(57)【要約】無線データ通信装置。第１の中間周波数ポート、第２の基準ポート、およびミリ波ポートを有するミリメートル範囲のミクサが、中間周波数無線信号を受信する。局部発振器源は、基準信号をミクサの基準ポートに供給し、ミクサのミリ波ポートに結合しているミリ波フィルタにより、中間周波数無線信号がミリ波周波数信号に変換され、ミリ波周波数信号が中間周波数無線信号に変換される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線データ通信装置であって、
第１の中間周波数ポート、第２の基準ポート、および第３のミリ波ポートを有するミリメートル範囲のミクサと、
前記ミクサの基準ポートに基準信号を供給するための発振器と、
入力中間周波数無線信号をミリ波無線信号に変換し、ミリ波無線信号を出力中間周波数無線信号に変換するために、前記ミクサのミリ波ポートと結合しているミリ波フィルタと、
を備える無線データ通信装置。
【請求項２】
前記無線信号の強度を増幅するための電力増幅器をさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記入力無線信号の強度を増幅するための低雑音フィルタをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項４】
無線信号を受信および送信するためのアンテナをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記基準信号を調整するための逓倍器をさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項６】
無線信号を変換するための方法であって、
ミクサの入力無線信号ポートのところで入力無線信号を受信するステップと、
前記ミクサの基準ポートに発振器からの基準信号を供給するステップと、
前記入力無線信号が中間周波数無線信号であった場合には、ミリ波無線信号を出力し、前記入力無線信号がミリ波無線信号であった場合には、中間無線信号を出力するステップと、
を含む方法。
【請求項７】
前記出力ミリ波無線信号の電力を増幅するステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
低雑音増幅器を通して前記入力無線信号をフィルタリングするステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
アンテナから前記入力無線信号を受信するステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
アンテナへ前記出力ミリ波無線信号を送信するステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
逓倍器により前記基準信号を調整するステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
無線データ通信装置であって、
第１の中間周波数ポート、第２の基準ポート、および第３のミリ波ポートを有するミリメートル範囲のミクサと、
前記ミクサの基準ポートに基準信号を供給するための発振器と、
入力中間周波数無線信号をミリ波無線信号に変換し、入力ミリ波無線信号を中間波数無線信号に変換するために、前記ミクサのミリ波ポートと結合しているミリ波フィルタと、
中間波無線信号およびミリ波無線信号の両方を受信し、送信するためのアンテナと、
前記無線信号を増幅するための電力増幅器と、
前記無線信号を増幅するための低雑音増幅器と、
を備える無線データ通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ローカル・エリア・ネットワーク（「ＬＡＮ」）装置のようなデバイスの動作搬送周波数をミリ波周波数帯域へ拡張し、このような拡張に必要な構成要素の数を低減する低コストの無線データ通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナル・コンピュータ、ノート型コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、コンピュータ端末、携帯情報端末（「ＰＤＡ」）および他のデータ処理ユニットのようなコンピュータ・システムは、特定のタイプの無線データ・ネットワーク、すなわち無線ローカル・エリア・ネットワーク（「無線ＬＡＮ」）を介して相互接続することができる。このような構成の場合、端末デバイスは、データ処理装置および無線トランシーバをインタフェースで接続するために、媒体アクセス・コントローラ（「ＭＡＣ」）のような通信コントローラを含む。このコントローラは、無線トランシーバが動作する無線チャネルを選択し、データを組立て、無線ＬＡＮを通して送信および受信するように、エラー修正および他の機能を実行する。
