CN103124186B - 无线通信装置 - Google Patents

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CN103124186B CN201110371149.7A CN201110371149A CN103124186B CN 103124186 B CN103124186 B CN 103124186B CN 201110371149 A CN201110371149 A CN 201110371149A CN 103124186 B CN103124186 B CN 103124186B
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Abstract

一种无线通信装置，包括第一天线、第二天线、开关、平衡至非平衡转换器、收发模块及基频模块。第一天线与第二天线用于收发信号。开关包括第一连接端、第二连接端及控制端，第一连接端连接于第二天线，控制端用于接收控制信号。开关根据控制信号闭合或断开第一连接端与第二连接端之间的连接。平衡至非平衡转换器包括第一平衡端、第二平衡端及非平衡端。第一平衡端连接于第二连接端，第二平衡端连接于第一天线。收发模块连接于非平衡端。基频模块连接于收发模块，用于传送控制信号至开关的控制端以控制开关的闭合与断开。上述无线通信装置通过开关与平衡至非平衡转换器在单天线与双天线之间进行切换，避免频繁切换天线造成的不利影响。

Description

无线通信装置
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线通信装置。
背景技术
图3为传统无线通信装置的示意图。传统无线通信装置包括第一天线10a、第二天线20a、单刀双掷开关30a、收发模块50a及基频模块60a。其中第一天线10a为主天线，第二天线20a为备选天线。当无线通信装置刚开始发送信号时，无线通信装置先切换至第一天线10a，即：基频模块60a传送控制信号至单刀双掷开关30a，以控制单刀双掷开关30a连接第一天线10a与收发模块50a。此时，若发现第一天线10a接收的信号质量不好，则无线通信装置再切换至第二天线20a，即：基频模块60a传送控制信号至单刀双掷开关30a以控制单刀双掷开关30a连接第二天线20a与收发模块50a。
由于无线通信装置切换至第二天线20a之前并不知道第二天线20a所接收的信号质量的好坏，所以第二天线20a所接收的信号质量可能比第一天线10a更糟。这样，无线通信装置又需要重新切换至第一天线10a。
因此，传统无线通信装置需要频繁的切换第一天线与第二天线，非常麻烦，且会损失吞吐量(Throughput)。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种无线通信装置，可在单天线与双天线之间进行切换，避免频繁切换天线造成的不利影响。
本发明实施方式中提供的无线通信装置，包括第一天线、第二天线、开关、平衡至非平衡转换器、收发模块及基频模块。第一天线用于收发信号。第二天线用于收发信号。开关包括第一连接端、第二连接端及控制端。所述第一连接端连接于所述第二天线，所述控制端用于接收控制信号，所述开关根据所述控制信号闭合或断开所述第一连接端与所述第二连接端之间的连接。平衡至非平衡转换器包括第一平衡端、第二平衡端及非平衡端，所述第一平衡端连接于所述第二连接端，所述第二平衡端连接于所述第一天线。收发模块连接于所述非平衡端。基频模块连接于所述收发模块，用于传送所述控制信号至所述开关的控制端以控制所述开关的闭合与断开。
优选地，当所述第一天线与所述第二天线用于接收信号且所述基频模块控制所述开关闭合时，所述平衡至非平衡转换器将来自于所述第一天线与所述第二天线的两路信号转化为单路信号并将所述单路信号传送至所述收发模块，所述收发模块将所述单路信号进行降频并将降频后的信号传送至所述基频模块，所述基频模块将所述降频后的信号进行解调。
优选地，当所述第一天线与所述第二天线用于发送信号且所述基频模块控制所述开关闭合时，所述基频模块将要发送的信号进行调制并将调制后的信号传送至所述收发模块，所述收发模块将所述调制后的信号进行升频并将升频后的信号传送至所述平衡至非平衡转换器，所述平衡至非平衡转换器将所述升频后的信号转化为两路信号，并通过所述第一天线与所述第二天线将两路信号发送出去。
优选地，当所述第一天线用于接收信号且所述基频模块控制所述开关断开时，所述平衡至非平衡转换器将来自于所述第一天线的单路信号传送至所述收发模块，所述收发模块将所述单路信号进行降频并将降频后的信号传送至所述基频模块，所述基频模块将所述降频后的信号进行解调。
