專利名稱：無線數(shù)據(jù)通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低成本無線數(shù)據(jù)通信裝置，該裝置將諸如無線局域網(wǎng)絡(luò)(“LAN”)等設(shè)備的操作載波頻率擴展為毫米波頻帶并進(jìn)一步減少用于該擴展所必需的元件的數(shù)量。
背景技術(shù)：
通過特定類型的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)絡(luò)(“無線LAN”)將諸如個人計算機、筆記本電腦、膝上電腦、計算機終端、個人數(shù)字助理(“PDA”)等計算機系統(tǒng)與其它數(shù)據(jù)處理單元互連接。在這種配置中，終端裝置包括諸如介質(zhì)訪問控制器(“MAC”)等通信控制器，用來將數(shù)據(jù)處理設(shè)備與無線收發(fā)機連接。控制器選擇無線電收發(fā)機工作的無線電信道，組織用于通過無線LAN傳輸和接收的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行誤差校正和其它功能。
一般來講，由這些裝置所采用的、通過無線LAN進(jìn)行通信的收發(fā)機是超外差射頻(“RF”)裝置。在傳統(tǒng)的收發(fā)機中，天線接收信號并將信號提供給只選擇在預(yù)定感興趣帶寬內(nèi)的RF信號和射頻噪聲的帶通RF濾波器或天線分離濾波器。在通過接收機混頻器轉(zhuǎn)換為中頻(“IF”)之前，通過噪聲放大器放大所選擇的RF信號和噪聲。
當(dāng)發(fā)送時，轉(zhuǎn)換器將信號發(fā)送給一個或多個輸出發(fā)送濾波器。也被稱作天線分離濾波器的“發(fā)送側(cè)”的這些濾波器使所需的預(yù)定發(fā)送帶寬外的那些信號衰減。在由發(fā)送濾波器接收那些信號之前或之后，也可以采用功率放大器放大信號。
由于無線LAN設(shè)備不需要將電纜或電線與每個網(wǎng)絡(luò)裝置相連，所以容易配置無線LAN設(shè)備。這樣，不僅無線膝上電腦可以訪問無線LAN，而且配置的桌上型電腦和其它工作站也更容易訪問無線LAN。的確，無線LAN設(shè)備的普及速度發(fā)展很快以至于在城市區(qū)域、兩個和多個無線LAN信號在多個點頻繁彼此交叉。在城市區(qū)域，不同公司或人的計算機設(shè)備彼此緊密接近，兩個或多個無線LAN信號的交叉現(xiàn)象變得十分頻繁。但是，直到現(xiàn)在，用于擴展無線數(shù)據(jù)通信裝置的范圍的已知系統(tǒng)需要使用昂貴的網(wǎng)絡(luò)元件。因此，已經(jīng)出現(xiàn)對于擴展無線通信的可變波長并能進(jìn)一步降低與擴展相關(guān)的成本的需求的無線網(wǎng)絡(luò)通信裝置的需求。
提供本發(fā)明以解決上述問題和其它問題，并提供由以前的這種類型的系統(tǒng)不能提供的優(yōu)點和方面。本發(fā)明的特征和優(yōu)點的全面討論將參考附圖在以下進(jìn)行詳細(xì)的描述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在此提供一種在無線LAN收發(fā)機中容易與現(xiàn)有的最后級的無線設(shè)備耦合的被稱作“上下轉(zhuǎn)換器(transconverter)”的裝置。上下轉(zhuǎn)換器將發(fā)送的WLAN信號上轉(zhuǎn)換到毫米波頻帶，并從毫米波頻帶下轉(zhuǎn)換接收的WLAN信號。所得到的無線信號位于遠(yuǎn)離多個傳統(tǒng)未經(jīng)許可的無線LAN頻帶的毫米波頻帶，不受來自其它裝置的信號的干擾。
采用單一振蕩器、頻率乘法器和混頻器組合，用來處理發(fā)送方向信號和接收方向信號。這降低了采用用于裝置的發(fā)送和接收功能的分離的外差級的前述上下轉(zhuǎn)換器設(shè)計的成本。
具體來講，上下轉(zhuǎn)換器是一種利用雙向IF到毫米波轉(zhuǎn)換器的單端收發(fā)機。其具體包括本地振蕩器源和與單一平衡混頻器的一個端子耦合的頻率乘法器。平衡混頻器的另兩個端子與預(yù)調(diào)制IF信號端和毫米波頻率端耦合。將與混頻器相關(guān)的濾波器耦合到毫米波端，毫米波端依次與天線耦合?？蛇x擇地，將功率放大器或低噪聲放大器模塊耦合在濾波器和天線之間。