【０００３】
通常、無線ＬＡＮを介して通信するためにこれらのデバイスが使用するトランシーバは、スーパヘテロダイン無線周波（「ＲＦ」）デバイスである。従来のトランシーバの場合には、アンテナが信号を受信し、この信号を対象となる所定の帯域内のＲＦ信号および電波雑音だけを選択する帯域ＲＦフィルタまたはダイプレクサに供給する。対象となる所定の帯域の外側の電波雑音は減衰する。選択したＲＦ信号および雑音は、受信機ミクサにより中間周波数（「ＩＦ」）への変換の前に雑音増幅器により増幅される。
【０００４】
送信時、コンバータは、信号を１つまたは複数の出力送信フィルタに送る。ダイプレクサの「送信側」として知られているこれらのフィルタは、所望する所定の送信帯域幅の外側のこれら信号を減衰する。電力増幅器は、また、送信フィルタがこれらの信号を受信する前または後で信号を増幅するために使用することもできる。
【０００５】
無線ＬＡＮ装置は容易に展開することができる。何故なら、各ネットワーク・デバイスにケーブルおよびワイヤを接続する必要がないからである。それ故、無線ラップトップは、無線ＬＡＮにアクセスするばかりでなく、デスクトップおよび他のワーク・ステーションの展開も容易に行うことができる。実際、無線ＬＡＮ装置は非常に急速に普及したために、都市の地域では頻繁に２つ以上の無線ＬＡＮ信号が複数の地点で相互に交差する。異なる会社または人々の計算装置が相互に接近している都市の地域では、２つ以上の無線ＬＡＮ信号の交差現象がますます頻繁に発生するようになっている。しかし、無線データ通信装置の範囲を拡張する周知のシステムは、従来高価なネットワーク通信構成要素を使用しなければならなかった。それ故、無線通信の実行可能な波長は拡張するが、拡張に必要なコストをさらに低減する無線ネットワーク通信装置の開発が待望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題および他の問題を解決し、このタイプの従来のシステムが有していなかった利点および態様を提供するものである。本発明の特徴および利点の詳細については、添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、無線ＬＡＮトランシーバ内で現在の最終段の無線装置に容易に結合することができる、本明細書においては、「トランスコンバータ」と呼ぶデバイスである。トランスコンバータは、送信ＷＬＡＮ信号をミリ波周波帯域へアップコンバートし、受信ＷＬＡＮ信号をミリ波周波帯域からダウンコンバートする。従来の無免許無線ＬＡＮ周波数帯域から遠く離れているミリ波周波帯域内に位置する結果として得られる無線信号は、他のデバイスからの信号と干渉を起こさない。
【０００８】
送信のための信号および受信のための信号の両方を処理するために、１つの発振器、周波数逓倍器、およびミクサの組合せが使用される。そのため、デバイスの送信および受信機能のために別々のヘテロダイン段を使用する従来のトランスコンバータの設計と比較すると、本発明のトランスコンバータのコストは低減する。
【０００９】
より詳細に説明すると、トランスコンバータは、二方向のＩＦ−ミリ波コンバータを使用するあるタイプのシングルエンド・トランシーバである。このトランスコンバータは、特に、局部発振器源、および１つの平衡形ミクサの１つの端末と結合している周波数逓倍器を含む。平衡形ミクサの他の２つの端子は、予め変調したＩＦ信号端子およびミリ波周波数端子と結合している。ミクサと関連するフィルタは、アンテナと結合することができるミリ波用の端子と結合している。必要に応じて、電力増幅器または低雑音増幅器モジュールをフィルタとアンテナの間に結合することができる。
【００１０】
例えば、トランスコンバータは、入力のＩＥＥＥ８０２．１１Ｂ対応信号を、２．４ＧＨｚの動作範囲から２０ＧＨｚ帯域内のミリ波周波数範囲までシフトすることができる。しかし、他の周波数範囲および多重シフトも使用することができることを理解されたい。例えば、５．８ＧＨｚ帯域内で動作している８０２．１１Ａデバイスを４０ＧＨｚ以上の帯域にトランスコンバートすることもできる。
【００１１】
