专利名称：具有手机和基座单元的红外电话机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种红外电话机，它具有一个第一站，尤其是一种电话手机，连同有送话器，扬声器，一个红外线发射器，一个红外线接收器;还有一个第二站，尤其是固定安装的远端站，附带有红外线发射器，红外线接收器和电话网络接线。
无线红外线电话首先由“电信报告”(第三年度第一卷1980年2月第24至27页)公开于世。根据这种红外电话，在手机和一固定安装的远端站之间的全部信号传输均由红外光实现。发光二极管发射不为人眼所查觉的光闪，经室内的墙壁、屋顶及家具的反射，从而以散射光的形式达到接收器中的光电二极管。在该接收器中，该光脉冲再被转换成电信号。因此发射器和接收器间无可见接触存在。利用短而不可见的光闪进行传输是源于脉冲相位调制原理的利用。根据这一原理，低频语言信号是以9KHz被检波的。这一低频信息确定了该检波脉冲相对于其它检波脉冲的相位位置。在接收器中的PPM解调器只从该相位位置得到低频有效信号，也就是说，从出自于标称位置的脉冲定时距离得到的低频有效信号。根据时分复用传输的原理，在一个传输方向上的脉冲之间引入了反方向的脉冲。这种传输是根据上述同一原理而实现的。为避免反馈，当发射器工作时其自己的接收器被闭锁，反之亦然。
然而，就本申请人所知，上述的原理还从未付诸实用。
本发明基于这一问题提供一种上面指出类型的红外线电话机，它适用于多信道及双工传输，就故障(外界光)而言，它具有相当低的灵敏度。尤其是利用相当低的成本代价就可以保证良好的传输。
根据本发明的第一个方案，这一问题是利用上面指出类型的红外线电话来解决的，它具有下列特征第一站与第二站分别具有单一频率振荡器，该频率由将要传输的，来自送话器或来自电话网络连线的电信号所调制，该信号不仅控制相关红外发射器的功率，并且还被送至一个相关的红外混频级;
该第一与第二站的频率振荡器具有多个不同的中间频率(meanfriquencies)。
在混频级中，由相关红外接收器提供的信号与相关频率振荡器的已调频率相混频;并且所接收的频率与由该混频而得到的已调振荡器频率的和频率由频率解调器来解调，并且该将被馈至扬声器或电话网络的接收函数是从该结果信号获得的。
根据本发明，随两站(手机和远端站)彼此间相互通信，由某一站光接收器提供的电信号则被相应地与在同一站混频级中的该站频率振荡器所产生的振荡(振荡频率以发射函数调制)相混合。因此在其它各种频率中生成了一个和频率，该和频率包含以发射函数所调制的振荡器频率和以另一站接收函数所调制的振荡频率。然后该和频被处理，即被解调。由于该站的发射函数为已知，故可从该已解调的信号确定该接收函数。尤其是在一减法级中，可以将该发射函数从频率解调器的信号中除去，从而以不受干扰的方式得到接收函数。该接收函数或被送至扬声器或被送至电话网络。
两个站的频率振荡器都有不同的中间频率。利用每个站唯一的频率振荡器，不仅可以产生用于红外接收器的脉冲接收频率，而且该红外接收器提供的接收器频率能被转换到严格定义并且固定的中频(intermediatefriqency)(和频)。同一站的，从红外发射器到红外接收器的直传辐射并不导致任何劣变，因为相反站所接收的(弱的)电信号总归要与这个频率精确地混频为该和频。然后该和频经一频率解调而产生一个信号，该信号包括与所要发射的信息函数在一起的所接收信息函数的线性叠加，因为该站频率振荡器的调频信号被用于中频(和频)的形成。
根据本发明的具体实施例，两个站频率振荡器的中间频率都是可变的，并且在某些精确定义的频率(信道)内是可选择的。确切地说，两个站的频率振荡器都具有多个彼此与频率和相关的中间频率对，其频率和具有同一恒定的精确定义的值。换句话说，一个本发明的电话站只能与这样的另一个站通信，该站的振荡器中间频率应能与该相关站的振荡器的中间频率精确地相加为这个恒定的精确定义的值。因此通过选择对应站的对应中间频率，就可以确定哪一个站要与哪一个其它设备通信。
具体地说，最好是定义两组站。因此，这些电话站最好以这样的方式被精确地划分成两个组，组Ⅰ和组Ⅱ，即组Ⅰ的站总是与组Ⅱ的站通信。“通信”意味着代表一个要被发送信息的电信号在两站之间同时在两个方向上传送。从而，就可自由确定的信道指定而言，可以一种精确的方式选择频率结合，即如果相同的信道指定被调节在两个站上的话，则组Ⅰ的一个站只能确切地与组Ⅱ的一个站相通信。换句话说，对于一组的全部站来说，频率振荡器的中间频率和信道指定之间的相同配合必须是有效的。
然而根据本发明，信道与中间频率的配合不是以任意方式实现的，而是以组Ⅰ和组Ⅱ频率的算术和的方式实现的，每一中间频率对应一个频道，并总是导致一个恒定和与信道无关的和。
如果在几个通信站中实行相同的信道选择，那么在混频级的和频率就是一个已知的并且是精确定义的频率。
