Многоантенное устройство, имеющее элемент развязки
Изобретение относится к беспроводной связи. Многоантенное устройство содержит печатную плату, имеющую пластину заземления, выполненную с возможностью обеспечивать электромагнитную изоляцию между первой стороной печатной платы и второй стороной печатной платы; первый непроводящий опорный элемент, сформированный на первой стороне печатной платы; второй непроводящий опорный элемент, сформированный на второй стороне печатной платы; первую антенну, сформированную на первом непроводящем опорном элементе; и вторую антенну, сформированную на втором непроводящем опорном элементе, при этом первая антенна электрически подключена к первой точке питания на первой части печатной платы, которая не подключена к пластине заземления, и при этом вторая антенна электрически подключена ко второй точке питания на второй части печатной платы, которая не подключена к пластине заземления. Техническим результатом является уменьшение электромагнитной связи и обеспечение высокой направленности. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 10 ил.
Перекрестная ссылка на родственные заявки
Настоящее изобретение испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США номер 60/869438, поданной 11 декабря 2006 года, озаглавленной "METRO WIFI RF REPEATER", содержимое которой включено в данный документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в общем относится к беспроводной связи, а более конкретно к антенной конфигурации, связанной с беспроводным повторителем, причем антенная конфигурация состоит из близко скомпонованных антенн, имеющих ортогональную поляризацию и развязку, чтобы уменьшать электромагнитную связь и обеспечивать высокую направленность.
Уровень техники
В узле беспроводной связи, таком как беспроводной повторитель, выполненный с возможностью работать в беспроводной системе, допускающей одновременную передачу и прием пакетов (т.е. работу в дуплексном режиме), ориентация антенных модулей может быть важной для установления режима работы без помех, поскольку важно, чтобы чувствительность приемного устройства не снижалась из-за передаваемых сигналов. Она может включать в себя сети, которые используют дуплекс с временным разделением (TDD), дуплекс с частотным разделением (FDD) или другие требуемые способы работы в дуплексном режиме.
Кроме того, компоновка антенных модулей и схем повторителя в одном корпусе желательна для удобства, снижения затрат на изготовление и т.п., но такая компоновка может вызывать проблемы помех.
В корпусе полнодуплексного повторителя одна антенна или набор антенн могут работать, например, с базовой станцией, а другая антенна может работать с абонентом. Поскольку несколько сигналов одинаковой или различной частоты должны передаваться и приниматься в антеннах, которые расположены близко друг к другу, развязка этих антенн становится важной, особенно когда выполняются одновременная передача и прием с обеих сторон повторителя.
Кроме того, поскольку модуль повторителя содержит все схемы в одном корпусе, желательно размещать антенны близко с минимальным межантенным взаимодействием при сохранении допустимого усиления и во многих случаях допустимой направленности.
Для простоты изготовления примерный повторитель должен быть выполнен так, чтобы он мог легко изготовляться в крупносерийном производстве при использовании недорогой компоновки. Примерный повторитель должен быть прост в установке, чтобы способствовать простой эксплуатации пользователями. Тем не менее, возникают дополнительные проблемы при компоновке антенн и схем повторителя в непосредственной близости. Во-первых, становится трудным достигать хорошей развязки антеннами исключительно вследствие очень близкого физического расположения, даже если используются направленные антенны.
Проще говоря, чем ближе размещаются антенны, тем более вероятно антенны будут объединять энергию друг в друга, что уменьшает развязку между сторонами повторителя. Сохранение полностью или частично всенаправленной диаграммы направленности антенны затрудняется, поскольку перекрывающиеся диаграммы направленности излучения антенн, которые размещены близко друг к другу, имеют тенденцию формировать эффекты помех. Энергия от антенн дополнительно может электрически связываться через схемные элементы, к примеру, через общую пластину заземления, особенно в конфигурациях, где несколько антенн интегрируются, и пластина заземления является небольшой. Хотя использование направленной антенны может обеспечивать преимущества для повторителя в отношении увеличения диапазона и уменьшения вариации беспроводного сигнала из-за рэлеевских эффектов замирания, направленные антенны обычно не используются для применения в помещениях вследствие необходимости направленного совмещения, что находится вне компетенции или желания среднего пользователя.
Некоторые усовершенствования могут быть получены путем компенсации или аналогичных методов, когда версия сигнала, передаваемого на одной стороне повторителя, используется для того, чтобы удалять это сигнал, если он появляется на другой стороне повторителя. Однако такая компенсация может быть дорогостоящей в том, что требуются дополнительные схемы, и может быть затратной в отношении вычислений, потому что такая компенсация может приводить к введению фактора задержки в повторителе, или альтернативно, может требовать применения более дорогих и более быстрых процессоров для того, чтобы выполнять функцию компенсации.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение преодолевает вышеупомянутые проблемы посредством обеспечения многоантенного устройства, сформированного на печатной плате. Устройство включает в себя первую антенну, сформированную на первой стороне печатной платы; вторую антенну, сформированную на второй стороне печатной платы; пластину заземления, сформированную между первой антенной и второй антенной, причем пластина заземления выполнена с возможностью обеспечивать электромагнитную изоляцию между первой и второй антеннами; первый непроводящий опорный элемент, сформированный между первой антенной и пластиной заземления; второй непроводящий опорный элемент, сформированный между второй антенной и пластиной заземления. Первая антенна электрически подключена к первой точке питания на печатной плате, которая не подключена к пластине заземления, а вторая антенна электрически подключена ко второй точке питания на печатной плате, которая не подключена к пластине заземления.
Также обеспечивается многоантенное устройство, которое включает в себя печатную плату, имеющую пластину заземления, выполненную с возможностью обеспечивать электромагнитную развязку между первой стороной печатной платы и второй стороной печатной платы; первый непроводящий опорный элемент, сформированный на первой стороне печатной платы; второй непроводящий опорный элемент, сформированный на второй стороне печатной платы; третий непроводящий опорный элемент, сформированный на второй стороне печатной платы; четвертый непроводящий опорный элемент, сформированный на первой стороне печатной платы; первую антенну, сформированную на первом непроводящем опорном элементе, вторую антенну, сформированную на втором непроводящем опорном элементе; третью антенну, сформированную на третьем непроводящем опорном элементе; и четвертую антенну, сформированную на четвертом непроводящем опорном элементе.
Также обеспечивается многоантенное устройство, сформированное в печатной плате, которое включает в себя первую антенну, сформированную на первой стороне печатной платы; вторую антенну, сформированную на второй стороне печатной платы; пластину заземления, сформированную между первой антенной и второй антенной, причем пластина заземления выполнена с возможностью обеспечивать электромагнитную развязку между первой и второй антеннами; первый непроводящий опорный элемент, сформированный между первой антенной и пластиной заземления; второй непроводящий опорный элемент, сформированный между второй антенной и пластиной заземления. Первая антенна электрически подключена к первой точке питания на печатной плате, которая не подключена к пластине заземления, а вторая антенна электрически подключена ко второй точке питания на печатной плате, которая не подключена к пластине заземления.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают идентичные или функционально похожие элементы по всем отдельным представлениям и которые совместно с подробным описанием ниже формируют часть подробного описания и служат для дополнительной иллюстрации различных вариантов осуществления и пояснения различных принципов и преимуществ в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.1 является видом сбоку устройства с двумя антеннами с множеством приемопередатчиков в соответствии с различными примерными вариантами осуществления.
Фиг.2 является видом сверху устройства с двумя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.1 в соответствии с различными примерными вариантами осуществления.
Фиг.3 является видом снизу устройства с двумя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.1 в соответствии с различными примерными вариантами осуществления.
Фиг.4 является видом сбоку устройства с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков в соответствии с различными примерными вариантами осуществления.
Фиг.5 является видом сверху устройства с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.4 в соответствии с различными примерными вариантами осуществления.
Фиг.6 является видом снизу устройства с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.4 в соответствии с различными примерными вариантами осуществления.
Фиг.7 является иллюстративным представлением верхней стороны устройства с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.4 в соответствии с различными примерными вариантами осуществления.
Фиг.8 является блок-схемой устройства с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.4 в соответствии с различными примерными вариантами осуществления.
