CN103001659A - 一种用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置 - Google Patents

一种用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其包括套件装置本体，以及设置在套件装置本体内的天线、通信PCBA板和用于给通信PCBA板供电的电池；所述通信PCBA板上集成数字通信模块和WIFI通信模块，所述天线、电池分别连接通信PCBA板。本发明通过天线将平板电脑发出的WIFI信号传输至WIFI通信模块中处理后、再传输到数字通信模块进行调制，最后通过天线辐射出去，接入无线通信网络，这样平板电脑的WIFI信号就接入网络，即使没有WIFI热点也可实现无线上网。

Description

一种用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置。
背景技术
WI-FI（wireless fidelity，无线上网技术）是目前使用最广的一种无线网络传输技术。随着该技术的不断发展，具有WI-FI上网功能的智能终端，例如，平板电脑、智能手机等越来越多，用于使智能终端能够实现无线上网的WIFI热点也在不断地增加，以便智能终端可以通过WIFI热点实现无线上网。但是该智能终端能否无线上网直接由是否有WIFI热点决定，具有一定的局限性。当有些地方没有WIFI热点时，该智能终端就不能够实现无线上网功能。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，能在没有WIFI热点时仍然可以使平板电脑实现无线上网功能。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其包括套件装置本体；
用于接收WIFI信号和网络信号、对WIFI信号和网络信号进行信号处理调制并传输的通信PCBA板；
用于在移动终端与套件装置之间、套件装置与无线通信网络之间进行相应信号传输的天线；
用于给通信PCBA板供电的电池；
所述天线、通信PCBA板和电池设置在套件装置本体内；所述天线的一端连接通信PCBA板，天线的另一端伸出套件装置；
所述通信PCBA板上集成数字通信模块和WIFI通信模块，数字通信模块连接WIFI通信模块；所述天线连接数字通信模块和WIFI通信模块；电池连接数字通信模块和WIFI通信模块。 
所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其中，所述数字通信模块包括LTE、UMTS、EVDO、TD-Scdma、EDGE、GSM以及CDMA中的任意一种或多种。
所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其中，还包括充电模块和USB接口，所述充电模块连接电池和USB接口，充电模块集成在通信PCBA板上。
所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其中，所述通信PCBA板上还集成SIM卡槽，所述SIM卡槽连接数字通信模块。
所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其中，所述数字通信模块包括射频前端部件、射频收发器芯片、基带芯片、电源管理芯片；所述射频前端部件、射频收发器芯片和基带芯片分别连接电源管理芯片，所述基带芯片、射频收发器芯片、射频前端部件依次连接；所述基带芯片连接WIFI通信模块，射频前端部件连接天线；所述射频前端部件集成在通信PCBA板的边缘区域，所述射频前端部件的屏蔽盖、射频收发器芯片的屏蔽盖和基带芯片的屏蔽盖结合为一整体屏蔽盖。
所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其中，还包括上前壳、下后盖、硬件保护模块和塑料盖；所述硬件保护模块设置在上前壳与下后盖之间，所述塑料盖设置在电池与下后盖之间；上前壳与塑料盖之间设置天线、通信PCBA板和电池。
所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其中，所述套件装置为保护套。
所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其中，所述通信PCBA板与电池处于同一水平面。
相较于现有技术，本发明提供的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，将集成了数字通信模块和WIFI通信模块的通信PCBA板、天线以及电池设置在套件装置内，通过天线将平板电脑发出的WIFI信号传输至WIFI通信模块中处理后、再传输到数字通信模块进行调制，最后通过天线辐射出去，接入无线通信网络，这样平板电脑的WIFI信号就接入网络，即使没有WIFI热点也可实现无线上网。
附图说明
图1为本发明用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置的结构框图。
图2为本发明用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置的组合示意图。
图3为本发明用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置无上盖的示意图。
图4为本发明用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置的使用示意图。
图5为本发明用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置实施例一的天线示意截面图。
图6为本发明用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置较佳实施例的天线示意截面图。
