CN100358181C

CN100358181C - 用于室内无线通信的内置天线系统

Info

Publication number: CN100358181C
Application number: CNB2003101237745A
Authority: CN
Inventors: 金基镐; 金英日; 权度熏
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: DE60333531D1; KR100537501B1; EP1411584A1; JP3809160B2; EP1411584B1; JP2004140832A; CN1519976A; US20040125024A1; HK1064219A1; US6947009B2; KR20040033695A

Abstract

提供了一种用于室内无线通信的内置天线系统。所述的天线系统包括一个AP天线，除了发射面以外，该AP天线的所有表面都埋在建筑物中的选定的墙壁中，并包括连接到AP天线的一个接入点(AP)(或一个RF单元)。另一种情况是，天线系统包括穿过选定的墙壁安装的一个天线结构，和连接到天线设备的一个AP(或一个RF单元)。天线结构具有滑动结构，可以依据墙壁的厚度调整。从而，使用该天线系统可以使由于墙壁的存在而导致的频段漂移最小化，不管无线终端位于建筑物中何处，都能保证高质量的无线通信。另外，有可能增大在终端位置处的电场强度。

Description

用于室内无线通信的内置天线系统

技术领域

本发明涉及一种无线通信天线系统，特别地，涉及一种用于室内无线通信的内置天线系统。

背景技术

无线通信设备的使用具有较高的移动性，诸如网络拨号器之类的无线通信设备，由于其优越的性能在家用网络中已经被普遍采用。因此，更多的精力花费在如何提高内置天线的性能，以提高无线通信的质量。

通常，室内无线通信主要在无线局域网的一个接入点(AP)和一个笔记本电脑之间进行，所述的接入点具有较低移动性或者不具移动性。因此，室内无线通信没有引起更多的关注。

室内无线通信与室内无线环境密切相关。因此，在选定各种系数以提高室内无线通信的质量之前，首先要确定室内无线环境。

室内无线环境可能依住宅风格或者建筑类型而定，而国家和国家之间以及地区和地区之间的住宅风格和建筑类型都可能不相同。举例来说，如果在美国，在美国房屋中占了较大的百分比的独立户型的内部结构是采用非金属原材料，比如石膏灰泥板，它并不阻挡电(或无线电)波。因此，室内无线通信似乎不受天线位置或形状的影响。

相反，在韩国，在韩国房屋中占了较大的百分比的单元式住宅，以及许多其它建筑物是用钢筋或者钢框建成的，而钢筋和钢框会阻挡电(无线电)波传播。因此，无线通信的质量依天线的位置或者形状而定。

在一个传统的室内无线通信系统中，AP12和AP12的天线12a合在一起并安装在墙壁10的一个表面上，如图1所示。因此，从天线12a发射的一个信号由于墙壁10的原因只能在一个方向上传播。假若这样，信号则能成功地发射到第一无线通信终端14，无线通信终端14安装在天线12a的视线上。不过，在信号传输到墙壁10后面的第二无线通信终端16的过程中，信号可能减弱或者不能被发射到第二无线通信终端16。并且，墙壁10的存在导致天线12a的频段漂移。

通常，当图1所示的系统被用于单元式住宅时，天线12a安装在起居室内，并且从天线12a以波束形式的发射只有一个方向。因此，在起居室里提供稳定的无线通信成为可能，但是在某个房间通信速率可能被减小，或者不可能进行通信。

在采用具有较小移动性的无线通信设备进行无线通信时，在一个单元中安装几个AP会减少前面所述的问题的发生。然而，在采用具有较高的移动性的无线通信设备进行无线通信时，电(无线电)波的干扰仍然是一个严重的问题。

如上所述，传统的用于室内无线通信的天线系统能够为安装在AP天线的视线上的无线通信终端维持高质量的无线通信。然而，使用传统的天线系统难以为偏离了AP天线的视线的无线通信终端维持高质量的无线通信，比如当有一面墙壁处于终端和AP天线之间时。按照最坏的情况，使用传统的天线系统不能和无线终端进行无线通信。特别地，当AP天线安装在邻近于墙壁时，AP天线的频段可能会漂移。

发明内容

本发明提供了一种用于室内无线通信的内置天线系统，所述的天线系统无论无线终端在何位置，都能支持高质量的无线通信。

依据本发明的一个方面，为室内无线通信提供了一个天线系统，所述的天线系统包括第一接入点(AP)天线，天线的一部分结构上埋在建筑物的墙壁的一个表面里；和连接到第一AP天线的一个AP(或者RF单元)。天线系统进一步包括第二AP天线，所述的第二天线的一部分埋在墙壁的另一个表面里并且连接到该AP，其中所述建筑物的墙壁为弯形的以至于安装第一接入点天线的墙壁的一部分构成一个墙角，并且第三接入点天线安装在弯形部分的外表面，以便于在不处于第二接入点天线的视线范围内的区域内进行无线通信。