Фиг.9 является блок-схемой сети, включающей в себя устройство с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.4 в соответствии с различными примерными вариантами осуществления.
Фиг.10 является блок-схемой устройства с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.4 в соответствии с различными примерными вариантами осуществления.
Осуществление изобретения
Настоящее раскрытие сущности предоставлено для того, чтобы дополнительно пояснять с достаточными подробностями оптимальные режимы выполнения одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения. Раскрытие сущности дополнительно направлено на то, чтобы улучшать понимание и оценку принципов изобретения и его преимуществ, а не на то, чтобы ограничивать изобретение каким-либо образом. Изобретение определяется только формулой изобретения, включая все изменения, выполняемые при рассмотрении данной заявки, и все эквиваленты пунктов формулы изобретения.
Дополнительно следует понимать, что применение относительных терминов, таких как первый и второй, и т.п., если встречаются, служит исключительно для того, чтобы отличать один объект, элемент или действие от другого объекта, элемента или действия без обязательного требования или подразумевания какого-либо отношения или порядка между этими объектами, элементами или действиями. Следует отметить, что некоторые варианты осуществления могут включать в себя множество процессов или этапов, которые могут быть выполнены в любом порядке, если только не ограничены конкретным порядком в явной и обязательной форме, т.е. процессы или этапы, которые не ограничены таким образом, могут быть выполнены в любом порядке.
Большая часть предложенной функциональности и многие из предложенных принципов при реализации лучше всего поддерживаются программным обеспечением или интегральными схемами (ИС), такими как процессор цифровых сигналов и программное обеспечение для него или специализированные ИС. Предполагается, что специалисты в данной области техники, несмотря на возможно значительные усилия и множество вариантов проектирования, что обусловлено, например, доступным временем, современным уровнем техники и экономическими соображениями, на основе концепций и принципов, раскрытых в данном документе, смогут без труда создать такие программные инструкции или ИС при минимальном экспериментировании. Следовательно, в интересах краткости и для минимизации риска затруднения понимания принципов и концепций согласно настоящему изобретению, дальнейшее обсуждение такого программного обеспечения и ИС, если имеет место, должно быть ограничено сущностью относительно принципов и концепций, используемых посредством примерных вариантов осуществления.
Далее приводятся ссылки на чертежи, на которых аналогичные ссылочные позиции указывают аналогичные компоненты, причем одна ссылочная позиция может использоваться для того, чтобы идентифицировать примерный один из нескольких аналогичных компонентов.
Устройство с двумя антеннами с множеством приемопередатчиков
Фиг.1 является видом сбоку устройства с двумя антеннами с множеством приемопередатчиков в соответствии с различными примерными вариантами осуществления. Фиг.2 является видом сверху устройства с двумя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.1, а фиг.3 является видом снизу устройства с двумя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.1.
Как показано на фиг. 1-3, устройство 100 включает в себя печатную плату (PCB) 105, включающую в себя пластину заземления 110 и имеющую первую сторону 200 и вторую сторону 300, первую и вторую схемы 120A и 120B приемопередатчика, первый и второй элементы 125A и 125B электромагнитной развязки, первую и вторую антенны 130A и 130B, первый и второй непроводящие опорные элементы 135A и 135B, первый и второй горизонтальные соединительные элементы 140A и 140B, первый и второй вертикальные соединительные элементы 150A и 150B и первый и второй элементы 160A и 160B формирования поля. Первая и вторая схемы 120A и 120B приемопередатчика соединены через соединительный элемент 170, который проходит через пластину заземления 110, но не подключен к пластине заземления 110.
PCB 105 предоставляет структуру для того, чтобы подсоединять схемы, и может обеспечивать соединительные проводники между различными схемными элементами. Она включает в себя пластину 110 заземления, которая может выступать в качестве объединенного потенциала заземления для всех элементов, подключенных к PCB 105. Пластина 110 заземления сконструирована так, что она изолирует электромагнитные поля, излучаемые из первой антенны 130A на первой стороне 200, от электромагнитных полей, излучаемых из второй антенны 130B на второй стороне 300.
Первая сторона 200 PCB 105 имеет первую схему 120A приемопередатчика, первый элемент 125A электромагнитной развязки, первую антенну 130A, первый непроводящий опорный элемент 135A и первый элемент 160A формирования поля, сформированные на ней. Первая схема 120A приемопередатчика сформирована непосредственно на PCB 105; первый элемент 125A электромагнитной развязки сформирован так, чтобы покрывать первую схему 120A приемопередатчика, с тем, чтобы она была электрически изолирована; первый непроводящий опорный элемент 135A сформирован на первом элементе 125A электромагнитной развязки, и первая антенна 130A сформирована на первом непроводящем опорном элементе 135A. Первая антенна 130A подключена к первой схеме 120A приемопередатчика через первый горизонтальный соединительный элемент 140A и первый вертикальный соединительный элемент 150A, которые проходят через первый элемент 125A электромагнитной развязки, но не подключены электрически к нему. Первый элемент 160A формирования поля сформирован так, чтобы окружать первую антенну 130A.
Вторая сторона 300 PCB 105 имеет вторую схему 120B приемопередатчика, второй элемент 125B электромагнитной развязки, вторую антенну 130B, второй непроводящий опорный элемент 135B и второй элемент 160B формирования поля, сформированные на ней. Вторая схема 120B приемопередатчика сформирована непосредственно на PCB 105; второй элемент 125B электромагнитной развязки сформирован так, чтобы покрывать вторую схему 120B приемопередатчика, с тем, чтобы она была электрически изолирована; второй непроводящий опорный элемент 135B сформирован на втором элементе 125B электромагнитной развязки, и вторая антенна 130B сформирована на первом непроводящем опорном элементе 135B. Вторая антенна 130B подключена ко второй схеме 120B приемопередатчика через второй горизонтальный соединительный элемент 140B и второй вертикальный соединительный элемент 150B, которые проходят через второй элемент 125B электромагнитной развязки, но не подключены электрически к нему. Второй элемент 160B формирования поля сформирован так, чтобы окружать вторую антенну 130B.
Первая и вторая схемы 120A и 120B приемопередатчика каждая включают в себя одно или более приемо-передающих устройств, которые используют первую и вторую антенны 130A и 130B для того, чтобы передавать и принимать сигналы. Подробности работы таких приемо-передающих устройств должны быть понятными для специалистов в данной области техники и не описываются дополнительно. Если предусматривается несколько приемо-передающих устройств, то несколько приемо-передающих устройств могут быть скомпонованы по-разному так, что они могут обмениваться данными с некоторыми или всеми другими приемо-передающими устройствами и с одной или обеими антеннами 130A и 130B.
Хотя раскрытые варианты осуществления раскрывают первую и вторую схемы 120A и 120B приемопередатчика, любая или обе из них могут быть заменены на специализированные схемы передающего устройства или приемного устройства в вариантах осуществления, в которых весь приемопередатчик не требуется.
В вариантах осуществления по фиг. 1-3 две схемы 120A и 120B приемопередатчика обеспечены, по одной на каждой стороне PCB 105, причем они электрически соединены посредством соединительного элемента 170. Это, в общем, делается для того, чтобы добиваться эффективного использования ограниченного пространства на PCB 105, а также возможно уравновешивать электрические сигналы в PCB 105. Тем не менее, альтернативные варианты осуществления могут использовать одну схему приемопередатчика, сформированную только на одной стороне PCB 105. В таком случае обе антенны 130A и 130B должны быть подключены к одной схеме приемопередатчика.
Помимо этого, хотя варианты осуществления по фиг. 1-3 раскрывают, что схемы 120A и 120B приемопередатчика сформированы на PCB 105 под антеннами 130A и 130B соответственно, это приводится только в качестве примера. В альтернативных вариантах осуществления схема приемопередатчика (разделенная на несколько схем или объединенная) может быть сформирована отдельно от PCB 105. В таком случае непроводящие опорные элементы 135A и 135B могут быть сформированы непосредственно на PCB 105, с антеннами 130A и 130B, сформированными на соответствующих непроводящих опорных элементах 135A и 135B. Антенны 130A и 130B затем могут быть электрически соединены с проводниками на PCB 105, которые далее соединены с внешней схемой приемопередатчика.