优选地，当所述第一天线用于发送信号且所述基频模块控制所述开关断开时，所述基频模块将要发送的信号进行调制并将调制后的信号传送至所述收发模块，所述收发模块将所述调制后的信号进行升频并将升频后的信号传送至所述平衡至非平衡转换器，所述平衡至非平衡转换器将所述升频后的信号传送至所述第一天线，所述第一天线将升频后的信号发送出去。
优选地，所述开关为PIN二极管开关，包括第一电容、第二电容、第一电感及二极管。所述第一电容的一端作为所述第一连接端连接所述第二天线。所述第二电容的一端连接于所述第一电容的另一端，所述第二电容的另一端作为所述第二连接端连接所述平衡至非平衡转换器。所述第一电感的一端连接于所述第一电容与所述第二电容的连接处，所述第一电感的另一端作为所述控制端接收所述控制信号。所述二极管的正极连接于所述第一电容、所述第二电容及所述第一电感三者的连接处，所述二极管的负极接地。当所述控制信号为高电平信号时，所述二极管导通接地，相应地，所述第一连接端与所述第二连接端断开；当所述控制信号为低电平信号时，所述二极管截止，相应地，所述第一连接端与所述第二连接端闭合。
优选地，所述平衡至非平衡转换器包括第三电容、第四电容、第二电感、第五电容、第六电容及第三电感。所述第三电容的一端作为所述第一平衡端连接所述开关的第二连接端。所述第四电容的一端连接于所述第三电容的另一端。所述第二电感的一端连接于所述第三电容与所述第四电容的连接处，所述第二电感的另一端接地。所述第五电容的一端作为所述第二平衡端连接所述第一天线。所述第三电感的一端连接于所述第二天线与所述第五电容的连接处，所述第三电感的另一端连接于所述第四电容的另一端。所述第六电容的一端连接于所述第三电感与所述第四电容的连接处，所述第六电容的另一端接地。所述第三电感、所述第六电容及所述第四电容三者的连接处作为所述非平衡端连接所述收发模块。
优选地，所述基频模块根据所述第一天线与所述第二天线的相位差传送所述控制信号至所述开关以控制所述开关的闭合与断开。
优选地，当所述第一天线与所述第二天线之间的相位差介于90-180度之间时，所述基频模块控制所述开关闭合；当所述第一天线与所述第二天线之间的相位差介于0-90度之间时，所述基频模块控制所述开关断开。
优选地，所述无线通信装置有最大输入水平，所述基频模块还用于根据所述第一天线与所述第二天线的接收信号强度指示与所述最大输入水平的比较结果传送所述控制信号至所述开关以控制所述开关的闭合与断开。
与现有技术相比，本实施方式中无线通信装置通过开关与平衡至非平衡转换器在单天线与双天线之间进行切换，避免频繁切换天线造成的不利影响。
附图说明
图1为本发明无线通信装置一实施方式的示意图。
图2为本发明无线通信装置中开关与平衡至非平衡转换器一实施方式的电路图。
图3为传统无线通信装置的示意图。
主要元件符号说明
第一天线                10、10a
第二天线                20、20a
开关                    30
单刀双掷开关            30a
第一连接端              31
第二连接端              32
控制端                  33
平衡至非平衡转换器      40
第一平衡端              41
第二平衡端              42
非平衡端                43
收发模块                50、50a
基频模块                60、60a
第一电容            C1
第二电容            C2
第三电容            C3
第四电容            C4
第五电容            C5
第六电容            C6
二极管              D1
第一电感            L1
第二电感            L2
第三电感            L3
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
图1为本发明无线通信装置一实施方式的示意图。在本实施方式中，无线通信装置可为平板电脑(Tablet computer)、移动互联网设备(Mobile Internet Device，MID)、智能手机(Smart Phone)等。
在实施方式中，无线通信装置包括第一天线10、第二天线20、开关30、平衡至非平衡转换器(Balun)40、收发模块(Transceiver)50及基频模块(Baseband IC)60。第一天线10与第二天线20用于收发信号。
开关30包括第一连接端31、第二连接端32及控制端33。其中，第一连接端31连接于第二天线20，第二连接端32连接于平衡至非平衡转换器40，控制端33用于接收控制信号。开关30根据控制端33所接收的控制信号闭合或断开第一连接端31与第二连接端32之间的连接。
