一种基于无线通信的终端组件的制作方法

本实用新型涉及通信设备领域，尤其涉及一种基于无线通信的终端组件。

背景技术：

人们的生活中，个人电脑、移动终端、智能终端等设备，已成为非常常用的设备对象。对于老式型号的设备，或是设备本身性能不佳的设备，由于处理能力不够，用户常外挂有辅助设备来提高设备自身的数据运算、图形处理能力。例如，采用外挂分布式系统来解决上述问题，如个人电脑电脑领域，通过pcie插槽外挂显卡、内存；智能终端领域，在仅支持4g通信的智能终端外外挂具有5g基带的模块，便可将智能终端变为支持5g通信的智能终端。

现有技术中，此类分布式、模块化的系统无一例外的都采用大量有线连接的方式与需要性能提升的母系统进行通信，并由母系统通过有线的方式供应电源，比如模块化智能终端采用很多触点、个人电脑系统利用插槽实现母系统和分布式模块之间的高速的通信和供电。在上述方式中，留有大量的接口给系统传输的可靠性、安全性、以及外观带来很多不利影响。

因此，需要一种新型的基于无线通信的终端组件，采用无线的方式实现高速可靠传输。

技术实现要素：

为了克服上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于无线通信的终端组件，可实现母系统与分布式子系统模块间完全无线连接，且相较于有线连接的方式，提供了更好的可靠性和安全性。

本实用新型公开了一种基于无线通信的终端组件，包括智能终端及与智能终端无线通信的外挂设备，

智能终端包括：第一感应模块、第一供电模块、控制模块及第一天线模块，其中第一感应模块包括第一磁感应元件；第一供电模块包括互相连接的第一电源、电源管理单元、逆变器及发射线圈；控制模块分别与第一感应模块、第一供电模块及第一天线模块连接，发送指令至/接收指令从第一感应模块、第一供电模块及第一天线模块；第一天线模块包括第一天线、第一通信单元及毫米波阵列天线；

外挂设备包括：计算模块、第二感应模块、第二供电模块及第二天线模块，其中第二感应模块包括第二磁感应元件；第二供电模块包括互相连接的接收线圈、整流器及第二电源；计算模块分别与第二感应模块、第二供电模块及第二天线模块连接，发送指令至/接收指令从第二感应模块、第二供电模块及第二天线模块；第二天线模块包括第二阵列天线、第二通信单元及毫米波阵列天线；

当外挂设备靠近智能终端时，第二磁感应元件与第一磁感应元件互感并触发第一磁感应元件以形成触发指令至控制模块，控制模块控制发射线圈向接收线圈供电；

外挂设备得电后，第一通信单元与第二通信单元互通以交互数据。

优选地，第一磁感应元件包括磁传感器；

第二磁感应元件包括磁铁；

磁铁与磁传感器靠近时，磁感应器检测磁铁的磁场强度，当磁场强度大于等于磁感应器内预设的强度阈值时，磁感应器的输出状态翻转以形成触发指令。

优选地，磁传感器包括n极及s极，磁铁包括n极及s极；

第一天线模块设于磁传感器的n极及s极间，第二天线模块设于磁铁的n极及s极间；

当磁传感器与磁铁互感时，第一天线模块与第二天线模块在射影方向部分或全部重叠。

优选地，外挂设备内设有期望功率；

控制模块控制发射线圈向接收线圈供电后，计算模块通过第一通信单元向第二通信单元发送期望功率；

控制模块根据期望功率调整逆变器的输出功率。

优选地，第一通信单元包括第一低速无线模块，第二通信单元包括第二低速无线模块；

计算模块还通过第一通信单元向第二通信单元发送信息参数及验证请求；

控制模块校验信息参数及验证请求以确定是否建立智能终端与外挂设备的交互链接。

优选地，控制模块内预设有握手协议及接口数据；

控制模块解析信息参数以获取外挂设备的设备参数及识别码，并与握手协议及接口数据比较，当设备参数及识别码符合握手协议及接口数据时，同意建立智能终端与外挂设备的交互链接。

优选地，第一通信单元与第二通信单元基于毫米波阵列天线建立通信连接时，将通信数据调制至毫米波频段，由对方解调输出。

优选地，第一通信单元与第二通信单元基于毫米波阵列天线建立通信连接时，整合高速信号和/或低速信号后调制至毫米波频段，由对方解调至基带信号并解码，后将通信数据发送至第一通信单元或第二通信单元的高速通道和/或低速通道。

优选地，外挂设备包括摄像元件、图像处理器、智能设备中的一种或多种；

第一磁感应元件包括霍尔/磁阻开关。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.分布式子系统的外部及母系统外部不留有任何需要导电的触点或接口，可提高通信终端组件间的安全性；

