CN101699653A - 一种数据卡底座和无线收发系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种数据卡底座和无线收发系统，该数据卡底座包括：底座平面、至少三个反射平面和天线接口单元，所述反射平面组成一两端开口的柱形体，其中一开口端设置于所述底座平面上；所述柱形体的外侧反射平面内均设置有两根天线，所述两根天线交叉成45度组成定向极化天线；所述天线接口单元用于将所述反射平面内的天线连接至无线数据卡。本发明实施例通过在数据卡底座内的柱形体的外侧反射面上设置定向极化天线，不仅可以达到全向天线的方向效果，而且可以极大地增加天线的增益，从而可以改善无线数据卡的无线发射功率和灵敏度指标。

Description

一种数据卡底座和无线收发系统

技术领域

本发明是涉及无线通信领域，尤其是涉及一种数据卡底座和无线收发系统。

背景技术

目前，个人电脑、笔记本电脑或者其他通信终端上越来越多地开始应用扩展的无线数据卡来进行互联网或者无线局域网的接入，这些无线数据卡都采用USB接口和上述个人终端进行相连。为了接收和发送无线信号，这些无线数据卡都配备了天线系统，目前无线数据卡的天线大都内置于数据卡内。

考虑到数据卡的便携性，其体积不宜设计过大，因而除去结构器件和硬件器件所占的空间，留给天线的空间就很少，因此目前的数据卡大都内置全向天线。全向天线可以在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，其具有无方向性，覆盖范围大，但其增益不高，而内置的全向天线受制于数据卡的结构，其增益就更加低，而天线的高增益可以改善无线发射功率和灵敏度指标，因此现有内置于数据卡中的全向天线的无线发射功率和灵敏度指标有待提高。

另外，目前市场上也出现了某些具有外置天线的数据卡，这种数据卡新增了一个底座，但在底座中其仅设置了一个全向天线，该全向天线的增益相比于上述内置的全向天线具有较高的增益，比如可以有5dBi。但这种增益的天线对于数据卡无线发射功率和灵敏度指标的改善还是相当有限。

发明内容

本发明实施例提供了一种数据卡底座和无线收发系统，以改善无线数据卡的无线发射功率和灵敏度指标。

本发明实施例提出了一种数据卡底座，所述数据卡底座包括：底座平面、至少三个反射平面和天线接口单元，所述反射平面组成一两端开口的柱形体，其中一开口端设置于所述底座平面上；所述柱形体的外侧反射平面内均设置有两根天线，所述两根天线交叉成45度组成定向极化天线；所述天线接口单元用于将所述反射平面内的天线连接至无线数据卡。

本发明实施例还提出了一种无线收发系统，包括：如上所述的数据卡底座和无线数据卡，所述无线数据卡包括开关单元和信号收发单元，所述开关单元用于选择所述数据卡底座中的天线和所述信号收发单元相连，所述信号收发单元用于利用所述天线进行无线信号的收发。

本发明实施例通过在数据卡底座内的柱形体的外侧反射面上设置定向极化天线，不仅可以达到全向天线的方向效果，而且可以极大地增加天线的增益，从而可以改善无线数据卡的无线发射功率和灵敏度指标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种数据卡底座的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的四个反射平面组成柱形体时的数据卡底座的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种数据卡底座的侧视图；

图4为本发明实施例三提供的一种无线收发系统的系统结构图；

图5为本发明实施例四提供的一种无线收发系统的系统结构图；

图6为本发明实施例四提供的一种开关单元的结构示意图；

图7为本发明实施例五提供的一种无线收发系统的系统结构图；

图8为本发明实施例五提供的一种开关单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示为本发明实施例一提供的一种数据卡底座的结构图示意图。从图中可见，该数据卡底座包括了一个柱形体107，在本实施例中该柱形体107是由三个反射平面所组成，其两端具有两三角形的开口105和106，其中，开口106设置在数据卡底座的底座101上。

如图1中所示，柱形体107上反射平面102的外侧平面内设置有两天线103和104，它们之间形成了45度夹角的定向极化天线。同样的，相对于反射平面102的另外两个反射平面上也同样设置了相同的定向极化天线，为了简化附图，这在图1中并未予以标示。

我们知道，定向天线虽然比全向天线具有较高的增益，但其在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，具有方向性，相对于全向天线的缺点就是不能够在水平方向上达到360度全方位辐射的效果。但是，本发明实施例通过上述设置，三个反射平面上的定向极化天线组合在一起实现了全向天线的全方位辐射的效果。

