具有天線陣列模塊的筆記型計算機的製作方法
2023-08-11 01:51:11 2
專利名稱：具有天線陣列模塊的筆記型計算機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種筆記型計算機，特別是涉及一種具有天線陣列模塊的筆記型計算機。
背景技術：
在全球電信自由化風潮的引領下，加上網際網絡及無線通訊的蓬勃發展，通訊已成為繼信息產業之後最具成長性的高科技領域。而無線通訊技術的發展，隨著電子信息及數字等技術突飛猛進，提供人們可隨時隨地得到各種信息，包括語音、數據等，未來更往多媒體影音信息發展。其中無線區域網路(Wireless Local Area Networks，WLAN)，在無線網際網絡使用人口數快速成長下，全球無線區域網路產量也逐年增加。
在產業及市場層面中，在筆記型計算機裝設WLAN功能越來越受到產品製造商及使用者的重視，而目前在筆記型計算機中的WLAN規格普遍使用IEEE所定義的802.11a/b/g標準，來進行無線通訊。
請參閱圖1，其為802.11a/b/g標準所使用的WLAN模塊的電路結構示意圖，如圖所示，WLAN模塊10包含天線切換開關(Antenna switch)11、射頻接收晶片(RF front end IC)12以及基頻及媒體存取控制晶片(Basebandand MAC IC)13，其一端與筆記型計算機系統連接，而另一端則通過射頻連接器(RF connector)14與天線15連接，該WLAN模塊10主要由天線15接收空氣中所傳遞的無線電波，再經由射頻接收晶片12將高頻無線電波轉換成低頻信號，最後，將低頻信號傳送至基頻及媒體存取控制晶片13進行解調處理，並判斷解調後的信號是否為筆記型計算機系統所要接收的數據，如果判斷結果為是，則接收下來並傳送至筆記型計算機系統內部。
該WLAN模塊10的另一個功能為將筆記型計算機系統所要傳送的數據，通過基頻及媒體存取控制晶片13對數據進行運算及調變處理後，傳送至射頻接收晶片12，用以將低頻信號轉換成高頻信號並經由天線15傳送至空氣中。
由於802.11a/b/g標準使用單一天線(antenna)來傳送及接收射頻數據信號，而圖1所示的WLAN模塊10是與兩組天線15相連接，因此需通過天線切換開關11來控制由哪一組天線15負責進行數據的傳送及接收，其中，天線切換開關11受基頻及媒體存取控制晶片13的控制，其判斷方式為先分別接收一次由兩組天線15所接收的信號，並檢測哪組天線15所接收的信號品質較好，基頻及媒體存取控制晶片13將觸發天線切換開關11導通該組收訊品質較好的天線15，以進行數據的傳送及接收。
目前802.11a/b/g標準支持的數據傳輸率可達到54Mbps，而WLAN規格的下一個衍生標準，802.11TGn，其支持的數據傳輸率可高達100Mbps，且802.11TGn標準適用於多重輸入多重輸出(multiple input multiple output，MIMO)技術，請參閱圖2，其為MIMO系統的電路結構示意圖，如圖所示，MIMO技術使用多組天線15在相同頻帶內，使用相同的調變方法來同時接收及傳送高頻數據信號，以大幅增加數據的傳輸率，且為了適應大量的數據傳送，每組天線15各自連接一射頻接收晶片12。
為了加強筆記型計算機的WLAN功能及增加無線數據的傳輸率，計算機製造商無不設法將MIMO系統內建至筆記型計算機中，雖然，目前業界發展出將MIMO系統的多個天線分散設置於筆記型計算機的液晶屏幕的四周，例如第一組天線設置於液晶屏幕的上方，第二組天線設置於液晶屏幕的左側，而第三組天線設置於液晶屏幕的右側，但是，採取這種天線設置方式，當液晶屏幕的尺寸大小改變時，天線之間的距離將改變，且每組天線至射頻連接器的距離也將改變，眾所皆知，當上述的距離改變時，WLAN模塊內部的運算設定將需要跟著進行變更，才能對天線所接收的高頻數據信號進行處理或是將筆記型計算機的數據傳送出去。
因此，如何發展一種可改善上述已知技術缺陷的具有天線陣列模塊的筆記型計算機，實為目前迫切需要解決的問題。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種具有天線陣列模塊的筆記型計算機，以解決傳統分散設置於筆記型計算機的液晶顯示器面板周圍的天線，會因液晶屏幕尺寸的改變，而使天線之間的距離以及每組天線至射頻連接器的距離改變，使得WLAN模塊內部的運算設定必需跟著變更，才能對天線所接收的高頻數據信號進行處理或是將筆記型計算機的數據傳送出去等缺點。