因此，在发射期间，几个站中的每一个都能接收并测定另一类似站的发射。如果在红外线的有效范围内有多个站相邻工作，则多个站中的一个确定的站可以利用中间频率的选择与之接触。所提供的欲被接触的装置就其接收单元来说，特别是其电滤波，对所选的该中间频率是灵敏的。
频率振荡器的中间频率最好由一个锁相环控制电路来稳定。这种控制电路使得在有可能保持十分精确的预定中间频率的同时，进行频率调制所需的短暂的中间频率修正。进一步说，采用锁相环控制电路使得有可以在一定的频率模式(信道选择)中简单地调节该中间频率。
因此，上述发明方案在接收器一端不是工作于基带，而是工作于中频段(上面也称为和频率)。就其基带而言，其优点是对于导致失效(外部光)的较小的灵敏度。进一步说，一个多信道传输和一个全双工传输(同时在两个方向上)可以用简单的方式实现，如果是工作于基带，只要采用非常易于理解的方法(如时隙法)就能实现这种传输。
根据本发明的一个第二方案，利用上述的类型的红外电话解决上述问题，该方案的特征是，第一和第二站各自具有一个第一频率振荡器，该频率由将要被传送的电信号所调制，控制着相关红外发射器的功率，并且具有一个带有混频器的第二频率振荡器，用于将红外接收器所收到的电信号转换成中频段。
因此，还是采用本方案使其在接收器侧工作于中频段，从而仍可得到上述的优点。根据这一方案，在接收器侧的一个第二振荡器对于每一个站都是必须的，从而费用要比上述第一方案要高。然而，在相同站的发射器侧与接收器侧之间的一个附加环路则不再需要。本发明的第二个方案尤其适用于在电话连接网络中仅有二线线路可用的场合。而在四线线路的情况下，这两种方案均有好的效果。
根据本发明的第二个方案，一个站接收器一端所受到的由本身的发射器端的影响，最好是通过调谐该同一站中发射器振荡器与接收器振荡器的频率来避免，以使得一旦出现接收函数时，发射器振荡器的频率能精确地在该接收器混频器中混为中频。如果没有接收函数出现，则无中频可以得到。从而避免了由自身的发射器振荡器产生干扰组合频率。
由于在采用上述实施例时，频率振荡器的载波频率是由一锁相环控制电路所稳定的，因此可得到上述的各种优点。
最好用发光二极管作为具有750nm至1000nm波长的红外线发射器，因为这些二极管在元件技术性方面具有相当高的效率，并可因而有高的辐射流，就其可能的传输工作范围而言，最好有高的光输出。由于波长对于此功能无影响，所以可以随意选择波长。
考虑大的传输范围是进一步所期望的，以便控制电流以正弦半波整流的方式流经该红外发射器。换句话说，由频率振荡器产生的该调频和整形正弦振荡直接控制着流经该发光二极管的电流，其控制方式是，在正的正弦半波期间，流经该二极管的电流正比于该频率振荡器正的正弦半波的瞬时值。在该频率振荡器振荡的负半周正弦波期间，没有电流经过该发光二极管。
通过这种二极管电流的控制，辐射光输出的频谱中调频振荡的基波部分对于该二极管的信号效率具有最大值。
在一个站中使用多个红外接收器是有益的，因为工作范围会由此而扩大。光障(photobarrier)接收器(光电二极管)尤其适用于作红外接收器。当然，这种红外接收器对于由红外发射器的辐射是敏感的。
具有大的光敏区域的光二极管是所期望的，因为从而可以接收更多的光辐射。通过使用多个并联的光电二极管，可以在大的传输敏感范围内使光敏感区域的增加。
依照本发明的一个尤其所希望的实施例，该第一站是一个电话手机而第二站是一个固定安装的桌/墙站，该手机有送话器、扬声器(接收器壳)，用作电源的可充电电池，红外发射器和红外接收器，以及相应的后面要详述的电子装置。该固定的远端站也具有红外发射器，红外接收器，以及实质上相互的电子装置。它还进一步与一个电池充电站相结合。此外，该远端站还可有依照已知电话的传统构形。该远端站可以是处于常开状态，也可以通过与手机的接触(叉托开关)而被接通或关闭。如果手机在固定站，则同一电池被充电。利用相应的充电电流或利用单独的开关可将电流切断，以节约能量。
这种假设是该远端站和一个传统的电话彼此是不分开的。如果它们彼此是分开的，该充电站和传统的电话装置都与传统设备相结合。
当然，这些站还进一步带有一些结构和电路构件，以实现传统的电话功能，比如说拨号盘，拨号键等。因此，除去语音信号外，附加的控制信号和拨号信号也必须由该红外电话所传输。而且这些信号能够象语言信号一样以不受限制的方式被传输。
根据一个本发明尤其希望的实施例，本发明的红外电话有一个压扩器(压缩器/扩张器)，以便改善信噪间隔。最好是在一个送话器之后配置一个带有限幅器的送话放大器，一个带道滤波器和一个压缩器。在压缩器输出端的调制电压最好延时60微秒。一个扩张器和一个带道滤波器被置于该解调器之后。
为节省能量，本发明的红外电话最好包括一个整流器语言控制级，该级在讲话的间歇期内关断该红外发射器。根据进一步的一个可用的实施例，该红外电话带有一个用于修正发射器输出的脉冲宽度控制级。以这种手段也可以节省能量。
