专利名称：无线通讯电路的电路板的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种无线通讯技术，且特别关于一种适用于工业、科学、医学采用的2.4GHz频带的无线通讯电路结构。
背景技术：
在过去数十年中，由于大规模集成电路技术积极的发展下，使无线通讯已有广泛的应用。例如，现行生产出的无线电话的可携式组件，无论是在价格、尺寸与功率耗用上，皆已达到大众可接受的程度。
虽然、现今的无线技术主要是用于语音通讯，(例如手持无线装置)，然而在可预见的未来，在可动或固定的语音通讯及其它数据通讯，将急速发展与扩张，以提供更多的信息流。特别是，因技术的进一步发展，使得无线组件不再昂贵，且可以以集成方式设置于许多其它组件之中。例如，无线通讯可以排除或减少用于连接到主组件或是外围组件的缆线的使用数量。
前述的无线通讯一般需要具有更高传输效率的频带，例如是一个所谓尚未许可的频带，以使有足够的容量以允许更高的数据传输速率。此外，一种适用的频带为2.4GHz的ISM频带，而此ISM频带是全球性使用的，其中ISM频带提供了83.5MHz的射频频谱。
为了允许不同的无线网络在不需要协调下共享并分享相同的无线媒体，一般采用信号扩展(signal spreading)的方式。事实上、美国联邦通讯委员会(FCC)对于目前运行于2.4GHz频带的无线设备，要求当发送功率大于0dBm时，就必需采用一些频谱扩展或是展频技术。展频通讯技术从第二次世界大战就已存在。因为其可对抗强烈的干扰，而且允许多个信号同时占用相同的频宽，所以已引起目前通讯技术者的兴趣。
在蜂窝通讯系统中包括有移动装置，其与一硬件网络通讯，例如是局域网络(LAN)或是宽域网络(WAN)，已经广泛使用。例如，零售商可能使用蜂窝通讯系统与移动数据端，追踪架上货品的库存以适时添加。运输业者可在广大的户外集聚处，利用此系统以准确得知货物的进出与运送。而制造业者可利用此系统以追踪零件、成品与不良品。这些系统都可利用移动电话跨过大地域而进行。再有，寻呼网络也可利用蜂窝系统，允许使用者于任合区域，佩带便携式寻呼器，而得已被呼叫。
为了管理这些无线通讯的多个节点，IEEE 802.11b的协议因此已被提出，以管理这些信号的传送与接收。另外，因为计算机工业已有良好的发展，而无线局域网络(WLAN)已允许与计算机结合，例如与个人计算机结合。关于IEEE 802.11b WLAN PC-CARD的应用，传统的超外差式(super-heterodyne)的射频架构也广泛被采用，其需要两个压控震荡器(VCO)，两个混频器，及一个表面声波(SAW)滤波器。
为了降低制造成本，一般做法为减少一些组件。图1为显示一传统无线通讯电路架构的方块图。如图1的电路架构，通讯系统的使用者端，一般需要两个天线100，102以达到分散化(diversity)的特征。在接收操作模式中，天线100与102二者，其具有较佳品质的其一会被选择以接收射频信号。然而、天线100，102中任一个，可固定设置成为一发送天线。天线100，102连接到一天线开关104，以选择所要的天线。天线开关104的输出端连接到一带通滤波器(BPF)106，其中带通滤波器106仅允许特定的频率通过。特别是对于数字I/Q信号，其一般需要以一特殊频率进行传送，而需使用带通滤波器以得到所要的频率。另外、因为带通滤波器106传统共享于接收模式与发送模式，因此带通滤波器106会被连接到一发送/接收(T/R)开关108。此T/R开关108有两个输出端点，其一用于接收路径，而另一用于发送路径。关于接收路径，从带通滤波器106的输出信号，由T/R开关108进行选择，而后传送到一射频集成电路(RFIC)110。此RFIC 110用于转换射频信号使成为可被处理的格式，例如是使用者计算机所要求的格式。当进行发送模式时，RFIC 110会输出信号给功率放大器(PA)112。经放大后，信号被送至BPF/LPF 114，其由带通滤波器与低通滤波器(LPF)所组成，又称为BPF/LPF 114。BPF/LPF 114再次滤波后，其输出信号则由T/R开关108选择而输出。信号于是沿着发送路径而发送出射频信号。
