CN102592421A - 远程操作设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用来远程地操作要控制的装置的远程操作设备。该远程操作设备包括：主板，其容纳在所述远程操作设备的壳体中；无线通信模块，其布置在主板的第一表面上并且包括天线；控制电路，其布置在主板的第一表面上并且通过无线通信来执行远程操作处理；至少一个接地图案，其布置在主板的第二表面上；以及远程操作键的矩阵电路，其布置在主板的第二表面上。

Description

远程操作设备
技术领域
本公开涉及用来远程地操作要控制的装置(诸如电视机)的远程操作设备，尤其涉及通过无线网络来与要控制的装置进行双向通信的远程操作设备。
背景技术
当今，包括远程控制器的远程控制设备广泛应用于电视(TV)机、音频-视频装置和很多其他信息处理装置。
传统的远程控制系统借助于红外线进行通信。这样的红外通信系统可以以低成本来构建，但是通信被限制为单向，并且通信区域由于红外线的指向性而被约束。另一类型的远程控制系统利用了射频(RF)通信方案，并且通过无线网络进行通信。这样的RF远程控制系统实现了与主机装置进行双向通信，并且通信区域相对地宽广。
Zigbee(紫蜂)RF4CE(以下称为“RF4CE”)是主要限定用于消费电子(CE)产品的远程控制功能的标准规格。RF4CE中的PHY/MAC(物理/介质访问控制)层的接口利用了IEEE(电气和电子工程师协会)802.15.4。IEEE 802.15.4限定了在与无线局域网(WLAN)规格IEEE802.11b相同的频带(2.4GHz)中的操作，并且该频带划分为16个信道。
日本未审查的专利申请公开第2009-267560号提出了利用由IEEE802.15.4限定的无线网络的远程控制系统，其在避免冲突的同时实现了远程控制操作。
此外，日本未审查的专利申请公开第2009-141786号提出了用来通过由IEEE 802.15.4限定的无线网络来远程地操作电子装置的远程操作设备。此外，该设备装备有用于IC(集成电路)卡的读写器，并且该IC卡应用于由该电子装置执行的处理。
传统的RF远程控制器提供有包括天线的RF电路模块，并且该模块安装在子板上，该子板独立由于其上安装有用于执行远程控制操作的电路的主板。此外，IC卡读取器电路模块也安装在子板上(参考日本未审查的专利申请公开第2009-141786)。当RF电路模块安装在子板上时，因为可以与主板相分立地开发和设计该模块，或者可以由合适的供应商提供该模块，所以该远程控制器具有优势。同时，劣势在于用于配送该远程控制器的系统和过程是复杂的，因为需要将子板运送到主板的生产线。此外，需要附加的部件(诸如用于连接主板和子板的连接件或线缆)，使得部件成本增加。此外，将子板附接到主板的附加过程增加了制造成本，并且由子板所占据的空间导致了该远程控制器的变大。
发明内容
存在对于能够通过无线网络来适当地与要控制的装置进行双向通信的高性能远程操作设备的需求。
此外，存在对于具有无线通信功能的低成本高性能远程操作设备的需求。
此外，存在对于能够具有无线通信功能和IC卡读写器功能两者的低成本高性能远程操作设备的需求。
根据本公开的实施例，提供了一种远程操作设备，其包括主板、无线通信模块、控制电路、至少一个接地图案和矩阵电路。具体地，主板布置在远程操作设备的壳体中。无线通信模块，其布置在主板的第一表面上，并且包括天线。控制电路布置在主板的第一表面上，并且通过无线通信来执行远程操作处理。接地图案布置在主板的第二表面上。远程操作键的矩阵电路布置在主板的第二表面上。
根据本公开的实施例，该远程操作设备还包括布置在主板的第一表面上的非接触通信模块，并且该非接触通信模块包括天线。
根据本公开的实施例，在该远程操作设备中，无线通信模块的天线包括由至少一个形成在主板的第一表面上的图案制成的平衡型或非平衡型天线。
根据本公开的实施例，在该远程操作设备中，无线通信模块的天线是由形成在主板的第一表面上的图案制成的、包括两个双极天线元件的分集式天线。
