УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ АНТЕННЫ Российский патент 1998 года по МПК H01Q1/24 H04B1/38 

Изобретение относится к области радиотелефонной связи, в частности к устройству для ориентирования антенны, закрепленной на переносном устройстве связи.

Система сотовой радиотелефонной связи содержит ряд базовых станций и портативные радиотелефоны. Пользователь осуществляет прием и посылку вызовов посредством портативного радиотелефона, осуществляющего радиосвязь с одной из базовых станций.

Система спутниковой радиосвязи, такая как система Iridium, располагает сетью спутников на низкой полярной орбите, выполняющих те же функции, что и базовые станции. Эти спутники передают и получают сигналы с портативных радиотелефонов, обеспечивая в системе радиотелефонной связи возможность направления вызова по радиотелефону из любой точки земного шара в любую другую точку земного шара.

В отличие от сотовой системы, спутники не остаются на одном и том же месте относительно поверхности земли. Поскольку спутник может находиться в любой точке полусферы над головой пользователя, антенна радиотелефона должна обладать направленностью в пределах этой полусферы над головой пользователя. Такая антенна с направленностью действия в пределах полусферы была создана.

Пользователю, желающему сделать вызов по радиотелефону, необходима антенна радиотелефона, ориентированная таким образом, чтобы установить связь с любым из возможных спутников. находящихся на низкой орбите над землей.

Известно переносное устройство связи по заявке EP, 0508299, кл. H 01 Q 1/24, 1992 г. которое удерживается в руке пользователя, имеет динамик и микрофон, расположенные на его лицевой поверхности возле его верхней и нижней частей соответственно, а антенна имеет удлиненную форму и посредством механизма поворота соединена одним своим концом с переносным устройством связи рядом с его верхней поверхностью с возможностью поворота по определенной траектории из сложенного положения в рабочее.

Применявшиеся до сих пор системы ориентирования антенны ориентируют антенну в той же плоскости, что и корпус радиотелефона. Когда пользователь прикладывает динамик радиотелефона к уху, а микрофон радиотелефона помещает перед губами, антенна естественным образом наклоняется под углом относительно вертикали. Это является нежелательным, поскольку вызывает поворот диаграммы направленности, что может привести к невозможности связи переносного устройства связи со спутником, находящимся низко над горизонтом.

Таким образом, существует необходимость в устройстве ориентирования антенны, которое при обычном использовании ориентирует антенну в вертикальном положении.

На фиг. 1 изображен пользователь с переносным устройством связи, в котором использовано известное устройство ориентирования антенны;
на фиг. 2 изображен пользователь с переносным устройством связи, в котором использовано устройство ориентирования антенны, выполненное в соответствии с изобретением;
на фиг. 3 показан вид с разделением на детали переносного устройства связи с устройством ориентирования антенны, выполненным согласно изобретению;
на фиг. 4 показано перспективное изображение антенны;
на фиг. 5 показано изображение, иллюстрирующее диаграмму направленности антенны, используемой с устройством ориентирования антенны, описанным в настоящей заявке;
на фиг. 6 показано перспективное изображение переносного устройства связи с предлагаемым устройством ориентирования антенны.

Для решения проблемы ориентирования антенны требуется устройство, которое обеспечивает расположение антенны 12 под углом Φ к плоскости 24, определяемой лицевой стороной 26 переносного устройства связи 10 (см. фиг. 2). Для типичного переносного устройства связи угол F составляет около 15^o. Механизм поворота антенны 12 под углом F при нахождении в рабочем положении показан на фиг. 3. Переносное устройство связи 10 имеет лицевую поверхность 26, две боковые поверхности 28, нижнюю поверхность 30, заднюю поверхность 32 и верхнюю поверхность 34. Поверхность крепления 36 определяет плоскость, которая пересекает плоскость 24, определяемую лицевой поверхностью 26, под углом F/2 На поверхности крепления 36 установлен штифт 38 механизма поворота 38, 40.

Антенна 12 крепится своим ближайшим к переносному устройству связи концом 39 (см. фиг. 4) к колену 40 с сопрягаемой поверхностью 42 первой поворотной части. Сопрягаемая поверхность 42 обращена при сборке к второй поворотной части 36 переносного устройства связи 10. Сопрягаемая поверхность 42 снабжена гнездом 44 механизма поворота (38, 44), в которое при установке антенны 12 на переносном устройстве связи 10 вводится штифт 38. Антенна 12 может вращаться относительно штифта 38. Сопрягаемая поверхность располагается под углом Φ/2 по отношению к линии, образуемой антенной 12.

При нахождении антенны 12 в сложенном положении ее свободный конец 46 обращен к нижней поверхности 30 переносного устройства связи 10, а сама антенна 12 по своей длине уложена вдоль боковой поверхности 28. Антенна 12 располагается в сложенном положении параллельно плоскости 24, поскольку поверхность крепления образует обращенный вниз угол Φ/2 с плоскостью 24, в то время как сопрягаемая поверхность 42 антенны 12 образует обращенный вверх угол Φ/2 В результате в сложенном положении два угла перекрывают друг друга и антенна 12 в сложенном положении располагается параллельно плоскости 24.

Из сложенного положения антенну 12 поворачивают в рабочее положение, в котором свободный конец 46 антенны 12 располагается над верхней поверхностью 34 переносного устройства связи 10. Дальнейшее усовершенствование предусматривает возможность в рабочем положении трех фиксируемых позиций 50, 52, 54, показанный на фиг. 6. Вторая позиция 52 соответствует повороту на 180^o из сложенного положения; первая позиция соответствует повороту на 180+α^° а третья позиция 54 соответствует повороту на 180-α^°
Первая позиция 50 предназначена для тех пользователей, которые держат переносное устройство связи в правой руке и угол компенсирует угол, на который переносное устройство связи наклоняется назад при пользовании им правой рукой. В то же время третья позиция 54 будет компенсировать наклон, который обычно возникает при пользовании переносного устройства связи левой рукой.