除了发射面以外，第一和第二AP天线的所有表面都埋在墙里，并且第一和第二AP天线平行于墙壁安装以使无线电波的辐射效率最大化。

除了发射面以外，第三AP天线的所有表面埋在弯形部分的外表面里，第三AP天线和外表面平行安装。

墙壁向房间里突出，第四天线安装在突出的墙壁的一个表面上以提供一第一、第二、第三天线没有覆盖的通讯范围。除了发射面以外，第四天线的所有表面埋在墙壁中，并且第四天线与墙壁平行安装。

第一AP天线和AP合在一起并埋在墙壁中。第一和第二AP天线与该AP合在一起并埋在墙壁中。第一至第三天线AP天线与该AP合在一起并埋在墙壁中。第一和第四AP天线与该AP合在一起并埋在墙壁中。

处于第一和第二AP天线和AP之间的功率分配器埋在墙壁中，功率分配器将从AP接收的信号分别供给第一和第二AP天线。

依据本发明的另一个方面，提供了一个用于室内无线通信的天线系统，所述的系统包括：第一天线装置穿过了在建筑物中选定的墙安装；并且一个AP(或者RF单元)连接到第一天线装置，其中第一天线结构为滑动结构，因此可以依据墙壁的厚度调整。

第一天线结构包括第一和第二喇叭天线，其暴露在墙壁的两个表面并且与墙壁平行；一个馈电器，将从AP接收的信号传送到第一和第二喇叭天线；和一个滑动波导壁，以滑动结构连接第一和第二喇叭天线及该馈电器，从而使得可依墙壁的厚度恰当地安装第一和第二喇叭天线。

选定的墙壁包括一个第一表面和第二表面，安装第一天线结构的第一表面和与第一表面垂直的第二表面。

第二天线结构安装在第二表面上，第二天线结构和第一天线结构具有相同的结构。

因此，依据本发明的天线系统能使由于墙壁的存在而导致的AP天线的频段漂移最小化，并且不管无线终端处于何位置都能支持高质量的无线通信。并且能够在安装了终端的地方保证电场强度。

附图说明

参照下面的附图，对实施例进行详细的说明，能更明显地说明上述的和别的方面以及有关本发明的优点，其中：

图1所示为一种用于室内无线通信的传统的天线系统的示意图；

图2所示为依据本发明的优选实施例，用于室内无线通信的内置天线系统的图示；

图3所示为依据本发明的另一优选实施例，用于室内无线通信的内置天线系统的图示；

图4所示为图2所示的内置天线系统安装在带拐角的墙表面里时的图示；以及

图5为图3所示的内置天线系统安装在第一表面和第二表面相垂直的墙里的平面视图。

具体实施方式

下面将参照附图，对依据本发明的用于室内无线通信的内置天线系统的优选实施例进行详细的说明，在图中，为了清楚起见，区域和层的厚度都被放大了。

第一实施例：

如图2所示，依据本发明的第一实施例的用于室内无线通信的内置天线系统，包括一第一接入点(AP)天线44和一第二AP天线46，所述的天线分别安装在一个建筑物中的某个墙壁10的两个表面里；和第一AP40，即一个射频单元连接到第一和第二天线44和46。所述的第一AP40安装在墙壁10的外部并与第一和第二AP天线44和46分离。还有第一功率分配器42，连接到第一AP40和第一和第二AP天线44和46，安放在墙壁10里并处于第一AP40和第一和第二AP天线44和46之间。所述的第一功率分配器42把一个信号分成两等份，所述的信号自第一AP40发送，并将分配好的信号供给第一和第二AP天线44和46。所述的第一AP40和第一功率分配器42，以及第一功率分配器42、第一和第二AP天线44和46使用第一RF电缆48互相连接。

特别地，除了发射面之外，第一AP天线44的所有的表面，都埋在墙壁10的表面里，所述的墙表面面对使用第一无线终端14的区域。最好如此地安装第一AP天线44，使得天线的无线电波的辐射效率最大，比如，将天线和墙壁10平行安装。第二AP天线46置于墙壁10的另一个表面里，另一个墙表面面对使用第二无线终端16的区域。最好的是，以和安装第一AP天线44的相同的方式安装第二AP天线46。

