发明名称 使用一电抗控制式定向天线阵列之通信系统及方法
摘要 一种电抗控制式(reactively controlled)定向天线阵列具有:当作是直接由一馈电系统所激励之一辐射元件的单一单极(monopole)或偶极(dipole)天线。许多无源(或寄生)元件(parasitic elements)围绕着辐射元件;并且,根据诸多无源元件是否已开路或短路,经由改变无源元件阻抗的状态,使天线阵列处在一种全方向(omnidirectional)或波束指向(beam pointing)模式中。一电脑数据机(modem)及包括诸多储存程式的记忆体会控制在一种全方向或定向(directive)模式中的天线阵列;以便定位,识别,并和一无线通信网路中的诸多节点通信。在记忆体中建立一储存表,指示着:用来和网路中之每一节点通信的天线方向。使用储存表,电脑会初启关于一个经选定节点之一通信序列(sequence),该序列具有:针对无线通信系统的已改良信号灵敏度及角度监别力(angular discrimination)的优点。
申请公布号 TW332934 申请公布日期 1998.06.01
申请号 TW086107755 申请日期 1997.06.05
申请人 万国商业机器公司 发明人 东麦可普利奇特
分类号 H01Q21/00 主分类号 H01Q21/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种具有许多通信节点的通信网路中之本地通信节点包括:(a)一无线电天线阵列,包括具有一资料输入之一中央发射元件,用来发射承载着无线电信号之一资料,该阵列也包括接近发射器的许多无源元件,每一无源元件皆有一控制输入;(b)许多阻抗切换电路,将每一电路耦合到许多无源元件中之一元件,用来选择性改变属于无线电信号之每一元件的无源阻抗;(c)当所有的无源元件皆处在一高阻抗状态中时,无线电天线阵列会传播一种全方向模式信号,当将一经选定次多数的无源元件选择性置于一较低阻抗状态中以回应切换电路时,天线阵列会传播一种定向模式的无线电信号;(d)一电脑数据机具有:耦合到发射元件的第一资料路径,以便藉由关于网路内许多节点中之其它节点的无线电信号,加以发送和接收资料,并具有:耦合到切换电路的第二资料路径,用来输出表示着经选定天线方向的信号;(e)在电脑中之一记忆体,用来储存:一些程式指令及表示着在本地节点与许多节点中之其它节点之间的诸多方向之天线方向数値表;以及(f)电脑和许多节点中之其它节点中之一经选定节点通信,方法是:就一经选定节点而言,从记忆体中存取一经选定方向数値,并将信号输出在通往切换电路的第二资料路径上,进而透过第一资料路径,和发射元件交换通信信号。2.根据申请专利范围第1项之通信节点还包括:(i)在电脑中的接收装置,当接收:并非指引到一些本地节点,来自其它节点中之一节点之一广播信号时,就用来选择全方向模式;(ii)在电脑中的扫描装置,用来循序输出控制信号到切换电路,以便循序改变天线阵列的经选定方向;(iii)在电脑中的比较装置,用来识别针对已接收广播信号之一较佳方向;(iv)在电脑中的解码装置,用来解码一不同节点之一全同値(identity);以及(v)该电脑会将全同値及较佳方向储存在记忆体内的方向表中。3.根据申请专利范围第2项之通信节点还包括:在电脑中的侦测装置,用来侦测:指引到本地节点,来自其它节点中之一节点的广播信号,并选择定向模式加以回应;以及该电脑会从记忆体中存取一不同节点的较佳方向,使用全同値并输出在通往交换电路的第二资料路径上,以便能够和一不同节点交换定向模式无线电信号。4.根据申请专利范围第1项之通信节点,其中阻抗切换电路还包括:一实质上是垂直的导体,安装在一实质上是水平的接地面上方,以当作是一无源元件;一印刷电路式传输线,将其第一末端连接到该导体,经由一低射频阻抗,将第二末端连接到接地面,传输线具有:实质上是无线电信号的四分之一波长的电长度,会在第一末端处形成高阻抗;一切换装置,连接在导体与接地面之间,当被顺偏时就具有低阻抗,而当不被顺偏时则具有高阻抗;以及一开关,连接在传输线的第二末端与一偏压电源之间,该电源具有:来自电脑,耦合到第二资料路径之一控制输入,以便选择性顺偏切换装置,并藉以减少属于该无线电信号之导体的无源元件。