就该脉宽控制级而言，本发明最好提供两类变型。根据第一种变型，该脉宽控制级将在第一站接收侧的信噪比与一个门限相比较，如果该门限被降低或被超过，该控制级就提供一个附加信号，并经过红外发射器和红外接收器将该附加信号传送到第二站，在第二站对该附加信号进行检测，并根据该附加信号是否出现而改变发射未级的脉宽。如果该脉宽朝着成为一窄脉冲的方向变化，则发射功率可被降低，比如说降低30%。因此，本发明的此种变型使得能够根据其距离而进行发射功率的调整。
根据本发明的脉冲宽度调整或脉宽控制的第二个变型，该脉宽控制级测量该二极管电流的平均值，再将该被测得的平均值与预置的平均值相比较，一旦有偏离时，则利用改变脉冲/间歇比使该被测值成为预置的平均值。通过此种方式可以降低电流消耗，并还可附带地实现二极管保护及未级保护。
当然，将两个脉宽调节系统结合起来也是可以的。
如前所述，利用本发明的红外电话不仅可以将声音信号而且还可将控制/拨号信号，如任何特殊功能，经红外距离传送。比如说，该控制/拨号信号(特殊功能)可以产生于一个键盘和/或一个第一或第二站的开关。该相应信号被处理并送到用于发射的相关发射振荡器。在接收侧，这些信号在经相应的处理解调之后而被恢复。最好是以FSK模式(频移键控模式)作为一个变型而用于这种处理。例如，根据另一种变型，利用一个DTMF发生器(双音调多频发生器)，响应一键盘矩阵的行/列而产生一个特定的声音组合，利用这种方式，提供给相应的发射振荡器，解调之后，利用一个DTMF接收器进行恢复。
对于这种特殊函数传输的应用情况是指具有一个拨号盘的单独的电话手机。这种拨号盘可以进一步与一些控制功能相关联，例如在手机处或基本单元处的扬声器音量调节。
进而，本发明的直接针对含有一基本单元和一手机的电话的手机，尤其是上述类型的手机，它包括一个狭长型外壳，它在一个端部具有一讲话区，而壳低侧的另一端部有一个收听区，一个与讲话区相连接的送话器，一个与收听区相连接的扬声器，发射装置，接收器装置和一个电子信号处理单元在该壳内，以及在该壳一个操作面上的随意的一个键盘。
根据普通的电话，手机是通过电话线与一基座单元连接的。按照无线电话，在手机与基座单元之间是没有连接线的。适用于本申请情况的手机具有大致类同于上述手机的结构。
本发明的一个目的是提供一种用于以红外线方式在基座单元与手机间进行传输的电话的手机，其操作特别舒适和简单，这种方式确保了在手机与基座单元之间的极好的传输质量。
根据本发明，该目的是利用上述种类的一个手机来实现的，其特征在于，与讲话区相关的外壳上部的部分是由透明或半透明材料构成的，并构成一红外窗口，还包括具有多个红外发射二极管和红外接收二极管的一个红外发射和接收单元，在该壳上部的正面及侧表面分别提供了红外接收和/或红外发射表面。
本发明基于这样的构思，即在该外壳的低部(属于讲话区)提供红外发射/接收单元，并将外壳的该部分构成相应的红外窗口。讲话部分保留在手机的下面，其外壳的这部分由普通的不透明材料构成，其中提供有与送话器相应的开口。然而相关连的壳的上部，即上面，正面和两个侧表面，包含有对于红外辐射而言为透明的材料，即一种透明或半透明的材料。在这部分中放置有红外发射与接收单元。该单元具有多个红外发射与接收二极管，其中这些二极管是成行放置的，最好是该壳上部四个面的每个面都与相应的发射及接收二极管相关。根据一特定的实施例，只将接收二极管置于上面，并只将发射二极管置于前面，而两个侧面分别有发射及接收二极管。
最好还将电子信号处理单元置于壳内的上部，而该壳内已放置了发射/接收装置。如上所述，在这部分的下面安放与相应讲话区一起的手机送话器。整个单元可以由插入式构成通过插入与手机外壳的其它部分连接。
构成红外窗口的外壳上部局部，最好在一水平区域内构成长方形。有利的是这一部分在两个侧表面以及底侧都连续地与该外壳的其它部分结合，以便从整体上形成其截面近似长方形的一个紧凑而平坦的外壳。在构成该红外窗口外壳上部的局部及该上部的其余部分之间最好作出一个台阶。这一台阶从该红外窗口向上沿伸。该台阶的目的是要使外壳的其余部分避开该红外窗口，并防止该手机的使用者在使用该电话时用其手机遮盖住该红外窗口。因此，该台阶防止了使用者用手抓在形成红外窗口的外壳部分。
由于将红外窗口安排在了手机靠近讲话区的底部，所以还进一步避免了被红外窗口被使用者的头发所遮盖，这对于女性使用者尤为重要。
除了上述的台阶以外，该红外窗口被完整地集成在该外壳中，也就是说，该红外窗口的侧表面是连续地与该外壳的其余部分相结合。因此，该红外窗口的宽度是与外壳的其它部分大致相同的，而在高度上比其台阶小些。
键盘，即拨号键及特殊键，被置于该外壳上部的上面。这一位置具有的好处是，当该手机被置于桌上或同类物上时，使用者可以从上边操作。在这种连接方式中必须要注意的是，该处于底部上端处的收听区要适当地构成，以便使该手机能被安全地附着在一平面上，而没有倾斜或滑动。实现这一点的最好方法是以致少部分地形成该收听区平面，以便一个附着表面与在讲话区的端缘配合使用。由于该外壳在纵向上最好是一个中凹状，所以该收听区最好是形成一个从该壳二维凸出的部分以便提供相应的附着表面。