例如，上下轉(zhuǎn)換器可以將來自2.4GHz的操作范圍的輸入的IEEE802.11B的兼容信號上轉(zhuǎn)移到20GHz波段的毫米波頻率范圍。但是，應(yīng)該理解，可以采用其它頻率范圍和乘法轉(zhuǎn)移。例如，可以將在5.8GHz波段操作的802.11A裝置上下轉(zhuǎn)換為40GHz或更高。
功率放大器或低噪聲放大器級可以采用幾種形式。在一個實施例中，其中在毫米波頻率可接收低增益發(fā)送信號，可以采用循環(huán)器來隔離功率放大器路徑與低噪聲放大器路徑。但是，在優(yōu)選高功率放大器的示例中，采用本發(fā)明的上下轉(zhuǎn)換器設(shè)計是有益的。尤其是，可以在時分雙工發(fā)送信號的環(huán)境中采用這些實施方式，其中，偏置信號可以控制功率放大器或低噪聲放大器的操作。另外，可以采用雙靜態(tài)模式來將發(fā)送和接收信號路徑物理隔離。
在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的上下轉(zhuǎn)換器方便地封裝在一個框架內(nèi)。該框架可以包含諸如封裝在PCMCIA-格式的電路板中的標(biāo)準(zhǔn)802.11無線LAN設(shè)備。該框架包含上下轉(zhuǎn)換器電子組件，并且還包括毫米波天線和數(shù)據(jù)處理器接口端口。
根據(jù)結(jié)合以下附圖的以下實施方式，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得明顯。


為了理解本發(fā)明，將參考附圖以示例的方式描述本發(fā)明，其中圖1是表示根據(jù)本發(fā)明與無線LAN收發(fā)機耦合的上下轉(zhuǎn)換器的方框圖。
圖2A、2B和2C表示毫米波頻率信號是低功率的本發(fā)明的各種實施方式。
圖2D和2E表示需要高功率操作的本發(fā)明的可能的設(shè)計配置。
圖3是用于本發(fā)明的上下轉(zhuǎn)換器的機械配置的等角示圖。
具體實施例方式
盡管本發(fā)明是以許多不同形式的允許的實施方式，在附圖中示出并在此詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，可以理解，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是對本發(fā)明的原理的示例性說明，而不旨在將本發(fā)明的廣泛方面限制為所描述的實施方式。
參考圖1，示出了描述根據(jù)本發(fā)明的原理所構(gòu)成的上下轉(zhuǎn)換器10的方框圖。上下轉(zhuǎn)換器10優(yōu)選由本地振蕩器源100、頻率乘法器102、平衡混頻器104、濾波器106和天線110組成?？蛇x地，也可以將功率放大器/低噪聲放大器(PA/LNA)108耦合到上下轉(zhuǎn)換器10。
上下轉(zhuǎn)換器10是在混頻器104的一個輸入端接受中頻信號的雙向轉(zhuǎn)換器。信號通過濾波器106上轉(zhuǎn)換為較高頻率，并發(fā)送到天線110。因此，上下轉(zhuǎn)換器10可以將輸入的標(biāo)準(zhǔn)波長無線電信號轉(zhuǎn)換為毫米范圍的較高頻率信號。
相反，上下轉(zhuǎn)換器10通過天線110接受非標(biāo)準(zhǔn)毫米范圍波長的無線電信號。通過濾波器106濾波該信號，并通過平衡混頻器104下轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長信號。因此，上下轉(zhuǎn)換器10可以將輸入的毫米范圍信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)波長射頻信號。
平衡混頻器104是具有與中頻信號端口關(guān)聯(lián)的第一端A、與本地參考信號關(guān)聯(lián)的第二端B和與用于濾波器106的毫米波端口關(guān)聯(lián)的第三端C的三端裝置。饋送到混頻器104的端口A的中頻信號是預(yù)調(diào)制信號。在本發(fā)明的一個示例中，例如，上下轉(zhuǎn)換器10對標(biāo)準(zhǔn)信號在2.4到2.483GHz范圍(諸如IIIE802.11B兼容環(huán)境中)的無線局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備起作用，在802.11A兼容環(huán)境中，信號一般要接近5.8GHz。
