CN101340161A - 无线电通信设备 - Google Patents

Abstract

一种无线电通信设备包括球状壳体、外层壳体以及液态或胶态物质。在球状壳体中具有用于无线电通信的电路部分和平衡锚。电路部分包含电源设备，其具有太阳能电池以及二次电池。球状壳体位于外层壳体之中。所述物质包含在球状壳体以及外层壳体之间。球状壳体的至少一部分被用作光入射路径，外层壳体和所述物质可透射一定光波长范围内的光，太阳能电池能够通过所述光波长范围内的光来发电。球状壳体与所述物质之间的摩擦足够小，使得球状壳体可以在外层壳体之内根据平衡锚由于重力的运动而旋转。

Description

无线电通信设备

技术领域

本发明涉及一种无线电通信设备，其配备有自发电类型的电源，该电源可以通过太阳能电池发电。

背景技术

存在两种类型的室外使用的无线电通信设备，即，由外部电源驱动的无线电通信设备和由内部电池驱动的无线电通信设备。在自控系统、安全系统或建造物等室内使用无线电通信设备的情况下，通常由外部电源通过电线对无线电通信设备进行驱动。另一方面，在使用无线电通信设备监控环境的情况下，可以使用内部电池向设备供电，这是由于通常在室外使用设备，特别是在由外部电源通过电线进行供电困难的地方。在这种情形下，使用二次电池作为内部电池，并且无线电通信设备可以配备太阳能电池。在这种情况下，可以通过在二次电池中对太阳能电池的发电进行蓄电而延长二次电池的寿命。另外，设备自身可以由太阳能电池驱动。

然而，太阳能电池安置于这种无线电通信设备中的固定位置。因此，当翻转或倒置设备时，放置于设备上表面的太阳能电池不被阳光照射。所以，暂停了在二次电池中的蓄电，并且降低了无线电通信设备的操作寿命。

日本未审查专利申请公开No.2004-280449(下文中称之为“专利文献1”)公开了一种设备，其中太阳能电池板的倾角是机械控制的。

然而，上述专利文献1依赖于这样的假设：为了调整太阳能电池的倾角，其中安置了太阳能电池的设备是以特定姿势安装的。因此，当倒置或颠倒设备时，很难调整太阳能电池的方向以便使其适合光线照射。另外，安装规模越大，就越难采取措施防止设备倾倒。另外，如果使用机械来调整太阳能电池的位置，则机械的规模必然大，并且建造的成本会高。

另外，如果在通信设备中使用了发射/接收天线，则将发射/接收天线安置于无线电通信设备上使得当设备以特定姿势安装时获得所期望的天线方向性。因此，当倒置或颠倒设备时，天线的方向性可能改变并且无线电通信可能变得困难。

在一方面，已做出本发明用于克服在现有技术中的上述问题，并且本发明的目的之一是提供一种无线电通信设备，该无线电通信设备能够稳定地对太阳能电池提供的电能进行蓄电，并且能够稳定地通过天线进行无线电通信。

发明内容

根据本发明的第一方面，一种无线电通信设备包括电源设备、球状壳体、平衡锚、外层壳体以及液态或胶态物质。电源设备具有由太阳能电池提供的发电功能，以及由二次电池提供的蓄电功能。在球状壳体中具有用于无线电通信的电路部分，并且该电路部分包含电源设备。球状壳体的至少一部分被用作通向太阳能电池的光入射路径，该部分可透射一定光波长范围内的光，太阳能电池能够通过所述光波长范围内的光来发电。平衡锚位于球状壳体内。外层壳体由可透射所述光波长范围内的光的材料构成，并且球状壳体位于外层壳体之中。所述物质包含在球状壳体以及外层壳体之间，并可透射所述光波长范围内的光。另外，球状壳体与所述物质之间的摩擦足够小，使得球状壳体可以在外层壳体之内根据平衡锚由于重力的运动而旋转。根据本发明的这一方面，通过平衡锚，球状壳体在具有低摩擦的液态或胶态物质中保持固定角度，而无关于外层壳体的安装角度。因此，位于球状壳体内的电路部分可以总是以期望的姿势加以使用。

