CN1178928A - 具有电源的无线调制解调器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用PCMCIA对无线调制解调器进行供电,本发明第一个PCMCIA适配器占用一个槽,该适配器提供基带信号处理能力和向收发器设备供电。第二个PCMCIA适配器卡占用第二个PCMCIA槽。由第二个PCMCIA卡对第一个PCMCIA适配器所供应的电源信号进行补充,以允许收发器输出多于从第一个PCMCIA卡得到的电流。收发器与PCMCIA卡用Y型电缆或具有三个连接器的连接盒互连。

Description

具有电源的无线调制解调器
本发明涉及移动物体用的无线电频率设备的电源，特别涉及到用PCMCIA(国际个人计算机存贮卡协会)卡实现的无线调制解调器设备。
无线调制解调器可以使移动计算机设备与其他计算机设备进行通信而不要求实际访问地面通信端口。在允许计算机或其他设备从外部资源接收与发送数据方面，无线调制解调器类似于有线调制解调器。可以把无线调制解调器作为一个适配卡安装或把它安装在PCMCIA插槽内。无线调制解调器通常由两部分组成：无线电部分和基带部分。
无线电部分由发送器和接收器组成，通过一个多路器，发送器和接收器共享公用天线。利用基带信号调制载波信号而使发送器生成RF(射频)信号。接收器负责从射频(RF)信号生成基带信号，而该基带信号是由解调从天线接收到的RF信号而产生的解调基带信号。无线电提供对网络或连接(即无线网络)的物理访问。天线用于从空气接口(airintorface)发送与接收电磁通信信号。
基带部分向发送器提供基带信号并从无线电部分的接收器接收基带信号。基带部分把基带信号译成可提供的数据(即接收的数据)并且对提供给由发送器发送的数据(即发送的数据)进行编码。
典型的无线调制解调器中，基带部分装到PCMCIA适配器的插槽内。通过扁平电缆把基带适配器加到它的无线电部分。无线电部分包含发送器、接收器以及供RF通信的相关电路。在一定范围内无线电的发送能力受限于通过天线可以进行发射的发送功率。无线电可能需要一定量的电流(如一安培)才能工作。多数无线系统要求发送器的发射功率至少为3瓦。某些无线系统中发射功率由基站的发送器控制。当无线调制解调器按全功率或更高功率发射时，要求为无线调制解调器的无线电部分提供大约一安培电流的发射能力。对于高级移动蜂窝式电话服务系统(AMPS)和蜂窝式数字包数据(CDPD)的发送，典型的发送能力为600mW(毫瓦)。而高级无线电数据信息服务(ARDIS)典型的发送能力为1瓦。
基带部分或PCMCIA卡，正常地仅向无线电部分供应1/2安培(500mA)电流。该值是由PCMCIA接口特性及PCMCIA标准本身所限定。现行PCMCIA槽的配置不能提供大于1/2安培(500mA)的电流。PCMCIA的标准提供的是低功率存贮器与I/O卡的需求。某些I/O卡(即以太网，令牌环形网、调制解调器等)使用的功率大于典型PCMCIA功率控制电路供给的值。因此，当无线发送器工作在高功率时，基带部分的PCMCIA卡仅供应低于所需电流的一半，为了提供所需要的功率，现有技术系统为无线电提供了外加电池盒。
但是，外加电池盒带来了一些麻烦，尤其是对膝上计算机或移动计算设备。外加电源(如4AA NiCAD电池)，对于移动计算机用户来说，携带是不方便的。这种不方便性是由外加电池的体积与重量造成的。另外，外加电池因需充电以及复充电而要求有单独的充电器，进而使移动用户必须携带所增加的设备。外加电池也使移动设备难于放置与使用。电池所占的空间使无线调制解调器的外观象“杂乱的一堆”，不适合对移动计算设备的美学要求，平滑、雅致。
这些尚未解决的问题及缺点，在本技术中是能感受到的，但是，它们将在下面描述的发明中予以解决。
上述的需求，由于本发明提供了满足需求的设备而得以解决。因此，本发明的目的在于提供一个不需外加电池的无线调制解调器并且它能运行于所需发送功率的范围。
本发明的目的在于利用第二个PCMCIA卡提供附加电源，为无线调制解调器供应附加电源。
本发明的目的在于从主计算机设备提供无线调制解调器所需要的全部功率。
本发明的目的在于提供不需要单独电池充电器的无线调制解调器。
本发明的目的在于提供轻型无线调制解调器。
本发明的目的还在于提供具有微型，圆滑的无线调制解调器。
