專利名稱：用于射頻無(wú)線鍵盤(pán)的天線系統(tǒng)和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的無(wú)線鍵盤(pán)，尤其涉及用于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的無(wú)線鍵盤(pán)的天線系統(tǒng)。
2.現(xiàn)有技術(shù)描述用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的無(wú)線鍵盤(pán)是眾所周知的。特別是，用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的紅外無(wú)線鍵盤(pán)更是眾所周知。紅外無(wú)線鍵盤(pán)簡(jiǎn)單地采用鍵盤(pán)內(nèi)的紅外發(fā)射器和個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)的紅外接收器，建立一條從鍵盤(pán)到個(gè)人計(jì)算機(jī)的輸入連接。當(dāng)然，紅外無(wú)線鍵盤(pán)在鍵盤(pán)與個(gè)人計(jì)算機(jī)之間無(wú)需實(shí)際的線路連接，故不存在雜亂的線路。
然而，紅外無(wú)線鍵盤(pán)也存在許多不足。尤其是，紅外無(wú)線鍵盤(pán)要求在鍵盤(pán)內(nèi)的紅外發(fā)射器與個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)的紅外接收器之間有空曠的可視通路。再者，紅外鍵盤(pán)與個(gè)人計(jì)算機(jī)之間的距離不能太長(zhǎng)，否則，個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)的紅外接收器無(wú)法檢測(cè)到來(lái)自無(wú)線鍵盤(pán)內(nèi)的紅外發(fā)射器的紅外光束。
空曠的可視通路和距離要求制約了用戶對(duì)無(wú)線設(shè)備所期望的靈活性，因?yàn)槿藶榈南拗浦萍s了紅外無(wú)線鍵盤(pán)與個(gè)人計(jì)算機(jī)之間可能設(shè)置的位置和距離。此外，因紅外發(fā)射器的緣故，紅外無(wú)線鍵盤(pán)具有較大的功耗要求。紅外無(wú)線鍵盤(pán)通常工作于6伏電源，一般由4節(jié)1.5伏電池供電。再者，所增加的功耗降低了總的電池壽命，故必須更為頻繁地更換電池。
常規(guī)的射頻無(wú)線鍵盤(pán)克服了紅外無(wú)線鍵盤(pán)的某些缺陷。相對(duì)紅外無(wú)線鍵盤(pán)，常規(guī)的射頻無(wú)線鍵盤(pán)僅需較低的功耗，因此，總的電池壽命延長(zhǎng)，故無(wú)需經(jīng)常更換電池。
常規(guī)的射頻無(wú)線鍵盤(pán)也有一些不足。一個(gè)不足是需要有足夠大的射頻天線才能有效發(fā)射射頻信號(hào)。例如，應(yīng)用電磁傳播原理的常規(guī)射頻天線需要做到與射頻波長(zhǎng)相同等級(jí)的尺寸。例如，27兆赫信號(hào)的波長(zhǎng)為11米，它需要約3米至6米長(zhǎng)的天線發(fā)射信號(hào)。然而，如此大的射頻天線與諸如無(wú)線鍵盤(pán)之類必須小到足以方便使用的設(shè)備并不相配。
為了解決大天線不利于無(wú)線鍵盤(pán)輕巧便利的問(wèn)題，在常規(guī)的射頻無(wú)線鍵盤(pán)中結(jié)合了復(fù)雜和昂貴的天線電路。然而，此種電路增加了與常規(guī)射頻無(wú)線鍵盤(pán)相關(guān)的生產(chǎn)成本。再者，復(fù)雜和昂貴的電路還增加了系統(tǒng)的功耗，由此降低了電池壽命，使電池仍需頻繁更換。此外，在許多情況下，即使是復(fù)雜和昂貴的天線電路仍無(wú)法有效地發(fā)射大射頻天線所能提供的射頻信號(hào)。
因此，需要這樣一種適用于無(wú)線鍵盤(pán)的天線系統(tǒng)(1)它具有操作靈活性，對(duì)無(wú)線鍵盤(pán)與個(gè)人計(jì)算機(jī)之間的通信無(wú)物理限制，(2)無(wú)需復(fù)雜和昂貴的附加電路即可廉價(jià)地操作和生產(chǎn)，(3)緊湊到足以安裝在小的殼體內(nèi)，(4)功耗較小，(5)較容易實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明概述本發(fā)明包括應(yīng)用于無(wú)線鍵盤(pán)的一種廉價(jià)、高效、緊湊的天線系統(tǒng)。該無(wú)線鍵盤(pán)包括盤(pán)體和鍵。天線系統(tǒng)包括用于射頻無(wú)線鍵盤(pán)的射頻天線。該射頻天線遠(yuǎn)距離地將無(wú)線鍵盤(pán)耦合到個(gè)人計(jì)算機(jī)或可以從鍵盤(pán)接收輸入的其它設(shè)備。
