CN105871406A - 一种无线路由器及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及一种无线路由器及其工作方法，用以实现无线路由器内外置天线的兼容，提升无线路由器对环境的适配性。所述的无线路由器，包括WiFi主芯片，开关装置、以及至少一组内外置天线兼容装置，每一组内外置天线兼容装置包括射频切换器、内置天线连接器、内置天线、外置天线连接器和备用外置天线，其中：射频切换器分别与WiFi主芯片、开关装置、内置及外置天线连接器相连，内置天线连接在内置天线连接器上；在内置天线使用模式下，备用外置天线与外置天线连接器不相连，开关装置处于第一电平状态，射频切换器选择内置天线通路；在外置天线使用模式下，备用外置天线连接在外置天线连接器上，开关装置处于第二电平状态，射频切换器切换到外置天线通路。

Description

一种无线路由器及其工作方法
技术领域
本发明实施例涉及无线局域网技术领域，尤其涉及一种无线路由器及其工作方法。
背景技术
WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)是一种可以将PC(PersonalComputer，个人电脑)、手持设备(例如PAD、智能手机)等终端以无线方式互相连接的技术，目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网络设备之间的互通性。WiFi在无线局域网的范畴是指“无线相容性认证”，实质上是一种商业认证，同时也是一种无线联网技术，相比通过网线连网，而WiFi则是通过无线电波连网。
常见的设备是无线路由器，无线路由器是应用于用户上网、带有无线覆盖功能的路由器。无线路由器可以看作一个转发器，将有线网络信号通过天线转发给附近的无线网络设备(笔记本电脑、支持WiFi的手机、以及所有具备WiFi功能的设备)。无线路由器发射的WiFi信号，是一种高频无线电信号。在无线路由器的无线电波覆盖的有效范围内都可以采用WiFi连接方式进行连网，如果无线路由器连接了一条ADSL(AsymmetricDigital Subscriber Line，非对称数字用户线路)线路或者其他上网线路，则又被称为热点。目前WiFi无线网络以其简单便捷的连网应用，日益深入人心，对于用户终端来说，有了WiFi无线网络，才能随时随地进行上网冲浪。
针对无线路由器来说，WiFi信号的覆盖面积、穿墙效果都是首要考虑的重要因素，而目前无线路由器都采用单一外置天线设计或内置天线设计，那么是应该选择搭载内置天线、还是搭载外置天线的无线路由器呢？下面分别进行介绍：
1)内置天线设计
a.内置天线会受到无线路由器的产品结构的限制。内置天线较外置天线尺寸大大减小，会牺牲天线本身的性能。
b.内置天线需要安装在产品内部，内置天线更容易受到产品本身的干扰，导致整体性能的下降。并且频点越高，WiFi信号穿透能力越差。
2)外置天线设计
a.外置天线的天线增益大，目前流行的无线路由器外置天线又分为2dbi、3dbi、5dbi几种天线增益类型，增益越大，则表示WiFi信号越强，当然辐射也就越大。外置天线不受产品本身的干扰，天线场型(antennapattern)也很理想。在大多数情况下，外置天线要比内置天线的WiFi信号清晰。
b.外置天线较内置天线尺寸大，美观及便携性不足。
一般来说，目前大多数无线路由器在设计时为考虑美观及便携性都会搭载内置天线，这种类型无线路由器的优势在于方便携带及外表美观，但在WiFi信号强度、覆盖面积等方面会差于搭载外置天线的无线路由器。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种无线路由器及其工作方法，用以实现无线路由器内外置天线的兼容，提升无线路由器对环境的适配性。
为实现上述目的，本发明实施例提出了一种无线路由器，包括无线保真WiFi主芯片，还包括开关装置、以及至少一组内外置天线兼容装置，每一组内外置天线兼容装置包括射频切换器、内置天线连接器、内置天线、外置天线连接器和备用外置天线，其中：
所述射频切换器分别与WiFi主芯片、开关装置、内置天线连接器和外置天线连接器相连，内置天线连接在内置天线连接器上；
