[发明专利]集成电路及其天线结构

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信，更具体地说，涉及一种用于支持无线通信的集成电路及其天线结构。

背景技术

众所周知，通信系统是用来支持无线和/或有线通信设备之间的无线和有线通信的。这样的通信系统涵盖范围从国内和/或国际蜂窝电话系统到互联网，再到点对点室内无线网络，再到射频识别(RFID)系统。每种通信系统依照一种或多种通信标准建造并工作。例如，无线通信系统可根据一种或多种标准工作，这些标准包括但不限于IEEE802.11、蓝牙、高级移动电话服务(AMPS)、数字AMPS、全球移动通信系统(GSM)、码分多址(CDMA)、本地多点分配系统(LMDS)、多信道多点分配系统(MMDS)和/或上述标准的改进。

根据无线通信系统的类型，无线通信设备如蜂窝电话、对讲机、个人数字助理(PDA)、个人计算机(PC)、笔记本电脑、家庭娱乐设备等等与其它无线通信设备进行直接或间接的通信。就直接通信而言(也称为点对点通信)，参与的无线通信设备将其发射器和接收器调至相同的一个或多个信道(例如，无线通信系统多个射频(RF)载波中的一个)，然后在该信道上进行通信。对间接无线通信而言，每个无线通信设备通过分配的信道直接与相关的基站(例如，用于蜂窝服务的)和/或相关接入点(例如，用于室内或建筑物内无线网络)进行通信。为完成无线通信设备间的通信连接，相关的基站和/或相关的接入点通过系统控制器、通过公共交换电话网络、通过互联网、和/或通过一些其他广域网彼此进行直接通信。

对参与到无线通信中的每种无线通信设备来说，其组成包括内置无线收发器(也就是发射器和接收器)，或连接到相关的无线收发器(例如，用于室内和/或建筑物内无线通信网络的基站、RF调制解调器等)。众所周知，接收器连接到天线上，并包括低噪音放大器、一个或多个中频级、滤波级和数据恢复级。低噪音放大器通过天线接收入站RF信号，然后将其进行放大。一个或多个中频级将放大后的RF信号混入一个或多个本地振荡中，将放大后的RF信号转换为基带信号或中频(IF)信号。滤波级对基带信号或中频信号进行滤波，将不需要的信号从基带信号中削弱，生成滤波后信号。数据恢复级根据特定的无线通信标准从滤波后信号中恢复出原始数据。

众所周知，发射器包括数据调制级、一个或多个中频级和功率放大器。数据调制级根据特定的无线通信标准将原始数据转换为基带信号。一个或多个中频级将基带信号混入一个或多个本地振荡器中生成RF信号。功率放大器在将RF信号通过天线发射之前对其进行放大。

目前，无线通信可在许可或非许可频谱(licensed and unlicensed frequencyspectrum)中发生。例如，无线局域网(WLAN)通信可在900MHz、2.4GHz和5GHz的非许可工科医(ISM)的频谱中发生。当ISM频谱是非许可时，对功率、调制技术和天线增益有限制。另一非许可频谱是55-64GHz的V-带。

因为无线通信的无线部分开始并结束于天线，设计合适的天线结构是无线通信设备的重要组件。已知天线结构被设计为在操作频率上具有期望的阻抗(举例来说，50Ohm)、以期望的操作频率为中心的期望带宽、以及期望的长度(举例来说，单极天线的操作频率的波长的1/4)。进一步已知天线结构可包括单个单极或双极天线、分集天线结构、相同的极化、不同的极化和/和任何数量的其它电磁特性。

用于RF收发器的一种常用天线结构是三维空中螺旋天线(three-dimensional in-air helix antenna)，其类似于扩展的弹簧。该空中螺旋天线提供磁性全方位(magnetic omni-directional)单极天线。该三维天线的其它类型包括矩形、喇叭形等形状的孔径天线；三维双极天线为圆锥形、圆筒形、椭圆形等形状，且反射面天线具有平面反射器、角形反射器或抛物面反射器。这些三维天线存在的问题是它们不能在集成电路(IC)和/或支持所述IC的印刷板电路(PCB)的二维空间中充分地实现。