图7为天线设置在套件装置内测试出的天线性能示意图。
图8为本发明天线设置在套件装置外测试出的天线性能示意图。
具体实施方式
本发明提供一种用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的套件装置适用于具有WIFI功能的移动终端，下面以具有WIFI功能的平板电脑为例进行说明。请同时参阅图1和图2，本发明提供的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置包括套件装置本体，以及设置在套件装置本体内的天线100、通信PCBA板200和用于给通信PCBA板200供电的电池300；所述天线100、电池300分别连接通信PCBA板200。在本实施例中，所述套件装置为平板电脑的保护套，套装平板电脑，如图4所示的方式。该保护套还包括上前壳710、下后盖720、硬件保护模块800和塑料盖900，其组合方式如图2所示。在上前壳710和下后盖720之间设置天线100、电池300、通信PCBA板200、硬件保护模块800和塑料盖900，且通信PCBA板与电池处于同一水平面，硬件保护模块设置在上前壳710与下后盖720之间，塑料盖900设置在电池300与下后盖720之间，上前壳710与塑料盖900之间设置天线、通信PCBA板200和电池300。其设置摆放方式如图2所示。按照图2的方式组合后则该套件装置的内部结构示意图如图3（图中未示天线）所示（将上前壳710做透明处理后得到的示意图）。套件装置20与平板电脑10使用时可参照图4。
其中，所述通信PCBA板200用于接收WIFI信号和网络信号、对WIFI信号和网络信号进行信号处理调制并传输；也就是接收天线100传输的平板电脑的WIFI信号、网络信号进行处理、调制后，分别通过天线100传输至无线通信网络、平板电脑。该通信PCBA板200上集成数字通信模块和WIFI通信模块。所述数字通信模块相当于数字通信系统，WIFI通信模块相当于WIFI通信系统。所述天线连接数字通信模块和WIFI通信模块，电池连接数字通信模块和WIFI通信模块，数字通信模块连接WIFI通信模块。通信PCBA板200即是普通的PCB板，将数字通信模块和WIFI通信模块集成到PCB板上就得到通信PCBA板200。在通信PCBA板200上还集成用于插入SIM卡的SIM卡槽600，所述SIM卡槽600连接数字通信模块。 。所述数字通信模块包括LTE（Long Term Evolution，长期演进技术）、UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）、EVDO（Evolution-Data Only，一种可以满足移动高速数据业务的技术）、TD-Scdma（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址）、EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution，增强型数据速率GSM演进技术）、GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）以及CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址）中的任意一种或多种。该数字通信模块包括射频前端部件、射频收发器芯片、基带芯片、电源管理芯片。来自基带芯片的IQ信号进入射频收发器芯片，在射频收发器芯片进行调制，通过射频前端部件放大，最后通过天线辐射到无线通信网络；天线接收到来自无线通信网络的射频信号，经过射频前端部件滤波，送入射频收发器芯片解调为IQ信号，再送到基带芯片进行信号处理。所述射频前端部件、射频收发器芯片和基带芯片分别连接电源管理芯片，由电源管理芯片提供电源。所述基带芯片、射频收发器芯片、射频前端部件依次连接；所述基带芯片连接WIFI通信模块，射频前端部件连接天线。在供电稳定时，来自基带芯片的IQ信号经过射频收发器芯片调制后通过天线100辐射，接入LTE、UMTS、EVDO、TD-Scdma、EDGE、GSM以及CDMA中的任意一种或多种通信网络。这样套件装置通过数字通信模块与上述通信网络之间进行数据信息通信。
所述WIFI通信模块与具有WIFI功能的平板电脑通过天线建立通信，传输 2.4GHz的WIFI信号，实现WIFI通信模块与所述平板电脑之间的数据传输，建立无线通信。所述数字通信模块包括LTE、UMTS、EVDO、TD-Scdma、EDGE、GSM以及CDMA中的任意一种或多种，与WIFI通信模块之间通过SDIO总线建立通信。在本实施例中，数字通信模块作为Host端，WIFI通信模块作为Device端，根据SDIO总线的工作原理，数字通信模块通过SDIO总线控制WIFI通信模块。这样WIFI通信模块与数字通信模块就构成了一个WIFI热点，当有些地方没有WIFI热点时，平板电脑可以通过套件装置上组成的WIFI热点进行无线上网。
所述天线100作为套件装置实现无线通信功能的载体，其具有辐射/接收信号的功能，用于在平板电脑与套件装置之间、套件装置与无线通信网络之间进行相应信号传输。天线100可将数字通信模块和WIFI通信模块发出的信号经过电磁转换后辐射出去，还可以接收LTE、UMTS、EVDO、TD-Scdma、EDGE、GSM以及CDMA中的任意一种或多种网络信号、和接收平板电脑发出的WIFI信号。所述电池300对通信PCBA板200供电，即提供电源给数字通信模块和WIFI通信模块，保证这两个模块能正常工作。电池300可以采用锂电池。为了避免电量用尽后更换电池300造成大量的废弃电池产生，所述套件装置还包括用于给电池300充电的充电模块400和USB接口500，所述充电模块400连接电池300和USB接口500，充电模块400集成在通信PCBA板200上，USB接口设置在套件装置的边缘。当电池300供电不足或电量耗尽时，将USB接口外接市电即可通过该充电模块400对电池300进行充电，使电池电压达到正常的电压范围，继续提供通信PCBA板200工作所需的电源。电池300和充电模块400就构成了一个电源系统，使本发明提供的套件装置具有供电和充电的功能。
