SE519484C2 - Radiotelefonapparat innefattande en trådlös huvudmikrotelefon - Google Patents

Description

519 484 Z För att övervinna nackdelarna med konventionella radiotelefonen- heter utnyttjar föreliggande uppfinning ett trådlöst organ för kommunicering mellan en huvudmikrotelefon och en bärbar radiote- lefonenhet. Vidare arbetar huvudmikrotelefonen i två moder.

Enligt en första mod kan huvudmikrotelefonen vara monterad pà radiotelefonen där den tjänar som en högtalare och mikrofon.

Dessutom kan huvudmikrotelefonen vara åtskild från radiotelefo- nens kropp och anordnad på användarens huvud. I denna använd- ningsmod mottar och överför huvudmikrotelefonen kommunikations- signaler från och till radiotelefonens kropp under ett samtal, således tillhandahållande hands-free-användning.

Enligt en första utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar en radiotelefonapparat en kropp uppvisande organ för kommunicering med ett radiotelefonnätverk och en huvudmikrotele- fon àtskiljbar från kroppen. Huvudmikrotelefonen och kroppen innefattar resp. organ för elektrisk eller trådlös kommunicering.

När huvudmikrotelefonen är fäst vid kroppen kommunicerar huvudmikrotelefonen och kroppen elektriskt . När huvudmikrotelefo- nen är skild från kroppen kommunicerar huvudmikrotelefonen trådlöst med det kommunicerande organet. Åtminstone en del av huvudmikrotelefonen kan vara monterad inuti kroppen när huvud- mikrotelefonen är fäst vid kroppen.

Huvudmikrotelefonen innefattar olika komponenter såsom organ för mottagning av en modulerad bärvågssignal från det kommunicerande organet i kroppen, organ för återvinning av en audiosignal från den modulerade bärvågssignalen, organ för förstärkning av audiosignalen och organ för omvandling av audiosignalen till en ljudsignal. Olika typer av modulering kan användas för kommunice- ring av audiosignalen. T.ex. är det möjligt att använda frekvens- modulering eller pulsbreddsmodulering.

Dessutom kan kroppen innefatta organ för styrning av förstärk- ningen för huvudmikrotelefonens förstärkande organ, Det omvand- lande organet kan vara en dynamisk högtalare eller en piezoelekt- risk transor. Huvudmikrotelefonen är löstagbart fästbar vid en 519 484 2 användares huvud, vanligtvis genom en öronklämma vilken passar bakom användarens öra. Huvudmikrotelefonen kan vidare innefatta ett laddningsbart batteri för matning av effekt till sändar- mottagarorganet och det förstärkande organet. Det laddningsbara batteriet kan àteruppladdas av radiotelefonens kropp när huvudmikrotelefonen är fäst vid denna. Åtskilliga fördelar realiseras genom föreliggande uppfinning innefattande förbättrad prestanda vid hands-free-användningen av en bärbar radiotelefon. T.ex. kan hands-free-användning till- handahàllas med ökad avskildhet och bekvämlighet.

Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas i mer detalj med hänvisning till föredragna utföringsformer vilka ges endast som exempel och är illustrerade i de nædföljande ritningarna, i vilka: Fig. 1 är en radiotelefonapparat enligt ett konventionellt system; fig. 2a- 2c är sido- och frontvyer av en radiotelefonapparat i enlighet med sökandens uppfinning; fig. 3a- 3c illustrerar fästning av en huvudmikrotelefon vid en radiotelefonkropp i enlighet med sökandens uppfinning; fig. 4a, 4b visar kretsanordningar för huvudmikrotelefoner enligt föreliggande uppfinning, fig. 5 illustrerar en belysande krets för erhållande av en FM-signal uppvisande ett variabelt modulationsindex; fig. 6 visar en belysande radiotelefonkropp i enlighet med sökandens uppfinning, och 519 484 7 fig. 7 visar en annan belysande radiotelefonapparat i enlig- het med sökandens uppfinning.

Medan den följande beskrivningen uppehåller sig inom området cellulära kommunikationssystem innefattande bärbara eller mobila radiotelefoner och/eller personkommunikationsnätverk så kommer fackmän att förstå att föreliggande uppfinning kan tillämpas på andra kommunikationstillämpningar.

