CN101309089B - 无线通信装置与其信号收发方法 - Google Patents

Abstract

一种应用单一螺旋式电感天线的无线通信装置与其信号收发方法，可操作于多频带下。此单一螺旋式电感天线设计成具有多条不同的电感路径。通过多个开关所切换的信号路径/电感路径，来感应出不同的电感值，以符合多频带操作之所需。因为应用单一螺旋式电感天线的电路架构，所以可有效缩减电路面积。

Description

无线通信装置与其信号收发方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信装置，且特别涉及利用单一天线与多个开关即可达成多频带操作的无线通信装置。 

背景技术

随着无线局域网络(WLAN)的蓬勃发展，多模式(multimode)操作或多频(multi-band)操作的发展也逐渐成熟。以目前而言，较为常见的无线局域网络标准有：802.11a、802.11b与802.11g。802.11a的无线局域网络操作于5.2GHz；而802.11b与802.11g的无线局域网络则操作于2.4GHz。 

各种无线局域网络标准都有它们自己的长处、操作特性和成本特性，当然也有其缺点。多模式操作即可综合其长处，弥补其缺点。 

比如，多模式操作的优点至少如下。第一，多模式操作可能占有成本优势。第二，多模式操作可支持各种传输速度，故最能满足未来的市场需求。第三，多模式操作能同时满足不同的功率需求。第四，多模式操作可同时符合涵盖范围与数据传输速度的需求。 

为达成多模式/多频操作，比如，在现有的无线局域网络卡或无线局域网络路由器(router)中，乃是利用2组的RF信号收发器来达成。各组RF信号收发器必需搭配一个螺旋式电感天线。图1显示出双频操作的无线网络卡的示意图。此双频无线网络卡可操作于2.4GHz与5.2GHz下。当操作于2.4GHz下时，乃是利用RF信号收发器101与螺旋式电感天线103进行RF信号的收发。另一方面，当操作于5.2GHz下时，乃是利用RF信号收发器102与螺旋式电感天线104进行RF信号的收发。请注意，螺旋式电感天线103与104的电感值与Q值并不相同。 

虽然此种双频操作的无线局域网络卡的设计较不困难，但其电路面积却不易缩小。这是因为，电感在电路布局中会占去不小的面积，而此种双频操作的无线局域网络卡又需要2个不同感值与不同Q值的电感才能达成其目的。 

故而，较好能有一种可操作双频甚至是多频的无线通信装置(如无线局 域网络卡或无线局域网络路由器等)，其电路面积较小。 

发明内容

本发明的目的就是在提供一种可操作双频甚至是多频的无线通信装置(如无线局域网络卡或无线局域网络路由器等)与其信号收发方法，其电路面积较小。 

本发明的又一目的就是在提供一种可操作双频甚至是多频的无线通信装置(如无线局域网络卡或无线局域网络路由器等)与其信号收发方法，只需要利用单一电感天线与多重开关即可达成其目的。 

本发明提出一种可多频操作的无线通信装置。此无线通信装置包括：单一螺旋式电感天线，无线信号收发器，多个个开关，以及控制信号产生器。此单一螺旋式电感天线具有多个个电感路径，所述电感路径所感应出的电感值彼此不同。不同电感路径相关于不同频带下的操作。此信号收发器收发无线信号。所述开关的导通情形决定该无线信号在该天线内要传递于哪一条电感路径。此控制信号产生器，发出一控制信号至所述开关，以决定所述开关的导通情形。 

在上述的无线通信装置，该天线具有至少一第一电感路径与一第二电感路径。 

在上述的无线通信装置中，所述开关包括：一第一开关与一第二开关，耦合于该天线与该信号收发器，该第一开关与该第二开关的导通情形决定该无线信号在该天线内是传递于该第一电感路径或该第二电感路径。 

此外，本发明又提出一种可多频操作的无线通信装置，此无线通信装置包括：天线，信号收发器，以及开关电路。此天线至少具有第一电感路径与第二电感路径，该第一电感路径与该第二电感路径所感应出的电感值不同。此信号收发器耦合于该天线。该信号收发器收发一无线(RF)信号。此开关电路耦合于该天线与该信号收发器。该开关电路的导通情形决定该无线信号在该天线内是传递于该第一电感路径或该第二电感路径。 

