CN201853806U - 集成天线组件及包括集成天线组件的无线电系统 - Google Patents

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张利刚
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them

Abstract

本实用新型公开了用于集成环形天线和变换器天线组件的系统和方法，所述系统和方法改进了接收RF信号特别是接收AM广播信道的性能。在一个实施例中，环形天线被耦合到变换器以形成集成天线组件。然后这种集成环形天线和变换器天线组件可以与具有天线连接的无线电设备连接。

Description

集成天线组件及包括集成天线组件的无线电系统
技术领域
本实用新型涉及射频通讯，尤其涉及设备中的射频接收操作。 
背景技术
现有的便携式设备可以提供射频(RF)接收器功能，包括在AM广播频段(约520KHz至1710KHz)的RF接收器功能。现有无线电设备已经使用接收天线来接收广播信道。特别地，现有AM无线电接收器系统已经使用环形天线(air loop antenna)来接收AM广播信道。这些AM环形天线已经被广泛地应用在台式无线电应用、微型高保真系统、家庭影院系统等等中。环形天线一般被安置在远离无线电电路本身的地方，以使得环形天线尽可能少地受到噪声源的影响，所述噪声源通常是由其他同无线电设备相连的电子设备所造成的。此外，外置环形天线的定位独立于无线电设备放置的位置。 
AM环形天线有小的电感，通常的做法是在环形天线和无线电电路中插入变换器，用于阻抗变换和匹配。所述变换器用于增加电感和降低电容，同时也用于增加由无线电设备发现的来自环形天线的磁耦合电压信号。传统地，变换器同环形天线彻底分离，并且和无线电接收电路一起安装在印刷电路板(PCB)上。 
图1(现有技术)是用于具有环形天线114和内置变换器104的无线电设备120的传统方案100的框图。如图所示，PCB 106包括安装或定位在PCB 106上的无线电集成电路(IC)102。无线电IC 102包括用于接收和调谐广播信道如在AM频段(约520KHz至1710KHz)上的广播信道的调谐器电路。此外，变换器104被耦合到PCB 106。来自无线电IC 102的天线接收信号连接110被耦合到变换器104，而且来自变换器的天线接收信号连接108被耦合到外置天线连接点118A和118B。然后，环形天线114的天线连接112连接到天线连接点118A和118B。在操作中，通过变换器104改进环形天线114的性 能。需注意的是环形天线114被配置并且用于接收广播信道，特别是接收AM频段的广播信道。 
然而传统方案有很多缺陷。变换器占用PCB的空间并且增加了PCB所需的尺寸，从而增加了无线电设备的尺寸。此外，由于变换器和PCB上的无线电IC及其他无线电电子设备离得很近，所以变换器易于接收到噪声而降低无线电的性能。这个干扰问题的典型解决方案是严密地屏蔽变换器和/或将PCB上的变换器安置在离PCB上的噪声源更远的位置。然而，所述解决方案进一步造成PCB尺寸的增加，进而造成无线电设备尺寸的增加。此外，在不增加很多BOM(物料清单)的情况下，AM频段下的电磁屏蔽可能非常困难。 
实用新型内容
本实用新型公开了用于集成的环形天线和变换器天线组件的系统与方法，所述系统和方法改进了接收RF信号特别是接收AM广播信道的性能。在一个实施例中，环形天线被耦合到变换器以形成集成天线组件。然后，该集成环形天线和变换器天线组件可以被连接到具有天线连接的无线电设备。根据需要，其他特性和变化也可以实现，并且相关的系统和方法也同样可以被利用。根据本实用新型的一个方面，提供一种包括集成天线组件的无线电系统包括：无线电设备，所述无线电设备包括外置天线连接、位于所述无线电设备内的印刷电路板、和安装在所述印制电路板上的无线电集成电路，所述无线电集成电路包括调谐器电路，所述调谐器电路具有与所述外置天线连接耦合的输入端；和外置集成天线组件，所述外置集成天线组件包括环形天线、被耦合到所述环形天线的变换器；和天线连接器，天线连接器被耦合到所述无线电设备的所述变换器和所述外置设备连接。根据本实用新型的一个实施例，进一步地所述变换器被配置为位于距离所述印刷电路板10cm至20cm的位置。根据本实用新型的一个实施例，所述环形天线被配置为接收AM信道，该AM信道在介于520KHz和1710KHz之间的AM频段内，并且所述无线电集成电路被配置为调谐所述AM信道。 