CN1451187A - 组合蜂窝/卫星无线通信装置 - Google Patents

Abstract

一种移动电话，包括手机，其具有收发机，收发机适于有选择地在蜂窝和卫星模式下进行通信。手机包括蜂窝天线，其适于接收蜂窝信号；用于卫星天线的连接器；开关，其适于有选择地将蜂窝天线或连接器连接到收发机。卫星天线适于有选择地连接到移动电话手机的连接器，卫星天线适于接收卫星信号。卫星天线包括在第一部分中的一个腔体以及柱塞，腔体适于接纳和摩擦地固定蜂窝天线，柱塞适于接合开关，以便断开蜂窝天线与收发机的连接，并且当卫星天线被固定到手机连接器时把卫星天线连接到收发机。

Description

组合蜂窝/卫星无线通信装置

发明背景

本发明涉及无线通信装置，更具体地，涉及以工作在不同频带的不同模式发送和接收信号的无线通信装置，诸如蜂窝和卫星通信。

无线通信装置，诸如蜂窝和卫星电话通过无线电信号进行通信。为了正确地接收和发送信号，在特定的通信系统(例如，蜂窝或卫星通信系统)中，必须具有适当的天线，它被调谐来按系统(具有所述天线的设备使用于该系统)的频带内的频率/波进行工作。对于打算被使用于卫星系统的设备，系统的便携式手机所需要的天线的尺寸会相当大(例如，像古巴雪茄)。这样的天线对于给定其尺寸和重量的便携式手机可以是特别不利的。无线通信装置用户越来越期望能够把手机自然地放置在他们的口袋(正如今天对于蜂窝电话很平常的那样)，由于对于需要这样大的天线的卫星通信装置无法做到这一点，连同其它因素，大大地阻碍市场接受这样的设备。可以蜂窝和卫星系统运行的双模式设备，面临同样的问题，因为它们也需要一个或多个天线调谐来正确地通过两个系统运行，包括用于接收在卫星系统带宽中的信号的大的天线。

本发明针对克服上述的一个或多个问题。

发明概要

本发明的一个方面，提供了移动通信装置，包括便携式手机，它包括收发机，用来选择地在第一和第二无线模式下进行通信。手机包括：第一天线，其适于接收和发送具有第一范围内的波长的无线电信号；连接器；开关，其适于选择地将第一天线或连接器连接到收发机。也提供了第二天线，其适于选择地连接到便携式手机的连接器。第二天线适于接收和发送具有第二范围内的波长的信号，第二范围中的波长不同于在第一范围中的波长。

在本发明的这个方面的一种形式中，第二天线包括口袋夹，由此当第二天线没有连接到便携式手机连接器时，移动通信装置用户可以在用户的口袋中可靠地携带第二天线。

在另一种形式中，连接器包括在便携式手机上的电接触点，其用于在第二天线被连接到手机连接器时，将第二天线到收发机。

在再一种形式中，在第二天线中提供一个腔体，用来接纳第一天线，当第一天线被接纳在第二天线腔体中时，被摩擦地固定到第二天线。在相关的形式中，第二天线腔体具有至少一部分小于第一天线，其中第二天线腔体和第一天线中至少一个是弹性地可变形的。

在再一个优选的形式中，第一天线被调谐以接收和发送在第一范围内的信号，还适于接收和发送包括第二范围内的信号的宽频带信号。

在其他的优选形式中，柱塞适于与开关接合，以便在第二天线被固定到便携式手机连接器时，断开第一天线与收发机的连接并把第二天线连接到收发机，连接器包括沿轴向留出空间的连接部件。优选的形式也用于具有第一范围中的波长的蜂窝信号和具有第二范围中的波长的卫星信号，并设置模式开关来将收发机在蜂窝和卫星模式之间有选择地切换。

在又一个优选的形式中，第二天线包括第一和第二部分，第一部分适于选择连接到便携式手机的连接器，第一部分包括一个部件，其适于在第二天线被连接到连接器时，连接到开关；第二部分包括天线辐射元件。在第一和第二部分之间提供了可转动的连接，可转动的连接适于使第二部分相对于第一部分在位置上调整。在再一个优选的形式中，同轴电缆从第一部分部件延伸到天线辐射元件，当第二天线被连接到连接器时，同轴电缆把天线辐射元件连接到开关，并且第一和第二部分基本上是纵向的，枢轴连接大致端对端地连接第一和第二部分，由此将一个第二天线部分相对于另外的第二天线部分关于基本上垂直于第二天线的第一和第二部分的纵向的轴旋转进行位置调节。