電力増幅器または低雑音増幅器段は、いくつかの形態をとることができる。ミリ波周波数のところで低利得送信信号を受信することができるある実施形態の場合には、電力増幅器経路を低雑音増幅器経路から分離するためにサーキュレータを使用することができる。しかし、高電力増幅器を使用することが好ましいこのような場合でも、本発明のトランスコンバータ設計を使用すると依然として有利である。より詳細に説明すると、これらの実施態様は、バイアス信号が電力増幅器または低雑音増幅器の動作を制御することができる時分割二重（「ＴＤＤ」）シグナリング環境で使用することができる。さらに、バイスタティック・モードを、送受信信号経路を物理的に分離するために使用することができる。
【００１２】
好ましい実施形態の場合には、本発明のトランスコンバータは、便宜上ハウジングに収容してある。ハウジングは、ＰＣＭＣＩＡでフォーマットした回路基板内に収容されているような標準８０２．１１無線ＬＡＮ装置を含むことができる。ハウジングは、トランスコンバータ・エレクトロニクス、およびミリ波用のアンテナ、およびデータ・プロセッサ・インタフェース・ポートを含む。
【００１３】
添付の図面を参照しながら下記の説明を読めば本発明の他の特徴および利点を理解することができるだろう。
【００１４】
本発明を理解してもらうために、添付の図面を参照しながら本発明について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、多くの異なる形態で実施することができるが、本発明の好ましい実施形態を図面に示し、以下に詳細に説明する。この説明は本発明の原理の例示と見なすべきものであり、本発明の広範な態様を図の実施形態に限定するものではないことを理解されたい。
【００１６】
図１を参照すると、この図は、本発明の原理により構成したトランスコンバータ１０を示すブロック図である。好適には、トランスコンバータ１０は、局部発振器源１００、周波数逓倍器１０２、平衡形ミクサ１０４、フィルタ１０６およびアンテナ１１０から構成することが好ましい。必要に応じて、電力増幅器／低雑音増幅器（ＰＡ／ＬＮＡ）１０８もトランスコンバータ１０と結合することができる。
【００１７】
トランスコンバータ１０は、ミクサ１０４の１つの入力端子のところで中間周波信号を受信する二方向コンバータである。信号は、フィルタ１０６により高い周波数に変換され、アンテナ１１０に送られる。それ故、トランスコンバータ１０は、入力標準波長の無線周波信号をミリメートル範囲のより高い周波数信号に変換することができる。
【００１８】
逆に、トランスコンバータ１０は、アンテナ１１０を介して非標準ミリメートル範囲の波長の無線信号を受信する。この信号はフィルタ１０６を通してフィルタリングされ、平衡形ミクサ１０４を介して標準波長信号にダウンコンバートされる。それ故、トランスコンバータ１０は、入力ミリメートル範囲の信号を標準波長の無線周波信号に変換することができる。
【００１９】
平衡形ミクサ１０４は、中間周波信号ポートに関連する第１の端子Ａと、局部基準信号に関連する第２の端子Ｂと、フィルタ１０６用のミリ波用ポートに関連する第３の端子Ｃを有する３つの端子を有するデバイスである。ミクサ１０４のポートＡに送られた中間周波信号は、予め変調された信号である。本発明のある例の場合、トランスコンバータ１０は、標準信号が、ＩＥＥＥ８０２．１１Ｂ対応環境のような、例えば２．４〜２．４８３ＧＨｚの範囲内に位置する無線ローカル・エリア・ネットワーク装置と一緒に動作する。８０２．１１Ａ対応環境においては、信号は通常ほぼ５．８ＧＨｚである。
【００２０】
好ましい実施形態の場合には、トランスコンバータ１０は、無線ローカル・エリア・ネットワーク・モデム２０と通信する。モデム２０は、データ・プロセッサ・インタフェース２０２、エンコーダ２０４、デコーダ２０６、変調器２１０、復調器２１２、ダイプレクサ２１４、およびコントローラ２０８を含む。モデム２０が送信している場合には、信号はデータ処理インタフェース２０２から受信され、信号エンコーダ２０４に送られ、次に変調器２１０に送られる。次に、この信号はダイプレクサ２１４を通して中間周波数ポートに送られ、次に通常無線ネットワーク・アンテナに送られる。
【００２１】
モデム２０が無線信号を受信している場合には、信号はアンテナ・ポートからダイプレクサ２１４に送られ、次に変調器２１２に送られ、次にデコーダ２０６に送られ、次にインタフェース２０２に送られる。コントローラ２０８は、例えばパーソナル・コンピュータ内に位置するデータ処理装置に所望のフォーマットで信号を供給するために、エンコーダ２０４およびデコーダ２０６およびインタフェース２０２を制御する。例えば、インタフェース２０２は、イーサネット（登録商標）１０ベースＴポート、１００ベースＴ、ギガビット・イーサネット、または他の適当なデータ処理インタフェースであってもよい。