根据本实用新型的一个实施例，进一步地所述变换器被配置为位于距离所述无线电设备10cm至20cm的位置。根据本实用新型的一个实施例，所述环形天线被配置为接收AM信道，该AM信道在介于520KHz和1710KHz之间的AM频段内，并且所述无线电集成电路被配置为调谐所述AM信道。根据本实用新型的一个实施例，所述天线连接器包括屏蔽电缆。根据本实用新型的一个实施例，所述天线连接器包括双绞线。根据本实用新型的一个实施例，所述环形天线包括多个线环。根据本实用新型的一个实施例，所述环形天线被配置为接收AM信道，该AM信道在介于520KHz和1710KHz之间的AM频段内，并且所述无线电集成电路被配置为调谐所述AM信道。根据本实用新型的另一个方面，提供一种集成天线组件包括环形天线、被耦合到所述环形天线的变换器和天线连接器，天线连接器被耦合到所述变换器以提供到无线电设备的连接，所述天线连接器的长度介于10cm和20cm之间。根据本实用新型的一个实施例，所述环形天线被配置为接收AM信道，该AM信道在介于520KHz和1710KHz之间的AM频段内。根据本实用新型的一个实施例，所述天线连接器包括屏蔽电缆。根据本实用新型的一个实施例，所述天线连接器包括双绞线。根据本实用新型的一个实施例，所述环形天线包括多个线环。本实用新型提供了改进的性能并且允许更小的无线电设备，从而解决了现有技术存在的技术问题。这些有益效果通过将变换器从印刷电路板(PCB)移到自身具有环形天线的集成天线组件实现。通过将变换器设置在根据公开实施例的设备的外部，变换器就可以从PCB移除并且集成到具有环形天线的天线组件中。通过将变换器从PCB中移除，PCB可以变得更小，从而使得无线电设备也变小。此外，由变换器从PCB上和设备内的无线电电子设备中获得的噪声被减小，从而改进了调谐信道中无线电设备的性能。 
附图说明
需要注意的是，附图仅说明了本实用新型的示例性实施例，因此并不应当被认为是限制了本实用新型的范围，因为本实用新型也 可以被使用在其他同等效果的实施例中。 
图1(现有技术)是具有外置环形天线和无线电设备的传统方案的框图，该无线电设备具有位于印刷电路板(PCB)上的内置变换器和无线电集成电路(IC)。 
图2是改进了无线电设备性能的集成环形天线和变换器天线组件的框图。 
图3A是无线电系统的框图，所述无线电系统包括无线电设备和本文描述的集成天线组件。 
图3B是无线电系统的框图，所述无线电系统包括USB(通用串行总线)无线电和本文描述的集成天线组件。 
具体实施方式
本实用新型公开了用于集成环形天线和变换器天线组件的系统和方法，所述系统和方法改进了接收射频(RF)信号特别是接收AM频段广播信道的性能。 
公开的实施例解决了和现有方案相关的问题，这是通过将变换器从印刷电路板(PCB)移到自身具有环形天线的集成天线组件。如上所述，外置环形天线一般使用屏蔽电缆和/或双绞线与内置变换器连接。通过将变换器设置在根据公开实施例的设备的外部，变换器就可以从PCB移除并且集成到具有环形天线的天线组件中。通过将变换器从PCB中移除，PCB可以变得更小，因此使得无线电设备也变小。此外，由变换器从PCB上和设备内的无线电电子设备中获得的噪声被减小，从而改进了调谐信道中无线电设备的性能。优选地，变换器并不非常远离接触点，以致使从变换器到接触点的电线的寄生电容变得很大，从而降低无线电集成电路(IC)上的调谐器的性能。例如，已经发现将变换器设置在距离PCB连接点和/或设备天线连接点约为10cm至20cm的地方对改进无线电IC性能是有效的，该变换器是沿着天线连接器(例如屏蔽电缆和/或双绞线)连接到环形天线的。 
图2是包括具有环形天线204和集成变换器206的天线组件210的实施例200的框图。正如所描述的，印刷电路板(PCB)208包括耦合在其上面的无线电集成电路(IC)102。该PCB 208位于无线电 设备120内，该无线电设备120可以被配置为输出音频信号，该音频信号是从由无线电IC 102接收并调谐的无线电信号解调出的。来自无线电IC 102的天线接收信号连接110被耦合到外置天线连接点218A和218B。天线组件210的天线连接202也同样与天线连接点218A和218B连接。来自环形天线204的连接被耦合到变换器206，并且变换器的输出提供连接202。在运行过程中，环形天线204的性能通过变换器206得到改进。值得注意的是，环形天线204被配置和用于接收广播信道特别是AM频段广播信道。同时也应当注意，环形天线204可以与一个或多个线环共同实施以形成环形天线。 
