TWI375353B - Multiple frequency antenna array for use with an rf transmitter or transceiver - Google Patents

Description

1375353 __ 101年6月8曰修正替換頁 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及無線通信系統，更具體地說，涉及這種無線通 信系統内的射頻(RF)收發器所使用的天線結構。 - 5 - 【先前技術】 通信系統用於支援無線和/或有線通信設備之間的無線和 有線通信。這樣的通信系統包括國内和/或國際蜂窩電話系統 . 到互聯網、點對點的内部無線網路到射頻識別（RDIF)系統。每， 10 種類型的通信系統都根據一種或多種通信標準構造和操作。例 · 如’無線通彳§系統可根據一種或多種標準操作，包括但不限於 ，射頻識別（RFID)、IEEE 802.11、藍牙、高級移動電話業務 (AMPS)、數位AMPS、全球移動通信系統(gsm)、碼分多址(CDMA) 、本地多點分配系統(LMDS)、多通道多點分配系統(丽DS)、和 15 /或其變化形式。 根據無線通信系統的類型，例如蜂窩電話、對講機、個人 數位助理（PDA)、個人電腦（pc)、膝上電腦、家庭娛樂設備、 RDIF閱讀器、RDIF標簽等之類的無'線通信設備直接或間接地 · 與其他無線通彳§設備通信。對於直接通信（也被稱為點對點通 20 信），參與的無線通信設備將它們的接收器和發射器調諧到相 同的一個或多個通道(例如，無線通信系統的多個射頻（即）载 . 波中的一個），並通過該通道通信。對於間接無線通信系統，· 每個無線通信設備都通過指定的通道直接與相關的基站（例如 ，對於蜂窩電話)和/或相關的接入點（例如，對於室内或者建 25 築内的無線網路）通信。為了完成無線通信設備之間的通信連 接，相關的基站和/或相關的接入點通過系統控制器、公共交 4/34 1375353 101年6月8曰修正替換頁 換電活網絡、互聯網、和/或某些其他的廣域網與彼此直接通 信。 對於參與無線通信的每個無線通信設備，它包括内置無線

電收發器（也就是，接收器和發射器），或者連接到相關的無線 電收發器（例如’室内和/或建築内無線通信網路的站點， 數據機等）。細周知，接收II連制天線，包滅雜訊放大 Ί一個或多個中頻級、濾波級、以及資料恢復級。低雜訊放 大器通過天線接收从RF域，紐放大。·-個或多個