Первый элемент 125A электромагнитной развязки находится на первой стороне 200 устройства 100, над первой схемой 120A приемопередатчика. Он служит для электромагнитной развязки первой схемы 120A приемопередатчика. Аналогично, второй элемент 125B электромагнитной развязки находится на второй стороне 300 устройства 100, над второй схемой 120B приемопередатчика. Он служит для электромагнитной развязки второй схемы приемопередатчика 120B и второй антенны 130B. Первый и второй элементы 125A и 125B электромагнитной развязки служат, чтобы минимизировать возможность того, что электромагнитное излучение, вызываемое работой схем 120A и 120B приемопередатчика, будет создавать помехи для антенны на соответствующей стороне.
В некоторых вариантах осуществления PCB 105 может быть многослойной PCB, и одна или обе из схем 120A и 120B приемопередатчика сформированы в PCB 105. В этом случае первый и второй элементы 125A и 125B электромагнитной развязки могут быть дополнительными пластинами заземления в PCB 105. В других вариантах осуществления первый и второй элементы 125A и 125B электромагнитной развязки могут быть металлическими корпусами, которые размещаются снаружи поверх соответствующих схем 120A и 120B приемопередатчика, или любым другим подходящим устройством для обеспечения электромагнитной развязки. Безотносительно этого первый и второй элементы 125A и 125B электромагнитной развязки должны быть подключены к пластине 110 заземления так, чтобы они поддерживали такой же электрический потенциал, как и пластина 110 заземления.
В некоторых вариантах осуществления первый и второй элементы 125A и 125B электромагнитной развязки могут быть выполнены с возможностью обеспечивать дополнительную развязку между первой и второй антеннами 130A и 130B. В других вариантах осуществления, тем не менее, первый и второй элементы 125A и 125B электромагнитной развязки могут быть выполнены с возможностью, главным образом, обеспечивать развязку для схем 120A и 120B приемопередатчика.
Первая и вторая антенны 130A и 130B являются электромагнитными антеннами, выполненными с возможностью передавать электромагнитные сигналы или принимать электромагнитные сигналы для схемы 110 приемопередатчика. В некоторых вариантах осуществления первая и вторая антенны 130A и 130B могут быть плоскими антеннами, такими как микрополосковая антенна или щелевая антенна, сформированная на или рядом с PCB. Тем не менее, любая подходящая антенна, которая может быть надлежащим образом изолирована, может использоваться в альтернативных вариантах осуществления, к примеру, дипольная антенна, антенна в форме "перевернутого F" и т.д.
В вариантах осуществления по фиг.1-3 антенны 130A и 130B выполнены так, что они могут передавать сигналы, которые являются ортогональными друг другу, чтобы дополнительно уменьшать помехи между этими сигналами. Для простоты раскрытия сущности они описываются как передающие сигналы в горизонтальной ориентации и вертикальной ориентации, которая является ортогональной горизонтальной ориентации. Тем не менее, следует понимать, что они представляют любые ориентации, которые являются ортогональными друг другу, независимо от относительной ориентации согласно любой базовой плоскости, к примеру, локального пола. Например, "горизонтальная" ориентация может составлять 45° от основания, а "вертикальная" ориентация может составлять 135° от основания. Другие ориентации, разумеется, возможны.
Первый и второй непроводящие опорные элементы 135A и 135B сформированы из непроводящего материала и служат для того, чтобы отделять антенны 130A и 130B от первого и второго элементов 125A и 125B электромагнитной развязки. Они могут быть сплошными или полыми, как требуется. Размеры и размещение первого и второго непроводящих опорных элементов 135A и 135B могут быть выбраны так, чтобы задавать определенные параметры передачи и приема для антенн 130A и 130B, поскольку разделение между антеннами 130A и 130B и первым и вторым элементами 125A и 125B электромагнитной развязки может влиять на параметры поля антенн 130A и 130B.
Первый и второй горизонтальные соединительные элементы 140A и 140B соединяют горизонтальный край соответствующей одной из первой и второй антенн 130A и 130B с соответствующей одной из схем 120A и 120B приемопередатчика так, что сигналы могут передаваться или приниматься в горизонтальной ориентации.
Первый и второй вертикальные соединительные элементы 150A и 150B соединяют вертикальный край соответствующей одной из первой и второй антенн 130A и 130B с соответствующей одной из схем 120A и 120B приемопередатчика так, что сигналы могут передаваться и приниматься в вертикальной ориентации.
Поскольку эти соединительные элементы 140A, 140B, 150A и 150B сформированы с разнесением в 90 градусов, они формируют ортогональную поляризацию, которая также может использоваться в различных конфигурациях для улучшения развязки между двумя элементами антенны. Они также могут использоваться для приема радиосигналов с разнесением в устройстве 100.
В некоторых вариантах осуществления один или более из первого и второго горизонтальных соединительных элементов 140A и 140B и первого и второго вертикальных соединительных элементов 150A и 150B могут быть исключены. Например, если первая антенна 130A передает и принимает сигналы только в вертикальной ориентации, а вторая антенна 130B передает и принимает сигналы только в горизонтальной ориентации, то первый вертикальный соединительный элемент 150A и второй горизонтальный соединительный элемент 140B могут быть исключены.
В альтернативных вариантах осуществления, которые используют другие типы антенн, первый и второй горизонтальные соединительные элементы 140A и 140B и первый и второй вертикальные соединительные элементы 150A и 150B могут быть заменены на соответствующие элементы, которые инструктируют антенне передавать сигналы в данной ориентации.
Первый и второй элементы 160A и 160B формирования поля являются металлическими структурами, сформированными вокруг краев соответствующих первой и второй антенн 130A и 130B, чтобы формировать поля (т.е. сигналы), излучаемые из одной стороны структур антенны так, чтобы часть тех полей, которые достигают антенны на противоположной стороне, значительно уменьшалась или исключалась. Эти элементы 160A и 160B формирования поля должны быть подключены к пластине 110 заземления через формирующие соединительные элементы 165 так, чтобы элементы 160A и 160B формирования поля имели такой же электрический потенциал, как пластина 110 заземления.
Элементы 160A и 160B формирования поля могут быть ограждениями, металлом, полученным выдавливанием на краях PCB, или фактическим металлическим кольцом, которое окружает PCB по краю. Также возможно формировать элементы 160A и 160B формирования поля так, чтобы обеспечивать зазубренности или другие рельефы на краю PCB так, что дифракция на крае также и для краев пластины заземления уменьшается. В некоторых вариантах осуществления элементы 160A и 160B формирования поля также могут использоваться как теплоотводы.
Первый и второй элементы 160A и 160B формирования поля могут быть опущены в некоторых вариантах осуществления, в которых достаточная развязка обеспечивается с помощью пластины 110 заземления и элементов 125A и 125B электромагнитной развязки и ортогональных антенн. Некоторые варианты осуществления также могут обеспечивать один или более элементов формирования поля на одной стороне устройства 100 и не обеспечивать на другой.
В некоторых вариантах осуществления элементы 160A и 160B формирования поля могут быть выполнены из тонких металлических листов и сформированы с подпружиненными штырями так, что когда крышки корпуса устройства компонуются с PCB, штыри прижимаются, по меньшей мере, к одной пластине заземления, чтобы изолировать электромагнитные поля от одной стороны антенны относительно полей на противоположной стороне. Эти структуры также могут быть прикреплены к крышкам посредством пазов или зажимов так, что их можно легко устанавливать в крышку.
Устройство с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков
Хотя устройство с двумя антеннами является самым простым примером многоантенного устройства с элементом электромагнитной развязки, может использоваться большее количество антенн. Фиг. 4-10 описывают варианты осуществления с использованием четырех антенн, по две на каждой стороне.
Фиг.4 является видом сбоку устройства с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков в соответствии с различными примерными вариантами осуществления. Фиг. 5 является видом сверху устройства с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.4, а фиг.6 является видом снизу устройства с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.4.