在内置天线使用模式下，备用外置天线与外置天线连接器不相连，所述开关装置处于第一电平状态，所述射频切换器在第一电平状态下选择内置天线通路；
在外置天线使用模式下，备用外置天线连接在外置天线连接器上，所述开关装置处于第二电平状态，所述射频切换器在第二电平状态下切换到外置天线通路。
进一步地，上述无线路由器还可具有以下特点，所述第一电平状态为低电平状态，所述第二电平状态为高电平状态。
进一步地，上述无线路由器还可具有以下特点，所述外置天线连接器采用SMA接口。
进一步地，上述无线路由器还可具有以下特点，每一组内外置天线兼容装置还包括射频功率放大器，其中：
所述射频切换器通过射频功率放大器连接到WiFi主芯片上。
进一步地，上述无线路由器还可具有以下特点，所述无线路由器为基于IEEE 802.11ac标准的无线路由器，所述射频切换器为支持5GHz频段的高频射频切换器，所述射频功率放大器为支持5GHz频段的高频射频功率放大器。
基于同一技术构思，本发明还提供了一种基于上述无线路由器的工作方法，包括：
当选择内置天线使用模式时，备用外置天线与外置天线连接器不相连，所述开关装置被置于第一电平状态，所述射频切换器在第一电平状态下接通内置天线通路，所述WiFi主芯片通过外置天线通路发射WiFi信号；
当选择外置天线使用模式时，备用外置天线连接在外置天线连接器上，所述开关装置被置于第二电平状态，所述射频切换器在第二电平状态下接通外置天线通路，所述WiFi主芯片通过外置天线通路发射WiFi信号。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述第一电平状态为低电平状态，所述第二电平状态为高电平状态。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述外置天线连接器采用SMA接口
进一步地，上述方法还可具有以下特点，每一组内外置天线兼容装置还包括射频功率放大器，所述射频切换器通过射频功率放大器连接到WiFi主芯片上；以及所述方法具体包括：
当选择内置天线使用模式时，所述WiFi主芯片生成的WiFi信号，经由射频功率放大器放大后通过内置天线通路发射出去；
当选择外置天线使用模式时，所述WiFi主芯片生成的WiFi信号，经由射频功率放大器放大后通过外置天线通路发射出去。
进一步地，上述方法还可具有以下特点，所述无线路由器为基于IEEE802.11ac标准的无线路由器，所述射频切换器为支持5GHz频段的高频射频切换器，所述射频功率放大器为支持5GHz频段的高频射频功率放大器。
本发明实施例提供的内外置天线兼容设计的无线路由器及其工作方法，通过在内置天线设计基础上预留外置天线连接器的位置，并提供备用外置天线。当内置天线能满足WiFi信号的无线覆盖要求时，备用外置天线与外置天线连接器不相连；当需要高增益天线增加WiFi信号的无线覆盖时，直接将备用外置天线连接在预留的外置天线连接器上。通过射频切换器的逻辑控制，可以将射频通路在内置天线通络和外置天线通路之间切换，达到内外置天线兼容的目的。这样即能满足无线路由器的产品美观性、便携性和低辐射性，又能满足WiFi信号的无线覆盖及穿墙性能，从而提升无线路由器对环境的适配性。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例一中内外置天线兼容设计的无线路由器的结构示意图；
图2为本发明实施例一中内外置天线兼容设计的无线路由器的较佳结构示意图；
图3为本发明实施例二中内外置天线兼容设计的11AC无线路由器的结构示意图；
图4为本发明实施例三中内外置天线兼容设计的无线路由器的工作方法流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种无线路由器及其工作方法，用以实现无线路由器内外置天线的兼容，提升无线路由器对环境的适配性。
以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本发明实施例针对现有单一内置天线设计或外置天线设计的无线路由器提出了一种改进设计方案，通过在射频前端增加射频切换器(RFSwitch)达到切换内置天线和外置天线的目的。
