专利名称：在封闭环境中的无线电覆盖的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子元器件，并更为具体地涉及用于建筑和或土木工程工业中的电子无线电元器件。
20世纪90年代期间，商业蜂窝无线电业务应用已经从主要为用于交通工具而设计的移动电话发展到了无论哪里一般都可相伴的比较小的个人电话。同样在这个时期，工作频率已从VHF提高到了900MHz，提高到2GHz，将来甚至可能到更高的频率。主要由于无线电信号的屏蔽效应，有两个因素即“任何地方使用的要求”和“日益提高的工作频率”，为维护建筑物内的良好通信带来问题。随着卫星个人电话、诸如UMTS的第三代(3G)系统和后来的系统(第四代，4G)的出现，需要在建筑物内有好的覆盖，而且这种需求将变得更为重要，并且此外，这些要求也可在某些情况下应用于无线电广播业务领域，例如无线电和电视业务。
本发明的一个重要目的是提供在建筑工业中使用的电子元器件，它在很大程度上消除了这个问题。
根据本发明，用于建筑或土木工程工业的电子元器件包括这样的一个模块，该模块包含一些部分，这些部分使无线电信号易于穿过那里传输。
该模块的外形尺寸可以与标准的建筑砖块或砌块的外形尺寸相一致，或者与连续多个此类的砖块或砌块的尺寸相一致，以便由此便于在诸如包括此类砖块或砌块的墙或楼板的分割结构中使用所述模块。
根据本发明的一个方面，所述的部分可以定义一个无源电子元器件。
无源电子元器件可以包括两个外表面，每个表面实现一个天线等，这些天线相互耦合使得无线电信号易于从一个表面到另一个表面的其间传输。
这两个表面可以相互并列，以便在使用时，使无线电信号易于在其间的通过，从一个房间到另一个房间，或者从建筑物的外部到其墙的范围内。
天线等可以包括波导、透镜、偶极子或这些或类似元件的任何需要的组合。
根据本发明的另一方面，所述部分可以定义一个有源电子元器件。
根据一种实施方案，该有源电子元器件可包含一个模块，该模块具有两个各自实现为天线等的表面，一个用于耦合天线的放大器及在使用中藉此把工作功率供给放大器的电连接装置。
该放大器可能包含一个可遥控增益控制电路，它响应所辐射的无线电控制信号而设置放大器的增益。
根据另一种实施方案，有源器件可包括这样一个模块，它包含一个射频输入插座和一个射频放大器，以便射频输入信号能够通过射频插座注入到射频放大器，从而产生输出信号，该输出信号通过实现在模块表面中的天线辐射。
现在借助实例并参考附图描述本发明的一些实施方案，其中
图1为适用于建筑工业中的无源电子元器件的透视图；图2为适用于建筑工业中的有源电子元器件的透视图；以及图3为图2所示的有源电子元器件的一部分的一些示意性方框电路图。
现在参看图1，在此称作“砖座”(Bricksat)的一个模块化电子元器件包括一个由塑料或者任何其它合适的坚固材料制成的外壳1，它的外部尺寸与在建筑工业中通常使用的标准建筑砌块(例如以Celcon或Brieze商标出售的砌块)的外部尺寸一致。在外壳1并列的表面2和3上有一对相似的印制天线4、5，天线的尺寸和形状决定于工作频率。尽管在这个例子中示出的是一个简单的隙缝天线，但天线也可选择地包括偶极子、或相控阵列、或嵌入式透镜天线，以便提供特定目的应用所需要的方向性。正如本领域技术人员将理解的那样，天线4、5可以采用各种形式，在此就不一一详述了。
图1所示的‘Bricksat’是无源器件，因此中心布置的天线4、5的连接垫6、7简单地通过导体8链接，从而在外壳1的表面2和3之间为所选择的工作频带内的无线电信号提供一条低损耗通路。
因此应理解，如果在两个房间之间的分割部分中嵌入一块或多块“Bricksat”，那么使得在该选择频带内便于无线电信号在其间穿过。