2.完全无线连接的系统，可提升无线连接的稳定性和可靠性；

3.对于非同一厂家生产的母设备或子设备，均可连接，为用户使用带来极大的普适性。

附图说明

图1为符合本实用新型一优选实施例中智能终端的系统结构示意图；

图2为符合本实用新型一优选实施例中外挂设备的系统结构示意图；

图3为符合本实用新型一优选实施例中终端组件的系统结构示意图；

图4为符合本实用新型一优选实施例中智能终端与外挂设备的布设示意图；

图5为符合本实用新型一优选实施例中第一磁感应元件及第二磁感应元件的结构设置示意图。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本实用新型的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

参阅图1-3，示出了符合本实用新型一优选实施例中基于无线通信的终端组件的结构示意图，及分别示出了终端组件中包括的外挂设备、智能终端的结构示意图。在该实施例中，智能终端与外挂设备作无线通信，智能终端将需要外挂设备处理的图形数据、运算数据等发送至外挂设备，或外挂设备将外部操作指令发送至智能终端。为实现上述通信交互，智能终端包括有第一感应模块、第一供电模块、控制模块及第一天线模块。第一感应模块设于智能终端内，包括有第一磁感应元件，当其周围出现具有磁性的元件或设备时，第一磁感应元件将感应到上述磁性元件，并生成相信的信号以告知所连接的下级设备上述磁性元件的存在。第一供电模块包括互相连接的第一电源、电源管理单元、逆变器及发射线圈，第一电源与智能终端内各电子元件电连接，向这些电子元件提供电能，电源管理单元则与第一电源连接，以控制第一电源功能的电压、电流等，逆变器对第一电源输出的电流作整流，以提供稳定的输出电流，发射线圈则产生磁场，接收到发射线圈磁场的外部设备根据磁场再产生电流。第一天线模块用于接收外部设备发送的信号，或向外部设备发送信号，其内包括第一天线、第一通信单元及毫米波阵列天线，第一天线阵列天线作为由不少于两个天线单元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的特殊天线，第一通信单元与第一天线连接，以控制第一天线阵列向外发送的信号及预处理第一天线阵列接收的信号，毫米波阵列天线的实现的方式可分为aoc(antennaonchip)、aip(antennainpackage，封装天线)两种。其中aoc天线将辐射原件直接集成到射频芯片栈的后端，由于在一个面积仅几平方毫米的单一模块上，没有任何射频互连和射频与基带功能的相互集成。考虑到成本和性能，aoc技术更适用于较毫米波频段更高频率的太赫兹频段(300ghz-3000ghz)。控制模块则与第一感应模块、第一供电模块、第一天线模块连接，通过向第一感应模块、第一供电模块、第一天线模块发送控制指令，或从第一感应模块、第一供电模块、第一天线模块接收信息，以控制各器件的运行状态。

相较于智能终端，外挂设备包括计算模块、第二感应模块、第二供电模块及第二天线模块，其中第二感应模块包括第二磁感应元件，同样地，磁感应元件可感应到周围存在的磁场。第二供电模块包括互相连接的接收线圈、整流器及第二电源，接收线圈可将附近存在的磁场转换为电流，整流器则将新转换的电流整流以提供恒定的输出电流，第二电源接收电流，并分别供电至外挂设备内的其他器件。第二天线模块包括第二阵列天线、第二通信单元及毫米波阵列天线，与第一天线模块内包括的元件可相同或相似。计算模块则与第二感应模块、第二供电模块、第二天线模块连接，通过向第二感应模块、第二供电模块、第二天线模块发送控制指令，或从第二感应模块、第二供电模块、第二天线模块接收信息，以控制各器件的运行状态。

分别具有上述器件后，当外挂设备靠近智能终端时，外挂设备的第二磁感应元件与第一磁感应元件互相感应，及检测到对方的存在后，外挂设备可知晓当前时刻下其接近一作为母系统的智能终端，同样地，智能终端也知晓当前时刻下其接近一作为子系统的外挂设备，第二磁感应元件通过磁场触发第一磁感应元件，第一磁感应元件向控制模块发送一触发指令，控制模块根据所接收的触发指令获知外挂设备的靠近及存在，从而在控制模块内形成控制指令，控制第一电源模块通过逆变器激活发射线圈，发射线圈形成磁场后，共接收线圈接收形成电能，从而实现发射线圈至接收线圈的电能传输。通过发射线圈、整流器形成的电能传输通道，外挂设备可得电并正常工作，计算模块正常工作后，将发送激活指令至第二通信单元，并匹配第一通信单元从而形成外挂设备与智能终端间的通信通道以交互数据。