下面，对本发明实施例提供的内外置天线兼容设计的无线路由器的结构进行详细说明，如图1所示，包括：WiFi主芯片100，开关装置101、以及至少一组内外置天线兼容装置102。每一组内外置天线兼容装置包括射频切换器121、内置天线连接器122、内置天线123、外置天线连接器124和备用外置天线125。其中：
射频切换器121分别与WiFi主芯片100、开关装置101、内置天线连接器122和外置天线连接器124相连，内置天线123连接在内置天线连接器122上；
在内置天线使用模式下，备用外置天线125与外置天线连接器124不相连，开关装置101处于第一电平状态，射频切换器101在第一电平状态下选择内置天线通路；
在外置天线使用模式下，备用外置天线125连接在外置天线连接器124上，开关装置101处于第二电平状态，射频切换器101在第二电平状态下切换到外置天线通路。
需要说明的是，所述的内置天线使用模式和外置天线使用模式是本发明实施例中无线路由器所具备的两种工作模式，无线路由器采用哪种工作模式一般由使用者灵活设置，当选择外置天线使用模式时，需要使用者将备用外置天线连接在外置天线连接器124上。
所述的WiFi主芯片100具备射频、无线路由处理、网络安全等无线路由器所需具备的基本功能，属于现有技术的范畴，具体不再赘述。
所述的开关装置101，就是利用电子开关器件(例如晶体管、场效应管等)，通过控制电路，使电子开关器件可以“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现输出电压可调和自动稳压。具体实施中，可以控制在内置天线使用模式下，开关装置“关断”即处于低电平状态，在外置天线使用模式下，开关装置“接通”即处于高电平状态。
所述的射频切换器121也称射频切换开关，主要应用在主路、备份通道两组射频信号进行自动切换，当主路信号电平不正常时，备份通道信号即刻自动切换。本发明实施例中，射频切换器121的切换逻辑为：在第一电平状态下选择内置天线通路，在第二电平状态下切换到外置天线通路。
所述的外置天线连接器124通常采用SMA接口。SMA(Sub-Miniature-A，超小型-A)接口的全称是SMA反极性公头(SMARPM)。它根据极性方面的差异可分为SMA和RP-SMA两种，两者的差别是，SMA表示“外螺旋+孔”、“内螺旋+针”的设计方式；而RP-SMA则表示“外螺旋+针”、“内螺旋+孔”的设计方式。SMA接口是无线网络设备上最普及的接口，目前市场中70％以上的AP(接入点)、无线路由器和90％以上的PCI-E接口的无线网卡都是采用此接口。只要是天线可拆卸的，基本上都是采用SMA接口。这样，当需要高增益天线增加WiFi信号的无线覆盖时，可以直接将备用外置天线连接在预留的SMA接口上。备用外置天线125通常情况下是外置棍状天线。
具体实施中，如图2所示，每一组内外置天线兼容装置102还可以包括射频功率放大器126，其中：射频切换器121通过射频功率放大器126连接到WiFi主芯片100上。
射频功率放大器(Radio Frequency power amplifier，RF-PA)通常是各种无线发射机的重要组成部分。在无线发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。基于此，本发明实施例提供的无线路由器中，为了增强WiFi信号，较佳的，在将主芯片100所产生的WiFi信号馈送到内置天线或者外置天线辐射出去之前，通常需要先经过射频功率放大器将信号功率放大。
需要说明的是，无线路由器中内外置天线兼容装置102可以包括一组，也可以包括多组，图1、图2中仅是以一组为例说明无线路由器的结构。如果无线路由器中包括多组内外置天线兼容装置102，每一组内外置天线兼容装置102的结构和功能完全一致。针对任一组内外置天线兼容装置102中的射频切换器121来说，该射频切换器121分别与WiFi主芯片100、开关装置101、该组内外置天线兼容装置102中的内置天线连接器122和外置天线连接器124相连。较佳的，任一组内外置天线兼容装置102中均可增加射频功率放大器126，射频功率放大器126设置在该组内外置天线兼容装置102中的射频切换器121和WiFi主芯片100之间。
可见，本发明实施例提供的内外置天线兼容设计的无线路由器，既能满足产品美观、便携以及低辐射性，又能满足无线覆盖及穿墙性能。