Как показано на фиг. 4-6, устройство 400 включает в себя печатную плату (PCB) 405, включающую в себя пластину 410 заземления и имеющую первую сторону 500 и вторую сторону 600, первую и вторую схемы 420A и 420B приемопередатчика, первый и второй 425A и 425B элементы электромагнитной развязки, первую, вторую, третью и четвертую антенны 430A, 430B, 430C и 430D, первый, второй, третий и четвертый непроводящие опорные элементы 435A, 435B, 435C и 435D, первый, второй, третий и четвертый горизонтальные соединительные элементы 440A, 440B, 440C и 440D, первый, второй, третий и четвертый вертикальные соединительные элементы 450A, 450B, 450C и 450D и первый, второй, третий и четвертый элементы 460A, 460B, 460C и 460D формирования поля. Первая и вторая схемы 420A и 420B приемопередатчика электрически соединены через соединительный элемент 470, который проходит через пластину 410 заземления, но не подключен к пластине 410 заземления.
PCB 405 предоставляет структуру для того, чтобы подсоединять схемы, и может обеспечивать соединительные провода между различными схемными элементами. Она включает в себя пластину 410 заземления, которая может выступать в качестве объединенного потенциала заземления для всех элементов, подключенных к PCB 405. Пластина 410 заземления также сконструирована так, что она изолирует электромагнитные поля, излучаемые из первой и четвертой антенн 430A и 430D на первой стороне 500, от электромагнитных полей, исходящих из второй и третьей антенн 430B и 430C на второй стороне 600.
Первая сторона 500 PCB 405 имеет первую схему 420A приемопередатчика, первый элемент 425A электромагнитной развязки, первую и четвертую антенны 430A и 430D, первый и четвертый непроводящие опорные элементы 435A и 435D и первый и четвертый элементы 460A и 460D формирования поля, сформированные на ней. Первая схема 420A приемопередатчика сформирована непосредственно на PCB 405; первый элемент 425A электромагнитной развязки сформирован так, чтобы покрывать первую схему 420A приемопередатчика, чтобы она была электрически изолирована; первый и четвертый непроводящие опорные элементы 435A и 435D сформированы на первом элементе 425A электромагнитной развязки, а первая и четвертая антенны 430A и 430D сформированы на первом и четвертом непроводящих опорных элементах 435A и 435D соответственно. Первая и четвертая антенны 430A и 430D подключены соответственно к первой схеме 420A приемопередатчика через первый и четвертый горизонтальные соединительные элементы 440A и 440D и первый и четвертый вертикальные соединительные элементы 450A и 450D, которые проходят через первый элемент 425A электромагнитной развязки, но не подключены электрически к нему. Первый и четвертый элементы 460A и 460D формирования поля сформированы на краях первой и четвертой антенн 430A и 430D соответственно.
Вторая сторона 600 PCB 405 имеет вторую схему 420B приемопередатчика, второй элемент 425B электромагнитной развязки, вторую и третью антенны 430B и 430C, второй и третий непроводящие опорные элементы 435B и 435C и второй и третий элементы 460B и 460C формирования поля, сформированные на ней. Вторая схема 420B приемопередатчика сформирована непосредственно на PCB 405; второй элемент 425B электромагнитной развязки сформирован так, чтобы покрывать вторую схему 420B приемопередатчика, чтобы она была электрически изолирована; второй и третий непроводящие опорные элементы 435B и 435C сформированы на втором элементе 425B электромагнитной развязки, а вторая и третья антенны 430B и 430C сформированы на втором и третьем непроводящих опорных элементах 435B и 435C соответственно. Первая и четвертая антенны 430B и 430C подключены соответственно ко второй схеме 420B приемопередатчика через второй и третий горизонтальные соединительные элементы 440A и 440D и второй и третий вертикальные соединительные элементы 450B и 450C, которые проходят через второй элемент 425B электромагнитной развязки, но не подключены электрически к нему. Второй и третий элементы 460B и 460C формирования поля сформированы на краях второй и третьей антенн 430B и 430C соответственно.
Первая и вторая схемы 420A и 420B приемопередатчика каждая включают в себя одно или более приемо-передающих устройств, которые используют, по меньшей мере, одну из антенн 430A-430D для передачи и приема сигналов. Подробности работы таких приемо-передающих устройств должны быть понятными для специалистов в данной области техники и не описываются дополнительно. Если предусмотрено несколько приемо-передающих устройств, то несколько приемо-передающие устройств могут быть скомпонованы по-разному так, что они могут обмениваться данными с некоторыми или всеми другими приемо-передающих устройствами и с одной или всеми из антенн 430A-430D.
Хотя раскрытые варианты осуществления раскрывают первую и вторую схемы 420A и 420B приемопередатчика, любая или обе из них могут быть заменены на специализированные схемы передающего устройства или приемного устройства в вариантах осуществления, в которых весь приемопередатчик не требуется.
В вариантах осуществления по фиг. 4-6, предусмотрены две схемы 420A и 420B приемопередатчика, по одной на каждой стороне PCB 405, причем они электрически соединены посредством соединительного элемента 470. Это, в общем, делается для эффективного использования ограниченного пространства на PCB 405, а также выравнивания электрических сигналов в PCB 405. Тем не менее, альтернативные варианты осуществления могут использовать одну схему приемопередатчика, сформированную только на одной стороне PCB 405. В таком случае все из антенн 430A-430D должны быть подключены к одной схеме приемопередатчика.
Помимо этого, хотя варианты осуществления по фиг. 4-6 раскрывают, что схемы 420A и 420B приемопередатчика сформированы на PCB 405 под антеннами 430A-430D соответственно, это приводится только в качестве примера. В альтернативных вариантах осуществления схема приемопередатчика (разделенная на несколько схем или объединенная) может быть сформирована отдельно от PCB 405. В таком случае непроводящие опорные элементы 435A-435D могут быть сформированы непосредственно на PCB 405, с антеннами 430A-430D, сформированными на соответствующих непроводящих опорных элементах 435A-435D. Антенны 430A-430D затем могут быть электрически соединены с проводниками на PCB 405, которые далее соединены с внешней схемой приемопередатчика.
Первый элемент 425A развязки находится на первой стороне 500 устройства 400, над первой схемой 420A приемопередатчика. Он служит для электромагнитной развязки первой схемы 420A приемопередатчика. Аналогично, второй элемент 425B электромагнитной развязки находится на второй стороне 600 устройства 400, над второй схемой 420B приемопередатчика. Он служит для электромагнитной развязки между второй схемой 420B приемопередатчика и второй и третьей антеннами 430B и 430C. Первый и второй элементы 425A и 425B электромагнитной развязки служат для минимизации того, что электромагнитное излучение, вызываемое работой схем 420A и 420B приемопередатчика, будет создавать помехи для антенны на соответствующей стороне.
В некоторых вариантах осуществления, PCB 405 может быть многослойной PCB и одна или обе из схем 420A и 420B приемопередатчика сформированы в PCB 405. В этом случае, первый и второй элементы 425A и 425B электромагнитной развязки могут быть дополнительными пластинами заземления в PCB 405. В других вариантах осуществления, первый и второй элементы 425A и 425B электромагнитной развязки могут быть металлическими корпусами, которые пригоняются снаружи по соответствующим схемам 420A и 420B приемопередатчика, или любым другим подходящим устройством для предоставления электромагнитной развязки. Безотносительно этого первый и второй элементы 425A и 425B электромагнитной развязки должны быть подключены к пластине 410 заземления так, чтобы они поддерживали такой же электрический потенциал, как и пластина 410 заземления.
В некоторых вариантах осуществления первый и второй элементы 425A и 425B электромагнитной развязки могут быть выполнены с возможностью обеспечивать дополнительную развязку между первой и четвертой антеннами 430A и 430D и второй и третьей антеннами 430B и 430C. В других вариантах осуществления первый и второй элементы 425A и 425B электромагнитной развязки могут быть выполнены с возможностью, главным образом, обеспечивать развязку для схем 420A и 420B приемопередатчика.
Первая-четвертая антенны 430A-430D являются электромагнитными антеннами, выполненными с возможностью передавать электромагнитные сигналы от или принимать электромагнитные сигналы для схем 420A и 420B приемопередатчика. В некоторых вариантах осуществления первая-четвертая антенны 430A-430D могут быть плоскими антеннами, такими как микрополосковая антенна или щелевая антенна, сформированная на или рядом с PCB. Тем не менее, любая подходящая антенна, которая может быть надлежащим образом изолирована, может использоваться в альтернативных вариантах осуществления, к примеру, дипольная антенна, антенна в форме "перевернутого F" и т.д.