射頻無(wú)線鍵盤(pán)的天線系統(tǒng)包括具有第一端和第二端的天線導(dǎo)線，含有數(shù)字處理電路和射頻發(fā)射器電路的射頻印刷電路板，以及具有第一端和第二端、設(shè)置在無(wú)線鍵盤(pán)內(nèi)的金屬板。在一個(gè)實(shí)施例中，該印刷電路板可以包含接地部分。該天線系統(tǒng)設(shè)置在無(wú)線鍵盤(pán)的盤(pán)體內(nèi)。
金屬板的第一端耦合到射頻發(fā)射器電路的輸出，在一個(gè)實(shí)施例中它可以耦合到接地部分。金屬板的第二端耦合到天線導(dǎo)線的第一端。天線導(dǎo)線的第二端耦合到射頻發(fā)射器電路的另一輸出。這樣，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)就形成了一個(gè)天線環(huán)，它包括天線導(dǎo)線和金屬板作為天線環(huán)的部件。該天線環(huán)用于產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，射頻信號(hào)根據(jù)電磁傳播原理由該磁場(chǎng)發(fā)射。
射頻印刷電路板包括用于射頻無(wú)線鍵盤(pán)的數(shù)字處理電路和射頻發(fā)射器。鍵盤(pán)內(nèi)的金屬板可以是原先就設(shè)置在常規(guī)鍵盤(pán)盤(pán)體內(nèi)的金屬板。鍵盤(pán)內(nèi)的金屬板用于防止靜電放電。金屬板還為鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了剛性，為鍵盤(pán)增加了某些重量，使用戶產(chǎn)生一種高質(zhì)和耐用的感覺(jué)。
本發(fā)明的天線環(huán)的長(zhǎng)度約等于鍵盤(pán)的長(zhǎng)度，其寬度像鍵盤(pán)內(nèi)部留下的自由空間(高度、長(zhǎng)度和/或?qū)挾?那樣大。再者，天線系統(tǒng)如此設(shè)計(jì)，使得整個(gè)天線環(huán)可以設(shè)置在常規(guī)鍵盤(pán)的盤(pán)體內(nèi)部。
在另一個(gè)實(shí)施例中，天線系統(tǒng)的射頻天線可以由金屬板組成。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，天線導(dǎo)線可以由裁切的金屬板替換。天線系統(tǒng)包括具有第一部分和第二部分、中間具有裁切空間的金屬板。第一部分耦合到射頻發(fā)射器電路的輸出，第二部分可以耦合到射頻發(fā)射器電路的另一輸出或接地。天線環(huán)由第一和第二部分形成，其長(zhǎng)度為鍵盤(pán)的長(zhǎng)度，而其寬度則像鍵盤(pán)留下的自由空間(高度、長(zhǎng)度和/或?qū)挾?那樣大。再者，天線環(huán)用以產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，射頻信號(hào)由此發(fā)射。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，射頻發(fā)射器可以直接耦合到金屬板無(wú)需接地連接。該天線系統(tǒng)由金屬板組成。該金屬板可以作為鞭狀天線或偶極子天線用以產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，射頻信號(hào)根據(jù)電磁傳播原理由此發(fā)射。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用許多常規(guī)鍵盤(pán)中本來(lái)就有的金屬板作為天線系統(tǒng)的一部分，以提高天線的輻射效率。此外，本發(fā)明還通過(guò)在水平極化和垂直極化兩方面提供優(yōu)良的輻射性能來(lái)提高效率。本發(fā)明效率的提高有利于提供一種無(wú)線鍵盤(pán)，與常規(guī)的無(wú)線鍵盤(pán)相比其功耗更低。在一個(gè)實(shí)施例中，天線系統(tǒng)和設(shè)備僅需3.0伏特的電源，例如可以由兩個(gè)1.5伏特的電池供電。