在前述传统的电路，如图1所示，带通滤波器.106为必要的组件，这是因为RFIC 110通常包括一低噪声放大器，其需要带通滤波器106以滤除噪声。另外、RFIC 110也通常包括附加的VCO(未示)，用于内部降频之用。因此、VCO的频率也必须滤除。于是BPF/LPF 114至少需要一带通滤波器。当考虑整个使用频率的范围，也可另外加入低通滤波器。就传统设计，天线100，102、天线开关104与带通滤波器106会共享于发送路径与接收路径。由这些考虑，传统的无线通讯电路的设计如图1所示。
从效能的观点而言，因为发送信号不可避免会随发送的距离而衰减，其发送范围于无线通讯是所关切的要点，而其中发送范围又取决于发送功率。根据图1的传统设计，其每一组件的功率损失如下天线开关104耗损约0.5dB，带通滤波器106耗损约2.0dB，T/R开关108也耗损约0.5dB，BPF/LPF 114则至少约耗损2.0dB，其中LPF一般会多耗损0.8dB。在此传统设计中，发送路径需经过两个BPF以滤除噪声，但是BPF有较大的功率损失。如此，于此设计下功率损失仍嫌过高。业者仍想再减少功率损失，以增加无线通讯的传送范围。如何增加传送范围，而又不增加运行功率，是本技术领域人员所欲解决的课题。
发明内容
有鉴于此，本实用新型提供一无线通讯电路结构，其能有效降低插入功率损失(insertion power loss)。如此、传送范围能有效提升，这对于无线通讯将有很大的帮助。
本实用新型提供一无线通讯电路结构，其发送路径可显著地被简化，而因此降低插入损失。而制造成本也可降低。
本实用新型又提供无线通讯电路在一电路板的一电路布局，其可降低电磁干扰，而使得电路有最佳的效能。
本实用新型提供无线通讯电路的电路板，其中电路板为一长方形板，沿反时针方向具有一第一边，一第二边，一第三边，与一第四边；第一边与第三边比第二边与一第四边短；第一边定义为y轴，而第二边定义为x轴；此布局包括一第一天线，位于第一边与第二边间的一角落；一天线开关连接到第一天线，而位于大约在y轴的中间，而有一第一x坐标；一第一滤波器，连接到天线开关，位于天线开关下方有较小的y坐标；一射频集成电路(RFIC)连接到第一滤波器，而位于比第一滤波器较大的一x坐标，其中该射频集成电路的较灵敏的一输入/输出信号边，朝向电路板的第二边；一第一整流器，位于接近电路板的第二边，及比射频集成电路有较大的一x坐标。一基频/媒体存取控制(BB/MAC)单元，连接到射频集成电路，而位于约中间y坐标及比第一整流器较大的x坐标。一通用(global)的震荡器，约位于第二边与第三边的一角落；多个信号管脚，分布于电路板的第三边；一第二整流器，位于接近第四边，而大约与第一整流器有相同的x坐标；一功率放大器连接到射频集成电路，及位于接近第四边而与射频集成电路有大致上相同的x坐标，其中功率放大器与射频集成电路之间设定有足够大的距离；一第二滤波器，连接到功率放大器，而位于较小的x坐标及接近第四边。一发送/接收开关，连接到第二滤波器，而位于比第二滤波器较小的一y坐标及约相同x坐标；一第二天线，连接到发送/接收开关，位于第一边与第四边之间的一角落。
本技术领域人员应了解，上述技术仅是一般描述，而以下的详细描述也仅是为实施例。而本实用新型所欲达到的范围则由权利要求来定义。
为让本实用新型的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下图1表示一传统无线通讯电路结构方块图；图2表示依照本实用新型，一无线通讯电路结构方块图；图3表示依照本实用新型的无线通讯电路布局于印刷电路板的上视图；及图4表示依照本实用新型，另一无线通讯电路布局于印刷电路板的上视图。
标号说明100，102 天线104，108 天线开关106 带通滤波器