置放于外壳上部上面的键盘最好是位于该手机的中部，且沿着纵向放置，如果一个台阶位于红外窗口旁边的话，该键盘被邻着该台阶放置。这样的位置对于键盘的操作似乎是最好的位置。
根据本发明一特定的实施例，该手机具有一个第二送话器，它与第二讲话区(免持讲话区)相关联，而该第二讲话区位于邻近红外窗口的外壳上部的上面。这个第二讲话区使放置的手机能够免持通话。对此，该手机无需任何人工以任何方式手持。用户可很方便地到达第二讲话区，尤其是在一设定位置。
为接通该免持通话装置，根据一种改进，该手机在邻近第一讲话区的端缘区域中有一个接触开关。如果该手机处于平放状态，该接触开关则被启动并接通该免持通话装置。换句话说，根据这一实施例，该开关总是当该手机处于平放时而被接在免持通话状态。因此，一旦手机平放，使用者就可去做其它工作，如写字，而同时又能无需手持该手机就能使用该电话。通过这种方式，手机的操作实际上变的简单化了。
根据上述的实施例，除了收听区的凸缘之外，手机的底部实际上是平滑构成的。讲话区的送话器被放置在壳内，在该壳内最好还包括有一个或多个讲话设备。根据本发明的另一个实施例，与讲话区相关的送话器被放置在从该壳底部凸部的凸状壳部分的壳内，其中该凸状壳部分在纵向上最好是三角构形，并且其中有一较短且更陡的边，该部分至少有一个讲话装置面对着红外窗口。因此，采用这一实施例，至少有一个讲话装置被放置于相当陡的从手机底部伸出的凸缘之处，从而实现特殊需要的话音接收性能。从该横截面上看，该凸状壳部分大致位于该手机底部的中心位置，并且在纵向上最好是与该红外窗口紧靠着，其中，该凸状部分最好伸出到该红外窗口。至少一个讲话装置被正确地放置在一个凹状下陷区中，该下陷区的下陷在与沿纵向相同的方向上在较短和更倾斜的一侧近似中部的延伸。借助于这样的特征，声音的接收特性进一步得到改善。
涉及该收听区的另一个实施例是假设该凸缘构成了一个长方形的接收器帽，它从手机底部伸出并且有侧表面，该侧表面相对于手机底部而言大致是垂直的。根据这一实施例，相对于手机的底部来说，该接收器凸缘不具有放置表面。
根据该手机的设计，有三个主要实施例可用于同一目的。根据第一个实施例，手机不带键盘，就是说它仅是个无线接收器。键盘(拨号键和功能键)只在基座单元上提供。这种实施例也可被改变，以使得手机有一个单一的键，用于接通和关闭，并有选择地具有一个用于拨号接收的键。
根据本发明的第二个更方便的实施例，不仅该手机而且该基座也具有自己的键盘。其中，基座单元还可有选择地配置一个显示器。进一步说，该手机可如上述提到的那样，带有相应的免持讲话区。
根据第三个实施例，该手机被构成为完全移动式的单元，并且具有一个相应的键盘。该基座单元只有红外部分，用于手机的充电装置以及作为电话网络终端的功能。有选择地可带有一呼叫信令。
进一步说，本发明涉及一种用于红外电话的基座单元(远端站)，尤其是上述的那种基座单元，以及一个用手机电话的手机，尤其也是按照上述的那种手机。根据本发明，该基座单元的特征在于，它包括有在其外壳上部用于放置手机的表面区域的一个透明或半透明的红外窗口。这一红外窗口的放置具有这样的好处，即由于放置手机，故这个位置不能被任何东西所遮盖，例如纸等，以使得红外线传输不会由此而受损害。在该外壳其余部分放置窗口将会有这样的缺点，即被遮盖的可能性很大。
进一步说，用于放置该手机的基座单元的表面最好有一个用于放置该手机收听区凸缘和凸状外壳部分的下凹。借助于该下凹区，使手机在该基座单元上被稳妥地放置。用于收听区凸缘的下凹可适当地由一支座提供，该支座从该外壳横向凸出并且在中间开口。因此利用这一实施例，手机在该机座上放置时是凸出其实际外壳之外的，其中该收听区的凸缘被放置于上述中间开口的支座中。
根据本发明一个进一步的实施例，用于放置手机的基座单元表面有三个触点，其中两个作为充电触点。而另一个上与充电无关的用于识别手机放置情况的触点。在手机被放置的状态中，这两个充电触点引起对该手机第二电池组的充电。如果将该手机移开，则充电过程停止，且手机接通。如果将手机放置上去，则该手机被关断，并开始该充电过程。该第三个触点构成了一个对手机放置情况识别的触点。也就是说，假如只是靠充电触点的充电电流中断而关断该手机，就可能出现这种情况，一旦该电流中断加给基座单元并且造成充电电流的中断，那么就类似于手机被移开，并从而可能是开始操作。该第三个触点避免了这种情况的发生，并确保既便当手机处于放置状态而出现充电中断时，也不会认为该手机是处于操作中。
可以有选择地将一个机械叉托接点放置在用于该手机凸状外壳部分(送话器)的下凹区中。这样的一个触点如同释放或断开与电路网络连线的与普通电话类似的接点。如果在手机上带有一单独的断开键(off-key)，就必须将一特殊的开关(继电器)装在该基座单元中，以便在该手机被关断时中断连接到电话网络的线路。
下面将结合附图以实施例的方式对本发明作详细地讨论。
图1是本发明红外电话机的结构原理图;
图2是根据本发明第一个变型的图1所示红外电话手机的方框电路图;
图3是根据本发明第二个变型的图1所示红外电话手机的粗略电路图;