在優(yōu)選實施例中，上下轉(zhuǎn)換器10與無線局域網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)器20通信。模塊20包括數(shù)據(jù)處理器接口202、編碼器204、解碼器206、調(diào)制器210、解調(diào)器212、天線分離濾波器214和控制器208。當(dāng)調(diào)制解調(diào)器20正在發(fā)送時，從數(shù)據(jù)處理接口202接收信號并將該信號饋送到信號編碼器204并隨后饋送到調(diào)制器210。然后，該信號通過天線分離濾波器214饋送到中頻端口，并且一般情況下，隨后饋送到無線網(wǎng)絡(luò)天線。
當(dāng)調(diào)制解調(diào)器20正在接收無線電信號時，將來自天線端口的信號饋送到天線分離濾波器214，并隨后饋送到解調(diào)器212，然后饋送到解碼器206，并隨后饋送到接口202。控制器208控制編碼器204和解碼器206以及接口202，以便以預(yù)定的格式將信號提供給位于例如個人計算機處的數(shù)據(jù)處理設(shè)備。例如，接口202可以是Ethernet-10 BaseT端口、100 Base T端口、Gigabit Ethernet或其它合適的數(shù)據(jù)處理接口。
上下轉(zhuǎn)換器10采用單一信號平衡混頻器104來完成標(biāo)準(zhǔn)波長信號到毫米范圍波長的轉(zhuǎn)換以及毫米范圍波長信號到標(biāo)準(zhǔn)波長信號的轉(zhuǎn)換。選擇振蕩器100和乘法器102以便提供從中頻帶到毫米范圍頻帶或從毫米范圍頻帶到中頻帶所需的轉(zhuǎn)換。通過采用該元件來實現(xiàn)根據(jù)需要對信號的上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換，從而上下轉(zhuǎn)換器10降低了與轉(zhuǎn)換相關(guān)的成本并且不需要外差混頻器、濾波器和其它昂貴的毫米波元件。
根據(jù)在輸入和輸出信號之間的波長所需的間隔來選擇將輸入信號轉(zhuǎn)譯為較高波長信號的具體系數(shù)N。例如，如果乘法系數(shù)(multiplyfactor)N等于2，則可以將12.9GHz的輸入頻率信號轉(zhuǎn)換為25.8GHz的輸出信號。這樣，混頻器產(chǎn)生28.2到28.28GHz范圍的輸出毫米波信號。應(yīng)該理解，在不偏離本發(fā)明的原理的情況下，也可以采用其它乘法系數(shù)來轉(zhuǎn)換輸入和輸出信號。
現(xiàn)在參考圖2A，示出了在沒有附加元件的前提下通過在濾波器106和射頻天線之間傳輸?shù)臒o線電信號。在圖2B中，循環(huán)器122、124分別與功率放大器130的輸入端口和輸出端口耦合。循環(huán)器122、124將發(fā)送到天線的信號與從天線接收的信號隔離。在圖2C中，可以將低噪聲放大器放置在循環(huán)器122、124之間的信號的接收路徑中。這些實施例允許上下轉(zhuǎn)換器10同時用作在所需波長內(nèi)的接收機和發(fā)射機。
現(xiàn)在參考圖2D，示出了用來提供將信號路徑隔離的本發(fā)明的操作的較高功率模式的系統(tǒng)的示圖。通過該系統(tǒng)，通過采用分別與功率放大器130和低噪聲放大器132耦合的偏置端子134、136來支持在時分雙工模式的操作。作為替換，如圖2E所示，可以保持功率放大器130的輸出端口和低噪聲放大器132的輸入端口不耦合。在該實施例中，假設(shè)在天線上具有用來發(fā)送和接收的分離的接收和發(fā)送端口和/或分離的天線。