上述的该无线通信装置更包括：控制信号产生器，发出一控制信号至该开关电路，以决定该开关电路的该导通情形。 

在上述的该无线通信装置中，该天线是一螺旋式电感天线。 

在上述的该无线通信装置中，该开关电路包括：第一开关以及第二开关。 此第一开关耦合至该天线，该信号收发器与该控制信号产生器。当该第一开关导通时，该无线信号传递于该第一电感路径。此第二开关耦合至该天线，该信号收发器与该控制信号产生器。当该第二开关导通时，该无线信号传递于该第二电感路径。 

更甚者，本发明又提出一种无线通信装置，可操作于一第一频带与一第二频带。该无线通信装置包括：天线，信号收发器，第一开关与第二开关，以及控制信号产生器。此天线具有至少第一电感路径与第二电感路径。该第一电感路径相关于该无线通信装置在该第一频带下的一操作。该第二电感路径相关该无线通信装置在在该第二频带下的一操作。此信号收发器耦合于该天线，该信号收发器收发一无线信号。此第一开关与此第二开关皆耦合于该天线与该信号收发器。该第一开关与该第二开关的导通情形决定该无线信号在该天线内是传递于该第一电感路径或该第二电感路径。该控制信号产生器决定该第一开关与该第二开关的该导通情形。 

在上述无线通信装置中，该天线是一螺旋式电感天线。 

更甚者，本发明又提出一种无线信号收发方法，包括下列步骤：提供一螺旋式电感天线，其具有多个条电感路径；提供一信号收发器，用于收发一无线信号；提供一开关电路，其导通情形决定该无线信号在该螺旋式电感天线内的传递路径；以及利用一控制信号产生器发出一控制信号至该开关电路，以决定该开关电路的导通情形。 

在上述无线信号收发方法中，该螺旋式电感天线具有至少一第一电感路径与一第二电感路径。 

在上述无线信号收发方法中，该开关电路包括：一第一开关与一第二开关，该第一开关与该第二开关的导通情形决定该无线信号在该螺旋式电感天线内是传递于该第一电感路径或该第二电感路径。 

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。 

附图说明

图1是现有的多频带无线通信装置的示意图。 

图2是根据本发明第一实施例的多频带无线通信装置的示意图。 

图3显示第一实施例操作于2.4GHz时的示意图。 

图4显示第一实施例操作于5.2GHz时的示意图。 

图5显示本发明第二实施例的无线信号收发方法的流程图。 

附图符号说明 

101、102、203：RF信号收发器 

103、104、201：螺旋式电感天线 

205：控制信号产生器 

207、209：开关。 

具体实施方式

为能有效缩减电路面积又可达成多频操作，在本发明实施例中，乃是利用单一电感，一RF信号收发器与多重开关来达成其目的。在底下说明中，乃是以操作于2.4GHz与5.2GHz为例做说明。现有此技者当知，本实施例亦可应用于其它不同频带。甚至，现有此技者也可通过底下说明来了解该如何将本实施例应用至三频带操作模式甚至更多频带操作模式下。 

图2显示根据本发明第一较佳实施例的无线通信装置的示意图。如图2所示，此无线通信装置至少包括：螺旋式电感天线201，RF信号收发器203，控制信号产生器205，以及开关207与209。 

螺旋式电感天线201，比如为不等宽电感(tapered inductor)，其特征在于，其宽度可能未必相同。如图2所示，在螺旋式电感天线201的4个宽度W1-W4中，彼此都不相同，甚至，其关系可能为：W3>W2>W1>W4。在此实施例中，利用此不等宽电感的原因在于，较容易计算出其电感值。 

此外，螺旋式电感天线201的另一特征在于，其至少包括数条不同的电感路径。在此，所谓的电感路径指的是，RF信号在螺旋式电感天线201内部所通过的路径。如所知般，如果RF信号所走的路径不同的话，则其所感应出的电感值也会不同。故而，如果能设计出数条不同的电感路径的话，则即可感应出数种不同的电感值。这些不同的电感值可应用于不同频带的操作模式下。如此一来，即可利用单一螺旋式电感天线来感应出不同电感值，以应用于多频带操作的无线通信装置中。 

RF信号收发器203耦合至螺旋式电感天线201。RF信号收发器203具有端点OUT与IN。由RF信号收发器203所产生的RF信号从端点OUT送出。由外部信号源所送出的RF信号则从端点IN被RF信号收发器203所接收。

控制信号产生器205耦合至开关207与209。控制信号产生器205用于送出控制信号CTL1与CLT2至开关207与209，以控制开关207与209的导通/关闭。在本实施例中，开关207与209基本上不会同时导通。也就是说，当开关207为导通时，开关209会被关闭；反之亦然。 