В вариантах осуществления по фиг. 4-6 антенны 430A-430D выполнены так, что они могут передавать сигналы, которые являются ортогональными одной или более из других антенн 430A-430D, чтобы дополнительно уменьшать помехи между этими сигналами. Для простоты раскрытия сущности они описываются как передающие сигналы в горизонтальной ориентации и вертикальной ориентации, которая является ортогональной горизонтальной ориентации. Тем не менее, следует понимать, что они представляют любые ориентации, которые являются ортогональными друг другу, независимо от относительной ориентации согласно любой базовой плоскости, к примеру, локального поля. Например, "горизонтальная" ориентация может составлять 45° от основания, а "вертикальная" ориентация может составлять 135° от основания. Другие ориентации, разумеется, возможны.
Первый-четвертый непроводящие опорные элементы 435A-435D сформированы из непроводящего материала и служат для того, чтобы отделять соответствующие антенны 430A-430D от первого и второго элементов 425A и 425B электромагнитной развязки. Они могут быть сплошными или полыми, как требуется. Размеры и размещение первого-четвертого непроводящих опорных элементов 435A-435D могут быть выбраны так, чтобы задавать определенные параметры передачи и приема для антенн 430A-430D, поскольку разделение между антеннами 430A-430D и первым и вторым элементами 425A и 425B электромагнитной развязки может влиять на параметры поля антенн 430A-430D.
Первый-четвертый горизонтальные соединительные элементы 440A-440D соединяют горизонтальный край соответствующей одной из первой-четвертой антенн 430A-430D с соответствующей одной из схем 420A и 420B приемопередатчика так, что сигналы могут передаваться или приниматься в горизонтальной ориентации.
Первый-четвертый вертикальные соединительные элементы 450A-450D соединяют вертикальный край соответствующей одной из первой-четвертой антенн 430A-430D с соответствующей одной из схем 420A и 420B приемопередатчика так, что сигналы могут передаваться или приниматься в вертикальной ориентации.
Поскольку эти соединительные элементы 440A-440D и 450A-450D сформированы с разнесениями в 90 градусов, они формируют ортогональную поляризацию, которая также может использоваться в различных конфигурациях для улучшения развязки между двумя элементами антенны. Они также могут использоваться для приема радиосигналов с разнесением в устройстве 400.
Точный выбор ориентации антенны может варьироваться в разных вариантах осуществления и может варьироваться даже в ходе работы устройства 400. Например, первая и вторая антенны 430A и 430B могут работать с использованием горизонтальной ориентации, а третья и четвертая антенны 430C и 430D могут работать с использованием вертикальной ориентации. Таким образом, для двух антенн на данной стороне (первой и четвертой антенн 430A и 430D на первой стороне 500 и второй и третьей антенн 430B и 430C на второй стороне 600) может быть обеспечена определенная развязка, несмотря на отсутствие элемента электромагнитной развязки между ними. В альтернативе, первая и четвертая антенны 430A и 430D могут работать с использованием горизонтальной ориентации, а вторая и третья антенны 430B и 430C могут работать с использованием вертикальной ориентации. Любая из других возможных перестановок ориентаций также может использоваться по мере необходимости.
Поскольку антенны 430A-430D в этих вариантах осуществления имеют и вертикальное, и горизонтальное возбуждение, они могут быть выбраны по мере необходимости, чтобы передавать в вертикальном или горизонтальном направлении.
В некоторых вариантах осуществления, тем не менее, один или более из первого-четвертого горизонтальных соединительных элементов 440A-440D и первого-четвертого вертикальных соединительных элементов 450A-450D могут быть исключены. Например, если первая и вторая антенны 430A и 430B передают и принимают сигналы только в вертикальной ориентации, а третья и четвертая антенны 430C и 430D передают и принимают сигналы только в горизонтальной ориентации, то первый и второй горизонтальные соединительные элементы 440A и 440B и третий и четвертый вертикальные соединительные элементы 450C и 450D могут быть исключены. Возможно множество других перестановок, как должно быть понятно специалистам в данной области техники.
В альтернативных вариантах осуществления, которые используют другие типы антенн, первый-четвертый горизонтальные соединительные элементы 440A-440D и первый-четвертый вертикальные соединительные элементы 450A-450D могут быть заменены на соответствующие элементы, которые определяют передачу антенной сигналов конкретной ориентации.
Первый-четвертый элементы 460A-460D формирования поля являются металлическими структурами, сформированными вокруг краев соответствующих с первой по четвертую антенн 430A-430D, чтобы сформировать поля (т.е. сигналы), излучаемые с одной стороны антенных структур так, чтобы часть тех полей, которые достигают антенны на противоположной стороне, значительно уменьшалась или исключалась. Эти элементы 460A-460D формирования поля должны быть подключены к пластине 410 заземления через формирующие соединительные элементы 465, так чтобы элементы 460A-460D формирования поля имели такой же электрический потенциал, как пластина 110 заземления.
Элементы 460A-460D формирования поля могут быть ограждениями, металлом, полученным выдавливанием на краях PCB, или фактическим металлическим кольцом, которое окружает PCB по краю. Также возможно формировать элементы 460A-460D формирования поля так, чтобы обеспечивать зазубренности или другие рельефы на краю PCB так, что краевая дифракция, в том числе на краях пластины заземления уменьшается. В некоторых вариантах осуществления элементы 460A-460D формирования поля также могут использоваться как теплоотводы.
Некоторые или все из элементов 460A-460D формирования поля могут быть опущены в некоторых вариантах осуществления, где достаточная развязка обеспечивается с помощью пластины 410 заземления и элементов 425A и 425B электромагнитной развязки и ортогональных антенн. Некоторые варианты осуществления также могут обеспечивать один или более элементов формирования поля на одной стороне устройства 400 и не обеспечивать на другой.
В некоторых вариантах осуществления элементы 460A-460D формирования поля могут быть выполнены из тонких металлических листов и сформированы с подпружиненными штырями так, что когда крышки корпуса устройства компонуются с PCB, штыри прижимаются, по меньшей мере, к одной пластине заземления, чтобы обеспечить развязку электромагнитных полей с одной стороны антенны относительно полей на противоположной стороне. Эти структуры также могут быть прикреплены к крышкам посредством пазов или зажимов так, что их можно легко устанавливать в крышку.
Фиг.7 является иллюстративным представлением верхней стороны устройства с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.4 в соответствии с различными примерными вариантами осуществления. Как показано на фиг.7, первая сторона 500 устройства 400 показана в качестве примера. Первая сторона 500 в раскрытых вариантах осуществления включает в себя первую и четвертую антенны 430A и 430D.
Первая и четвертая антенны 430A и 430D в этих вариантах осуществления сформированы из плоских фрагментов металла, надлежащим образом выдержанных по размерам, чтобы излучать на требуемых интересующих частотах. Первый и четвертый вертикальные соединительные элементы 450A и 450D и первый и второй горизонтальные соединительные элементы 440A и 440D интегрированы в соответствующие антенны 430A и 430D посредством изгиба выступающего металлического штыря и подсоединения его к соответствующим точкам 770A, 770D, 775A и 775D возбуждения, которые, в конечном счете, подключены к одной из схем 420A или 420B приемопередатчика. В вариантах осуществления, в которых элемент 425A электромагнитной развязки является экраном от физических электромагнитных помех (EMI), сформированным на схеме 420A приемопередатчика, точки 770A, 770D, 775A и 775D возбуждения проходят через элемент 425A электромагнитной развязки для соединения со схемой 420A приемопередатчика.
Как также показано на фиг.7, непроводящие опорные элементы 435A и 435D являются квадратными элементами, которые помещаются под соответствующими антеннами 430A и 430D и соединены с элементом 125A электромагнитной развязки посредством множества столбиковых выводов.