現(xiàn)在參考圖3，示出了用于根據(jù)本發(fā)明的原理的上下轉(zhuǎn)換器10的框架(housing)。將上下轉(zhuǎn)換器10置于其中來構(gòu)造框架300。作為優(yōu)選，框架300也提供用于毫米波天線110的機械支撐。作為優(yōu)選，框架300具有或者機械或者電氣配置為用來接收無線局域網(wǎng)絡(luò)卡320的耦合器310。例如，局域網(wǎng)絡(luò)卡320可以是PCMCIA型網(wǎng)絡(luò)卡。作為選擇，框架300也容納與數(shù)據(jù)信號接口202相關(guān)聯(lián)的連接器300，用來承載到數(shù)據(jù)處理設(shè)備的信號和來自數(shù)據(jù)處理設(shè)備的信號。
盡管已經(jīng)圖解并描述了本發(fā)明的具體實施例，但是可以在不偏離本發(fā)明的精神的情況下，構(gòu)想出多種修改，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅由附隨的權(quán)利要求的范圍來限制。
權(quán)利要求
1.一種無線數(shù)據(jù)通信裝置，包括毫米范圍混頻器，具有第一中頻端口、第二參考端口和第三毫米波端口；振蕩器，用來將參考信號提供給混頻器的參考端口；和毫米波濾波器，與混頻器的毫米波端口耦合，用來將輸入的中頻無線電信號轉(zhuǎn)換為毫米波無線電信號，以及用來將毫米波無線電信號轉(zhuǎn)換為輸出的中頻無線電信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括功率放大器，用來放大無線電信號的強度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括低噪聲放大器，用來放大輸入無線電信號的強度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括天線，用來接收和發(fā)送無線電信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括乘法器，用來調(diào)整參考信號。
6.一種用來轉(zhuǎn)換無線電信號的方法，包括以下步驟在混頻器的輸入無線電信號端口處接收輸入的無線電信號；將來自振蕩器的參考信號提供給混頻器的參考端口；如果輸入的無線電信號是中頻無線電信號，那么輸出毫米波無線電信號，以及如果輸入的無線電信號是毫米波無線電信號，那么輸出中頻無線電信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括以下步驟放大輸出的毫米波無線電信號的功率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括以下步驟通過低噪聲放大器對輸入的無線電信號進(jìn)行濾波。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括以下步驟從天線接收輸入的無線電信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括以下步驟將輸出的毫米波無線電信號發(fā)送到天線。
11.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，還包括以下步驟經(jīng)由乘法器來調(diào)整參考信號。
12.一種無線數(shù)據(jù)通信裝置，包括毫米范圍混頻器，具有第一中頻端口、第二參考端口和第三毫米波端口；振蕩器，用來將參考信號提供給混頻器的參考端口；毫米波濾波器，與混頻器的毫米波端口耦合，用來將輸入的中頻無線電信號轉(zhuǎn)換為毫米波無線電信號，以及用來將輸入的毫米波無線電信號轉(zhuǎn)換為中頻無線電信號；天線，用來接收和發(fā)送中頻無線電信號和毫米波無線電信號；功率放大器，用來放大無線電信號；和低噪聲放大器，用來放大無線電信號。
全文摘要
公開了一種無線數(shù)據(jù)通信裝置。具有第一中頻端口、第二參考端口和第三毫米波端口的毫米范圍混頻器接收中頻無線電信號。本地振蕩器源將參考信號提供給混頻器的參考端口，并采用與混頻器的毫米波端口耦合的毫米波濾波器，將中頻無線電信號轉(zhuǎn)換為毫米波頻率信號，以及將毫米波頻率信號轉(zhuǎn)換為中頻無線電信號。
文檔編號H04B1/40GK101036309SQ200580033564
公開日2007年9月12日 申請日期2005年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月12日
發(fā)明者韋恩·普萊曾特 申請人:希爾德技術(shù)系統(tǒng)有限公司