专利名称：天线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及圆形极化天线装置，适合用于使用两个不同频带的多种无线通信系统。
背景技术：
使用2.4和5.2GHz无线局域网(LAN)的无线通信系统近来用于发送各种类型的视听(AV)数据，其中包括电视(TV)画面。
为了成功地接收这样的AV数据，需要最小化在无线传输中的通信差错率。因为通信差错以运动图像的块噪声和停顿的形式在屏幕上变得显而易见，因此用于最小化在发送AV数据中的通信差错的要求高于在诸如通过因特网的发送的一般无线数据发送中的通信差错的要求。
因此，在AV数据的无线发送中，圆形极化天线用于最小化通信差错率。使用的原因包括圆形极化波抑制多径干扰，并且不依赖于天线方向。
首先，将说明圆形极化波抑制多径干扰的原因。
当使用单个类型的线性极化波的时候，所述波由于来自障碍物的反射而彼此抵消，导致多个死点。
另一方面，当圆形极化波被使用和被障碍物反射时，行进方向而不是旋转方向被反转。换句话说，相对于行进方向，圆形极化波的旋转方向被反转，因此最小化由反射波引起的多径干扰。因此，圆形极化波与线性极化波相比更抑制多径干扰。
接着，将说明圆形极化波不依赖于天线方向的原因。
当使用单个类型的线性极化波并且发射机和接收机的天线在方向上不同的时候，通信差错率由于增益降低而提高。
另一方面，当使用圆形极化波时，通信差错率保持基本上不变而与天线方向中的改变无关，因为即使发射机和接收机的天线围绕行进方向旋转，增益也保持不变。
公知的圆形极化天线的示例包括设计用于2.4GHz和5.2GHz的单带(single band)天线，但是不存在用于双带(dual-band)的圆形极化天线。
因此，如图3所示，需要两个独立的圆形极化天线来用于双带无线通信单元。
图3图解了用于第一频带的圆形极化天线A301和用于第二频带的圆形极化天线B302。
平顶天线301b被布置在电介质板301a上以形成圆形极化天线A301，它被布置在基底303的表面上。平顶天线301b经由基底303表面上的布线图案连接到同轴电缆305。
类似地，平顶天线302b被布置在电介质板301a上以形成圆形极化天线B302，它被布置在基底304的表面上。平顶天线302b经由基底304的表面上的布线图案连接到同轴电缆306。
大小和频带特征不同的圆形极化天线A301和B302具有半球形辐射图案，并且被布置使得它们的波在方向上相反。
而且，为了使用上述圆形极化天线来提供分集天线装置，两个频带的每个至少需要两个天线，即需要在双带无线通信单元上安装总共四个或更多的独立天线(参见例如日本未审查的专利申请公开第2002-43994号)。
在公知的圆形极化天线中，如上所述，需要两个单带天线的组合来用于提供一个双带天线装置，并且需要四个单带天线的组合来用于提供一个分集天线装置。这影响了无线通信单元的大小的降低。
而且，当连接到天线的同轴电缆被安装在无线通信单元上时，同轴电缆用作为天线，并且可以向无线通信单元和其他外围器件发出噪声和从所述无线通信单元和其他外围器件检测噪声。由同轴电缆引起的噪声严重影响需要四个同轴电缆的双带无线通信单元。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种天线装置，它可以通过组合多个频带的圆形极化天线来降低并入所述装置的无线通信单元的大小。另一个目的是提供一种天线装置，它通过降低同轴电缆的数量和长度来降低噪声。
为了实现上述的目的，本发明的天线装置包括第一圆形极化天线、第二圆形极化天线和基底，这两个天线在所述基底的上下表面上。定位在相反方向上的第一圆形极化天线和第二圆形极化天线以基本上半球形状有效地发出第一频带和第二频带的高频信号。
在本发明的天线装置中，用于不同频带的第一和第二圆形极化天线被布置在同一基底的前后表面上。因为两个圆形极化天线被组合在一起，因此可以减小整个无线通信单元的大小。
而且，第一和第二圆形极化天线经由基底上的布线图案和经由公共频率合成器连接到公共的同轴电缆。所述同轴电缆的数量和长度因此被减少，于是可以实现降低噪声和容易地布线。
