CN1296670A - 用来减小无线电发射机中的功率消耗的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种用来显著减小在带有无线电发射机的移动无线电装置中的热聚积的机构。本发明特别适用于PC卡无线电调制解调器。按照本发明的一个方面,通过监视移动无线电装置的温度,控制移动无线电装置中的装置温度;如果移动无线电装置的温度超过一个阈值,那么当移动无线电装置要发射信息时,减小移动无线电装置的发射功率,由此减小在移动无线电装置内产生的热量,并且使移动无线电装置的温度降低。发射功率减小到足以使移动无线电的温度降低,但不会如此之大,以致于影响在一般情况下的发射可靠性。代之以减小功率级,也可以通过在发射期间的间隔处插入短暂间歇,减小发射功率,在这些间歇期间断开发射放大器,并且特别是,当联接到移动无线电装置上的主计算机正在从移动无线电装置接收数据时,把短暂间歇插入在SAT信号中。使间歇的持续时间足够短,从而不失去无线电连接。

Description

用来减小无线电发射机中的功率消耗的方法和设备
本发明涉及无线电发射机中的热聚积的防止。
对无线电数据和声音连通性的需求正在不断增大。无线电数据连通性一般使用无线电调制解调器/无线电组合实现。这种组合一般常常称作无线电调制解调器。
存在用于各种无线电发射标准的无线电调制解调器。一种这样的标准是CDPD，即蜂窝数字包数据标准。CDPD服务作为在用于蜂窝电话通信的AMPS，即高级移动电话系统，标准的顶部上的叠置实现。在AMPS内，依据蜂窝电话离监督无线电基站的距离，指令蜂窝电话以几个不同功率级之一发射。类似地，指令CDPD无线电调制解调器的无线电以几个不同功率级之一发射。在AMPS/CDPD内的名义功率级表示在表1中。
表1．移动站名义功率级
移动站功率级(PL) 移动衰减代码(MAC)     名义ERPdBW*移动站功率级Ⅰ      Ⅱ       Ⅲ
    0     000     6     2     -2
    1     001     2     2     -2
    2     010     -2     -2     -2
    3     011     -6     -6     -6
    4     100     -10     -10     -10
    5     101     -14     -14     -14
    6     110     -18     -18     -18
    7     111     -22     -22     -22
对于功率级0的瓦特名义ERP值是：
Ⅰ．+6 dBW=4.0 W
Ⅱ．+2 dBW=1.6 W
Ⅲ．-2 dBW=0.6 W
当前，用于无线电调制解调器的普通形状因素是以前称作PCMCIA卡的PC卡的那种。在使用期间，PC卡插入在诸如笔记本计算机之类的计算机中的PC卡槽中。通常PC卡无线电调制解调器带有一个延伸到PC卡槽外部的部分。然而，希望把PC卡无线电调制解调器完全装在PC卡槽中。当把这样一种PC卡插入到PC卡槽中时，除小端面之外，PC卡的表面面积全部由PC卡槽包围，大大地限制空气循环。
因为第一PCMCIA卡一般是存储器卡和其他的低功率装置，所以PCMCIA标准很少或没有考虑到散热。类似地，当前PC卡没有提及散热问题。因此，对于所述类型的PC卡无线电调制解调器，如果进行在高功率级下的长时间发射，热聚积可能出现。这种热聚积在几个方面是有害的。热聚积可能减小无线电调制解调器的预期使用寿命。而且，热可能聚积到这样一种程度，当用户从PC卡槽撒出无线电调制解调器时，无线电调制解调器摸着较热。在极端情况下，调制解调器可能热得足以引起难受或甚至中度烧伤。在任何情况下，这种热聚积可能是用户方惊恐的原因。
因此，存在有对这样一种方法和设备的需要，由此显著减小在无线电调制解调器或包括无线电发射机的其他装置中的热聚积。本发明满足这种需要。
一般地说，本发明提供一种用来显著减小在带有无线电发射机的移动无线电装置中的热聚积的机构。本发明特别适用于PC卡无线电调制解调器。按照本发明的一个方面，通过监视移动无线电装置的温度，控制移动无线电装置中的装置温度；如果移动无线电装置的温度超过一个阈值，那么当移动无线电装置要发射信息时，减小移动无线电装置的发射功率，由此减小在移动无线电装置内产生的热量，并且使移动无线电装置的温度降低。发射功率减小到足以使移动无线电的温度降低，但不会如此之大，以致于影响在一般情况下的发射可靠性。在这方面，该技术利用为诸如CDPD(蜂窝数字包数据)标准之类的通常采用无线电数据传送标准建立的额外余量。