开关207与209耦合至螺旋式电感天线201，RF信号收发器203与控制信号产生器205。开关207与209的导通/关闭乃是受控制于控制信号产生器205所送出的控制信号CTL1与CTL2。比如，当要操作于2.4GHz时，开关207会导通，而开关209则关闭。反之，当要操作于5.2GHz时，开关207会关闭，而开关209则导通。 

底下请参考图3与图4来了解，当本实施例操作于2.4GHz或5.2GHz时，由开关的切换导致不同的电感路径(信号路径)，来符合双频操作的目的。 

图3显示当本实施例操作于2.4GHz时，由开关207/209的切换所导致的电感路径。当要操作于2.4GHz时，开关207会导通，而开关209则关闭。所以，要操作于2.4GHz时，信号路径将如箭头方向所示，其中图3的数字1-5只是用于更加清楚显示信号流动的方向。 

如图3所示，先说明发送RF信号的过程。由RF信号收发器203所发出的RF信号会由信号馈出点OUT送出至螺旋式电感天线201的端点A(沿着路径1)。接着，RF信号会在螺旋式电感天线201内部传递，并从端点B送至开关207(沿着路径2)。因为开关207是导通的，所以，RF信号可通过开关207，并馈入至螺旋式电感天线201的端点C(沿着路径3与4)。接着，RF信号在螺旋式电感天线201的最外圈传递并发射出去。 

接着，将说明RF信号的接收方式。外部发出的RF信号的接收路径相反于上述的传递路径。最后，由外部所发出的RF信号会从端点D由RF信号收发器203所接收(沿着路径5)。 

如上所述，当操作于2.4GHz时，由于RF信号通过较长的电感路径，所以所感应出的电感值较大。 

图4显示当本实施例操作于5.2GHz时，由开关207/209的切换所导致的电感路径。当要操作于5.2GHz时，开关207会关闭，而开关209则导通。所以，当操作于5.2GHz时，信号路径将如箭头方向所示，其中图4的数字6-9只是用于更加清楚显示信号流动的方向。 

如图4所示，先说明发送RF信号的过程。由RF信号收发器203所发出 的RF信号会由信号馈出点OUT送出开关209(沿着路径6)。因为开关209是导通的，所以，RF信号可通过开关209，并馈入至螺旋式电感天线201的端点C(沿着路径7)。接着，RF信号在螺旋式电感天线201的最外圈传递(沿着路径8)并发射出去。 

接着，将说明RF信号的接收方式。外部发出的RF信号的接收路径相反于上述的传递路径。最后，由外部所发出的RF信号会从端点D由RF信号收发器203所接收(沿着路径9)。 

如上所述，当操作于5.2GHz时，由于RF信号通过较短的电感路径，所以所感应出的电感值较小。 

更甚者，现有此技者可从本实施例的描述得知，本实施例甚至可扩展应用至多频带操作模式下，只需要将单一螺旋式电感天线设计成具有多条不同的电感路径，并配搭多个开关即可。 

底下，说明本发明另一实施例的无线信号收发方法。如图5所示，首先，提供单一螺旋式电感天线，其具有多个条电感路径，如步骤501所示。提供一信号收发器，用于收发无线信号，如步骤503所示。提供一开关电路，其导通情形决定该无线信号在该天线内的传递路径，如步骤505所示。在步骤505中，此开关电路比如包括图2的2个开关207与209，所述开关的导通情形将决定无线信号在天线内要如何传递，以适合于多频带操作。利用一控制信号产生器发出控制信号至该开关电路，以决定该开关电路的导通情形，如步骤507所示。在步骤507中，比如，当某一个开关导通时，可在某一频带来收发无线信号；而当另一个开关导通时，则可在另一频带来收发无线信号。如此，即可利用单一螺旋式电感天线来达成多频带操作的目的。 

由上述说明可了解，在上述实施例中，只需应用单一螺旋式电感天线与数个开关即可达成切换频带的目的。所以，在上述实施例中，可有效缩减电路面积，因为只使用单一螺旋式电感天线。

Claims (10)

1.一种无线通信装置，包括：

一螺旋式电感天线，具有至少一第一电感路径与一第二电感路径，该第一电感路径与该第二电感路径的线宽不同，该第一电感路径与该第二电感路径所感应出的电感值不同；

一无线信号收发器，耦合于该螺旋式电感天线，该无线信号收发器通过该螺旋式电感天线发送或接收一无线信号；以及

一开关电路，耦合于该螺旋式电感天线与该无线信号收发器，该开关电路的导通情形决定该无线信号在该螺旋式电感天线内是传递于该第一电感路径或该第二电感路径以进行发送或接收，从而使得该无线通信装置在该螺旋式电感天线下具有多频操作的特性。