平衡至非平衡转换器40包括第一平衡端41、第二平衡端42及非平衡端43。第一平衡端41连接于开关30的第二连接端32，第二平衡端42连接于第一天线10，非平衡端43连接于收发模块50。
收发模块50连接于平衡至非平衡转换器40的非平衡端43与基频模块60之间。基频模块60连接于收发模块50，用于传送控制信号至开关30的控制端33以控制开关30的闭合与断开。
在本发明第一实施方式中，当第一天线10与第二天线20用于接收信号且基频模块60控制开关30闭合时，平衡至非平衡转换器40将来自于第一天线10与第二天线20的两路信号转化为单路信号并将单路信号传送至收发模块50，收发模块50将单路信号进行降频并将降频后的信号传送至基频模块60，基频模块60再将降频后的信号进行解调。
在本发明第二实施方式中，当第一天线10与第二天线20用于发送信号且基频模块60控制开关30闭合时，基频模块60将要发送的信号进行调制并将调制后的信号传送至收发模块50，收发模块50将调制后的信号进行升频并将升频后的信号传送至平衡至非平衡转换器40，平衡至非平衡转换器40将升频后的信号转化为两路信号，并通过第一天线10与第二天线20将两路信号发送出去。
在本发明第三实施方式中，当第一天线10用于接收信号且基频模块60控制开关30断开时，平衡至非平衡转换器40将来自于第一天线10的单路信号传送至收发模块50，收发模块50将单路信号进行降频并将降频后的信号传送至基频模块60，基频模块60再将降频后的信号进行解调。
在本发明第四实施方式中，当第一天线10用于发送信号且基频模块60控制开关30断开时，基频模块60将要发送的信号进行调制并将调制后的信号传送至收发模块50，收发模块50将调制后的信号进行升频并将升频后的信号传送至平衡至非平衡转换器40，平衡至非平衡转换器40将所述升频后的信号传送至第一天线10，第一天线10再将升频后的信号发送出去。
按照天线的通信原理，在本发明无线通信装置中，若第一天线10与第二天线20之间的相位差介于90-180度之间，则第一天线10与第二天线20同时接收信号会使信号强度增大，此时基频模块60控制开关30闭合以使第一天线10与第二天线20同时接收信号比较好。若第一天线10与第二天线20之间的相位差介于0-90度之间，则第一天线10与第二天线20同时接收信号会使信号强度削弱甚至可能发生信号抵消，此时基频模块60控制开关30断开，仅采用第一天线10接收信号比较好。
在本实施方式中，根据无线通信装置符合的无线通信协议以及工作的频率，无线通信装置有一个最大输入水平(Maximum InputLevel)。例如：若无线通信装置符合IEEE 802.11b且工作于1MHz或2MHz，则这个最大输入水平为-4dBm；若无线通信装置符合IEEE802.11b且工作于5.5MHz或11MHz，则这个最大输入水平为-10dBm；若无线通信装置符合IEEE 802.11n且工作于2.4GHz，则这个最大输入水平为-20dBm；若无线通信装置符合IEEE 802.11a/n且工作于5GHz，则这个最大输入水平为-30dBm。
虽然从天线的通信原理上来讲，基频模块60根据第一天线10与第二天线20之间的相位差来控制开关30的断开或闭合比较准确，但是在实际通信过程中，基频模块60不容易确定第一天线10与第二天线20之间的相位差，却非常容易确定第一天线10与第二天线20的接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication，RSSI)。而且，基频模块60可以从第一天线10与第二天线20的RSSI与最大输入水平的比较结果反推出第一天线10与第二天线20之间的相位差。因此，在本实施例中，基频模块60可以根据第一天线10与第二天线20的RSSI与最大输入水平的比较结果传送控制信号至开关30的控制端33以控制开关30的闭合与断开。
在本实施例中，假设第一天线10单独接收信号的强度为RSSI_Ant1，第一天线10与第二天线20同时接收信号的强度为RSSI_Ant1&Ant2。如果RSSI_Ant1&Ant2＞RSSI_Ant1＞最大输入水平，那么RSSI_Ant1更有利于传送信号，即第一天线10与第二天线20之间的相位差可能介于0-90度之间，相应地，基频模块60控制开关30断开，只使用第一天线10接收或传送信号。
如果RSSI_Ant1&Ant2＞最大输入水平＞RSSI_Ant1，那么RSSI_Ant1更有利于传送信号，即第一天线10与第二天线20之间的相位差可能介于0-90度之间，相应地，基频模块60控制开关30断开，只使用第一天线10接收或传送信号。
如果最大输入水平＞RSSI_Ant1&Ant2＞RSSI_Ant1，那么RSSI_Ant1&Ant2更有利于传送信号，即第一天线10与第二天线20之间的相位差可能介于90-180度之间，相应地，基频模块60控制开关30闭合，同时使用第一天线10与第二天线20接收或传送信号。
