DE69319790T2

DE69319790T2 - Mobiler Datenterminal

Info

Publication number: DE69319790T2
Application number: DE69319790T
Authority: DE
Inventors: Robert Vincent Boca Raton Florida 33486 Jenness; Victor Stuart Delray Beach Florida 33484 Moore
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: Lenovo Singapore Pte Ltd
Priority date: 1992-05-21
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2013-05-12
Also published as: CN1079348A; KR930024221A; CA2093838A1; JPH0637695A; EP0571124A1; US5373300A; DE69319790D1; EP0571124B1; JP2522891B2; CA2093838C; CN1052357C; KR970007046B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verbesserungen bei mobilen Datenstationen und insbesondere Verbesserungen bei einer externen Hochfrequenzantenne zur Verwendung mit einer mobilen Datenstation.
Verteilte Datenverarbeitungssysteme werden beim modernen elektronischen Arbeitsplatz immer üblicher. Solche verteilten Datenverarbeitungssysteme können Tausende von Computern oder Arbeitsplatzrechnern, einschließlich Großrechnern, sogenannten "Personal"-Computern und modernen, tragbaren oder "Laptop"- Rechnern nach dem Stand der Technik, einschließen. In modernen verteilten Datenverarbeitungssystemen können viele solcher Rechner unter Verwendung unterschiedlicher Topologien und verschiedener Arten von Netzwerken, einschließlich Advanced-Peer- To-Peer-Networks (APPN), lokaler Netze (LAN) oder verschiedener anderer Arten von Netzwerken, miteinander verbunden werden. Während Rechnernetzwerke in der Vergangenheit im allgemeinen unter Verwendung von bestehenden Telefon-Überlandleitungssystemen oder einer speziellen Verkabelung miteinander verbunden wurden, verwenden moderne verteilte Datenverarbeitungssysteme häufig überlegenere Kommunikationsmittel.
Beispielsweise haben die zunehmende Leistungsfähigkeit und die rückläufigen Kosten von Mobilfunkübertragungsgeräten dazu geführt, daß diese Technologie eingesetzt wird, um mehrere Rechner miteinander zu verbinden, ohne daß der Zugang zu einer Telefonsteckdose notwendig ist. Diese spezielle Technologie ist in Verbindung mit kleinen, tragbaren, batteriebetriebenen Laptop- oder Notebook-Rechnern besonders wirkungsvoll, bei denen die notwendigen Modem- und Mobilfunkübertragungsschaltungen miniaturisiert sind und rechnerintegriert bereitgestellt werden. Oftmals ist es bei einem solchen Rechner möglich, das Festplattenlaufwerk zu entfernen und diese Unterbaugruppe durch ein kombiniertes Modem- und Mobilfunkübertragungsgerät zu ersetzen, so daß die Datenstation unter Verwendung der Mobilfunkübertragungstechnologie an ein großes Netzwerk angeschlossen werden kann. Somit kann ein Bediener, der einen solchen Rechner verwendet, eine Kommunikation zwischen seinem Rechner und einem verteilten Datenverarbeitungssystem einleiten und Daten zwischen beiden übertragen, ohne daß der Zugang zu Telefon- oder Netzleitungen notwendig ist.
WO 91/04461 beschreibt einen integrierten Datenübertragungsrechner, der mittels eines Mobilfunktelefons über ein Netzwerk kommuniziert. Der Rechner enthält eine Teleskopantenne, die aus dem Rechnergehäuse ausgefahren werden kann. WO 85/00480 beschreibt ein homotropes Antennensystem für ein tragbares Radio, das vorzugsweise zwei Antennen umfaßt, die im Gehäuseinnern befestigt und rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind. DE-A- 37 12 956 beschreibt ein flexibles Kabel, das beispielsweise als Antennenanschluß verwendet werden kann.