2.如权利要求1所述的无线通信装置，更包括：

一控制信号产生器，发出一控制信号至该开关电路，以决定该开关电路的该导通情形。

3.如权利要求2所述的无线通信装置，其中，该开关电路包括：

一第一开关，耦合至该螺旋式电感天线，该无线信号收发器与该控制信号产生器，当该第一开关导通时，该无线信号传递于该第一电感路径以进行发送或接收；以及

一第二开关，耦合至该螺旋式电感天线，该无线信号收发器与该控制信号产生器，当该第二开关导通时，该无线信号传递于该第二电感路径以进行发送或接收，并且，同时只开启所述第一开关和第二开关中的一个开关。

4.一种无线通信装置，可操作于一第一频带与一第二频带，该无线通信装置包括：

单一螺旋式电感天线，具有至少一第一电感路径与一第二电感路径，该第一电感路径与该第二电感路径的线宽不同，该第一电感路径相关于该无线通信装置在该第一频带下的一操作，而该第二电感路径相关该无线通信装置于在该第二频带下的一操作；

一无线信号收发器，耦合于该单一螺旋式电感天线，该无线信号收发器通过所述单一螺旋式电感天线发送或接收一无线信号；

一第一开关与一第二开关，耦合于该单一螺旋式电感天线与该无线信号 收发器，该第一开关与该第二开关的导通情形决定该无线信号在该单一螺旋式电感天线内是传递于该第一电感路径或该第二电感路径以进行发送或接收，从而使得该无线通信装置在该单一螺旋式电感天线下具有多频操作的特性；以及

一控制信号产生器，决定该第一开关与该第二开关的该导通情形，并且，同时只开启所述第一开关和第二开关中的一个开关。

5.一种可多频操作的无线通信装置，该无线通信装置包括：

单一螺旋式电感天线，该单一螺旋式电感天线具有多个电感路径，所述电感路径的线宽不同，所述电感路径所感应出的电感值彼此不同，不同电感路径相关于不同频带下的操作；

一无线信号收发器，用于通过该单一螺旋式电感天线发送或接收一无线信号；

多个开关，所述开关的导通情形决定该无线信号在该单一螺旋式电感天线内要传递于哪一条电感路径；以及

一控制信号产生器，用于发出一控制信号至所述开关，以决定所述开关的导通情形，从而决定该无线信号在该单一螺旋式电感天线内是传递于哪一条电感路径以进行发送或接收，并且使得该无线通信装置在该单一螺旋式电感天线下具有多频操作的特性。

6.如权利要求5所述的无线通信装置，其中，该单一螺旋式电感天线具有至少一第一电感路径与一第二电感路径。

7.如权利要求6所述的无线通信装置，其中，所述开关包括：

一第一开关与一第二开关，耦合于该单一螺旋式电感天线与该无线信号收发器，该第一开关与该第二开关的导通情形决定该无线信号在该单一螺旋式电感天线内是传递于该第一电感路径或该第二电感路径以进行发送或接收，并且，同时只开启所述第一开关和第二开关中的一个开关。

8.一种无线信号收发方法，包括下列步骤：

提供一螺旋式电感天线，其具有多条电感路径，所述电感路径的线宽不同；

提供一无线信号收发器，用于通过该螺旋式电感天线发送或接收一无线信号；

提供一开关电路，其导通情形决定该无线信号在该螺旋式电感天线内的 传递路径；以及

利用一控制信号产生器发出一控制信号至该开关电路，以决定该开关电路的导通情形，从而决定该无线信号在该螺旋式电感天线内是传递于哪一条电感路径以进行发送或接收，并且使得应用有该螺旋式电感天线的一无线通信装置具有多频操作的特性。

9.如权利要求8所述的无线信号收发方法，其中，该螺旋式电感天线具有至少一第一电感路径与一第二电感路径。

10.如权利要求9所述的无线信号收发方法，其中，该开关电路包括：

一第一开关与一第二开关，该第一开关与该第二开关的导通情形决定该无线信号在该螺旋式电感天线内是传递于该第一电感路径或该第二电感路径以进行发送或接收，并且，同时只开启所述第一开关和第二开关中的一个开关。 

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