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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Telekommunikationskarte, die
zum Anschluss an ein Host-Gerät,
insbesondere ein PC-Notebook, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 dient.
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Eine
solche Telekommunikationskarte ist aus
EP 0 680 155 bekannt, wobei die Karte
dafür vorgesehen
ist, alternativ an ein Handset-Modul und ein PC-Notebook angeschlossen
zu werden. Beim Senden und Empfangen von Signalen ist es allgemein bekannt,
dass der Funksender in der HF-Sektion in Bursts sendet, die allgemein
einige Hundert Mikrosekunden lang sind.
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Der
Nachteil dieser bekannten Geräte
ist, dass diese Bursts eine Spitzenleistung darstellen, die über einen
gewählten
Zeitraum hinweg relativ hoch ist. Dadurch ist eine relativ leistungsstarke
Batterie oder sonstige Stromquelle erforderlich. Eine andere Lösung ist,
eine zusätzliche
Stromquelle anzuschließen,
um diese hohen Ströme
zuzuführen.
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WO-A-9534958
offenbart ebenfalls eine Telekommunikationskarte, die an ein Host-Gerät angeschlossen
werden kann, beschreibt aber nicht, wie die Telekommunikationskarte
durch das Host-Gerät mit
Strom versorgt wird. JP-A-04315320 betrifft Burstkommunikationsausrüstung mit
einer Batterie und einem Kondensator als Hilfsstromquelle zum Verhindern
von Spannungsabfällen.
EP-A-0561257 betrifft eine Schaltung für batteriebetriebene Funkübertragungsgeräte mit einem
Kondensator, dessen Spannung der Batteriespannung im Fall eines
Spannungsabfalls hinzugefügt
werden kann.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Telekommunikationskarte
bereitzustellen, die durch die Stromquelle des Host-Gerätes mit
Strom versorgt werden kann, die eine moderate Spitzenkapazität aufweisen
kann, wie beispielsweise eine Standardbatterie eines PC-Notebooks.
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Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
in der Weise gelöst,
dass die Telekommunikationskarte die technischen Charakteristika
des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 umfasst.
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Durch
Bereitstellung eines Strombegrenzungsmittels wird der Strom von
der Stromquelle des Host-Gerätes
so begrenzt, dass eine Stromquelle des Host-Gerätes, die eine moderate Spitzenkapazität aufweist,
verwendet werden kann. Um Bursts, die von der HF-Sektion benötigt werden,
von der Karte senden zu können,
wird eine Hilfsstromquelle bereitgestellt, die durch die Stromquelle
des Host-Gerätes geladen
wird. Dies wird dadurch ermöglicht,
dass die Bursts nur wenige Hundert Mikrosekunden dauern. Während dieser
Bursts, d. h. im zweiten Betriebsmodus, wird die Hilfsstromquelle
entladen, während
zwischen zwei Bursts, d. h. im ersten Betriebsmodus, die Hilfsstromquelle
geladen werden kann.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der Telekommunikationskarte umfasst die Hilfsquelle eine Anzahl
von parallel geschalteten Kondensatoren. Durch das Parallelschalten
der Kondensatoren erhält
man genügend
Kapazität,
während man
gleichzeitig innerhalb eines bestimmten Abmessungsrahmens der PCMCIA-Karte
bleibt.
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Gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
umfasst die erfindungsgemäße Telekommunikationskarte
des Weiteren ein Schaltmittel, das an das Strombegrenzungsmittel
angeschlossen ist und dazu dient, das Strombegrenzungsmittel ein- und
auszuschalten. Vorzugsweise dient das Steuermittel zum Steuern des
Schaltmittels. Dadurch kann das Strombegrenzungsmittel ausgeschaltet
werden, wenn es nicht gebraucht wird, beispielsweise wenn durch
die HF-Sektion keine Signale gesendet oder empfangen werden müssen, um
die Stromquelle des Host-Gerätes
zu schonen.
