專利名稱：具有增強(qiáng)覆蓋度的無線接入點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)連接，更具體地，涉及無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)。
背景技術(shù)：
近來存在開發(fā)無線辦公和家庭網(wǎng)絡(luò)(有時稱為商業(yè)或住宅網(wǎng)絡(luò))的
趨勢。圖1表示常規(guī)無線網(wǎng)絡(luò)100。無線網(wǎng)絡(luò)100包括無線接入點(diǎn)102和客 戶端設(shè)備106k?？蛻舳嗽O(shè)備106例如可以包括個人電腦、PDA、蜂窩電話、 便攜式計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、電子游戲機(jī)等。接入點(diǎn)102連接到網(wǎng)絡(luò)108。網(wǎng) 絡(luò)108預(yù)期為萬維網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)、專用局域網(wǎng)、以太網(wǎng)、廣域網(wǎng)等。
接入點(diǎn)102將來自網(wǎng)絡(luò)108的信號轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線傳輸協(xié)議，例如WAP、 802.11或藍(lán)牙，并將來自接入點(diǎn)天線110的信號發(fā)送給設(shè)備106。設(shè)備106 也發(fā)送通過接入點(diǎn)102接收的信號。盡管被示出為電纜聯(lián)接，但是接入點(diǎn) 102和網(wǎng)絡(luò)108之間的連接可以是任意常規(guī)連接，例如電纜連接、光纖連 接、無線連接等。
傳統(tǒng)上，接入點(diǎn)天線110和設(shè)備天線112^是全向天線?，F(xiàn)參照圖2， 例如示出了辦公空間200。接入點(diǎn)102和接入點(diǎn)天線110被設(shè)置在該辦公空 間中。全向的接入點(diǎn)天線110將產(chǎn)生覆蓋區(qū)202。如可以看到的，因?yàn)樘?線110是全向的，所以覆蓋區(qū)202可以被分為兩個區(qū)域，適當(dāng)覆蓋區(qū)202p 和不適當(dāng)覆蓋區(qū)202i。注意，為了示例性的目的，任意地圖示了樓層平面 圖(floor plan)和覆蓋模式。不同的接入點(diǎn)、樓層平面圖和干涉設(shè)備將 變更或改變覆蓋模式。通常，使用單個接入點(diǎn)102導(dǎo)致具有非覆蓋區(qū)204 的樓層平面圖200。因此，客戶端設(shè)備1084將能夠訪問網(wǎng)絡(luò)，而客戶端設(shè) 備1089將不能夠訪問網(wǎng)絡(luò)或僅能夠偶發(fā)性地訪問。此外，客戶端設(shè)備206 能夠通過不適當(dāng)覆蓋區(qū)202i訪問網(wǎng)絡(luò)。使用多個接入點(diǎn)，非覆蓋區(qū)204可 以轉(zhuǎn)換為適當(dāng)覆蓋區(qū)202p，但是可能導(dǎo)致另外的不適當(dāng)覆蓋區(qū)202i。
某些較高端的商業(yè)接入點(diǎn)102具有可以使用昂貴的高增益天線來進(jìn) 行替換的可拆除全向天線IIO。使用較高增益天線替換全向天線減小了非 覆蓋區(qū)204并增大了適當(dāng)覆蓋區(qū)202p，但是相對昂貴，并且可能增大不適 當(dāng)覆蓋區(qū)202i。此外，低端接入點(diǎn)102不具有可拆除全向天線，而是需要 使用切換電路進(jìn)行特殊修改，以接受高增益天線。這兩種選擇都是昂貴 的和困難的。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，提供了 一種增強(qiáng)無線 接入點(diǎn)。該增強(qiáng)無線接入點(diǎn)包括具有至少一個全向天線的接入點(diǎn)。至少 一個接地面(ground plane)被設(shè)置為射頻耦合到所述全向天線，以使所 述至少一個全向天線用作定向天線。
根據(jù)如附圖所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的以下更具體的描述，將明 白本發(fā)明的上述及其他特征、實(shí)用性和優(yōu)點(diǎn)。


結(jié)合附圖，考慮以下的詳細(xì)描述將明白本發(fā)明的上述及其他目的和 優(yōu)點(diǎn)，在所有附圖中，相同的標(biāo)號表示相同的部分，并且附圖中-
圖l是在網(wǎng)絡(luò)中使用的無線接入點(diǎn)和無線客戶端設(shè)備的功能框圖； 圖2是說明與圖1的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的無線覆蓋區(qū)的樓層平面圖； 圖3是說明本發(fā)明實(shí)施例的增強(qiáng)無線接入點(diǎn)的正視圖； 圖4是說明本發(fā)明實(shí)施例的增強(qiáng)無線接入點(diǎn)的側(cè)視圖； 圖5是說明使用圖3和4所示的增強(qiáng)無線接入點(diǎn)的無線覆蓋區(qū)的樓層 平面圖5A是將常規(guī)無線接入點(diǎn)的覆蓋度與按照本發(fā)明的增強(qiáng)無線接入點(diǎn) 相比較的樓層平面圖6是根據(jù)本發(fā)明的點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接入的功能框圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明的至少另一實(shí)施例的增強(qiáng)無線接入點(diǎn)的正視圖； 圖8 A說明從常規(guī)無線接入點(diǎn)的俯視圖觀察的輻射模式；