按照本发明的另一个方面，移动无线电装置包括一个功率放大器、一个温度可变元件、及一个联接到功率放大器和温度可变元件上的微处理器/微控制器。一个联接到微处理器/微控制器上的存储器以上述相同方式包含用来监视装置温度、和当超过温度阈值时减小发射功率的指令。移动无线电装置可以便利地形成为PC卡。
按照本发明的另一个方面，通过在利用移动无线电装置的发射期间的间隔处插入短暂间歇减小热量和功率，有效地减小发射工作循环，发射放大器在这些间歇期间断开。使间歇的持续时间足够短，从而不失去无线电连接。
在另一个实施例中，监视联接到移动无线电装置上的主处理器的数据传送模式(即接收模式或发射模式)。在当主处理器接收数据时的情况下，把短暂间歇插入到从移动无线电装置发射的SAT信号中，其中在这些间歇期间断开发射放大器，并且使间歇的持续时间足够短，从而不失去无线电连接。在一个实施例中，数据传送模式由联接在移动无线电装置与主处理器之间的调制解调器内的微处理器监视。
由联系附图的如下描述，可以进一步理解本发明。在附图中：
图1是包括移动无线电装置的计算机系统的方块图；
图2是计时图，表示作为时间函数的无线电传送的温度和功率级；
图3是计时图，表明通过降低发射功率级的发射功率减小；及
图4是计时图，表明通过在发射期间在间隔处插入短暂间歇的发射功率减小，在这些间歇期间断开发射放大器。
下面参照图1，方块图表示其中可以使用本发明的一种计算机系统100。一个移动无线电装置101联接到一个调制解调器103上。调制解调器103又联接到一个主计算机105上。在示范实施例中，以PC卡的形式可以实现移动无线电装置101和调制解调器103，如在1996年10月1日提出且通过参考包括在这里的、标题为TWO-PIECE PCMCIA MULTI-MODE WIRELESS MODEM(两件PCMCIA多模式无线电调制解调器)的美国专利申请No.08/724，459(Attorney’s Docket No.024938-025)中更详细描述的那样。
调制解调器103经一个标准PCMCIA或PC卡接口102接合到主计算机105上。调制解调器103的操作由调制解调器103内的一个微处理器或微控制器107控制。调制解调器103经一个通用目的接口104接合到无线电101上。
无线电101的操作由无线电101内的一个微处理器或微控制器109控制。微处理器/微控制器109向无线电101内的一个功率放大器111发出信号，包括一个“键合”无线电(接通功率放大器)或“脱合”无线电(断开无线电)的控制信号、和一个确定功率生成级(即驱动功率放大器如何猛烈)的控制信号。功率放大器111联接到辐射放大发射信号的天线113上。
一个热敏电阻115或其他适当温度敏感元件安装在无线电105内，并且联接到微处理器/微控制器109上。在间隔处，微处理器/微控制器109取样由热敏电阻115产生的信号，并且把信号转换成数字量。该量然后经调制解调器103传送到主计算机105，其中它在主计算机105的显示屏幕上图形显示。如果无线电105的温度超过一个可以舒适握住无线电105的温度，则可以借助于图形显示器117把该事实通知用户。
数字化温度读数也用来以这样一种方式控制发射功率，以便如果温度升高则提供温度降低的机会。一种控制策略根据两个温度阈值实现，一个高温度阈值和一个低温度阈值。参照图2，假定初始移动无线电装置以高功率级发射，例如在表1中的级6。假定作为具有有限散热能力的PC卡实现移动无线电装置，随着发射继续，移动无线电装置的温度将稳定地升高。当温度达到高阈值(如通过微处理器/微控制器109检测来自热敏电阻115的信号所确定的)时，微处理器/微控制器109向功率放大器111发出一个控制信号，以使它“逆转”到较低功率级。
在图2中表明的例子中，使功率放大器111从级6至级5减小发射功率。功率的这种减小可以减少散热一半或更多。因此，温度开始降低。而且，试验结果指示在一般情况下，作为减小功率发射的结果，经历性能的稍微降低。对性能常常可忽略的影响可以归因于已经建立到表1的功率级结构中的宽大余量。
仍然参照图2，随着温度继续降低，保持减小的功率级，直到温度减小到低阈值。这时，可以增大功率级回到原始级，例如级6。高和低功率级因此定义一个其中温度可以从一个阈值逐渐摇摆到另一个的迟滞带。当然，在较低功率级下(在非常接近于无线电基站之处使用)，温度可能根本不进入迟滞带，或者已经进入迟滞带，可能减小到下阈值下面。
在图2的例子中，通过减小功率级降低发射功率。这种操作方式更清晰地表示在图3中。在图3中，发射功率保持在高级，直到微处理器/微控制器109检测到装置太热(即温度已经达到高阈值)。这时，通过降低功率级减小发射功率。