Der zunehmende Einsatz solcher Geräte und das Nachrüsten von vorhandenen Laptop- oder Notebook-Rechnern mit solchen Übertragungsmodulen nach dem Kauf führen zu einem Problem bei der Leistungsfähigkeit der Hochfrequenzübertragung. Das heißt, Geräte, die ursprünglich für die Verwendung mit Mobilfunkübertragungsschaltungen vorgesehen sind, werden mit internen, für Mobilfunkübertragungen optimierten Antennenelementen ausgestattet; das Nachrüsten eines Laptop- oder Notebook-Rechners mit einem kombinierten Modem- und Mobilfunkübertragungsgerät nach dem Kauf verursacht jedoch häufig ein Problem, da solche Geräte ur sprünglich nicht für den Anschluß an ein Mobilfunk-Kommunikationsnetzwerk vorgesehen waren.
Die für die Mobilfunkübertragung typischerweise verwendeten Antenneneinheiten bestehen im allgemeinen aus mehreren Antennenelementen, von denen jedes ein Strahlungselement enthält, dessen Länge gleich einem Bruchteil der Wellenlänge ist, die von dem Mobilfunkübertragungsgerät gewöhnlich verwendet wird. Um die Leistungsfähigkeit der Übertragung zu steigern, müssen diese vielen Antennenelemente darüberhinaus Elemente enthalten, die durch einen Mindestabstand voneinander getrennt sind und vorzugsweise räumlich senkrecht zueinander ausgerichtet sein müssen, um die notwendige Trennung und räumliche Diversity zu ermöglichen.
Nach Bezugnahme auf das Vorstehende sollte es für den Fachmann offensichtlich sein, daß ein Bedarf an einer externen Antenne besteht, die sich schnell und wirkungsvoll und in einer Weise, die eine optimale Hochfrequenzübertragung ermöglicht, an einer tragbaren Datenstation befestigen läßt.
Dementsprechend stellt die Erfindung eine mobile Datenstation bereit, die eine Hochfrequenz-Kommunikationseinheit zur Übertragung von. Daten über ein Hochfrequenz-Kommunikationsnetzwerk, eine Mehrelement-Hochfrequenzantenne, die mit der Hochfrequenz- Kommunikationseinheit verbunden ist, und ein Gehäuse, das mindestens zwei weitgehend orthogonale Seiten hat, einschließt und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mehrelement-Hochfrequenzantenne ein flexibles, isolierendes, längliches, rohrförmiges Teilstück hat, das sich außen am Gehäuse befindet, wobei die Antenne ausreichend verformbar ist, damit sie entlang der mindestens zwei weitgehend orthogonalen Seiten positioniert werden kann, wobei mindestens ein Element der Mehrelement- Hochfrequenzantenne auf jeder der mindestens zwei Seiten angeordnet ist.
Die mobile Datenstation mit externer Antenne der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung von beispielsweise jeder beliebigen batteriebetriebenen Datenstation ausgeführt werden, die eine Hochfrequenz-Kommunikationseinheit, wie beispielsweise einen Mobilfunktelefon-Sendeempfänger, enthält. Mehrere Antennenelemente können in einem D-förmigen, flexiblen, rohrförmigen Teilstück mit einer sehr niedrigen Dielektrizitätskonstante montiert werden, das dann auf der Außenfläche der Datenstation befestigt wird, wobei auf deren ebener Fläche ein Klebstoff verwendet wird. Das flexible, rohrförmige Teilstück läßt sich entlang von mindestens zwei Kanten des Anzeigemoduls der Datenstation so montieren, daß eine räumliche oder Polarisationsdiversity für die vielen Antennenelemente vorgesehen werden kann. Ein Koaxialstecker kann verwendet werden, um die vielen Antennenelemente mit einer Hochfrequenz-Kommunikationseinheit in der Datenstation zu verbinden. Hierbei kann die batteriebetriebene Datenstation so um eine externe Antenne erweitert werden, daß die Antenne geschützt wird, ohne die Hochfrequenzübertragung oder den Empfang zu stören, während die Datenstation gleichzeitig zusätzlichen Schutz erfährt. Die flexible, externe Hochfrequenzantenne ist um das Gehäuse der mobilen Datenstation verformbar und läßt sich deshalb schnell und wirkungsvoll daran befestigen und kann der Datenstation darüber hinaus tatsächlich etwas Schutz bieten.