现在参看图2，图中对应图1所示的部分具有相同的数字标号。图中示出了一个“Bricksat”，它包括一个放大单元9，该单元用于代替图1所示的导体8用于链接天线4、5，并因此是有源器件。
图3更为详细的示出了单元9，它包括一对分别连接到垫6、7并经增益受控放大器12耦合的端子10、11，它从外部电源(未示出)通过提供在外壳3的一个表面14中的电源连接器13提供工作功率。正如虚线12a所示，放大器依需要或是单向的或是双向的，以便在端子10和11之间提供或者单向或者双向的放大。放大器12/12a的增益可以借助无线电控制信号15任选为受控或预设，信号15经天线17通过“蓝牙”或类似的无线接收器16接收。
尽管迄今为止参照图2和图3所述的装置都主要意在用作信号中继器，它可用在建筑物的结构中用以改善信号在其中的接收(否则，由于屏蔽效应，房间里的接收效果不好)，但是在某些情况下，还考虑可能将信号通过电缆馈给有源的“Bricksat”，比如信号来自分布式放大器，则它可用于在建筑物内部辐射分布式信号以提供需要的信号覆盖。为了提供此额外便利，可以任选地提供一个射频输入插座18，通过它输入射频信号可被馈给放大器12、12a，以便从分别连接到端子11和10的天线辐射。
因此，“Bricksat”概念涉及有源或无源无线电中继器，它被制造成土木工程结构产品(如砖块)的形式，并通过这种产品的销售过程销售，它将有利于无线电话、卫星通信以及陆地/卫星无线广播业务在建筑物内更好的工作。
这样，“Bricksat”的概念用来提供一种低成本的无线电中继装置，它可以作为中等价格的建筑结构产品通过建筑商或者DIY销路销售，用于装入新的建筑物或作为对旧建筑物的翻新。对于房屋主人来说只是通过简单的DIY活动，‘Bricksat’将允许这种个人通信(或其它)无线电系统的建筑内覆盖得以增强，以及在最初考虑新建筑物时由建筑师将更好的覆盖设计在内。对应不同的无线系统，例如900MHz GSM，1800MHz GSM，2GHz US PCS，铱星，数字卫星电视等可以设想不同的模块。
‘Bricksat’装置的外部机械结构应该是坚固的，并且尺寸可以与标准的常规建筑产品(Brieze砌块，砖块等)的尺寸一致(或成其倍数)，使得建筑师在建筑物设计阶段能够遵从适当的规则将其设计到建筑物中。在房主希望改善他们的房屋内部蜂窝电话或无线娱乐业务覆盖的时候，如果期望的话，‘Bricksat’也可以更特别的方式装入现存的建筑中作为翻新。(在将来可望无线替代有线电话作为标准的情况下，前者将成为非常重要的市场)显然，无源‘Bricksat’可设想成无须供电的单元，例如，包括在装置的相对(外和内朝向)表面上的调谐天线，并为通过建筑物墙的无线电波提供低损耗的“隧道”。也可设想成提供高增益性能的各种变型，例如允许附带微波透镜的装配点或者印制的相控阵列天线(以提供方向性)、‘Bricksat’阵列(以提供改善的增益)，等等。
无源‘Bricksat’的另外一种概念是，也许通过用两种具有不同介电性质的塑料铸造器件实现使用波导技术/特性，由此为器件提供很低成本的结构技术。
另外一种变型可能是这样的器件在感兴趣的频率，其结构和物理性质被设计为在角落附近提供提高的衍射。例如，这可被安装在窗户的边缘用于提高房间内外的信号的衍射。
有源‘Bricksat’可优选为由外部供电的单元，除了具有无源‘Bricksat’的特征外，它还包含适当宽带放大。这些可支持相类似的各种变型，并且如果需要的话，也可以通过提供对印刷相控阵列天线的动态控制及时提供动态方向性。电网供电的有源‘Bricksat’需要以允许接入功率的方式设置，它们也许将配有电源线或标准的电接点。一旦安装好以后，或是通过电网上的信令，或通过到安装在‘Bficksat’里的控制接收器的短程无线链路(例如蓝牙和IrDA)，遥控有源‘Bricksat’的增益。