与图1的现有方案形成对比，图2中的实施例200提供一种集成的环形天线和变换器天线组件210，所述集成天线组件包括变换器206和环形天线204。通过将变换器204移到PCB 208和无线电设备120的外面，与无线电IC 102相连的环形天线204的性能得以改进。进一步值得注意的是，变换器206优选地位于离PCB 208约10cm至20cm的位置，在PCB 208上安装有无线电IC 102，如图2中箭头220所示。已经发现该距离能够得到与无线电IC 102相连的集成天线组件210的最佳性能。可替换地，值得注意的是，变换器206可以位于离无线电设备120的外置设备连接218A和218B约10cm至20cm的位置，如图2中箭头222所示。此外，值得注意的是，10cm至20cm的距离可以通过在变换器206和外置设备连接218A与218B之间具有天线连接器来获得，所述天线连接器的长度约10cm至20cm。如上所述，该天线连接器可以被实现为屏蔽电缆、双绞线和/或任何其他期望的信号传递机构。 
进一步值得注意的是，在很多应用中，无线电设备120通常封装在如金属壳体等壳体内，所述壳体将作为集成在环形天线组件210的变换器206与PCB 208上的噪声源之间的屏蔽体。 
在此描述的集成环形天线和变换器组件使得环形天线可以应用在具有AM功能的更小设备中。在传统情况下，禁止变换器太大以适合安装在小设备中，所述小设备例如为MP3播放器、手机和/或其他期望缩小尺寸的设备。通过将变换器从设备中移除，并且将其与环形天线集成，就有可能通过包括简单的两点AM天线连接而使得这些小 设备包含AM功能。通过这种方式，则这些设备可以用作接收AM的良好无线电设备，该无线电设备中插入了集成环形天线和变换器组件。在现有方案中，AM功能因为将变换器容纳在设备内所需的空间而被认为是非期望的。 
图3A是无线电系统300的框图，所述无线电系统包括无线电设备120和集成天线组件210。如本文所述，集成天线组件210包括环形天线204和变换器206。集成天线组件210具有天线连接器302，该天线连接器从集成天线组件210延伸到无线电设备120。天线连接器302具有与无线电设备120上的连接322耦合的连接304。无线电设备120可以进一步被配置为以期望格式提供音频输出310，例如数字和/或模拟音频信息。举例来说，根据需要，音频输出310可以是耳机或者扬声器的输出。 
更加普遍地，这里描述的集成天线组件可以被用来为存在巨大的邻近AM干扰的任何期望应用解决AM接收。例如，除了上面讨论过的设备，集成天线组件也可以与USB(通用串行总线)无线电设备一起使用，所述USB无线电设备是具有AM无线电电路和用于插入与电子设备相连的USB端口内的USB连接器的设备。USB无线电设备常常插入到个人计算机上，众所周知的是个人计算机对接收AM广播频带内的信道有巨大干扰。这里描述的集成天线组件使得有可能构造一个小的闪存驱动器尺寸的USB AM/FM无线电，该无线电具有空气环路和变换器组件接口。如果USB连接器连接的电子设备期望接收AM，那么用户可以将集成环形天线和变换器组件附连到USB设备上。 
图3B是无线电系统350的框图，该无线电系统包括USB(通用串行总线)无线电320和集成天线组件210。集成天线组件210同样包括环形天线204和变换器206。集成天线组件210具有天线连接器302，该天线连接器从集成天线组件210延伸到USB无线电320，而且天线连接器302具有连接304，该连接耦合到无线电设备120上的连接322。USB无线电320也可以具有USB连接器324，该连接器可以与其他设备上的USB端口耦合，例如个人计算机上的USB端口。与USB无线电320连接的设备可以进一步被配置为以期望的格式提供音频输出，例如数字和/或模拟音频信息。 
鉴于本说明书，本实用新型的进一步改进和替代实施例对本领域技术人员来说是显而易见的。因此应当承认，本实用新型并不受限于这些示例配置。此外，本说明书应解读为仅是说明性，目的是教导本领域技术人员实施本实用新型的方式。应当理解，这里显示和描述的本实用新型的形式将被认为是当前优选实施例。实施方式和体系结构可以进行各种改变。举例来说，这里说明和描述的实施例中等同的元件可以被替换，本实用新型的某些特征可以不依赖于其他特征而被使用，所有这些对于本领域技术人员理解本实用新型的说明书后都是显而易见的。 

