200823736 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種以節段式外框天線板實現大尺寸 電磁感應式數位板，提供以分段式電路板架構成大尺寸 之數位板。 【先前技術】 傳統之電磁感應式的手寫輸入用數位板，其架構大 多由一枝電磁感應筆以及一塊手寫板所組成。而手寫板 内部’大都具有以下之電路區塊：陣列二維天線、類比 訊號放大器、訊號濾波器、計算頻率電路、以及微處理 器。 此類數位板内部的矩陣式天線板，目前多半採用下 列材質：材質種類為FR1或FR4的玻璃纖維板為基板， 或是採用聚酯(PET)、聚氣乙烯(PVC)、或聚苯乙烯(ps)、 塑膠薄膜為基板，在其上鋪有X及γ軸的陣列式的天線 迴圈，此類二維陣列式天線迴圈也就決定數位板可繪圖 區的大小，典型的二維陣列式天線迴圈示意圖如第一圖 所示。g其天線佈線於印刷電路板(Pj^nted circuit board， PCB)時，X軸天線（χ〇 — χ12)與γ軸天線（y〇 — y9)會 佈線於印刷電路板不同的面以利走線，並運用導通貫孔 以利交錯。 5 200823736 - 一般的數位板，如果需要較大的電磁感應訊號，在 叹计感應天線線圈時，多半採用增加感應迴圈的圈數， 以得到比較大的感應電流，不過這會在印刷電路板的電 路佈局的貫務上產生問題，尤其當印刷電路板只是雙面 板時’單條感應天線t複繞線越多圈時就代表該天線的 迴圈中有水平偏移產生，而且每圈的偏移也不一致，這 就導致座標計算時會有比較大的誤差，除非雙面板變為 四層板或六層板，也採取複雜的導通孔設計與複雜的交 f 錯走線架構才能克服，但這也會讓生產電路板變得費 時，並使生產成本大幅增加。 且受限現有市面上的標準印刷電路板生產設備機 台、平面網印機、熱風烤箱機台、及油壓裁切機等生產 設備，都有尺寸上的限制，一般來說，上述設備只能用 於製造，長和寬皆小於6〇公分乘6〇公分以下的電路板， 正因如此，數位板在尺寸上也就有了一種的限制，無法 ^, 超越生產用機台的最大工作尺寸。 傳、、先作法上’想作出尺寸大於60公分乘60公分手 寫數位板’基本上就是採用多塊_小尺寸的印刷電路， 以水平方式彼此相連接的方式來連成一大片的電路板。 不過，此方法有其缺點，即材料的成本會隨長度的平方 成正比，一片長度是12〇公分乘以12〇公分的電路板， 其成本是60公分乘60公分電路板的4倍。且隨著數位 200823736 板的尺寸越大，天線迴圈的數量越多，即所需的多工器 也越多，由於多工器皆由微處理器直接控制，所以當天 線迴圈、多工器越多，其線路走線與設計也變得複雜， 也會導致生產電路板變得費時。 【發明内容】 本發明克服了前述傳統之大尺寸手寫數位板製程上 與線路複雜度問題的缺點。本發明為一種以節段式外框 天線板實現大尺寸電磁感應式數位板，其利用具有分段 式之電路板架構，可減少印刷電路板的使用面積，且可 無限擴充數位板面積，並有效降低成本。 為達成上述目的，本發明之以節段式外框天線板實 現大尺寸電磁感應式數位板包含一或多個天線折返板、 一或多個天線多工器板、一實體天線網、以及一主控制 板0 天線折返板提供多個焊接點供電線做折返之用，並 使單根電線轉變成一封閉迴圈。天線多工器板佈有等間 距的焊接點、邏輯電路'陣列天線選擇電路、多個多工 器、以及感應電流輸出入電路。實體天線網係以單心或 多心的電線依固定的方式，在天線折返板與天線多工器 板間，以等間距排成二維陣列天線。主控制板則具有大 部分的主要控制電路與微處理器。 200823736 本發明之大尺寸電磁感應式數位板中之一或多個天 線折返板、一或多個天線多工器板、實體天線網、及主 控制板，彼此間係以連接器、直接焊錫、或壓合方式導 通相連。 其中，本發明之大尺寸電磁感應式數位板中每塊天 線折返板上的電路佈局都一樣，所以天線折返板可不拘 順序地串聯排列；同樣地，每塊天線多工器板上的電路 佈局也都一樣，所以天線多工器板也可不拘順序地串聯 排列。而單一的天線折返板與天線多工器板其長度剛好 等於數位板書寫區寬度或長度的整數倍分之一，因此天 線折返板與天線多工器板可對應串聯成一長尺寸的天線 板，不用受限於生產設備機台以及相關的生產設備尺寸 上的限制。