專利名稱：在可能的方向性配置中對(duì)非均勻選擇圖形進(jìn)行依狀態(tài)控制的便攜式通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求1前序中所引用的方法。這種便攜式設(shè)備，特別是移動(dòng)電話機(jī)已經(jīng)變成家用字詞。在操作上，這種設(shè)備通常與先前并不知道其地理位置的遠(yuǎn)程基站通信。這些系統(tǒng)已經(jīng)用于地球蜂窩基站和衛(wèi)星。這種系統(tǒng)的第一工作參數(shù)是在移動(dòng)電話機(jī)位置上的來(lái)自基站的電場(chǎng)強(qiáng)度。第二參數(shù)是接收?qǐng)鍪噶康闹鞣较颍贿@表示該基站的視在始發(fā)方向，經(jīng)過(guò)各種環(huán)境影響該方向可能與始發(fā)方向不同。最優(yōu)接收取決于相對(duì)于該天線接收靈敏度圖形的這個(gè)方位。第三個(gè)參數(shù)是從電話機(jī)本身發(fā)射的場(chǎng)矢量。在兩個(gè)方向發(fā)送的信號(hào)的最優(yōu)接收要求始發(fā)方向和主軸彼此一致，也涉及最優(yōu)的viz a viz天線配置。另一個(gè)希望是在電話機(jī)的實(shí)際操作中，設(shè)備發(fā)送的輻射應(yīng)該盡可能離開(kāi)使用者的頭部或其它相關(guān)部分、或者其它附近吸收物質(zhì)或障礙物發(fā)出。根據(jù)設(shè)備的方位，以上某些要求可能有矛盾。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是在其中的實(shí)際發(fā)送狀態(tài)中排除或至少推遲使用會(huì)向這種具體物質(zhì)或障礙物發(fā)送大量能量的一個(gè)或多個(gè)操作模式。因而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，其特征在于權(quán)利要求1的特征部分。非均勻選擇圖形可以指在特定狀態(tài)下特別是在發(fā)送狀態(tài)下要禁止某種方向性配置。另一種實(shí)施是建議給用戶的各種方向性圖形的序列取決于設(shè)備的狀態(tài)。又一種實(shí)施是“壞”的圖形只可被用戶通過(guò)拒絕標(biāo)準(zhǔn)選擇程序來(lái)進(jìn)行呼叫。再一種實(shí)施是具有某個(gè)因素衰減的“壞”圖形。發(fā)送狀態(tài)常常被限制為實(shí)際通信會(huì)話?；蛘撸龝?huì)話外，設(shè)備可以周期地發(fā)送主要信號(hào)以便當(dāng)設(shè)備穿越蜂窩系統(tǒng)的多個(gè)網(wǎng)孔時(shí)能使一套基站跟蹤設(shè)備的位置變化。接收狀態(tài)可以或者通常只在這種會(huì)話外或者在用戶發(fā)聲的基礎(chǔ)上通信會(huì)話交替期間奏效。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是要向用戶指示可能要將設(shè)備方位在相當(dāng)高程度上改變到符合先前的各要求。該指示應(yīng)明顯或不明顯地示給用戶設(shè)備的最優(yōu)方向，諸如指出接收能量是從哪兒來(lái)的。
本發(fā)明還涉及滿足以上功能的電話機(jī)。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)在從屬權(quán)利要求中列舉。
下面參考附圖和優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的這些和其它方面和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是便攜式電話機(jī)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備圖；圖3A-E是各種天線方向配置；圖4A是設(shè)備周圍的空間分段；圖4B是使用時(shí)典型的場(chǎng)配置；圖5是發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)圖形；圖6是內(nèi)部設(shè)備方框圖；圖7是基本定相的陣列天線。