本发明的目的还在于提供便携式的无线调制解调器。
因此，本发明提供的移动计算机具有第一个PCMCIA适配器槽；第二个PCMCIA适配器槽；而第一个PCMCIA适配器槽带有PCMCIA连接器、PCMCIA接口逻辑、提供无线电收发机接口的第二个连接器，无线电收发机接口包含有从PCMCIA连接器输出的电源信号，第一个PCMCIA适配器还提供基带信号处理能力；第二个PCMCIA适配器具有PCMCIA连接器，一个电源输出连接器以及PCMCIA接口逻辑，其中PCMCIA接口逻辑还为输出电源连接器提供电源；用于发送与接收信号的无线电收发机，和一条具有三个端点的Y型电缆，通过输出电源连接器第一个端点用于连接第一个PCMCIA适配器，通过输出电源连接器第二个端点用于连接第二个PCMCIA适配器，第三个端点用于连接无线电收发机。Y型电缆用于连接第一个PCMCIA适配器与无线电收发机间的收发机的接口信号，还用于从第二个PCMCIA适配器到收发机电源信号的耦合。在其他实施例中，Y型电缆可用一个接线盒代替，当PCMCIA适配器和收发机插入各自的连接器时该连接盒为连接器间提供电气连接(耦合)，包含有电源信号的收发机接口信号在第一个PCMCIA适配器和接收机间进行电气连接，而来自第二个PCMCIA适配器的电源信号连接到收发机。
参考附图将会更好地理解上述目的以及本发明的情况和优点，有如下附图：
图1使用外部电池的无线调制解调器的概图。
图2描述主机及其有Y型电缆的无线调制解调器。
图3描述主机及具有接线盒适配器的无线调制解调器。
图4描述无线调制解调器的基带部分。
图5描述无线调制解调器的无线电部分。
图6描述向无线电部分供电的无源PCMCIA卡。
图7描述Y型电缆。
图8描述能显示层叠式(stacked)PCMCIA连接器的连接盒适配器的视图。
图9描述能显示出无线电部分连接器的连接盒适配器的视图。
图10描述基带到无线电模块(设备)接口的详细视图。
图11描述带有PCMCIA连接器与输出电源连接器间发送信号的无源PCMCIA卡。
图12描述基带PCMCIA卡、无源PCMCIA卡以及无线电模块间的信号对应关系。
图1描述的是典型的无线调制解调器。PCMCIA卡107含有调制解调器的基带部分。PCMCIA卡107含有68针PCMCIA标准连接器，它可插入任一个PCMCIA适配器槽。利用电缆105或其他适当的连接器，使基带卡与无线电模块101相连接。电缆105用以传输无线电模块101与基带卡107间的信号。这些信号为无线电模块101提供电源、控制信息、发送用的基带信号，还为基带部分提供状态信息以及接收到的基带信号。图10提供无线电模块101和基带卡107之间接口的详细视图。图10展示出经过几条电源线和地线(4、9、14和19线)通过Vcc电压向无线电侧提供电源。第8线SwRcvVcc以及从基带卡的17、18线到无线电部分的15-18线示出的都是电源Vcc线。注意，无线电模块的第15、16线向与RF收发器有关的功率放大器供电。还要注意，图1中的103为庞大的电池(连接)盒。电池(连接)盒103能够装4个可以重复充电的AA型电池。电池盒103提供无光泽的接口以使无线电模块通过连接器或电缆接口与基带卡相连接。无线电模块由电池或基带PCMCIA卡107供电。
本发明的实施例示于图2，201为主机，如IBM的Thinkpad型计算机，该机有层叠式PCMCIA槽(203A，203B)。从技术说明书角度看，“移动计算机”是描述机器所用的普通术语，该机通常指的是计算机、终端、膝上机、掌式机、手持机、个人数字辅助设备或其他计算机。在所介绍的实施例中，移动计算机提供一个插槽，以便接受满足“国际个人计算机存贮卡协会(PCMCIA)”标准的适配卡。如图所示，无线调制解调器由含有调制解调器基带部分的第一个PCMCIA适配器卡205以及能向无线电模块209提供附加电源的第二个PCMCIA适配器卡207组成。Y型电缆211用于把每个PCMCIA卡连到无线电模块209。图示无线电模块209是在天线213之中。注意：无线电模块209可以安装在主机201之上，如显示器的背后或集成到主机201之中。无线电模块209经过Y型电缆由二个PCMCIA卡供电。在其他实施例中，基带适配器卡和无线电模块可以集成为一个单个卡，插入PCMCIA槽。可以把连接器加到单个集成卡上，以使无源卡向集成卡供电。当集成卡插入槽中时，单个集成卡有一部分从PCMCIA槽向外伸出来。