圖8B說明從根據(jù)本發(fā)明的一個方面構(gòu)造的增強(qiáng)無線接入點(diǎn)的俯視圖 觀察的輻射模式；
圖8C說明從根據(jù)本發(fā)明的另一方面構(gòu)造的增強(qiáng)無線接入點(diǎn)的俯視圖 觀察的輻射模式；以及
圖9A-C說明從側(cè)視圖觀察的圖8A至8C的無線接入點(diǎn)的輻射模式。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參照圖3至9C來描述本發(fā)明。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的增強(qiáng)無線 接入點(diǎn)300的正視圖。圖4示出了增強(qiáng)無線接入點(diǎn)300的側(cè)視圖。增強(qiáng)無線 接入點(diǎn)300包含常規(guī)接入點(diǎn)302，并提供了接地面312，如將進(jìn)一步描述的。 接入點(diǎn)302包含常規(guī)的全向接入點(diǎn)天線304。接入點(diǎn)天線304通常是常規(guī)偶 極全向天線，但也可以是其他類型的全向天線，例如，多頻帶偶極天線、 PLB微帶(micro strip)天線、PIFA、電介質(zhì)天線等。可選地(并且理想 地)，接入點(diǎn)302還包括虛框(phantom)中所示的第二全向天線306。如 圖所示，第二全向天線306垂直于天線304取向，但是對于獲得本發(fā)明的 益處這不是必需的。接入點(diǎn)302通常設(shè)計(jì)有兩個或更多等效天線，以減小 由于多徑衰減而導(dǎo)致的天線干擾和提供分集(diversity),例如，偏振和 模式分集。多徑衰減和分集是本領(lǐng)域中公知的，在此將不進(jìn)一步說明。
基板308通過連接器310安裝到接入點(diǎn)302。連接器310被一般地示出； 然而，連接器310可以是用于將基板308安裝到接入點(diǎn)302的任意常規(guī)裝 置。例如焊接連接、整體注模部件、螺紋、軌道(rail)和導(dǎo)軌(guide)、 夾具、夾子等。此外，基板308可以被形成為用于接入點(diǎn)302的安裝支架 等，以使得可以可釋放地將接入點(diǎn)連接到基板308。實(shí)際上，盡管為了方 便起見而示出了連接，但是基板308和接入點(diǎn)302不需要在物理上連接， 盡管物理連接有助于保證基板308相對于一個天線或多個天線的適當(dāng)位 置。此外，盡管基板308和接地面312被示出為具有矩形形狀，但是根據(jù) 設(shè)計(jì)和美學(xué)選擇可以是任意形狀。代替基板308，接入點(diǎn)302可以具有下 述的背板(backplane)，該背板上安裝有接地面312'(而且，接入點(diǎn)302 可以具有多個背板，該多個背板具有接地面的各種組合，或者對于另選
應(yīng)用，不具有接地面)。
在基板308上安裝有接地面312。為了易于設(shè)置各個接地面312，基板 308是可選的，但是可以在不使用獨(dú)立的基板308的情況下，可以安裝接 地面312?；?08和接地面312可以本領(lǐng)域中公知的任意數(shù)量的材料，例 如，RF傳導(dǎo)材料、塑料、金屬、金屬箔等或其組合。此外，如圖所示， 當(dāng)使用第二全向天線306時，可以設(shè)置多個接地面312。在多個天線的情 況下，設(shè)置用作各個天線的接地面的單個接地面，而不是使用多個接地 面。另選地，選擇這些天線中的一些天線具有接地面，而其他天線可以 在沒有接地面的情況下安裝。
距全向天線304 (和306)距離L安裝接地面312。理想地，該距離L 是l/4波長。盡管可以使用其他距離，但是l/4波長的距離似乎提供了最好 的結(jié)果。對于多頻帶天線，對于所有頻帶保持L為l/4波長是不可能的， 但是對于多頻帶天線仍然獲得了本發(fā)明的益處。在這種情況下，對于某 些頻帶，L小于l/4波長，而對于其他頻帶，L可能大于l/4波長。理想地， 接地面312的寬度應(yīng)該為大約l/2波長，但是根據(jù)選擇可以更大或更小。盡 管接地面312可以具有任意的更大尺寸，例如，在希望在增強(qiáng)無線接入點(diǎn) 300中對于多個天線具有單個接地面的情況下。接地面的最大尺寸主要受 到可用性、成本和美學(xué)的限制。相反地，接地面的寬度的最小尺寸被限 制為仍將起到接地面的作用的尺寸。最小有效寬度取決于天線類型，以 及所需的增益提高和空間L，但是l/2波長公知是普遍有效的。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員現(xiàn)在將認(rèn)識到，使用接地面312將相對較低增 益的全向天線304和可選的相對較低增益的全向天線306轉(zhuǎn)換為相對較高 增益的如由箭頭A所示定向的定向天線。此外，在天線304和/或306后面 的接地面312的策略性設(shè)置使得能夠調(diào)整該方向。
