[发明专利]具有隔离元件的多天线设备

说明书

相关申请的交叉引用

本发明涉及并要求2006年12月11日提交的题为“METRO WIFI RF REPEATER(城域WIFI RF中继器)”的美国临时专利申请No.60/869,438的 优先权，该申请的内容通过援引纳入于此。

技术领域

本发明一般涉及无线通信，尤其涉及与无线中继器相关联的天线配置，该 天线配置是由具有正交偏振和隔离以降低电磁耦合并提供高方向性的紧密封 装天线构成的。

发明背景

在诸如设计成与能够同时发射和接收分组(即，双工操作)的无线系统一 起操作的无线中继器等无线通信节点中，天线单元的定向在建立非干扰操作时 可能是重要的，因为发射信号不使接收机的灵敏度降低是关键所在。这可包括 使用时分双工(TDD)、频分双工(FDD)或其他合需双工操作方法的网络。

此外，将天线模块和中继器电路封入相同的封装内对于便利性、制造成本 降低等而言是合需的，但是这种封装会导致干扰问题。

在全双工中继器封装中，一个天线或天线集可与例如基站等一起操作，而 另一天线可与订户一起操作。由于相同或不同频率的多个信号将在靠在一起的 天线中被发射和接收，因此这些天线的隔离变得很重要，这在中继器的两侧执 行同时发射和接收之时尤其重要。

此外，由于中继器单元将所有电路纳入单个封装之内，因此期望在最小天 线-天线交互作用的情况下靠近地定位天线，同时保持可接受的增益且在多数 情形中保持可接受的方向性。

为了易于制造，示例性中继器应当被配置成使其可易于使用低成本封装在 大批量制造过程中生产。示例性中继器应当易于设置以助益便利的客户操作。 然而，在紧邻地封装中继器天线和电路时，会产生其他问题。首先，天线之间 单单因物理紧邻度就难以达成高隔离，即使在使用定向天线的情况下也是如 此。

简言之，随着天线愈被放置成靠在一起，天线彼此间就愈可能耦合能量， 这降低了中继器两侧之间的隔离。由于被放置成彼此靠近的天线的交迭辐射方 向图往往产生干扰效应，因此维持全向或半全向天线方向图变得困难。来自天 线的能量可能通过电路元件——诸如通过共享接地平面——被进一步电耦合， 在其中多个天线被集成且接地平面很小的配置中尤其如此。虽然使用定向天线 会使中继器在增大的射程和减小的无线信号变动——其归因于瑞利衰落效 应——的方面获益，但是定向天线通常由于超出普通用户的能力或期望的对方 向性对准的要求而未被用于室内应用。

一些改进可通过抵消或类似技术来获得，其中在中继器的另一侧上出现相 同信号的情况下，在中继器一侧发射的信号的版本被用于移除该相同信号。然 而，这种抵消是昂贵的，因为需要附加电路，并且可能是计算量庞大的，因为 这种抵消会导致在中继器中引入延迟因子，或者另外可能要求使用更昂贵和更 迅速的处理器来执行抵消功能。

发明内容

本发明通过提供一种以印刷电路板形式形成的多天线设备来克服以上问 题。该设备包括：第一天线，形成于印刷电路板的第一侧上；第二天线，形成 于印刷电路板的第二侧上；接地平面，形成于第一天线与第二天线之间，该接 地平面被配置成提供第一天线与第二天线之间的电磁隔离；第一非导电支承部 件，形成于第一天线与接地平面之间；第二非导电支承部件，形成于第二天线 与接地平面之间。第一天线被电连接到印刷电路板上的第一馈送点，该第一馈 送点未被连接到接地平面，并且第二天线被电连接到印刷电路板上的第二馈送 点，该第二馈送点未被连接到接地平面。

还提供了一种多天线设备，该设备包括：印刷电路板，其具有配置成提供 印刷电路板的第一侧与印刷电路板的第二侧之间的电磁隔离的接地平面；第一 非导电支承部件，形成于印刷电路板的第一侧之上；第二非导电支承部件，形 成于印刷电路板的第二侧之上；第三非导电支承部件，形成于印刷电路板的第 二侧之上；第四非导电支承部件，形成于印刷电路板的第一侧之上；第一天线， 形成于第一非导电支承部件之上；第二天线，形成于第二非导电支承部件之上； 第三天线，形成于第三非导电支承部件之上；以及第四天线，形成于第四非导 电支承部件之上。