专利名称：具有增强覆盖度的无线接入点的制作方法
技术领域：
本发明涉及网络连接，更具体地，涉及无线网络接入点。
背景技术：
近来存在开发无线办公和家庭网络(有时称为商业或住宅网络)的
趋势。图1表示常规无线网络100。无线网络100包括无线接入点102和客 户端设备106k。客户端设备106例如可以包括个人电脑、PDA、蜂窝电话、 便携式计算机、打印机、电子游戏机等。接入点102连接到网络108。网 络108预期为万维网或互联网、专用局域网、以太网、广域网等。
接入点102将来自网络108的信号转变为无线传输协议，例如WAP、 802.11或蓝牙，并将来自接入点天线110的信号发送给设备106。设备106 也发送通过接入点102接收的信号。尽管被示出为电缆联接，但是接入点 102和网络108之间的连接可以是任意常规连接，例如电缆连接、光纤连 接、无线连接等。
传统上，接入点天线110和设备天线112^是全向天线。现参照图2， 例如示出了办公空间200。接入点102和接入点天线110被设置在该办公空 间中。全向的接入点天线110将产生覆盖区202。如可以看到的，因为天 线110是全向的，所以覆盖区202可以被分为两个区域，适当覆盖区202p 和不适当覆盖区202i。注意，为了示例性的目的，任意地图示了楼层平面 图(floor plan)和覆盖模式。不同的接入点、楼层平面图和干涉设备将 变更或改变覆盖模式。通常，使用单个接入点102导致具有非覆盖区204 的楼层平面图200。因此，客户端设备1084将能够访问网络，而客户端设 备1089将不能够访问网络或仅能够偶发性地访问。此外，客户端设备206 能够通过不适当覆盖区202i访问网络。使用多个接入点，非覆盖区204可 以转换为适当覆盖区202p，但是可能导致另外的不适当覆盖区202i。
某些较高端的商业接入点102具有可以使用昂贵的高增益天线来进 行替换的可拆除全向天线IIO。使用较高增益天线替换全向天线减小了非 覆盖区204并增大了适当覆盖区202p，但是相对昂贵，并且可能增大不适 当覆盖区202i。此外，低端接入点102不具有可拆除全向天线，而是需要 使用切换电路进行特殊修改，以接受高增益天线。这两种选择都是昂贵 的和困难的。
发明内容
为了实现本发明的优点并根据本发明的目的，提供了 一种增强无线 接入点。该增强无线接入点包括具有至少一个全向天线的接入点。至少 一个接地面(ground plane)被设置为射频耦合到所述全向天线，以使所 述至少一个全向天线用作定向天线。
根据如附图所示的本发明的优选实施例的以下更具体的描述，将明 白本发明的上述及其他特征、实用性和优点。
结合附图，考虑以下的详细描述将明白本发明的上述及其他目的和 优点，在所有附图中，相同的标号表示相同的部分，并且附图中-
图l是在网络中使用的无线接入点和无线客户端设备的功能框图； 图2是说明与图1的网络相关的无线覆盖区的楼层平面图； 图3是说明本发明实施例的增强无线接入点的正视图； 图4是说明本发明实施例的增强无线接入点的侧视图； 图5是说明使用图3和4所示的增强无线接入点的无线覆盖区的楼层 平面图5A是将常规无线接入点的覆盖度与按照本发明的增强无线接入点 相比较的楼层平面图6是根据本发明的点到点网络接入的功能框图； 图7是根据本发明的至少另一实施例的增强无线接入点的正视图； 图8 A说明从常规无线接入点的俯视图观察的辐射模式；
图8B说明从根据本发明的一个方面构造的增强无线接入点的俯视图 观察的辐射模式；
图8C说明从根据本发明的另一方面构造的增强无线接入点的俯视图 观察的辐射模式；以及
图9A-C说明从侧视图观察的图8A至8C的无线接入点的辐射模式。
具体实施例方式
现将参照图3至9C来描述本发明。图3示出了根据本发明的增强无线 接入点300的正视图。图4示出了增强无线接入点300的侧视图。增强无线 接入点300包含常规接入点302，并提供了接地面312，如将进一步描述的。 接入点302包含常规的全向接入点天线304。接入点天线304通常是常规偶 极全向天线，但也可以是其他类型的全向天线，例如，多频带偶极天线、 PLB微带(micro strip)天线、PIFA、电介质天线等。可选地(并且理想 地)，接入点302还包括虚框(phantom)中所示的第二全向天线306。如 图所示，第二全向天线306垂直于天线304取向，但是对于获得本发明的 益处这不是必需的。接入点302通常设计有两个或更多等效天线，以减小 由于多径衰减而导致的天线干扰和提供分集(diversity),例如，偏振和 模式分集。多径衰减和分集是本领域中公知的，在此将不进一步说明。