5.一种用来存取并和在包括一电脑数据机及记忆体之一区域网路中的诸多节点通信的方法,包括以下步骤:为耦合到电脑数据机之一定向天线选择一种全方向模式;在包括许多节点的区域网路中,从现存的通信量中接收无线电信号,每一节点皆包括:耦合到电脑数据机之一定向天线;识别使用着定向天线及电脑数据机的区域网路之一节点;决定网路之一经选定节点之一有效方向;为定向天线选择一种定向模式,并设定属于经选定节点的天线方向;将一获得请求传送到经选定节点,该节点使用着定向天线及经选定方向;接收许可信号,针对区域网路的各个节点之一时槽列表;识别针对网路的每一各个节点之天线,并将天线方向储存在记忆体内之一电脑表中;设定该定向天线的方向,以便初启关于区域网路之一经选定节点之一通信序列;以及在经选定方向上,发射及接收关于经选定节点的无线电通信信号。6.一种可用电子方式重新配置的天线包括:一支构件(supporting member),具有:一上表面和一接地面之下表面,以及一开口;安装于开口中之一辐射元件;围绕着开口的许多微带传输线,每一微带皆形成一射频扼流圈,此乃由于:它们的高特性阻抗,实质上是四分之一波长的电长度,以及终结在一偏压馈电处,对地呈现低射频阻抗;围绕着辐射元件的许多天线元件,将每一天线元件附着到在管道处之一不同的微带;许多切换装置,每一切换装置皆在一末端处,经由管道孔耦合到一不同的天线元件,并在另一末端处,耦合到:在支撑构件之一后表面上之一接地面;耦合到每一切换装置之一偏压电路,藉此,偏压电路之一状态会将切换装置置于一种导电情况中,使得已附着天线元件处在低阻抗状态中;偏压电路之第二状态会使切换装置处在一种非导电情况中,进而使得天线元件处在高阻抗状态中;以及当诸多天线元件皆处在高阻抗状态中时,就会使天线处在一种全方向状态中,而当诸多天线元件皆处在低阻抗状态中,就会使天线处在一种定向状态中的装置。7.根据申请专利范围第5项之方法,其中每一定向天线皆包括:由许多无源元件所围绕之一中央辐射元件,而为定向天线选择一种全方向模式的步骤则还包括以下步骤:将诸多无源元件置于一种“开路"状态,以便利用定向天线接收无线电信号。8.根据申请专利范围第7项之方法,其中为定向天线选择一种定向模式的步骤还包括以下步骤:将诸多经选定无源元件置于一种“短路"状态;在根据置于“短路"状态中之诸无源元件之一经选定方向中,发射来自中央辐射元件之一无线电波束。9.根据申请专利范围第8项之方法,还包括以下步骤:改变诸多无源元件的“短路"状态,以便形成一种波束转向操控式无线电信号。10.根据申请专利范围第9项之方法,其中记忆体包括许多储存程式指令,而识别在区域网路中之一节点的步骤则还包括:使用储存在记忆体中之一侦测程式,以便识别在区域网路中之每一节点的步骤。11.根据申请专利范围第10项之方法,还包括:形成在记忆体中之一方向表的步骤,该表提供在区域网路中的每一节点之天线方向。图示简单说明:第一图是:一种无源单极天线阵列之一图例,该阵列具有纳编本发明的诸多原理之一中央辐射器及许多无源元件。第二图是:针对第一图之天线阵列的一种偏压及开关电路之一图例。第三图是:第二图之偏压及开关电路的另一表示法。第四图是:一种无源负载剖面图之一表示法,用来发射针对第一图之无源单极天线阵列的一种定向辐射波型。第五图是:针对第四图之天线的一种实际测得辐射波型之一极座标图(polardiagram)。第六图是:一种包括许多节点的无线通信系统之一表示法;使用第一图中所示的一种由电脑操作之电抗控制式定向天线,每一节点会和其它节点通信。第七图是:在第六图之通信系统中之一节点之一电表示法。第八图是:由在第六图之通信系统中的每一节点所辐射出之一传输分包资讯(packet)之一表示法。第九图是:一种用来编译一天线方向表的方法之一表示法,该表用于和在第六图之通信系统中的其它节点通信。第十图是:就第六图之通信系统中的每一节点而言,诸多天线方向表之一表示法。第十一图是:针对在第六图之通信系统中的诸多节点之间通信之一流程图。
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