Fig. 2a visar en sidovy och fig. 2b, 2c visar frontvyer av en bärbar telefonenhet 100 enligt föreliggande uppfinning. En huvud- mikrotelefon 110 för dubbelanvändning är skiljbar från radiote- lefonens kropp 120 såsom visas i fig. 2c. Huvudmikrotelefonen 110 kan vara elektriskt förbunden med kroppen 120 via kontakter på hållare 134 eller så kan huvudmikrotelefonen vara i. trådlös kommunikation med kroppen även när huvudmikrotelefonen är fäst vid kroppen. När huvudmikrotelefonen är skild från kroppen befinner den sig i trådlös kommunikation med kroppen. Trådlös kommunikation mellan huvudmikrotelefonen och kroppen kan utföras på en mängd olika sätt innefattande via radiofrekvenssignaler, ultraljudsignaler och infraröda signaler. En antenn 170 på kroppen anordnas för kommunicering med ett radiotelefonnätverk.

I enlighet med sökandens uppfinning, när huvudmikrotelefonen 110 är fäst vid radiotelefonkroppen 120 så tjänar en högtalare 140 och en mikrofon 150 sina resp. funktioner för radiotelefonen 100.

Högtalaren 140 och mikrofonen 150 tjänar även dessa funktioner när huvudmikrotelefonen är avskild från kroppen 120.

Såsom illustreras i fig. 3a-3c är huvudmikrotelefonen 110 lämpligen fäst vid radiotelefonens kropp 120 genom frigörbara spännen 130. De skuggade illustrationerna av huvudmikrotelefonen 110 i fig. 3b, 3c representerar snitt längs linjen A-A i fig. 3a.

Som kan ses i dessa figurer omfattar varje spänne 130 med fördel ett spår 132 för ihopkoppling med en väsentligen T-formad hållare 134. I fig. 3b trycks hållarna in i de bredare delarna av spåren i riktning enligt den horisontella pilen och sedan kopplas 519 484 s* huvudmikrotelefonen och kroppen ihop med varandra genom att glidande trycka ner huvudmikrotelefonen i riktning enligt den vertikala pilen så att de T-formade hållarnas tvärstycken anordnas inuti de smalare delarna av spåren. Huvudmikrotelefonen och kroppen visas ihopkopplade i fig. 3c. Som observerats ovan kan hållarna och spåren innefatta kontakter 136 för elektrisk anslutning av huvudmikrotelefonen till kroppen. Förutom att tillhandahålla en väg för kommunikationssignaler kan kontakterna 136 användas för återuppladdning av ett batteri i huvudmikrotele- fonen 110. Det kommer att inses att den strykande verkan som erhålls när huvudmikrotelefonen och kroppen kopplas ihop/kopplas isär hjälper till att hålla kontakternas 136 ytor rena.

Som kan ses i fig. 2b, 2c så kan huvudmikrotelefonen ll0 även innefatta en lämplig öronklämma 160 såsom en enkel ledningsslinga vilken passar bakom användarens öra för att stadigt hålla huvud- mikrotelefonen. vid en användares huvud. Öronklämman 160 kan rotera över ett begränsat intervall för att bekvämt anpassa sig efter individuella användare. Användaren kan enkelt ta bort huvudmikrotelefonen 110 från hans eller hennes huvud genom att enkelt lyfta öronklämsdelen 160 av huvudmikrotelefonen 110 ovanför örat. Det inses att istället för att hållas mot an- vändaren öra genom klämman 160 så skulle användaren kunna hålla huvudmikrotelefonen mot hans eller hennes öra såsom sker med en konventionell mikrotelefon.

Med hänvisning till fig. 4a innefattar huvudmikrotelefonen 110 en sändare 205 och ett mottagare 210 vilka medger duplexkommuni- kation med radiotelefonkroppen 120. För att minimera störning och användarexponering kan en RF-effektnivå som utsänds av sändaren 205 vara mycket låg t.ex. i storleksordningen tiotals mikrowatt.

Såledeslflmuhuvudmikrotelefonenkommunicerarmuiradiotelefonkrop- pen över endast korta avstånd som t.ex. några meter. Det kommer att inses att kroppen 120 innefattar kretsar som är jämförbara med de som visas i fig. 4a.

Huvudmikrotelefonen 110 innefattar också en antenn 215 för överföring och mottagning av signaler från radiotelefonkroppen 120. För RF-signaler kan antennen vara en liten spole eller tråd anordnad inuti huvudmikrotelefonens kropp eller så kan den vara anordnad i öronklämman 160. Mottagaren 210 detekterar och demodulerar signalen från antennen 215 för att producera en audiosignal. Flera typer att modulering kan utnyttjas innefattan- de frekvensmodulering (FM), pulsbreddsmodulering (PWM), amplitud- modulering (AM), enkel sidobands-AM, "quadrature phase shift keying" (QPSK), etc. Såsom beskrivs nedan föredras frekvensmodu- lering av en RF-signal för närvarande. I stället för RF-signaler kan ultraljudsignaler eller infraröda signaler utbytas mellan radiotelefonkroppen 120 och huvudmikrotelefonen 110, varvid antennen, sändaren och mottagaren skulle modifieras i enlighet med detta.