除了提高效率和減低功耗外，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于緊湊，由此可以安裝在無(wú)線鍵盤(pán)的盤(pán)體內(nèi)部。本發(fā)明還為連接到含有射頻發(fā)射器的印刷電路板提供了方便。
說(shuō)明書(shū)中所述的特征和優(yōu)點(diǎn)并非全面，尤其是，從附圖、說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)來(lái)看，對(duì)本領(lǐng)域的熟練人員而言還有許多附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。再者，應(yīng)當(dāng)注意，說(shuō)明書(shū)中所用的語(yǔ)言主要是出于可讀性和教導(dǎo)的目的，而并非用來(lái)詳細(xì)記述或限制發(fā)明的主題。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的含有無(wú)線鍵盤(pán)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的方框圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)的示意圖；圖3a是表示根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線鍵盤(pán)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3b是根據(jù)本發(fā)明的射頻發(fā)射器印刷電路板(“RF發(fā)射器PCB”)410的方框圖4a，4b和4c是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的位于無(wú)線鍵盤(pán)盤(pán)體內(nèi)的射頻天線系統(tǒng)的示意圖；圖5a，5b和5c是表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的位于無(wú)線鍵盤(pán)盤(pán)體內(nèi)的射頻天線系統(tǒng)的示意圖；圖6a，6b和6c是表示根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的位于無(wú)線鍵盤(pán)盤(pán)體內(nèi)的射頻天線系統(tǒng)的示意圖；以及圖7a，7b是表示根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的位于無(wú)線鍵盤(pán)盤(pán)體內(nèi)的射頻天線系統(tǒng)的示意圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述以下將參照附圖描述本發(fā)明的較佳實(shí)施例。相同的參照號(hào)表示相同或功能相似的元件。本發(fā)明包括應(yīng)用于無(wú)線鍵盤(pán)設(shè)備的一種廉價(jià)、高效、緊湊的天線系統(tǒng)。該天線系統(tǒng)包括射頻天線系統(tǒng)。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)101。該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)101包括含有中央處理單元(CPU)115、射頻接收器子系統(tǒng)120、輸入設(shè)備子系統(tǒng)130a、視頻子系統(tǒng)135a以及數(shù)據(jù)總線140的處理器系統(tǒng)110。CPU115、接收器子系統(tǒng)120、輸入設(shè)備子系統(tǒng)130a、視頻子系統(tǒng)135a全都耦合到數(shù)據(jù)總線140。
此外，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)101包含鼠標(biāo)130b、視頻監(jiān)視器135b和射頻無(wú)線鍵盤(pán)125。輸入設(shè)備子系統(tǒng)與輸入設(shè)備例如鼠標(biāo)130b耦合。視頻子系統(tǒng)135a耦合到視頻系統(tǒng)例如視頻監(jiān)視器135b。射頻接收器子系統(tǒng)120耦合到射頻輸入設(shè)備例如無(wú)線鍵盤(pán)125。