实施例二
本领域普通技术人员可知：IEEE 802.11ac是继IEEE 802.11n之后的新一代WiFi标准。IEEE 802.11ac不再使用2.4GHz频段，而是全面采用5GHz频段，频段带宽在20/40MHz的基础上增加到了80/160MHz，同时采用了更高级别的256QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)模式并支持8×8MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)技术，单流速率最高为867Mbps，理论最高速率为6.9Gbps。IEEE802.11ac工作在5GHz，向下兼容2.4GHz，用于中短距离无线通信。基于IEEE 802.11ac标准的无线路由器(本发明实施例中简称11AC无线路由器)的网络传输速率最高可达1.3Gbps。11AC无线路由器支持5GHz和2.4GHz两个频段，传输速率分别是5GHz的900Mbps、2.4GHz的400Mbps。
本发明人在发明过程中发现：IEEE 802.11ac模式是工作在5GHz频段，频点越高，WiFi信号穿透能力越差。使用内置天线的11AC无线路由器的信号强度、覆盖面积上都比较差。基于此，本发明实施例提供的无线路由器的内外置天线兼容设计方案尤其适用于11AC无线路由器。
本发明实施例提供的内外置天线兼容设计的11AC无线路由器的结构如图3所示。需要说明的是，图3中仅以11AC无线路由器中包括两组内外置天线兼容装置为例进行说明，具体实施中，11AC无线路由器中可以仅包括一组内外置天线兼容装置，当然也可以包括三组或者更多组内外置天线兼容装置。
如图3所示，内外置天线兼容设计的11AC无线路由器的结构包括：WiFi主芯片200，开关装置201、以及两组内外置天线兼容装置202。每一组内外置天线兼容装置均包括支持5GHz频段的高频射频切换器221、内置天线连接器222、内置天线223、外置天线连接器224和备用外置天线225。其中：
高频射频切换器221分别与WiFi主芯片200、开关装置201、内置天线连接器222和外置天线连接器224相连，内置天线223连接在内置天线连接器222上；
在内置天线使用模式下，备用外置天线225与外置天线连接器224不相连，开关装置201处于第一电平状态，高频射频切换器201在第一电平状态下选择内置天线通路；
在外置天线使用模式下，备用外置天线225连接在外置天线连接器224上，开关装置201处于第二电平状态，高频射频切换器201在第二电平状态下切换到外置天线通路。
较佳的，每一组内外置天线兼容装置还包括支持5GHz频段的高频射频功率放大器，其中：
该高频射频切换器221通过高频射频功率放大器226连接到WiFi主芯片200上。
本发明实施例提供的内外置天线兼容设计的11AC无线路由器，有效解决了使用内置天线的11AC无线路由器的信号强度、覆盖面积上都比较差的问题，同时兼顾了产品美观、便携以及低辐射性的优点。
实施例三
基于本发明实施例提供的内外置天线兼容设计的无线路由器，本发明实施例相应提供了该无线路由器的工作方法，如图4所示，包括：
S401、当选择内置天线使用模式时，备用外置天线与外置天线连接器不相连，开关装置被置于第一电平状态，射频切换器在第一电平状态下接通内置天线通路，WiFi主芯片通过外置天线通路发射WiFi信号；
S402、当选择外置天线使用模式时，备用外置天线连接在外置天线连接器上，开关装置被置于第二电平状态，射频切换器在第二电平状态下接通外置天线通路，WiFi主芯片通过外置天线通路发射WiFi信号。
具体实施中，所述的第一电平状态可以为低电平状态，所述的第二电平状态可以为高电平状态。所述的外置天线连接器采用SMA接口。
需要说明的是，仅是为了描述方便给出了具体的步骤编号S401和S402，并不限定步骤之间的时序关系。本领域普通技术人员可以理解，实际上这两个步骤仅是针对不同使用模式给出了无线路由器的工作方法，实际上是选择外置天线使用模式还是内置天线使用模式都是根据环境和需求灵活设定的。
如果每一组内外置天线兼容装置还包括射频功率放大器，则射频切换器通过射频功率放大器连接到WiFi主芯片上；基于此，内外置天线兼容设计的无线路由器的工作方法，具体包括：