根据本公开的实施例，在该远程操作设备中，控制电路执行远程操作处理以及在由包括天线的无线通信模块进行的无线通信期间的上协议层的处理两者。
根据本公开的实施例，在该远程操作设备中，布置在主板的第一表面上的接地图案被限制为用于无线通信模块的高频电路部分的接地图案。
根据本公开的实施例，在该远程操作设备中，主板在第二表面上包括用于远程操作键的开关的碳电极图案和阻焊层。此外，该阻焊层形成在其上形成有接地图案和远程操作键的矩阵电路的主体的第二表面上，而该碳电极图案形成在该阻焊层上。
本公开使得有可能提供具有无线通信功能的低成本高性能远程操作设备。
此外，本公开使得有可能提供具有无线通信功能和IC卡读写器功能两者的低成本高性能远程操作设备。
在根据本公开的实施例的远程操作设备中，包括天线的无线通信模块和包括天线的非接触通信模块安装在其中安装了用于执行远程控制操作的电路的主板上。这使得有可能以低成本来制造远程操作设备并且使得设备是薄的。
在结合附图阅读本公开的以下实施例和详细说明之后，本公开的其他特点和优势会变得明显。
附图说明
图1是描绘了根据本公开的实施例的RF远程控制系统的配置的示意图；
图2是描绘了RF远程控制系统中的远程控制器的示例性功能结构的视图；
图3是构成远程控制器且设置在主板上的、图2中所示的电路模块的布局的示意图；
图4是描绘了图3中所示的主板的表面上的电路图案的示例性视图；
图5是描绘了主板的相反表面上的电路图案的示例性视图；并且
图6是描绘了主板的断面结构的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图来详细描述本公开的实施例。
根据本公开的实施例，提供了一种远程操作设备，其包括主板、无线通信模块、控制电路、至少一个接地图案和矩阵电路。具体地，主板布置在远程操作设备的壳体中。无线通信模块，其布置在主板的第一表面上，并且包括天线。控制电路布置在主板的第一表面上，并且通过无线通信来执行远程操作处理。接地图案布置在主板的第二表面上。远程操作键的矩阵电路布置在主板的第二表面上。
图1示意性地示出了RF远程控制系统1的配置。该远程控制系统1包括远程操作设备(称为“远程控制器”)100和电视机200。电视机是与远程控制器100进行无线通信的电气装置的示例。
远程控制器100具有由操作键的阵列实现的键操作功能，这些操作键用于按照针对电视机200的用户操作来输入操作信号。而且，远程控制器100具有用于从IC卡读取或者向IC卡写入的读写器功能(未示出)。
电视机200具有传统电视机的功能。此外，电视机200可以具有连接到因特网以下载或者再现从服务提供商通过因特网提供的内容(诸如电影、卡通、戏剧、体育或游戏)的功能。
按照RF4CE规格来进行远程控制器100和电视机200之间的通信，包括远程控制码的发送。这实现了使用2.4GHz频带中的RF信号的双向通信。
远程控制器100中的读写器发出连续的波，从而以非接触方式从IC卡读取信息或者向IC卡写入信息。IC卡可以存储如下信息，包括用于在购买内容时的支付的电子货币、用于访问电气装置的PIN(个人识别码)号或者密码、以及认证信息。此外，读写器可以从IC卡读取认证信息或价值信息并使用该信息。例如，用户可以通过将IC卡放置到远程控制器100附近，经由读写器来针对可计费内容进行支付。
图2示出了远程控制器100的功能结构，作为根据本公开的实施例提供的远程操作设备的示例。该远程控制器100包括天线101、RF收发器单元102、CPU(中央处理单元)103、存储器104、键操作单元105、读写器106、天线107和电池/电源单元108。具体地，天线101被配置为创建与电视机200的无线通信。RF收发器单元102被配置为通过天线101发送或接收RF信号。读写器106被配置为从IC卡读取或者向IC卡写入。天线107被配置为与IC卡电磁地交互。电池/电源单元108被配置为向各个模块供电。