圖1是執(zhí)行為根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)電話機(jī)的便攜式通信設(shè)備圖。另外的實(shí)施例可以是筆記本或類似的計(jì)算機(jī)設(shè)備。原理上，這種設(shè)備可以允許傳送除語(yǔ)音外的其它種類信息。如所示，該設(shè)備具有長(zhǎng)方框的一般形式，并裝有揚(yáng)聲器(頂部)，數(shù)字字母顯示器、標(biāo)準(zhǔn)的12鍵鍵盤、麥克風(fēng)(底部)和兩個(gè)天線。
圖2是根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的另一個(gè)圖。該設(shè)備具有一般矩形邊的外殼20，但不限于這個(gè)形狀。各種常規(guī)特征是外天線24、LCD顯示器22、和3X4鍵盤26。為簡(jiǎn)化，與本發(fā)明無(wú)關(guān)的特征就省略了。與鍵盤相對(duì)的設(shè)備側(cè)包含語(yǔ)音I/O設(shè)備(未顯示)，特別是小揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)，這些已經(jīng)按照人類頭部的一般形狀和大小進(jìn)行了安裝和定位。在操作上，用戶應(yīng)當(dāng)使這側(cè)背對(duì)頭部，以使設(shè)備單元不成問(wèn)題地分別靠近耳口。不用時(shí)，設(shè)備可以放在任何地方，通常放在桌子和類似平面上，諸如筆記本的情況。在電話機(jī)的情況下，設(shè)備應(yīng)放在衣服口袋或類似地方。另外，設(shè)備頂部包含交叉配置安放的4個(gè)小LCD或類似元件28。在實(shí)際通信會(huì)話中，當(dāng)在設(shè)備這側(cè)的平面上投射時(shí)，相應(yīng)元件的照明將表示從實(shí)際所指的基站接收?qǐng)龅囊曉谑及l(fā)方向。照明按如下方式每個(gè)四分之一圓周劃分成30°的三等份。當(dāng)原點(diǎn)與特定坐標(biāo)方向小于30°時(shí)，只有那個(gè)方向的LCD元件發(fā)光。當(dāng)與兩個(gè)相鄰坐標(biāo)方向的方向在30°和60°之間時(shí)，兩個(gè)相關(guān)坐標(biāo)方向的LCD元件都發(fā)光。通常，這樣配置天線使得當(dāng)上述投射與含有鍵盤的一側(cè)的方向大致垂直時(shí)，接收為最佳。當(dāng)繞著垂直于圖中左/右側(cè)的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)質(zhì)量改變很小。如果照明方式表示其它情況，那么用戶應(yīng)當(dāng)改進(jìn)接收質(zhì)量或通過(guò)旋轉(zhuǎn)改進(jìn)可行的接收范圍。
不同的技術(shù)可以用于表示最優(yōu)方位。當(dāng)接近好的方位時(shí)，專用指示聲諸如噪音或嘟嘟聲可以逐漸停止或改為另一種方式。該指示可以在常規(guī)語(yǔ)音信道輸出。在次優(yōu)情況下另一個(gè)簡(jiǎn)單特征是紅LCD，在接近最優(yōu)時(shí)是綠LCD。同樣，多個(gè)紅/綠LCD條可以用于確定最佳和特定方位。
圖3A-E是通過(guò)兩個(gè)桿型天線實(shí)現(xiàn)的各種天線方向性配置的極性圖，所說(shuō)的天線發(fā)送或接收電磁波的特定頻率和相位。每個(gè)天線基本上以單極方式工作。某些方向性配置具有8字形的一般形狀，呈對(duì)稱或不對(duì)稱形。其它配置具有三個(gè)瓣，其中兩個(gè)瓣可以幾乎融合一起，第三個(gè)相對(duì)較小。提高并列天線棒的數(shù)量可以影響到其它配置，而不需要全有相同的功率幅度。不同的附加物是“后側(cè)”的無(wú)源屏蔽，它產(chǎn)生在“前側(cè)”的相對(duì)強(qiáng)的發(fā)送圖形。
圖4表示從頂部側(cè)看時(shí)環(huán)繞交叉部分的設(shè)備的空間分段。傳輸空間劃分為4段。段1大致覆蓋用戶頭部，附加有一定的允許區(qū)域。最好是，當(dāng)設(shè)備對(duì)著用戶頭部時(shí)，諸如在實(shí)際通話期間，在與此段成固定角度內(nèi)應(yīng)當(dāng)發(fā)射相對(duì)小的輻射能量，即只有很少的能量被吸收。
在通話期間，段2方向通常離開(kāi)用戶頭頂，因此含有向基站發(fā)送輻射的較佳固定角度。段3和4位于其間，代表折中情況。以這種在規(guī)定大小和方位內(nèi)的某個(gè)固定角度內(nèi)優(yōu)選地發(fā)射輻射的方式來(lái)設(shè)計(jì)天線是已知技術(shù)；圖3A-E的圖形是一些示例。決定特定天線方向性配置時(shí)也和其它物體或具體物質(zhì)有關(guān)，例如不用時(shí)將設(shè)備放在上面的桌子、或當(dāng)設(shè)備放入例如筆記本大小的計(jì)算機(jī)設(shè)備時(shí)人體的其它部分。