另外，在根据第一方面的无线电通信设备中，太阳能电池可以包括位于球状壳体内的至少一个太阳能电池板。并且，太阳能电池板可以被布置为：当平衡锚处于稳定位置时，太阳能电池板的光接收表面朝向上面或侧面，这时平衡锚位于球状壳体的中心的下方。在这种方式中，由于太阳能电池板被固定在其通常朝向并非地表面的其他方向的某个位置，这使得二次电池在设备得到日光照射的环境中能够稳定地充电。

此外，根据第一方面，无线电通信设备可以包括发射/接收天线，其被布置在与太阳能电池板相同的平面。由于天线被布置在太阳能电池板的附近，所以其不需要专用于天线的空间，并因此支持空间上的缩减。同时，由于相对容易确保天线在太阳能电池板附近的适当的安装位置，所以其还适用于低频带通信。

此外，根据第一方面，无线电通信设备可以包括发射/接收天线，其被布置在太阳能电池板的下面。由于天线被布置在太阳能电池板的发电表面的下面，所以其可以节省无线电通信设备中的空间。

此外，根据第一方面，无线电通信设备可以包括发射/接收天线，其被布置在太阳能电池板的侧(lateral)面。由于该发射/接收天线被布置在太阳能电池板的侧面，所以其提供了安装天线的灵活性，并便于对天线方向性进行调整。另外，可以在太阳能电池板的侧面布置多个天线。在这种方式中，其可以便于对多个无线电频带的使用。

此外，发射/接收天线的方向性可以是全向的。由于使用了全向的发射/接收天线，即使当天线的方向由于例如外层壳体的难以预料的移动而在横向(水平方向)改变时，其也可以实现稳定的通信。

此外，发射/接收天线可以在太阳能电池板的光接收表面所朝向的方向上具有较强的方向性。因为天线的方向性以及太阳能电池被固定在并非朝向地表面的方向上，所以其可以便于在向上方向上进行有效通信，其中具有要通信对象的通信设备通常位于该方向上。

此外，所述发射/接收天线在从球状壳体中心指向平衡锚的重心方向上可以具有最弱的方向性。通过减弱朝向地表面的方向上的方向性，降低了通常不放置具有要通信对象的通信设备的方向上的功率损耗，并因此提高了通过发射/接收天线的信号发射/接收效率。

如上所述，在根据本发明的第一方面的无线电通信设备中，即使外层壳体的姿势随着无线电通信设备自身被倾斜或倒置而变化，球状壳体也可以在外层壳体内根据平衡锚由于重力的运动而旋转。因此，其可以针对设备的预期目的而基本上将位于球状壳体内的电路部分的姿势固定于期望的位置。因此，在配备有通过太阳能电池来发电的自发电类型电源的无线电通信设备中，其可以支持稳定的电源和稳定的通信，而无论设备姿势如何改变。

本发明的上述以及其他目的、特征以及有益效果将通过下文给出的详细描述和仅作为示例方式给出的附图得到更加完整的理解，并且因此并不被解释为对本发明的限定。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方式的通信设备的内部透视图；

