專利名稱：包括至少一個(gè)自適應(yīng)拒波濾波器的輻射設(shè)備和被提供有所述設(shè)備的天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括一種至少一個(gè)自適應(yīng)拒波濾波器(rejector filter)的輻射設(shè)備以及包括這一設(shè)備的天線。具體地，本發(fā)明應(yīng)用于使用高頻的無線通信中。
背景技術(shù)：
如今，存在很多用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通信技術(shù)。大多數(shù)傳統(tǒng)技術(shù)是通過這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制高頻載波。
隨后，放大所得到的信號(hào)，然后將其發(fā)送至發(fā)射天線。在接收時(shí)，執(zhí)行相反的操作。
存在其它信息傳輸技術(shù)，具體地說，依賴于非常短的持續(xù)時(shí)間(500ps級(jí))的高斯脈沖串的發(fā)射的技術(shù)，其中所述高斯脈沖串的重現(xiàn)被準(zhǔn)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(shù)被稱為脈沖位置調(diào)制(PPM)。它允許用相對(duì)低的發(fā)射功率(小于1毫瓦)以高吞吐量進(jìn)行無載波(carrier-less)數(shù)據(jù)發(fā)送，所使用的脈沖的波形導(dǎo)致在頻域具有非常寬的波段的信號(hào)。
標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體目前正在此PPM技術(shù)的基礎(chǔ)上建立UWB(“超寬帶”)標(biāo)準(zhǔn)。
這些團(tuán)體已經(jīng)在所發(fā)射的功率等級(jí)和頻率擁塞二者上采用了限制標(biāo)準(zhǔn)，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(yù)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(yán)重問題。
因此，其它標(biāo)準(zhǔn)、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(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)化功率大得多的信號(hào)功率，因此對(duì)于UWB接收器，它們是潛在的干擾者。
由于這些干擾者相對(duì)于UWB設(shè)備發(fā)射干擾信號(hào)并減小它們的通帶，因此這些干擾者相對(duì)于這些設(shè)備而是不利的(penalizing)。
具體地說，在存在這種干擾系統(tǒng)時(shí)，UWB設(shè)備的具有低功率的信號(hào)的放大器(被稱為L(zhǎng)NA，即代表“低噪聲放大器”的首字母)和模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換器(被稱為ADC)飽和。這使得不能正確檢測(cè)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(duì)某些頻率進(jìn)行濾波，以便保護(hù)在接收端的設(shè)備或禁止設(shè)備發(fā)射以便不干擾已存在的通信。

發(fā)明內(nèi)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(guān)聯(lián)的設(shè)備的通帶，而干擾信號(hào)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(hào)時(shí)，拒波濾波器也連續(xù)存在以及由此與這種濾波器相對(duì)應(yīng)的通帶不利地減小。
本發(fā)明涉及一種至少包括一個(gè)輻射設(shè)備的天線，所述輻射設(shè)備配備有與干擾信號(hào)的頻帶相關(guān)聯(lián)的拒波濾波器，其特征在于，這個(gè)拒波濾波器是自適應(yīng)的，以便在檢測(cè)到干擾信號(hào)并且其功率超出閾值時(shí)有效，而在檢測(cè)到的這一干擾信號(hào)的功率低于閾值時(shí)，使這個(gè)自適應(yīng)濾波器失效。
利用本發(fā)明，僅在檢測(cè)到超出某個(gè)閾值的干擾信號(hào)的功率或強(qiáng)度時(shí)，才以動(dòng)態(tài)和自適應(yīng)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(shí)受到保護(hù)并且在發(fā)射時(shí)不與干擾信號(hào)相干擾的優(yōu)點(diǎn)。
具體地說，避免了在存在干擾信號(hào)時(shí)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換器的飽和。
此外，這種天線還呈現(xiàn)出在沒有干擾信號(hào)時(shí)不使其通帶受到限制的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)際上，在沒有干擾信號(hào)時(shí)，或者如果此信號(hào)的強(qiáng)度降回到低于某個(gè)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(nèi)，從而導(dǎo)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(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換器之間的濾波器的集成有關(guān)的噪聲因數(shù)(noise factor)問題。
在實(shí)施例中，天線能夠接收或發(fā)送[3.1GHz；10.6GHz]的頻帶內(nèi)的信號(hào)。
根據(jù)實(shí)施例，在輻射設(shè)備中，拒波濾波器包括至少一個(gè)非導(dǎo)電部件。