底座101上还设置有一天线接口单元108，该天线接口单元108用于将上述定向极化天线连接至无线数据卡的开关单元上。从图中可见，天线接口单元108上分布有多个天线接口，在本实施例中由于具有六根天线，因此该天线接口单元108上至少分布有六个天线接口，且每根天线都连接至对应的一个天线接口之上，比如图1中的天线103连接至天线接口109之上。为了将定向极化天线连接至无线数据卡的开关单元之上，本发明实施例的数据卡底座在和无线数据卡相连接的时候，该天线接口单元108的天线接口会和无线数据卡的开关单元相触接。

需要指出的是，在图1中本发明实施例的柱形体107是由三个反射平面构成的，但实际上只要是三个以上的反射平面相组合都可以实现全向天线的全方位辐射效果。如图2所示为四个反射平面组成柱形体207时的结构示意图，如图中所示，底座201、反射平面202及反射平面202上设置的天线203、204都和图1中类似。所部同的是，开口205和206为矩形开口，且天线接口单元208上至少分布有八个天线接口。

作为本发明的一个实施例，本实施例的数据卡底座可以应用在多种无线制式下，比如：通用分组无线服务(GPRS，General Packet Radio Service)、码分多址接(Code Division Multiple Access，CDMA)、宽带码分多址(Wideband CDMA，WCDMA)、CDMA2000、时分同步的码分多址接入(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA)、3G至4G的长期演进过程中的LTE，4G中的各种制式等。

本发明实施例通过在数据卡底座内的柱形体的外侧反射面上设置定向极化天线，不仅可以达到全向天线的方向效果，而且可以极大地增加天线的增益，从而可以改善无线数据卡的无线发射功率和灵敏度指标。

实施例二

实施例一所描述的数据卡底座的结构是一简化的结构，在实际中该数据卡底座还包括一外壳，上述柱形体设置在外壳内。如图3所示为本发明实施例二提供的一种数据卡底座的侧视图。

该数据卡底座包括一外壳301、天线接口插槽302、USB插槽303、通用串行总线(Universal Serial BUS，USB)线304和USB插头305。其中天线接口插槽302、USB插槽303都连接至外壳301，而USB插头305则通过USB线304连接至外壳301。

外壳301内设置有如实施例一中所述的柱形体和定向极化天线，柱形体在外壳301内的设置方式可以根据具体情况来调整。天线接口插槽302和外壳301内的天线接口单元相连，其用于将本数据卡底座连接至无线数据卡306的开关单元上。

USB插槽303用于和无线数据卡306相连，即无线数据卡306上的USB插头可以插入该USB插槽303来实现和本实施例的数据卡底座相连接。然后本实施例的数据卡底座再通过USB插头305和电脑等个人终端相连。

需要指出的是，USB插槽303和USB插头305是为了在本数据卡底座的体积较大时，方便连接了本数据卡底座的无线数据卡连接至个人终端而设置的，如果本数据卡底座的结构足够紧凑，体积足够小，在通过天线接口插槽302将本数据卡底座和无线数据卡306相连后，也可以直接通过无线数据卡306的USB插头和个人终端进行相连。

本发明实施例通过在数据卡底座内的柱形体的外侧反射面上设置定向极化天线，不仅可以达到全向天线的方向效果，而且可以极大地增加天线的增益，从而可以改善无线数据卡的无线发射功率和灵敏度指标，另外本发明实施例还丰富了具有本数据卡底座的无线数据卡和个人终端间的连接方式。

实施例三

如图4所示为本发明实施例三提供的一种无线收发系统的系统结构图，该系统包括数据卡底座410和无线数据卡420，数据卡底座410和无线数据卡420相连。

数据卡底座410采用了实施一或实施例二所述的任意一种数据卡底座，其内置了多个反射平面，并在反射平面上设置了定向极化天线，从而不但可以实现水平方向上全方位辐射的效果，而且具有较高的天线增益。

无线数据卡420包括开关单元421和信号收发单元422，开关单元用于选择数据卡底座410内的天线，使该天线和信号收发单元422相连，从而在该天线上完成信号的发送或者接收。一般来说，开关单元421所选择的天线是该时刻内信号最好的天线。

本发明实施例的数据卡底座内置了全方位的定向极化天线，由于极化天线的高增益，改善了上行链路预算和下行信号灵敏度，从而改善了与该天线装置相连的无线数据卡的无线发射功率和灵敏度指标，提高了无线数据卡的应用性能。