图1是按照本发明的第一实施例的双带圆形极化天线装置的侧视图；图2是按照本发明的第二实施例的双带圆形极化天线装置的侧视图；图3图解了公知的双带圆形极化天线装置；图4是示出图1和2的天线装置的辐射特征的示意图；图5是示出图1中的双带圆形极化天线装置的细节的剖视侧视图；图6A和6B分别是图1中的双带圆形极化天线装置的前视图和后视图；图7A、7B和7C图解了在图1中的双带圆形极化天线装置中并入的频率合成器(双工器)的结构(图7A和7B)和特征(图7C)；图8是示出合并图1的双带圆形极化天线装置的无线通信系统的示例的透视图；图9是示出图8中的无线通信系统的电路的方框图；图10是示出在图8中的无线通信系统的操作的流程图；和图11是示出图8中的无线通信系统的操作的流程图。
具体实施例方式
现在说明按照本发明的天线装置的实施例。
图1是按照本发明的第一实施例的天线装置的侧视图。
这个实施例的天线装置包括圆形极化天线A101，它以基本上半球形有效地辐射第一频带的高频信号；圆形极化天线B102，它以基本上半球形有效地辐射第二频带的高频信号；基底104，它是对于这两个天线共同的。圆形极化天线A101和B102在基底104的前后表面上背靠背布置。
大小和频带不同的圆形极化天线A101和B102具有半球辐射图案，并且在由图1中的箭头A和B所示的相反方向上辐射无线电波。
平顶天线A112被布置在电介质板A111上以形成圆形极化天线A101，圆形极化天线A101被布置在基底104的前表面上。在基底104的前表面上提供的并且连接到平顶天线A112的布线图案104A随后连线到基底104的较低端，经由基底104的孔113连线到后表面，并且经由后表面上的布线图案104B连接到频率合成器(双工器)103。
类似地，平顶天线B115被布置在电介质板B114上以形成圆形极化天线B102，它被布置在基底104的后表面上。在基底104的后表面上提供的并且连接到平顶天线B115的布线图案104B随后连线到基底104的较低端，并且连接到频率合成器(双工器)103。
在圆形极化天线A101和圆形极化天线B102接收的第一频带和第二频带中的高频信号经由频率合成器103和同轴电缆105被分别输出到下述的无线通信装置的天线连接器。从无线通信装置发送的高频信号通过同轴电缆105和频率合成器103，并且根据是否信号在第一或第二频带而被输出到圆形极化天线A101或B102。
如上所述，频率合成器103的使用将连接到无线通信装置的同轴电缆105的数量从二降低到一。
在第一实施例中，频率合成器103将来自圆形极化天线A101或B102、要提供到同轴电缆105的高频信号合成，或者从要提供到圆形极化天线A101或B102、来自同轴电缆105的信号分离。但是，频率合成器可以被去除，并且两个圆形极化天线的每个可以取代为被提供同轴电缆。
图2是按照本发明的第二实施例的天线装置的侧视图。在这个实施例中，两个圆形极化天线的每个被提供有同轴电缆。
类似于图1所示的第一实施例，用于第一频带的圆形极化天线A201和用于第二频带的圆形极化天线B202背靠背布置在公共基底203的前后表面上。但是，在这个实施例中，圆形极化天线A201和圆形极化天线B202的每个被分别提供同轴电缆204和同轴电缆205。在此省略每个部件的详细说明，因为它们类似于上述第一实施例(图1)中的那些。
虽然在这个实施例中需要两个同轴电缆，但是去除频率合成器简化了天线装置的结构。而且，类似于第一实施例，无线通信单元的尺寸被降低，因为圆形极化天线A201和B202被布置在同一基底203上。
现在说明按照上述实施例的天线装置的细节。
图4图解了图1的天线装置的每个圆形极化天线的辐射特征。
如图所示，圆形极化天线A101和B102具有不同频带的半球形辐射特征401和402。圆形极化天线A101和B102的辐射方向A和B分别彼此相反。
图5是示出在图1中所示的天线装置中包括的圆形极化天线和基底的布置的横断面视图。
图6A和6B是图5中的天线装置的外部视图。图6A示出了第一圆形极化天线A侧，图6B示出了第二圆形极化天线B侧。