Фиг.8 является блок-схемой устройства с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.4 в соответствии с различными примерными вариантами осуществления. Как показано на фиг.8, устройство 400 включает в себя первую сторону 500, имеющую первую и четвертую антенны 430A и 430D, вторую сторону 600, имеющую вторую и третью антенны 430B и 430C, и экранированный элемент 850 с множеством приемопередатчиков, включающий в себя схему 870 с множеством приемопередатчиков и контроллер 880.
Первая и вторая стороны 500 и 600 описаны подробно выше относительно фиг. 5 и 6. В вариантах осуществления, раскрытых на фиг.8, все антенны 430A-430D являются двунаправленными. В различных режимах они могут использоваться в качестве передающей/приемной антенной решетки, в которой некоторые передают, а некоторые принимают по мере необходимости. В альтернативных вариантах осуществления определенные антенны могут быть выделенными передающими или приемными антеннами, по мере необходимости.
Схема 870 с множеством приемопередатчиков включает в себя PCB 405 и первую и вторую схемы 420A и 420B приемопередатчика. Она содержит все схемы, необходимые для приема сигналов от антенн 430A-430D и передачи сигналов в антенны 430A-430D. Они могут включать в себя усилители, фильтры, преобразователи с повышением и понижением частоты, коммутаторы, схемы преобразования частоты, модуляторы и демодуляторы пакетов, детекторы сигналов, схемы с автоматической регулировкой усиления и т.п. Как отмечено выше, обычная работа приемо-передающих устройств известна в данной области техники и не изучается в данном документе.
Контроллер 880 включает в себя схемы, необходимые для того, чтобы управлять работой схемы 870 с множеством приемопередатчиков. Он может включать в себя пользовательский интерфейс, схему контроля каналов, схему контроля пакетов и элемент запоминающего устройства. Общая работа таких контроллеров известна в данной области техники и не изучается в данном документе.
Работа устройства с четырьмя антеннами с двумя приемопередатчиками
Фиг.9 является блок-схемой сети 900, включающей в себя устройство с четырьмя антеннами с множеством приемопередатчиков по фиг.4 в соответствии с различными примерными вариантами осуществления. Как показано на фиг.9, сеть 900 включает в себя многоантенное устройство 400 с множеством приемопередатчиков, передающее данные между базовой станцией 910 и абонентом 920.
Многоантенное устройство 400 с множеством приемопередатчиков включает в себя первую сторону 500, имеющую первую и четвертую антенны 430A и 430D, вторую сторону 600, имеющую вторую и третью антенны 430B и 430C, и экранированный элемент 850 с множеством приемопередатчиков. Эти элементы подробнее описаны выше.
Первая и вторая сети 910 и 920 представляют беспроводные сети, которые требуются для того, чтобы обмениваться информацией друг с другом. Различные варианты осуществления позволяют выполнять подключение между различными первой и второй сетями 910 и 920. В одном варианте осуществления первая сеть 910 может быть сотовой телефонной сетью, а вторая сеть 920 может быть локальной вычислительной сетью (LAN), такой как сеть IEEE 802.11. В другом варианте осуществления первая сеть 910 может быть сотовой телефонной сетью, а вторая сеть 920 может быть сетью по стандарту службы персональной связи (PCS). Другие варианты осуществления возможны, тем не менее, для любого набора сетей, которые должны быть соединены.
Работа этой сети описана относительно первой сети 910, передающей сигналы 930 и 935 нисходящей линии связи во вторую сеть 920, и второй сети 920, передающей сигналы 940 и 945 восходящей линии связи в первую сеть 910. Тем не менее, это приводится только в качестве примера. Линии 930, 935, 940 и 945 связи могут быть любым набором требуемых сигналов.
Когда вторая сеть 920 должна отправлять сообщение восходящей линии связи в первую сеть 910, она передает сообщение восходящей линии связи в сигнале 940 восходящей линии связи, который принимается посредством третьей антенны 430C на второй стороне 600 устройства 400. Третья антенна 430C передает сообщение восходящей линии связи через экранированный элемент 850 с множеством приемопередатчиков (т.е. мимо всех элементов электромагнитной развязки) и передает сообщение восходящей линии связи в сигнале 945 восходящей линии связи из четвертой антенны 430D на первой стороне 500 устройства 400. Сигнал 945 восходящей линии связи затем принимается посредством первой сети 910.
Аналогично, когда первая сеть 910 должна передавать сообщение нисходящей линии связи во вторую сеть 930, она передает сообщение нисходящей линии связи в сигнале 930 нисходящей линии связи, который принимается посредством первой антенны 430A на первой стороне 500 устройства 400. Первая антенна 430A передает сообщение нисходящей линии связи через экранированный элемент 850 с множеством приемопередатчиков (т.е. мимо всех элементов электромагнитной развязки) и передает сообщение нисходящей линии связи в сигнале 935 нисходящей линии связи из второй антенны 430B на второй стороне 600 устройства 400. Сигнал 935 нисходящей линии связи затем принимается посредством второй сети 920.
Тем не менее, поскольку обеспечена развязка сигналов на первой стороне 500 (т.е. сигналов 930 нисходящей линии связи и сигналов 945 восходящей линии связи) от сигналов на второй стороне 600 (т.е. сигналов 935 нисходящей линии связи и сигналов 940 восходящей линии связи) посредством элемента электромагнитной развязки или элементов формирования поля, помехи между этими двумя наборами сигналов могут быть минимизированы, хотя приемо-передающие устройства для передачи и приема этих двух сигналов сформированы на одной PCB.
Помимо этого, развязка сигналов 945 восходящей линии связи и сигналов 930 нисходящей линии связи на первой стороне 500 устройства 400 также может быть обеспечена средством мультиплексирования с частотным разделением, мультиплексирования с временным разделением, мультиплексирования с канальным разделением, ортогональной передачи и т.д. Аналогично развязка сигналов 940 восходящей линии связи и сигналов 935 нисходящей линии связи на второй стороне 600 устройства 400 может быть обеспечена через аналогичное средство.
В некоторых ситуациях предусмотрено простое физическое разграничение между первой и второй сетями 910 и 920. Например, в одном варианте осуществления первая сеть 910 может быть сотовой сетью, а вторая сеть 920 может быть домашней LAN. Это может иметь место в случае, когда абонент, который работает в LAN, имеет доступ к сотовой сети согласно определенной подписке.
В этом случае вторая сеть 920 (т.е. LAN), вероятно, является самой интенсивной в доме абонента. Первая сеть 910 (т.е. сотовая сеть), вероятно, является самой интенсивной вне дома абонента. Многоантенное устройство 400, таким образом, может быть помещено в окно или рядом с окном в доме, чтобы воспользоваться преимуществом этого факта. В частности, первая сторона 500 устройства 400 может быть помещена напротив окна (т.е. противостоять сотовой сети), тогда как вторая сторона 600 устройства 400 может быть помещена напротив внутренней области дома (т.е. располагаться напротив LAN).
Это может быть так же эффективным в любой ситуации, в которой физическое разграничение между двумя сетями является явным.
Хотя в вышеупомянутом раскрытии сущности первая и третья антенны 430A и 430C показаны как работающие в качестве антенн приемного устройства, а вторая и четвертая антенны 430B и 430D показаны как работающие в качестве антенн передающего устройства, это приводится только в качестве примера. Эти антенны 430A-430D могут все быть двунаправленными антеннами, и их работа может изменяться по мере необходимости, чтобы отправлять или передавать сигналы.
Работа с использованием множества полос
Фиг.10 является блок-схемой устройства 1000 с четырьмя антеннами и с множеством приемопередатчиков по фиг.4 в соответствии с различными примерными вариантами осуществления. Это устройство 1000 может свободно передавать сигналы через две различные полосы частот с использованием переменной конфигурации доступных антенн.