圖4B表示使用期間當(dāng)從頂部看人頭部時(shí)，設(shè)備顯示為一個(gè)方框，方向性圖形大致與圖3D一致。即使是這個(gè)例子的圖形，大部分能量也離開(kāi)人的頭部輻射掉了。
圖5表示發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)圖形。在設(shè)備20內(nèi)，從圖1、2的同側(cè)投影來(lái)看天線桿34和36和控制驅(qū)動(dòng)器32。通過(guò)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)天線桿的信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)移，可能的話還通過(guò)與適當(dāng)天線幾何形狀結(jié)合的這種信號(hào)的特定構(gòu)形，能夠給予發(fā)射場(chǎng)一個(gè)極性圖形，例如通過(guò)曲線30表示的圖形，該圖形具有水平向右離開(kāi)頭部的強(qiáng)瓣和向左的很弱的瓣，在垂直方向有很低的能量。如果基站的視在方向這時(shí)沿著箭頭31，那么基站中的電話信號(hào)接收將是最優(yōu)的。通過(guò)較低的傳輸功率可以節(jié)省能量。發(fā)射功率的各種其它幾何形狀同樣也是有利的。
以類似方式，接收天線在特定方向會(huì)有最佳靈敏度。其它這種接收天線可以具有一種形狀，使得有可能根據(jù)圖2中元件28上表示的實(shí)際設(shè)備方位檢測(cè)基站的視在位置。
圖6是內(nèi)部方框圖。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，就不示出天線的配置了。但從一般觀念看，可連接一個(gè)類似的處理元件32，事實(shí)上它有兩個(gè)目的。元件32向中央處理單元38發(fā)送接收的天線信號(hào)，以計(jì)算基站的相對(duì)方位。然后將此方位顯示在元件46上，代表圖2的LCD元件28。另外，接收的天線信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于內(nèi)部管理電話機(jī)設(shè)備的控制信號(hào)和轉(zhuǎn)換為語(yǔ)音和可能的其它信號(hào)諸如嘟嘟聲或光，以在揚(yáng)聲器42上輸出。并且，在麥克風(fēng)40上接收的語(yǔ)音轉(zhuǎn)換為調(diào)制的天線信號(hào)以便傳送到基站(為簡(jiǎn)化未示出)。用戶鍵盤以方框44表示，可以提供其它的輸入信號(hào)到單元38。
上述電話機(jī)的配置可以給用戶顯示一個(gè)實(shí)際方位，并隱含地建議電話設(shè)備的一個(gè)較佳方位。另外這種配置能夠安排在人頭部吸收最少的最佳方向輸出或至少在安裝揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)的設(shè)備側(cè)有一個(gè)發(fā)射場(chǎng)計(jì)數(shù)器。根據(jù)基站視在方向能夠確定另一最佳方式。另外，實(shí)際呼叫終止之后的超時(shí)機(jī)構(gòu)可以使傳輸能量停止，并且接收?qǐng)鲛D(zhuǎn)換到更均勻的角度靈敏度圖形。事實(shí)上，呼叫終止之后，用戶可以把電話機(jī)放在隨意的地方，使設(shè)備方位不必長(zhǎng)時(shí)間根據(jù)上述要求控制，或得到上述描述的另一種操作模式。
設(shè)備的各個(gè)工作參數(shù)將通過(guò)上述方式得以改善，以便允許安排該設(shè)備相對(duì)基站和用戶頭部處于最佳方位?？偟母纳平咏?0db，這意味功率要求的10倍，它通過(guò)以下幾方面達(dá)到·分集增益+6db·天線較好地匹配到接收機(jī)電子器件上+1.7db·較好的功率放大器效益+0.3db·用戶身體的低功率吸收+3db。
