СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОБЛУЧЕНИЯ ПРИ РАДИОПЕРЕДАЧАХ Российский патент 2000 года по МПК G01R29/08 H04B1/38 

Изобретение относится к системе связи, в которых излучение антенны находится в непосредственной близости к пользователю. Более конкретно, изобретение касается нового и усовершенствованного способа и устройства для контролирования уровней радиочастотного облучения, связанных с использованием портативных радиопередатчиков, и обеспечения ответных мер, если такое облучение в результате радиопередач превышает установленную пороговую величину.

2. Описание известного уровня
Во многих случаях желательны автономные персональные портативные средства связи из-за их удобства и мобильности. Эти качества вызвали огромный рост спроса на портативные устройства. В ответ на этот спрос промышленность стремится внедрить ряд мер предосторожности для контроля и регулирования радиочастотного облучения пользователя.

Сущность изобретения
Согласно данному изобретению предлагаются новые и усовершенствованные способ и устройство для регулирования уровней радиочастотного облучения пользователя. Для этого измеряется общее количество передаваемой энергии до тех пор, пока не будет достигнут заранее установленный порог облучения за фиксированный период времени, после чего инициируется автоматическая последовательность предупредительных мер.

Передающая схема переносного телефона содержит в основном антенну и усилитель мощности, подсоединенный к антенне. При этом усилитель мощности реагирует на сигнал запроса на уровень мощности, который определяет мощность передачи с антенны.

В данном изобретении энергия передачи контролируется в течение всей работы телефона либо путем контролирования сигнала запроса на уровень мощности, либо путем контролирования выходной мощности усилителя мощности. Количество передаваемой энергии за установленный период времени накапливается интегратором, которым может быть квазиинтегратор или накапливающий сумматор со скользящим интервалом в зависимости от того, поступает контролируемый сигнал в аналоговом или цифровом формате. Эта накопленная величина передаваемой энергии сравнивается с заранее установленной пороговой величиной. Когда накопленная величина превышает данную установленную пороговую величину, на процессор управления риском передается сигнал и инициализируются предупредительные операции.

В более предпочтительном варианте изобретения накопленная энергия передачи сравнивается с некоторым промежуточным уровнем или рядом промежуточных уровней и после того, как накопленная энергия превысит каждый из этих промежуточных уровней, предпринимаются новые предупредительные меры до тех пор, пока мощность передачи не снизится или пока не будет превышен окончательный порог, при котором мощность передачи уменьшается или прекращается.

Признаки, цели и преимущества данного изобретения станут более понятны из подробного описания, представленного ниже, в совокупности с чертежами, на которых использованы одинаковые обозначения.

Фиг. 1 - иллюстрация радиочастотного облучения при использовании портативных средств связи;
Фиг. 2 - блок-схема последовательности операций системы контроля и регулирования радиочастотного облучения;
Фиг. 3 - примерный вариант устройства для контроля и регулирования радиочастотного облучения.

На фиг. 1 проиллюстрировано радиочастотное облучение в результате использования портативных персональных средств связи, таких как сотовые телефоны или аналогичные устройства. Особое значение имеет близость антенны 1 портативного телефона 2 к телу пользователя 3. Интерес также представляет электромагнитная энергия 4, излучаемая антенной 1 телефона 2. Целью данного изобретения является регулирование и контроль радиочастотного облучения.

В портативных средствах связи для сохранения качественной линии связи мощность передатчика повышается и понижается. В замирающей среде или в ситуации, когда в тракте передачи возникают препятствия, портативное средство связи повышает мощность передачи для сохранения качественной линии связи. Необходимо контролировать уровень энергии передачи и его изменения. Поэтому требуются соответствующие способы и схемы для ограничения уровня радиочастотного облучения.

На фиг. 2 представлена блок-схема последовательности операций регулирования уровней облучения в результате радиопередач согласно настоящему изобретению. Накопленная энергия принимается (блок 11) и сравнивается с текущей пороговой величиной энергии (блок 12). Если в блоке 12 определяется, что величина накопленной энергии меньше текущей пороговой величины, система проверяет, установлена ли данная пороговая величина на минимальное значение (блок 13). Если в блоке 13 определяется, что данная пороговая величина не установлена на минимальное значение, пороговая величина уменьшается на заранее установленный декремент (блок 14).

Если в блоке 12 определяется, что текущая пороговая величина энергии превышена, производится проверка, чтобы определить, является данный порог промежуточным порогом или максимальным порогом (блок 15). Если в блоке 15 определяется, что порог является промежуточным, выполняются следующие предупредительные операции: передается извещение пользователю (блок 16) и пороговая величина энергии увеличивается до более высокой величины (блок 17).