Как показано на фиг.10, устройство 1000 включает в себя экранированный элемент 1001 с множеством приемопередатчиков, имеющий первую сторону 1040 и вторую сторону 1080. Экранированный элемент 1001 с множеством приемопередатчиков включает в себя приемо-передающие устройства 1002 и 1004 первой полосы частот, схему 1006 первой полосы модулирующих частот, приемо-передающие устройства 1012 и 1014 второй полосы частот, схему 1016 второй полосы модулирующих частот, дуплексоры 1022, 1024, 1026, 1028, 1062, 1064, 1066 и 1068; диплексоры 1030, 1035, 1070 и 1075; первая сторона 1040 включает в себя антенны 1045A и 1045B, а вторая сторона 1080 включает в себя антенны 1085A и 1085B. Хотя не показано на фиг.10, устройство 1000 включает в себя, по меньшей мере, один элемент электромагнитной развязки, как описано выше, обеспечивающий электромагнитную развязку между антеннами 1045A и 1045B на первой стороне 1040 и антеннами 1085A и 1085B на второй стороне 1080.
Антенна 1045A может передавать или принимать сигналы 1050; антенна 1045B может передавать или принимать сигналы 1055; антенна 1085A может передавать или принимать сигналы 1090, и антенна 1085B может передавать или принимать сигналы 1095. Эти антенны 1045A, 1045B, 1085A и 1085B могут быть плоскими (к примеру, с излучателями) антеннами или любыми другими желательными типами антенн, которые могут быть эффективно изолированы друг от друга.
Приемопередатчик 1002 первой полосы частот подключен к антеннам 1045A и 1045B через диплексоры 1022, 1024, 1026 и 1028 и дуплексоры 1030 и 1035, чтобы передавать или принимать данные через антенны 1045A и 1045B. Приемопередатчик 1004 первой полосы частот подключен к антеннам 1085A и 1085B через диплексоры 1062, 1064, 1066 и 1068 и дуплексоры 1070 и 1075, чтобы передавать или принимать данные через антенны 1085A и 1085B. Схема 1006 первой полосы модулирующих частот подключена между приемо-передающим устройством 1002 первой полосы частот и приемо-передающим устройством 1004 первой полосы частот, чтобы обеспечивать связь между этими двумя схемами.
Приемопередатчик 1012 второй полосы частот подключен к антеннам 1045A и 1045B через диплексоры 1022, 1024, 1026 и 1028 и дуплексоры 1030 и 1035, чтобы передавать или принимать данные через антенны 1045A и 1045B. Приемопередатчик 1014 второй полосы частот подключен к антеннам 1085A и 1085B через диплексоры 1062, 1064, 1066 и 1068 и дуплексоры 1070 и 1075, чтобы передавать или принимать данные через антенны 1085A и 1085B. Схема 1016 второй полосы модулирующих частот подключена между приемо-передающим устройством 1012 второй полосы частот и приемо-передающим устройством 1014 второй полосы частот, чтобы обеспечивать связь между этими двумя схемами.
Диплексоры 1030, 1035 подключены между антеннами 1045A и 1045B и дуплексорами 1022, 1024, 1026, 1028. Они работают для определения того, какие сигналы должны передаваться между антеннами 1045A и 1045B и приемо-передающим устройством 1002 первой полосы частот и между антеннами 1045A и 1045B и приемо-передающим устройством 1012 второй полосы частот.
Диплексоры 1030, 1035 выполнены с возможностью разделять сигналы на основе частоты, передавая сигналы первой полосы частот в/из дуплексоров 1022 и 1024 и передавая сигналы второй полосы частот в/из дуплексоров 1024 и 1028.
Дуплексоры 1022, 1024 подключены между диплексорами 1030, 1035 и приемо-передающим устройством 1002 первой полосы частот, а дуплексоры 1026, 1028 подключены между диплексорами 1030, 1035 и приемо-передающим устройством 1012 второй полосы частот. Эти дуплексоры 1022, 1024, 1026, 1028 служат для того, чтобы маршрутизировать сигналы с немного различающими частотами в пределах первой или второй полосы частот соответственно, чтобы надлежащим образом направлять передаваемые или принимаемые сигналы между приемо-передающими устройствами 1002 и 1012 первой и второй полосы частот и диплексорами 1030, 1035.
Диплексоры 1070, 1075 подключены между антеннами 1085A и 1085B и дуплексорами 1062, 1064, 1066, 1068. Они действуют для определения того, какие сигналы должны передаваться между антеннами 1085A и 1085B и приемо-передающим устройством 1004 первой полосы частот и между антеннами 1085A и 1085B и приемо-передающим устройством 1014 второй полосы частот.
Диплексоры 1070, 1075 выполнены с возможностью разделять сигналы на основе частоты, передавая сигналы второй полосы частот в/из дуплексоров 1062 и 1064 и передавая сигналы первой полосы частот в/из дуплексоров 1064 и 1068.
Дуплексоры 1062, 1064 подключены между диплексорами 1070, 1075 и приемо-передающим устройством 1014 первой полосы частот, а дуплексоры 1066, 1068 подключены между диплексорами 1070, 1075 и приемо-передающим устройством 1004 второй полосы частот. Эти дуплексоры 1062, 1064, 1066, 1068 служат для того, чтобы маршрутизировать сигналы с немного различающими частотами в пределах первой или второй полосы частот, соответственно, чтобы надлежащим образом направлять передаваемые или принимаемые сигналы между приемо-передающими устройствами 1004 и 1014 первой и второй полосы частот и диплексорами 1070, 1075.
В альтернативных вариантах осуществления, некоторые из дуплексоров 1022, 1024, 1026, 1028, 1062, 1064, 1066, 1068, 1070 и 1075 или диплексоров 1030, 1035, 1070 и 1075 могут быть исключены, поскольку в некоторых вариантах осуществления определенные перестановки полосы частот и антенны могут быть запрещены.
В других вариантах осуществления сигналы из различных полос частот могут быть специально назначены определенным ориентациям передачи. В таких вариантах осуществления выходы дуплексоров 1022, 1024, 1026, 1028, 1062, 1064, 1066 и 1068 могут быть непосредственно подключены к антеннам 1045A, 1045B, 1085A и 1085B. Например, первая полоса частот может быть выполнена с возможностью всегда передавать/принимать, используя горизонтальную ориентацию, а вторая полоса частот может быть выполнена с возможностью всегда передавать/принимать, используя вертикальную ориентацию. В таком варианте осуществления дуплексор 1022 может быть непосредственно подключен к горизонтальному выводу антенны 1045A; дуплексор 1024 может быть непосредственно подключен к горизонтальному выводу антенны 1045B; дуплексор 1026 может быть непосредственно подключен к вертикальному выводу антенны 1045A; дуплексор 1028 может быть непосредственно подключен к вертикальному выводу антенны 1045B; дуплексор 1062 может быть непосредственно подключен к вертикальному выводу антенны 1085A; дуплексор 1064 может быть непосредственно подключен к вертикальному выводу антенны 1085B; дуплексор 1066 может быть непосредственно подключен к горизонтальному выводу антенны 1085A; и дуплексор 1068 может быть непосредственно подключен к горизонтальному выводу антенны 1085B.
Хотя вышеописанные варианты осуществления показывают использование только двух или четырех антенн наряду с двумя приемо-передающими устройствами, это приводится только в качестве примера. Многоантенные устройства с множеством приемопередатчиков, использующие различное число антенн или приемо-передающих устройств, также могут использоваться.
Кроме того, хотя вышеупомянутые варианты осуществления показывают антенны, которые являются отдельными от PCB, в альтернативных вариантах осуществления антенны могут формироваться непосредственно на противоположных сторонах PCB. В таких вариантах осуществления изолирующие слои в PCB могут формировать требуемые непроводящие опорные элементы, чтобы отделять антенны от пластины заземления. Кроме того, в таких вариантах осуществления приемопередатчик будет формироваться вне PCB и подключаться к антеннам посредством проводников на PCB. Такая интегрированная структура позволяет обеспечивать более компактное устройство.
Заключение
Это раскрытие сущности изобретения предназначено для пояснения того, каким образом создавать и использовать различные варианты осуществления в соответствии с изобретением, а не ограничивать истинный, подразумеваемый и настоящий объем и сущность изобретения. Предшествующее описание не является исчерпывающим и не ограничивает изобретение точной раскрытой формой. Модификации или варианты допустимы в свете вышеупомянутых методов. Варианты осуществления выбраны и описаны так, чтобы обеспечивать наилучшую иллюстрацию принципов изобретения и его практического применения и давать возможность специалистам в данной области техники использовать изобретение в различных вариантах осуществления и с различными модификациями, которые приспособлены к конкретному предполагаемому использованию. Все такие модификации и варианты находятся в пределах объема изобретения, как определено посредством прилагаемой формулы изобретения, которая может быть исправлена или изменена в процессе рассмотрения данной заявки на патент, и всех ее эквивалентов при интерпретации в соответствии с объемом притязаний, на который она имеет право объективно, юридически и беспристрастно. Различные схемы, описанные выше, могут быть реализованы в дискретных схемах или интегральных схемах, как требуется посредством реализации.