中頻級將被放大的RF ϋ號與-個或多個本地振蘯混合，從而 將被放大的RF職轉換為基帶錄或者巾·⑻信號。淚波 級對基帶信號或者中頻信號濾、波，以綱不期望的帶外信號， 生成遽波鎌。㈣恢復級根娜定的麟通信鮮從被濟波 信號中恢復原始資料。 15 、衆所周知’發射器包括資料調製級、一個或多個中頻級、 =及功率放大器。資料調製級根據特定的無線通信標準將原始 j貧料轉換絲▼彳5 <。所述—個或多個巾頻級將基帶信號盘一 也振i混合’從而生成RF信號。功率放大器:通 過天線傳輸之前，放大RF信號。 20 1線通㈣無料分開麵結束於天線，因此合理設 =^線、、、。構是鱗通信設備的重要部分。如大家所知道的， 1結構觀計得在操作辭上有敏雜抗(例如，5〇 如頻率上的期望帶寬、以及期望的波長(例 、曾的t 為操作轉的1/4波長）。還如大家所知 二=可Γ 一個或多個單極天線和/或偶極天線， 尸7 ill天線有分集天線么士播法 意數量的其__化、不_化和/或任 5/34 25 ^75353 101年6月8曰修正替換頁 當天線結構包括一個以上的天線時，天線的輻射特性至少 在一定程度上重疊。在重疊的區域，可發生零點（null)，其中 —個天線發射的RF信號與另一個天線發射的相同RF信號反相 180° ，因此完全減小了 RF信號的信號強度。如果目的接收器 5 位於零點，它從RF信號中準確恢復資料的能力就削弱了。 因此’需要一種減小零點的發生幾率的天線結構。 【發明内容】 本發明涉及的設備和操作方法在以下的附圖說明、具體實 10 施方式以及申請專利範圍中有進一步的描述。 根據本發明的一個方面，一種多頻天線陣，包括： 第一天線電路’具有第一輻射特性並調諧到第一載波頻率 ，其中所述第一天線電路在所述第一載波頻率發射射頻（RF) 信號的第一表示信號，其中所述第一載波頻率取決於所述RF 15 信號的載波頻率和第一頻率偏移；以及 第二天線電路，具有第二輻射特性並調諧到第二載波頻率 ，其中所述第二天線電路在所述第二載波頻率發射射頻（RF) 信號的第二表示信號，其中所述第二載波頻率取決於所述RF 信號的載波頻率和第二頻率偏移。 2〇 優選地，第一和第二天線電路中的每一個都包括： 天線’具有電阻部分、電感部分、以及電容部分，其中所 述電阻部分、電感部分、以及電容部分的數值可提供對應第一 或第二载波頻率的共振頻率’並提供第一和第二天線電路之間 頻譜重疊的預定級別的品質因數。 25 優選地，第一和第二天線電路中的每一個都包括以下中的 至少一個： 6/34 !375353 101年6月8曰修正替換頁 電阻’連接到天線，與天線的電阻部分 二天線電路的電阻； 電容’連接到天線，與天線的電容部分一起提供第一 一天線電路的電容； 電感’連接到天線，與天線的電感部分一起提供第—或第 -天線電路的電感；其中所述電阻、電容以及贼的至少一 述電阻部分、電感部分、以及電容部分—起提供對岸第 ，第二載波頻率的共振頻率，並提供第—和第二天線電路之 間頻譜重疊的預定級別的品質因數。 至少=地’第—和第二天線電路中的每—個都包括以下中的 可調電阻，連接到天線，盥天岣 或第二天線電路的電阻；、天相電阻部分—域供第一 15 20 可調電容’連制天線，與场_容部分 或第二天線電路的電容； 、弟 可調電感，連接到天線，與天線的電 路的ff其中所述可調電阻、可調電=及 電阻部分、電感部分、以及電容部 认载波頻率的共 和=天線電路之_譜重疊的預定級 &弟 優選地，第一和第二天線電路中的每-2=. 白埃供弟—和4二載_率上_望阻抗。 優選地，所述多頻天線陣包括： 所述第一天線電路的夭岣血 是载波頻率的大約1/2波長/弟—天、、泉電路的天線的距離 7/34 25 101年6月8曰修正替換頁 優選地，第一和第二天線電路中的每一個都包括以下中的 至少一個：單極天線；偶極天線；引向反射天線；以及螺旋天 線。 優選地，所述多頻天線陣包括： 第三天線電路，具有第三輻射特性並調諧到第三載波頻率 +，其中所述第三天線電路在所述第三載波頻率發射RF信號的 第三表示信號，其中所述第三載波頻率取決於所述RF信號的 载波頻率和第三頻率偏移；以及 第四天線電路’具有第四輻射特性並調諧到第四載波頻率 其中所述第四天線電路在所述第四載波頻率發射RF信號的 第四表不信號，其中所述第四載波頻率取決於所述RF信號 载波頻率和第四頻率偏移。 優選地，所述多頻天線陣包括： 15 第二天線電路’具有第三輻射特性並調諧到第一載波頻率 二中所述第二天線電路在所述第一載波頻率發射RF信號的 第三表示信號，以及 ，兑第四天線電路’具有第四輕射特性並調諧到第二載波頻率 1所述第四天線電路在所述第二載波頻率發射RF信 弟四表示信號。 20 根據本發_—個方面，一種射頻⑽收發器，包括 功率放大器模組，用於： 在第-發射載波醉生成出站RF㈣的第—表示信號， ϊ和户载波頻率取決於所述出站rf信號的載波頻 手和第一發射頻率偏移；以及 在第二發射載波頻率生成出站RF信號的第二表禅號， /、中所述第二發射概頻率取決於所述出站RF信號的載波頻 8/34 25 101年6月8曰修正替換頁 率和第二發射頻率偏移； 低雜訊放大器模組，用於： 在第一接收載波頻率接收入站RF信號的第一表示信號， 其中所述第一接收載波頻率取決於所述入站RF信號的載波頻 率和第一接收頻率偏移； 在第二接收載波頻率接收入站RF信號的第二表示信號， 其中所述第二接收載波頻率取決於所述入站RF信號的載波頻 率和第二接收頻率偏移；且 根據入站RF信號的第一和第二表示信號，生成入站RF信 號；以及 下變頻模組，用於將入站RF信號轉換為入站信號。 優選地，所述RF收發器還包括： 、天線，用於將功率放大器模組連接到多頻天線陣，其中所 述多頻天線陣包括： ,;;第一天線電路，具有第一輻射特性並調諧到第一發射載波 =率’其中所述第-天線電路發射出站RF信號的第 唬；以及 心第二天線電路’具有第二_射特性並麟到第二發射載波 ，其中所述第二天線電路發射出站RF信號的第二表示信 優選地，所述RF收發器還包括： 其中 天線，用於將低雜訊放大器模組連接到多頻天線陣 所述多頻天線陣包括： 9/34 1375353 101年6月8曰修正替換頁 第一天線電路，具有第二輻射特性並調諧到第二接收載波 頻率’其中所述第二天線電路接收入站RF信號的第二表示信 號。 優選地，所述第—發射载波頻率完全等於第-接收載波頻、 5 率，所述第一發射載波頻率完全等於第二接收載波頻率。 - 優選地，所述RF收發器還包括： 多頻天線陣，包括： 第一天線電路’具有第一輻射特性並調諧到第一發射載波· 頻率’其中所述第-天線電路發射出站信號的第一表示信赢 10 號；以及 · 第二天線電路，具有第二輻射特性並調諧到第二發射載波 頻率’其中所述第二天線電路發射出站信號的第二表示信 號。 優選地，所述多頻天線陣包括： 15 第一天線電路，具有第一輕射特性並調諧到第一接收載波 頻率，其中所述第—天線電路接收人站rf信號的第—表示信 號；以及 第-天線電路’具有第二輕射特性並調言皆到第二接收載波 · 頻率’其中所述第二天線電路接收人站RF信號的第二表示信 20 號。 -· 優選地，所述功率放大器模組包括： ’- 功率放大器電路，用於放大出站RF信號，以生成被放大 的出站RF信號； 第一混頻器，將被放大的出站RF信號與第一發射頻率偏 25 移混頻’以生成出站RF信號的第-表示信號；以及 第二混頻器’將被放大的出站Rp信號與第二發射頻率偏 10/34 1375353 1〇1年6月8日修正替換苜 移混頻’以生成出站RF信號的第二表示信號—一一 優選地，所述功率放大器模組包括： 第一阻抗匹配電路，連接到第一混頻器的輪出，其中第— 阻抗匹配電路被調譜，以在第一發射載波頻率提供期望的阻广 :以及 ~ 第二阻抗匹配電路’連接到第二混頻器的輪出，其中第_ 阻抗匹配電路被調諧，以在第二發射載波頻率提供期望的阻抗