В спутниковых системах радиотелефонной связи для получения оптимальных результатов необходимо, чтобы диаграмма направленности антенны перекрывала полусферу над головой пользователя. Обычно пользователь будет держать переносное устройство связи таким образом, чтоб верх переносного устройства связи будет отклонен от вертикали и назад от его головы. Применявшиеся до сих пор способы крепления антенны способствовали тому, что ориентация антенны совпадали с ориентацией переносного устройства связи. В результате антенна не имела вертикальной ориентации, а ее диаграмма направленности не перекрывала полусферу над головой пользователя.

Изобретение, описываемое в настоящей заявке, обеспечивает простой и экономичный механизм ориентирования антенны в вертикальном направлении при нормальном использовании. Это позволяет обеспечить пользователя улучшенной радиотелефонной связью.

Специалистам в данной области должно быть ясно, что в изобретение могут быть внесены многочисленные изменения без изменения его сущности. Так, вместо оси поворота для ориентирования антенны в нужном направлении возможно использование кулачкового устройства или же вместо оси поворота и наклонных плоскостей возможно использование универсального шарнира с направляющим пазом.

Переносное устройство связи, используемое в системе спутниковой радиотелефонной связи, содержит антенну (12) с диаграммой направленности (14) полусферической формы. Поскольку спутник (18) может находиться в любом положении на небесной сфере, диаграмму направленности (14) антенны необходимо ориентировать согласованно с пространственной полусферой над пользователем. Это обеспечивается устройством ориентирования антенны, содержащем антенну (12), имеющую клиновидную поверхность (42) сопряжения, прикрепленную к поверхности (36) крепления с помощью штифта (38) и гнезда (44). Поверхность (36) крепления скошена вниз от плоскости (24), определяемой лицевой поверхностью (26) переносного устройства связи (10). Комбинация клиновидной поверхности (42) сопряжения и скошенной вниз поверхности (36) крепления обеспечивает позиционирование антенны (12) под прямым углом относительно плоскости (24) в рабочем положении антенны. В результате антенна (12) ориентируется вертикально, когда пользователь держит переносное устройство связи при обычном его использовании. 9 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для ориентирования антенны в переносном устройстве связи (10), содержащем динамик (20) и микрофон (22), расположенные на его лицевой поверхности (26) возле верхней (34) и нижней (30) поверхностей, соответственно, антенну (12), соединенную одним своим концом с переносным устройством связи (10) посредством механизма поворота (38, 44) и выполненную с возможностью поворота по определенной траектории из сложенного положения в рабочее положение, отличающееся тем, что механизм поворота (38, 44) выполнен с возможностью обеспечения поворота антенны (12) по определенной траектории по меньшей мере в одно определенное рабочее положение, при котором свободный конец (46) антенны (12) размещен над верхней поверхностью (34) переносного устройства связи (10) в положении, близком к вертикальному, когда динамик (20) и микрофон (22) удерживаются пользователем под углом к вертикали рядом с ухом и губами пользователя, соответственно. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в одном из определенных рабочих положений свободный конец (46) антенны (12) размещен в положении, близком к вертикальному, когда динамик и микрофон удерживаются пользователем, пользующимся правой рукой, рядом с ухом и губами пользователя, соответственно. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в одном из определенных рабочих положений свободный конец (46) антенны (12) размещен в положении, близком к вертикальному, когда динамик и микрофон удерживаются пользователем, пользующимся левой рукой, рядом с ухом и губами пользователя, соответственно. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что антенна (12) имеет по меньшей мере одно определенное рабочее положение, включая определенное рабочее положение для пользователя, пользующегося правой рукой, и определенное рабочее положение для пользователя, пользующегося левой рукой. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что антенна (12) имеет возможность непрерывного поворота по определенной траектории, последовательно переходя из сложенного положения в рабочее положение для пользователя, пользующегося правой рукой, и в рабочее положение для пользователя, пользующегося левой рукой, причем механизм поворота (38, 44) включает по меньшей мере один фиксатор в одном из определенных рабочих положений между сложенным положением и другим определенным рабочим положением. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм поворота (38, 44) включает штифт (38) и гнездо (44), связанное со штифтом (38), для обеспечения поворота антенны (12) вокруг оси штифта (38), наклоненной под определенным углом относительно лицевой поверхности (26) переносного устройства связи (10). 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что антенна включает первую поворотную часть (40, 42), наклоненную под первым углом по отношению к линии, образуемой удлиненной трубчатой частью антенны, а механизм поворота (38, 44) включает вторую поворотную часть (36), соответствующую и сопрягаемую с первой поворотной частью и наклоненную под вторым углом относительно линии, образуемой лицевой поверхностью (26) устройства связи (10) так, что в рабочем положении первый и второй углы суммируются, а в сложенном положении первый и второй углы вычитаются, частично компенсируя друг друга. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что первый и второй углы равны и компенсируют друг друга в сложенном положении. 9. Устройство по любому из пп.1 8, отличающееся тем, что в сложенном положении свободный конец (46) антенны (12) расположен рядом с нижней поверхностью (30) переносного устройства связи (10), ближе к одной из его боковых поверхностей (28), по существу параллельно его лицевой поверхности (26). 10. Устройство по любому из пп.1 9, отличающееся тем, что устройство связи (10) представляет собой радиотелефон системы спутниковой телефонной связи, а антенна (12) в рабочем положении имеет диаграмму направленности (14) полусферической формы.