110，210 射频集成电路112 功率放大器114 滤波器组200 BALUN电路215 BB/MAC220 滤波单元230 同轴开关240，270 整流器250 通用震荡器260 输入/输出信号边265 电源端具体实施方式
本实用新型针对传统的问题，而提出一新颖的无线通讯电路结构。本实用新型至少可减少发送路径的插入损失。其结果可达到发送范围被有效增加。以下举一实施例作为本实用新型特征的描述。
图2表示依照本实用新型，一无线通讯电路结构方块图。在图2中，虽然个别组件为传统组件，但由于本实用新型在整个电路结构的新颖设计，可以产生非传统电路所能预期的其它效能。在本实施例中，仅取二天线100，102为例，用以接收射频信号，而其中之一可用于发送射频信号。然而、实际使用的天线数量并不限定于二个。依照相同原则，天线可以多于二个，而其为设计的变化。使用多个天线的目的是为达到分集化(diversity)的特征。然而当于发送射频信号时，可仅取其中之一即可。于此例中，例如天线102被设定成也当作发送天线之用。
当操作于接收模式时，其接收射频信号可有两个路径，分别对应于二天线100，102。这些天线100，102连接到一天线开关104，例如分别配置于接收路径1与接收路径2上。因为天线102也被用于发送信号，天线102并没有直接与天线开关104连接，而是过发送/接收开关108来选择，其进一步关系会描述于后。天线开关104用以选择具有较佳品质的射频信号，而输出给滤波单元106。这是因为一般的原始接收的射频信号，会含有高频与低频的噪声，其需要由滤波单元以将不需要的频率滤除，以抑制信号干扰。上述滤波单元106一般可包括一带通滤波器(BPF)。经BPF 106的滤波后，信号被传送至一射频集成电路(RFIC)210。因为RFIC 210一般需要一差动式信号，因此其可使用例如巴伦(BALUN)电路200，以转换信号，使其可匹配于RFIC 210的输入阻抗。而RFIC 210较佳设计为零-IF型的设计。于此、零-IF意即没有包括使用于压控震荡器(VCO)的中间频率(IF)。本实用新型利用零-IF的RFIC的设计，可产生一些显著增进效能，其可见于后述。RFIC 210用于处理射频信号，以得到由接收的信号所携带的内容，而后将内容输入给基频/媒体控制层(BB/MAC)215。此BB/MAC 215系一接口单元，可与内部所连接的系统向内进行信息交流，例如与计算机系统的信息交流。
在前述中，因为RFIC 210包括需要一低噪声放大器(LNA)，因此需要BPF 106以抑制不要的干扰信号。再者，BALUN电路200会差分射频信号，使能被RFIC 210接收，其中BALUN电路200与低噪声放大器的输入阻抗可匹配，因而可降低噪声。RFIC 210将射频信号直接转换成基频的I/Q信号，而不需要表面声波滤波器。
从考虑插入损失而言，一般天线开关耗用0.5dB，BPF耗用约2.0dB～2.4dB，另外对于接收路径2而言，其可能又包括发送/接收开关108，其耗用约0.5dB。本实用新型的插入损失与图1的传统设计不同，系因为二个天线都必须经过发送/接收开关108，因此对于天线100的接收灵敏度而言，可以提升。
对于发送模式的发送路径2，其沿着虚线所示，由BB/MAC 215到天线102所构成。当由BB/MAC 215输出的数据信号，经RFIC 210处理成为一发送射频信号后，信号又被功率放大器112放大；放大后的信号再输入到滤波单元220，滤波单元220可以由带通滤波器与低通滤波器的组合。然而根据本实用新型的设计，较佳的使用零-IF型设计的RFIC 210，因此滤波单元220仅需要低通滤波器即可。这是因为RFIC 210中不需要VCO以进行降频至中间频率IF，因此带通滤波器可以被省去，这因此可减少插入损失，其中低通滤波器的插入损失仅约为1.0dB，例如一般是0.8dB。
接着、由滤波单元220所输出的发送信号，被输入到发送/输入开关108。如前述因为天线102也被选定为发送之用，因此发送/输入开关108可用于选择输入与发送状态。天线102于是连接到发送/输入开关108。另外、如果必要进行测试，其也可另外耦接一同轴开关230，但是同轴开关230并没有绝对必要。