並且天線多工器板上係以邏輯電路結合多個 夕工器來貫現多工器陣列天線選擇電路，如此可適當地 減少控制板之線路佈局，以降低成本。 茲配合下列圖示、實施例之詳細說明及申請專利範 圍’將上述及本發明之其他目的與優點詳述於後。 【實施方式】 第二圖為本發明之以節段式外框天線板實現大尺寸 電磁感應式數位板的一個示意圖。參考第二圖，本發明 200823736 大尺寸電磁感應式數位板2〇1包含一或多個天線折返 板205 $多個天線多工器板207、-實體天線網203、 及一主控制板2〇9。 此一或多個天線政返板205主要提供多個焊接點， 以讓電線崎返之崎，並使單《雜魏-封閉迴 圈使电磁感應電流得以正破產生。而一或多個天線多 工器207板除了佈有與天線折返板2〇5之焊接點等間距 的多個焊接點供電線做定位之用外，更備有邏輯電路、 陣列天線選擇電路、感應電流輸出/輸入電路、及多個多 工器。 貫體天線網203則是以單心或多心的電線依固定的 方式’在每一天線折返板205與天線多工器板207間， 以等間距排列；而一或多個天線折返板2〇5與天線多工 器板207對稱分佈於實體天線網203四周，以組合成二 維的陣列天線，用以感應電磁筆之電磁場；而主控制板 209接收並放大處理感應電流訊號，以實現節段式外框 天線板之大尺寸電磁感應式數位板201。 不失一般性，主控制板備有主要的控制電路以及微 處理器(microprocessor)。主控制板更可以依照設計者要 求，包含以下之週邊電路與功能：類比訊號放大器電路、 訊號濾波器電路、計算頻率電路、動態記憶體、快閃記 200823736 憶體、USB串列輸出入介面、SD/MMC記憶卡插槽。主 控制板除了具有大部分主要的控制電路，並具有阻抗匹 配的電路能良好的接收來自二維陣列天線所接收到的感 應電流訊號。 本發明之大尺寸電磁感應式數位板中之一或多個天 線折返板、一或多個天線多工器板、實體天線網、及主 控制板，係以連接器、直接焊錫、或壓合方式導通相連。 因此，藉由串聯對應之天線折返板與天線多工器板，且 實體天線網之天線係可以實際之電線拉線，亦不受印刷 電路板的限制，如此，即可拼湊出大面積之電磁感應式 數位板。 由於，多工器是用於控制實體天線網203之二維陣 列天線中，其某一條天線的使用與否；亦即多工器是介 於二維陣列天線與訊號放大器之間，做為導通或斷開的 1/ 控制閥。本發明將大尺寸電磁感應式數位板201所需要 的多工器加以分組後適當地分配到此一或多個之天線多 工器板207上。當以等量分配方式分配多工器至一或多 個之天線多工器板207上，如此每塊天線多工器板之電 路佈局相同，亦此一或多個天線多工器板2〇7則具有重 複利用的特性，即可重複的、不拘順序、串聯排列出大 面積的感應天線範圍。 200823736 舉例來沉，一個大尺寸電磁感應式數位板，其X軸 有160個天線迴圈，若—個多工器具有8個1/〇通道， 則代表X軸需要20個多工器。當此2〇個多工器分配在 10塊天線多n時，職鱗塊天❹玉器板上有 2個多工器’第三圖爲傷有2個多工器期、綱以及相 關的邏輯電路之天❹巧板之線路_—個工作範 例0 …此10塊天線多工器板在印刷電路板上實作電路佈 局’將此每塊天線器板上2個多玉騎1/〇通道， 依照所配置的天線焊接點作等分式配置，則此10塊天線 多工器板係具有相同之電路佈局。 天線焊接點的間距可利用以下之公式來計算： 焊接點間距==天線迴圈的寬度/迴圈等分常數。 而上述的迴圈等分常數亦決定了每個天線迴圈會被 幾等分，且也同時決定了單軸方向的天線總數=(工作 區長度/焊接點間距）+ 2。 天線多工器板上的焊接點與多工器依照上述的公式 作等分式地配置，則可以使此10塊天線多工器板具有重 複利用的特性，即此相同的10塊天線多工器板可不拘順 200823736 - 序地串聯出大面積的感應天線範圍。 第四圖為主控制板控制一天線多工器板以接收訊號 的一個示意圖。