基板308通过连接器310安装到接入点302。连接器310被一般地示出； 然而，连接器310可以是用于将基板308安装到接入点302的任意常规装 置。例如焊接连接、整体注模部件、螺纹、轨道(rail)和导轨(guide)、 夹具、夹子等。此外，基板308可以被形成为用于接入点302的安装支架 等，以使得可以可释放地将接入点连接到基板308。实际上，尽管为了方 便起见而示出了连接，但是基板308和接入点302不需要在物理上连接， 尽管物理连接有助于保证基板308相对于一个天线或多个天线的适当位 置。此外，尽管基板308和接地面312被示出为具有矩形形状，但是根据 设计和美学选择可以是任意形状。代替基板308，接入点302可以具有下 述的背板(backplane)，该背板上安装有接地面312'(而且，接入点302 可以具有多个背板，该多个背板具有接地面的各种组合，或者对于另选
应用，不具有接地面)。
在基板308上安装有接地面312。为了易于设置各个接地面312，基板 308是可选的，但是可以在不使用独立的基板308的情况下，可以安装接 地面312。基板308和接地面312可以本领域中公知的任意数量的材料，例 如，RF传导材料、塑料、金属、金属箔等或其组合。此外，如图所示， 当使用第二全向天线306时，可以设置多个接地面312。在多个天线的情 况下，设置用作各个天线的接地面的单个接地面，而不是使用多个接地 面。另选地，选择这些天线中的一些天线具有接地面，而其他天线可以 在没有接地面的情况下安装。
距全向天线304 (和306)距离L安装接地面312。理想地，该距离L 是l/4波长。尽管可以使用其他距离，但是l/4波长的距离似乎提供了最好 的结果。对于多频带天线，对于所有频带保持L为l/4波长是不可能的， 但是对于多频带天线仍然获得了本发明的益处。在这种情况下，对于某 些频带，L小于l/4波长，而对于其他频带，L可能大于l/4波长。理想地， 接地面312的宽度应该为大约l/2波长，但是根据选择可以更大或更小。尽 管接地面312可以具有任意的更大尺寸，例如，在希望在增强无线接入点 300中对于多个天线具有单个接地面的情况下。接地面的最大尺寸主要受 到可用性、成本和美学的限制。相反地，接地面的宽度的最小尺寸被限 制为仍将起到接地面的作用的尺寸。最小有效宽度取决于天线类型，以 及所需的增益提高和空间L，但是l/2波长公知是普遍有效的。
本领域的普通技术人员现在将认识到，使用接地面312将相对较低增 益的全向天线304和可选的相对较低增益的全向天线306转换为相对较高 增益的如由箭头A所示定向的定向天线。此外，在天线304和/或306后面 的接地面312的策略性设置使得能够调整该方向。
如果基板308可拆除地连接到接入点302，例如当连接器310是弹簧锁 扣连接器、夹具或导轨时，接入点302可以在相对较低增益的全向设备和 相对较高增益的定向设备之间转换，而不增加昂贵的可拆卸天线、电连 接、电缆等。
现在参照图5，图5示出了图2的楼层平面图200，其中使用了增强无
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线接入点300，而不是接入点102和接入点天线110，可以看到，在大于楼 层平面图200的范围内设置了适当覆盖区202p。使用增强无线接入点300， 非覆盖区204相对局限于楼层平面图的较小区域，并且大大减小了不适当 覆盖区202i。作为覆盖度变化的结果，客户端设备1089能够访问网络，而 客户端设备206不能通过不适当覆盖区来访问网络。因此使用接地面提供 了调整和定向覆盖区的某些能力，提高了性能或增强了安全性。注意， 楼层平面图和覆盖模式被任意地图示并且应该仅被认为用于示例性的目 的。
参照图5A，示出了需要覆盖的较长或经扩充面积的楼层平面图，示 出了两种可能的覆盖方案的平面图。在使用常规接入点102的情况下，需 要两个或更多个的接入点来提供所需的覆盖度，该覆盖度在虚框中被表 示为覆盖区50。在本发明的情况下，增强接入点300可用于覆盖整个区域， 而不需要更多接入点的附加费用，增强接入点300，3的覆盖区如覆盖区60 所示。
现在参照图6，使用无线网关300并向客户端设备606的全向天线604 添加接地面602，使得网关300和客户端设备606具有方向性，如由箭头B 所示。因此，使用多个接地面，可以将常规多路接入无线网络改变为点 对点网络。
现在参照图7，示出了组合无线网关700。组合无线网关700包括接入 点702、第一接入点天线704、第二接入点天线706和与第二接入点天线706 相关联的一个接地面708。在这种情况下，接地面708的设置使得全向第 二接入点天线706用作定向天线，其方向可以通过接地面708的设置来控 制。第一接入点天线704尽管部分地受到接地面708的影响，但是第一接 入点天线704通常持续用作相对较低增益的全向天线。