在本发明的另一个方面，提供了包括手机的移动电话，其包括收发机，收发机适于有选择地在蜂窝和卫星模式下进行通信。手机包括蜂窝天线，蜂窝天线适于接收和发送蜂窝波长的信号；用于卫星天线的连接器；开关，其适于有选择地将蜂窝天线或连接器连接到收发机。也提供了卫星天线，其适于有选择地连接到移动电话手机的连接器，卫星天线适于接收和发送卫星波长的信号。

本发明的这个方面的优选的形式包括正如蜂窝和卫星系统中所使用的、本发明第一方面描述的上述优选形式。

本发明的这个方面的另一个优选的形式在于，蜂窝天线还适于接收卫星寻呼信号。

本发明的再一个方面，提供了操作移动通信装置的方法，包括以下步骤：(1)利用连接到移动通信装置的收发机的第一天线接收和发送蜂窝电话信号和控制卫星信号，(2)当选择到接收和发送业务信道卫星信号时，有选择地把第二天线连接到收发机，因而第一天线被调谐到蜂窝和卫星电话信号波长，并且第二天线被调谐到卫星信号波长。

附图简述

图1是在蜂窝模式下实施本发明的蜂窝电话手机的平面图；

图2是连接有卫星模式天线的处于卫星模式下的图1的蜂窝电话手机的平面图；

图3是类似于图1所示的蜂窝电话手机的侧视图，示出了按照本发明的示例的机电部件；

图4是图3的手机的连接端以及相关的卫星模式天线的视图；

图5是图3的手机的平面图，示出被连接到手机的卫星模式天线；

图6是带有连接到手机上的卫星模式天线的与图3类似的侧视图。

发明详细说明

图1-2总的示出实施本发明的无线便携式手机10。如图所示，手机10包括扬声器11，显示器12，按板输入装置14，话筒15和蜂窝模式天线16。一旦充分了解本发明，本领域技术人员将会认识到，手机10设有除这里描述的以外的各种特性和功能，本说明集中在具体涉及到本发明的特性。

蜂窝模式天线16被调谐来接收和发送蜂窝频段的无线电信号(即，具有位于蜂窝电话系统的带宽内的频率/波长的信号，所述系统是手机10需要使用的)。

正如此后将更充分地了解的，本发明的手机10要被使用于两个不同类型的系统，具体地是地面蜂窝系统和卫星系统。这些系统通常运行在不同的信号带宽(例如，用于地面蜂窝系统的900MHz级和用于卫星系统的1.6GHz级)，因此，蜂窝模式天线16将被调谐到蜂窝带宽而不是卫星带宽。

然而，应当知道，在优选的模式下，正如使用于配备有高穿透寻呼模式的移动卫星系统所采用的模式，诸如AceS(亚洲蜂窝卫星系统)，蜂窝模式天线16可被宽频带化，这样，它也足以用作用于卫星模式的寻呼天线。在这样的系统中，卫星系统以比起正常通信信号大得多的功率发送寻呼消息(例如，表示有通过卫星系统进入手机的来电)。这样的功率增加使得卫星寻呼信号能够被充分接收，即使蜂窝天线16对于卫星带宽的信号不是最佳的，以及当收发机工作在卫星模式时(即，正在寻找卫星带宽中的信号时)，手机10中的收发机将能够接收寻呼。

虽然本发明在这里是具体参照结合蜂窝和卫星系统(例如，地面GSM和ACeS)运行的双模式进行描述的，但应当知道，本发明在广义上可被用于采用不同的带宽的系统(其中对于不同的带宽需要不同的天线)的任何组合，并且在不同的天线中的一个时手机10增加重量或体积情况下是特别有利的。

覆盖蜂窝模式天线16的天线罩18的外表面确定具体的形状，诸如圆柱形，并且卫星模式天线26配备有适当的匹配的腔体30(见图2)，这样，卫星模式天线26可以适当地固定在蜂窝模式天线16上，蜂窝模式天线16用作卫星模式天线26的机械支持(这样的连接在下面具体地在图4中进一步描述)。具体地，在一个优选实施例中，腔体30和天线罩18相匹配，这样，它们有摩擦连接，会将它们固定在一起(例如，腔体30是可变形的，但略小于天线罩18)，如被固定在魔幻标记器(magic-marker)上的帽。然而，应当看到，提供其他连接装置也是属于本发明的范围，所述连接装置包括一种结构，其中两个部件(天线16和腔体30)或其中之一是可弹性变形的，由此当这两个部件被连接时，定位槽或类似的结构将变形，然后当与另一个部件中的匹配凹口对准时，扣接就位。