參考第四圖，主控制板209上的微處理 器209a更包括3條挺制訊號線401 - 403以及位址訊號 • 線(AO - A2)藉以控制一天線多工器板2〇7，而此天線多 工器板207上包括一邏輯電路207a、兩個3對8多工器(多 工器l(207b)與多工器2(207c〇)、一陣列天線選擇電路 207d。 主控制板之3條控制訊號線（X轴/Y軸選擇控制訊號 線40卜多工器選擇控制訊號線402、及模組選擇控制訊 號線403)連接至天線多工器板207上之邏輯電路2〇7a上 (邏輯電路包括反或邏輯閘(NOR Gate)或反及邏輯閘 (NAND Gate))。其中，X軸/Y軸選擇控制訊號線4〇1控 制天線多工器板207選擇X轴或Y軸方向的天線；多工 ； 器選擇控制訊號線402則是用來選擇此天線多工器板 207上的多工器207b、207c，而任一時間只有一個多工 器被選擇；模組選擇控制訊號線403係用來控制是否選 擇此塊天線多工器板207。然後邏輯電路207a接受主控 制板上209的微處理器209a之控制訊號後，送出一控制 訊號4〇4至被選上的多工器（多工器i(2〇7b)或多工器 2(207c))。 12 200823736 - 主控制板209之位址訊號線(AO - A2)係用來控制此 天線多工器板207上的多工器(2〇7b、207c)位址，由於此 天線多工器板207上的多工器係3對8之多工器，所以 主控制板2〇9根據三條位址訊號線(A〇 - A2)控制多工 器(207b、207c)，多:£器(2〇7b、207c)再藉由陣列天線選 • 擇電路2〇7d可選擇實體天線網203中X軸或Y軸中的 其中一條天線，被選擇到的天線接收外部電磁感應筆的 電磁場變化而產生感應電流訊號後，將此感應電流訊號 ， 405透過此天線多工器板207回傳給主控制板209作訊 號放大以及訊號處理等後續動作。其中，多工器l(2〇7b) 與多工器2(207c)的位址訊號線(A0 - A2)是共用的。 進一步說明的是，天線多工器板207上僅有被動的 夕個多工器’並沒有微處理器2〇9a或是控制器(controller) 的存在，因此，實體天線網203上每一條天線的開啟及 關閉等動作，可由主控制板209發出命令，再經由控制 v」 訊號線401 - 403把命令傳導到天線多工器板207上。由 於天線多工器板207上具有邏輯電路2〇7a結合多個多工 器(207b、207c)來實現陣列天線選擇電路2〇7d，如此可 適當地減少主控制板209上輸出入腳位及控制線之電路 佈局’可降低成本、降低訊號雜訊，以及增加可數位板 可書寫空間等優點。 而實體天線網203中的天線感應迴圈的導通與否完 13 200823736 全由天線多工器板207上的多工器及邏輯選擇電路做控 制，每次只會有一根天線被選擇到可以形成完整的封閉 迴圈，其餘皆如同斷路無法產生感應電流，所以每一個 感應迴圈相對於其他的感應迴圈皆為獨立存在，並不會 受到其他感應迴圈的午擾。更由於每個天線感應迴圈的 長度、大小及圈數都相同，所以感應訊號的大小及品質 可被適當的控制。 f 大尺寸感應式之數位板中串聯的天線多工器板，其 除了可選擇實體天線網中的感應天線外，也負責將訊號 向前延伸傳遞，亦即每塊天線多工器板如同一小段訊號 排線，可將控制器板發出的控制訊號傳遞至下一塊天線 多工器板，同時，實體天線網中天線所產生的感應電流 訊號，也是透過相鄰的天線多工器板做為中介，傳遞感 應電流訊號至主控制板上的類比放大電路。 ϋ 如第三圖之範例，當天線多工器板207上的焊接點 間距已經決定了，則天線折返板205上的焊接點間距與 焊接點數目，則如同上述之天線多工器板207上的焊接 點一樣作等分式地配置。第五圖為一範例，說明一天線 折返板之焊接點與電路佈局時形成多個门型迴轉線路的 一個示思圖。參考第五圖，此天線折返板上備有16個焊 接點SI - S16、及8個门型的迴轉線路Ζ0 - Ζ7,其中， 此8個门型的迴轉線路ζ〇 _ Ζ7係分別連接於此16個 200823736 焊接點SI - s 16兩端。 此8個门型的迴轉線路Z0 - Z7係讓感應式之數位 板上的天線在轉折處能保持垂直，以避免彼此天線間電 磁k號的干擾。