图3描述的是另一种实施例，它不需要Y型电缆211，在这种实施例中，无线电模块209可以装入连接盒容器311中，而连接盒容器311允许每个PCMCIA卡直接连到连接盒。因此，连接盒容器311提供一种使所有信号组合起来的电路，如果需要，可同时把用于物理与电气连接的PCMCIA卡和无线电模块的连接器连到连接盒。当主机201能提供如图2和图3所示的层叠式PCMCIA槽(203A，203B)时，连接盒311是特别有用的。图3中的本实施例，由于使用了连接盒，则移动用户无需携带Y型电缆。连接盒311可以设计成比无线电模块209略大一点。因此，连接盒311除了提供三个连接器以外，还能提供一个无线电模块的护套。如图8、图9所示，连接盒可以用塑料或其他合适的材料制做。
PCMCIA技术规范(即国际个人计算机存贮卡协会-PCMCIA标准2.1版)详细描述了PCMCIA接口，该技术规范被作为对比文件提出。PCMCIA标准提供了数据存贮器和外部扩充(“I/O”)卡的类型。PCMCIA标准提供了I/O能力，而I/O能力还提供了总线扩充槽的标准，这样象调制解调器类的外部设备和LAN适配器均可使用该总线。图4介绍了基带PCMCIA适配器卡中无线调制解调器的功能性概图。该适配器卡含有一个PCMCIA连接器401(即68针连接器)和一个用于无线调制解调器与主机相连的外部接口的接口逻辑403。PCMCIA接口逻辑403可以同微控制器405组合在一起，而微控制器405又可与数字信号处理器(DSP)407组合。基带PCMCIA适配器卡将PCMCIA总线作为一种I/O卡的类型。
图5描述的是无线调制解调器中无线电模块的功能性概图。在本实施例中，无线电模块由调制信号的发送器503与解调信号的接收器501组成。通过多路器513，发送器503与接收器501共享公用天线515。按照使用基带信号的载波频率与载波频率(即，用基带信号调制的载波的频率)，发送器503负责生成RF信号。接收器501负责从使用了局部振荡信号(即解调RF信号以提供基带信号)的RF信号产生基带信号。无线电模块提供对网络或连接(即无线网络)的物理访问。天线515用于从空气接口发送与接收电磁通信信号。注意，在接收器与发送器中，其局部振荡器的信号是按指定的频率予以展示。但是，也可以用单个晶体产生用于多种频率与通道的局部振荡器信号。如图5所示，可编程的频率合成器507，在调制解调器中可用于供给多种频率，这样，可以支持多重通道和全双工的运行。调制解调器还提供支持多种协议。无线电模块还能提供扩展频谱或所希望的频率。还要注意，本发明描述的虽然仅是单个接收/发送级的，但也可用于多级的。如同在超外差收音机那样，因此，对IF级、滤波器和放大器均不予以示出或讨论。上述全部或部分功能均可由单个半导体器件提供。
图6描述的是无线调制解调器的无源PCMCIA适配器卡。PCMCIA接口逻辑601以及PCMCIA连接器603符合PCMCIA标准。适配卡是线接的，这样，它可以将PCMCIA的总线视为存贮器卡，这些示于图11中，利用把接地线36和卡检测线67接地实现之。因此，PCMCIA总线向无源PCMCIA适配器卡提供电源，但需确定该卡是存贮器卡。无源PCMCIA适配器卡向无线调制解调器供电。注意：某些PCMCIA信号被引向输出电源连接器605，该连接器向调制解调器的无线电模块供电。两种连接器间信号对应关系示于图11，图11中使用了一个22针的ITT连接器作为输出连接器和一个68针的PCMCIA连接器603。22针的ITT连接器也可用于基带PCMCIA适配器卡和无线电模块上。滤波器连接到16和17线的电源上。在所介绍的实施例中，滤波器滤除EMC的噪音，因此，能把由无源PCMCIA卡所供电源中的噪音滤除。虽然，本发明的介绍使用的是22针连接器，但具有不同发送信号的连接器一样可以使用，而且信号间的对应关系可以不同的。例如在22针的连接器上无源PCMCIA适配器卡的+5V信号可以提供给第15针和16针，而不是第17针和18针。