按照使用了应用于RFID(射频识别)的13.56MHz的电磁波的电磁感生方案，读写器106将天线107与IC卡的天线(未示出)电磁地耦合。因而，读写器106向IC卡发送信号或者从IC卡接收信号。具体地，远程控制器100向天线107馈送电流，从而在远程控制器100的信息读取部分处生成AC(交流)磁场。随后，一旦用户将IC卡放置在信息读取部分附近，则在IC卡的天线线圈中感生出AC电压。该AC电压在IC卡中被转换为操作IC卡中的IC芯片的DC(直流)电压。当电流流过IC卡的天线时，在该天线周围生成磁场，并且该磁场影响远程控制器100的天线107。该通信方案符合应用于RFID的国际标准(诸如ISO/IEC IS 18092(NFC IP-1))。该方案实现了确保在零至几百毫米的距离处的读写器设备和IC卡之间的数据传送。
键操作单元105提供有操作键的阵列。这些键包括例如频道选择键、音量调节键和确定键，并且用户操作这些键来针对电视机200输入远程控制码。
存储器104包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。CPU 103读取存储器104的ROM中存储的程序，在RAM中展开该程序，并且执行该程序。因此，CPU 103控制远程控制器100中的所有信号处理。要注意，CPU 103和存储器104的功能可以在单个微计算机芯片上实现。
RF收发器单元102通过天线101，主要以RF4CE来执行PHY/MAC层的处理。在CPU 103的控制下，RF收发器单元102向电视机200发送用于音量调节、频道切换等的远程控制码。而且，RF收发器单元102向IC卡写入信息或者从IC卡读取信息。即使要写入IC卡的数据或者要从IC卡读取的数据具有大的体积，远程控制器100也可以通过无线通信以高速发送或者接收该数据。
电池/电源单元108提供有用于驱动远程控制器100的电池、以及用于向读写器106提供电流以便从IC卡读取信息或者向IC卡写入信息的电源。
要注意，电视机200的结构与本公开的要点没有直接关系，并且因此本文将省略其描述。
当用户通过使用远程控制器100的键操作单元105来操作电视机200以便例如调节音量或者切换频道时，远程控制器100的CPU 103按照针对电视机200的用户操作，通过RF收发器单元102和天线101来发送远程控制码。
当通过因特网购买内容时，用户在观看电视机200上显示的操作屏幕的同时，操作远程控制器100的键操作单元105。通过这样做，用户选择和确定要购买的内容。
例如，当用户选择和确定通过使用IC卡来支付内容时，电视机200向远程控制器100远程地发送用于与IC卡通信的指令。作为响应，远程控制器100的CPU 103接通读写器106，并且读写器106随后通过从天线107发送电磁波来读取IC卡中存储的信息。CPU 103将从IC卡读取的信息通过RF收发器单元102和天线101发送到电视机200。此外，电视机200将信息远程地发送到远程控制器100，从而允许CPU 103从IC卡读取信息或者向IC卡写入信息。作为结果，完成了使用IC卡的支付处理。最后，CPU 103关断读写器106。
如上所述，远程控制器100具有两个通信功能，即，通过天线101和RF收发器单元102实现的无线通信功能，以及通过天线107和读写器106实现的非接触通信功能。在传统远程控制器中，包括天线的用于无线通信的电路模块(以下称为“无线通信模块”)和包括天线的用于非接触天线的电路模块(以下称为“非接触通信模块”)两者都安装在子板上，该子板独立于其上安装有用于执行远程控制操作的主板。如之前提及的，这样的子板可能是有问题的，因为子板导致了配送过程和系统的复杂性、制造和部件成本的增加、以及远程控制器的变大。考虑到这些劣势，本发明人提出了包括天线的无线通信模块和包括天线的非接触通信模块两者都安装在主板上，使得总成本降低并且远程控制器在尺寸上减小。