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Mehrelement- Hochfrequenzantenne eine Hochfrequenzantenne mit drei Elementen, die durch einen Abstand voneinander getrennt sind, wobei die Hochfrequenzantenne auf der Außenseite des Gehäuses entlang von drei Seiten des Gehäuses montiert werden kann und wobei je des der drei Elemente auf einer gesonderten Seite des Gehäuses angeordnet ist.
Vorzugsweise wird die Mehrelement-Hochfrequenzantenne auch in einem flexiblen, isolierenden, länglichen Teilstück, das einen D-förmigen Querschnitt hat, angeordnet. Das flexible, isolierende, längliche Rohr ist aus einem flexiblen Material hergestellt, dessen Dielektrizitätskonstante kleiner 0,001 ist, so daß Hochfrequenzstrahlung von der Mehrelement-Hochfrequenzantenne ungehindert durch das flexible, isolierende, längliche Rohr dringen kann. Vorzugsweise enthält die Mehrelement- Hochfrequenzantenne ein Mittel, das so ausgelegt ist, daß es das flexible, isolierende, längliche, rohrförmige Teilstück an der Außenseite des Gehäuses befestigt. Ein mögliches Befestigungsmittel umfaßt eine Klebebeschichtung entlang von mindestens einem Teil einer ebenen Fläche des D-förmigen Querschnitts.
Vorzugsweise ist die Länge des flexiblen, isolierenden, länglichen, rohrförmigen Teilstücks größer als die längste Seite des Gehäuses.
Es ist auch beabsichtigt, eine Mehrelement-Hochfrequenzantenne, wie sie vorstehend beschrieben ist, von der mobilen Datenstation getrennt zu verkaufen.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand eines Beispiels mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben:
Fig. 1 ist eine teilweise schematische, bildliche Darstellung einer mobilen Datenstation gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild der Hauptsubsysteme der tragbaren Datenstation von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine geschnittene Endansicht von einem externen Antennenelement der externen Antenne von Fig. 1; und
Fig. 4 ist eine geschnittene Seitenansicht des externen Antennenelements der externen Antenne von Fig. 1.
Mit Bezug auf die Figuren und insbesondere mit Bezug auf Fig. 1 ist eine teilweise schematische, bildliche Darstellung eines verteilten Datenverarbeitungssystems 10 gezeigt, das eine tragbare Datenstation 12 enthalten kann, die eine externe Antenne gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden kann. Während das verteilte Datenverarbeitungssystem 10 als ein verteiltes Datenverarbeitungssystem mit nur zwei Rechnern veranschaulicht ist, wird der Fachmann nach Bezugnahme auf das Vorstehende verstehen, daß solche verteilten Datenverarbeitungssysteme typischerweise eine größere Anzahl von Rechnern einschließen können, die über einen großen geographischen Bereich verteilt sind. Wie veranschaulicht ist, ist die tragbare Datenstation 12 einer der Rechner in dem verteilten Datenverarbeitungssystem 10. Die tragbare Datenstation 12 ist vorzugsweise ein batteriebetriebener Laptop- oder Notebook-Rechner, der ein Anzeigesystem 16 mit geringer Leistungsaufnahme enthält, das vorzugsweise einen Bildschirm 18 bereitstellt, der unter Verwendung einer Flüssigkristall-(LCD-)Anzeige, einer Gasplasma-Anzeige oder einer anderen geeigneten Technologie ausgeführt ist. Die Tastatur 14 wird mit der tragbaren Datenstation 12 zur Verfügung gestellt und ermöglicht dem Benutzer des Rechners in einer in der Technik bekannten Art und Weise den Zugriff auf und die Änderung von Daten, die in der tragbaren Datenstation 12 gespeichert sind.