10 優選地，所述功率放大器模組包括： 第一混頻器，將出站RF信號與第一發射頻率偏移混頻， 以生成出站RF信號的第一混頻表示信號； 15

、第二混頻器’將出站RF信號與第二發射頻率偏移混頻， 以生成出站RF信號的第二混頻表示信號； 第一功率放大電路，用於放大出站RF信號的第一混頻表 示信號，以生成出站胙信號的第一表示信號；以及 …第二功率放大電路，祕放大出站RF錢的第二混頻表 不信號，以生成出站RF信號的第二表示信號。 20 優選地，所述功率放大器模組包括： 混頻器，用於將出站RF信號與第一發射頻 以生成出_信號的第—混頻表示㈣和出站时號的第貝二 ，頻表示健，其中第—混頻絲信麟應上邊帶，第二 表示信號對應下邊帶； 一—第-功率放大電路，用於放大出站RF信號的第一混頻表 不^，以生成出站RF信號的第—表示信號；以及 第二功率放大電路，用於放大出站抓信號的第二混頻表 不^虎’以生成出站RF信號的第二表示信號。 11/34 25 101年6月8曰修正替換頁 根據本發明的一個方面，一種射頻(即)發射器，包括： 上變頻模組’用於將出站信號轉換成出站RF信號；以及 功率放大器模組，用於： 在第一發射載波頻率生成出站RF信號的第一表示信號， 其中所述第一發射載波頻率取決於所述出站RF信號的载波頻 率和第一發射頻率偏移；以及 在第二發射載波頻率生成出站RF信號的第二表示信號， 其中所述第二發射載波頻率取決於所述出站R{r信號的載波頻 率和第二發射頻率偏移。 優選地，所述RF發射器還包括： 頻天線陣，其中所

天線，用於將功率放大器模組連接到多 述多頻天線陣包括： 第-天線電路，具有第—輕簡性並調 f’其中所述第-夭線電路發射出站即信號的第 该：；以及 4 頻率第’具有第二輕射特性並調譜到第二發射載波 T、、中所述第二天線電路發射出站RF信號表示信 現0 優選地，所述RF發射器還包括： 多頻天線陣，包括： 頻率第 號；以及 4出站RF1W的第一表示信 頻率购紐職料二發射載波 ^羊”中所述弟-天線電路發射出⑱信號的第二表示信 12/34 1375353 優選地’崎功率放大賴組包括： 功率放大n電路，肖概 的出站RF信號； 虎，从生成被放大 第一混頻器，將被放大的出站RF 移混頻’以生成出站抓信號的第-表示信^ ^射頻率偏 第二混頻H ’賴放大的出站RF鮮 移混頻，以生成出站RF信號的第二表示信一發射頻率偏 優選地，所述功率放大器模組包括：^ 第-阻g&f路’連制第—混 阻:r電路麵，以在第-發射載波頻率二= 第二阻抗匹配電路，連接到第二混頻器的 阻抗匹配桃被爾，以在第二魏鮮提軸望的= 15 20 優選地，所述功率放大器模組包括： 第-混頻器，將出站RF信號與第一發 以生成出站RF信號的第-混頻表示信號；羊扁移此頻 第-混頻器，將出站RF信號與第二發 以生成出站RF信號的第二混頻表示信號；頻 第-功率放大電路，用於放大出站即信號的第一 示信號，以生成出站RF信號的第一表示信號；以及 …第二功率放大電路，驗放大出站RF錢的第二混頻表 示佗號，以生成出站RF信號的第二表示信號。 優選地’所述功率放大器模組包括： 混頻器，用於將出站RF信號與第—發射頻率偏移混頻， 以生成出站RF信號的第一混頻表示信號和出站即信號的第二 13/34 25 1375353 101年ό月8曰修正替換頁 混頻表示錄’其中第-混縣示錢對應二 表示信號對應下邊帶； 第一功率放大電路，用於放大出站郎信號的第一混頻表 示信號，以生成出站胙信號的第一表示信號；以及 5 第一功率放大電路，用於放大出站RF信號的第二混頻表 示信號，以生成出站RF信號的第二表示信號。 通過以下參照附圖對本發明進行的詳細描述，本發明的其 他特徵和優點將會變得明顯。 【實施方式】 1〇 圖1是根據本發明的通信系統ίο的示意框圖，通信系統 10包括多個基站和/或接入點12-16、多個無線通信設備18_32 以及網路硬體元件34。無線通信設備18_32可以是膝上主機 電腦18和26、個人數位助理主機2〇和3〇、個人電腦主機％ 和32和/或蜂寫電話主機22和28。無線通信設備的細節將會 15 參照圖2進行更詳細的描述。 基站或接入點12通過局域網連接36、38和4〇連接到網 路硬體34。網路硬體34可以是路由器、交換機、橋接器、數 據機、系統控制器等，為通信系統1〇提供廣域網連接42。為 了與它的區域内的無線通信設備通信，每個基站或接入點 20 I2-16都有相關的天線或天線陣列。通常，無線通信設備向特 定的基站或接入點12-14登記’以接收來自通信系統1〇的服 務。對於直接連接(也就是’點對點通信），無線通信設備通過 分配的通道直接通信。 通常’基_於料電話系統和類似的系統，而接入點用 25 於室内或建築内無線網路。不論何種特定類型的通信系統，每 種無線通信設備包括内置無線電裝置和/或連接到無線電裝置 14/34 !375353 盔始赍泄3B a · 10丨年6月8曰修正替換頁 在:線性放大器和/或可編^ 強寬=的，用於增強性能、降低一 5