射頻接收器子系統(tǒng)120可以是單通道接收器或多通道接收器。即，射頻接收器子系統(tǒng)120可以通過(guò)射頻單獨(dú)與無(wú)線鍵盤(pán)耦合，或者，與無(wú)線鍵盤(pán)和其他射頻發(fā)射設(shè)備，例如射頻無(wú)線鼠標(biāo)耦合。注意，在另一個(gè)實(shí)施例中，射頻接收器子系統(tǒng)120可以是一種獨(dú)立設(shè)備，它可以耦合到處理器系統(tǒng)110，但設(shè)置在處理器系統(tǒng)110的外面。
在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)101工作期間，無(wú)線鍵盤(pán)125將代表鍵盤(pán)特定鍵的射頻信號(hào)傳送到處理系統(tǒng)110，具體地說(shuō)傳送到射頻接收器系統(tǒng)120。射頻接收器系統(tǒng)120將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為合適的鍵符，并將該鍵符送到CPU115進(jìn)行處理。CPU115可以將該鍵符送到顯示單元135進(jìn)行顯示。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線鍵盤(pán)125的一個(gè)實(shí)施例的外形圖。無(wú)線鍵盤(pán)125具有盤(pán)體210和鍵帽子系統(tǒng)215，它包括一或多個(gè)鍵帽215a。盤(pán)體210可以由塑料，例如注模熱塑材料或其他類似材料制成。此外，鍵帽215a也可以由熱塑材料制成。
注意，無(wú)線鍵盤(pán)125的鍵盤(pán)功能在功能上和結(jié)構(gòu)上可以與商用鍵盤(pán)相類似，諸如紐約Armonk的IBM公司的101鍵鍵盤(pán)，華盛頓州Redmond的微軟公司的波浪形鍵盤(pán)，或者薄膜型鍵盤(pán)。此外，無(wú)線鍵盤(pán)125的尺寸例如約為46厘米×18厘米×3厘米。
圖3a是無(wú)線鍵盤(pán)125的鍵開(kāi)關(guān)系統(tǒng)301的內(nèi)部結(jié)構(gòu)部件圖。鍵開(kāi)關(guān)系統(tǒng)301包括鍵開(kāi)關(guān)襯墊310、鍵開(kāi)關(guān)印刷電路薄膜(鍵開(kāi)關(guān)PCM)子系統(tǒng)315(包括一或多個(gè)鍵開(kāi)關(guān)印刷電路薄膜)以及金屬板320。鍵開(kāi)關(guān)襯墊包括鍵開(kāi)關(guān)315，它例如是薄膜鍵開(kāi)關(guān)或機(jī)械鍵開(kāi)關(guān)。注意，在另一個(gè)實(shí)施例中，鍵開(kāi)關(guān)PCM子系統(tǒng)315可以由鍵開(kāi)關(guān)印刷電路板(鍵開(kāi)關(guān)PCB)替換。此外，鍵開(kāi)關(guān)PCB可以結(jié)構(gòu)成結(jié)合例如像銅薄膜之類的金屬板320。
鍵開(kāi)關(guān)襯墊310和鍵開(kāi)關(guān)PCM子系統(tǒng)315可以由輕而柔性的塑料或其它類似材料制成。金屬板320例如可以由柔性或大體上剛性、尺寸為40厘米×15厘米的金屬材料制成。鍵開(kāi)關(guān)325例如為薄膜鍵開(kāi)關(guān)或機(jī)械鍵開(kāi)關(guān)。每個(gè)鍵開(kāi)關(guān)325a與一個(gè)特定的鍵帽215a相聯(lián)系，后者又與無(wú)線鍵盤(pán)125上的一個(gè)特定的鍵符或功能相聯(lián)系。
鍵開(kāi)關(guān)襯墊310耦合到鍵開(kāi)關(guān)PCM子系統(tǒng)315。組合的鍵開(kāi)關(guān)襯墊310與鍵開(kāi)關(guān)PCM子系統(tǒng)315耦合到金屬板，后者為無(wú)線鍵盤(pán)125的鍵開(kāi)關(guān)系統(tǒng)101提供結(jié)構(gòu)上的剛性。金屬板320還保護(hù)鍵開(kāi)關(guān)PCM子系統(tǒng)315免遭靜電放電的損害。
此外，鍵開(kāi)關(guān)PCM子系統(tǒng)315包括一系列的電觸點(diǎn)。每個(gè)電觸點(diǎn)為開(kāi)路狀態(tài)，直至由一個(gè)特定的鍵開(kāi)關(guān)325a將它閉合。當(dāng)用戶按下相關(guān)的鍵帽215時(shí)，鍵開(kāi)關(guān)325a將該電觸點(diǎn)閉合。以下將進(jìn)一步描述射頻無(wú)線鍵盤(pán)125將表示與特定鍵帽215a和鍵開(kāi)關(guān)325a相關(guān)的字符或功能的射頻信號(hào)發(fā)送到射頻接收器子系統(tǒng)120的過(guò)程。
