專利名稱：在封閉環(huán)境中的無線電覆蓋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子元器件，并更為具體地涉及用于建筑和或土木工程工業(yè)中的電子無線電元器件。
20世紀90年代期間，商業(yè)蜂窩無線電業(yè)務(wù)應(yīng)用已經(jīng)從主要為用于交通工具而設(shè)計的移動電話發(fā)展到了無論哪里一般都可相伴的比較小的個人電話。同樣在這個時期，工作頻率已從VHF提高到了900MHz，提高到2GHz，將來甚至可能到更高的頻率。主要由于無線電信號的屏蔽效應(yīng)，有兩個因素即“任何地方使用的要求”和“日益提高的工作頻率”，為維護建筑物內(nèi)的良好通信帶來問題。隨著衛(wèi)星個人電話、諸如UMTS的第三代(3G)系統(tǒng)和后來的系統(tǒng)(第四代，4G)的出現(xiàn)，需要在建筑物內(nèi)有好的覆蓋，而且這種需求將變得更為重要，并且此外，這些要求也可在某些情況下應(yīng)用于無線電廣播業(yè)務(wù)領(lǐng)域，例如無線電和電視業(yè)務(wù)。
本發(fā)明的一個重要目的是提供在建筑工業(yè)中使用的電子元器件，它在很大程度上消除了這個問題。
根據(jù)本發(fā)明，用于建筑或土木工程工業(yè)的電子元器件包括這樣的一個模塊，該模塊包含一些部分，這些部分使無線電信號易于穿過那里傳輸。
該模塊的外形尺寸可以與標(biāo)準(zhǔn)的建筑磚塊或砌塊的外形尺寸相一致，或者與連續(xù)多個此類的磚塊或砌塊的尺寸相一致，以便由此便于在諸如包括此類磚塊或砌塊的墻或樓板的分割結(jié)構(gòu)中使用所述模塊。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述的部分可以定義一個無源電子元器件。
無源電子元器件可以包括兩個外表面，每個表面實現(xiàn)一個天線等，這些天線相互耦合使得無線電信號易于從一個表面到另一個表面的其間傳輸。
這兩個表面可以相互并列，以便在使用時，使無線電信號易于在其間的通過，從一個房間到另一個房間，或者從建筑物的外部到其墻的范圍內(nèi)。
天線等可以包括波導(dǎo)、透鏡、偶極子或這些或類似元件的任何需要的組合。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述部分可以定義一個有源電子元器件。
根據(jù)一種實施方案，該有源電子元器件可包含一個模塊，該模塊具有兩個各自實現(xiàn)為天線等的表面，一個用于耦合天線的放大器及在使用中藉此把工作功率供給放大器的電連接裝置。
該放大器可能包含一個可遙控增益控制電路，它響應(yīng)所輻射的無線電控制信號而設(shè)置放大器的增益。
根據(jù)另一種實施方案，有源器件可包括這樣一個模塊，它包含一個射頻輸入插座和一個射頻放大器，以便射頻輸入信號能夠通過射頻插座注入到射頻放大器，從而產(chǎn)生輸出信號，該輸出信號通過實現(xiàn)在模塊表面中的天線輻射。
現(xiàn)在借助實例并參考附圖描述本發(fā)明的一些實施方案，其中

圖1為適用于建筑工業(yè)中的無源電子元器件的透視圖；圖2為適用于建筑工業(yè)中的有源電子元器件的透視圖；以及圖3為圖2所示的有源電子元器件的一部分的一些示意性方框電路圖。
現(xiàn)在參看圖1，在此稱作“磚座”(Bricksat)的一個模塊化電子元器件包括一個由塑料或者任何其它合適的堅固材料制成的外殼1，它的外部尺寸與在建筑工業(yè)中通常使用的標(biāo)準(zhǔn)建筑砌塊(例如以Celcon或Brieze商標(biāo)出售的砌塊)的外部尺寸一致。在外殼1并列的表面2和3上有一對相似的印制天線4、5，天線的尺寸和形狀決定于工作頻率。盡管在這個例子中示出的是一個簡單的隙縫天線，但天線也可選擇地包括偶極子、或相控陣列、或嵌入式透鏡天線，以便提供特定目的應(yīng)用所需要的方向性。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，天線4、5可以采用各種形式，在此就不一一詳述了。
圖1所示的‘Bricksat’是無源器件，因此中心布置的天線4、5的連接墊6、7簡單地通過導(dǎo)體8鏈接，從而在外殼1的表面2和3之間為所選擇的工作頻帶內(nèi)的無線電信號提供一條低損耗通路。
因此應(yīng)理解，如果在兩個房間之間的分割部分中嵌入一塊或多塊“Bricksat”，那么使得在該選擇頻帶內(nèi)便于無線電信號在其間穿過。