1. Многоантенное устройство, содержащее: печатную плату, имеющую пластину заземления, выполненную с возможностью обеспечивать электромагнитную изоляцию между первой стороной печатной платы и второй стороной печатной платы; первый непроводящий опорный элемент, сформированный на первой стороне печатной платы; второй непроводящий опорный элемент, сформированный на второй стороне печатной платы; первую антенну, сформированную на первом непроводящем опорном элементе; и вторую антенну, сформированную на втором непроводящем опорном элементе, при этом первая антенна электрически подключена к первой точке питания в первой части печатной платы, которая не подключена к пластине заземления, и при этом вторая антенна электрически подключена ко второй точке питания во второй части печатной платы, которая не подключена к пластине заземления.
2. Многоантенное устройство по п.1, в котором первый и второй непроводящие опорные элементы интегрированы в печатную плату.
3. Многоантенное устройство по п.1, в котором каждая из первой и второй антенн представляет собой одну из щелевой антенны, микрополосковой антенны, дипольной антенны и антенны в форме перевернутого F.
4. Многоантенное устройство по п.1, дополнительно содержащее: первую схему приемопередатчика, сформированную между первой стороной печатной платы и первым непроводящим опорным элементом; вторую схему приемопередатчика, сформированную между второй стороной печатной платы и вторым непроводящим опорным элементом; первый элемент электромагнитной развязки, сформированный между первой схемой приемопередатчика и первым непроводящим опорным элементом, причем первый элемент электромагнитной развязки подключен к пластине заземления; и второй элемент электромагнитной развязки, сформированный между второй схемой приемопередатчика и вторым непроводящим опорным элементом, причем второй элемент электромагнитной развязки подключен к пластине заземления.
5. Многоантенное устройство по п.1, дополнительно содержащее схему приемопередатчика, сформированную вне печатной платы и подключенную к первой и второй антеннам через проводники на печатной плате.
6. Многоантенное устройство по п.1, в котором первая антенна имеет первую поляризацию, и в котором вторая антенна имеет вторую поляризацию, отличную от первой поляризации.
7. Многоантенное устройство по п.6, в котором вторая поляризация смещена на девяносто градусов относительно первой поляризации.
8. Многоантенное устройство по п.1, в котором первая антенна может быть подключена к первому приемопередатчику, использующему одну из первой и второй поляризации, и в котором вторая антенна может быть подключена ко второму приемопередатчику, использующему одну из первой и второй поляризации.
9. Многоантенное устройство по п.1, дополнительно содержащее: первый элемент формирования поля, сформированный на первой стороне печатной платы, близко к внешнему краю первой антенны, при этом первый элемент формирования поля выполнен с возможностью формировать первые электромагнитные поля, излучаемые из первой антенны; и второй элемент формирования поля, сформированный на второй стороне печатной платы, близко к внешнему краю второй антенны, при этом второй элемент формирования поля выполнен с возможностью формировать вторые электромагнитные поля, излучаемые из второй антенны.
10. Многоантенное устройство, содержащее: печатную плату, имеющую пластину заземления, выполненную с возможностью обеспечивать электромагнитную изоляцию между первой стороной печатной платы и второй стороной печатной платы; первый непроводящий опорный элемент, сформированный на первой стороне печатной платы; второй непроводящий опорный элемент, сформированный на второй стороне печатной платы; третий непроводящий опорный элемент, сформированный на второй стороне печатной платы; четвертый непроводящий опорный элемент, сформированный на первой стороне печатной платы; первую антенну, сформированную на первом непроводящем опорном элементе; вторую антенну, сформированную на втором непроводящем опорном элементе; третью антенну, сформированную на третьем непроводящем опорном элементе; четвертую антенну, сформированную на четвертом непроводящем опорном элементе.
11. Многоантенное устройство по п.10, дополнительно содержащее: первую схему приемопередатчика, сформированную между первой стороной печатной платы и первым и четвертым непроводящими опорными элементами; вторую схему приемопередатчика, сформированную между второй стороной печатной платы и вторым и третьим непроводящими опорными элементами; первый элемент электромагнитной развязки, сформированный между первой схемой приемопередатчика и первым и четвертым непроводящими опорными элементами, причем первый элемент электромагнитной развязки подключен к пластине заземления; и второй элемент электромагнитной развязки, сформированный между второй схемой приемопередатчика и вторым и третьим непроводящими опорными элементами, причем второй элемент электромагнитной развязки подключен к пластине заземления.
12. Многоантенное устройство по п.10, дополнительно содержащее схему приемопередатчика, сформированную вне печатной платы и подключенную к первой, второй, третьей и четвертой антеннам через провода на печатной плате.
13. Многоантенное устройство по п.10, в котором первая антенна имеет первую поляризацию, в котором вторая антенна имеет вторую поляризацию, в котором третья антенна имеет третью поляризацию, в котором четвертая антенна имеет четвертую поляризацию, при этом первая, вторая, третья и четвертая поляризации содержат по меньшей мере первую ориентацию поляризации и вторую ориентацию поляризации, отличную от первой ориентации поляризации.
14. Многоантенное устройство по п.13, в котором вторая ориентация поляризации смещена на девяносто градусов относительно первой ориентации поляризации.
15. Многоантенное устройство по п.1, в котором первая антенна может быть подключена к первому приемопередатчику, использующему одну из первой и второй поляризации, в котором вторая антенна может быть подключена ко второму приемопередатчику, использующему одну из первой и второй поляризации, в котором третья антенна может быть подключена к третьему приемопередатчику, использующему одну из первой и второй поляризации, и в котором четвертая антенна может быть подключена к четвертому приемопередатчику, использующему одну из первой и второй поляризации.
16. Многоантенное устройство по п.10, дополнительно содержащее: первый элемент формирования поля, сформированный на первой стороне печатной платы, близко к внешнему краю по меньшей мере одной из первой и четвертой антенн, при этом первый элемент формирования поля выполнен с возможностью формировать первые электромагнитные поля, излучаемые по меньшей мере из одной из первой и четвертой антенн; и второй элемент формирования поля, сформированный на второй стороне печатной платы, близко к внешнему краю по меньшей мере одной из второй и третьей антенн, при этом второй элемент формирования поля выполнен с возможностью формировать вторые электромагнитные поля, излучаемые по меньшей мере из одной из второй и третьей антенн.
17. Многоантенное устройство, сформированное в печатной плате, содержащее: первую антенну, сформированную на первой стороне печатной платы; вторую антенну, сформированную на второй стороне печатной платы; пластину заземления, сформированную между первой антенной и второй антенной, при этом пластина заземления выполнена с возможностью обеспечивать электромагнитную изоляцию между первой и второй антеннами; первый непроводящий опорный элемент, сформированный между первой антенной и пластиной заземления; второй непроводящий опорный элемент, сформированный между второй антенной и пластиной заземления, при этом первая антенна электрически подключена к первой точке питания на печатной плате, которая не подключена к пластине заземления, и при этом вторая антенна электрически подключена ко второй точке питания на печатной плате, которая не подключена к пластине заземления.
18. Многоантенное устройство по п.17, в котором каждая из первой и второй антенн представляет собой одну из щелевой антенны, микрополосковой антенны, дипольной антенны и антенны в форме перевернутого F.
19. Многоантенное устройство по п.17, в котором первая антенна имеет первую поляризацию, и в котором вторая антенна имеет вторую поляризацию, отличную от первой поляризации.
20. Многоантенное устройство по п.17, в котором первая антенна имеет первую поляризацию, и в котором вторая антенна имеет вторую поляризацию, отличную от первой поляризации.
21. Многоантенное устройство по п.20, в котором вторая поляризация смещена на девяносто градусов относительно первой поляризации.