图2是示出了根据本发明的第一实施方式的通信设备的电路部分的框图；

图3A是示出了现有技术中通信设备在普通使用时的天线方向性的示意性外视图；

图3B是示出了现有技术的通信设备当翻转90度时的示意性外视图；

图4是示出了根据本发明的第一实施方式的通信设备的天线方向性的示意性外视图；

图5是示出了根据本发明的第二实施方式的发射/接收天线和太阳能电池板之间的位置关系的俯视图；

图6是示出了根据本发明的第三实施方式的发射/接收天线和太阳能电池板之间的位置关系的侧视图；

图7是示出了根据本发明的第四实施方式的发射/接收天线和太阳能电池板之间的位置关系的透视图；

图8是示出了根据本发明的第五实施方式的通信设备的天线方向性的示意性外视图；

图9是示出了根据本发明的第六实施方式的通信设备的天线方向性的示意性外视图；

图10是示出了根据本发明的第七实施方式的通信设备的天线方向性的示意性外视图；以及

图11是示出了根据本发明的第八实施方式的通信设备的天线方向性的内部透视图。

具体实施方式

现在将在此处参考示例性实施方式描述本发明。本领域技术人员将意识到，使用本发明的教导可以实现许多替换性实施方式并且本发明不限于出于解释目的所示出的实施方式。

第一实施方式

图1是示出了根据本发明的第一实施方式的无线电通信设备1(下文简称为“通信设备1”)的结构的内部透视图。通信设备1包括由太阳能电池发电的自发电类型电源。

如图1所示，通信设备1包括：球状壳体2；长方体外层壳体3，其包围球状壳体2；以及具有低摩擦的液体4，其包含在球状壳体2与外层壳体3之间。球状壳体2和外层壳体3足以透射一定波长范围内的光，太阳能电池5能够通过该波长范围内的光来发电。举例而言，球状壳体2和外层壳体3可以由透明的丙烯酸树脂形成。附带地，球状壳体2可以具有这样的结构：使得仅位于太阳能电池5(下文将加以介绍)对面并用作通向太阳能电池5的光入射路径的部分足以透射太阳能电池5能够通过其来发电的波长范围内的光。此外，液体4也足以透射太阳能电池5能够通过其来发电的波长范围内的光。

球状壳体2内包含太阳能电池板5、电路部分6以及平衡锚7。平衡锚7位于球状壳体2内的下部空间，并且太阳能电池板5位于球状壳体2内的上部空间，以及太阳能电池板5的光接收表面朝向壳体2的上部。

根据上述结构，由于放置球状壳体2使得无论外层壳体3的姿势如何平衡锚7位于的下部空间总是朝向地表面方向，所以太阳能电池板5总是保持水平位置并朝向上面。即使通信设备1安装于倾斜的地方，位于设备1内的太阳能电池板5仍然在水平位置处朝向上面，并且即使当外层壳体3例如被倒置时设备1的角度剧烈改变，太阳能电池板5也立即重新对自身复位并朝向上面。在这种方式中，通信设备1可以保持太阳能电池板5使得太阳能电池板5的光接收表面受到阳光照射，并且稳定地实现蓄电。

尽管太阳能电池板5位于平衡锚7的上方，在本实施方式中平衡锚7位于球状壳体2内的下方部分，但是在其他实施方式中太阳能电池板5可以位于球状壳体2的侧部或类似的地方，只要太阳能电池板5与平衡锚7并不位于相对于球状壳体2的中心的同一方向。此外，具有低摩擦且足以透射太阳能电池5能够通过其来发电的波长范围内的光的胶状物质可以作为液体4的替代。

图2是示出了通信设备1的电路部分的结构的框图，该电路部分示出为图1的电路部分6。如图2所示，电路部分6包括CPU部分8、无线电通信部分9、发射/接收天线10、电源部分11、二次电池12以及太阳能电池13。无线电通信部分9将从CPU部分8接收的数字数据信号通过发射/接收天线10无线地发送到其他通信终端。此外，电源部分11具有供电以驱动CPU部分8和无线电通信部分9的功能，并具有在二次电池12中对太阳能电池13产生的发电进行蓄电的功能。

本发明的发明人绘出图3A和图3B作为参考，它们是示出了现有技术的通信设备的天线方向性的示意性外视图，该现有技术的通信设备并不具有通信设备1的特征结构。具体而言，图3A示出了设备在普通使用时的状态，而图3B示出了当翻转设备90度时设备的状态。