为了从基带PCMCIA适配器卡和无源PCMCIA卡接收信号，无线电模块可以有单独的连接器。对每个PCMCIA卡使用单独的电缆，即可实现此目的。一条Y型电缆可用于把来自每个PCMCIA卡的信号组合起来，然后向加到无线电模块的单个连接器供应信号。Y型电缆的实施例示于图7中。Y型电缆的每个连接器均做极性化处理，以防止插入其他连接器而只能插入正确卡(即无线电模块、无源电源、基带)的连接器中。每种卡上的连接器均有相应的极性。实现极性化采取的方式是在相应的槽上适当地置放切口。Y型电缆中发送信号的实施例示于图12中。该图给出图10基带PCMCIA适配器卡和图11无源PCMCIA适配器卡之间信号间的对应关系。专门的连接盒或Y型电缆很容易适应图12所示的信号间的对应关系。
一种专用的连接盒可用于向图8所示的无线调制解调器适配器卡的无线电模块提供电源和其他信号。该图描述了具有基带PCMCIA适配器卡和无源PCMCIA适配器卡的无线电模块。在所介绍的实施例中图示的每种卡(无线电，PCMCIA卡)都有一个阴的连接器(femaleconnector)作为连接盒适配器阳的连接器(male connector)的接口。因此，连接盒适配器有三个阳的连接器，即，二个示于图8中的801A和801B以及一个901连接器，它示于图9含有无线电模块的容器内。在所介绍的实施例中，这些连接器均是以前讨论过的ITT 22针连接器。但是，应当注意，任何一种类型的连接器均可配对使用，每个连接盒的连接器与每种卡的连接在阴/阳方面要组合使用。连接盒以及无线电模块、基带部分以及无源卡上的连接器均可用于插入已极性处理过的连接盒内，这样保证以正确的方向插入合适的连接器。图8、图9所给出的连接器，没有给出特定的极性。
在主机中任一种PCMCIA适配器卡均可使用任一个PCMCIA槽。PCMCIA卡可先加到连接盒然后插入支持层叠式PCMCIA槽配置的主机。首先把PCMCIA卡插入层叠式槽中然后进行连接。多数移动计算机装备有层叠式PCMCIA槽。由于连接盒提供并排的PCMCIA槽，则其他连接盒上的连接器也是并排的。示于图12中的连接盒上的三个连接器都是电连接的。
注意：本发明虽然是对无线电模块的描述，但是本发明仍可用于蜂窝电话中的IR无线电收发器和RF无线电收发器。在蜂窝式电话的情况下，装在电话上的Y型电缆连接器和信号对应关系取决于所用蜂窝式电话的具体类型。
此处详细描述的发明，虽然与某些所介绍的实施例一致，然而熟练技术人员可以进行修正与改变。相应地，包括本发明的精神实质与应用范围内所进行的全部修正与改变均附加到权利要求书之中。

Claims (23)

1.一种用于计算机中的无线调制调解器，该调制解调器包括：
一个用于发送与接收信号的无线电收发器；
一个具有PCMCIA连接器、PCMCIA接口逻辑的第一PCMCIA适配器。一个提供有收发器接口的第二连接器，该收发器接口包括有从所述的PCMCIA连接器、所述的提供基带信号处理的第一PCMCIA适配器输出的电源信号；
一个具有PCMCIA连接器、输出电源连接器和PCMCIA接口逻辑的第二PCMCIA适配器，其中PCMCIA接口逻辑为输出电源连接器提供电源；以及
一根具有三个端点的Y型电缆，通过收发器接口连接器第一个端点与第一PCMCIA适配器相连，通过输出电源连接器，第二端点连到第二PCMCIA适配器，而第三个端点连到收发器，Y型电缆用于传送第一PCMCIA适配器和收发器之间的包括有电源信号的收发器接口信号，以及从第二PCMCIA适配器到收发器的电源信号。
2.权利要求1中的无线调制解调器，其特征在于，该收发器发送与接收RF信号。
3.权利要求2中的无线调制解调器，其特征在于，该收发器是一个无线电模块。
4.权利要求2中的无线调制解调器，其特征在于，该收发器是一个蜂窝式电话。
5.权利要求1中的无线调制解调器，其特征在于，第二个PCMCIA适配器包含有电源滤波器，用以减少给收发器供电中的EMC噪音。
6.一种适合用于计算机中的无线调制解调器，该无线调制解调器包括：
一个发送与接收信号的收发器；
一个具有PCMCIA连接器、PCMCIA逻辑接口的第一PCMCIA适配器，一个提供收发器接口的第二连接器，该收发器接口从所述的PCMCIA连接器输出电源信号，所述的第一PCMCIA适配器提供基带信号处理。
一个第二PCMCIA适配器，它具有PCMCIA连接器、输出电源连接器和PCMCIA接口逻辑，其中PCMCIA接口逻辑为输出电源连接器提供电源，以及