举例来讲，假设无线通信装置符合IEEE 802.11b且工作于1MHz，对应的最大输入水平为-4dBm，RSSI_Ant1等于-53dBm，RSSI_Ant1&Ant2等于-50dBm。此时最大输入水平(-4dBm)＞RSSI_Ant1&Ant2(-50)＞RSSI_Ant1(-53dBm)，故，RSSI_Ant1&Ant2更有利于传送信号，相应地，基频模块60控制开关30闭合，同时使用第一天线10与第二天线20接收或传送信号。
应当注意的是，本发明并不局限于根据第一天线10与第二天线20的RSSI与最大输入水平的比较结果来控制开关30的闭合与断开，在其它实施例中，基频模块60还可根据其它通信参数来反推第一天线10与第二天线20之间的相位差，进而根据其它的通信参数来控制开关30的闭合与断开。
另外，还应当注意的是，设计第一天线10与第二天线20时，需要保持两个天线10、20之间距离大于所辐射信号波长的二分之一，这样做的目的是为了使两个天线10、20所接收的信号相位差180度创造有利条件。
在现有技术中，平衡至非平衡转换器的非平衡端一般连接于天线侧，两个平衡端则连接于收发模块侧。与现有技术相比，本发明采用平衡至非平衡转换器40反接的方式，即两个平衡端41、42连接于第一天线10与第二天线20侧，非平衡端43则连接于收发模块50侧。这样就可以将来自第一天线10与第二天线20的两路信号转化为单路信号，当两路信号相位差接近180度的时候，促使信号增强，且避免频繁切换天线的问题。
此外，与现有技术相比，本发明无线通信装置任何时间段都有至少一个天线(即第一天线10)处于通路状态，可在单天线与双天线之间进行切换，避免频繁切换天线造成的不利影响。
图2为本发明无线通信装置中开关30与平衡至非平衡转换器40一实施方式的电路图。应当注意的是，图2中开关30与平衡至非平衡转换器40是本发明具体实施例的一种，本发明并不局域于此，采用其它的开关30与平衡至非平衡转换器40亦可达成本发明的效果。
在本实施方式中，开关30为PIN二极管开关(PIN DiodeSwitch)，其包括第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1及二极管D1。第一电容C1的一端作为开关30的第一连接端31连接第二天线20。第二电容C2的一端连接于第一电容C1的另一端，第二电容C2的另一端作为开关30的第二连接端32连接平衡至非平衡转换器40。
第一电感L1的一端连接于第一电容C1与第二电容C2的连接处，第一电感L1的另一端作为开关30的控制端33接收控制信号Vcont。
二极管D1的正极连接于第一电容C1与第二电容C2的连接处，二极管D1的负极接地。在本实施例中，当控制信号Vcont为高电平信号时，二极管D1导通接地，相应地，开关30的第一连接端31与第二连接端32断开。当控制信号Vcont为低电平信号时，二极管D1截止，相应地，开关30的第一连接端31与第二连接端32闭合。
在本实施例的开关30中，第一电感L1用于阻断高频信号，达到控制逻辑切换的目的。第一电容C1与第二电容C2用于阻隔直流信号，以使射频信号可以通过。这样可以避免当第一天线10与第二天线20接收的信号同相且信号强度相近时，会导致信号抵消的问题。
在本实施方式中，平衡至非平衡转换器40包括第三电容C3、第四电容C4、第二电感L2、第五电容C5、第六电容C6、第三电感L3。第三电容C3的一端作为平衡至非平衡转换器40的第一平衡端41连接开关30的第二连接端32。第四电容C4的一端连接于第三电容C3的另一端。第二电感L2的一端连接于第三电容C3与第四电容C4的连接处，第二电感L2的另一端接地。
第五电容C5的一端作为平衡至非平衡转换器40的第二平衡端42连接第一天线10。第三电感L3的一端连接于第一天线10与第五电容C5的连接处，第三电感L3的另一端连接于第四电容C4的另一端。第六电容C6的一端连接于第三电感L3的与第四电容C4的连接处，第六电容C6的另一端接地。第三电感L3、第六电容C6及第四电容C4三者的连接处作为平衡至非平衡转换器40的非平衡端43连接收发模块50。
在本实施例中，第三电容C3、第四电容C4、第二电感L2的组合可以将第二天线20所接收的信号相位前置90度。第五电容C5、第六电容C6、第三电感L3的组合可以将第一天线10所接收的信号相位前置90度。这样有利于平衡至非平衡转换器40将第一天线10与第二天线20所接收的两路信号合并为一路信号，使信号强度增强。
因此，本实施方式中无线通信装置通过开关30与平衡至非平衡转换器40在单天线(第一天线10)与双天线(第一天线10与第二天线20)之间进行切换，避免频繁切换天线造成的不利影响。

Claims (9)

1.一种无线通信装置，其特征在于，包括：
第一天线，用于收发信号；
第二天线，用于收发信号；