Wie der Fachmann versteht, wird es bei Rechnern, wie beispielsweise dem tragbaren Rechner 12, immer üblicher, darin ein Mi niatur-Mobilfunktelefonsystem (nicht gezeigt) zu integrieren, das in Verbindung mit einem Modem bereitgestellt wird. Es ist zum Beispiel möglich, das Festplattenlaufwerkmodul, das mit dem tragbaren Rechner 12 typischerweise bereitgestellt wird, zu entfernen und durch ein Modul zu ersetzen, das einen Mobilfunk- Sendeempfänger und eine zugehörige Modemeinheit enthält. Der Fachmann versteht, daß ein Modem ein Gerät ist, das zur Umsetzung digitaler Daten von einem Rechner in ein analoges Signal verwendet werden kann, das über ein Telekommunikationssystem übertragen werden kann. Außerdem setzen solche Geräte von der Telekommunikationsleitung empfangene analoge Signale in digitale Daten um, die von einem Rechner verwendet werden können. Wie es in solchen Systemen üblich ist, überträgt ein Mobilfunktelefon ein Hochfrequenzsignal über eine externe Antenne 20, die über das Koaxialkabel 21 an einen Mobilfunk-Sendeempfänger (nicht gezeigt) angeschlossen ist und unter Verwendung des hier beschriebenen Antennensystems ausgeführt werden kann. Wie veranschaulicht ist, enthält die externe Antenne 20 vorzugsweise mehrere Antennenelemente 30, die innerhalb der externen Antenne 20 mit gestrichelten Linien dargestellt sind.
Wie es in solchen Systemen üblich ist, überträgt eine Mobilfunktelefon-Kommunikationseinheit über eine externe Antenne 20 ein Hochfrequenzsignal, das über die Mobilfunk-Vielfachsystemantenne 22 empfangen und weitergeleitet werden kann. Folglich können digitale Daten in der tragbaren Datenstation 12 in eine Reihe analoger Signale umgesetzt und auf eine Weise, die dem Fachmann bekannt ist, über ein Mobilfunktelefonsystem und mehrere zwischengeschaltete Verstärker an ein Telefonsystem 24 übertragen werden.
Auf diese Weise übertragene analoge Signale können von dem Telefonsystem empfangen und über eine gewöhnliche Telefonüberlandleitung 26 an einen Rechner 28 im verteilten Datenverarbei tungssystem 10 übertragen werden. Während der Rechner 28 als ein Personal-Computer gezeigt ist, versteht der Fachmann, daß der Rechner 28 nach Wunsch als Arbeitsplatzrechner, als Datenstation oder als Großrechner ausgeführt sein kann. Typischerweise enthält der Rechner 28 ein Modemgerät, das es ermöglicht, Daten von der tragbaren Datenstation 12 an den Rechner 28 zu übertragen und durch ihn zu empfangen, und der Rechner 28 kann mit der tragbaren Datenstation 12 statt über Telefonüberlandleitungen durch Benutzung der Mobilfunktechnologie verbunden werden.
Nun Bezug nehmend auf Fig. 2, ist ein Blockdiagramm der Hauptsubsystemkomponenten der tragbaren Datenstation 12 von Fig. 1 gezeigt. Wie veranschaulicht ist, sind die Tastatur 14 und das Anzeigesystem 16 mit einem Prozessor 32 verbunden. Der Prozessor 32 ist über den Bus 33 mit dem Modemgerät 34 verbunden, das zur Umsetzung von digitalen Daten vom Prozessor 32 in analoge Daten dient, die über den Mobilfunk-Sendeempfänger 36 übertragen werden können. Wie dargestellt ist, ist der Mobilfunk-Sendeempfänger 36 über das Koaxialkabel 21 mit der externen Antenne 20 verbunden, die eine Vielzahl von Antennenelementen 30 enthält.