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Gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Telekommunikationskarte des Weiteren ein Strompegeleinstellmittel,
das an das Strombegrenzungsmittel angeschlossen ist und zum Einstellen
eines höchstzulässigen Sender-Strompegels
dient. Dadurch kann die Telekommunikationskarte auf verschiedene
Leistungsstufen umgestellt werden, beispielsweise zum Umschalten
zwischen einem Leistungspegel der Klasse 4 (2 W) und der Klasse
5 (0,8 W).
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Gemäß einer
vierten bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Telekommunikationskarte eine Abdeckung zum Umschließen einer
Leiterplatte, auf der der Bus bereitgestellt ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Karte des Weiteren ein SIM-Kartenhaltemittel zwischen der
Leiterplatte und der Abdeckung umfasst und dass eine den Abmessungen des
SIM-Kartenhaltemittels entsprechende Öffnung in der Abdeckung vorhanden
ist. Dieses SIM-Kartenhaltemittel ermöglicht es, das Absetzen von
Staub auf der Leiterplatte deutlich zu beschränken, und dient gleichzeitig
als ein Trägermittel
zum Tragen der Abdeckung.
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Gemäß einer
fünften
bevorzugten Ausführungsform
umfasst das SIM-Kartenhaltemittel
ein Verriegelungsglied, das dazu dient, zwischen einer offenen Position
zum Einsetzen und Herausnehmen einer SIM-Karte und einer geschlossenen
Position zum Halten der SIM-Karte in dem Haltemittel verschoben
zu werden. Dieses Verriegelungsglied ermöglicht das einfache Herausnehmen
und Einsetzen einer SIM-Karte.
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Die
Erfindung wird nun detailliert anhand der angehängten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine schematische Darstellung der Hauptkomponenten, aus denen die
erfindungsgemäße Telekommunikationskarte
besteht.
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2 ist
eine schematische Darstellung eines Host-Gerätes, das mit der integrierten
Schaltung der vorliegenden Erfindung im Primärmodus des Sprachbetriebes
oder im Datenbetrieb arbeitet.
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3 ist
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die mit einem Host-Gerät verwendet
wird, das über
einen Tonmodus verfügt,
d. h. den Primärmodus
des Sprachbetriebes verwendet.
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4 ist
eine schematische Darstellung eines Host-Gerätes, das die vorliegende Erfindung
in dem alternativen Modus des Sprachbetriebes verwendet.
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5 ist
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die mit einem Host-Gerät verwendet
wird, das über
keinen Tonmodus verfügt,
d. h. den Alternativmodus des Sprachbetriebes verwendet.
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6 veranschaulicht
eine Schaltung zum Verwalten des Stromes, der von der Stromquelle
des Host-Gerätes
zur erfindungsgemäßen Telekommunikationskarte
geleitet wird.
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7 zeigt
eine PCMCIA-Karte.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht einer standardmäßigen SIM-Einsteckkarte.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen SIM-Kartenhalters.
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10 veranschaulicht,
wie die SIM-Karte gemäß 7 in
den Halter von 8 eingesetzt wird.
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11 zeigt
die in den Halter eingesetzte SIM-Karte.
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12 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI von 10.
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Obgleich 1 die
Hauptkomponenten eines Mobiltelefons darstellt, ist hier das Grundkonzept der
Erfindung veranschaulicht, das darin besteht, alle Komponenten,
die für
eine digitale drahtlose Sprach- und Daten kommunikation benötigt werden,
in einem Gerät
zu integrieren, das mit einer Schnittstelle zu einem Host-Gerät ausgestattet
ist.
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Die
in 1 dargestellten Hauptkomponenten sind: eine HF-Sektion 1,
eine Antenne 2, ein Steuermodul 3 und eine Host-Schnittstelle 4,
die untereinander mittels eines Bus verbunden sind, der auf einer
(nicht gezeigten) Leiterplatte vorhanden ist. Die HF-Sektion mit
der Antenne dient dem Senden und Empfangen von Signalen von der
und zu der Telekommunikationskarte. Das Steuermodul dient dem Steuern
der Signale, die durch die HF-Sektion empfangen werden, um sie zum
Host-Gerät zu senden, und
der Signale, die vom Host-Gerät
erhalten werden, um sie zur HF-Sektion zu senden. Die Host-Schnittstelle
dient dem Steuern der Kommunikation zwischen der Telekommunikationskarte
und dem Host-Gerät.