在實(shí)施例中，所述非導(dǎo)電部件具有這樣的尺寸，所述尺寸等于如果檢測(cè)到干擾信號(hào)則希望濾波以進(jìn)行接收或者希望保護(hù)以進(jìn)行發(fā)送的干擾信號(hào)的中心波長(zhǎng)的一半。
根據(jù)實(shí)施例，通過鏈接非導(dǎo)電部件的導(dǎo)電邊緣(edge)的開關(guān)裝置來橋接(bridge)非導(dǎo)電部件。
在實(shí)施例中，所述開關(guān)裝置包括二極管或電機(jī)械系統(tǒng)。
根據(jù)實(shí)施例，干擾信號(hào)的檢測(cè)裝置與天線相關(guān)聯(lián)。
在實(shí)施例中，檢測(cè)裝置包括至少一個(gè)比較器，用于將干擾信號(hào)的電平(level)與和此信號(hào)相關(guān)聯(lián)的閾值相比較。
根據(jù)實(shí)施例，開關(guān)裝置的控制裝置與天線相關(guān)聯(lián)。
在實(shí)施例中，當(dāng)干擾信號(hào)的功率超過與此信號(hào)相關(guān)聯(lián)的閾值時(shí)，控制裝置斷開與此干擾信號(hào)相關(guān)聯(lián)的開關(guān)裝置。
根據(jù)實(shí)施例，當(dāng)某個(gè)干擾信號(hào)的功率降到與此信號(hào)相關(guān)聯(lián)的閾值以下時(shí)，控制裝置閉合與此干擾信號(hào)相關(guān)聯(lián)的開關(guān)裝置。
在實(shí)施例中，在印制電路上實(shí)現(xiàn)天線。
根據(jù)實(shí)施例，所述輻射設(shè)備是包括兩個(gè)輻射元件的偶極天線(dipole)。
在實(shí)施例中，所述輻射元件具有圓形或橢圓形的形狀。
根據(jù)實(shí)施例，輻射設(shè)備包括至少兩個(gè)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(shè)備，其特征在于該拒波濾波器是自適應(yīng)的，以便在根據(jù)前述實(shí)施例之一的天線中實(shí)現(xiàn)該拒波濾波器。


通過在參考附圖的同時(shí)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(diǎn)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(shè)備的實(shí)施例；圖1b、1c和1d表示根據(jù)本發(fā)明的輻射設(shè)備的駐波比的仿真；圖2圖解表示根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的開關(guān)裝置；以及圖3圖解表示根據(jù)本發(fā)明的與天線相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)裝置和控制裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的天線的輻射設(shè)備100的實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，輻射設(shè)備100包括偶極天線。此寬帶輻射設(shè)備100包括兩個(gè)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(dǎo)電材料制成的、或者被導(dǎo)電材料覆蓋。
通過連接點(diǎn)126和128實(shí)現(xiàn)這些圓臂的供給(feed)。
已經(jīng)將兩個(gè)拒波濾波器與此輻射設(shè)備100集成。
第一個(gè)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(gè)濾波器由兩個(gè)非導(dǎo)電部件104和110制成，每個(gè)具有32mm的長(zhǎng)度和0.5mm的寬度。
通過可斷開或閉合的LF開關(guān)裝置116和122來橋接這兩個(gè)非導(dǎo)電部件104和110。如果這些LF開關(guān)裝置116和122斷開，那么這些LF開關(guān)裝置116和122不導(dǎo)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(guān)裝置116和122導(dǎo)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(gè)非導(dǎo)電部件102和108，每個(gè)具有26mm長(zhǎng)度和0.4mm寬度。
通過可斷開或閉合的HF開關(guān)裝置118和120來橋接這兩個(gè)非導(dǎo)電部件102和108。如果這些HF開關(guān)裝置118和120斷開，那么這些HF開關(guān)裝置118和120不導(dǎo)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(guān)裝置118和120被閉合，那么這些HF開關(guān)裝置118和120導(dǎo)通，從而使5.7GHz拒波濾波器消失。
當(dāng)HF裝置118和120以及LF裝置116和122被閉合(也稱為有效)時(shí)，使這兩個(gè)拒波濾波器失效，并且輻射設(shè)備100表現(xiàn)為不帶拒波濾波器(具體地，不帶非導(dǎo)電部件102、104、108或110)的偶極天線。
當(dāng)LF裝置116和122閉合并且HF裝置118和120斷開(也稱為無效)時(shí)，那么拒波濾波器在高頻(大約5.7GHz)上有效。
當(dāng)LF裝置116和122斷開并且HF裝置118和120閉合時(shí)，那么拒波濾波器在低頻(大約4.6GHz)上有效。
當(dāng)LF裝置116和122斷開并且HF裝置118和120斷開時(shí)，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(gè)包括至少一個(gè)二極管、微電機(jī)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(dǎo)通或?qū)?的系統(tǒng)。