15

20 關的’ _主機18_32以及相 置部二對：數=:=:主==°= 内践外部，的部件。本 52、設勝32包括處理模組5°、記憶體 …、線心面54、輸入介面58、以及輸出介面56。處理模 =50和52執行通常由主機完成的對應指令。例如，對於蜂寫 電话主機，處理模組50根據特定的蜂窩電話標準執行對岸的 通信功能。 " 無線電介面54允魏麟電衫6_线向其發送資料 對於從無線電裝置6〇接收的資料（例如，入站資料），無線 電介面54將資料提供給處理模組5〇供進一步處理和/或路由 到，出介面56。輸出介面56可連接到輸出顯示設備，例如顯 不器、監視器、揚聲器等’從而顯示所接收的資料。無線電介 面54還將來自處理模組50的資料提供給無線電裝置6〇。處 理模組50可通過輸入介面58從輸入設備（例如，鍵盤、鍵區 、麥克風等)接收入站資料，或者自己生成資料。對於通過輸 入介面58接收的資料’處理模組50可對資料執行對應的主機 功能和/或通過無線電介面54將其路由到無線電裝置6〇。 無線電裝置60包括主機介面犯、數位接收器處理模組64 、數模轉換模組66、濾波/增益模組68、下變頻模組7〇、低 15/34 25 1375353 101年6月8曰修正替換頁 …丁 υm贤止朁換， ίο 15 20 雜訊放大器模組72、本地振盪模組74、記 處理模組76、數模轉換器78、濾波/增益模組8〇、上變^模 組82、功率放大器模組84、以及多頻天線陣75，這將會參照 圖3-9中的一個或多個進行更詳細的描述。要注意的是;變^貝 模組70、低雜訊放大器模組72、本地振盪模組74、上變頻模 組82和功率放大器模組84都可被統稱為胙收發器卯。、 數位接收器處理模組64和數位發射處理模^7°6結合存儲 纽憶體73和/或㈣存儲的操作指令，分別執行數位接收器 =能和數位發射器魏。數位接收器功能包括但不限於，數位 中頻至基帶轉換、解調、星座解映射、解石馬、和/或解擾。數 位發射器功能包括但不限於力擾、 涅 復 '、扁馬星座映射、調製和/ 76可伟了至1F轉換。數位接收器和發射器處理模組64和 歧賴、單赠理賴❹倾理設備實施 器==以是微處理器、微控制器、數位信號處理 設備、_、邏_、類_、數；^ 了=輯 是單個存儲設備或多記刪可以 記憶體、隨機存取記憶體、易又；體的備可以是唯讀 記憶體、動態記憶體 =體:非，記憶體、靜態 設備。要注麵9心1隐體和/或任何存儲數位資訊的 ，存儲對應的操作輯電^匕的一個或多個功能時 電路、數位電路和嵌入在包_述狀態機、類比 收出站資科94 6〇通過主機介面62從主機設備接 主機介面62將出站資料94路由到數位發射 J6/34 25 1375353 ιυ丨牛6月8曰修正替換 處理模組76，發抛職組76鋪狀^ ，臟8G2. lla、、聰觀.llb、藍牙等）處理出站資料％ ’以生成數位發射格式的紐96 ^數位發射格摘資料卯可