关于本实用新型的发送路径，其接收路径1与接收路径2所使用的带通滤波器106，并不与发送路径共享。对于本实用新型的设计，其仅需要一个滤波单元220。因此由带通滤波器106所产生的插入损失可以避免。再者，因为射频集成电路210可采用零-IF的设计，其滤波单元220仅使用低通滤波器已足够，因此又降低插入损失。再者，对于本实用新型的电路，如果在一固定操作功率下，也可以显著有较大的发送范围。
另外，根据电路结构，其电路可以布局于一印刷电路板上。当此电路被转移至电路板上时，其互连线路与电子组件例如电阻或电容，会有电磁干扰(EMI)。如第3图所示，考虑到EMI的兼容性，在图3中示出一个实际的电路板，其上包括有图2的无线通信电路及其外围组件。天线100与天线102例如可以互相垂直配置，以使接收模式均衡分散。而BALUN电路200则如图标的布局，可降低噪声。而功率放大器112可选用例如PhilipsSA2411或是Maxim MAX2242的种类。在图3中，功率放大器112系为SA2411，而在图4中，功率放大器112系为MAX2242，其它的组件则类似。
较详细的描述如下，在图3中，其布局是根据图2的电路结构。参考图2与图3，无线通讯电路的布局系被设计于一印刷电路板之上。电路板是一长方形板，沿反时针方向有第一边，第二边，第三边，与第四边。第一边与第三边比第二边与第四边短，第一边定义为y轴，而第二边定义为x轴。此布局包括多个组件，被安排于其较佳的位置，以使降低电磁干扰效应。
一天线100位于第一边与第二边之间的一角落。一天线开关104连接到天线100，而位于大约在y轴的中间，且有一第一x坐标。一第一滤波器106连接到天线开关104，位于天线开关104的下方，有较小的y坐标。一射频集成电路(RFIC)210连接到第一滤波器106，而位于比第一滤波器106较大的一x坐标，其中该射频集成电路210的较灵敏的一输入/输出信号边，设置朝向电路板的第二边。这种安排是为了使有与功率放大器112有较长的距离，这是因为功率放大器112与射频集成电路210有较强的干扰效应。
一第一整流器240位于接近电路板的第二边，及比射频集成电路210有较大的一x坐标；一基频/媒体存取控制(BB/MAC)单元215，连接到射频集成电路210，而位于约中间y坐标及比第一整流器240较大的x坐标；一通用(global)的震荡器250，约位于第二边与第三边的一角落，这是因为此通用震荡器一般会产生一固定而强的噪声，因此较佳地、会安排使其位于较接近I/O管脚260。而I/O管脚260例如是用于插入于计算机系统的插槽。而多个信号管脚260则分布于电路板的第三边。至此，接收路径的布局已完成。然而、其组件位置的安排，也已预先考虑到与发送路径的布局关系。
对于发送路径，一第二整流器270设置位于接近第四边，而大约与第一整流器240有相同的x坐标。整流器270也例如提供电源给功率放大器112。电源由正电极流出，而又回流至负电极，其效应相当于一回路。此回路会因为有电流的流过，也会产生一电磁效应。因此包括正负端的一对电源管脚265，BB/MAC 215，与整流器240自然构成一回路。而此对电源管脚265，BB/MAC 215，与整流器270形成另一个回路，此二回路要避免交叉以避免电磁干扰。于本实用新型的布局中，此二回路已避免交叉的问题。
另外、一功率放大器112连接到射频集成电路210，及位于接近第四边而与射频集成电路210有大致上相同的x坐标，其中功率放大器112与射频集成电路之间210，设定有足够大的距离，以避免干扰。第二滤波器220，连接到功率放大器112，而位于较小的x坐标及接近第四边。一发送/接收开关108连接到第二滤波器220，而位于比第二滤波器220较小的一y坐标及约相同x坐标；一第二天线102，连接到发送/接收开关108，位于第一边与第四边之间的一角落。