如果基板308可拆除地連接到接入點(diǎn)302，例如當(dāng)連接器310是彈簧鎖 扣連接器、夾具或?qū)к墪r，接入點(diǎn)302可以在相對較低增益的全向設(shè)備和 相對較高增益的定向設(shè)備之間轉(zhuǎn)換，而不增加昂貴的可拆卸天線、電連 接、電纜等。
現(xiàn)在參照圖5，圖5示出了圖2的樓層平面圖200，其中使用了增強(qiáng)無
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線接入點(diǎn)300，而不是接入點(diǎn)102和接入點(diǎn)天線110，可以看到，在大于樓 層平面圖200的范圍內(nèi)設(shè)置了適當(dāng)覆蓋區(qū)202p。使用增強(qiáng)無線接入點(diǎn)300， 非覆蓋區(qū)204相對局限于樓層平面圖的較小區(qū)域，并且大大減小了不適當(dāng) 覆蓋區(qū)202i。作為覆蓋度變化的結(jié)果，客戶端設(shè)備1089能夠訪問網(wǎng)絡(luò)，而 客戶端設(shè)備206不能通過不適當(dāng)覆蓋區(qū)來訪問網(wǎng)絡(luò)。因此使用接地面提供 了調(diào)整和定向覆蓋區(qū)的某些能力，提高了性能或增強(qiáng)了安全性。注意， 樓層平面圖和覆蓋模式被任意地圖示并且應(yīng)該僅被認(rèn)為用于示例性的目 的。
參照圖5A，示出了需要覆蓋的較長或經(jīng)擴(kuò)充面積的樓層平面圖，示 出了兩種可能的覆蓋方案的平面圖。在使用常規(guī)接入點(diǎn)102的情況下，需 要兩個或更多個的接入點(diǎn)來提供所需的覆蓋度，該覆蓋度在虛框中被表 示為覆蓋區(qū)50。在本發(fā)明的情況下，增強(qiáng)接入點(diǎn)300可用于覆蓋整個區(qū)域， 而不需要更多接入點(diǎn)的附加費(fèi)用，增強(qiáng)接入點(diǎn)300，3的覆蓋區(qū)如覆蓋區(qū)60 所示。
現(xiàn)在參照圖6，使用無線網(wǎng)關(guān)300并向客戶端設(shè)備606的全向天線604 添加接地面602，使得網(wǎng)關(guān)300和客戶端設(shè)備606具有方向性，如由箭頭B 所示。因此，使用多個接地面，可以將常規(guī)多路接入無線網(wǎng)絡(luò)改變?yōu)辄c(diǎn) 對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)在參照圖7，示出了組合無線網(wǎng)關(guān)700。組合無線網(wǎng)關(guān)700包括接入 點(diǎn)702、第一接入點(diǎn)天線704、第二接入點(diǎn)天線706和與第二接入點(diǎn)天線706 相關(guān)聯(lián)的一個接地面708。在這種情況下，接地面708的設(shè)置使得全向第 二接入點(diǎn)天線706用作定向天線，其方向可以通過接地面708的設(shè)置來控 制。第一接入點(diǎn)天線704盡管部分地受到接地面708的影響，但是第一接 入點(diǎn)天線704通常持續(xù)用作相對較低增益的全向天線。
現(xiàn)在參照圖8A至8C，描述了無線網(wǎng)關(guān)的輻射模式。首先參照圖8A， 示出了無線網(wǎng)關(guān)302。無線網(wǎng)關(guān)302具有第一天線304和第二天線306。第 一天線304具有全向輻射模式802。第二天線306具有輻射模式804。對于 該具體結(jié)構(gòu)，表806根據(jù)該視圖表示了與該輻射模式相關(guān)的最大增益、平 均增益和最大角度。圖8B示出了如何通過在第一天線304和第二天線306
周圍設(shè)置基板308和接地面312來修改輻射模式802。表810表示了與經(jīng)修 改的輻射模式相關(guān)的增益和角度。如可以看到的，天線的增益增加。最 后，參照圖8C，當(dāng)基板308上的接地面移動時，可以看到，可以進(jìn)一步修 改或控制輻射模式802和804，導(dǎo)致表812所示的增益。圖9A至9C示出了 從側(cè)視圖而不是從俯視圖觀察的與圖8A至8C—致的輻射模式。表902、 卯4和906示出了該具體實(shí)施例的相關(guān)增益和角度。具體參照圖9B和9C, 通過改變模式804可以看出輻射模式的控制能力。
在圖9C的情況下，天線306的接地面向上移動，導(dǎo)致將模式804從50 度調(diào)整到56度并將增益從6.6 dB增加到7.2 dB。
盡管已參照本發(fā)明的實(shí)施例具體示出和描述了本發(fā)明，但是所屬領(lǐng) 域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以 在形式上和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種其他改變。
權(quán)利要求