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Die
obige schematische Darstellung ist unabhängig von der Netzwerktechnologie,
für die
das Mobiltelefon gebaut ist, auch wenn es einige Unterschiede bei
der Implementierung gibt.
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Unter
Nutzung dieses Konzepts kann die vorliegende Erfindung an ein Host-Gerät, beispielsweise
ein PC-Notebook, angeschlossen werden, wodurch man ein Mittel zur
Sprach- und Datenkommunikation erhält. Die Art und Weise, in der
die Sprachkommunikation erfolgt, richtet sich nach der Konfiguration
des Host-Gerätes.
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3 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Primärmodus des Sprachbetriebes.
Der Primärmodus
des Sprachbetriebes wird in dem Fall verwendet, dass das Host-Gerät 13 mit
der richtigen Tonhardware 14 ausgestattet ist, bestehend
aus einem Mikrofon 15 und einem Lautsprecher 16,
zusammen mit einem A/D-Wandler 17 und
einem D/A-Wandler 18, die gleichzeitig angesteuert werden
können,
wodurch ein Vollduplex-Tonpfad gebildet wird. Die Sprache vom Nutzer
wird vom Mikrofon des Host-Gerätes
erfasst und durch den A/D-Wandler in digitale Abtastwerte umgewandelt.
Um die Bandbreitennutzung an der Host-Schnittstelle 4 zu
begrenzen, werden die digitalen Abtastwerte zunächst mittels einer Komprimierungstechnik im
Host-Gerät
komprimiert, woraufhin die komprimierten Sprachdaten über die Host-Schnittstelle 4 zum
Steuermodul 3 geleitet werden. Diese Situation ist in 2 grafisch
dargestellt.
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2 zeigt
ebenfalls die vorliegende Erfindung, wenn sie für die Datenkommunikation verwendet
wird. In diesem Fall ahmt die vorliegende Erfindung den Betrieb
eines normalen Modems nach, das an das Telefonfestnetz angeschlossen
ist, mit einigen Hinzufügungen
im Zusammenhang mit den Aspekten Netzwerk, Sicherheit und Nutzbarkeit.
Diese zusätzlichen
Merkmale sind jedoch netzwerkspezifisch und brauchen nicht bei jeder
Implementierung vorhanden zu sein.
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5 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im alternativen Modus des Sprachbetriebes.
Dieser Modus wird in dem Fall verwendet, dass das Host-Gerät nicht
mit der richtigen Tonhardware ausgestattet ist. In diesem Fall kann
ein gewöhnliches
Headset, an dem ein Mikrofon und ein Lautsprecher angebracht sind,
in die erfindungsgemäße Telekommunikationskarte
eingestöpselt
werden, um das Mittel zur Sprachkommunikation bereitzustellen. Die
Erfindung muss noch über
die Host-Schnittstelle 4 an ein Host-Gerät angeschlossen
werden, weil sie vom Host-Gerät
aus gesteuert wird. Diese Situation ist grafisch in 4 dargestellt.
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Die
Host-Schnittstelle 4 entspricht einem weithin verwendeten
und anerkannten elektrischen und mechanischen Standard, wie beispielsweise dem
PCMCIA 2.0. Der PCMCIA-Standard wurde wegen seiner allgemeinen Akzeptanz
in der Industrie gewählt,
aber es kann ebenso auch eine andere Verbindungsart gewählt werden.
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Wenden
wir uns nun 6 zu, wo ein erfindungsgemäßer Schaltungsaufbau
gezeigt ist, der auf der Telekommunikationskarte verwendet wird,
um den Strom zu verwalten, der von der Stromquelle des Host-Gerätes kommt.
