào)整天線電波束分量的方法，其特征在于，至少包含下列步驟形成一天線陣列，使用數(shù)個天線元件，以傳送與接收數(shù)個系統(tǒng)信號；提供一相位陣列，使用數(shù)個相位移元件；安裝一成波網(wǎng)絡(luò)，使用數(shù)個開關(guān)與傳輸線路，以形成數(shù)個信號路徑；以及選擇性的操作所述開關(guān)，以依一希望的路徑傳送所述系統(tǒng)信號。
全文摘要
一種使用于可攜式裝置的智能型天線，是使用低成本的分離式模擬元件所構(gòu)成。特別的是，此智能型天線系統(tǒng)的天線元件，相位移器以及成波網(wǎng)絡(luò)，是由RF傳輸線路、RF耦合器以及RF開關(guān)所構(gòu)成，其是為可動態(tài)重新定位電波束形成信號，以指向最大信號強(qiáng)度方向的系統(tǒng)。此智能型的天線系統(tǒng)可安裝于可攜式裝置，以在使用無線網(wǎng)絡(luò)時，提供較大的信號接收與發(fā)射。
文檔編號H01Q3/24GK1452270SQ03102730
公開日2003年10月29日 申請日期2003年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月22日
發(fā)明者陳建安 申請人:廣達(dá)電腦股份有限公司