第一AP天线44从第一AP40接收信号，并将信号发送至安装在第一AP天线44的视线上的第一终端14，并将从第一终端14输出的信号发射至第一AP40。第二AP天线46接收从第二终端16输出的信号，并将接收的信号发送到第一AP40，还将从第一AP40接收的信号发射到第二终端16。

在一个带有房间的住宅或大楼里面，第一AP天线44和第二AP天线46中的任一个可以从图2所示的内置天线系统中省略。在这种情况下，不需要第一功率分配器42，因为从AP天线44和46中选定的一个AP天线穿过墙壁10直接连接到第一AP40。

另一种情况，图2所示的内置天线系统可以如此制造，即，将第一和第二AP天线44和46以及第一AP40合在一起并放置在墙壁10里。此外，既使在一个带有房间的住宅或大楼里，第一AP天线44和第二AP天线46中的任一个也可以和第一AP40合在一起并放置在住宅或大楼墙壁里。如果第一AP40和连接到第一AP40的AP天线44或者46是合在一起的，则不需要第一功率分配器42。

同时，由于图2所示的墙壁10结构笔直没有拐角，那么该建筑物中只有两个面对墙壁10的两个表面的区域被认为是可进行无线通信的。不过，一旦墙壁70有拐角，如图4所示，建筑物中的第一至第三区域A1，A2和A3应被认为可进行无线通信，因此，依据第一实施例的内置天线系统的结构和图2所示的天线有细微的不同。

特别地，参照图4，第三AP天线76安装在墙壁70的内表面里，并面对第一区域A1，使得在第一区域A1中可进行无线通信。第四AP天线78安装在墙壁70的外表面里，并面对第二区域A2，使得在第二区域A2中可进行无线通信。同时，由于墙壁70有拐角，从第四AP天线78发射的无线电波难以到达面对墙壁70的上表面的第三区域A3。即便无线电波到达了第三区域A3，无线电波的强度也很弱。为解决此问题，第五AP天线80安装在墙壁70的上表面，并面对第三区域A3以便于能在第三区域A3中进行无线通信。最好以相同的方式安装第三到第五AP天线76，78和80，并且安装方式和图2所示的第一和第二AP天线44和46的安装方式相同。因此，在此不再重复详细说明第三到第五AP天线76，78和80的安装。第三到第五AP天线76，78和80连接到在墙壁70外的第三AP72。墙壁70外的第三AP72和在墙壁70中第三到第五AP天线76，78和80，通过电缆互相连接。第二功率分配器74也放置在墙壁70中并处于第三和第四AP天线76和78之间。第二功率分配器74将从第三A72中发送来的信号分成三等份，并分别供给第三到第五AP天线76，78和80。第二功率分配器74和第三AP72通过第三RF电缆C相互连接，并且第二功率分配器74和第三到第五AP天线76，78和80分别通过第四到第六RF电缆C1，C2和C3相连接。

或者，图4所示的天线系统可以如此制造，即，将第三AP72和第三到第五AP天线76，78和80合在一起并放置在墙壁70里。如果这样，则不需要第二功率分配器74。

现在我们来假设图4所示的墙壁70围成一个房间，第二和第三区域A2和A3构成房间的内部，第一区域A1为房间的外部。如果这样，则第三AP天线76不是必要的。不过，虽然只有一个房间，墙壁70的形状可能向房间里面大幅度地突出，即房间有拐角。如果一个AP天线安装在一个这样的房间里，依据终端的位置无线通信终端可能不在AP天线的视线上。如果这样，依墙壁70的形状可能需要增加AP天线的数目。

第二实施例

依据本发明的第二实施例的内置天线系统，其特征在于天线系统的安装穿过了墙壁。

特别地，参照附图3，在墙壁10里有一个洞h。包括第一喇叭天线62a，第二喇叭天线62b，馈电器63和滑动波导壁64的天线装置安装在洞h中以向安装在墙壁10两边的无线通信终端(图中未示出)发射信号，所发射的信号是从墙壁10之外的第二AP60发送来的。墙壁10外面的第二AP60使用第二RF电缆66连接到墙壁10中的天线装置。第一和第二喇叭天线62a和62b安装在洞h的两端，并和墙壁10平行，并且将从馈电器63输出的信号发射到处于墙壁10的两侧的无线通信终端(图中未示出)，还将从终端输出的信号发送到馈电器63。馈电器63将从第二AP60发送来的信号供给第一和第二喇叭天线62a和62b。滑动波导壁64以滑动方式将第一和第二喇叭天线62a和62b连接到馈电器63。第二AP60连接到馈电器63。