开关，包括第一连接端、第二连接端及控制端，所述第一连接端连接于所述第二天线，所述控制端用于接收控制信号，所述开关根据所述控制信号闭合或断开所述第一连接端与所述第二连接端之间的连接；
平衡至非平衡转换器，包括第一平衡端、第二平衡端及非平衡端，所述第一平衡端连接于所述开关的第二连接端，所述第二平衡端连接于所述第一天线；
收发模块，连接于所述非平衡端；及
基频模块，连接于所述收发模块，用于传送所述控制信号至所述开关的控制端以控制所述开关的闭合与断开；
其中，当所述第一天线与所述第二天线用于接收信号且所述基频模块控制所述开关闭合时，所述平衡至非平衡转换器将来自于所述第一天线与所述第二天线的两路信号转化为单路信号并将所述单路信号传送至所述收发模块，所述收发模块将所述单路信号进行降频并将降频后的信号传送至所述基频模块，所述基频模块将所述降频后的信号进行解调。
2.如权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，当所述第一天线与所述第二天线用于发送信号且所述基频模块控制所述开关闭合时，所述基频模块将要发送的信号进行调制并将调制后的信号传送至所述收发模块，所述收发模块将所述调制后的信号进行升频并将升频后的信号传送至所述平衡至非平衡转换器，所述平衡至非平衡转换器将所述升频后的信号转化为两路信号，并通过所述第一天线与所述第二天线将两路信号发送出去。
3.如权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于，当所述第一天线用于接收信号且所述基频模块控制所述开关断开时，所述平衡至非平衡转换器将来自于所述第一天线的单路信号传送至所述收发模块，所述收发模块将所述单路信号进行降频并将降频后的信号传送至所述基频模块，所述基频模块将所述降频后的信号进行解调。
4.如权利要求3所述的无线通信装置，其特征在于，当所述第一天线用于发送信号且所述基频模块控制所述开关断开时，所述基频模块将要发送的信号进行调制并将调制后的信号传送至所述收发模块，所述收发模块将所述调制后的信号进行升频并将升频后的信号传送至所述平衡至非平衡转换器，所述平衡至非平衡转换器将所述升频后的信号传送至所述第一天线，所述第一天线将所述升频后的信号发送出去。
5.如权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述开关包括：
第一电容，所述第一电容的一端作为所述第一连接端连接于所述第二天线；
第二电容，所述第二电容的一端连接于所述第一电容的另一端，所述第二电容的另一端作为所述第二连接端连接所述平衡至非平衡转换器；
第一电感，所述第一电感的一端连接于所述第一电容与所述第二电容的连接处，所述第一电感的另一端作为所述控制端接收所述控制信号；及
二极管，所述二极管的正极连接于所述第一电容、所述第二电容及所述第一电感三者的连接处，所述二极管的负极接地；
其中，当所述控制信号为高电平信号时，所述二极管导通接地，相应地，所述第一连接端与所述第二连接端断开；当所述控制信号为低电平信号时，所述二极管截止，相应地，所述第一连接端与所述第二连接端闭合。
6.如权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述平衡至非平衡转换器包括：
第三电容，所述第三电容的一端作为所述第一平衡端连接所述开关的第二连接端；
第四电容，所述第四电容的一端连接于所述第三电容的另一端；
第二电感，所述第二电感的一端连接于所述第三电容与所述第四电容的连接处，所述第二电感的另一端接地；
第五电容，所述第五电容的一端作为所述第二平衡端连接所述第一天线；
第三电感，所述第三电感的一端连接于所述第二天线与所述第五电容的连接处，所述第三电感的另一端连接于所述第四电容的另一端；
第六电容，所述第六电容的一端连接于所述第三电感与所述第四电容的连接处，所述第六电容的另一端接地，所述第三电感、所述第六电容及所述第四电容三者的连接处作为所述非平衡端连接所述收发模块。
7.如权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，所述基频模块根据所述第一天线与所述第二天线的相位差传送所述控制信号至所述开关以控制所述开关的闭合与断开。
8.如权利要求7所述的无线通信装置，其特征在于，当所述第一天线与所述第二天线之间的相位差介于90-180度之间时，所述基频模块控制所述开关闭合；当所述第一天线与所述第二天线之间的相位差介于0-90度之间时，所述基频模块控制所述开关断开。
9.如权利要求8所述的无线通信装置，其特征在于，所述无线通信装置有最大输入水平，所述基频模块还用于根据所述第一天线与所述第二天线的接收信号强度指示与所述最大输入水平的比较结果传送所述控制信号至所述开关以控制所述开关的闭合与断开。
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