参见图5，在此使用四层基底518。基底518包括两个基础(ground)层A516和B517，它们被插在传导图案层A514和B517之间，每个具有布线图案。
连线到同轴电缆512的频率合成器(双工器)511连接到分别临近于平顶天线A501和平顶天线B502的90度移相器A509和90度移相器B510。
被布置在电介质板A503的平顶天线A501从馈送点A505和B506被馈送，并且辐射圆形极化波。
类似地，平顶天线B502从馈送点C507和D508被馈送，并且辐射圆形极化波。
90度移相器A509经由孔513连接到频率合成器(双工器)511。
在第一实施例的每个圆形极化天线中，平顶天线的方形和由90度移相器提供的在两个馈送点之间的90度相移使得可以辐射圆形极化波。
另外，可以减小平顶天线的尺寸，因为通过在电介质板上布置平顶天线而在电介质板中减小了波长。
频率合成器(双工器)511被提供在比第一频带(第一圆形极化天线A)高的第二频带(第二圆形极化天线B)一侧上。原因包括高空间效率和信号的较少降级，即当经由通孔发送信号时，与高频信号所经受的相比较，低频信号经受较少的降级。
图7A、7B和7C图解了按照第一实施例的频率合成器(双工器)的结构和特征。
如图7A和7B所示，频率合成器103包括用于第一频带的低通滤波器(LPF)701和用于第二频带的高通滤波器(HPF)702。LPF701的端子A和HPF702的端子B分别连接到圆形极化天线A101和圆形极化天线B102。对于LPF701和HPF702公共的端子C连接到同轴电缆105。
如图7C所示，发送不同的频率信号，即第一频率信号和第二频率信号。
图8示出了合并按照第一实施例的双带圆形极化天线装置的无线通信系统的示例。图9是示出图8所示的无线通信系统的内部结构的方框图。
参见图8，源单元801的数据通过无线发送从基本单元802向便携单元803被发送。因此可以在便携单元803的液晶显示器808上观看到源单元801的数据。
因为一个圆形极化天线具有半球形辐射图案，因此，需要两个圆形极化天线来实现天线的分集，以便在无线发送中球状地发送信号。
因此，便携单元803和基本单元802中的每一个被提供有这个实施例的两个双带天线装置，所述两个装置每个具有用于两个不同频率的两个圆形极化天线，并且背对背地被布置。
在便携单元803中，两个双带圆形极化天线装置804和805被以相反方向布置，以形成两个频带的每个的球状辐射图案。类似地，在基本单元802中，两个双带圆形极化天线装置806和807被以相反方向布置，以形成两个频带的每个的球状辐射图案。
方向相反的两个不同频带的辐射图案因此形成球状辐射图案。
参见图9，源单元801是用于提供各种图像数据的提供源。源单元801的示例包括用于处理TV、视频和数字通用盘(DVD)的画面的设备和诸如因特网的网络。源单元801经由线路向基本单元802提供图像数据。
便携单元803具有选择器开关914和无线通信装置915，并且基本单元802类似地具有选择器开关918和无线通信装置919。选择器开关914和918根据便携单元803和基本单元802的位置和诸如干扰存在的无线电波条件来选择最适合的天线。无线通信装置915和919能够经由无线发送来在第一和第二频带中发送和接收数据。无线通信装置915和919的每个连接到两个双带圆形极化天线装置。即，无线装置915连接到双带圆形极化天线装置804和805，并且无线装置919连接到双带圆形极化天线装置806和807。
虽然在图9的无线通信系统中采用了图1所示的圆形极化天线装置，但是它可以被替换为图2中所示的天线装置。
图10和图11是示出在图8和9中所图解的无线通信系统中选择天线的步骤的流程图。下面的说明指的是图9所示的天线A-H的位置。
首先，操作开始(1001)，并且准备在第二频带中的通信(1002)。在此，将第二频带选择作为初始设置，因为与第一频带相比较它具有更高的吞吐量和较少的干扰。
而且，作为天线的初始设置，便携单元803的选择器开关914选择后面天线(天线B)，并且基本单元802的选择器开关918选择前面天线(天线G)(1003)。