同时，图4是示出了根据本发明的这一实施方式的通信设备1的天线方向性的示例的示意性外视图。在此实施方式中，发射/接收天线10位于电路部分6中，使得当位于球状壳体2内的平衡锚7处于稳定位置时发射/接收天线10处于水平位置，这时平衡锚7位于通信设备1的下方部分。此外，发射/接收天线10的方向性具有附图中的8字形式。

3A和图3B示出了在现有技术中，发射/接收天线10固定于通信设备14的壳体。因此，当通信设备14倒置时，发射/接收天线10的方向也被改变并且其方向性可能超出期望的方向范围。所以，通信可能变得困难。同时，如图4所示，即使通信设备1被倒置并且外层壳体3的姿势发生改变，位于球状壳体2的发射/接收天线10仍保持在水平位置并且其方向性基本上固定在图4所示的位置。因此，通信设备可以实现使用发射/接收天线10进行稳定的无线电通信。

第二实施方式

图5是示出了根据本发明的第二实施方式的通信设备的发射/接收天线15和太阳能电池板5之间的位置关系的俯视图。如图5所示，发射/接收天线15与太阳能电池板5位于相同平面。除了太阳能电池板5和发射/接收天线15之间的位置关系之外，本实施方式的结构可以与第一实施方式的结构相同。

根据上述的结构，其支持对太阳能电池板5和发射/接收天线15的紧凑设计，并获得空间上的节约。此外，由于发射/接收天线15被布置为使其围绕太阳能电池板5，从而确保了用于低频带通信的长天线可以容易地实现。

第三实施方式

图6是示出了根据本发明的第三实施方式的发射/接收天线16和太阳能电池板5之间的位置关系的侧视图。如图6所示，根据这一实施方式，发射/接收天线16在通信设备中位于太阳能电池板5的下方。除了太阳能电池板5和发射/接收天线16之间的位置关系之外，本实施方式的结构可以与第一实施方式的结构相同。

根据上述的结构，发射/接收天线16不会干扰对太阳能电池板5的照射。另外，由于发射/接收天线16被布置在太阳能电池板5的下面，所以其支持对太阳能电池板5和发射/接收天线16的紧凑设计，并获得空间上的节约。

第四实施方式

图7是示出了根据本发明的第四实施方式的发射/接收天线17和太阳能电池板5之间的位置关系的侧向透视图。如图7所示，在这一实施方式中，多个发射/接收天线17位于太阳能电池板5的侧面。除了太阳能电池板5和发射/接收天线17之间的位置关系之外，本实施方式的结构可以与第一实施方式的结构相同。由于发射/接收天线17位于太阳能电池板5的侧面，所以它们不会干扰对太阳能电池板5的照射。另外，通过布置几个天线17，其可以便于多个带宽的使用以及天线方向性的调整。

第五实施方式

图8是示出了根据本发明的第五实施方式的通信设备18的天线方向性的示意性外视图。如图8所示，在通信设备18中使用了全向发射/接收天线19。除了发射/接收天线19的方向性之外，通信设备18的结构可以与第一实施方式的结构相同。

在第一实施方式中，当发射/接收天线10的角度由于外层壳体的运动而改变时，天线的位置由于平衡锚7而回到其原始位置。然而，如果发射/接收天线10的方向在一个水平面上发生改变，则水平面内的天线方向性也可能会改变。此时，在通信设备18中使用全向天线19。因此，即使天线19的方向在水平面上发生改变，其仍可以实现稳定通信。