以是數位基帶信號或者數位低中頻信號，其中數位低中頻處於 零至幾兆赫兹的頻率範圍。

數模轉換触78包括-個或乡她轉鋪，將數位發 射格式的資料％從數位域轉換成類比域。·/增益模组8〇 在將類比域給上_餘m妹/或調節類比 ，號的增益。上變頻模組82基於本地振麵組74提供的發射 器本地振3 83，將類比基帶或低中頻信號直接轉換為卯^號 。功率放大器模組84將參照圖10_13進行更詳細的描述它 放大RF乜號以生成出站即#號98。多頻天線陣75將出站即 k5虎98發射到目的設備，例如基站、接入點和/或另一個無線 通信設備。 15 20 無線電裝置60還通過多頻天線陣75接收入站RF信號88 ，其中入站RF信號88由基站、接入點或另一個無線通信設備 發射。多頻天線陣75狀站RF信號88触給低雜訊放大器 模組72，低雜訊放大器模組72可包括一個或多個低雜訊放大 器，以放大入站RF信號88，從而生成被放大的入站RF信號 。低雜§fl放大器模組72將被放大的入站即信號提供給下變頻 模組70，下變頻模組70基於本地振盪模組74提供的接收器 本地振盪81，直接將被放大的入站RF信號轉換為入站低中頻 信號。下變頻模組70將入站低中頻信號提供給濾波/增益模組 68，慮波/增盈模組68在將信號提供給模數轉換器模組66之 前，濾波和/或調節信號的增益。 模數轉換模組66包括一個或多個數模轉換器，將被濾波 17/34 25 1375353 101年6月8日修正替換頁 的入站低中頻信號從類比域轉換為數位域， 式的資料90。數位接收器處理模組64解^馬、解擾、解映射和 /或解調數位接收格式的資料90，以根據無線電裝置實施的特 定無線通信標準，重新獲取入站資料92。主機介面62通過無. 5 線電介面54將顏獲取的人站資料92提供給主機設備18_32 〇 本技術領域的人員將會理解’無線電裝置6〇可通過一個 或多個積體電路實施。例如，整個無線電裝置6〇可以集成在 一個1C上，包括多頻天線陣75。在另—個例子中，無線電裝 1〇置60可以在一個IC上實施，沒有多頻天線陣75，多頻天^ · 275在另一個1C或印刷電路板上實施、和/或作為自由結構 實施。作為另一侧子，RF收發器在一個ic上實施無線電 裝置60的剩餘部分（多頻天線陣75除外）可以在另一個π上 實施。作為另-侧子’數位接收器和發射器處理模組64和 15 76可以位於一個IC上’而無線電裝置60的剩餘模組，除去 多頻天線陣75之外，都位於另一個Ic上。 圖3是多頻天線陣75的實施例的示意圖，多頻天線陣乃 包括第-天線電路100和第二天線電路⑽。第一天線電路⑽鲁 有第-賴射特性(__100，它取決於天線的類型和極化天 2〇 、線。在這個例子中，天線可以是單極天線、偶極天線、引向反： 射天線、或螺旋天線’這在序列號為11/386,247、申請曰為·. 2006年3月21曰、標題為"PLA_ HEUCAL雌繼"以及 列號為U/45U52、申請日為2〇〇6年6月12日、 25 ，=ANER臟瞧遍ct職"的同時另案待審的專利“中ς 第-天線100調諧到第一载波頻率，第一載波頻率取決於 18/34 101年6月8曰修正替換頁 RF信號的載波頻率（例如，入站RF信號 .98)和第-頻率偏移112。第一頻率偏移112的數值將 的頻率改變相對較小的量，從而使它保持在RF收發器9〇的^ 寬内。例如’參照圖4，RF信號88或98位於9〇_z的頻帶 内，入站RF信號96有880MHz的載波頻率，和/或出站即信 號98有92_z的載波頻率。頻率偏移可高達載波頻率的幾個 百分點（例如，高達27_，這樣RF信號88或98的載波頻 率位於第:載波鮮(也就是，RF信號88或98的載波頻率加 上或減去第一頻率偏移。 第二天線電路102距第一天線電路1〇〇1/2波長（λ)，有 第一輕射特性110 ’第二輪射特性11()取決於天線的類型和極 化天線。在這個例子中’天線可以是單極天線、偶極天線、引 向反射天線、或螺旋天線，這在序列號為11/386, 24了、申請 日為 20G6 年 3 月 21 日、標題為”PLANER HELICAuNTENN= 以及序列號為11/451,752、申請日為2006年6月12日、標 題為’’ PLANER ANTENNA STRUCT臓|，的同時另案待審的專利申^ 中公開。 第二天線電路102調制第一載波頻率，第一載波頻率取 決於RF信號的載波頻率（例如，入站RF信號88和/或出站胙 信號98)和第二頻率偏移114。第二頻率偏移114的數值將卯 信號的頻率改變相對較小的量，從而使它保持在RF收發器9〇 的帶寬内。例如，參照圖4 ’ RF信號88或98位於9〇_z的 頻帶内’入站RF信號96 # 880MHz的载波頻率，和/或出站 RF信號98有920MHz的載波頻率。第二頻率偏移ιΐ4可高達 載波頻率的幾個百分點(例如，高達27MHz)，但是與第一頻率 偏移不同這樣RF #號88或98的载波頻率位於第二載波頻 19/34 101年6月8曰修正替換頁 率（也就是，RF信號88或98的載波頻率加上或減去第二頻率 偏移（Δί2)114)。 ' 參照圖3和圖4 ,第一天線電路1〇〇的回應118和第二天 線電路102的回應120取決於天線電路1〇〇和1〇2的特徵。此 5 外，在天線電路的設計中，涉及可接受級別的頻譜重疊因數 116。例如，天線電路的品質因數影響天線回應118和12〇的 選擇性(也就是’帶寬和複製(r〇U 〇ff))。天線電路1〇〇和 102的品質因數(Q)由它的電感、電阻和電容特性決定。例如 ’在串聯共振電路中ω〇Ι^ι/ω()(：，因此或者ζΗ/ω() ίο ⑶，對於並聯共振電路，ω。=/(i/lc)*/"(1-i/q2 )，且半功 率點對應dv=vO*Q/2，其中v〇是共振頻率，dv是距v〇的半功 率頻率偏移。這樣，天線電路10〇和1〇2可調諧到期望的頻率 和選擇性，以實現如圖4所示的頻譜。 圖5是多頻天線陣75的另一個實施例的示意圖，多頻天 15 線陣75包括第一天線電路100和第二天線電路102。在這個 實施例中，第一和第二天線電路1〇〇和1〇2中的每一個都分別 包括天線132和130以及阻抗匹配電路丨36和134。天線130 和132可以是單極天線、偶極天線、引向反射天線、或螺旋天 線，這在序列號為11/386, 247、申請日為2006年3月21曰 20 、^題為"PLANER HELICAL ANTENNA"以及序列號為 11/451，752 、申請日為2006年6月12日、標題為"PLANER ANTENNA STRUC_"的同時職待審的專利申請中公開。 阻抗匹配電路134和136用於將對應天線130和132的阻 抗與功率放大器模組84和/或低雜訊放大器模組72 匹配，阻 25 抗匹配電路134和136中的每一個都包括與天線130和132串 聯和/或並聯的不平衡變壓器' 電容和/或電感，以在期望的操 20/34 1375353

作頻率實現期望的電感匹配。

施例中，天線130或132的固有r、l、 !·、電阻和電容特性。這樣，通 可獲得期望的回應。在—個實 R、L、和/或c可被控制，其 實現期望的回應。在另一個實施例中’外部R、L、和蜮c與 天線130或132串聯和/或並聯，以提供期望的回應。在另一 個實施例中’外部R、L、和/或c可調節，以精確調譜天線回 應 118 或 120。 μ ϋ此’通過多九線發射RF信號，每個天線都有不同的回 應，並發射RF信號的不同表示信號(例如，利用載波頻率發射 • RF信號，所述載波頻率取決於RF信號的載波頻率加上或減去 頻率偏移），利用相同的載波頻率、通過多天線發射信號所産 生的零點減少了。此外，通過選擇相對較小的頻率偏移，不需 2〇 要改變收發器的通道帶寬。 圖7是根據本發明的多頻天線陣75的另一個實施例的示 意圖；多頻天線陣75包括第一天線電路1〇〇、第二天線電路 102、第三天線電路146、以及第四天線電路144。天線電路 100、102、144和146中的每一個都有對應的輻射特性1〇8、 25 110、148和150，這些輻射特性由波束賦形和/或不同的天線 極化産生。天線電路100、102、144和146之間的距離約為 21/34 1/2油具 、 L101年6月8曰修正替換頁 音的1 ’或者是被魏的RF錢的波長的其他部分。要注 ===第四天線電路146和丨44有與第—和第二天線電 。 2類似的結構’但是有不同的輻射特性148和15〇 信號中’第三天線電路146在第三載波頻率發射rf 信號=二ΐ示信號140(例如，入站RF信號88或者出㈣ 率偏移。第載波頻率取決於RF信號的载波頻率和第三頻 四表示天線祕144在第四紐鮮發射RF信號的第 10 第四頻车H42 ’第__率取決於RF信號的載波頻率和 表示信f。沒個實施例的頻域圖在圖9中示出，其甲四個 RF信號_ 頻ζ142中的每一個都在頻率上偏移 和162。^ 8的載波頻率不同的頻率偏移112、114、160 15 調諧了實施例，第三天線電路146被 样射辭34第三天線電路146在第一載波頻 ㈣二载=員=示;號140。、第四天線電路144被調 發射RF信號的第四:3線144在第二載波頻率 天線電路_射他1^ 這個例子中，由於第三 20 反，將會有ίΓΓΛί—场電路_舰纽方向相： 第一* —、二中旒合併，因此生成的零點是最少的， 在圖線結構°這個天線陣75的頻率域圖— 大器放大器模紅84的實施例的示意框圖，功率放 放大％ 轉放^電路17G(可以是功率放大器或預