下一个步骤确定是否在便携单元803和基本单元802之间的通信是可能的(1004)，并且当是可能的时候，确定是否信号电平足够高(1005)。而且，当信号电平足够高时，天线被固定并且通信开始(1006)。
当信号电平不够高时，检查便携单元803和基本单元802中的天线的其他组合。当找到具有高信号电平的天线组合时，天线被固定并且通信开始(1010-1015)。
当未找到具有高信号电平的天线组合时，在便携单元803和基本单元802之间的通信由于其间的距离而被假定是不可能的。然后准备在第一频带中的通信，其中无线电波的衰减趋向于不发生。
向回参见1004，当在第二频带中通信是不可能的时候，检查在频率信道中的干扰的存在(1007)。
当在频率信道中未发生干扰时，检查在便携单元803和基本单元802中的天线的其他组合(1010-1015)。
当在频率信道中发生干扰时，检查在第二频带中的所有频率信道中的干扰的存在(1008)。
当在所有的频率信道中发生干扰时，准备在第一频带中的通信(1016)。作为在第一频带中的天线的初始设置，便携单元803的选择器开关914选择后面天线(天线D)，并且基本单元802的选择器开关918选择前面天线(天线E)(1017)。在第二频带中的类似流程之后，天线被固定并且通信开始(1018-1020，1024-1030)。
当在第一频带中的所有频率信道中发生干扰时(1022)，在液晶显示器上显示“超出范围”消息(1023)，并且准备在第二频带中的通信(1002)。
当在第一频带中的信道中未发生干扰时(1021)，并且当未发现具有高信号电平的、在便携单元803和基本单元802中的天线的组合时，假定便携单元803和基本单元802距离远，在液晶显示器上显示“超出范围”消息(1031)，并且准备第二频带中的通信(1002)。
在上述实施例中，本发明的天线装置被应用到分集天线无线通信系统。本发明不限于所示的实施例，但是被广泛地应用于各种类型的无线通信系统中的双带天线装置。
在有效的同时，本发明的圆形极化天线装置的应用不限于2.4和5.2GHz无线LAN系统。
权利要求
1.一种天线装置，包括第一圆形极化天线，它有效地发送和/或接收第一频带中的高频信号，所述天线具有基本上半球形的辐射图案；第二圆形极化天线，它有效地发送和/或接收比第一频带更高的第二频带中的高频信号，所述天线具有基本上半球形的辐射图案；和基底，第一圆形极化天线和第二圆形极化天线被分别布置在基底的前后表面上，这两个天线的辐射图案因此在方向上相反。
2.按照权利要求1的天线装置，还包括两个布线图案，一个连接到基底前表面上的第一圆形极化天线，另一个连接到基底后表面上的第二圆形极化天线。
3.按照权利要求2的天线装置，还包括至少一个同轴电缆，第一圆形极化天线和第二圆形极化天线经由布线图案和同轴电缆连接到通信装置。
4.按照权利要求2的天线装置，还包括频率合成器，它经由布线图案连接到第一圆形极化天线和第二圆形极化天线，所述频率合成器对两个天线是共同的。
5.按照权利要求4的天线装置，其中第一圆形极化天线和第二圆形极化天线经由频率合成器连接到与通信装置连接的公共同轴电缆。
6.按照权利要求4的天线装置，其中频率合成器被布置在基底的一个表面上，在另一个表面上的布线图案经由基底的通孔被引导到布置频率合成器的表面，并且被连接到频率合成器。
7.按照权利要求6的天线装置，其中频率合成器被布置在基底的表面上，在所述表面上布置有第二圆形极化天线。
全文摘要
本发明的天线装置包括用于第一频带的第一圆形极化天线、用于第二频带的第二圆形极化天线和对这两个天线公共的基底。所述天线背对背地布置在基底的前后表面上。由第一圆形极化天线和第二圆形极化天线分别发送和接收的第一频带和第二频带中的高频信号经由公共的频率合成器和公共的同轴电缆连接到无线通信装置的天线连接器。
文档编号H01Q21/30GK1536711SQ200410033329
公开日2004年10月13日 申请日期2004年4月2日 优先权日2003年4月4日
发明者松原弘幸, 泉忍 申请人:索尼株式会社