Audiosignalen, producerad av' mottagaren 210 överförs till en audioförstärkare 220 och till högtalaren 140. Det för närvarande föredragna sättet att styra volymen för huvudmikrotelefonen ll0 innefattar att man helt enkelt ökar moduleringsindexet för FM- signalen som sänds av kroppen till huvudmikrotelefonen. Ett ökat moduleringsindex, (dvs. en ökad frekvensavvikelse från den nominella mittfrekvensen) motsvarar en större ljudvolym. Fig. 5 illustrerar en belysande krets för erhållande av en sådan FM- signal uppvisande ett variabelt moduleringsindex.

I allmänhet frekvensmoduleras en :i annat fall konventionell faslåst slinga ("PLL") 600 genom addering av en moduleringsspän- ning till àterkopplingsslingan. I PLL:n matas en del av slingans utsignal 680 tillbaka till slingans summerande förstärkare 620 där denna jämförs med en referenssignal producerad av en referensoscillator 610. Ut- eller felsignalen producerad av förstärkaren 620 formas spektralt av ett slingfilter 630 och i en konventionell PLL matas resultatet till en spänningsstyrd oscillator ( VCO") 650. Det kommer att förstås att felsignalen kommer att driva frekvensen för slingutmatningen 680 (dvs. utsignalen producerad av VCO:n 650) i riktning mot referensoscil- 519 4-84 latorns 610 frekvens. Utsignalen producerad av VCO:n kan sedan frekvensskiftas och överföras i enlighet med ordinära radiotekni- ker.

För att frekvensmodulera slingan adderas lämpligenmen audioinsig- nal 660 till felsignalen genom en differentialförstärkare 640.

Om bandbredden för slingfiltret 630 är sådant att frekvenserna i audiosinsignalen ligger utanför slingdynamiken så är den momentana frekvensen för VCO:n 650 proportionell mot storleken av audioinsignalen. Det faktum att man håller slingan låst till referensoscillatorn 610 garanterar att frekvensen avviker kring den fasta referensfrekvensen. Moduleringsindexet för utsignalen 680 kan ökas genom att man helt enkelt ökar storleken på audioinsignalen t.ex. genom användande av en spänningsdelare 670.

Delaren 670 är företrädesvis styrd av en mikroprocessor (inte visad) i gensvar på aktivering av lämpliga knappar på kroppen 120.

En fördel med den föregående volymkontrollsanordningen är att inga särskilda kretsanordningar eller annan.maskinvara erfordras på den mottagande änden, dvs. i huvudmikrotelefonen. Dessutom kommer en enkel konventionell FM-diskriminatorkrets automatiskt att producera en audioutsignal som är proportionell i amplitud och frekvens mot den modulerande audioinsignalen. Om denna förs genom en förstärkare 220 med fast förstärkning kommer hög- talarvolymen att variera i enlighet med detta. På detta sätt kan huvudmikrotelefonen använda vanliga billiga kretsar som drar lite batterieffekt.

Som en mer komplicerad alternativ utföringsform av huvudmikrote- lefonen 110 som visas i fig. 4b får skur-PSK-datasekvenser som sänds av radiotelefonkroppen 120 en förstärkningsregleringskrets 225 att öka eller minska förstärkarens 220 förstärkning. Under en meddelandeskur kan ljudet kortvarigt dämpas. En punktnings- sekvens eller särskild ton kan sändas som en inledning till ett volymstyrningskommando för att initiera dämpningsförfarandet.

Således styrs ljudvolymen för högtalaren 140 av kretsen 225, med 519 484 8” fördel i gensvar på knappar anordnade på radiotelefonkroppen 120.

I fig. 4b representeras sändaren 205 och mottagaren 210 av en sändtagare 207.

Den förstärkta audiosignalen producerad av förstärkaren 220 matas därefter till högtalaren 140 som omvandlar denna till ljud. En konventionell dynamisk högtalare föredras för dess goda ljud- kvalitet och förhållandevis blygsamma effektkrav, men en mer kompakt piezoelektrisk högtalare kan också användas.