圖3b是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)射頻發(fā)射器印刷電路板(射頻發(fā)射器PCB)410或一個(gè)射頻發(fā)射器印刷電路薄膜(射頻發(fā)射器PCM)的方框圖。射頻發(fā)射器PCB410產(chǎn)生射頻信號(hào)發(fā)射到接收器子系統(tǒng)120。射頻發(fā)射器PCB410包括數(shù)字處理電路350和具有兩個(gè)輸出端的小功率射頻發(fā)射器電路360。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)輸出端是發(fā)射器PCB410的一個(gè)電氣接地370。數(shù)字處理電路350耦合到射頻發(fā)射器電路360。
數(shù)字處理電路350包括鍵開(kāi)關(guān)掃描器子系統(tǒng)352和鍵開(kāi)關(guān)編碼器子系統(tǒng)354。射頻發(fā)射器電路360包括調(diào)制器子系統(tǒng)362，還可以包括放大器子系統(tǒng)364。掃描器子系統(tǒng)352耦合到鍵開(kāi)關(guān)PCM子系統(tǒng)315和鍵開(kāi)關(guān)編碼器子系統(tǒng)354。鍵開(kāi)關(guān)編碼器子系統(tǒng)354耦合到調(diào)制器子系統(tǒng)362。調(diào)制器子系統(tǒng)362耦合到放大器子系統(tǒng)364。根據(jù)本發(fā)明，射頻發(fā)射器電路360耦合到射頻天線系統(tǒng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)線鍵盤(pán)125操作期間，由掃描器子系統(tǒng)352掃描鍵開(kāi)關(guān)PCM子系統(tǒng)315，以檢測(cè)因按下鍵帽215a而閉合的電觸點(diǎn)。一旦檢測(cè)到，鍵開(kāi)關(guān)編碼器子系統(tǒng)354即產(chǎn)生一個(gè)與按下的鍵帽215a的字符或功能有關(guān)的編碼的數(shù)據(jù)信號(hào)。該編碼的數(shù)據(jù)信號(hào)由調(diào)制器子系統(tǒng)362調(diào)制，由此可以作為射頻信號(hào)發(fā)射。在由射頻天線系統(tǒng)發(fā)射之前，射頻信號(hào)也可以由放大器子系統(tǒng)364放大。注意，射頻無(wú)線鍵盤(pán)125內(nèi)的射頻發(fā)射器PCB410以及其它電氣系統(tǒng)例如可以由兩節(jié)1.5伏堿性或鎳-鎘電池供電。
圖4a是根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線鍵盤(pán)125內(nèi)的一個(gè)射頻天線系統(tǒng)401的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖4b是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)射頻天線系統(tǒng)401的單獨(dú)示意圖。射頻天線系統(tǒng)401包括金屬板320、天線導(dǎo)線415和連接器導(dǎo)線420。射頻天線系統(tǒng)401可以包括射頻發(fā)射器PCB410。
天線導(dǎo)線415的第一端耦合到射頻發(fā)射器PCB410的放大器子系統(tǒng)364的輸出端，第二端耦合到金屬板320的第一端或第一部分。金屬板320的第二端或第二部分通過(guò)連接器導(dǎo)線420耦合到放大器子系統(tǒng)364的第二輸出端，它可以是射頻發(fā)射器PCB410的接地端370。
天線導(dǎo)線415和金屬板320形成了一個(gè)天線環(huán)，它耦合到放大器子系統(tǒng)364的輸出端。天線環(huán)的長(zhǎng)度大致可相等于無(wú)線鍵盤(pán)125的長(zhǎng)度，其寬度可以像無(wú)線鍵盤(pán)125內(nèi)的剩余空間(高度、長(zhǎng)度和/或?qū)挾?那樣大。例如，該天線環(huán)可以為40厘米長(zhǎng)和2厘米寬。在另一個(gè)實(shí)施例中，天線環(huán)的長(zhǎng)度和/或?qū)挾瓤梢栽龃蠡蚩s小。
天線系統(tǒng)401的天線環(huán)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，按照電磁傳播原理，射頻信號(hào)由此從射頻發(fā)射器電路360發(fā)射到接收器子系統(tǒng)120。天線導(dǎo)線415與金屬板320之間的空間提供了一個(gè)較大的天線環(huán)表面，用以發(fā)射射頻信號(hào)。