发射功率可以以除减小功率级之外的方式减小。参照图4，例如，代之以减小功率级，可以通过在发射期间的间隔处插入短暂间歇，减小发射功率。在这些间歇期间断开发射放大器。使间歇的持续时间足够短，从而不失去无线电连接。在AMPS蜂窝系统中，在连接期间连续发射不可听SAT(监督音调)。如果在多于一个预定时间段期间未检测到SAT，则连接脱落。因此把图4中的间歇计算成在持续时间方面比上述SAT暂停时段短。
一种通过在发射期间插入短暂间歇的方法是，监视主计算机正在发射还是正在接收数据，并且当主计算机处于发射模式时，把间歇插入到连续发射的SAT信号中以降低功率。特别是，在图1中所示的系统中，主计算机一般接收比它发射的多的数据。例如，主计算机可以联接到因特网连接上，从而由无线电101的接收机部分接收的大量数据(未表示)下载到主计算机105。在该时间段期间，无线电101连续地发射SAT信号以保持无线电连接。在这种情况下，其中减小功率的一种方式是采用微处理器107，以检测主机105何时处于接收模式，并且如上述那样通过使功率放大器(PA 111)由微处理器109响应从微处理器107发送的控制断续地断开，把间歇插入到SAT信号中。
熟悉本专业的技术人员将会理解，本发明能以其他具体形式实施，而不脱离其精神和基本特征。该描述因此在所有方面认为是说明性的而不是限制性的。本发明的范围由附属权利要求书而不是描述指示，并且进入等效意义和范围内的所有变更因此都打算包括在其中。

Claims (15)

1．一种控制在移动无线电装置中的装置温度的方法，包括步骤：
监视移动无线电装置的温度；和
如果移动无线电装置的温度超过一个第一阈值，则当移动无线电装置要发射信息时，作为移动无线电装置的温度超过阈值的结果，减小移动无线电装置的发射功率，由此减小在移动无线电装置内产生的热量，并且使移动无线电装置的温度降低。
2．根据权利要求1所述的方法，包括进一步的步骤：如果在以后当移动装置要发射信息时移动无线电装置的温度不超过一个第二下阈值，则增大移动无线电装置的发射功率。
3．根据权利要求1所述的方法，其中监视包括取样由一个温度可变元件产生的信号。
4．根据权利要求3所述的方法，其中监视进一步包括把指示所述信号级的数据通信到主计算机，并且在主计算机的屏幕上显示数据的图形表示。
5．根据权利要求1所述的方法，其中减小发射功率包括降低发射功率级。
6．根据权利要求1所述的方法，其中减小发射功率包括减小发射工作循环，以便以断续的中断发射。
7．根据权利要求1所述的方法，其中减小发射功率包括检测所述主计算机何时处于接收模式，并且减小SAT信号的发射工作循环以便以断续的中断发射所述SAT信号。
8．根据权利要求6所述的方法，其中中断具有足够短的持续时间，从而不引起无线电连接失去。
9．根据权利要求7所述的方法，其中中断具有足够短的持续时间，从而不引起无线电连接失去。
10．一种移动无线电装置，包括：
一个功率放大器；
一个温度敏感元件；
一个微处理器/微控制器，联接到功率放大器和温度敏感元件上；及
一个存储器，联接到微处理器/微控制器上，包含用来监视移动无线电装置的温度，并且如果移动无线电装置的温度超过一个第一阈值，则当移动无线电装置要发射信息时，作为移动无线电装置的温度超过阈值的结果，减小移动无线电装置的发射功率；
由此减小在移动无线电装置内产生的热量，使移动无线电装置的温度降低。
11．根据权利要求10所述的方法，其中移动无线电装置形成为PC卡。
12．一种计算机可读介质，包括用来使联接到移动无线电装置上的计算机进行如下操作的指令：
从移动无线电装置接收移动无线电装置的温度的指示；和
产生移动无线电温度的图形显示。
13．一种系统，包括：
一个移动无线电装置，带有一个功率放大器、一个联接到功率放大器上的微处理器/微控制器，并且其中所述移动无线电装置在无线电发射/接收连接期间发射一个SAT信号；
一个主计算机，带有包括一种其中所述主计算机从所述移动无线电装置接收数据的第一模式、且包括一种其中所述主计算机通过所述移动无线电装置发射数据的第二模式的有关数据模式；
一个装置，用来监视所述主计算机的所述数据模式，并且如果所述数据模式处于所述第一接收模式，则所述微处理器/微控制器移动无线电装置使所述SAT信号断续地中断，同时保证所述无线电连接保持，从而减小所述移动无线电装置的发射功率。
14．根据权利要求13所述的系统，其中移动无线电装置形成为PC卡。
15．根据权利要求13所述的系统，其中用于监视的所述装置驻留在一个联接在所述移动无线电装置与所述主计算机之间的调制解调器中。
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