1、一種增強(qiáng)無線接入點(diǎn)，其包括接入點(diǎn)；至少一個全向天線；以及射頻耦合到所述至少一個全向天線中的至少一個的至少一個接地面，其中所述至少一個全向天線用作定向天線。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，所述至少一個全向天線 包括偶極、單極、印刷電路板天線、平面倒F型天線、多頻帶偶極、PLB 微帶天線以及電介質(zhì)天線中的至少一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，所述至少一個全向天線 包括多個全向天線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，所述多個全向天線被設(shè) 置用來提供分集。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，所述至少一個接地面包括多個接地面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，所述至少一個全向天線 包括第一數(shù)量的全向天線，并且所述至少一個接地面包括第二數(shù)量的接 地面，其中全向天線的所述第一數(shù)量大于接地面的所述第二數(shù)量。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，所述至少一個全向天線 包括被設(shè)置用來提供分集的兩個全向天線。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，所述至少一個接地面包括與所述兩個全向天線之一相關(guān)的一個接地面。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，所述至少一個接地面包 括兩個接地面，每一個接地面都與所述全向天線中的相應(yīng)的一個相關(guān)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線網(wǎng)關(guān)，還包括-至少一個基板；所述至少一個接地面安裝在所述基板上；并且 所述至少一個基板被可釋放地連接到所述接入點(diǎn)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，所述接入點(diǎn)包括背板， 并且所述至少一個接地面安裝在所述背板上。
12、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，所述至少一個接地面被 設(shè)置用來調(diào)整與所述至少一個全向天線相關(guān)的輻射模式。
13、 一種無線網(wǎng)關(guān)，其包括接入點(diǎn)；用于提供全向射頻模式的裝置；以及 用于將所述全向射頻模式轉(zhuǎn)換為定向射頻模式的裝置。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，用于進(jìn)行提供的所述 裝置是至少一個全向天線。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，用于迸行轉(zhuǎn)換的所述 裝置是至少一個接地面。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，用于進(jìn)行轉(zhuǎn)換的所述 裝置距離用于進(jìn)行提供的所述裝置大約1/4波長。
17、 一種無線網(wǎng)關(guān)，其包括 接入點(diǎn)；所述接入點(diǎn)用于連接到網(wǎng)絡(luò)； 支架；所述支架可釋放地連接到所述接入點(diǎn)；并且 所述接入點(diǎn)還包括第一全向天線；以及第二全向天線； 所述支架還包括第一接地面；以使得當(dāng)所述支架可釋放地連接到所述接入點(diǎn)時，所述第一接地面 使得所述第一全向天線表現(xiàn)出第一定向天線輻射模式。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，所述第一接地面使得 所述第二全向天線表現(xiàn)出定向天線輻射模式。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，所述支架包括第二接 地面，并且該第二接地面使得所述第二全向天線表現(xiàn)出扇形定向天線輻 射模式。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的無線網(wǎng)關(guān)，其中，當(dāng)所述支架可釋放地 連接到所述接入點(diǎn)時，所述第一接地面距離所述第一全向天線大約1/4 波長。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)無線接入點(diǎn)。具體地，該增強(qiáng)無線接入點(diǎn)包括至少一個全向天線和至少一個接地面。該至少一個接地面被設(shè)置為使得該全向天線用作定向天線。
文檔編號H01Q1/24GK101385201SQ200580004479
公開日2009年3月11日 申請日期2005年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月10日
發(fā)明者布萊恩·R·貝特曼 申請人:圣韻無限通訊技術(shù)有限公司