Nun Bezug auf Fig. 3 nehmend, ist eine geschnittene Endansicht von einem Antennenelement 30 in der externen Antenne von Fig. 1 abgebildet. Wie veranschaulicht ist, enthält die externe Antenne 20 vorzugsweise ein flexibles, isolierendes, längliches, rohrförmiges Teilstück 38, das vorzugsweise aus aufgeschäumtem Kunststoff, wie beispielsweise Polyurethan, oder einem anderen geeigneten, flexiblen, isolierenden Material hergestellt ist, dessen Dielektrizitätskonstante 0,001 oder kleiner ist. Wie veranschaulicht ist, ist auf der ebenen Fläche des flexiblen, isolierenden, länglichen, rohrförmigen Teilstücks 38 vorzugsweise ein Streifen mit Kontaktkleber 42 aufgebracht, der in der dar gestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dazu verwendet werden kann, die externe Antenne 20 schnell und wirkungsvoll am Außenrand des Anzeigesystems 16 zu befestigen, wie in Fig. 1 veranschaulicht ist. In dem flexiblen, isolierenden, länglichen, rohrförmigen Teilstück 38 ist eine Massefläche 44 angeordnet, die vorzugsweise aus Kupfer oder einem anderen hochleitfähigen Material hergestellt ist, über der in einem festen Abstand von der kupfernen Massefläche 44 unter Verwendung des Hochfrequenzisolators 46 das Antennenelement 48 montiert ist. Wie der Fachmann nach Bezugnahme auf das Vorstehende verstehen wird, kann eine externe Mehrelement-Hochfrequenzantenne folglich einfach und wirkungsvoll auf mehreren Seiten der tragbaren Datenstation 12 montiert werden, indem mehrere Antennenelemente in dem flexiblen, isolierenden, länglichen, rohrförmigen Teilstück 38 angeordnet werden und indem ein Streifen mit Klebebeschichtung 42 in der dargestellten Art und Weise bereitgestellt wird, wobei für die erforderliche räumliche Diversity, die zur Optimierung der Übertragungseffizienz notwendig ist, gesorgt wird, indem eine Mobilfunk-Kommunikationssystemantenne verwendet wird.
Nun Bezug auf Fig. 4 nehmend, ist eine geschnittene Seitenansicht von einem Antennenelement 30 der externen Antenne 20 von Fig. 1 gezeigt. Wie veranschaulicht ist, ist das Antennenelement 30 in dem flexiblen, isolierenden, länglichen, rohrförmigen Teilstück 38 angeordnet, das vorzugsweise die hier gezeigte D-förmige Struktur hat. Jeder der Antennenelementteile 48A und 48B kann jeweils sein λ/4-Antennenelement umfassen, die über den Koaxialstecker 50 miteinander verbünden und in einem festen räumlichen Verhältnis über der kupfernen Massefläche 44 montiert werden, wobei die Hochfrequenzisolatoren 46 in der dargestellten Art und Weise verwendet werden.
Nach Bezugnahme auf das Vorstehende wird der Fachmann verstehen, daß hier eine neue externe Mehrelement-Hochfrequenzantenne bereitgestellt wird, die in einem flexiblen, rohrförmigen Teilstück montiert werden kann und die sich in einer Art und Weise um mehrere Kanten einer tragbaren, batteriebetriebenen Datenstation wickeln läßt, welche wirksam für die für optimale Hochfrequenzübertragungen notwendige Trennung und räumliche Diversity sorgt. Der Fachmann auf dem Gebiet der Hochfrequenztechnik versteht, daß in diesem Frequenzbereich mehrere Antennenelemente durch einen Abstand von ca. 25 cm voneinander getrennt oder in einem Winkel von 90º in einer Art und Weise zueinander ausgerichtet werden müssen, die unter Verwendung der hier beschriebenen externen Antenne mühelos realisiert werden kann.