第六实施方式

图9是示出了根据本发明的第六实施方式的通信设备20的天线方向性的示意性外视图。如图9所示，通信设备20使用在太阳能电池板(未示出)的光接收表面所朝向的方向(即，向上和向下方向)具有较强方向性的发射/接收天线21。除了发射/接收天线21的方向性之外，通信设备20的结构可以与第一实施方式的结构相同。类似于第一实施方式，在本实施方式中，太阳能电池板(未示出)总是朝向上面。在通信设备20安装于地表并且与通信设备20通信的终端位于通信设备20的上方的情况下，通信设备20可以通过使天线的方向性定向为从通信设备20向上来降低浪费的功率损耗。

第七实施方式

图10是示出了根据本发明的第七实施方式的通信设备22的天线方向性的示意性外视图。如图10所示，通信设备22使用在从球状壳体2的中心指向平衡锚7的重心的方向上具有最弱方向性的发射/接收天线23。除了发射/接收天线23的方向性之外，通信设备22的结构可以与第一实施方式的结构相同。类似于第一实施方式，在本实施方式中，太阳能电池板(未示出)和发射/接收天线23的姿势通过球状壳体2的旋转而总是保持在固定位置，因为这时平衡锚向下移动。在通信设备23安装于地表的情况下，其可以通过减小天线23面对地表面的方向性来降低浪费的功率损耗。

第八实施方式

图11是示出了根据本发明的第八实施方式的通信设备24的内部透视图。在上述第一实施方式中示出了一个球状壳体2位于外层壳体3中这样的结构。不同于第一实施方式，如图11所示，通信设备24具有两个位于外层壳体25内的球状壳体2。无需多言的是，还可以通过改变外层壳体25的形状和大小，在外层壳体25内布置三个或更多球状壳体2。

根据由此所描述的本发明，应该明确本发明的实施方式可以以多种方式改变。不应将这种改变看作是脱离了本发明的精神和范围，并且因为所有这些修改对于本领域技术人员是显而易见的，所以这些修改也被视为包括在随附的权利要求书的范围之内。

Claims (8)

1.一种无线电通信设备，包括：

电源设备，其具有由太阳能电池提供的发电功能以及由二次电池提供的蓄电功能；

球状壳体，在其中具有用于无线电通信的电路部分，所述电路部分包含所述电源设备，所述球状壳体的至少一部分被用作通向所述太阳能电池的光入射路径，该部分可透射一定光波长范围内的光，所述太阳能电池能够通过所述光波长范围内的光来发电；

平衡锚，其位于所述球状壳体内；

外层壳体，其由可透射所述光波长范围内的光的材料构成，所述球状壳体位于所述外层壳体之中；以及

液态或胶态物质，其包含在所述球状壳体以及所述外层壳体之间，所述液态或胶态物质可透射所述光波长范围内的光；

其中所述球状壳体与所述物质之间的摩擦足够小，使得所述球状壳体可以在所述外层壳体之内根据所述平衡锚由于重力的运动而旋转。

2.根据权利要求1所述的无线电通信设备，其中：

所述太阳能电池包括位于所述球状壳体之内的至少一个太阳能电池板，以及

所述太阳能电池板被布置为：当所述平衡锚处于稳定位置时，所述太阳能电池板的光接收表面朝向上面或侧面，这时所述平衡锚位于所述球状壳体的中心的下方。

3.根据权利要求2所述的无线电通信设备，进一步包括发射/接收天线，其被布置在与所述太阳能电池板相同的地方。

4.根据权利要求2所述的无线电通信设备，进一步包括发射/接收天线，其被布置在所述太阳能电池板的下面。

5.根据权利要求2所述的无线电通信设备，进一步包括发射/接收天线，其被布置在所述太阳能电池板的侧面。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的无线电通信设备，其中所述发射/接收天线的方向性是全向的。

7.根据权利要求3-5中任一项所述的无线电通信设备，其中所述发射/接收天线在所述太阳能电池板的光接收表面所朝向的方向上具有较强的方向性。

8.根据权利要求3-5中任一项所述的无线电通信设备，其中所述发射/接收天线在从所述球状壳体的中心指向所述平衡锚的重心的方向上具有最弱的方向性。

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