通過仿真來驗(yàn)證所有這些結(jié)果。圖1b、1c和1d是所獲得的結(jié)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(biāo)134)的函數(shù)的圖1a的設(shè)備100的被稱為VSWR(“電壓駐波比”)的駐波比(作為縱坐標(biāo)132)的曲線。
曲線136是利用不帶拒波濾波器的輻射設(shè)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(shè)備100獲得的曲線，開關(guān)裝置116、118、120和122被閉合(也稱為導(dǎo)通)。
注意這兩條曲線是重疊的，從而表明完全去除了輻射設(shè)備100的拒波濾波器。于是，設(shè)備100表現(xiàn)為不帶非金屬部件的輻射設(shè)備。因此，當(dāng)使其拒波濾波器失效時(shí)，此設(shè)備100不受通帶損失，從而集成了該設(shè)備100的天線不受通帶損失。
圖1c表示圖140，其在開關(guān)裝置116、118、120和122斷開(也稱為不導(dǎo)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(biāo)134)的函數(shù)的VSWR比(作為縱坐標(biāo)132)。
注意對(duì)于值4.6GHz和5.7GHz周圍的窄頻率范圍142和144的VSWR比的相當(dāng)大的值，從而包括對(duì)這些范圍142和144的強(qiáng)烈阻止(rejection)。
因此，這兩個(gè)拒波濾波器對(duì)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(duì)于LF開關(guān)裝置116和122斷開，作為以GHz為單位的頻率(作為橫坐標(biāo)134)的函數(shù)的VSWR比(作為縱坐標(biāo)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(dāng)大。
-對(duì)于HF開關(guān)裝置118和120斷開(LF開關(guān)裝置116和122閉合)，作為以GHz為單位的頻率(作為橫坐標(biāo)134)的函數(shù)的VSWR比(作為縱坐標(biāo)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(dāng)大。
因此，該仿真使得可以證實(shí)獨(dú)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(shè)備實(shí)施例的開關(guān)裝置的實(shí)施例的圖解表示。
因此，將輻射設(shè)備的兩個(gè)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(gè)實(shí)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(zhì)溝道209而與金屬部件208分離。這個(gè)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(dá)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(hào)通過。另一可能實(shí)施例是在金屬部件208和204之間在適當(dāng)?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(shè)備300相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)裝置302和控制裝置304。
將來源于設(shè)備300的信號(hào)發(fā)送到被稱為L(zhǎng)NA(“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(hào)的設(shè)備300特有的信號(hào)傳遞到使得恢復(fù)信息成為可能的相關(guān)器308中，然后傳遞到模數(shù)轉(zhuǎn)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(cè)干擾信號(hào)的裝置302也連接到LNA306的輸出。這些檢測(cè)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(shí)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(gè)分析被稱為要監(jiān)控的頻率的頻率，其中對(duì)于所述頻率，已經(jīng)預(yù)期到干擾信號(hào)而在設(shè)備300中創(chuàng)建了拒波濾波器。
檢測(cè)裝置302還包括比較器324和326，它們將檢測(cè)到的干擾信號(hào)的功率與閾值330相比較。
如果干擾信號(hào)的功率低于這個(gè)閾值330，那么不采取動(dòng)作。如果對(duì)于一個(gè)或多個(gè)要監(jiān)控的頻率這個(gè)功率超過閾值330，那么檢測(cè)裝置將這個(gè)信息傳達(dá)到控制裝置304，以便在設(shè)備300的層級(jí)(level)上斷開相應(yīng)的開關(guān)裝置。
如果這個(gè)功率隨后降到閾值330以下，那么檢測(cè)裝置將這個(gè)信息傳達(dá)到控制裝置304，以便閉合相應(yīng)的開關(guān)裝置。
這些控制裝置包括PROM(“可編程只讀存儲(chǔ)器”)存儲(chǔ)器316。
PROM存儲(chǔ)器316通過控制總線330(所傳遞的電壓對(duì)應(yīng)“0”比特或“1”比特)、經(jīng)由偏置電路來控制存在于設(shè)備300中的開關(guān)裝置(參見圖1)取消或操作相關(guān)聯(lián)的拒波濾波器。
每個(gè)開關(guān)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(chǔ)器。
因此，這個(gè)特定實(shí)施例每個(gè)臂使用兩條控制線加上一條地線，即總共六條線。
這個(gè)發(fā)明可修改為多個(gè)變型。具體地，拒波濾波器的數(shù)目是可變的(只有一個(gè)、如前述實(shí)施例中的兩個(gè)或大于兩個(gè))。