Das Herzstück
dieser Schaltung ist der Strombegrenzungsbaustein U1. Der Strombegrenzungsbaustein
ist zwischen dem PCMCIA-Verbinder
und der HF-Sektion angeschlossen. Von der Stromquelle des Host-Gerätes (mit
VCC bezeichnet) wird ein Strom zum Eingang IN1 herangeführt. Der
Strombegrenzungsbaustein trägt
dafür Sorge,
dass dieser Strom einen Maximalwert IMAX, der
durch den Baustein U1 eingestellt wird, nicht übersteigt. Der Eingang IN1
ist über
eine Drosselspule L1 und zwei parallelgeschaltete Kondensatoren
C1 und C2 mit der Stromquelle verbunden. L1, C1 und C2 bilden ein
Tiefpassfilter, das verhindert, dass Signale, die von dem Strombegrenzer
stammen, auf den VCC-Strom des Host-Gerätes überlagert werden und das Host-Gerät beschädigen. Der
bei IN1 ankommende Strom fließt
durch den Strombegrenzungsbaustein und wird dem Ausgang OUT1 zugeführt, der die
Komponenten der Telekommunikationskarte, insbesondere die HF-Sektion, mit Strom
versorgt. Der an OUT1 anliegende Ausgangsstrom wird dem Kondensator
C3 zugeführt,
um diesen Kondensator zu laden. Der Kondensator C3 wird vorzugsweise
durch mehrere parallelgeschaltete Kondensatoren gebildet. Eine Parallelschaltung
aus Kondensatoren bietet genügend
Speicherkapazität
und bleibt gleichzeitig im Rahmen der Abmessungsbeschränkungen.
Der Kondensator C3 ist außerdem
an die HF-Sektion angeschlossen. Der Kondensator C3 hat beispielsweise einen
Wert von 2,2 mF.
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Die
im Kondensator C3 anliegende Ladung dient der Stromversorgung der
HF-Sektion von der Karte in Kombination mit dem Strom, der direkt über den
Pfad IN1/OUT1 zugeführt
wird. Der Baustein U1 kann mittels des EIN/AUS-Eingangs vollständig abgeschaltet
werden, der vom Steuermodul 3 angesteuert werden kann,
wodurch der Stromverbrauch gesenkt wird. U1 wird immer abgeschaltet,
wenn die HF-Sektion inaktiv gemacht werden kann. Auf diese Weise
wird verhindert, dass die unvermeidliche Entladung von C3 infolge
von Ladungsabflüssen
bewirkt, dass Strom vom Host abgezogen wird, um die Ladungsverluste
auszugleichen.
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Der
MODE-Eingang wird justiert, wenn ein niedrigerer maximal zulässiger Sendeleistungspegel (PTMAX) eingestellt ist. Proportional zu der
Spannung, die am MODE-Eingang anliegt, zieht der Transistor Q1 mehr
oder weniger Strom vom SET-Anschluss von U1. Dadurch wiederum wird
der maximale Strom am Anschluss IN1 definiert. Der Effekt ist letztendlich, dass
der maximale Strom, der von VCC gezogen wird, durch die Spannung
eingestellt wird, die am MODE-Eingang anliegt. Der MODE-Eingang kann mit
einem analogen oder digitalen Ausgang verknüpft werden. Im letzteren Fall
sind nur zwei PTMAX-Pegel möglich.
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Die
Widerstände
R1 bis R4 müssen
so gewählt
werden, dass der Strom zur HF-Sektion für den gewählten Sendeleitungspegel angemessen
ist. Des Weiteren muss der Wert von C3 so gewählt werden, dass die in ihm
gespeicherte Ladung ausreicht, die HF-Sektion während jedes Bursts mit Strom
zu versorgen, ohne dass die Spannung den Sollwert für diese
spezielle HF-Sektion verlässt.
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Wenn
der Funksender (die HF-Sektion) inaktiv ist, so wird C3 durch U1
geladen. Darum müssen R1
bis R4 sorgfältig
so bemessen werden, dass U1 C3 ausreichend zwischen den Senderbursts
laden kann. Wenn die HF-Sektion aktiv ist, so benötigt sie eine
Spitzenleistung, die durch den Ausgang OUT1 und den Kondensator
C3 geliefert wird.