当选择内置天线使用模式时，WiFi主芯片生成的WiFi信号，经由射频功率放大器放大后通过内置天线通路发射出去；
当选择外置天线使用模式时，WiFi主芯片生成的WiFi信号，经由射频功率放大器放大后通过外置天线通路发射出去。
具体实施中，如果无线路由器为基于IEEE 802.11ac标准的无线路由器(即11AC无线路由器)，则射频切换器为支持5GHz频段的高频射频切换器，射频功率放大器为支持5GHz频段的高频射频功率放大器。
本发明实施例提供的内外置天线兼容设计的无线路由器及其工作方法，通过在内置天线设计基础上预留外置天线连接器的位置，并提供备用外置天线。当内置天线能满足WiFi信号的无线覆盖要求时，备用外置天线与外置天线连接器不相连；当需要高增益天线增加WiFi信号的无线覆盖时，直接将备用外置天线连接在预留的外置天线连接器上。通过射频切换器的逻辑控制，可以将射频通路在内置天线通络和外置天线通路之间切换，达到内外置天线兼容的目的。这样即能满足无线路由器的产品美观性、便携性和低辐射性，又能满足WiFi信号的无线覆盖及穿墙性能，从而提升无线路由器对环境的适配性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线路由器，包括无线保真WiFi主芯片，其特征在于，还包括开关装置、以及至少一组内外置天线兼容装置，每一组内外置天线兼容装置包括射频切换器、内置天线连接器、内置天线、外置天线连接器和备用外置天线，其中：
所述射频切换器分别与WiFi主芯片、开关装置、内置天线连接器和外置天线连接器相连，内置天线连接在内置天线连接器上；
在内置天线使用模式下，备用外置天线与外置天线连接器不相连，所述开关装置处于第一电平状态，所述射频切换器在第一电平状态下选择内置天线通路；
在外置天线使用模式下，备用外置天线连接在外置天线连接器上，所述开关装置处于第二电平状态，所述射频切换器在第二电平状态下切换到外置天线通路。
2.根据权利要求1所述的无线路由器，所述第一电平状态为低电平状态，所述第二电平状态为高电平状态。
3.根据权利要求1所述的无线路由器，所述外置天线连接器采用SMA接口。
4.根据权利要求1、2或3所述的无线路由器，其特征在于，每一组内外置天线兼容装置还包括射频功率放大器，其中：
所述射频切换器通过射频功率放大器连接到WiFi主芯片上。
5.根据权利要求4所述的无线路由器，其特征在于，所述无线路由器为基于IEEE 802.11ac标准的无线路由器，所述射频切换器为支持5GHz频段的高频射频切换器，所述射频功率放大器为支持5GHz频段的高频射频功率放大器。
6.一种基于权利要求1所述无线路由器的工作方法，其特征在于，包括：
当选择内置天线使用模式时，备用外置天线与外置天线连接器不相连，所述开关装置被置于第一电平状态，所述射频切换器在第一电平状态下接通内置天线通路，所述WiFi主芯片通过外置天线通路发射WiFi信号；
当选择外置天线使用模式时，备用外置天线连接在外置天线连接器上，所述开关装置被置于第二电平状态，所述射频切换器在第二电平状态下接通外置天线通路，所述WiFi主芯片通过外置天线通路发射WiFi信号。
7.根据权利要求6所述的方法，所述第一电平状态为低电平状态，所述第二电平状态为高电平状态。
8.根据权利要求7所述的方法，所述外置天线连接器采用SMA接口。
9.根据权利要求6、7或8所述的方法，其特征在于，每一组内外置天线兼容装置还包括射频功率放大器，所述射频切换器通过射频功率放大器连接到WiFi主芯片上；以及所述方法具体包括：
当选择内置天线使用模式时，所述WiFi主芯片生成的WiFi信号，经由射频功率放大器放大后通过内置天线通路发射出去；
当选择外置天线使用模式时，所述WiFi主芯片生成的WiFi信号，经由射频功率放大器放大后通过外置天线通路发射出去。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述无线路由器为基于IEEE 802.11ac标准的无线路由器，所述射频切换器为支持5GHz频段的高频射频切换器，所述射频功率放大器为支持5GHz频段的高频射频功率放大器。
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