Описанная выше процедура продолжается до тех пор, пока не будет определено, что данная пороговая величина является не промежуточной величиной, а максимальной величиной (блок 15), которую нельзя больше превышать. При этом извещается пользователь (блок 18) и излучаемая мощность снижается или прекращается (блок 19).

На фиг. 3 изображен примерный вариант реализации данного изобретения в средстве связи. Запросы на уровень мощности, которые управляют мощностью передачи, обрабатываются в процессоре управления радиочастотным облучением 20 перед передачей в усилитель мощности 21 как сигнала запроса на уровень мощности. Усилитель мощности 21 реагирует на сигнал запроса на уровень мощности, запрашивающий усиление входящего информационного сигнала, чтобы обеспечить сигнал передачи с заранее установленным уровнем мощности для антенны 22. Информационный сигнал может передаваться в аналоговом или цифровом формате. Входной информационный сигнал может быть в аналоговой или цифровой форме и модулирован для передачи с использованием многостанционного доступа с временным разделением каналов, многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, частотной модуляции или любой другой известной схемы модуляции.

В спутниковых портативных телефонных системах типичные частоты передачи находятся в диапазоне приблизительно 1610-1626,5 МГц. Такие телефоны предназначены для работы в диапазоне мощности от 100 МВт до 1 Вт. Следует отметить, что данное изобретение в равной степени применимо в любом диапазоне частот или мощности передачи спутниковой или наземной системы связи.

В предпочтительном варианте интегратор 23 снимает сигнал запроса на уровень мощности с процессора регулирования радиочастотного облучения 20. В альтернативном варианте интегратор может снимать выходную мощность усилителя мощности для измерения передаваемой энергии (как показано штриховой линией на фиг. 3). Интегратор может быть выполнен как квазиинтегратор, если сигнал запроса на мощность имеет аналоговый характер, или накапливающим сумматором со скользящим интервалом, если сигнал запроса на мощность имеет цифровой характер. Передаваемая энергия в идеальном случае вычисляется по формуле

где E_t - передаваемая энергия, Мощность (t) - мощность передачи как функции времени, или

где E_t - передаваемая энергия, а Мощность (i) - мощность передачи как функция числа выборки.

Вычисление уравнения 1 может производиться с помощью аналогового интегратора, известного в данной области, а вычисление уравнения 2 может производиться с помощью электронного накапливающего сумматора, также хорошо известного в данной области.

Существуют упрощенные реализации, которые аппроксимируют функции уравнений 1 и 2. Например, простая RC-цепь может аппроксимировать аналоговый интеграл в уравнении 1. Период интеграции или суммирования, используемый в примерном варианте изобретения, может составлять 6 мин или любой другой выбранный интервал времени. Период интеграции является программируемой величиной, которая может изменяться в зависимости от местных нормативов и изменяющихся требований.

Кроме того, не требуется, чтобы интеграция была линейным процессом. Вместо этого, скорость накопления или интеграции может быть взвешена на основании характеристик радиопередачи в любое время. В настоящее время принято считать, что значимость облучения прямо пропорциональна общему количеству накопленного облучения. Однако в данном изобретении предусмотрено, что в случае использования другой модели, в которой для пользователя представляют интерес характеристики радиопередач, данная интеграция может быть взвешена в соответствии с этими характеристиками. Характеристики, которые могут быть использованы и соответственно взвешены, могут включать в себя частоту электромагнитного излучения, интенсивность излучения и любую другую поддающуюся измерению характеристику излучения.

Передаваемая энергия (E_t) сравнивается с текущей пороговой величиной (T), выработанной процессором регулирования радиочастотного облучения 20, с помощью компаратора 24. В примерном варианте данная текущая пороговая величина хранится в ПЗУ или ОЗУ, связанном с процессором регулирования радиочастотного воздействия 20. Эти пороговые величины, также программируемые, и могут изменяться в соответствии с местными нормативами или изменяющимися требованиями. Предлагаемый максимальный порог облучения может составлять 180 Дж передаваемой энергии в течение 6 мин. Следовательно, в этом примере первоначальный порог может быть установлен на 90 Дж передаваемой энергии в течение 6 мин. Если данный первоначальный порог, выданный процессором управления радиочастотным облучением 20, превышается, компаратор 24 передает сигнал превышения порога назад на процессор управления радиочастотным облучением 20.

При этом процессор управления радиочастотным облучением 20 передает сигнал извещения о регулировке, который сообщает пользователю о данном режиме. Например, в ответ на сигнал извещения о регулировке средство связи может выдать звуковое и/или визуальное предупреждение. Визуальное предупреждение может быть реализовано, например, в форме письменного предупреждения на цифровом дисплее средства связи или загорания индикаторной лампочки. Пользователь в ответ на предупреждение может сам принять меры по снижению необходимой энергии передачи, например, путем уменьшения внутриканальных помех. Затем процессор управления радиочастотным облучением 20 увеличивает пороговую величину и разрешает пользователю продолжать работу.