图4是根据本发明第二个变型的相关基座单元的粗略电路图;
图5是根据本发明第二个变型的红外电话手机的详细电路框图;
图6是用来说明响应于信/噪比的脉宽控制的电路框图;
图7是用来说明响应于二极管电流平均值的脉冲/休止比率变化的示意图;
图8是一个手机实施例的立体示意图;
图9表示图8中的手机去掉红外窗口覆盖的情况;
图10表示该手机一个改进实施例的侧示图;
图11是图10中去掉覆盖的手机的顶视图;
图12是表示图10与图11实施例的送话器凸起部的顶视图和侧视图;
图13是一个基座单元实施例的顶视图;
图14是根据图13的基座单元的侧视图。
图1示出了一个红外电话机的原理结构。根据这里示出的该特定实施例，该电话包括一个对使用者提供了相应移动性的无线手机1。使用者可在一室内持该机自由移动。与一个工作于射频传输的电话相比，红外传输相应的优点是公知的，例如关于导线抽头的可靠性，相互影响小，不受电信管理机关的控制。
根据本实施例，手机1被构成为一通常的手机，它包括具有一扬声器4和具有一送话器5的讲话区的顶盖。放置在手机内的电子线路将在后面详述。作为电子部件而被示出的仅包括一个FM接收器6，它带有混频级、解调级，低频放大器和扩展器，该FM接收器至少以一个光电二极管的形式被连接到一个红外接收器12和一个扬声器4;一个调制器(PLL稳频振荡器)7，它带有压缩器和连接到送话器的话音控制级;一个带有一发射未级和至少一个发光二极管13的红外发射器8。手机1进一步还包括一个断/通开关10，电池9和相应的电池充电连接器11。
进一步，在图1中示出的该红外电话包括一个设计为桌上站或墙上站的固定安装远端站2。除送话器5和扬声器4以外，远端站2有一个如同手机的相应结构，而且也包括三个电器的主要部件，即带有混频级、解频级，扩展器及低频放大器的一个RF接收器，带有压缩器和话音控制级的一个调制器(振荡器)15和具有发射器16。该FM接收器至少与一个光电二极管17相连接。
进一步说，该电话包括一个与电话网络相连接的普通电话机3。如19所示，该远端站部件14的输出被接至该普通电话机的送话器，而该部件16的输出被接至该远端站的接收器。叉托开关21被放置在远端站2和普通电话机3之间，而电池充电接点22被提供在电话机3上。
从而，输入手机1送话器的话音信号经过部件7和8以及至少一个用于红外辐射的发光二极管13被输出，并被固定基座站2的至少一个光电二极管17所接收。经过在级14的相应处理之后，该信号作为电信号送给普通的电话机。从同一处来的信号作为红外信号经过远端站2的红外发射器和相关的至少一个发光二极管18，被送到手机1的至少一个光电二极管12。经在级6相应的处理之后，它们被作为电信号送到扬声器4。
图1的方框图表示该手机1的电子线路设计原理图。话音信号经送话器5被转换成电信号，然后加至送话放大器和限幅器44。该送话放大器把低的送话器信号电压提升到一个进一步处理所必须的电平。限幅器防止了后续各级的过度控制。在随后的带通滤波器43中，该频率范围被限制在一个范围，该范围对话音信号传输和为了一个最小带宽的需要是必须的。
之后，该信号加到压缩系统系(压缩器/扩张器)的压缩器38。在压缩器中原始的动态范围被压缩为一半。频率振荡器4用压缩器38来的信号进行频率调制。这种振荡器通过一个锁相环控制电路以已知的方法被稳定在它的中间频率。典型的频率范围高达约20MHz。一个频率对(手机/固定装置)互相偏离450KHz的中频(例如800KHz/1255KHz)。信道距离为20-50KHz。
从振荡器36提供的信号通过一个脉宽控制级41和发射器未级42(具有可切断的放大级)加到至少由一个发光二极管组成的红外发射器13。
使用一个检波器话音控制级39来测量电流消耗的减少。这一级的目的是在讲话停顿时切断该发射器。为此，调制信号进行检波并加到判定级(比较级)。如果超过了阈值，则发射器接通。如果低于阈值，则在约0.5秒后该发射器又被切断。
所用的脉宽调制级41用于改变发射器的输出功率。基本想法在于把发射功率减少到手机的瞬时场强的最小需要值(场强输出)。例如，如果用户是在固定站附近，为了保证传输只需要较低的发射功率。最好是，进行改变脉冲间隔比来减少发射功率。
照射在远端站的红外接收器17的至少一个光电管上的功率调制的辐射产生具有相同频率的电信号电流，手机的光发射器是以这个频率脉动的。
现在，从这样的事实出发，从远端站来的功率调制红外辐射被传送到该手机，并借助于红外接收器12的至少一个光电管进行接收。由红外接收器12提供的信号加到具有混频级和解调器的FM接收器30。任选地通过一个带通滤波器。当这样做的时候，该信号在混频级中与相关的频率振荡器36的本机频率(具有以手机的发射功能调制的频率)进行混频。例如，混频级可构成为振荡器。
在混频器中从本机振荡器频率(具有手机发射功能调制的频率)和从由红外接收器12提供的接收频率得到的和频率加到减法级31，任选地通过一个滤波器和一个信频器6。接收函数是从解调器30的信号减去发射的功能得到的。