在具体实施时，具有WIFI功能的平板电脑发出的WIFI信号被天线100接收后传输给套件装置中的WIFI通信模块进行数据信号处理后、再通过套件装置内部的SDIO总线传输数据信息到数字通信模块进行调制，最后通过天线辐射出去，接入无线通信网络，这样所述平板电脑的WIFI信号就接入网络，即可实现无线上网。同时，该套件装置能支持单个或者多个智能终端的WIFI用户同时使用。
本发明提供的套件装置在设计时还需要注意两点：天线位置问题和散热问题。
一、    天线位置问题：
由于目前的平板电脑外壳大部分是金属材料，会影响天线的性能，即影响数据信号的传输，进而会影响用户上网的体验度。请参阅图5，可以看出天线100设置在套件装置内，其与平板电脑金属面的距离的宽度为A，高度为B，与平板电脑金属面较为接近。经过实际测量的天线性能频谱示意图如图7所示，此时，天线最初最好的低频为-6db。
改变天线100的位置形成如图6所示，天线100的一端仍然设置在套件装置内、与通信PCBA板连接，天线100的另一端伸出套件装置，使天线100的另一端远离平板电脑10的金属面，增加了天线100与平板电脑10金属面的距离的高度（B1），同时由于天线100的另一端露出套件装置的表面且向外延伸，增加了宽度（A1），使天线100远离平板电脑10金属面。经过实际测量的天线性能频谱示意图如图8所示，对比图7和图8可以发现，改变天线100的位置后，天线的低频由最初最好的-6db提升为现在的-13db,这样就解决了金属材料对天线性能的影响。
二、    散热问题：
由于数字通信模块的功耗很大（特别是射频前端部件），例如采用LTE时，大功耗会导致LTE的温度升高很快，从而导致通信PCBA板发热，根据对通信PCBA板的实际温度测量发现，最高温度达到了101.3度，高温持续一段时间势必会烧毁通信PCBA板。
采取的解决方法有：
1、将数字通信模块中的射频前端部件集成在通信PCBA板的边缘区域，且射频前端部件的GND脚要保持足够的过孔。
2、将射频前端部件的屏蔽盖、射频收发器芯片的屏蔽盖和基带芯片的屏蔽盖结合为一整体屏蔽盖，并且射频前端部件的屏蔽盖需要充分良好地接地；避免采用开口的屏蔽盖接触方式。
采用上述方法后，射频前端部件充分接地，其产生的热量通过通信PCB 板会快速传到射频前端部件的屏蔽盖，再通过该屏蔽盖把热量散走。由于射频前端部件的屏蔽盖、射频收发器芯片的屏蔽盖和基带芯片的屏蔽盖由分别独立的三个屏蔽盖整合成一个完整的屏蔽盖，这样，射频前端部件的热量除了可以通过其本身的屏蔽盖散热之外，还可以借助其他的屏蔽盖散热。在实际测量时，发现通信PCBA板的温度下降到93.3度，散热情况得到了很大的改善。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其特征在于，包括套件装置本体；
用于接收WIFI信号和网络信号、对WIFI信号和网络信号进行信号处理调制并传输的通信PCBA板；
用于在移动终端与套件装置之间、套件装置与无线通信网络之间进行相应信号传输的天线；
用于给通信PCBA板供电的电池；
所述天线、通信PCBA板和电池设置在套件装置本体内；所述天线的一端连接通信PCBA板，天线的另一端伸出套件装置；
所述通信PCBA板上集成数字通信模块和WIFI通信模块，数字通信模块连接WIFI通信模块；所述天线连接数字通信模块和WIFI通信模块；电池连接数字通信模块和WIFI通信模块。
2. 根据权利要求1所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其特征在于，所述数字通信模块包括LTE、UMTS、EVDO、TD-Scdma、EDGE、GSM以及CDMA中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其特征在于，还包括充电模块和USB接口，所述充电模块连接电池和USB接口，充电模块集成在通信PCBA板上。
4.根据权利要求1所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其特征在于，所述通信PCBA板上还集成SIM卡槽，所述SIM卡槽连接数字通信模块。
5.根据权利要求2所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其特征在于，所述数字通信模块包括射频前端部件、射频收发器芯片、基带芯片、电源管理芯片；所述射频前端部件、射频收发器芯片和基带芯片分别连接电源管理芯片，所述基带芯片、射频收发器芯片、射频前端部件依次连接；所述基带芯片连接WIFI通信模块，射频前端部件连接天线；所述射频前端部件集成在通信PCBA板的边缘区域，所述射频前端部件的屏蔽盖、射频收发器芯片的屏蔽盖和基带芯片的屏蔽盖结合为一整体屏蔽盖。
6.根据权利要求1所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其特征在于，还包括上前壳、下后盖、硬件保护模块和塑料盖；所述硬件保护模块设置在上前壳与下后盖之间，所述塑料盖设置在电池与下后盖之间；上前壳与塑料盖之间设置天线、通信PCBA板和电池。
7.根据权利要求1所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其特征在于，所述套件装置为保护套。
8.根据权利要求1所述的用于移动终端的具有无线通信功能的套件装置，其特征在于，所述通信PCBA板与电池处于同一水平面。
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