实施例四

如图5所示为本发明实施例四提供的一种无线收发系统的系统结构图。

该系统包括数据卡底座510和无线数据卡520，数据卡底座510采用了实施一或实施例二所述的任意一种数据卡底座，在本实施例中其内包括了三个反射平面511、512和513，每个反射平面内都设置了2个交叉成45度的天线，这两天线组成了定向极化天线。

无线数据卡520包括开关单元521和信号收发单元522，开关单元521用于选择数据卡底座510内的天线和信号收发单元522相连。

作为本发明的一个实施例，开关单元521为一阵列开关，如图5所示，该阵列开关可以分成4行开关节点，第一行开关节点分别和数据卡底座510内的天线一一对应地固定相连，由于数据卡底座510内有六根天线，因此对应的第一行也有六个开关节点；第二行开关节点和第一行开关节点之间是活动相连的，即第二行中的每个开关节点都可以选择和第一行中任一开关节点进行相连，第二行开关节点和第三行开关节点的数量都是两个，且对应着固定相连；第三行开关节点和第四行开关节点之间也是活动相连的，即第三行中的每个开关节点都可以选择和第四行中任一开关节点进行相连。

作为本发明的一个实施例，信号收发单元522属于双收一发的多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put，MIMO)系统，这种信号收发单元内部包括了二个接收电路和一个发射电路，这些接收和发射电路分别和开关单元521内第四行开关节点对应相连，因此相应的本发明实施例中开关单元521内第四行具有3个开关节点。

作为本发明的一个实施例，开关单元521除了可以为阵列开关外，还可以包括若干级联的选择开关，在本实施例中，该选择开关可以是单刀多掷开关，如图6所示为本发明实施例四提供的一种开关单元的结构示意图。

该开关单元由两个单刀三掷开关和三个单刀双掷开关构成，如图中所示，第一单刀三掷开关601的固定端和数据卡底座510内的天线A1、A2及A3相连，第二单刀三掷开关602的固定端和数据卡底座510内的天线B1、B2及B3相连，其中天线A1和B1位于同一反射平面内，构成定向极化天线，同样，A2对应于B2，A3对应于B3；

第一单刀双掷603的选择端和第一单刀三掷开关601的选择端相连，其第一固定端连接主接收电路(主Rx)，第二固定端则连接第二单刀双掷604的第一固定端；

第三单刀双掷605的选择端和第二单刀三掷开关602的选择端相连，其第一固定端连接第二单刀双掷604的第二固定端，其第一固定端则连接从接收电路(从Rx)；

第二单刀双掷604的选择端和主发射电路(主Tx)相连。

通过上述连接，主发射电路可以在六根天线内选择任一的天线予以发射信号，而接收信号也可以通过主从接收电路的配合在六根天线内选择任一的天线予以完成。

当然，本发明实施例的开关单元也并不限于上述两种实现方式，其它可以对天线进行选择操作的开关组合方式都在本发明实施例的范围之内。

本发明实施例的数据卡底座内置了全方位的定向极化天线，由于极化天线的高增益，改善了上行链路预算和下行信号灵敏度，从而改善了与该数据卡底座相连的无线数据卡的无线发射功率和灵敏度指标，另外本发明实施例还提供了多种开关组合方式来实现对天线的选择，从而可以选择较优信号的天线来进行无线信号的收发。

实施例五

如7所示为本发明实施例五提供的一种无线收发系统的系统结构图。

该系统包括数据卡底座710和无线数据卡720，数据卡底座710和实施例四中相类似，在此就不再对其进行赘述了。

无线数据卡720包括开关单元721、信号收发单元722、信号检测单元723和控制单元724。

开关单元721用于选择数据卡底座710内的天线和信号收发单元722相连，其和实施例四中的开关单元相类似，在本实施例中其选用具有四行开关节点结构的阵列开关。

作为本发明的一个实施例，信号收发单元722属于双收双发的MIMO系统，这种信号收发单元内部包括了二个接收电路和二个发射电路，这些接收和发射电路分别和开关单元721内第四行开关节点对应相连，因此相应的本发明实施例中开关单元721内第四行具有4个开关节点。

当然，作为本发明的一个实施例，上述开关单元721也可以采用若干选择开关级联的方式来实现，比如该选择开关可以是单刀多掷开关，多个单刀多掷开关通过级联的方式相组合使得可以通过切换来选择数据卡底座710内的天线和信号收发单元722相连。