Процесс увеличения пороговых величин продолжается до тех пор, пока в некоторый момент пороговая величина не достигнет своего максимального значения, и тогда процессор управления радиочастотным облучением 20 модифицирует сигнал запроса на уровень мощности, чтобы снизить или прекратить излучение передачи. Если же, с другой стороны, накопленная величина ниже текущей пороговой величины для заданного периода времени, порог снижается. Процесс снижения пороговой величины продолжается до тех пор, пока пороговая величина не будет уменьшена до ее минимального значения.

Факультативный признак, который может быть добавлен к данному изобретению, заключается в наличии подсистемы блокировки системы. Как показано на фиг. 3, сигнал блокировки может быть передан на процессор управления радиочастотным облучением 20 пользователем в тех случаях, когда необходимо сохранить высокую мощность передачи. Подсистема блокировки процессора управления радиочастотным облучением 20 в ответ на сигнал блокировки отключает процессор регулирования риска и позволяет сигналу запроса на мощность пройти через процессор управления радиочастотным облучением 20 без изменения. Подсистема такого типа может, например, приводиться в действие при чрезвычайных обстоятельствах, которые диктуют, что передача должна продолжаться. Конструкция таких систем блокировки хорошо известна.

Хотя на схемах и в описании система была проиллюстрирована как автономная система, управляемая собственным процессором, данное изобретение может также быть частично или полностью реализовано имеющимися обрабатывающими элементами портативного средства связи.

Описание предпочтительных вариантов позволит любому специалисту в данной области осуществить или использовать настоящее изобретение. Разные модификации этих вариантов будут очевидны для специалистов и общие принципы, определенные в описании, могут быть применены, не требуя изобретательского творчества. Следовательно, данное изобретение не ограничивается описанными вариантами, но должно в самом широком объеме подпадать под раскрытые принципы и новые признаки.