本發明的主要目的在於提供一種具有天線陣列模塊的筆記型計算機，在筆記型計算機中提供一天線陣列模塊及一單一天線，使無線區域網路模塊內的切換開關根據該無線區域網路模塊運作於該多重輸入多重輸出(MIMO)模式或是該802.11a/b/g模式，來控制該天線及該天線陣列模塊的運作。
為達到上述目的，本發明一較廣義實施例為提供一種筆記型計算機，其適用於一多重輸入多重輸出(MIMO)模式及一802.11a/b/g模式的無線通訊，該筆記型計算機包含一天線、一天線陣列模塊與一無線區域網路模塊。該無線區域模塊包含一切換開關，該切換開關根據該無線區域網路模塊運作於該多重輸入多重輸出(MIMO)模式或是該802.11a/b/g模式來控制該天線及該天線陣列模塊的運作。該天線陣列模塊包含一基板；多個天線，其設置於該基板，且相鄰兩天線的距離實質上相同；多個連接器，其設置於該基板，用以與該無線區域網路模塊電連接；以及多條信號傳輸線，其設置於該基板內部，用以使所述天線與所述連接器電連接，且所述信號傳輸線的長度實質上相同。
上述筆記型計算機，其中該天線陣列模塊設置於該筆記型計算機的液晶顯示器面板的周圍，該基板為一印刷電路板或是一陶瓷基板。
上述筆記型計算機，其中該天線陣列模塊的所述天線是用以接收或是傳送一射頻數據信號，且相鄰兩天線的距離D與該射頻數據信號的波長成正比。
上述筆記型計算機，其中每一個所述連接器為一射頻連接器，且其通過一射頻同軸電纜與該無線區域網路模塊電連接，所述信號傳輸線為一剝膜線、一微剝膜線或是一共平面波導線。
上述筆記型計算機，其中該無線區域網路模塊運作於該多重輸入多重輸出模式，該切換開關控制該天線關閉，並控制該天線陣列模塊的所述天線同時接收或是傳送該射頻數據信號，該無線區域網路模塊運作於該802.11a/b/g模式時，該切換開關控制該天線或是該天線陣列模塊的其中一個天線來接收或是傳送射頻數據信號。
本發明的另一較廣義實施例為提供一種天線陣列模塊，其適用於一筆記型計算機，且與一無線區域網路模塊連接，該天線陣列模塊包含一基板；多個天線，其設置於該基板，且相鄰兩天線的距離實質上相同；多個連接器，其設置於該基板，用以與該無線區域網路模塊電連接以及多條信號傳輸線，其設置於該基板內部，用以使所述天線與所述連接器電連接，且所述信號傳輸線的長度實質上相同。
圖1為802.11a/b/g標準所使用的WLAN模塊的電路結構示意圖。
圖2為MIMO系統的電路結構示意圖。
圖3為本發明較佳實施例的天線陣列模塊的硬體架構方塊示意圖。
圖4為使用圖3所示的天線陣列模塊的筆記型計算機的硬體架構方塊示意圖。
圖中10WLAN模塊 11天線切換開關12射頻接收晶片 13基頻及媒體存取控制晶片14射頻連接器15天線30天線陣列模塊 31基板321、322、323天線 331、332、333射頻連接器341、342、343信號傳輸線40筆記型計算機 41天線42液晶顯示器面板43射頻同軸電纜44無線區域網路模塊 45切換開關具體實施方式
體現本發明特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其均不脫離本發明的範圍，且其中的說明及圖標在本質上當作說明之用，而非用以限制本發明。
請參閱圖3，其為本發明較佳實施例的天線陣列模塊的硬體架構方塊示意圖。如圖3所示，天線陣列模塊30適用於多重輸入多重輸出(MIMO)技術，天線陣列模塊30由基板31、天線、連接器以及信號傳輸線所構成。
基板31可為印刷電路板(PCB)或是陶瓷基板(ceramic substrate)，主要用以供設置天線、連接器以及信號傳輸線，以組成天線陣列模塊30。
在本實施例中，天線陣列模塊30包含三支天線321、322以及323，當設置於筆記型計算機中的無線區域網路模塊(圖中未示)運作於多重輸入多重輸出(MIMO)模式時，天線321、322以及323用以同時接收空氣中所傳送的射頻數據信號(RF data signal)或是同時將筆記型計算機所要傳送的射頻數據信號傳送至空氣中。