現(xiàn)在參看圖2，圖中對應(yīng)圖1所示的部分具有相同的數(shù)字標(biāo)號。圖中示出了一個“Bricksat”，它包括一個放大單元9，該單元用于代替圖1所示的導(dǎo)體8用于鏈接天線4、5，并因此是有源器件。
圖3更為詳細的示出了單元9，它包括一對分別連接到墊6、7并經(jīng)增益受控放大器12耦合的端子10、11，它從外部電源(未示出)通過提供在外殼3的一個表面14中的電源連接器13提供工作功率。正如虛線12a所示，放大器依需要或是單向的或是雙向的，以便在端子10和11之間提供或者單向或者雙向的放大。放大器12/12a的增益可以借助無線電控制信號15任選為受控或預(yù)設(shè)，信號15經(jīng)天線17通過“藍牙”或類似的無線接收器16接收。
盡管迄今為止參照圖2和圖3所述的裝置都主要意在用作信號中繼器，它可用在建筑物的結(jié)構(gòu)中用以改善信號在其中的接收(否則，由于屏蔽效應(yīng)，房間里的接收效果不好)，但是在某些情況下，還考慮可能將信號通過電纜饋給有源的“Bricksat”，比如信號來自分布式放大器，則它可用于在建筑物內(nèi)部輻射分布式信號以提供需要的信號覆蓋。為了提供此額外便利，可以任選地提供一個射頻輸入插座18，通過它輸入射頻信號可被饋給放大器12、12a，以便從分別連接到端子11和10的天線輻射。
因此，“Bricksat”概念涉及有源或無源無線電中繼器，它被制造成土木工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)品(如磚塊)的形式，并通過這種產(chǎn)品的銷售過程銷售，它將有利于無線電話、衛(wèi)星通信以及陸地/衛(wèi)星無線廣播業(yè)務(wù)在建筑物內(nèi)更好的工作。
這樣，“Bricksat”的概念用來提供一種低成本的無線電中繼裝置，它可以作為中等價格的建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)品通過建筑商或者DIY銷路銷售，用于裝入新的建筑物或作為對舊建筑物的翻新。對于房屋主人來說只是通過簡單的DIY活動，‘Bricksat’將允許這種個人通信(或其它)無線電系統(tǒng)的建筑內(nèi)覆蓋得以增強，以及在最初考慮新建筑物時由建筑師將更好的覆蓋設(shè)計在內(nèi)。對應(yīng)不同的無線系統(tǒng)，例如900MHz GSM，1800MHz GSM，2GHz US PCS，銥星，數(shù)字衛(wèi)星電視等可以設(shè)想不同的模塊。
‘Bricksat’裝置的外部機械結(jié)構(gòu)應(yīng)該是堅固的，并且尺寸可以與標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)建筑產(chǎn)品(Brieze砌塊，磚塊等)的尺寸一致(或成其倍數(shù))，使得建筑師在建筑物設(shè)計階段能夠遵從適當(dāng)?shù)囊?guī)則將其設(shè)計到建筑物中。在房主希望改善他們的房屋內(nèi)部蜂窩電話或無線娛樂業(yè)務(wù)覆蓋的時候，如果期望的話，‘Bricksat’也可以更特別的方式裝入現(xiàn)存的建筑中作為翻新。(在將來可望無線替代有線電話作為標(biāo)準(zhǔn)的情況下，前者將成為非常重要的市場)顯然，無源‘Bricksat’可設(shè)想成無須供電的單元，例如，包括在裝置的相對(外和內(nèi)朝向)表面上的調(diào)諧天線，并為通過建筑物墻的無線電波提供低損耗的“隧道”。也可設(shè)想成提供高增益性能的各種變型，例如允許附帶微波透鏡的裝配點或者印制的相控陣列天線(以提供方向性)、‘Bricksat’陣列(以提供改善的增益)，等等。
無源‘Bricksat’的另外一種概念是，也許通過用兩種具有不同介電性質(zhì)的塑料鑄造器件實現(xiàn)使用波導(dǎo)技術(shù)/特性，由此為器件提供很低成本的結(jié)構(gòu)技術(shù)。
另外一種變型可能是這樣的器件在感興趣的頻率，其結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)被設(shè)計為在角落附近提供提高的衍射。例如，這可被安裝在窗戶的邊緣用于提高房間內(nèi)外的信號的衍射。
有源‘Bricksat’可優(yōu)選為由外部供電的單元，除了具有無源‘Bricksat’的特征外，它還包含適當(dāng)寬帶放大。這些可支持相類似的各種變型，并且如果需要的話，也可以通過提供對印刷相控陣列天線的動態(tài)控制及時提供動態(tài)方向性。電網(wǎng)供電的有源‘Bricksat’需要以允許接入功率的方式設(shè)置，它們也許將配有電源線或標(biāo)準(zhǔn)的電接點。一旦安裝好以后，或是通過電網(wǎng)上的信令，或通過到安裝在‘Bficksat’里的控制接收器的短程無線鏈路(例如藍牙和IrDA)，遙控有源‘Bricksat’的增益。