类似地、图4的布局与图3的布局类似，而其差别仅是功率放大器112与112a，其类型不同，而实际上考虑的因素则相同。
在前述的布局，射频集成电路210与功率放大器112，有足够的距离以避免干扰，且又维持紧密的空间。整流器240与270分别与信号管脚260的一对电源管脚265构成二个回路，而不互相交叉且维持小回路面积，因此电磁干扰可进一步减少。由于震荡器250，一般会产生较强的固定噪声，因此被配置于角落且接近信号管脚260，如此可减少由震荡器产生的噪声。于印刷电路板上，其位置关系有如图2的电路的布局。当考虑组件之间的电磁干扰与电路板的面积，组件的位置系处于最佳化的位置。
综上所述，虽然本实用新型已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更改与变换，因此本实用新型的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。
权利要求1.一种无线通讯电路的电路板，其中该电路板为一长方形板，沿反时针方向具有一第一边，一第二边，一第三边，与一第四边，该第一边与该第三边比该第二边与该第四边短，该第一边定义为y轴，而该第二边定义为x轴，该电路板包括一第一天线，位于该第一边与该第二边之间的一角落；一天线开关，连接到该第一天线，且位于大约在该y轴的中间位置并具有一x坐标；一第一滤波器，连接到该天线开关，位于该天线开关下方且有一较小的y坐标；一射频集成电路，连接到该第一滤波器，并位于比该第一滤波器的坐标较大的一x坐标，其中该射频集成电路的较灵敏的一输入/输出信号边朝向该电路板的该第二边；一第一整流器，位于接近该电路板的该第二边，及比该射频集成电路有较大的一x坐标；一基频/媒体存取控制单元，连接到该射频集成电路，并位于约该y轴中间的一y坐标及比该第一整流器较大的一x坐标；一通用震荡器，约位于该第二边与该第三边间的一角落；多个信号管脚，分布于该电路板的该第三边；一第二整流器，位于接近该第四边且大约与该第一整流器有相同的一x坐标；一功率放大器，连接到该射频集成电路，位于接近该第四边而与该射频集成电路有大致上相同的一x坐标，其中该功率放大器与该射频集成电路之间设定有足够大的距离；一第二滤波器，连接到该功率放大器，并位于较小的一x坐标及接近该第四边；一发送/接收开关，连接到该第二滤波器，并位于比该第二滤波器较小的一y坐标及约相同的一x坐标；以及一第二天线，连接到该发送/接收开关，位于该第一边与该第四边之间的一角落。
2.如权利要求1所述的无线通讯电路的电路板，其中该第一滤波器包括一带通滤波器。
3.如权利要求1所述的无线通讯电路的电路板，其中该第二滤波器包括一低通滤波器。
4.如权利要求1所述的无线通讯电路的电路板，其中该射频集成电路包括一不使用中间频率(零-IF)型的射频集成电路。
5.如权利要求1所述的无线通讯电路的电路板，其中该些信号管脚之一对电源管脚与该第一整流器构成一第一回路，该对电源管脚与该第二整流器构成一第二回路，其中该第一回路与该第二回路不交叉。
专利摘要一种无线通讯电路的电路板，其中电路板为一长方形板，其第一边为x轴，而第二边为y轴；此布局包括有第一天线，位于第一边与第二边间的角落；一天线开关与第一滤波器置放于约中间y坐标与一x坐标上；一射频集成电路(RFIC)位于第一滤波器之后；第一整流器，位于接近第二边及比射频集成电路较高的位置；一基频/媒体存取控制(BB/MAC)单元，位于约中间y坐标及比第一整流器高；一震荡器，约位于第二边与第三边间的一角落；一第二整流器，位于接近第四边，而于第一整流器的上方；一功率放大器位于接近第四边而于射频集成电路的上方；一第二滤波器与一发送/接收开关，位于功率放大器的前方；一第二天线位于第一边与第四边之间的一角落。
文档编号H04B1/38GK2692944SQ0324460
公开日2005年4月13日 申请日期2003年4月3日 优先权日2002年7月25日
发明者林宗亮, 蔡宗儒, 冷建国 申请人:美商集程通讯股份有限公司