I utföringsformen illustrerad i fig. 4a omvandlar mikrofonen 150 tal yttrat av en användare av huvudmikrotelefonen. 110 till elektriska signaler som matas till ett bandpassfilter 230 för reducering av yttre störljud. Filtrets 230 utsignal kan för- stärkas av en lämplig förstärkare 235 vars utsignal tillhanda- hålls sändaren 205. I utföringsformen visad i fig. 4b till- handahålls mikrofonens 150 utsignal till sändtagaren 207 vilken modulerar en RF-bärvågssignal med denna utsignal. Det kommer att förstås att sändtagaren 207 även kan innefatta lämpliga audiosig- nalskonditionerande komponenter. I varje utföringsform är en modulerad bärvågssignal kopplad till antennen 215 vilken strålar till radiotelefonens huvudkropp 120.

Komponenterna i huvudmikrotelefonen 110 kan med fördel drivas av ett àteruppladdningsbart miniatyrbatteri 240. Batteriet 240 kan vara anslutet till kontakterna 136 för att sörja för återupp- laddning av batteriet när huvudmikrotelefonen är fäst vid radiotelefonkroppen 120. Omväxlande kan organ anordnas i radiotelefonkroppen 120 för induktivt kopplande av energi till batteriet. Sådana induktiva kopplingsanordningar är välkända och används i många återuppladdningsbara produkter för att avlägsna den direkta elektriska kontakten. En induktiv kopplingsanordning kan vara önskvärd på grund av att möjligheten för funktionsav- brott för kontakten, antingen mekaniskt eller till följd av miljömässig förorening, kan undvikas. Alternativt kan huvud- mikrotelefonen drivas av RF-energi överförd genom radiotelefon- kroppen 120 och batteriet kan utelämnas. 519 484 “i När huvudmikrotelefonen 110 är inpackad, dvs. fäst vid kroppen 120 så kan den motta elektrisk effekt från kroppen 120 genom kontakterna 136 och kringgå batteriet 240. Batteriet 240 kan återuppladdas när huvudmikrotelefonen är fäst vid radiotelefon- kroppen 120. När huvudmikrotelefonen 110 inte är inpackad kan återuppladdningskontakterna 136 deaktiveras.

Dessutom kan huvudmikrotelefonen 110 innehålla en effektbe- sparingskrets 145 för att förlänga livslängden för det återupp- laddningsbara batteriet 240. Det inses att i frånvaro av en signal från kroppen 120 så föreligger inget behov av att driva audioförstärkarna eller sändarkretsarna i huvudmikrotelefonen, utan endast mottagarkretsen. I frånvaro av RF-bärvågseffekt från radiotelefonkroppen 120 så stänger den effektbesparande kretsen 245 av alla icke-väsentliga kretsar, varvid batteriets effektut- tag reduceras. När' mottagarkretsen. mottar en RF-signal från kroppen 120 genererar mottagaren (eller sändtagaren) en signal som får den effektbesparande kretsen 245, omfattande en om- kopplare såsom visas i fig. 4a, att tillhandahålla effekt till de andra komponenterna.

Mottagaren kan generera styrsignalen för kretsen 245 baserat på en ökning i den mottagna signalstyrkeindikatorn ("RSSI"). Sådan användning av RSSI-indikatorn och mottagare innefattande komponenter förenade med RSSI-indikatorn är kända. Den effektbe- sparande kretsen 245 kan enkelt realiseras som en del av en monolitanordning, vilken kan innefatta de andra elektroniska komponenterna för huvudmikrotelefonen.

Som observerats ovan och som illustreras i fig. 6 anordnas en antenn 250 och en lågeffektsändtagare eller sändare och mottagare 255 liknande de i huvudmikrotelefonen 110 i radiotelefonens kropp 120. Kroppens komponenter 255 tillhandahåller och accepterar signaler till och från en lämplig sändtagare 260 eller annat organ för kommunicering med ett radiotelefonnätverk. Dessutonakan antennen 170 (visad i fig. 2a-c) som används av radiotelefonen- heten 100 för kommunicering med det cellulära nätverket användas 519 484 /Û för trådlös tvåvägskommunikation mellan huvudmikrotelefonen 110 och radiotelefonkroppen 120. I själva verket kommer det att inses att kroppens komponenter 255 och/eller 260 kan utföra funktionen kommunicering med radiotelefonnätverket såväl som funktionen kommunicering med huvudmikrotelefonen, och liknande kommunika- tionssignaler kan användas.

En annan utföringsform av föreliggande uppfinning illustreras i fig. 7 vilken visar huvudmikrotelefonen 110 inpackad i en motsvarande utformad hålighet i radiotelefonkroppen 120.