例如、當2根長直天線與门型的迴轉線 路zo兩端的焊接點S1、S2相連時，迴轉線路z〇會讓 此2根長直天線保持垂直，並形成一门型的天線。 而天線折返板205與天線多工器板207 —樣，其長 度剛好等於數位板書寫區寬度（或長度）的整數倍分之 一’所以可利用相同的天線折返板205搭配天線多工器 板207串聯起來成為一個大尺寸感應式之數位板。 第六圖為另一範例，說明兩相鄰的天線轉折板，其 彼此預留焊接點，以利將截斷的天線連接起來的一個示 意圖。參考第六圖，此相鄰的兩天線轉折板205、205, 在天線截斷處正反面各備有4個焊接點(205a - 205d、 205’a - 205’d)(其中，轉折板205、205,反面之天線截斷處 的4個銲接點，未顯示於第六圖中如此兩天線轉折板 205、205’即可透過焊錫或壓合方式將彼此連接起來。 同樣地，在每塊天線多工器板207之天線被截斷的 位置預留焊接點，方便把相鄰的天線多工器板207被截 斷的天線連接起來，以利訊號傳遞。因此，天線多工器 15 200823736 - 板207也同天線轉折板205，在天線載斷處預留焊接點， 以利兩相鄰的天線多工器板207連接。 第七圖為以節段式外框天線板實現大尺寸電磁感廣 式數位板結構中，天錶轉折板與天線多工器板相對應位 置的一個示意圖。參考第七圖，此大尺寸電磁感應式數 位板結構中，上方為天線轉折板205，下方為天線多工 器板207 ’其中，此部份天線轉折板205與天線多工器 板中207，其對應的焊接點701、701’的相對應位置不能 有偏差’有偏差則會導致天線(電線)偏移而使得電磁感應 式數位板的結果不理想。其中此示意圖係局部之天線轉 折板與天線多工器板在大尺寸電磁感應式數位板中相對 位置的一個範例，天線多工器板與天線轉折板上之部分 線路佈局、1C…等’並無於此範例中呈現。 更進一步說明的是，本發明中實體天線網中的天線 本身並無材質或粗細上的限制，一般採用標準型或阻抗 較低的電線。由於，感應天線是採用真實的電線(即一種 具有絕緣外皮的電線），因此，無須受限於印刷電路板的 電路佈局，此實體天線網之天線(電線)可自在地向上推疊 配置，當某一條天線的圈數需要較多圈時，並不會因為 隨著圈數的增加而產生水平位移，更可以提升電磁感應 訊號的正確性，提高座標解析的精準度。 200823736 且用來固定實體天線網中的天線矩陣式天線板，係 可選用材質種類為FR1或FR4的玻璃纖維板為基板，或 是採用聚酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、或聚苯乙烯(PS)、 塑膠薄膜為基板，只要能固定實體天線網之天線(電線) 即可。 ‘ 准，以上所述者，僅為發明之最佳實施例而已，當不 能依此限林發明實叙範m本發明申二專 =二作之均等變化細，皆應仍屬本發明專: 盍之祀圍内。 17 200823736 . 【圖式簡單說明】 第一圖為一示意圖，說明一種典型的二維陣列式天線迴 圈。 第二圖為一示意圖，說明本發明之以節段式外框天線板實 現大尺寸電磁感應式數位板。 第三圖為一工作範例，說明一天線多工器板之線路圖。 第四圖為主控制板控制一天線多工器板以接收訊號的一 個示意圖。 fΛ 第五圖為為一範例，說明一天線折返板之焊接點與電路佈 局時形成多個门型迴轉線路的一個示意圖。 第六圖為另一範例，說明兩相鄰的天線轉折板，其彼此預 留焊接點，以利將截斷的天線連接起來的一個示意圖。 第七圖為部分天線轉折板與天線多工器板的相對應位置 的一個示意圖。 【主要元件符號說明】 201大尺寸電磁感應式數位 板 203實體天線網 205天線折返板 207、207’天線多工器板 209主控制板 207a邏輯電路 207b、207c多工器 207d陣列天線選擇電路 209a微處理器 18 200823736
303、304多工器 401 X軸/Y軸選擇控制訊號線 402多工器選擇控制訊號線 403模組選擇控制訊號線 405感應電流訊號 Α0-Α2位址訊號線 SI-S16焊接點 Z0-Z7 η型的迴轉線路 205a-205d焊接點 205’a-205’d 焊接點 701、70Γ焊接點 19