通过上述配置，作为母系统的智能终端可通过毫米波阵列天线与作为子系统的外挂设备构成一个通过无线连接的计算整体，实现分布式计算，且在外挂设备处，不留任何接口，由母系统通过无线供电以及无线通信与子系统构成一个有效的系统，提升母系统的性能(分担计算任务)或者拓展应用(外接其他应用模块，比如屏幕、摄像头等)。

对于各模块设置时，各模块可独立与控制模块、计算模块相连，例如通过独立的连接线连接。而第二低速无线模块、毫米波高速无线模块以及第一电源、第二电源之间的信息互通都通过控制模块、计算模块转送实现。

一优选实施例中，智能终端与外挂设备的互感通过磁铁及磁传感器实现。具体地，第一磁感应元件包括磁传感器，如霍尔/磁阻开关或者霍尔/磁阻传感器，第二磁感应元件包括磁铁，外挂设备内的磁铁具有一磁场，一旦外挂设备与智能终端靠近时，磁铁也将靠近于磁感应器，供磁感应器检测磁铁的磁场。可以理解的是，由于智能终端与外挂设备的通信通道作数据传输时，为保证通信通道的稳定性和鲁棒性，智能终端与外挂设备的距离应当较为接近，如5cm、10cm等，而磁铁的磁场在更远的距离便会被磁传感器检测，因此，在磁感应器内设有一强度阈值，在磁感应器检测到磁场时，还将检测该磁场的磁场强度，当且仅当所检测的磁场强度大于或等于强度阈值时，磁感应器的输出状态将翻转，例如未检测到磁场时，磁感应的输出信号始终为0，当检测到磁场强度大于强度阈值的时候，输出信号翻转为1，即表明外挂设备的存在及靠近，从而形成触发指令至控制模块。

进一步优选地，参阅图4及图5，示出了第一磁感应元件及第二磁感应元件分别在智能终端与外挂设备内的设置结构，具体地，磁传感器包括有n极及s极，对应地，磁铁也包括n极及s极，且第一天线模块设于磁传感器的n极及s极间，对应地，第二天线模块设于磁铁的n极及s极间。利用磁传感器和磁铁n极s极的磁性关系，当磁传感器与磁铁互相吸合时，智能终端与外挂设备便互相贴合，且由于第一天线模块和第二天线模块的设置位置，磁传感器的n极与磁铁的s极吸合且磁传感器的s极与磁铁的n极吸合时，第一天线模块与第二天线模块在射影方向部分或全部重叠，即第一天线模块与第二天线模块对齐，方便第一天线模块与第二天线模块建立通信链路。

其他实施例中，在智能终端和外挂设备的壳体外，可分别设有导轨和引导筋的互相卡合机械组合。通过磁性匹配或机械匹配，在智能终端与外挂设备外，可不设有专用于帮助第一天线模块和第二天线模块对齐的标记，只需根据上述实施例中的设计，第一天线模块和第二天线模块便可自然地对齐。且磁性贴合的方式，对于智能终端和外挂设备的外壳不具有要求，增加了更多类型可与智能终端无线连接的普遍性。

另一优选或可选的实施例中，外挂设备内设有一期望功率，该期望功率为外挂设备需正常工作时需接收的最少功率，或是正常工作时的额定功率。当智能终端与外挂设备感应到对方后，控制模块控制发射线圈形成磁场，供接收线圈将磁场转换为电流后，使得外挂设备将得电激活，外挂设备的计算模块将通过第一通信单元向第二通信单元发送期内预设的期望功率，以告知作为母系统的智能终端其正常工作时需要多大的功率。控制模块根据期望功率调整逆变器的输出功率，逆变器具体为dc/ac逆变器。通过该期望功率的事先告知，一方面可保证智能终端的发射线圈所形成的磁场强度可正适用于外挂设备，不会对外挂设备造成损害，另一方面可尽可能地节省自身功耗，提高续航能力。

进一步优选地，第一通信单元包括第一低速无线模块，第二通信单元包括第二低速无线模块，例如，第一低速无线模块和第二低速无线模块均为蓝牙模块，则第一天线和第二阵列天线均为蓝牙天线，第一低速无线模块和第二低速无线模块也包括wifi、nfc、uwb等模块。外挂设备得电后，计算模块除告知期望功率外，还将自身的信息参数及验证请求通过第二通信单元发送至第一通信单元，以向智能终端表明后续需建立通信连接的外挂设备的身份。控制模块接收到信息参数及验证请求后，将对这些信息校验，一方面确定外挂设备的安全性，是否属于可发送/接收数据的对象，另一方面，根据外挂设备的信息参数，尽快确定和预调后续将发送的数据，以提高数据传输速率。