= 和176、以及頻率偏移信號㈣和178 。 放大出站卯信號98，以生成被放大的RF 22/34 25 101年6月8曰修正替換頁

---I V 信號。第-信號源172生成第-頻率偏移 號源生成第二頻率偏移（△⑵114。要注意的是，第一和第: 頻率偏移112和114可以是具有期望頻率的正弦信號。 第一混頻器H4將被放大的rf信號與第一頻率偏移112 邮頻’以生成RF信號98的第一表示信號1〇4。第二混頻器⑽ m放，大的RF彳§雜第二頻率偏移114混頻，以生成RF信號 的弟二表不信號⑽。要注意的是天線電路⑽和⑽有期 質·和半功率隨，兩個正弦信號相乘所生成的另一 路Γ/立力於^的頻帶之外’因此可被忽略。選擇性地，天線電 。二ttt11模組可包減波，以進—步削弱另一邊帶 疋’天線電路100 * 102可調證到混頻器174或 天續雷ΐ邊帶，—個天線電路可被調諧到上邊帶，而另一個 被觸到下邊，還要注意的是，第-和第二頻率 邊帶，H同的頻率’其中RF信號的—個表示信號對應下 性實施㈣麵虹輕。錢-種選擇 信號源，以生雜組84可僅包括—個混頻器和一個 。 彳5號98的第一和第二表示信號104和106 功率率放大器模組84的另一個實施例的示意框圖， m、頻率偏包括功率放大器電路170、混頻器m和 182。功率;^〜原172和178、以及阻抗匹配電路⑽和 大的=卢電路170放大出㈣信號98,以生成被放 ，第二仲^第—域源172生成第—頻率偏移（Δη)112 —和第二_^^=移(Δί2)114 °要注意的是，第 頻率的正弦作號 2和U4可以是具有期望頻率和/或相同 23/34 1375353 θ I 101年^修正替拖百 第一混頻器174將被放大的RF信號與^~ 混頻，以生成RF信號犯的第-表示信號104。第二混頻器i 76 將被放大的RF信號與第二頻率偏移114混頻，以生成即作號 98的第二表示信號1〇6。第一阻抗匹配電路18〇包括不平^變 5 壓器、電容和/或電感，將胙信號98的第-表示信號1〇4提 供給天線陣列75。第二阻抗匹配電路182包括不平衡變壓器 、電容和/或電感’將RF信號98的第二表示信號1〇6提供仏 天線陣列75。 S 12疋力率放大益模組84的另一個實施例的示意框圖， 10 功率放大器模組84包括第一和第二功率放大電路190和192( 每一個都可以是功率放大器或預放大器）、混頻器174和176 、以及頻率偏移彳§號源172和178。功率放大電路19〇和192 放大出站RF信號98，以生成兩個被放大的RF信號。第一信 號源172生成第-頻率偏移（Δη)112，第二信號源生成第二 15頻轴移（Δί2)114。纽意岐，第-和第二頻率偏移112 和114可以是具有期望頻率的正弦信號。 第一混頻器174將兩個被放大的RF信號中的第一個與第 -頻率偏移112混頻’以生成RF信號98的第―表示信號1〇4 。第一混頻器176將兩個被放大的信號中的第二個與第二 20 頻率偏移114混頻，以生成RF信號98的第二表示信號106。 圖13是功率放大器模組的另一個實施例的示意框圖，功 率放大器模組包括第一和第二功率放大電路19〇和192(每一 個都可以是功率放大器或預放大器）、混頻器174和176、以 及頻率偏移信號源172和178 功率放大電路190和192放大 25 出站RF信號98，以生成兩個被放大的RF信號。第一信號源 172生成第一頻率偏移（Δη)112，第二信號源生成第二頻率 24/34 1375353 10丨年6^^正替槌苜 偏移（△f 2)114。要注意的是，第-和第二頻 可以是具有期望頻率的正弦信號。 第一混頻器174將被放大的RF信號與第一頻率偏移112 混頻，以生成RF信號98的第一表示信號1〇4。第二混頻器176 將被放大的RF信號與第二頻率偏移114混頻，以生成即信號 ^的第二表示信號⑽。第—阻抗匹配祕180③括不平ϋ 壓器、電容和/或電感，將即信號98的第一表示信號104提 供給天線陣列75。第二阻抗匹配電路182包括不平衡變壓器 、電容和/或電感，將即信號98的第二表示信號106提供i 天線陣列75。 …° 15 20 圖14疋功率放大器模組的另一個實施例的示意框圖功 ;;放大器极組包括第—和第二功率放大電路⑽和丨92(每一 個都可以疋功率放大器或預放大器）、混頻器174和176、以 ^率It移信號源172和178。第一混頻器174將出站RF信 i表^；~頻/偏移112混頻’以生成RF信號98的第一混 移114 d苐—混頻器176將被出站即信號與第二頻率偏 大器電^icm以生成即信號⑽的第二混頻表示信號。功率放 即信號98 Γ第放—大/信號98的第一混頻表示信號，以生成 信號98㈣表不^虎104 ’功率放大器電路192放大RF 表示信號106^頻表示信號，以生成出站RF信號98的第二 功率實關的示意框圖， 每-個都可以a人匕鄕—和第—功率放大電路⑽和192( 頻率偏疋功率放大器或預放大器）、混頻器174、以及 率偏移⑺。混頻174將出站RF信號98與第一頻 匕’以生成RF信號98的第一混頻表示信號和第 25/34 25 1375353 101年6月8曰修正替換頁 -混頻表7F信號。在這個實施例中’第—混頻表示信號對應上 邊帶105，第二混頻表示信號對應下邊帶1〇7。功率放大器電 路190放大RF信號98的第一混頻表示信號，以生成即信號 98的第一表不信號1〇4 ’功率放大器電路192放大RF信號98 5 的第二混頻表示信號’以生成出站即信號98的第二表示信號 106。 正如這裏用到的，術語“基本上，，或“大約”對相應的術 語和/或術語之間的關係提供了一種業内可接受的公差。這種 業内可接受的公差從小於则5⑽，並取決於，但不限於，元 10 件值、積體電路處理波動、溫度波動、上升和下降時間和/或 熱雜訊。術語之間的這些關係從幾個百分點的區別到極大的區 別。正如這裏可能用到的，術語“可操作地連接，，包括術語之 間的直接連接和間接連接（術語包括但不限於元件、電路和/ ，模組），其中對於間接連接，中間插入術語並不改變信號的 15 貢訊，但可以調整其電流位準、電壓位準和/或功率位準。正 如在此進-步使用的，推斷連接（亦即，—個元件根據推論連 接到另一個元件）包括兩個元件之間用相同於“連接，，的方法 直接和間接連接。正如在此進一步使用的，術語“可用於，，指 包括-個或多個功率連接、輸入、輸出等，以執行一個或多個 2〇 對應的功能，還包括推斷地連制一個或多個其他術語。正如 在此進-步使⑽’術語“與...糊”包括直接或間接連接分 離的術語和/或一個術語嵌入另一個術語。正如在此進一步使 用的’術語“比較結果有利”，指兩個或多個元件、專案、信 號等之間的比較提供-個想要的關係。例如，當想要的關係^ 5信號^具有大於信號2的振幅時，當信號1的振幅大於信號2 的振幅或信號2的振幅小於信號1的振幅時，可以得到有利的 26/34 1375353 101年6月8曰修正替換頁 比較結果。 一 -- 以上還借助於說卿定功能的執行及其_的方法步驟 對本發明進行了描述。& 了描述的方便，這些功能組成模組和 方法步驟的界限在此處被專門定義。只要這些特定的功能和關 5 係被適當地實現’選擇性的界限和順序也可被適當執行。任何 這樣的選擇性界限和順序都落人本發明的翻和精神内。 以上還借助於說明某些重要功能的功能模組對本發明進 订了描述。為了描述的方便，這些功能組成模組的界限在此處 φ 被專門定義。只要這些重要的功能被適當地實現時，也可定義 1〇 選擇性的界限。類似地，流程圖模組也在此處被專門定義來說 明某些重要的功能，為廣泛應用，流程圖模組的界限和順序可 以被另外定義’只要仍能實現這些重要功能。上述功能模組、 ，私圖功能模組的界限及順序的變化仍應被視為在申請專利 範圍的保。蒦範圍内。本領域技術人員也知悉此處所述的功能模 15 組，和其他的說明性模組、模組和元件，可以如示例或由分立 元件特殊功邊的積體電路、帶有適當軟體的處理器及類似的 | 裝置組合而成。 【圖式簡單說明】 20 圖1疋根據本發明的無線通信系統的示意框圖； 圖2疋根據本發明的無線通信系統的示意框圖； 圖3疋根據本發明的多頻天線陣的實施例的示意圖； 圖4是圖3中的多頻天線陣的回應的頻域圖； 圖5是根據本發明的多頻天線陣的另一個實施例的示意 25 框圖；. 圖6疋根據本發明的多頻天線陣的天線實施例的等效電 27/34 101年6月8曰修正替換頁 路的示意框圖； 圖；圖7是根據本發明的多頻天線陣的另一個實施例的示意 二8『二7:的/頻天線陣的—個實施例的回應頻域圖； ."#多頻天線陣的另—個實施例的回應頻域圖 圖；圖10是根據本發明的功率放大器模組的實施例的示意框