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Zum
Anschließen
eines Drahtlos-Telekommunikationsgerätes, wie beispielsweise eines
Mobiltelefons, an einen Personalcomputer wird eine PCMCIA-Karte
(Personal Computer Memory Card Interface Association) verwendet,
die in eine Host-Buchse oder einen Host-Adapter an der Hauptplatine
des Computers oder an seinen Erweiterungsbus angesteckt wird. PCMCIA-Karten
bieten Erweiterungsmöglichkeiten
für Computer
und ermöglichen
eine Unterstützung
verschiedener Funktionen, wie beispielsweise Funkbandfax- und Modemfähigkeiten, Massenspeicherung
und Speichererweiterung. Die Buchse bzw. der Adapter in dem Computer
hat eine standardmäßige 68-Pin-Schnittstelle
für die
Karte, und der Adapter wandelt die PCMCIA-Schnittstellensignale
so um, dass sie dem Computerbusstandard entsprechen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine PCMCIA-Karte 22 mit einem SIM-Kartenverbinder bereitgestellt,
wie beispielsweise in 7 veranschaulicht. Der Verbinder 6 hält eine
SIM-Karte (Subscriber Identification Module) oder UIM-Karte (User Identification
Module) 21. Die PCMCIA-Karte ist so bemessen, dass sie
die SIM- oder UIM-Karte aufnehmen kann. Die PCMCIA-Karte hat vorzugsweise
eine Länge
von 85,6 mm. Das Einsetzen der SIM-Karte in die PCMCIA-Karte personalisiert
die PCMCIA-Karte und umfasst Informationen, die für die konkrete
benutzte PCMCIA-Karte spezifisch sind.
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Eine
standardmäßige SIM-Karte,
wie in 8 gezeigt, umfasst eine Mikrochipsektion 5,
auf der Daten gespeichert werden, wie beispielsweise die Identifikation
des Teilnehmers, Adressbuch usw. Diese SIM-Karte wird in den SIM-Kartenverbinder 6 eingesteckt,
der in 8 gezeigt ist, und wird auf die PCMCIA-Karte aufgesetzt.
Der Verbinder umfasst vorzugsweise Zapfen 12, die in entsprechende Öffnungen
in der Leiterplatte der PCMCIA-Karte eingesteckt werden, um die
Montage zu erleichtern. Der Verbinder umfasst zwei Nuten 7 zum
Aufnehmen von Kontaktelementen aus elektrisch leitendem Material zum
Herstellen eines elektrischen Kontakts zwischen dem Mikrochip 5 auf
der SIM-Karte und dem Schaltungsaufbau auf der Leiterplatte auf
der PCMCIA-Karte.
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Der
Verbinder 6 wird nahe der 68-Pin-Schnittstelle der PCMCIA-Karte
angeordnet, wobei diese Schnittstelle in dem Verbindungsbereich 23 der
Karte angeordnet ist. Sobald die SIM-Karte in den Verbinder eingesetzt
ist, passt sie vollständig
in den Substratbereich 24 außerhalb des Verbindungsbereichs 23.
Die Höhe
des Verbinders ist so bemessen, dass der Verbinder in ein Loch 24 passt,
das in der PCMCIA-Karte vorhanden ist. Da der Substratbereich, wo
sich der Verbinder befindet, außerhalb
der HF-Sektion 25 angeordnet ist, wird ein Übersprechen zwischen
den digitalen Signalen der SIM-Karte in dem Steuermodul, das sich
in dem Substratbereich befindet, und den Hochfrequenzsignalen in
der HF-Sektion vermieden. Die Signale, die zwischen der SIM-Karte
und dem Steuermodul ausgetauscht werden, haben eine niedrige Frequenz
und stören
nicht die Hochfrequenzsignale in der HF-Sektion.