请参见图8，其为本发明实施例五提供的一种开关单元的结构示意图。

该开关单元由两个单刀三掷开关和两个单刀双掷开关构成，如图中所示，第一单刀三掷开关801的固定端和数据卡底座710内的天线A1、A2及A3相连，第二单刀三掷开关802的固定端和数据卡底座710内的天线B1、B2及B3相连，其中天线A1和B1位于同一反射平面内，构成定向极化天线，同样，A2对应于B2，A3对应于B3；

第一单刀双掷开关803的选择端和第一单刀三掷开关801的选择端相连，其固定端分别和主接收电路及主发射电路相连；

第二单刀双掷开关804的选择端和第二单刀三掷开关802的选择端相连，其固定端分别和从接收电路及从发射电路相连；

通过上述连接，主从发射电路可以互相配合地在六根天线内选择任一的天线予以发射信号，而主从接收电路也可以互相配合地在六根天线内选择任一的天线予以接收信号。

信号检测单元723用于检测数据卡底座710内天线的信号强度和载波干扰比，具体来说是，信号检测单元723检测信号收发单元722接收的无线信号内的接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)参数和载波干扰比参数，如果某天线接收信号的强度越强，载波干扰比参数越大，则该天线的信号越好。

控制单元724分别和信号检测单元723及开关单元721相连，其用于根据信号检测单元723的检测结果控制开关单元721选择数据卡底座710内信号最好的天线进行信号的接收或发射。

本发明实施例的数据卡底座内置了全方位的定向极化天线，由于极化天线的高增益，改善了上行链路预算和下行信号灵敏度，从而改善了与该天线装置相连的无线数据卡的无线发射功率和灵敏度指标。

需要指出的是，本发明实施例除了可以为上述两种MIMO系统的无线数据卡提供高增益的数据卡底座外，对于其它种类的MIMO系统也同样适用。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数据卡底座，其特征在于，所述天线装置包括：底座平面、至少三个反射平面和天线接口单元，

所述反射平面组成一两端开口的柱形体，其中一开口端设置于所述底座平面上；

所述柱形体的外侧反射平面内均设置有两根天线，所述两根天线交叉成45度组成定向极化天线；

所述天线接口单元用于将所述反射平面内的天线连接至无线数据卡。

2.如权利要求1所述的数据卡底座，其特征在于，还包括通用串行总线USB插槽和USB插头，所述USB插槽用于将所述数据卡底座和所述无线数据卡相连，所述USB插头用于将所述数据卡底座和个人终端相连。

3.一种无线收发系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-2任一所述的数据卡底座和无线数据卡，所述无线数据卡包括开关单元和信号收发单元，

所述开关单元用于选择所述数据卡底座中的天线和所述信号收发单元相连，

所述信号收发单元用于利用所述天线进行无线信号的收发。

4.如权利要求3所述的无线收发系统，其特征在于，所述开关单元为阵列开关，所述阵列开关用于通过切换来选择所述天线和所述信号收发单元相连。

5.如权利要求4所述的无线收发系统，其特征在于，所述阵列开关包括四行开关节点，其中，

第一行开关节点中的每个节点和所述数据卡底座中的天线一一对应地固定连接；第二行开关节点和第一行开关节点之间活动连接；第三行开关节点和所述第二行节点一一对应地固定连接；第三行开关节点和第四行开关节点活动连接；第四行开关节点和所述信号收发单元固定连接。

6.如权利要求3所述的无线收发系统，其特征在于，所述开关单元包括级联的选择开关，所述级联的选择开关用于通过切换来选择所述天线和所述信号收发单元相连。

7.如权利要求6所述的无线收发系统，其特征在于，所述选择开关包括多个单刀多掷开关，所述多个单刀多掷开关通过级联的方式相组合使得可以通过切换来选择所述天线和所述信号收发单元相连。

8.如权利要求3所述的无线收发系统，其特征在于，所述信号收发单元包括两个接收电路和一个发送电路。

9.如权利要求3所述的无线收发系统，其特征在于，所述信号收发单元包括两个接收电路和两个发送电路。

10.如权利要求3-9任一项所述的无线收发系统，其特征在于，所述无线数据卡还包括：

信号检测单元，其和所述信号收发单元相连，用于检测所述天线的信号强度和载波干扰比；

控制单元，其分别和所述信号检测单元及所述开关单元相连，用于根据所述信号检测单元的检测结果控制所述开关单元选择所述天线。

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