Håligheten är företrädesvis utformad så att huvudmikrotelefonen 110 och kroppen 120 bildar en kompakt enhet.

Medan särskilda utföringsformer av sökandens uppfinning har beskrivits och illustrerats bör det inses att denna uppfinning inte är begränsad till detta. Denna ansökan betraktar varje och alla modifikationer som faller inom andemeningen och omfattningen av sökandens uppfinning såsom definierad genom de följande patentkraven.

Claims (15)

519 4.s_4_____¿ H PATENTKRAV

1. Radiotelefonapparat innefattande: en kropp innefattande första organ för kommunicering med ett radiotelefonnatverk; och en huvudmikrotelefon, selektivt fastbar vid kroppen och innefattande andra organ för kommunicering med kroppen, i vilken kroppen innefattar tredje organ för kommunice- ring med huvudmikrotelefonen, och nar huvudmikrotelefonen ar fast vid kroppen så ar huvudmikrotelefonen i elektrisk eller trådlös kommunikation med kroppen och nar huvudmikrotelefonen ar skild från kroppen så ar huvudmikrotelefonen i trådlös kommunikation med kroppen.

2. Radiotelefonapparat enligt krav l, i vilken det andra kommunicerande organet innefattar: .C organ för mottagning av en modulerad barsignal från O. (l) ( T tredje kommunicerande organet; och organ för återhamtning av en :onsignal från den modulerade barsignalen; och huvudmikrotelefonen vidare innefattar: organ för förstarkning av tonsignalen återhamtad av det återhamtande organet; och organ för omvandling av tonsignalen till en ljudsignal.

3. Radiotelefonapparat enligt krav 2, i vilken kroppen vidare innefattar organ för installning av en förstarkning hos det förstarkande organet.

4. Radiotelefonapparat enligt krav 2, i vilken det omvandlande organet ar en dynamisk högtalare eller en piezoelektrisk transor.

5. Radiotelefonapparat enligt krav 2, i vilken huvudmikrotelefonen vidare innefattar organ för omvandling av en 5119 4É;4 l U :.' . :.í.. /2 E 1:-: M';.'J.¿.' talsignal till en àtertonsignal och det andra kommunicerande organet modulerar en àterbarsignal enligt àtertonsignalen och överför den modulera de àterbarsignalen till det tredje kommunicerande organet.

6. Radiotelefonapparat enligt krav 2, i vilken huvudmikrotelefonen vidare innefattar organ for löstagbart fastande av huvudmikrotelefonen vid en anvandares huvud.

7. Radiotelefonapparat enligt krav 6, i vilken det fastande organet ar en oronklamma som passar bakom en anvandares orsnibb.

8. Radiotelefonapparat enligt krav 6, i vilken det mottagande organet ar en antenn anordnad i det fas ande organet.

9. Radiotelefonapparat enligt krav 2, i vilken huvudmikrotelefonen vidare innefattar ett batteri för matnin av flí) elektrisk effekt till det andra kommunicerande organet och forstarkningsorganet.

10. Radiotelefonapparat enligt krav 9, i vilken huvudmikrotelefonen och kroppen vidare innefattar frigorbara spannen, varvid varje frigorbart spanne innefattar en kontakt kopplad till batteriet, och kroppen vidare innefattar organ, kopplat till en kontakt, for àteruppladdning av batteriet nar huvudmikrotelefonen ar fast vid kroppen.

11. ll. Radiotelefonapparat enligt krav 9, i vilken kroppen vidare innefattar organ for återuppladdning av batteriet, varvid det återuppladdande organet ar induktivt kopplat till batteriet nar huvudmikrotelefonen ar fast vid kroppen.

12. Radiotelefonapparat enligt krav 9, i vilken huvudmikrotelefonen 'vidare innefattar organ for reducering av 519 Åftiålf-rx; z:"¿-"; /3 ä'- effektuttaget från batteriet när det mottagande organet inte tar emot en modulerad bärsignal.

13. Radiotelefonapparat enligt krav 2, i vilken den modulerade bärsignalen ar en frekvensmodulerad eller pulsbreddsmodulerad signal.

14. Radiotelefonapparat enligt krav 1, i vilken kroppen vidare innefattar organ for Överföring av RF-energi for drivning av huvudmikrotelefonen.

15. Radiotelefonapparat enligt krav l, i vilken åtminstone en del av huvudmikrotelefonen ar inrymd inuti en hålighet i kroppen när huvudmikrotelefonen är fast vid kroppen.