而且，天線321、322以及323中相鄰兩天線的距離D相同，即天線321與天線322之間的距離與天線322與天線323之間的距離相同，至於，相鄰兩天線之間的距離D定義為D＝n×λ，λ為該射頻數據信號的波長，舉例而言，根據λ＝C(光速3×108公尺)/f(頻率)可知，當天線321、322以及323的接收頻率為5GHz，則射頻數據信號的波長λ＝3×108/5×109＝6釐米；當天線321、322以及323的接收頻率為2.5GHz，則射頻數據信號的波長λ＝3×108/2.5×109＝12釐米。而n可為1、1.5、2或其它數值，舉例而言，在天線321、322以及323的接收頻率為5GHz且n設定為1.5時，天線321、322以及323中相鄰兩天線的距離D需為9釐米，在天線321、322以及323的接收頻率為2.5GHz且n設定為1.5時，天線321、322以及323中相鄰兩天線的距離D需為9釐米。
至於，天線321、322以及323所分別對應連接的連接器331、332以及333為一射頻連接器(RF connector)，其與設置於筆記型計算機中的無線區域網路模塊電性連接。
信號傳輸線341、342及343為一射頻信號傳輸線，以一剝膜線(stripline)、一微剝膜線(micro strip line)或是一共平面波導線(co-plannerwave-guide)為佳，且每一信號傳輸線341、342及343的長度相同。
信號傳輸線341、342及343主要用以分別將天線321、322以及323所接收的射頻數據信號，經由其所對應的射頻連接器331、332以及333傳送至與天線陣列模塊30連接的無線區域網路模塊(圖中未示)。在本實施例中，信號傳輸線341連接天線321與射頻連接器331、信號傳輸線342連接天線322與射頻連接器332、而信號傳輸線343連接天線323與射頻連接器333。
綜上所述，在設置於天線陣列模塊30內部的兩相鄰天線的距離相同，以及用以連接天線321、322、323與射頻連接器331、332、333的信號傳輸線341、342、343的長度也相同的條件之下，由天線321、322以及323所分別接收的射頻數據信號經由信號傳輸線341、342及343傳送至射頻連接器331、332及333的信號條件將相同，如此一來，將可簡化後續無線區域網路模塊對射頻數據信號進行解調的步驟及速度，因此，使用圖3所示的天線陣列模塊30不管筆記型計算機的液晶屏幕尺寸如何改變，都可確保天線321、322以及323所接收或是傳送的射頻數據信號的條件相同，使得WLAN模塊內部的運算設定不必跟著變更。
請參閱圖4，其為使用圖3所示的天線陣列模塊的筆記型計算機的硬體架構方塊示意圖。如圖所示，天線陣列模塊30與單一天線41設置於筆記型計算機40的液晶顯示器面板42的頂端，但不以此為限，且天線陣列模塊30與單一天線41之間必須具有一段距離。
天線陣列模塊30的射頻連接器331、332及333分別通過一射頻同軸電纜(RF coaxial cable)43與無線區域網路模塊44的切換開關45電性連接，而單一天線41同樣以射頻同軸電纜43與無線區域網路模塊44的切換開關45電性連接。切換開關45主要用以根據無線區域網路模塊(以下簡稱WLAN模塊)44的運作狀態來控制天線321、322、323以及單一天線41的開/關操作。
由於筆記型計算機40中同時設置天線陣列模塊30與單一天線41，因此WLAN模塊44可運作於多重輸入多重輸出(MIMO)模式或是802.11a/b/g模式。當WLAN模塊44運作於多重輸入多重輸出(MIMO)模式時，切換開關45將關閉單一天線41，並導通天線陣列模塊30的天線321、322、323，以使天線321、322、323同時接收或是傳送射頻數據信號(如圖2所示)。反之，當WLAN模塊44運作於802.11a/b/g模式時，切換開關45將控制單一天線41，以及天線陣列模塊30的其中一個天線，例如天線321，才能進行接收及傳送射頻數據信號的工作，即只利用單一天線41或是天線321其中之一來接收或是傳送射頻數據信號(如圖1所示)。
另外，由於天線陣列模塊30內部的兩相鄰天線的距離相同，且信號傳輸線341、342、343的長度也相同，因此，天線321、322以及323所接收的射頻數據信號經由信號傳輸線341、342及343傳送至射頻連接器331、332及333的信號條件將相同，如此一來，由於WLAN模塊44接收到各天線所傳送的信號條件相同，將可簡化對射頻數據信號進行解調的步驟及速度，因此，使用圖3所示的天線陣列模塊30不管筆記型計算機的液晶屏幕尺寸如何改變，都可確保天線321、322以及323所接收或是傳送的射頻數據信號的條件相同，使得WLAN模塊44內部的運算設定不必隨著筆記型計算機的液晶屏幕尺寸改變而變更。