Claims (14)

1.一种包括集成天线组件的无线电系统，其特征在于，包括：
无线电设备，所述无线电设备包括：
外置天线连接；
位于所述无线电设备内的印刷电路板；和
安装在所述印制电路板上的无线电集成电路，所述无线电集成电路包括调谐器电路，所述调谐器电路具有与所述外置天线连接耦合的输入端；和
外置集成天线组件，所述外置集成天线组件包括：
环形天线；
变换器，其被耦合到所述环形天线；和
天线连接器，其被耦合到所述无线电设备的所述变换器和所述外置设备连接。
2.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，进一步地所述变换器被配置为位于距离所述印刷电路板10cm至20cm的位置。
3.根据权利要求2所述的无线电系统，其特征在于，所述环形天线被配置为接收AM信道，该AM信道在介于520KHz和1710KHz之间的AM频段内，并且所述无线电集成电路被配置为调谐所述AM信道。
4.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，进一步地所述变换器被配置为位于距离所述无线电设备10cm至20cm的位置。
5.根据权利要求4所述的无线电系统，其特征在于，所述环形天线被配置为接收AM信道，该AM信道在介于520KHz和1710KHz之间的AM频段内，并且所述无线电集成电路被配置为调谐所述AM信道。
6.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述天线 连接器包括屏蔽电缆。
7.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述天线连接器包括双绞线。
8.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述环形天线包括多个线环。
9.根据权利要求1所述的无线电系统，其特征在于，所述环形天线被配置为接收AM信道，该AM信道在介于520KHz和1710KHz之间的AM频段内，并且所述无线电集成电路被配置为调谐所述AM信道。
10.一种集成天线组件，其特征在于，包括：
环形天线；
变换器，其耦合到所述环形天线；和
天线连接器，其耦合到所述变换器以提供到无线电设备的连接，所述天线连接器的长度介于10cm和20cm之间。
11.根据权利要求10所述的集成天线组件，其特征在于，所述环形天线被配置为接收AM信道，该AM信道在介于520KHz和1710KHz之间的AM频段内。
12.根据权利要求10所述的集成天线组件，其特征在于，所述天线连接器包括屏蔽电缆。
13.根据权利要求10所述的集成天线组件，其特征在于，所述天线连接器包括双绞线。
14.根据权利要求10所述的集成天线组件，其特征在于，所述环形天线包括多个线环。 
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