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Der
Verbinder 6 umfasst des Weiteren einen aufwärts weisenden
Rand 8, der in eine entsprechende Öffnung in einer Abdeckung der
PCMCIA-Karte eingesetzt
wird, wodurch der Halter zum Zweck des Einsetzens und Herausnehmens
einer SIM-Karte zugänglich
wird. Die entsprechende Öffnung
ist so bemessen, dass sie dem Rand des Halters entspricht, so dass
das Absetzen von Staub oder Feuchtigkeit auf der Leiterplatte im
Wesentlichen verhindert wird.
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Die
Höhe des
Verbinders ist so bemessen, dass es nicht mehr notwendig ist, ein
Loch in das Substrat zu schneiden, in das der Verbinder passt. Nur
ein kleiner Durchbruch zum Einfügen
der Zapfen 12 wird benötigt.
Für den
Verbinder gemäß der vorliegenden
Erfindung braucht somit nicht mehr das "Einhänge"-Prinzip angewendet
zu werden, wo ein Loch, das etwas größer ist als die SIM-Karte,
in das Substrat eingebracht wird. Der Verbinder ist so bemessen, dass
er in die 5 mm Höhe
der PCMCIA-Karte passt.
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Die
Kontaktelemente, die in die Nuten 7 eingreifen, sind elastisch
und legen vorzugsweise eine Kraft von 1,5 N je Kontakt an. Der aufwärts weisende Rand 8 besteht
ebenfalls aus elastischem Material, so dass die SIM-Karte, sobald
sie in den Verbinder eingesetzt ist, durch die elastische Kraft,
die an der Unterseite durch die Kontaktelemente und an der Oberseite
durch den Rand 8 wirkt, an ihrem Platz gehalten wird.
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Der
Verbinder besteht aus einem Material mit einem Dielektrizitätswert,
der bewirkt, dass elektrostatische Entladungen zu empfindlichen
Komponenten nahe dem Verbinder deutlich verringert werden. Der Verbinder
bildet praktisch eine dielektrische Sperre, die einen galvanischen
Pfad zum Steuermodul hin unterbricht.
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Die 10 und 11 veranschaulichen, wie
eine SIM-Karte in den erfindungsgemäßen Verbinder 6 eingesetzt
wird. In einem ersten Schritt wird ein erster Rand der SIM-Karte
in einen ersten Rand 9 des Verbinders eingesetzt. Dann
wird der zweite Rand der Karte in den Verbinder eingeschoben. Am zweiten
Rand 10 des Verbinders befindet sich ein Verriegelungselement 11,
das in 12 veranschaulicht ist. Wenn
gegen den gegenüberliegenden
Rand der Karte gedrückt
wird, so wird das Verriegelungselement entsprechend dem Pfeil (12)
beiseite geschoben. Um die Karte herauszunehmen, muss der Nutzer
das Verriegelungselement entsprechend dem Pfeil zurückdrücken, und
nimmt die Karte durch die Öffnung 12 heraus.
Die elastische Kraft, die durch die Kontaktelemente ausgeübt wird,
hilft ebenfalls, die SIM-Karte aus dem Verbinder herauszuschieben. Das
Verriegelungselement besteht aus einem elastischen Material, beispielsweise
ABS, so dass es automatisch in eine Verriegelungsposition zurückkehrt, um
die SIM-Karte zu verriegeln. Die korrekte Dimensionierung des Verriegelungselements
und die Verwendung eines elastischen Materials verleihen dem Verriegelungselement
eine Membraneigenschaft, die es ermöglicht, die SIM-Karte ausreichend
zu umschließen.
Die SIM-Karte wird aufgrund des Drucks, den das elastische Material
auf die Karte ausübt,
in der korrekten Position arretiert gehalten.
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Obgleich
die bevorzugte Ausführungsform anhand
einer Datenverarbeitungsvorrichtung zum Übermitteln von Daten beschrieben
ist, können
ebenso gut auch andere Arten von Übertragungsvorrichtungen mit
der Erfindung ausgestattet werden (beispielsweise ein Faxsende-
und -empfangsgerät,
Verkaufsstellen-Endgeräte).