Способ для регулирования уровня облучения пользователя при радиопередаче из переносного телефона, содержащего передатчик и антенну, включает определение количества энергии, переданной антенной в течение установленного интервала времени, для формирования накопленной величины энергии, сравнение данной накопленной величины энергии с заранее установленной пороговой величиной, формирование сигнала с результатом сравнения и ограничение мощности передатчика, если сигнал с результатом сравнения показывает, что накопленная величина энергии превышает пороговую величину. Устройство содержит средство определения количества энергии, переданной антенной за заранее установленный интервал времени, средство сравнения данной накопленной величины энергии с пороговой величиной и средство реагирования для приема сигнала с результатом сравнения и, если сигнал с результатом сравнения показывает, что накопленная величина энергии превышает пороговую величину, ограничения мощности передачи передатчика. Технический результат заключается в обеспечении контроля энергии передачи и мер по регулированию облучения пользователя в течение всей работы телефона. 4 с. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для регулирования уровня облучения пользователя при радиопередаче из средств связи, содержащего передатчик и антенну, содержащее средство определения количества энергии, переданной антенной за заранее установленный интервал времени, для формирования накопленной величины энергии, средство сравнения данной накопленной величины энергии с пороговой величиной, для формирования сигнала с результатом сравнения, и средство реагирования для приема сигнала с результатом сравнения и, если сигнал с результатом сравнения показывает, что накопленная величина энергии превышает пороговую величину, ограничения мощности передачи передатчика. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство определения представляет собой накапливающий сумматор со скользящим интервалом. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство определения представляет собой квазиинтегратор. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство реагирования предназначено также для извещения пользователя о режиме высокого облучения при радиопередаче, если сигнал с результатом сравнения показывает, что накопленная величина превышает пороговую величину. 5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что средство реагирования предназначено для извещения также пользователя о режиме высокого облучения при радиопередаче, если сигнал с результатом сравнения показывает, что накопленная величина превышает пороговую величину. 6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что средство реагирования предназначено для извещения также пользователя о режиме высокого облучения при радиопередаче, если сигнал с результатом сравнения показывает, что накопленная величина превышает пороговую величину. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство реагирования дополнительно предназначено для того, чтобы, если сигнал с результатом сравнения свидетельствует о превышении накопленной величиной энергии пороговой величины, сравнивать данную пороговую величину с заранее установленной максимальной пороговой величиной, и если эта пороговая величина меньше максимальной пороговой величины, увеличивать пороговую величину. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средство реагирования предназначено также для того, чтобы, если сигнал с результатом сравнения свидетельствует о том, что накопленная величина энергии меньше пороговой величины, уменьшать данную пороговую величину. 9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средство реагирования предназначено также для того, чтобы, если сигнал с результатом сравнения свидетельствует о том, что накопленная величина энергии меньше пороговой величины, сравнивать данную пороговую величину с заранее установленной минимальной пороговой величиной и уменьшать данную пороговую величину только в том случае, если она выше минимальной пороговой величины. 10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что средство реагирования также предназначено для уменьшения пороговой величины только в том случае, если данная пороговая величина выше минимальной пороговой величины. 11. Способ для регулирования уровня облучения пользователя при радиопередаче из переносного телефона, содержащего передатчик и антенну, включающий в себя определение количества энергии, переданной антенной в течение установленного интервала времени, для формирования накопленной величины энергии, сравнение данной накопленной величины энергии с заранее установленной пороговой величиной, формирование сигнала с результатом сравнения, и ограничение мощности передатчика, если сигнал с результатом сравнения показывает, что накопленная величина энергии превышает пороговую величину. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что операция определения количества энергии, переданной антенной, включает в себя суммирование мощности передачи для заданного числа переданных символов. 13. Способ по п.11, отличающийся тем, что операция определения количества энергии, переданной антенной, включает в себя интегрирование мощности в течение установленного интервала времени. 14. Способ по п.11, отличающийся тем, что включает в себя также операцию извещения пользователя, если результат сравнения свидетельствует о превышении накопленной величины энергии пороговой величины. 15. Способ по п.12, отличающийся тем, что включает в себя также операцию извещения пользователя, если результат сравнения свидетельствует о превышении накопленной величины энергии пороговой величины. 16. Способ по п.13, отличающийся тем, что включает в себя также операцию извещения пользователя, если результат сравнения свидетельствует о превышении накопленной величиной энергии пороговой величины. 17. Способ по п.11, отличающийся тем, что включает в себя также операцию увеличения пороговой величины в ответ на сигнал с результатом сравнения, если данный сигнал свидетельствует о превышении накопленной величиной энергии пороговой величины. 18. Способ по п.17, отличающийся тем, что включает в себя также операцию уменьшения пороговой величины в ответ на сигнал с результатом сравнения, если данный сигнал свидетельствует, что накопленная величина энергии ниже пороговой величины. 19. Способ по п.17, отличающийся тем, что включает в себя также операции сравнения пороговой величины с заранее установленной максимальной пороговой величиной и увеличения данной пороговой величины, только если она меньше установленной максимальной пороговой величины. 20. Способ по п.18, отличающийся тем, что включает в себя также операции сравнения пороговой величины с заранее установленной минимальной пороговой величиной и уменьшения данной пороговой величины только в том случае, если она выше установленной минимальной пороговой величины. 21. Схема для регулирования уровней облучения пользователя при радиопередаче из портативного средства связи, содержащего передатчик и антенну, содержащая процессор управления радиочастотным облучением с двумя входами, первый из которых принимает сигнал запроса на мощность, и двумя выходами, первый из которых выдает пороговую величину облучения, а второй выдает модифицированный сигнал запроса на мощность, усилитель, содержащий два входа, первый из которых принимает информационный сигнал, а второй принимает модифицированный сигнал запроса на мощность, и выход для выдачи усиленного информационного сигнала, квазиинтегратор, содержащий вход, принимающий модифицированный сигнал запроса на мощность, и выход, и компаратор, содержащий два входа, и выход, причем первый вход подсоединен к выходу квазиинтегратора, второй вход подсоединен к первому выходу процессора управления радиочастотным облучением, а выход подсоединен ко второму входу процессора управления радиочастотным облучением. 22. Схема по п.21, отличающаяся тем, что процессор управления радиочастотным облучением также содержит третий выход для выдачи сигнала извещения о регулировке. 23. Схема для регулирования уровней облучения пользователя при радиопередаче из переносного телефона, содержащего антенну, содержащая процессор управления радиочастотным облучением с двумя входами, первый из которых принимает сигнал запроса на мощность, двумя выходами, первый из которых выдает пороговую величину облучения, а второй выдает модифицированный сигнал запроса на мощность, усилитель, содержащий два входа, первый из которых принимает информационный сигнал, а второй принимает модифицированный сигнал запроса на мощность, и выход для выдачи усиленного информационного сигнала, накапливающий сумматор со скользящим интервалом, имеющий вход, связанный с модифицированным сигналом запроса на мощность, и выход, и компаратор, содержащий два входа и выход, причем первый вход подсоединен к выходу квазиинтегратора, второй вход подсоединен к первому выходу процессора управления радиочастотным облучением, а выход подсоединен ко второму входу процессора управления радиочастотным облучением. 24. Схема по п.23, отличающаяся тем, что процессор управления радиочастотным облучением также содержит третий выход для выдачи сигнала извещения о регулировке.