示意框圖：疋㈣本毛明的功率放大器模組的另一個實施例的 示意^2·疋根據本發明的功率放大器模組的另—個實施例的 示意=是根據本發明的功率放大器模組的另-個實施例的 示意=是根據本發明的功她模組的另一個實施例的 示：ί:5。疋根據本么明的功率放大器模組的另-個實施例的 【主要元件符號說明】 基礎服務集(BSS)區域u、u 膝上主機電腦18、26 無線通信設備23 蜂窩電話主機22、28 局域網連接36、38 通信系統10 基站和/或接入點12、16 個人數位助理主機20 ' 30 個人電腦主機24、32 網路硬體元件34 28/34 1375353 101年6月8曰修正替換頁

10

20 廣域網通信42 記憶體52 輸出介面56 無線電裝置60 主機介面62 數模轉換模組66 濾波/增益模組68 低雜訊放大器模組72 本地振盪模組74 數位發射處理模組76 濾波/增益模組80 發射器本地振盪83 入站RF信號88 入站資料92 數位發射格式的資料96 第一天線電路100 表示信號104、106 第二輻射特性110 第二頻率偏移114 回應118 天線 132、130 表示信號140、142 第三天線電路146 頻率偏移160、162 頻率偏移信號源172、178 阻抗匹配電路180、182 處理模組50 無線電介面54 輸入介面58 數位接收器處理模組64 下變頻模組70 記憶體73 多頻天線陣75 數模轉換器78 上變頻模組82 功率放大器模組84 數位接收格式的資料90 出站資料94 出站RF信號98 第二天線電路102 輻射特性108 第一頻率偏移112 頻譜重疊因數116 回應120 阻抗匹配電路136、134 第四天線電路144 輻射特性148、150 功率放大器電路170 混頻器174、176 第一功率放大電路190 29/34 25 1375353 _ 101年6月8日修正替換頁 第二功率放大電路192 30/34