此外，濾波器的形狀是可變的。上述實(shí)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(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
可以在接收時(shí)使用這一方案以避免信息丟失，也可以在發(fā)射時(shí)使用此方案以消除特定的預(yù)先選擇或可切換的頻帶，其中所述頻帶可能受到由輻射設(shè)備、以及更廣泛說由天線發(fā)射的信號(hào)干擾。
權(quán)利要求
1.一種包括至少一個(gè)輻射設(shè)備(100、300)的天線，所述輻射設(shè)備(100、300)具有與干擾信號(hào)的頻帶相關(guān)聯(lián)的拒波濾波器，其特征在于此拒波濾波器是自適應(yīng)的，以便在檢測(cè)到干擾信號(hào)并且其功率超過閾值(330)時(shí)，此拒波濾波器是有效地，當(dāng)所檢測(cè)的這一干擾信號(hào)的功率低于閾值(330)時(shí)，使這一拒波濾波器失效。
2.根據(jù)權(quán)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(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線，其特征在于在至少一個(gè)輻射設(shè)備(100、300)中，拒波濾波器包括至少一個(gè)非導(dǎo)電部件(102、104、108、110、206)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于所述非導(dǎo)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(cè)到干擾信號(hào)則希望濾波以進(jìn)行接收或者希望保護(hù)以進(jìn)行發(fā)送的干擾信號(hào)的中心波長(zhǎng)的一半。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的天線，其特征在于通過鏈接所述非導(dǎo)電部件(102、104、108、110、206)的導(dǎo)電邊緣的開關(guān)裝置(116、118、120、122)來橋接所述非導(dǎo)電部件(102、104、108、110、206)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天線，其特征在于開關(guān)裝置(116、118、120、122)包括二極管(200)或電機(jī)械系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的天線，其特征在于干擾信號(hào)的檢測(cè)裝置(302)與所述天線相關(guān)聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于檢測(cè)裝置(302)包括至少一個(gè)比較器(324、326)，用于將干擾信號(hào)的電平和與此信號(hào)相關(guān)聯(lián)的閾值(330)相比較。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6之一所述的天線，其特征在于開關(guān)裝置(116、118、120、122)的控制裝置(304)與所述天線相關(guān)聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線，其特征在于當(dāng)干擾信號(hào)的功率超過與此信號(hào)相關(guān)聯(lián)的閾值(330)時(shí)，控制裝置(304)斷開與此干擾信號(hào)相關(guān)聯(lián)的開關(guān)裝置(116、118、120、122)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的天線，其特征在于當(dāng)干擾信號(hào)的功率降到與此信號(hào)相關(guān)聯(lián)的閾值(330)以下時(shí)，控制裝置(304)閉合與此干擾信號(hào)相關(guān)聯(lián)的開關(guān)裝置(116、118、120、122)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的天線，其特征在于在印刷電路上實(shí)現(xiàn)所述天線。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的天線，其特征在于所述輻射設(shè)備(100、300)是包括兩個(gè)輻射元件(106、107)的偶極天線(100)。
14.根據(jù)前述權(quán)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(quán)利要求之一所述的天線，其特征在于所述輻射設(shè)備(100、300)包括至少兩個(gè)拒波濾波器。
16.一種配備有拒波濾波器的輻射設(shè)備(100、300)，其特征在于所述拒波濾波器是自適應(yīng)的，以便在根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的天線中實(shí)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(gè)輻射設(shè)備(100)的天線，所述至少一個(gè)輻射設(shè)備(100)被提供有與干擾信號(hào)的頻帶相關(guān)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(yīng)，即當(dāng)檢測(cè)到干擾信號(hào)并且其功率大于閾值時(shí)，激活拒波濾波器，而當(dāng)所檢測(cè)的干擾信號(hào)的功率信號(hào)小于閾值時(shí)，使所述自適應(yīng)濾波器失效。
文檔編號(hào)H04B1/69GK1965495SQ200580018808
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年6月7日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:湯姆森特許公司