在封閉環境中的無線電覆蓋的製作方法
2023-10-30 06:32:07
專利名稱：在封閉環境中的無線電覆蓋的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子元器件，並更為具體地涉及用於建築和或土木工程工業中的電子無線電元器件。
20世紀90年代期間，商業蜂窩無線電業務應用已經從主要為用於交通工具而設計的行動電話發展到了無論哪裡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。主要由於無線電信號的屏蔽效應，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」，為維護建築物內的良好通信帶來問題。隨著衛星個人電話、諸如UMTS的第三代(3G)系統和後來的系統(第四代，4G)的出現，需要在建築物內有好的覆蓋，而且這種需求將變得更為重要，並且此外，這些要求也可在某些情況下應用於無線電廣播業務領域，例如無線電和電視業務。
本發明的一個重要目的是提供在建築工業中使用的電子元器件，它在很大程度上消除了這個問題。
根據本發明，用於建築或土木工程工業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於穿過那裡傳輸。
該模塊的外形尺寸可以與標準的建築磚塊或砌塊的外形尺寸相一致，或者與連續多個此類的磚塊或砌塊的尺寸相一致，以便由此便於在諸如包括此類磚塊或砌塊的牆或樓板的分割結構中使用所述模塊。
根據本發明的一個方面，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，每個表面實現一個天線等，這些天線相互耦合使得無線電信號易於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並列，以便在使用時，使無線電信號易於在其間的通過，從一個房間到另一個房間，或者從建築物的外部到其牆的範圍內。
天線等可以包括波導、透鏡、偶極子或這些或類似元件的任何需要的組合。
根據本發明的另一方面，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為天線等的表面，一個用於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，它響應所輻射的無線電控制信號而設置放大器的增益。
根據另一種實施方案，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，從而產生輸出信號，該輸出信號通過實現在模塊表面中的天線輻射。
現在藉助實例並參考附圖描述本發明的一些實施方案，其中
圖1為適用於建築工業中的無源電子元器件的透視圖；圖2為適用於建築工業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製成的外殼1，它的外部尺寸與在建築工業中通常使用的標準建築砌塊(例如以Celcon或Brieze商標出售的砌塊)的外部尺寸一致。在外殼1並列的表面2和3上有一對相似的印製天線4、5，天線的尺寸和形狀決定於工作頻率。儘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用所需要的方向性。正如本領域技術人員將理解的那樣，天線4、5可以採用各種形式，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簡單地通過導體8連結，從而在外殼1的表面2和3之間為所選擇的工作頻帶內的無線電信號提供一條低損耗通路。
因此應理解，如果在兩個房間之間的分割部分中嵌入一塊或多塊「Bricksat」，那麼使得在該選擇頻帶內便於無線電信號在其間穿過。
現在參看圖2，圖中對應圖1所示的部分具有相同的數字標號。圖中示出了一個「Bricksat」，它包括一個放大單元9，該單元用於代替圖1所示的導體8用於連結天線4、5，並因此是有源器件。
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並經增益受控放大器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的增益可以藉助無線電控制信號15任選為受控或預設，信號15經天線17通過「藍牙」或類似的無線接收器16接收。
儘管迄今為止參照圖2和圖3所述的裝置都主要意在用作信號中繼器，它可用在建築物的結構中用以改善信號在其中的接收(否則，由於屏蔽效應，房間裡的接收效果不好)，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，則它可用於在建築物內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，它被製造成土木工程結構產品(如磚塊)的形式，並通過這種產品的銷售過程銷售，它將有利於無線電話、衛星通信以及陸地/衛星無線廣播業務在建築物內更好的工作。
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築結構產品通過建築商或者DIY銷路銷售，用於裝入新的建築物或作為對舊建築物的翻新。對於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)無線電系統的建築內覆蓋得以增強，以及在最初考慮新建築物時由建築師將更好的覆蓋設計在內。對應不同的無線系統，例如900MHz GSM，1800MHz GSM，2GHz US PCS，銥星，數字衛星電視等可以設想不同的模塊。
『Bricksat』裝置的外部機械結構應該是堅固的，並且尺寸可以與標準的常規建築產品(Brieze砌塊，磚塊等)的尺寸一致(或成其倍數)，使得建築師在建築物設計階段能夠遵從適當的規則將其設計到建築物中。在房主希望改善他們的房屋內部蜂窩電話或無線娛樂業務覆蓋的時候，如果期望的話，『Bricksat』也可以更特別的方式裝入現存的建築中作為翻新。(在將來可望無線替代有線電話作為標準的情況下，前者將成為非常重要的市場)顯然，無源『Bricksat』可設想成無須供電的單元，例如，包括在裝置的相對(外和內朝向)表面上的調諧天線，並為通過建築物牆的無線電波提供低損耗的「隧道」。也可設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製的相控陣列天線(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的塑料鑄造器件實現使用波導技術/特性，由此為器件提供很低成本的結構技術。
另外一種變型可能是這樣的器件在感興趣的頻率，其結構和物理性質被設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於提高房間內外的信號的衍射。
有源『Bricksat』可優選為由外部供電的單元，除了具有無源『Bricksat』的特徵外，它還包含適當寬帶放大。這些可支持相類似的各種變型，並且如果需要的話，也可以通過提供對印刷相控陣列天線的動態控制及時提供動態方向性。電網供電的有源『Bricksat』需要以允許接入功率的方式設置，它們也許將配有電源線或標準的電接點。一旦安裝好以後，或是通過電網上的信令，或通過到安裝在『Bficksat』裡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』產品可以設想成單向或雙向的產品。
單向產品可以為數字廣播業務，如數字地面電視、數字衛星電視/無線電或數字音頻廣播提供改善的建築物內的覆蓋。對於具有上行和下行鏈路分開工作頻帶的蜂窩無線電系統來說，銷售靠近安裝的成對單元，其中一個調諧於上行鏈路，另一個調諧於下行鏈路，也許是可行的。一些系統可能需要完全的雙向性，並因此需要更複雜的技術方案。
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，但不必限制被設計為具有如標準磚塊或砌塊的相同尺寸的房屋建築產品。
權利要求
1.一種用在建築或土木工程工業中的電子元器件，包括包含有使無線電信號易於穿過那裡傳輸的部分的模塊。
2.如權利要求1要求的電子元器件，其中該模塊具有與標準建築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，使得由此便於在諸如包括這種磚塊或砌塊的牆或地板的分割部分的結構中使用所述模塊。
3.如權利要求1或權利要求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，每個表面實現為一個天線等，這些天線相互耦合以使無線電信號易於從一個表面到另一個表面的其間傳輸。
5.如權利要求4要求的電子元器件，其中兩個表面相互並列，使得在使用時便於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築物的外部到其牆內。
6.如權利要求1或權利要求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.如權利要求6要求的電子元器件，其中根據一種實施方案，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為一個天線等的表面，一個用於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，該電路響應所輻射的無線電控制信號把放大器的增益設置到預定的水平。
9.如權利要求6要求的電子元器件，其中根據另一種實施方案，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生輸出信號，該輸出信號由實現在模塊表面中的天線輻射。
10.如權利要求6到9中任何之一要求的電子元器件，它藉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、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，在優選實施方案中該模塊具有與標準建築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，使得由此便於在諸如包括這種磚塊和砌塊的牆或樓板的分割部分結構中使用所述模塊，該模塊包括使無線電信號易於穿過那裡傳輸的部分。
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 優先權日1999年12月15日
發明者W·H·W·圖特勒比 申請人:羅克馬諾爾研究有限公司