綜上所述，本發明的具有天線陣列模塊的筆記型計算機，由於天線陣列模塊內部的兩相鄰天線的距離相同，且連接天線與射頻連接器的信號傳輸線的長度也相同，因此天線陣列模塊的每一天線由空氣中所接收的射頻數據信號經由信號傳輸線傳送至射頻連接器的信號條件將相同，可簡化後續WLAN模塊對射頻數據信號進行解調的步驟及速度，而且WLAN模塊內部的運算設定不必隨著筆記型計算機的液晶屏幕尺寸改變而變更。另外，在筆記型計算機中同時設置天線陣列模塊及單一天線，能夠使無線區域網路模塊運作於多重輸入多重輸出模式或是802.11a/b/g模式，且切換開關可根據無線區域網路模塊的運作模式，來控制該天線及該天線陣列模塊的運作。
本發明可由熟悉本領域的技術人員作各種改型，然而均不脫離本發明的申請專利範圍。
權利要求
1.一種筆記型計算機，其適用於一多重輸入多重輸出模式及一802.11a/b/g模式的無線通訊，該筆記型計算機包含一天線；一天線陣列模塊；以及一無線區域網路模塊，其包含一切換開關，該切換開關根據該無線區域網路模塊運作於該多重輸入多重輸出模式或是該802.11a/b/g模式來控制該天線及該天線陣列模塊的運作；其中，該天線陣列模塊包含一基板；多個天線，其設置於該基板，且相鄰兩天線的距離相同；多個連接器，其設置於該基板，用以與該無線區域網路模塊電連接；以及多條信號傳輸線，其設置於該基板內部，用以使所述天線與所述連接器電連接，且所述信號傳輸線的長度相同。
2.如權利要求1所述的筆記型計算機，其中該天線陣列模塊設置於該筆記型計算機的液晶顯示器面板的周圍，該基板為一印刷電路板或是一陶瓷基板。
3.如權利要求1所述的筆記型計算機，其中該天線陣列模塊的所述天線是用以接收或是傳送一射頻數據信號，且相鄰兩天線的距離D與該射頻數據信號的波長成正比。
4.如權利要求1所述的筆記型計算機，其中每一個所述連接器為一射頻連接器，且其通過一射頻同軸電纜與該無線區域網路模塊電連接，所述信號傳輸線為一剝膜線、一微剝膜線或是一共平面波導線。
5.如權利要求1所述的筆記型計算機，其中該無線區域網路模塊運作於該多重輸入多重輸出模式，該切換開關控制該天線關閉，並控制該天線陣列模塊的所述天線同時接收或是傳送該射頻數據信號，該無線區域網路模塊運作於該802.11a/b/g模式時，該切換開關控制該天線或是該天線陣列模塊的其中一個天線來接收或是傳送射頻數據信號。
6.一種天線陣列模塊，其適用於一筆記型計算機，且與一無線區域網路模塊連接，該天線陣列模塊包含一基板；多個天線，其設置於該基板，且相鄰兩天線的距離相同；多個連接器，其設置於該基板，用以與該無線區域網路模塊電連接；以及多條信號傳輸線，其設置於該基板內部，用以使所述天線與所述連接器電連接，且所述信號傳輸線的長度相同。
7.如權利要求6所述的天線陣列模塊，其中該天線陣列模塊設置於該筆記型計算機的液晶顯示器面板的周圍，該基板為一印刷電路板或是一陶瓷基板。
8.如權利要求6所述的天線陣列模塊，其中該無線區域網路模塊適用於一多重輸入多重輸出模式，且所述天線用以同時接收或是傳送一射頻數據信號。
9.如權利要求8所述的天線陣列模塊，其中相鄰兩天線的距離D與該射頻數據信號的波長成正比。
10.如權利要求6所述的天線陣列模塊，其中每一個所述連接器為一射頻連接器，且其通過一射頻同軸電纜與該無線區域網路模塊電連接，所述信號傳輸線為一剝膜線、一微剝膜線或是一共平面波導線。
全文摘要
本發明提供一種具有天線陣列模塊的筆記型計算機，其適用於一多重輸入多重輸出模式及一802.11a/b/g模式的無線通訊，該筆記型計算機包含一天線、一天線陣列模塊與一無線區域網路模塊。該無線區域網路模塊包含一切換開關，該切換開關根據該無線區域網路模塊運作於該多重輸入多重輸出模式或是該802.11a/b/g模式來控制該天線及該天線陣列模塊的運作。該天線陣列模塊包含一基板；多個天線，設置於該基板，且相鄰兩天線的距離實質上相同；多個連接器，設置於該基板，用以與該無線區域網路模塊電連接；以及多條信號傳輸線，設置於該基板內部，用以使所述天線與所述連接器電連接，且所述信號傳輸線的長度實質上相同。
文檔編號H04B7/04GK1747338SQ20041007710
公開日2006年3月15日 申請日期2004年9月10日 優先權日2004年9月10日
發明者林永森, 莊子龍 申請人:宏碁股份有限公司