因此，手机和固定站只有一个单频振荡器。这两个装置通过各自的频率振荡器的频率区别开的。其频率总是这样选择的，两个频率之和是一个恒定的精确定义的值。可以找到满足这个要求的任何数目的频率对。
如果以这种方法确定的频率对在频率振荡器中被调节，那么以一种简单的方法用各自的频率振荡器的信号不仅控制相应的发射器，而且在混频器中把远端站的信号准确地混频到和频率是可能。
已经说过，在压缩器38的输出端的调制电压必须再从FM接收器30中调制的信号中除去，锁相环振荡器36是用该压缩器38调制的。这是通过适当的叠加接收器30的解调信号和上述减法级31中的调制信号进行的，上述减法级31中的调制信号被接收器的运行期间所延迟。压缩器36输出端的调制电压通过适当的延时部分37延时60μs。
在减法级31中接收的收到函数通过一个扩张器32和一个带通滤波器33以及一个放大器34提供给扬声器4。压缩的动态范围再扩张为原来的范围。
图3表示根据本发明第二变型的图1的红外电话手机的粗略电路图。图4表示根据本发明第二变型的相应基本单元的粗略电路图。
详细地讲，手机包括受话器50，利用这个受话器话音信号被变换为电信号。在受话器50的后面使用一个预放大器51。放大的信号提供给调制器52，调制器52用于调制频率振荡器53的载频，振荡器的载频是利用PLL(锁相环)控制电路稳定的。用发射函数调制的频率振荡器53的载频提供给发射器未级54，并从发射未级54馈送到红外发射器55。在第一个实施例中红外发射器55可以至少由一个发光二极管组成的。相应的信号从红外发射器55发射作为红外辐射。
在图4中所示的从远端站(基座单元)发射的红外辐射由红外接收器56接收并变换为电信号。这些信号通过预放大器57提供给混频器58并与由PLL控制电路稳定的频率振荡器39的载频进行混频。然后所产生的位于中频段的组合频率馈送到中频放大器60，并由解调器61进行解调。从这里产生的收到函数提供给低频未级62并从那里再到扬声器63。
在发射器侧的振荡器53的载频被选择为使自己的发射器不干扰接收。换句话说，如果在接收器侧出现收到的函数，这个收到函数与接收器侧的振荡器59的载频或与发射器侧的振荡器53的频率进行混频总是得到中频，使得没有干扰的组合物产生。但是，如果没有出现收到的函数，就得不到相应的中频。例如，以中频0.455MHz和以接收器的振荡器59的载频0.545MHz工作。发射器的振荡器的频率是1.455MHz。接收频率是1MHz。
图4表示相应的基本单元的示意结构。其结构类似于手机，包括一个红外接收器64，包括后面放置一个预放大器65。这是一个选择性的预放大器，如在手机的情况，该信号利用混频器66与相关的PLL稳定的振荡器67被变为中频频带并通过一个中频放大器68提供给解调器69。该信号在解调器69被解调。之后，该信号提供给接到电话网络的普通电话电路70。相反地，通过电话网络和电话电路70提供的信号用于调制PLL稳定的振荡器72(调制器71)的载频。然后，调频的信号提供给发射器未级73，并以那里提供给红外发射器74。
根据所示的实施例，不仅声音信号而且拨号/控制信号都通过红外线路传送。该手机有一个合适的拨号键盘。利用这个键盘，拨号信号而且控制信号，如高-低位置信号可能提供给基座单元。这些拨号/控制信号利用双音多频(DTMF)发生器76或者利用一个处理器78和FSK调制解调器(Modem)77进行处理，DTMF分配一定的声音组合键盘矩阵的每个键，和作为发射函数另外提供给手机的发射器侧的PLL振荡器53。在基座单元解调之后，通过DTMF接收器79或FSKmodem80和处理器81，相应的信号再提供给电话电路70，或者如果信号是基座单元的控制信号，则供它们相应的用途，例如在免持讲话方式中用于基座单元的扬声器的音量调节。
图5表示图3的手机的详细方框电路图。从发射器侧的送话器50来的信号通过送话机放大器91、2∶1压缩器92;预加重部件93、限幅器94和三阶低通滤波器馈送给具有PLL控制电路96的压控振荡器53。调频信号通过发射器未极54提供给由12个发射器二极管组成的红外发射器55。
在接收器侧，手机有一个红外接收器56(二极管)，该红外接收器56接到接收器部件82。该接收器部件包括预放大器、混频器、中频放大器和解调器。混频器是由压控频率振荡器59供给的，压控频率振荡器与PLL控制电路97相连，PLL控制电路97包括放大器(去耦合)、1/M除法器、相位比较器和低通滤波器。在发射器侧的PLL控制电路96也有一个1/N除法器，一个相位比较器和一个低通滤波器。预除法器99与两个相位比较器相连接作为公共基准。这个预除法器接到振荡器98。
除了低频未级(接收器)和发射器未级外，手机的所有部件都永久地工作，以便避瞬态影响。响应手机的拿开和复原状态，利用状态逻辑电路88，将这两个未级接通和切断。相应的供电电压，如4V通过可充电电池86和相应的充电接点87提供给这两个未级。