注意，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，射頻天線系統(tǒng)401包括具有一匝的天線導(dǎo)線415。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，天線導(dǎo)線415可以有一匝以上。例如，圖4c表示天線導(dǎo)線415為兩匝的一個(gè)天線環(huán)。天線導(dǎo)線415增加的匝數(shù)擴(kuò)大了天線環(huán)的表面積，增大了射頻天線系統(tǒng)401的發(fā)射范圍。此外注意，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，天線環(huán)可以臥放在與金屬板320同一個(gè)幾何平面上，如圖5a所示，或者處于任何其它的平面，例如圖5b和5c所示。
圖6a是根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的射頻無(wú)線鍵盤(pán)125內(nèi)的射頻天線系統(tǒng)403。圖6b是根據(jù)本發(fā)明的射頻天線系統(tǒng)403的第二個(gè)實(shí)施例的單獨(dú)示意圖。注意，該天線系統(tǒng)403在功能上等效于天線系統(tǒng)401。
射頻天線系統(tǒng)403包括第二個(gè)實(shí)施例的具有第一天線部分322a和第二天線部分322b的金屬板322、射頻發(fā)射器PCB410以及連接導(dǎo)線420。射頻天線系統(tǒng)403也可以包括射頻發(fā)射器PCB410。注意，第二個(gè)實(shí)施例的金屬板322在功能上和結(jié)構(gòu)上都與上述金屬板320相似。
第一天線部分322a和第二天線部分322b由同一金屬板322形成，其間形成一個(gè)切割空間322c。射頻發(fā)射器電路360的放大器子系統(tǒng)364的一個(gè)輸出端經(jīng)由連接線420耦合到第一天線部分322a。射頻發(fā)射器電路360的放大器子系統(tǒng)364的第二輸出端(它可以是射頻發(fā)射器PCB410的接地端370)耦合到第二天線部分322b。
天線環(huán)由金屬板322的第一天線部分322和第二天線部分322b形成。再者，天線環(huán)的長(zhǎng)度大致等效于無(wú)線鍵盤(pán)125的長(zhǎng)度，其寬度可以像無(wú)線鍵盤(pán)125內(nèi)的剩余空間(高度、長(zhǎng)度和/或?qū)挾?那樣大。天線環(huán)可以參照?qǐng)D5a，5b和5c設(shè)置于任何平面。
第一天線部分322a和第二天線部分322c之間的切割空間322c提供較大的天線環(huán)表面，以發(fā)射射頻信號(hào)。再者，金屬板可以切割成包含多于兩個(gè)的天線部分，形成具有兩匝或多匝的切割空間，如圖6c所示。如以上參照?qǐng)D4c所述，附加的匝數(shù)擴(kuò)大了天線環(huán)的表面積，增大了天線系統(tǒng)403的發(fā)射范圍。再者，由天線環(huán)發(fā)射的射頻信號(hào)可以由接收器子系統(tǒng)120接收。
圖7a是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的射頻無(wú)線鍵盤(pán)125內(nèi)的射頻天線系統(tǒng)405的示意圖。圖7b是該第三個(gè)實(shí)施例的射頻天線系統(tǒng)405的單獨(dú)示意圖。注意，該天線系統(tǒng)405與天線系統(tǒng)401相類似，這樣就無(wú)需用大尺寸的天線來(lái)發(fā)射來(lái)自無(wú)線鍵盤(pán)125的射頻發(fā)射器電路360的射頻信號(hào)。
該天線系統(tǒng)405包括第三個(gè)實(shí)施例的金屬板324、射頻發(fā)射器PCB410和連接線420。注意，該第三個(gè)實(shí)施例的金屬板324與金屬板320相類似，它例如用作天線系統(tǒng)部分，同時(shí)防止靜電放電和提供結(jié)構(gòu)上的剛性。射頻發(fā)射器電路360的放大器子系統(tǒng)364的輸出經(jīng)由連接線420直接耦合到金屬板324。金屬板324與射頻發(fā)射器PCB410之間沒(méi)有接地連接。