以下，将详细给出对远程控制器的示例的以下描述，其中，包括天线的无线通信模块和包括天线的非接触通信模块两者都设置在用于执行远程控制操作的主板上。
图3示意性地示出了图2的远程控制器100的主板的表面A上的电路模块101至104、106和107的设置。此外，图4示出了图3中的主板的表面A上的电路图案的示例。在该实施例中，主板是双侧主板，并且键操作单元105安装在主板的相反表面B(未示出)上。稍后将描述板结构的细节。此外，尽管电路模块101至104、106和107之外的各种电路部件安装在图4中的主板的表面A上，但是这些部件并非与本公开的要点直接相关。因此，以下将省略其详细描述。
RF收发器单元102的天线101利用了具有两个双极天线元件101A和101B的组合的分集式系统。双极天线元件101A位于板表面A的短边的边缘上并且沿该边缘延伸。双极天线元件101B位于板表面A靠近短边的长边的边缘上并且沿该边缘延伸。
双极天线元件101A和101B分别通过将两个导体连接到电源的正电极和负电极来形成。每个导体在长度上是所使用的波长λ的1/4。换言之，两个导体的总长度等于所使用的波长的1/2。如果像在传统远程控制器中那样，包括天线101和RF收发器单元102的无线通信模块安装在子板上，则难以在这样小的区域上布置分集式天线。可替选地，可以使用晶片天线(chip antenna)代替分集式天线。然而，在该情况下，发送和接收的灵敏度被劣化。相反，当如图4中所示，无线通信模块安装在主板上时，可以以低成本提供分集式天线。
当平衡型天线线路(诸如双极天线元件)应用于天线101时，天线101变得高度敏感，并且使得不需要平衡-不平衡转换器(balun)。此外，分集式系统的使用提高了对衰落(fading)的抗性。
用于处理高频信号的电路部分的所有接地图案形成在主板的表面B上。如果难以充分地保证用于接地图案的面积，则优选地形成平衡型天线图案作为天线101。否则，如果有可能确保该面积，则优选地形成非平衡型天线图案作为天线101。平衡型天线系统提供有较大的天线元件，但是有可能制作在小的接地面积上。同时，非平衡型天线系统实现了减小天线元件的尺寸，但是包括了更大的接地面积。在该实施例中，有可能保证用于主板的表面A上的天线元件的面积，但是难以确保其表面B上的宽广的接地面积。考虑到该因素，利用了平衡型天线系统。
RF收发器单元102主要以RF4CE来执行PHY/MAC层的处理，并且CPU 103执行通信协议中比MAC层更高的层的处理。当像在传统远程控制器中那样，包括天线101和RF收发器单元102的无线通信模块安装在子板上时，用于执行比MAC层更高的层的处理的电路模块安装在该子板上。相反，当如图3和4中所示，无线通信模块安装在主板上时，CPU 103或者实现CPU 103和存储器104的功能的单个微计算机芯片执行远程控制操作和通信协议中比MAC层更高的层的操作两者。这实现了电路的成本降低。
读写器106的天线107包括通过以螺旋形状形成传导性图案来提供的环状天线。此外，该天线在主板的中心附近形成。当像在传统的远程控制器中那样，非接触通信模块安装在子板上时，其上具有环状天线的子板在传统上位于远程控制器100的壳体附近。这使得有可能在壳体的表面上的卡信息读取部分处强化AC磁场，并且在该情况下，一圈天线足以用于该功能。相反，当如图3和4中所示，非接触通信模块安装在主板上时，天线107远离壳体的表面上的卡信息读取部分放置。因此，为了在卡信息读取部分处生成具有足够强度的AC磁场，天线107变得需要具有约六圈。
如上所述，无线通信模块和非接触通信模块两者安装在主板的表面A上。在该情况下，表面A的安装密度变高。这导致了布线(wiring)和配线(routing)设计的复杂性。因此，用于处理高频信号的电路部分的所有接地图案形成在与主板的表面A相反的表面B上，以便保留表面A上的安装面积。此外，键操作单元105的键矩阵电路也安装在表面B上。
图5示出了形成在主板的表面B上的电路图案的示例。在表面B上，安装有键操作单元105的键矩阵电路、处理高频信号的电路部分的接地图案、以及开关的碳电极图案。在图5中示出的示例中，按照键的设置来在最上层上规则地设置碳电极图案。