由接收器部件82接收和解调的信号通过一个三阶低通滤波器83、一个去加重部件84、一个1/2扩张器85和该低频未级62馈送到低频频带内的扬声器63。
图6示意地表示响应该信/噪比执行上述脉宽控制的方框图。如上所述，基座单元利用红外接收器64接收发送的信号，并把它变换为电信号。信噪比是利用一个开关阈值检测器110确定的。如果信/噪比高于阈值，利用级111引入一个具有6.5KHz频率的附加信号。这个附加信号也通过部件72和73馈送，并且也通过基座单元的红外发射器74发射。该信号利用手机的红外接收器56和接收器82接收。另一个开关阈值检测器112检测附加信号(6.5KHz)的存在。如果附加信号存在，利用积分器113进行信号平滑，而发射器未级54的脉宽控制是利用脉宽控制级114进行的，即，在该方向脉宽被变为窄脉冲，使得发射功率降低，如降到30%。因此，响应于该间隔可进行发射功率的调节。在图5中上述脉宽调节或控制部分标志为90。
根据另一个脉宽控制部分，在图5中一般标志为89，测量二极管电流的平均值，与目前的平均值进行比较，并通过变化脉冲/间隔比，使变为目前的平均值。这样，电流消耗可以大大减少，而获得相应的二极管保护和未级保护。这种脉宽控制方法示于图7。
在图8和9中所示的手机200有一个伸长的，稍微弯曲的外壳202，该外壳的截面基本上是长方形的。外壳202有一个上部203和下部204，它们设置为一个在另一个上方，并且互相连接，例如用适当的螺丝连接和周围密封。这些螺丝连接没有示出。
根据所示的实施例，外壳的下部204长于上部203。在上部凸出的部分，有一个称之为红外窗口205，该窗口由透明的或半透明的材料构成。这个红外窗口205包括外壳的相应下部的上侧、前侧和两个侧面。对于其余的外壳部分、下侧是由不透明的材料制成的，如合适的塑料材料制成的。
讲话区207位于与红外窗口205相邻的端部内的外壳下部204的下侧206。适当地讲话小孔(未示出)位于讲话区的相应外壳壁上。普通的受话器与这些讲话小孔组合在一起。收听区208位于该下侧206的相对的端部。收听区构成相对于下侧凸出的部分。适当的收听小孔(未示出)设置在这个收听区内。在外壳内部的相应的扬声器与这些收听小孔组合在一起。凸出的收听区208在其下侧构成平面，以构成手机的放置面，它与相对的未端和红外窗口配合。
如上所述，外壳的上部203终止在红外窗口205的前面，并下落到红外窗口的一个台阶212上。具有拨号键和特殊键的合适的键盘209位于在这个台阶附近的上部203的上侧。在键盘209和台阶212之间还提供一个免持讲话区。在这里，以适当的受话器开口210表示免持讲话区。
另一个替代方案，键盘设置在手机的下侧。
图10表示构成红外窗口205的外壳部件的确切结构。一块放在另一块上面的两块印刷电路板213、214放在红外窗口205内，并在上面放置相应的接收器二极管216和发射器二极管215。根据本实施例，在上一块板214只放置接收器二极管216，这些二极管象阳台的方式排列。在下一块板213上不仅放置接收器二极管216，而且还有发射器二极管215。是这样安排的，不仅接收器二极管而且发射器二极管都朝着侧面排列，而只有发射器二极管是朝着侧排列的。因此，以这样的安排，红外窗口205的上侧构成红外接收器面，而前侧是红外发射器面。两个侧面不仅是接收器面，也是发射器面。
必须的电单元(未示出)也可以安排在构成红外窗口的外壳部件内，或者安排在其他外壳部件内。当然，这个单元不仅处理由接收器二极管提供的电信号和提供该信号给扬声器，而且也处理由两个送话器提供的电信号和提供该信号给发射器二极管。另外，该电单元处理由键盘输入的信号和提供该信号给发射器/接收器部件。
接点开关211设置在与讲话区207相邻的外壳的前下边缘。当手机复原在桌子等上面时，这个接点开关接通具有第二送话器的免持讲话设备。
图10至12表示手机的另一个实施例，相对于图8和9的手机有一些更改。在这个实施例的下面叙述中，只提到它与图8和9的实施例的不同特征。
如图10至12所示，该手机具有从外壳的下侧凸出的鼻状的外壳部分301。与讲话区相关的送话器300设置在这个外壳部分301中。图12中详细地表示鼻状外壳部分301。其纵向截面基本是三角形的，有一个较小倾斜的侧边307和更为倾斜的侧边303，并定向对着手机的红外窗口205。在鼻状外壳部分中的送话器(以300示意地表示送话器的炭精盒)的讲话小孔是设置在更倾斜的倾边内。三个讲话小孔302设置在凹陷处或凹槽306内，它安排在侧边303的中心。如图11所示，鼻状外壳部分301基本位于与红外窗口205相邻的下侧范围内的外壳的下侧中心。
另外，图10至12的实施例与图8和9的实施例的差别在于收听区的凸块208的形式。根据本实施例，收听区的凸块相对地远离外壳的下侧凸出物，并有一个端面基本上平行于下侧面伸展出。在顶视中，凸块基本上是正方形的，适于容纳圆的接收器盒。