Claims (1)

1. ^/5353 七、申請糊翻： ι· -種多頻天線陣，其特徵在於，包括：第—天線電路， :=特^繼到第—載波頻率，其中所述第—天線電路在 所述第一載波頻率發射射頻信號的第-表示信號，其中所述 y載波頻棘決於所述_健的·辭和第—鮮偏移； 以及第—天:緣電路’具有第二輕射特性並調譜到第二載波頻率 ’其中所述$二天線電路麵述第二銳頻 ：=表示信號，其中所述第二綱率取決於所述射 灸 載波頻率和第二頻率偏移。 10 2.如申請專利範圍帛卜員所述的多頻天線陣其中第一和第二天 線電路中的每一個都包括：天線，具有電阻部分、電感部分、 以及電容部分，其中所述電阻部分、電感部分、以及電容部分 的數值了長；供對應第一或第二載波頻率的共振頻率，並提供第 和第一天線電路之間頻譜重疊的預定級別的品質因數。 15 3.如申請專利範圍第2項所述的多頻天線陣，其中第一和第二天 線電路中的每-個都包括以下中的至少一個：電阻，連接到天 線，與天線的電阻部分一起提供第一或第二天線電路的電阻； 電谷，連接到天線，與天線的電容部分一起提供第一或第二天 ‘ 線電路的電容；電感，連接到天線，與天線的電感部分一起提 : 第或第一天線電路的電感；其中所述電阻、電容、以及電 感的至少一個與所述電阻部分、電感部分、以及電容部分一起 提供對應第一或第二載波頻率的共振頻率，並提供第一和第二 天線電路之間頻譜重疊的預定級別的品質因數。 4·如申請專利範圍第2項所述的多頻天線陣，其中第一和第二天 5 線電路中的每一個都包括以下中的至少一個：可調電阻，連接 到天線’與天線的電阻部分一起提供第一或第二天線電路的電 31/34 阻 , 101年6月8曰修正替拖百 ，可調f容，連制天線’與天_電容 或第二天線電路的電容； 八弟一 可調電感’連接到天線，與天線的電感部分一起提供 二天線電路的電感； /弟 其中所述可調電阻、可調電容、以及可調電感的至少一個 述電阻部分、電感部分、以及電容部分一起提供對應第一或第 -载波頻率的共振頻率’並提供第一和第二天線電路之間頻雄 重疊的預定級別的品質因數。 °曰 10 15 20 5· 了種射頻收發器’其特徵在於’包括：功率放大器模組，用於 :在第一發射載波頻率生成出站射頻信號的第一表示信號，其 中所述第-發射載波頻率取決於所述出站射頻信號的载波步員 率和第-發賴顿移W及在第二騎載義率生成出站射 頻信號的第二表示信號’其中所述第二發射載波頻率取決於所 述出站射頻信號的載波頻率和第二發射頻率偏移；低雜訊放大 态模組，用於·在第一接收载波頻率接收入站射頻信號的第一 表示信號，其中所述第一接收載波頻率取決於所述入站射頻信 號的載波頻率和第一接收頻率偏移；在第二接收載波頻率接收 入站射頻信號的第二表示信號，其中所述第二接收載波頻率取 決於所述入站射頻信號的載波頻率和第二接收頻率偏移； 且根據入站射頻信號的第一和第二表示信號，生成入站射頻信 號； 以及下變頻模組，用於將入站射頻信號轉換為入站信號。 6.如申請專利範圍第5項所述的射頻收發器，其中還包括：天線 ，用於將功率放大器模組連接到多頻天線陣，其中所述多頻天 25 線陣包括： 第一天線電路，具有第一輻射特性並調諧到第一發射載波頻率 32/34 1375353 JOl年6月8曰修正替換頁 ’其中所述第-天線電路發射出站射頻信號的第—表示信號； 以及第二天線電路，具有第二輕射特性並調譜到第二發射载波 頻率其中所述第二天線電路發射出站射頻信號的第二表评 •號。 。 5 7.如申凊專利範圍第5項所述的射頻收發器，其中還包括天線 ’用於將低雜訊放大器模組連接到多頻天線陣，其中所述多頻 天線陣包括： • H線電路’具有第-轴躲並調翻第—接收載波頻率 ，’其^所述第-天線電路接收人站射頻信號的第—表示信號； 10 以及第一天線電路，具有第二輻射特性並調諧到第二接收載波 頻率’其中所述第二天線電路接收入站射頻信號的第二表示作 號。 ° 8. ?射頻發射器’其特徵在於，包括：上變頻模組，用於將出 站k號轉換成出站射頻信號；以及功率放大器模組，用於：在 15 帛了發射載波頻率生成出站射頻信號的第-表示信號，其中所 述第一發射載波頻率取決於所述出站射頻信號的載波頻率和 第一發射頻率偏移； 以及在第二發射載波辦生成出站_㈣的第二表示信號 、 ，其中所述第二發射載波頻率取決於所述出站射頻信號的載波 20 頻率和第二發射頻率偏移。 9. 如申請專利範圍第8項所述的射頻發射器，其中還包括：天線 ’用於將功率放大器模組連接到多頻天線陣其中所述多頻天 線陣包括： 第-天線電路’具有第一轄射特性並調譜到第一發射載波頻率 25 ’其^所述第—天線電路發射出站射頻信號的第-表示信號； 以及第二天線電路’具有第二耗射特性並綱到第二發射載波 33/34 1375353 101年6月8日修正替換頁 頻率，其中所述第二天線電路發射出站射頻信號的第二表示信 號。 5 10. 如申請專利範圍第8項所述的射頻發射器，其中還包括： 夕頻天線陣，包括·第一天線電路，具有第一輕射特性並調諧 = === =所述第一天線電路發射出站射頻信 調譜到第二發射載波頻率’ ’具有第二轉射特性並 頻信楚的第二表示信號。〃㈣二天線電路發射出站射 34/34