天線系統(tǒng)405包括用作鞭狀天線或偶極子天線的金屬板324。天線系統(tǒng)405的鞭狀天線產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，根據(jù)電磁傳播原理，射頻信號(hào)由此發(fā)射到接收器子系統(tǒng)120。
無(wú)線鍵盤(pán)125操作期間，當(dāng)鍵帽215a被按下時(shí)，由射頻發(fā)射器PCB產(chǎn)生放大的射頻信號(hào)，它表示與按下的鍵帽215a相關(guān)的鍵符或功能，如參照?qǐng)D3b所示。射頻信號(hào)沿著天線系統(tǒng)401、402、403的天線環(huán)(電流流動(dòng))或鞭狀天線(電壓差)由放大器子系統(tǒng)364輸出，作為由射頻無(wú)線鍵盤(pán)125發(fā)射。通過(guò)天線系統(tǒng)401、403、405發(fā)射的射頻信號(hào)可以由接收器子系統(tǒng)120接收，用以處理射頻信號(hào)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，天線系統(tǒng)401、403、405被調(diào)諧以發(fā)射頻率為27兆赫的射頻信號(hào)，盡管它也可以被調(diào)諧在發(fā)射功能上等效的其它頻率上。頻率為27兆赫的發(fā)射射頻信號(hào)形成約11米的波長(zhǎng)。而常規(guī)的射頻天線需要3至6米的尺寸才能發(fā)射該射頻信號(hào)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于緊湊到可以裝配在無(wú)線鍵盤(pán)125內(nèi)部而沒(méi)有降低其性能。
本發(fā)明的天線系統(tǒng)401、403、405的優(yōu)點(diǎn)在于采用無(wú)線鍵盤(pán)內(nèi)現(xiàn)成的金屬板320、322、324作為射頻天線系統(tǒng)的一部分，用以與接收器子系統(tǒng)120通信。像現(xiàn)有的鍵盤(pán)元件用作天線系統(tǒng)401、403、405那樣，綜合金屬板320、322、324能有效地進(jìn)行射頻信號(hào)發(fā)射。再者，采用金屬板320、322、324作為天線系統(tǒng)401、403、405的一部分，由于鍵盤(pán)內(nèi)存在金屬板320、322、324，可防止發(fā)射因過(guò)分衰減或干擾而失真的射頻數(shù)據(jù)信號(hào)。注意，金屬板320、322、324可以有不同的幾何形狀并具有各種構(gòu)造，而不脫離本發(fā)明的精神。
本發(fā)明還通過(guò)沿水平極化和垂直極化提供優(yōu)良的輻射性能來(lái)提高天線的效率。這樣，即使射頻發(fā)射器電路360或接收器子系統(tǒng)120并非平放在桌子上，無(wú)線鍵盤(pán)125與接收器子系統(tǒng)120之間的射頻信號(hào)連接質(zhì)量仍保持高質(zhì)連接。天線系統(tǒng)401、403、405的另一優(yōu)點(diǎn)在于接收器子系統(tǒng)120無(wú)需定制的結(jié)構(gòu)，而且可以簡(jiǎn)單地集成在臺(tái)式或立式(tower)個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)部。除了高效以外，天線系統(tǒng)401、403、405還是緊湊的，由此可以安裝在無(wú)線鍵盤(pán)125的鍵盤(pán)盤(pán)體210內(nèi)。
本發(fā)明的天線系統(tǒng)401、403、405的優(yōu)點(diǎn)還在于采用了小功率的射頻發(fā)射器子系統(tǒng)364發(fā)射射頻信號(hào)。尤其是，降低了無(wú)線鍵盤(pán)125的功耗，由此增加了電池壽命。例如，天線系統(tǒng)401、403、405允許采用3.0伏的電源，例如兩節(jié)1.5伏的電池，其壽命比常規(guī)無(wú)線鍵盤(pán)內(nèi)的6.0伏或更大的電源還長(zhǎng)。
盡管以上說(shuō)明和描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例和應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于以上所述的精確結(jié)構(gòu)和部件，對(duì)于本領(lǐng)域的熟練人員而言，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以在上述本發(fā)明的方法和設(shè)備的設(shè)計(jì)、操作和細(xì)節(jié)方面作出各種修改、變化和變換。