现在参照图8A至8C，描述了无线网关的辐射模式。首先参照图8A， 示出了无线网关302。无线网关302具有第一天线304和第二天线306。第 一天线304具有全向辐射模式802。第二天线306具有辐射模式804。对于 该具体结构，表806根据该视图表示了与该辐射模式相关的最大增益、平 均增益和最大角度。图8B示出了如何通过在第一天线304和第二天线306
周围设置基板308和接地面312来修改辐射模式802。表810表示了与经修 改的辐射模式相关的增益和角度。如可以看到的，天线的增益增加。最 后，参照图8C，当基板308上的接地面移动时，可以看到，可以进一步修 改或控制辐射模式802和804，导致表812所示的增益。图9A至9C示出了 从侧视图而不是从俯视图观察的与图8A至8C—致的辐射模式。表902、 卯4和906示出了该具体实施例的相关增益和角度。具体参照图9B和9C, 通过改变模式804可以看出辐射模式的控制能力。
在图9C的情况下，天线306的接地面向上移动，导致将模式804从50 度调整到56度并将增益从6.6 dB增加到7.2 dB。
尽管已参照本发明的实施例具体示出和描述了本发明，但是所属领 域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可以 在形式上和细节上进行各种其他改变。
权利要求
1、一种增强无线接入点，其包括接入点；至少一个全向天线；以及射频耦合到所述至少一个全向天线中的至少一个的至少一个接地面，其中所述至少一个全向天线用作定向天线。
2、 根据权利要求l所述的无线网关，其中，所述至少一个全向天线 包括偶极、单极、印刷电路板天线、平面倒F型天线、多频带偶极、PLB 微带天线以及电介质天线中的至少一种。
3、 根据权利要求l所述的无线网关，其中，所述至少一个全向天线 包括多个全向天线。
4、 根据权利要求3所述的无线网关，其中，所述多个全向天线被设 置用来提供分集。
5、 根据权利要求2所述的无线网关，其中，所述至少一个接地面包括多个接地面。
6、 根据权利要求l所述的无线网关，其中，所述至少一个全向天线 包括第一数量的全向天线，并且所述至少一个接地面包括第二数量的接 地面，其中全向天线的所述第一数量大于接地面的所述第二数量。
7、 根据权利要求l所述的无线网关，其中，所述至少一个全向天线 包括被设置用来提供分集的两个全向天线。
8、 根据权利要求7所述的无线网关，其中，所述至少一个接地面包括与所述两个全向天线之一相关的一个接地面。
9、 根据权利要求7所述的无线网关，其中，所述至少一个接地面包 括两个接地面，每一个接地面都与所述全向天线中的相应的一个相关。
10、 根据权利要求l所述的无线网关，还包括-至少一个基板；所述至少一个接地面安装在所述基板上；并且 所述至少一个基板被可释放地连接到所述接入点。
11、 根据权利要求l所述的无线网关，其中，所述接入点包括背板， 并且所述至少一个接地面安装在所述背板上。
12、 根据权利要求l所述的无线网关，其中，所述至少一个接地面被 设置用来调整与所述至少一个全向天线相关的辐射模式。
13、 一种无线网关，其包括接入点；用于提供全向射频模式的装置；以及 用于将所述全向射频模式转换为定向射频模式的装置。
14、 根据权利要求13所述的无线网关，其中，用于进行提供的所述 装置是至少一个全向天线。
15、 根据权利要求13所述的无线网关，其中，用于迸行转换的所述 装置是至少一个接地面。
16、 根据权利要求13所述的无线网关，其中，用于进行转换的所述 装置距离用于进行提供的所述装置大约1/4波长。
17、 一种无线网关，其包括 接入点；所述接入点用于连接到网络； 支架；所述支架可释放地连接到所述接入点；并且 所述接入点还包括第一全向天线；以及第二全向天线； 所述支架还包括第一接地面；以使得当所述支架可释放地连接到所述接入点时，所述第一接地面 使得所述第一全向天线表现出第一定向天线辐射模式。
18、 根据权利要求17所述的无线网关，其中，所述第一接地面使得 所述第二全向天线表现出定向天线辐射模式。
19、 根据权利要求17所述的无线网关，其中，所述支架包括第二接 地面，并且该第二接地面使得所述第二全向天线表现出扇形定向天线辐 射模式。
20、 根据权利要求17所述的无线网关，其中，当所述支架可释放地 连接到所述接入点时，所述第一接地面距离所述第一全向天线大约1/4 波长。
全文摘要
本发明提供了一种增强无线接入点。具体地，该增强无线接入点包括至少一个全向天线和至少一个接地面。该至少一个接地面被设置为使得该全向天线用作定向天线。
文档编号H01Q1/24GK101385201SQ200580004479
公开日2009年3月11日 申请日期2005年2月1日 优先权日2004年2月10日
发明者布莱恩·R·贝特曼 申请人:圣韵无限通讯技术有限公司