[发明专利]天线布置

说明书

技术领域

本发明涉及用于通信系统的天线布置(antenna arrangement)，以及更具体地，涉及用在超宽带(UWB)无线通信系统中的天线布置。

背景技术

超宽带是在整个非常宽的频率范围3.1GHz-10.6GHz内传输数字数据的无线电技术。它使用通常低于-41dBm/MHz的超低传输功率，因此该技术可以完全包括在其它现有的例如Wi-Fi、GSM和蓝牙的传输频率内。这意味着超宽带可以与其它射频技术共存。然而，这具有一般为5米到20米的受限通信距离的限制。

有两种实现UWB的方案：时域方案，以具有UWB特性的脉冲波形构造信号，以及频域调制方案，使用传统的基于FFT的多(频)带正交频分复用(OFDM)，即MB-OFDM。两种UWB方案均产生在频谱内覆盖非常宽的带宽的频谱分量，即术语超宽带，从而该带宽占中心频率(通常至少500MHz)的20％以上。

超宽带的这些特性加上其非常宽的带宽，意味着UWB是用于在通信装置之间的距离在20m范围内的家庭或办公环境中提供高速无线通信的理想技术。

图1示出了用于超宽带通信的多带正交频分复用(MB-OFDM)系统中的频带布置。MB-OFDM系统包括14个子带，每个子带为528MHz，并且MB-OFDM系统使用在子带之间的每312ns跳频作为接入方法。在每个子带内，采用OFDM和QPSK或DCM编码来传输数据。应当注意，空出5GHz左右的子带，通常为5.1GHz-5.8GHz，以避免与例如802.11a WLAN系统的现有窄带系统、安全代理通信系统、或航空工业之间的干扰。

十四个子带组织为五个带组，其中四个带组均具有三个528MHz的子带，一个带组具有两个528MHz的子带。如图1所示，第一带组包括子带1、子带2和子带3。一个示例性的UWB系统将采用带组的子带间的跳频，以使得第一数据符号在带组的第一频率子带中在第一312.5ns持续时间间隔内传输，第二数据符号在带组的第二频率子带中在第二312.5ns持续时间间隔内传输，以及第三数据符号在带组的第三频率子带内在第三312.5ns持续时间间隔内传输。因此，在每个时间间隔期间，数据符号在具有528MHz带宽的各个子带内传输，例如具有以3960MHz为中心频率的528MHz基带信号的子带2。

超宽带的技术特性意味着其用于数据通信领域的应用。例如，存在广泛的各种应用，这些应用集中在以下环境中的电缆替代：

PC与外围设备之间的通信，即，诸如硬盘驱动器、光盘刻录机、打印机、扫描仪等外部装置。

诸如电视和通过无线工具连接的装置、无线扬声器等家庭娱乐设备。

例如移动电话和PDA、数码相机和MP3播放器等手持装置与PC之间的通信。

用在超宽带系统中的天线布置通常是全向(omni-directional)的，即，从有源发射元件(active radiating element)或元件组向所有方向发射无线电信号。然而，也期望使用向特定方向或特定的多个方向发射无线电信号的天线布置。

固定射束定向天线，诸如对数周期天线，是已知的，在图2中示出了一种示例性的天线布置。对数周期天线2包括地平面4以及连接到输入信号线8的多个元件6a、6b、6c、6d、6e和6f。元件6a-6f具有不同的长度，并在地平面4上按照尺寸顺序布置，最短的元件6a在一端，最长的元件6f在另一端布置。元件6a-6f中的各元件之间的距离从天线2具有元件6a的一端到天线2具有元件6f的一端对数性地增大。输入信号线8位于朝向最短的元件6a的位置，以使信号串行地提供到元件6a-6f中的每个。与6a-6f中的前一元件相比，输入信号传送到6a-6f中的后一元件所增大的长度使得元件6a-6f发射彼此轻微异相的信号。元件6a-6f的布置使得天线2在箭头10表示的方向上发射信号。

通过将发射的无线电信号引导到特定方向或特定的多个方向上，能够减少与其它邻近的通信链路之间的干扰，从而使得通信系统的容量(在可能的通信链路的数量方面)增大。

然而，尽管该对数周期天线相对于地平面沿特定方向发射无线电信号，但该方向固定并且不可调节。

因此本发明的目的是提供一种用在超宽带系统中的定向的天线布置，该天线布置使得发射的信号的方向上的某种程度可控。

发明内容