举例来说，作为母系统的智能终端启动自身需配合的作为子系统的外挂设备工作的功能模块，同时向子系统供应相应的电源。若子系统是摄像头模块，则子系统便会告知母系统自己的设备类型为摄像头，并将相关的参数上传；母系统根据相应的参数，判断该摄像头是否合法，同时看母系统是否有能力支持他的工作。若子系统是合法的，那么母系统调整输出功率以满足摄像头子系统工作，子系统的最大功率只要在母系统的输出范围之内即可。而若子系统不安全而非法，或母系统无法支持或兼容子系统的性能，将拒绝建立与子系统的通信链路。

其他实施例中，控制模块内预设有握手协议及接口数据；控制模块接收到外挂设备的信息参数后，将解析信息参数以获取外挂设备的设备参数及识别码，并与握手协议及接口数据比较，当设备参数及识别码符合握手协议及接口数据时，才会同意建立智能终端与所述外挂设备的交互链接。换句话说，子系统可根据母系统的操作系统开发，或配套生产，则母系统里将存储有其所能支持的所有子系统的注册码。若母系统的商业模式是对外开放的，那么母系统需要定义一整套的协议规范，比如能够支持哪些子系统，能够支持哪些接口，母系统与子系统之间的沟通握手协议等，在母系统与子系统建立通信链路后，同时给每一个子系统分配一个唯一的识别码。子系统的开发者根据母系统的生产厂家所开放的协议，需要向母系统的生产厂家申请相应的识别码，当且仅当提前向母系统申请并认证过的子系统，才能获取一个合法的识别码；否则为不合法，母系统不提供相应的服务。也就是说，当验证请求不包括注册码时，如未从母系统处获取相应的注册码，或未按照母系统提供的接口协议来开发时，子系统将被视为不合法。可以理解诶的是，若母系统和子系统由同一厂家设计生产，那么出厂前内部规定好相应的识别码和协议即可。

在上述实施例中，第一低速无线模块和第二低速无线模块的配置便可作为建立通信链路前的验证通道而使用，由于对数据大小的要求不高，因此，可以低成本、稳定的方式保证基于无线通信的终端组件的安全性。

而智能终端与外挂设备交互数据时，将通过两者内安装的毫米波阵列天线建立通信连接。考虑到毫米波阵列天线的信号处理和调制分别由硬件完成。因此，可通过两种方式实现信号处理。其一为，通信数据将在两设备内调制至毫米波频段，发送至对方后，由对方解调输出，也就是说，该处理方式中，对信号不作复杂处理，直接将信号调制至毫米波频段，由另一端解调后通过相应的接口直接输出，相当于对有高速率传输需求的高速信号直接构建一条高速无线通道。其二为，第一通信单元与第二通信单元基于毫米波阵列天线建立通信连接时，从第一低速无线模块和第二低速无线模块处获取低速信号，整合高速信号和/或低速信号后调制至毫米波频段，由对方接收后，先解调至基带信号并解码，后将通信数据按照预设设计的方式发送至第一通信单元或第二通信单元的高速通道和/或低速通道内，对基带信号编码时，可对数据进行硬件压缩。至此母系统可以将子系统并入到自身的系统中，作为它的一个分布式计算系统或者应用进行工作。在整个过程中没有任何需要有线连接的部分。

另一优选或可选实施例中，外挂设备包括摄像元件、图像处理器、智能设备中的一种或多种，智能终端可以是手机，虽功能齐全，但局限于体积太小，很多功能可能无法做到足够强大；对应地，母系统需要强大的拍照功能时，子系统可以是一个强大的摄像头；若母系统需要处理比较图形要求较高的游戏，需要一个较为强悍的图像处理器时，外挂设备可以是gpu等等。可以理解的是，智能终端也可以是平板电脑、笔记本电脑等。而第一磁感应元件包括霍尔/磁阻开关。通过这些配置，子系统与母系统之间没有任何电气连接，靠近并认证通过即可开启使用；两者之间没有任何有线的连接，系统的稳定性、可靠性和安全性相对于现有的有线分布式模块都有很大的提升。

智能终端可以以各种形式来实施。例如，本实用新型中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、pda(个人数字助理)、pad(平板电脑)、pmp(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的智能终端以及诸如数字tv、台式计算机等等的固定终端。下面，假设终端是智能终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本实用新型的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。

应当注意的是，本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。