圖7表示示例性的定相陣列天線配置。兩個(gè)天線55、57從控制設(shè)備52獲得能量。相位控制設(shè)備54通過(guò)這兩個(gè)天線的相應(yīng)相位至少部分地控制傳輸圖形。元件50是可以檢測(cè)傳輸狀態(tài)的檢測(cè)器。這可以在通信會(huì)話電平上考慮發(fā)送和接收狀態(tài)而定期交替來(lái)進(jìn)行。或者，本身可以檢測(cè)傳輸，諸如在接收用戶語(yǔ)音的基礎(chǔ)上檢測(cè)。第三種方式是通過(guò)測(cè)量機(jī)械運(yùn)動(dòng)，同時(shí)考慮用戶在通信會(huì)話期間可能給予設(shè)備特定的運(yùn)動(dòng)方式。
權(quán)利要求
1.一種便攜式通信設(shè)備，包括連接到控制設(shè)備的一個(gè)天線配置，用于構(gòu)成多個(gè)不同天線方向性配置，其特征在于所述控制設(shè)備包括用于鑒別所述通信設(shè)備的發(fā)送狀態(tài)和接收狀態(tài)的檢測(cè)器裝置，以便根據(jù)所述狀態(tài)在所述多個(gè)天線方向性配置中實(shí)現(xiàn)多種非均勻選擇圖形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中一個(gè)或多個(gè)方向性配置從特定選擇圖形中排除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中在各個(gè)選擇圖形中一個(gè)或多個(gè)方向性配置具有非均勻特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信設(shè)備，其中所述非均勻特性受用戶拒絕。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中所述發(fā)送狀態(tài)不利于可能會(huì)導(dǎo)致在具體物質(zhì)附近有相當(dāng)強(qiáng)的場(chǎng)吸收的一個(gè)或多個(gè)方向性配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，其中所述控制設(shè)備在實(shí)際通信會(huì)話中獨(dú)自操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，包括用于測(cè)量接收?qǐng)鲆曉谑及l(fā)方向的測(cè)量裝置，該裝置連接到用于提供用戶有關(guān)所述始發(fā)方向的指示器裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信設(shè)備，其中所述測(cè)量設(shè)備測(cè)量實(shí)際的接收信號(hào)強(qiáng)度，以便轉(zhuǎn)換為其表示的值隨著最佳方位偏移而變化的一個(gè)參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信設(shè)備，其中所述用戶指示是可聽(tīng)和/或可見(jiàn)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信設(shè)備，其中所述用戶指示是多個(gè)離散定位的離散指示符。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，還包括測(cè)量裝置，用于在所述設(shè)備中測(cè)量接收?qǐng)龅囊曉谑及l(fā)方向，并連接到所述控制裝上，該控制裝置用于沿著所述視在始發(fā)方向控制接收靈敏度圖形的主軸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信設(shè)備，該設(shè)備執(zhí)行移動(dòng)電話機(jī)設(shè)備和/或筆記本計(jì)算機(jī)設(shè)備的功能。
全文摘要
一種便攜式通信設(shè)備,具有一個(gè)允許形成各種不同天線方向性配置的天線配置。特別是,其控制設(shè)備鑒別該通信設(shè)備的發(fā)送狀態(tài)和接收狀態(tài)。根據(jù)這種狀態(tài),在這些方向性配置中實(shí)現(xiàn)各種非均勻選擇圖形。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK1262794SQ99800401
公開(kāi)日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月7日
發(fā)明者L·萊滕, P·J·馬西, D·杜珀賴, S·J·W·范勒伯赫, C·M·J·M·阿馬 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司