權(quán)利要求
1.在包含結(jié)合射頻接收器的計(jì)算機(jī)和具有射頻發(fā)射器的無(wú)線鍵盤(pán)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，一種用以遠(yuǎn)距離耦合射頻發(fā)射器與射頻接收器的射頻天線系統(tǒng)包括耦合于無(wú)線鍵盤(pán)內(nèi)的金屬板；以及在無(wú)線鍵盤(pán)內(nèi)耦合到射頻發(fā)射器和金屬板的天線導(dǎo)線，該天線導(dǎo)線和金屬板形成一天線環(huán)，該天線環(huán)用以發(fā)射來(lái)自射頻發(fā)射器的射頻信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻天線系統(tǒng)，其特征在于該天線導(dǎo)線包括至少一匝。
3.如權(quán)利要求1所述的射頻天線系統(tǒng)，其特征在于該天線環(huán)產(chǎn)生一磁場(chǎng)用以發(fā)射射頻信號(hào)。
4.無(wú)線射頻鍵盤(pán)中的一種射頻天線系統(tǒng)，它包括金屬板；具有第一輸出和第二輸出的射頻發(fā)射器，該第二輸出耦合到該金屬板，該射頻發(fā)射器用以產(chǎn)生射頻信號(hào)；以及具有第一端和第二端的天線導(dǎo)線，該第一端耦合到金屬板，該第二端耦合到射頻發(fā)射器，該天線系統(tǒng)用以發(fā)射射頻信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述射頻天線系統(tǒng)，其特征在于該天線導(dǎo)線包括至少一匝。
6.無(wú)線射頻鍵盤(pán)中的一種射頻天線系統(tǒng)，它包括具有第一輸出和第二輸出的射頻發(fā)射器，用以產(chǎn)生射頻信號(hào)；以及含有第一部分和第二部分的金屬板，該第一部分和第二部分間具有切割空間形成一個(gè)天線環(huán)，該金屬板耦合到放大器子系統(tǒng)的第一輸出和射頻發(fā)射器的第二輸出，該天線環(huán)用以發(fā)射射頻信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的射頻天線系統(tǒng)，其特征在于該金屬板包含位于第一部分與第二部分之間的第三部分，該第一部分與第三部分之間的空間形成第一切割空間，該第三部分與第二部分之間的空間形成第二切割空間，該第一部分、第二部分和第三部分形成天線環(huán)的至少一匝。
8.如權(quán)利要求6所述的射頻天線系統(tǒng)，其特征在于該天線環(huán)產(chǎn)生一磁場(chǎng)，用以發(fā)射射頻信號(hào)。
9.具有多個(gè)鍵開(kāi)關(guān)的無(wú)線鍵盤(pán)中的一種射頻天線系統(tǒng)，它包括響應(yīng)于無(wú)線鍵盤(pán)上的特定鍵開(kāi)關(guān)，產(chǎn)生射頻信號(hào)的射頻發(fā)射器；以及耦合到該射頻發(fā)射器，用以發(fā)射射頻信號(hào)的金屬板。
10.如權(quán)利要求9所述的射頻天線系統(tǒng)，其特征在于該金屬板產(chǎn)生一電場(chǎng)，用以發(fā)射射頻信號(hào)。
全文摘要
用于射頻(RF)無(wú)線鍵盤(pán)的一種天線系統(tǒng),它包括作為天線系統(tǒng)一部分的金屬板。該金屬板設(shè)置在無(wú)線鍵盤(pán)內(nèi)。一射頻發(fā)射器耦合到該金屬板和形成天線環(huán)的天線導(dǎo)線。該天線環(huán)也可以通過(guò)在金屬板內(nèi)形成切割空間而直接集成在金屬板上。天線系統(tǒng)還可以包括直接與射頻發(fā)射器耦合的金屬板,由此使金屬板成為鞭狀天線或偶極子天線。射頻發(fā)射器產(chǎn)生與無(wú)線鍵盤(pán)的特定鍵開(kāi)關(guān)相關(guān)的射頻信號(hào)。天線系統(tǒng)將產(chǎn)生的射頻信號(hào)發(fā)射到與無(wú)線鍵盤(pán)分開(kāi)設(shè)置但與之通信的射頻接收器。
文檔編號(hào)H01Q1/22GK1270708SQ98809161
公開(kāi)日2000年10月18日 申請(qǐng)日期1998年9月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月17日
發(fā)明者G·施奈德, S·特扎羅托, V·特奧多里迪斯 申請(qǐng)人:羅杰泰克股份有限公司