一个有三个连接器的连接盒，通过接收器接口连接器，第一个连接器接到第一个PCMCIA适配器，通过输出电源连接器，第二个连接器接到第二个PCMCIA适配器，而第三个连接器接到收发器，这样，当PCMCIA适配器和收发器插入各自的连接器之后，连接盒为连接器提供电气连接，收发器接口信号是第一个PCMCIA适配器和收发器间的电连接信号，而来自第二个PCMCIA适配器的电源信号连到收发器。
7.权利要求6中的无线调制解调器，其特征在于，该发送器发送与接收RF信号。
8.权利要求7中的无线调制解调器，其特征在于，该收发器是一个无线电模块。
9.权利要求6中的无线调制解调器，其特征在于，该收发器是一部蜂窝式电话。
10.权利要求6中的无线调制解调器，其特征在于，第二个PCMCIA适配器包含一个电源滤波器，用于减少给收发器供电的EMC噪音。
11.一个为所述的PCMCIA适配器外部设备供电的PCMCIA适配器卡，包括：
一个PCMCIA连接器，
一个外部电源连接器，及
一个接口逻辑，当其与PCMCIA总线相连时提供存储器类型卡接口，所述的PCMCIA接口逻辑提供到外部电源输出连接器的PCMCIA电源线。
12.权利要求11中的PCMCIA适配器卡，其特征在于，该卡包含一个电源滤波器，用于减少向外部电源连接器供电中的EMC噪音。
13.一种移动计算机，包括：
一个收发器用于发送与接收信号；
一个第一PCMCIA适配器槽；
一个第二PCMCIA适配器槽；
一个第一PCMCIA适配器，它具有一个PCMCIA连接器，PCMCIA接口逻辑，一个第二个连接器，它提供收发器接口，该收发器接口从所述的PCMCIA连接器输出电源信号，由所述的第一个PCMCIA适配器提供基带信号处理；
一个第二PCMCIA适配器，它具有一个PCMCIA连接器，一个输出电源连接器和PCMCIA接口逻辑，其中PCMCIA接口逻辑为输出电源连接器提供电源；及
一根有三个端点的Y型电缆，通过收发器接口连接器，第一个端点连到第一个PCMCIA适配器，通过输出电源连接器，第二个端点连到第二个PCMCIA适配器，第三个端点连到收发器，该Y型电缆用于连接第一个PCMCIA适配器和收发器间的收发器接口信号，还用于连接从第二个PCMCIA适配器到收发器的电源信号。
14.权利要求13中的移动计算机，其特征在于，发送和接收RF信号。
15.权利要求13中的移动计算机，其特征在于，其收发器是一个无线电模块。
16.权利要求13中的移动计算机，其特征在于，其收发器是一部蜂窝式电话。
17.权利要求13中的移动计算机，其特征在于，第二个PCMCIA适配器包含一个滤波器，用于减少向收发器供电中的EMC噪音。
18.一种移动计算机包括：
一个第一PCMCIA适配器槽；
一个第二PCMCIA适配器槽；
一个第一PCMCIA适配器，它具有一个PCMCIA连接器，PCMCIA接口逻辑，一个第二连接器它提供收发器接口，该收发器接口包含有从所述的PCMCIA连接器输出的电源信号，所述的第一个PCMCIA适配器提供基带信号处理；
一个第二PCMCIA适配器，它具有一个PCMCIA连接器，一个输出电源连接器和PCMCIA接口逻辑，其中PCMCIA接口逻辑为输出电源连接器供电；
以及一个发送与接收信号的收发器；
一个有三个连接器的连接盒接口，通过收发器的连接器，第一个连接器连到第一个PCMCIA适配器，通过输出电源连接器，第二个连接器连到第二个PCMCIA适配器，而第三个连接器连到收发器，当PCMCIA适配器和收发器插入各自的连接器后，连接盒为这些连接器提供电气连接，收发器接口信号是第一个PCMCIA适配器和收发器间的电连接信号，而来自.第二个PCMCIA适配器的电源信号连到收发器。
19.权利要求18中的移动计算机，其特征在于，其收发器发送与接收RF信号。
20.权利要求18中的移动计算机，其特征在于，该收发器是一个无线电模块。
21.权利要求18中的移动计算机，其特征在于，其收发器是一部蜂窝式电话。
22.权利要求18中的移动计算机，其第二个PCMCIA适配器包含一个减少向收发器供电中的EMC噪音的电源滤波器。
23.权利要求18中的移动计算机，其特征在于，第一和第二个PCMCIA适配器的槽是层叠式的，其中在连接盒上的第一和第二个连接器是按层叠式配置的。
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