在如图2所示的优选形式中，卫星模式天线26包括适当的枢轴连接装置34，其允许卫星模式天线26的两个大致纵向延伸的端部36，38彼此相对地关于大致垂直于端部36，38的纵轴转动。在优选的形式中，枢轴连接装置34没有可以挤痛用户或夹住用户头发的暴露开口等。

卫星模式天线26包括口袋夹44，由此，当卫星模式天线26不使用时，手机用户可以把卫星模式天线像笔或标准的魔幻标记器那样可靠地放置在他或她的衬衫口袋中(如图1所示)。如图2所示，口袋夹44设在天线罩端部38上，但应当知道，口袋夹44也可以设在具有腔体30的端部36上。

图3-6显示以上参照图1-2总的描述的本发明的优选实施例的机电详细情况。而且，为了简化说明起见，某些内部部件由于隐蔽在手机10’内没有显示出，但本领域技术人员容易知到这些部件在手机机壳内的优选的位置。

如图3所示，手机10’包括机械开关50，它把蜂窝模式天线16的天线辐射元件52连接到模式选择开关54。模式选择开关54，可以由用户的输入(例如，通过按板输入装置14)被改变，或可以通过手机10’响应于用户菜单设置值和信号检测算法而自动改变，切换连接到天线16(或如图5上描述的26)的收发机56的运行模式(收发机56在这里仅仅用一般的术语进行描述；本领域技术人员一旦全面了解本发明后将会容易地认识到适合于接收发送按照无线系统(手机采用该系统)标准的无线电信号的适当的收发机和相关的部件，所以，关于这些部件的详细说明在这里不作阐述)。

例如，如图3所示，开关54被设到蜂窝模式端子58，这样，收发机56从蜂窝模式天线16接收发送蜂窝频段信号。开关54可被改变到卫星模式端子60，在这种情形下，收发机56从蜂窝模式天线16接收发送卫星频段信号(正如前面描述的，虽然蜂窝模式天线16对于卫星频段的信号可能不是最佳的，但它仍旧适合于接收系统中的寻呼信号，在所述系统中寻呼信号的功率通过卫星增大)。

图4显示在手机10’与卫星模式天线26之间的一个优选的机械连接。具体地，手机10’包括蜂窝模式天线16，如前面所述，它被接纳在卫星模式天线26的腔体30中。电连接器66也被设在手机10’上，并包括适当的接触点，从而与卫星模式天线26上的电接触点相连接，正如在下面进一步描述的。柱塞70从卫星模式天线26的底部伸出，并被接纳在手机10’的凹口72中，以便自动改变机械开关50的位置，也正如下面描述的。也可以提供附加的机械零件，诸如口袋夹74和凹口76，以便在需要时把卫星模式天线26进一步可靠地连接到手机10’，以及有助于承受可能出现的应力，以便保护蜂窝模式天线16和柱塞70不受损害。然而，应当知道，在本发明的范围内在手机10’与卫星模式天线26之间也可以使用不同于图4所示的连接器。

在图5-6中，卫星模式天线26被显示为连接到手机10’。如图6最佳显示的，卫星模式天线26包括用于卫星系统(手机被设计成采用该系统)的适当的天线辐射元件80。在优选实施例中，卫星模式天线辐射元件80包括四分螺旋(QFH)天线，天线被调谐成可以接收发送卫星带宽中的无线电信号。QFH天线的设计在美国专利No.5,896,113(“Quadrifilar Helix Antenna with Switching Diodes”)以及5,909,196(“Quadrifilar He1ix Antenna with Integra1Impedance-Matching”)和5,920,292(“Dual Band Quadrifilar HelixAntenna with Integral Half Duplex”)中予以披露，这些专利的全部公开内容在这里作为引用包括进来。然而，应当知道，被充分调谐成可以接收发送卫星(或其他第二系统)带宽中的信号的另外的天线辐射元件也可用于本发明。应当指出，对于所显示的配置，卫星模式天线辐射元件80位于用户的耳朵通常位置的上方，由此，使得由用户头部潜在地造成的任何干扰最小化。

适用的电连接器(诸如同轴电缆84)从辐射元件80延伸到卫星模式天线26的末端，并接触到手机10’中的电连接器66。柱塞70与机械开关50接合，以便当卫星模式天线26连接到手机10’时，自动断开与蜂窝模式天线16的连接，如图6所示，这样，卫星模式天线辐射元件80被连接到模式选择开关54，它通过所连的卫星模式天线26连接到卫星模式端子60。

虽然希望模式选择开关54可以通过用户输入进行改变(以便在蜂窝模式天线16通过开关50被连接时，由使用者选择其中一种模式，如上所述)，但当卫星模式天线26被连附时使模式选择开关54适当地自动切换到卫星模式端子60也属于本发明的范围内。