在另一种实施方案中，‘Bricksat’可以由可再充电电池支持的太阳能电池板供电。
‘Bricksat’产品可以设想成单向或双向的产品。
单向产品可以为数字广播业务，如数字地面电视、数字卫星电视/无线电或数字音频广播提供改善的建筑物内的覆盖。对于具有上行和下行链路分开工作频带的蜂窝无线电系统来说，销售靠近安装的成对单元，其中一个调谐于上行链路，另一个调谐于下行链路，也许是可行的。一些系统可能需要完全的双向性，并因此需要更复杂的技术方案。
完整的‘Bricksat’概念的中间步骤可以是具有与上述相同的功能性的低成本中继装置，但不必限制被设计为具有如标准砖块或砌块的相同尺寸的房屋建筑产品。
权利要求
1.一种用在建筑或土木工程工业中的电子元器件，包括包含有使无线电信号易于穿过那里传输的部分的模块。
2.如权利要求1要求的电子元器件，其中该模块具有与标准建筑砖块或砌块基本一致的外部尺寸，或与这些砖块或砌块的装配组合一致的外部尺寸，使得由此便于在诸如包括这种砖块或砌块的墙或地板的分割部分的结构中使用所述模块。
3.如权利要求1或权利要求2要求的电子元器件，其中所述部分定义无源电子元器件。
4.如权利要求3要求的电子元器件，其中该无源电子元器件包括两个外表面，每个表面实现为一个天线等，这些天线相互耦合以使无线电信号易于从一个表面到另一个表面的其间传输。
5.如权利要求4要求的电子元器件，其中两个表面相互并列，使得在使用时便于无线电信号在其间通过，从一个房间到另一个房间，或者在可能的情况下从建筑物的外部到其墙内。
6.如权利要求1或权利要求2要求的电子元器件，其中所述部分定义有源电子元器件。
7.如权利要求6要求的电子元器件，其中根据一种实施方案，该有源电子元器件包括一个模块，该模块具有两个各自实现为一个天线等的表面，一个用于耦合两个天线的放大器和藉此在使用中把工作功率供给放大器的电连接装置。
8.如权利要求7要求的电子元器件，其中放大器可能包含一个可遥控增益控制电路，该电路响应所辐射的无线电控制信号把放大器的增益设置到预定的水平。
9.如权利要求6要求的电子元器件，其中根据另一种实施方案，有源电子元器件包括具有一个射频输入插座和一个所耦合的射频放大器的模块，使得通过射频插座注入到射频放大器的射频输入信号产生输出信号，该输出信号由实现在模块表面中的天线辐射。
10.如权利要求6到9中任何之一要求的电子元器件，它借助包括由可再充电电池支持的太阳能电池板的电源供电。
11.如前面权利要求中任何之一要求的电子元器件，其中天线等包括波导、透镜、偶极子或这些或类似的元件的任何需要的组合。
12.如前面权利要求中任何之一要求的电子元器件，它是单向的。
13.如前面权利要求中任何之一要求的电子元器件被布置成双向的。
14.基本上如在此之前参考附图描述的一种电子元器件。
全文摘要
一种电子元器件，包括这样的模块，在优选实施方案中该模块具有与标准建筑砖块或砌块相一致的外部尺寸，或与此类这种砖或砌块的装配组合相一致的外部尺寸，使得由此便于在诸如包括这种砖块和砌块的墙或楼板的分割部分结构中使用所述模块，该模块包括使无线电信号易于穿过那里传输的部分。
文档编号H04B7/15GK1411637SQ00817228
公开日2003年4月16日 申请日期2000年12月12日 优先权日1999年12月15日
发明者W·H·W·图特勒比 申请人:罗克马诺尔研究有限公司