Claims

1. Mobile Datenstation (12), die eine Hochfrequenz-Kommunikationseinheit (36) zur Übertragung von Daten über ein Hochfrequenz-Kommunikationsnetzwerk, eine Mehrelement- Hochfrequenzantenne (20), die mit der Hochfrequenz- Kommunikationseinheit (36) verbunden ist, und ein Gehäuse (16), das mindestens zwei weitgehend orthogonale Seiten hat, einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrelement-Hochfrequenzantenne (20) ein flexibles, isolierendes, längliches, röhrenförmiges Teilstück (38) hat, das sich außen am Gehäuse (16) befindet, wobei die Antenne ausreichend verformbar ist, damit sie entlang der mindestens zwei weitgehend orthogonalen Seiten positioniert, werden kann, wobei mindestens ein Element der Mehrelement-Hochfrequenzantenne auf jeder der mindestens zwei Seiten angeordnet ist.

2. Mobile Datenstation nach Anspruch 1, wobei die Mehrelement-Hochfrequenzantenne (20) eine Hochfrequenzantenne (30) mit drei Elementen umfaßt.

3. Mobile Datenstation nach Anspruch 2, wobei die Mehrelement-Hochfrequenzantenne (20) auf der Außenseite des Gehäuses (16) entlang von drei Seiten des Gehäuses montiert werden kann und wobei jedes der drei Elemente (30) auf einer gesonderten Seite des Gehäuses (16) angeordnet ist.

4. Mobile Datenstation nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das flexible, isolierende, längliche Teilstück ein flexibles, isolierendes, längliches Rohr (38) umfaßt, das einen D-förmigen Querschnitt hat.

5. Mobile Datenstation nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das flexible, isolierende, längliche Rohr (38) aus einem flexiblen Material hergestellt ist, dessen Dielektrizitätskonstante kleiner 0,001 ist, so daß Hochfrequenzemissionen von der Mehrelement-Hochfrequenzantenne (20) ungehindert durch das flexible, isolierende, längliche Rohr dringen können.

6. Mobile Datenstation nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Mehrelement-Hochfrequenzantenne ein Mittel (42) enthält, das so ausgelegt ist, daß es das flexible, isolierende, längliche, röhrenförmige Teilstück (38) an der Außenseite des gewöhnlich rechteckigen Gehäuses (16) befestigt.

7. Mobile Datenstation nach Anspruch 6, der von Ansprüch 4 oder Anspruch 5 abhängt, wobei das Mittel, das so ausgelegt ist, daß es das flexible, isolierende, längliche, röhrenförmige Teilstück (38) an dem gewöhnlich rechteckigen Gehäuse (16) befestigt, eine Klebebeschichtung entlang von mindestens einem Teil einer ebenen Fläche des D-förmigen Querschnitts umfaßt.

8. Mobile Datenstation nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Länge des flexiblen, isolierenden, länglichen, röhrenförmigen Teilstücks (38) größer als die längste Seite des gewöhnlich rechteckigen Gehäuses (16) ist.

9. Mehrelement-Hochfrequenzantenne (20) zur Verwendung mit einer mobilen Datenstation (12), die eine Hochfrequenz- Kommunikationseinheit (36) zur Übertragung von Daten über ein Hochfrequenz-Kommunikationsnetzwerk und ein Gehäuse einschließt, das mindestens zwei weitgehend orthogonale Seiten hat, wobei die Hochfrequenzantenne (20) im Gebrauch mit der Hochfrequenz-Kommunikationseinheit (36) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrelement-Hochfrequenzantenne ein flexibles, isolierendes, längliches, röhrenförmiges Teilstück (38) umfaßt, das außen am Gehäuse (16) befestigt werden kann, wobei die Antenne ausreichend verformbar ist, damit sie entlang der mindestens zwei weitgehend orthogonalen Seiten positioniert werden kann, wobei mindestens ein Element der Mehrelement-Hochfrequenzantenne auf jeder der mindestens zwei Seiten angeordnet ist.