还应当看到，开关50，54可以具有与如图所示的不同的结构。例如，模式选择开关54可以仅仅是在手机10’的处理器中进行编程，而不是图3和6上为了简化而显示的机械开关结构。而且，机械开关50可以是任何其他开关(甚至不一定要归类为机械开关)，它把卫星模式天线辐射元件80电耦合到收发机56，并在卫星模式天线26被连接到手机10’时(最好自动地连接)断开蜂窝天线辐射元件52与收发机56的连接。

另一个方法可以是把开关50和电接触点66一起去除。而是把手机10上的天线16适当地做成双频段，以便接收发送蜂窝频段频率和卫星频段频率。当运行在卫星频段频率时，卫星模式天线26可以通过把天线16装配到卫星模式天线26的腔体30中，而机械地连接到手机天线16。然后，电能可以通过感性和/或容性装置耦合到卫星天线26，或从卫星天线26被耦合，这对于本领域技术人员是显而易见。这样的从一个天线耦合电能到另一个天线的装置在技术上是熟知的，例如，它被使用于汽车用具，由此当手机被放置在汽车内的汽车用具保持器中时，向着和来自手机天线的电能被耦合到和耦合自位于汽车外面的汽车天线。

而且，应当看到，可以提供类似的适合的连接，用于在用户处在汽车中时，连接(例如，通过同轴电缆)汽车用具的外部天线，天线被调谐以便以用于卫星模式运行的卫星系统带宽中的信号频率工作。

因此，现在应当看到，按照本发明的手机10可以在一个模式(蜂窝)下运行，而没有大的和笨重的卫星模式天线26的负担。假定手机10最频繁地运行在一个模式(蜂窝)，用户将能够没有尺寸和重量负担地携带手机10，潜在地解放用户，使得用户方便地在他或她的口袋中携带手机10(通过使得手机10的设计不受卫星模式天线所需要的尺寸的约束)，由此，增加了用户对这样的手机10及其工作的系统的可接受性和市场需求。

仅仅当手机10打算被用于卫星模式以便与卫星系统进行通信时，才需要将卫星模式天线26连接到手机10。在这种情形下，天线26可以容易地连接到手机10，用它代替蜂窝模式天线16来连接到收发机56，此后进行适当的操作，使得天线26被调谐成用于对卫星系统带宽内的信号进行适当的处理。

通过学习本说明书、附图和所附权利要求书，可以知道本发明的其它方面、目的和优点。然而，应当知道，本发明可以以另外的形式被使用，其中可以得出上述本发明和优选实施例的全部目的和优点的一部分。

Claims (24)

1.一种移动通信装置，包括：

便携式手机，手机包括适于有选择地以第一和第二无线模式进行通信的收发机，所述手机包括

第一天线，其适于接收具有第一范围中的波长的无线电信号，

连接器，

开关，其适于有选择地将第一天线或连接器连接到收发机；

第二天线，其适于有选择地连接到便携式手机的连接器，所述第二天线适于接收具有第二范围中的波长的信号，所述第二范围中的波长不同于在第一范围中的波长。

2.如权利要求1的移动通信装置，其特征在于，所述第二天线包括口袋夹，由此当所述第二天线没有连接到便携式手机连接器时，移动通信装置用户可以在用户的口袋中可靠地携带所述第二天线。

3.如权利要求1的移动通信装置，其特征在于，所述连接器包括在便携式手机上的电接触点，电接触点适于在所述第二天线被连接到手机连接器时把第二天线连接到收发机。

4.如权利要求1的移动通信装置，还包括位于所述第二天线中的一个腔体，腔体适于接纳所述第一天线，但所述第一天线被接纳在所述第二天线腔体内时，所述第一天线被摩擦地被固定到所述第二天线。

5.如权利要求1的移动通信装置，还包括在所述第二天线中的腔体，腔体用来接纳所述第一天线，所述第二天线腔体至少具有一部分小于所述第一天线，其中所述第二天线腔体和第一天线中至少一个是可弹性变形的。

6.如权利要求1的移动通信装置，其特征在于，所述第一天线被调谐成可以接收在第一范围内的信号，还适于接收包括在第二范围内的高功率信号的宽频带信号。

7.如权利要求1的移动通信装置，还包括柱塞，其适于接合开关，以便断开第一天线与收发机的连接，并在第二天线被固定到便携式手机连接器时把第二天线连接到收发机。

8.如权利要求1的移动通信装置，其特征在于，所述连接器包括沿轴向留出空间的连接部件。

9.如权利要求1的移动通信装置，其特征在于，蜂窝信号具有第一范围中的波长，卫星信号具有第二范围中的波长，还包括模式开关，其用于在蜂窝和卫星模式之间有选择地切换收发机。