【００２２】
トランスコンバータ１０は、標準波長信号をミリメートル範囲の波長に変換し、またミリメートル範囲の波長の信号を標準波長信号に変換するために１つの平衡形ミクサ１０４を使用する。発振器１００および逓倍器１０２は、中間周波帯域からミリメートル範囲の周波数帯域へまたはミリメートル範囲の周波数帯域から中間周波帯域へ所望のシフトを行うように選択される。必要に応じて信号のアップコンバートおよびダウンコンバートの両方を行うための構成要素を使用することにより、トランスコンバータ１０は、変換に関連するコストを低減し、ヘテロダイン・ミクサ、フィルタ、または他の高価なミリ波用の構成要素を使用する必要がない。
【００２３】
入力信号がより高い波長の信号に変換される特定の係数Ｎは、入力信号および出力信号の間の波長の所望の分離に従って選択される。例えば、乗算係数Ｎが２に等しい場合には、１２．９ＧＨｚの入力周波数信号を、２５．８ＧＨｚの出力信号に変換することができる。それ故、ミクサは、２８．２〜２８．２８ＧＨｚの範囲内で出力ミリ波信号を発生する。本発明の原理から逸脱することなしに入力信号および出力信号をシフトするために他の乗算係数を使用することもできることを理解されたい。
【００２４】
ここで図２Ａを参照すると、この図は、フィルタ１０６と無線周波アンテナの間で通常送信されるような、追加構成要素を使用しない無線信号を示す。図２Ｂの場合には、サーキュレータ１２２、１２４は、それぞれ電力増幅器１３０の入力ポートおよび出力ポートと結合している。サーキュレータ１２２、１２４は、アンテナが受信したこれらの信号からアンテナに送信する信号を分離する。図２Ｃの場合には、低雑音増幅器１３２は、サーキュレータ１２２、１２４間の信号の受信経路内に設置することができる。これらの実施形態を使用すれば、トランスコンバータ１０は、所望の波長内で受信機としても送信機としても機能することができる。
【００２５】
ここで図２Ｄを参照すると、この図は、信号経路が分離される本発明の動作のより高い電力モードを供給するためのシステムの図面である。このシステムを通して、時分割二重モードの動作が、それぞれ電力増幅器１３０および低雑音増幅器１３２と結合しているバイアス端子１３４、１３６を使用することによりサポートされる。別の方法としては、図２Ｅに示すように、電力増幅器１３０の出力ポートおよび低雑音増幅器１３２の入力ポートを結合しないままにしておくことができる。この実施形態の場合には、アンテナ上に別々の受信ポートおよび送信ポートが位置し、および／または送信および受信のための別々のアンテナが存在すると仮定する。
【００２６】
ここで図３を参照すると、この図は、本発明の原理によるトランスコンバータ１０のためのハウジングを示す。ハウジング３００は、トランスコンバータ１０が位置するように構成される。好適には、ハウジング３００は、ミリ波アンテナ１１０を機械的にサポートすることが好ましい。好適には、ハウジング３００は、無線ローカル・エリア・ネットワーク・カード３２０を収容するように機械的または電気的に配置することができるカプラ３１０を有することが好ましい。例えば、ローカル・エリア・ネットワーク・カード３２０は、ＰＣＭＣＩＡタイプのネットワーク・カードであってもよい。必要に応じて、ハウジング３００は、また、データ処理装置へ／から信号を運ぶためのデータ信号インタフェース２０２に関連するコネクタ３００を収容する。
【００２７】
特定の実施形態を図示し、説明してきたが、本発明の精神から有意に逸脱することなしに、種々の修正を思い付くことができるだろうし、保護範囲は添付の特許請求の範囲によってだけ制限される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による無線ＬＡＮトランシーバと結合しているトランスコンバータのブロック図である。
【図２Ａ】低電力のミリ波周波数信号を使用する本発明の一実施態様である。
【図２Ｂ】低電力のミリ波周波数信号を使用する本発明の別の実施の態様である。
【図２Ｃ】低電力のミリ波周波数信号を使用する本発明のさらに別の実施の態様である。
【図２Ｄ】高電力動作を必要とする本発明の可能な設計構成である。
【図２Ｅ】高電力動作を必要とする本発明の可能な別の設計構成である。
【図３】本発明のトランスコンバータの機械構成の等角図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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