在另一種實施方案中，‘Bricksat’可以由可再充電電池支持的太陽能電池板供電。
‘Bricksat’產(chǎn)品可以設(shè)想成單向或雙向的產(chǎn)品。
單向產(chǎn)品可以為數(shù)字廣播業(yè)務(wù)，如數(shù)字地面電視、數(shù)字衛(wèi)星電視/無線電或數(shù)字音頻廣播提供改善的建筑物內(nèi)的覆蓋。對于具有上行和下行鏈路分開工作頻帶的蜂窩無線電系統(tǒng)來說，銷售靠近安裝的成對單元，其中一個調(diào)諧于上行鏈路，另一個調(diào)諧于下行鏈路，也許是可行的。一些系統(tǒng)可能需要完全的雙向性，并因此需要更復(fù)雜的技術(shù)方案。
完整的‘Bricksat’概念的中間步驟可以是具有與上述相同的功能性的低成本中繼裝置，但不必限制被設(shè)計為具有如標(biāo)準(zhǔn)磚塊或砌塊的相同尺寸的房屋建筑產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種用在建筑或土木工程工業(yè)中的電子元器件，包括包含有使無線電信號易于穿過那里傳輸?shù)牟糠值哪K。
2.如權(quán)利要求1要求的電子元器件，其中該模塊具有與標(biāo)準(zhǔn)建筑磚塊或砌塊基本一致的外部尺寸，或與這些磚塊或砌塊的裝配組合一致的外部尺寸，使得由此便于在諸如包括這種磚塊或砌塊的墻或地板的分割部分的結(jié)構(gòu)中使用所述模塊。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2要求的電子元器件，其中所述部分定義無源電子元器件。
4.如權(quán)利要求3要求的電子元器件，其中該無源電子元器件包括兩個外表面，每個表面實現(xiàn)為一個天線等，這些天線相互耦合以使無線電信號易于從一個表面到另一個表面的其間傳輸。
5.如權(quán)利要求4要求的電子元器件，其中兩個表面相互并列，使得在使用時便于無線電信號在其間通過，從一個房間到另一個房間，或者在可能的情況下從建筑物的外部到其墻內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2要求的電子元器件，其中所述部分定義有源電子元器件。
7.如權(quán)利要求6要求的電子元器件，其中根據(jù)一種實施方案，該有源電子元器件包括一個模塊，該模塊具有兩個各自實現(xiàn)為一個天線等的表面，一個用于耦合兩個天線的放大器和藉此在使用中把工作功率供給放大器的電連接裝置。
8.如權(quán)利要求7要求的電子元器件，其中放大器可能包含一個可遙控增益控制電路，該電路響應(yīng)所輻射的無線電控制信號把放大器的增益設(shè)置到預(yù)定的水平。
9.如權(quán)利要求6要求的電子元器件，其中根據(jù)另一種實施方案，有源電子元器件包括具有一個射頻輸入插座和一個所耦合的射頻放大器的模塊，使得通過射頻插座注入到射頻放大器的射頻輸入信號產(chǎn)生輸出信號，該輸出信號由實現(xiàn)在模塊表面中的天線輻射。
10.如權(quán)利要求6到9中任何之一要求的電子元器件，它借助包括由可再充電電池支持的太陽能電池板的電源供電。
11.如前面權(quán)利要求中任何之一要求的電子元器件，其中天線等包括波導(dǎo)、透鏡、偶極子或這些或類似的元件的任何需要的組合。
12.如前面權(quán)利要求中任何之一要求的電子元器件，它是單向的。
13.如前面權(quán)利要求中任何之一要求的電子元器件被布置成雙向的。
14.基本上如在此之前參考附圖描述的一種電子元器件。
全文摘要
一種電子元器件，包括這樣的模塊，在優(yōu)選實施方案中該模塊具有與標(biāo)準(zhǔn)建筑磚塊或砌塊相一致的外部尺寸，或與此類這種磚或砌塊的裝配組合相一致的外部尺寸，使得由此便于在諸如包括這種磚塊和砌塊的墻或樓板的分割部分結(jié)構(gòu)中使用所述模塊，該模塊包括使無線電信號易于穿過那里傳輸?shù)牟糠帧?br> 文檔編號H04B7/15GK1411637SQ00817228
公開日2003年4月16日 申請日期2000年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月15日
發(fā)明者W·H·W·圖特勒比 申請人:羅克馬諾爾研究有限公司