10.如权利要求1的移动通信装置，其特征在于，所述第二天线包括：

第一部分，其适于有选择地连接到便携式手机的连接器，所述第二天线第一部分包括一个部件，该部件适于在所述第二天线被连接到连接器时，连接到开关；

在第二天线的第二部分中的天线辐射元件；

在所述第二天线第一部分和所述第二天线第二部分之间的可转动连接，所述可转动连接适于使所述第二天线第二部分相对于第二天线第一部分进行位置调整。

11.如权利要求10的移动通信装置，还包括同轴电缆，同轴电缆从第一部分部件延伸到天线辐射元件，当所述第二天线被连接到所述连接器时，所述同轴电缆把所述天线辐射元件连接到开关。

12.如权利要求10的移动通信装置，其特征在于，所述第二天线第一和第二部分基本上是纵向的，并且所述枢轴连接大致端对端地连接所述第二天线第一和第二部分，由此所述位置调整是第二天线的一个部分相对于第二天线的其余部分关于基本上垂直于第二天线的第一和第二部分的纵向的轴线旋转。

13.一种移动电话，包括：

移动电话手机，其包括收发机，收发机适于可选择地在蜂窝和卫星模式下进行通信，所述手机包括

蜂窝天线，其适于接收蜂窝波长的信号，

用于卫星天线的连接器，

开关，其适于有选择地将蜂窝天线或连接器连接到收发机；

卫星天线，其适于可选择地连接到移动电话手机的连接器，所述卫星天线适于接收卫星波长的信号。

14.如权利要求13的移动电话，其特征在于，所述卫星天线包括口袋夹，由此，当所述卫星天线没有连接到移动电话手机连接器时，移动电话用户可以在用户的口袋中可靠地携带所述卫星天线。

15.如权利要求13的移动电话，其特征在于，

所述连接器包括移动电话手机上的电接触点，其适于在所述卫星天线被连接到手机连接器时把卫星天线连接到收发机，以及

还包括在所述卫星天线中的腔体，所述腔体适于接纳所述蜂窝天线，当所述蜂窝天线被接纳在所述卫星天线腔体中时，其被摩擦地固定于所述卫星天线。

16.如权利要求13的移动电话，其特征在于，所述蜂窝天线还适于接收高功率卫星寻呼信号。

17.如权利要求13的移动电话，还包括柱塞，其适于接合开关，以将蜂窝天线与收发机断开，并在卫星天线被固定到移动电话手机连接器上时把卫星天线连接到收发机。

18.如权利要求13的移动电话，其特征在于，所述连接器包括沿轴向留出空间的连接部件。

19.如权利要求13的移动电话，还包括模式开关，其用于将收发机在蜂窝和卫星模式之间有选择地进行切换。

20.如权利要求13的移动电话，其特征在于，所述卫星天线包括：

第一部分，其适于有选择地连接到移动电话手机的连接器，所述卫星天线第一部分包括一个部件，该部件适于在所述卫星天线被连接到连接器时，连接到开关；

位于卫星天线的第二部分中的天线辐射元件；

位于所述卫星天线第一部分和所述卫星天线第二部分之间的可转动连接，所述可转动连接适于在所述卫星天线被连接到连接器时使所述卫星天线第二部分相对于移动电话手机进行位置调整。

21.如权利要求20的移动电话，还包括同轴电缆，其从第一部分部件延伸到天线辐射元件，当所述卫星天线被连接到所述连接器时，所述同轴电缆把所述天线辐射元件连接到所述收发机。

22.如权利要求20的移动电话，其特征在于，所述卫星天线第一和第二部分基本上是纵向的，并且所述枢轴连接大致端对端地连接所述卫星天线第一和第二部分，由此所述位置调整是卫星天线的一个部分相对于卫星天线的另一个部分关于基本上垂直于卫星天线的第一和第二部分的纵向的轴旋转。

23.如权利要求13的移动电话，其中所述卫星天线基本上是纵向的。

24.一种操作移动通信装置的方法，包括以下步骤：

用被连接到移动通信装置的收发机的第一天线接收蜂窝电话信号和控制信道卫星信号；

当选择接收和发送业务信道卫星信号时，把第二天线有选择地连接到收发机，所述连接步骤自动地断开第一天线与收发机的连接；

因而，所述第一天线被调谐到蜂窝电话信号波长，而所述第二天线被调谐到卫星信号波长。

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