另一方面，墙壁10有第一表面10a和第二表面10b，第一表面10a和第二表面10b互相垂直并构成墙壁10的拐角，如图5所示。如果这样，图3所示的天线装置可以分别地安装在第一表面10a和第二表面10b。

特别地，参照图5，第一天线结构90和第二天线结构92分别穿过墙的第一表面10a和第二表面10b安装。第一和第二天线结构90和92和图3所示的天线结构具有相同的结构。第一馈电器90a和第二馈电器92b分别安装在第一天线结构90和第二天线结构92上。第一和第二馈电器90a和92b连接到第二AP60，以便将从第二AP60发送来的信号供给第一和第二天线结构90和92。

本发明的发明人使用射线分析的方法分析了电场强度的分布，以证实本发明的效果。在分析过程中，对安装在墙壁的表面上或者墙里面的全向偶极子天线的性能分别进行了研究。研究是在频段2.44GHZ上完成的。在频段5GHZ上的研究结果和在频段2.44GHZ上是一样的。

现在在没有相关图的情况下对分析结果进行说明。首先，当全向偶极子天线安装在墙壁的表面时，从偶极子天线发射的信号被墙壁截住不能传播。当全向偶极子天线安装在墙壁里面时从全向偶极子天线发射的信号的电场强度分布，比全向偶极子天线安装在墙壁表面上时高25个dB。

如上所述，在依据本发明的内置天线系统中，天线安装在墙壁表面，墙壁表面面对的区域为建筑物中用于室内无线通信的终端所在的区域，并且天线平行于墙壁。因此，终端能被放置于天线的视线上而不考虑在建筑特中终端的位置。因此，从天线发射来的信号的电场强度比传统的天线系统要高。从而改进了无线通信的内在质量。此外，还可能使由于墙壁的存在而导致的频段漂移最小化。

在此，已经参照优选实施例特别地对本发明进行了展示和说明，本领域的熟练的技术人员能懂得，在其中作出的各种在形式和细节上的变化，都没有脱离定义在本发明的附加权利要求中的所定义的精神和范围。比如，本领域的熟练的技术人员可以使用一个分配器来代替如图2或4中所示的功率分配器，所述的分配器把从一个AP发送来的信号相应于AP天线的特征分成不等的部分。还有，当一个无线通信终端安装在只对着墙壁的一个表面时，选定的喇叭天线中的一个可以省略，其中如图3所示的依据本发明的第二实施例的内置天线系统安装在所述的墙壁中。其他可能的是，AP天线部分地埋在墙壁中。

Claims

1.用于室内无线通信的天线系统，包括：

第一接入点天线，第一接入点天线的一部分埋在建筑物的一墙壁的一个表面里；

连接到第一接入点天线的一个接入点；和

第二接入点天线，第二接入点天线的一部分埋在建筑物的该墙壁的另一个表面里并连接到该第一接入点，

其中所述建筑物的墙壁为弯形的以至于安装第一接入点天线的墙壁的一部分构成一个墙角，并且第三接入点天线安装在弯形部分的外表面，以便于在不处于第二接入点天线的视线范围内的区域内进行无线通信。

2.如权利要求1所述的天线系统，其中第一和第二接入点天线中除发射面之外的其所有表面都埋在墙里，并且第一和第二接入点天线与墙壁平行安装，以使无线电波的辐射效率最大化。

3.如权利要求1所述的天线系统，其中第三接入点天线除一个发射面以外，其所有表面埋在弯形部分的外表面，第三接入点天线与外表面平行安装。

4.如权利要求1所述的天线系统，其中墙壁向房间里突出，一第四天线安装在该突出的墙壁的一个表面里以提供一第一、第二、第三天线没有覆盖的通讯范围。

5.如权利要求1所述的天线系统，其中第一接入点天线与该接入点组合在一起并埋在墙壁里。

6.如权利要求1所述的天线系统，其中第一和第二接入点天线以及该接入点组合在一起并埋在墙壁里。

7.如权利要求1所述的天线系统，其中第一至第三接入点天线与该接入点组合在一起并埋在墙壁里。

8.如权利要求1所述的天线系统，其中功率分配器埋在墙壁里处于第一和第二接入点天线和接入点之间，功率分配器将从接入点接收的信号分别供给第一和第二接入点天线。

9.如权利要求1所述的天线系统，其中功率分配器埋在墙壁里处于第一至第三接入点天线和接入点之间，功率分配器将从接入点接收的信号分别供给第一至第三接入点天线。