如参照图3和4所述，无线通信模块中的天线101和RF收发器单元102、实现CPU 103和存储器104的功能的单个微计算机芯片、非接触通信模块中的读写器106和天线107、以及其他电路部件安装在主板的表面A上。
同时，键操作单元105的键矩阵电路、用于处理高频信号的电路部分的接地图案、以及开关的碳电极图案形成在主板的表面B上。此外，占据大的面积的其他图案可以形成在表面B上。表面B上的接地图案可以被限制为用于处理高频信号的电路部分的接地图案。因此，减小了主板的面积并且实现了主板的双层结构。
图6示意性地示出了主板的断面结构。为了在表面B上实现高安装密度，通过以下步骤来制造板。首先，在表面B上形成接地图案和键矩阵电路。随后，在其上层叠阻焊层。最后，在其上形成键操作单元105中的开关的碳电极图案(参照图5)。通过具有高安装密度的表面B，可以充分地确保其上要安装电路部件的表面A上的面积，并且增加了天线的布局的灵活性。在图4中所示的示例中，形成占据了大的面积的双极或者平衡型天线元件101A和101B，以构成用于无线通信的分集式天线系统。可替选地，可以形成非平衡型天线元件(诸如逆F型天线元件)。此外，非接触通信模块中的环状天线107的螺旋图案也形成在主板的表面A上。
已经描述了本公开的实施例。然而，本公开不限于上述实施例。在该实施例中，远程控制器应用于包括受控对象(即，主机装置)的远程控制系统中的远程操作设备。然而，该远程控制器可以应用于各种进行双向通信的无线通信系统中的任何类型的远程操作设备。此外，在该实施例中，远程控制系统按照RF4CE规格进行通信。然而，应该注意，远程控制系统的通信方案不需要特定的标准化规格。
本公开包含与2011年1月12日在日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2011-004271中公开的主题内容相关的主题内容，该在先专利申请的全部内容通过引用合并于此。
本领域普通技术人员应该理解，可以取决于设计需求和其他因素而存在各种修改、组合、子组合和替换，只要它们在所附权利要求及其等同物范围内即可。

Claims (7)

1.一种远程操作设备，其包括：
主板，其容纳在所述远程操作设备的壳体中；
无线通信模块，其布置在所述主板的第一表面上，所述无线通信模块包括天线；
控制电路，其布置在所述主板的所述第一表面上，所述控制电路通过无线通信来执行远程操作处理；
至少一个接地图案，其布置在所述主板的第二表面上；以及
远程操作键的矩阵电路，其布置在所述主板的所述第二表面上。
2.根据权利要求1所述的远程操作设备，其还包括：非接触通信模块，其布置在所述主板的所述第一表面上，所述非接触通信模块包括天线。
3.根据权利要求1所述的远程操作设备，
其中，所述无线通信模块的所述天线包括由至少一个形成在所述主板的所述第一表面上的图案制成的平衡型或非平衡型天线。
4.根据权利要求1所述的远程操作设备，
其中，所述无线通信模块的所述天线是由形成在所述主板的所述第一表面上的图案制成的、包括两个双极天线元件的分集式天线。
5.根据权利要求1所述的远程操作设备，
其中，所述控制电路执行所述远程操作处理以及在由包括所述天线的所述无线通信模块进行的所述无线通信期间的上协议层的处理两者。
6.根据权利要求1所述的远程操作设备，
其中，布置在所述主板的所述第二表面上的所述接地图案被限制为用于所述无线通信模块的高频电路部分的接地图案。
7.根据权利要求1所述的远程操作设备，
其中，所述主板在所述第二表面上包括用于所述远程操作键的开关的碳电极图案和阻焊层，并且
其中，所述阻焊层形成在其上形成有所述接地图案和所述远程操作键的所述矩阵电路的主体的所述第二表面上，并且所述碳电极图案形成在所述阻焊层上。
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