图10至12的手机的实施例具有一个装入外壳的印刷电路板305和放置在红外窗口内的印刷电路板305，任选地配备有放置在上面的附加的印刷电路板。在外壳的上部内放置合适的辅助电池304。外壳盖在三点用螺丝与外壳的的下侧拧在一起(如图10和11的示意性表示)。
图13和14表示基座单元的实施例，该单元具有一个合适的外壳，该外壳有平面的底面和平面的侧面以及弯曲的上侧面，常规的键盘318和手机的放置区或复原区311位于上侧。红外窗口312用于容纳手机的鼻状外壳部分301的凹陷部分314和三个接点316、317位于该放置区内。其中两个接点构成充电接点316，而一个接点构成识别接点317。这些接点的功能已经在上面讨论了。具有开口的中心部分313的座315用于容纳手机的收听区的凸块，和从机壳侧向延伸到放置区311。因此，在复原状态，收听区的凸块208容纳在座315的开口中心313中。而手机的鼻状外壳部分301嵌入凹陷314中。用这种方法，手机固定在基座单元上。在手机的复原状态，红外窗口312被盖住，在拿开状态时，窗口被放开。标号319是指明的外壳310的下面部分。
权利要求
1.一种红外电话机，该电话机具有第一站，特别是具有送话器、扬声器和红外线发射器、红外线接收器的电话手机；和第二站，特别是具有红外线发射器、红外线接收器、与电话网络连接的固定安装的远端装置，其特征在于第一站(1)和第二站(2)分别有一个单频振荡器(36)，用将被发送的电信号调制的频率不仅控制相关的红外线发射器(13、18)的功率，而且馈送到相关的红外混频级，第一和第二站(1、2)的频率振荡器(36)具有不同的中间频率，在混频器中由相关的红外接收器(12、17)提供的信号与相关的频率振荡器(36)的调制频率相混频，而且利用频率解调器(30)解调接收频率和混频产生的调制振荡频率的和频或差频，从所产生的信号得到接收的函数。
2.根据权利要求1的红外电话机，其特征在于，频率振荡器(36)的中间频率是可变的，可以选择其中一些精确确定的频率(信道)。
3.根据权利要求2的红外电话机，其特征在于，两个装置的频率振荡器(36)具有互相相关的多个中间频率对，它们的频率和分别具有相同的恒定的精确确定的值。
4.根据权利要求3的红外电话机，其特征在于，由相关的各信道确定的两组站，调节两个频率振荡器(36)的中间频率，如果两个站被调节为相同的信道号，即第一频率和第二频率与每个信道有关，以便使第一组的一个站与第二组的一个站准确地通信。
5.根据权利要求4的红外电话机，其特征在于，选择相应信道号的中间频率的组合，以致于与任何信道相关的第一组和第二组频率和总是产生恒定的、精确确定的和值。
6.根据前面各权利要求中的一个权利要求的红外电话机，其特征在于，频率振荡器(36)的中间频率通过锁相环控制电路稳定的。
7.根据前面各权利要求中的一个权利要求的红外电话机，其特征在于，红外接收器(12、17)提供的电信号被变换为有利于频率变换和随后的倍频进一步处理的频率范围。
8.根据前面各权利要求中的一个权利要求的红外电话机，其特征在于，从混频器产生的和信号由一个带通滤波器限制在带宽中，并提供给频率解调器(30)，并且在于，在随后的减法级(31)中，调制这个站的频率振荡器(36)的信号从频率解调器(30)的信号中减去。
9.一种红外电话机，具有第一站，特别是具有送话器、扬声器、红外发射器、红外接收器的电话手机，和第二站，特别是具有红外发射器、红外接收器、电话网络连接的固定安装的远端装置，其特征在于，第一和第二站分别有第一频率振荡(153、72)，由将被发送的信号调制的频率控制相关红外发射器(55、74)的功率，和具有混频器(58、66)和第二频率振荡器(59、67)，用于把红外接收器(56、64)接收的电信号转换为中频频带。
10.根据权利要求9的红外电话机，其特征在于，调谐同一站的发射器的振荡器(53、72)和接收器的振荡器(59、67)的频率，以致于如果出现接收函数，在接收器的混频器(58、66)中发射器的振荡器的频率被准确地混频为中频。
11.根据权利要求9或10的红外电话机，其特征在于频率振荡器(53、72、59、67)的载频是由锁相环控制电路稳定的。
12.根据权利要求9到11的任一个权利要求的红外电话机，其特征在于，中频频率是0.455MHz。
13.根据权利要求9到11的任一个权利要求的红外电话机，其特征在于中频放大器(60、68)位于混频器(58、66)的后面。
14.根据前面各权利要求中任一个权利要求的红外电话机，其特征在于使用发光二极管作为红外发射器(13、18、55、74)，其中发出辐射的波长范围为380nm到1000nm。
15.根据权利要求9的红外电话机，其特征在于每个发光二极管由相关的频率振荡器(36、53、72)控制，以致于由发光二极管辐射的红外光度的交流部分是正弦形的或者正弦半波形的。
16.根据前面各权利要求中任一个权利要求的红外电话机，其特征在于使用具有频谱灵敏范围为380nm到1000nm的一个或多个光叠接收器(光电二极管)作为红外接收器(12、17、56、64)。
17.根据前面各权利要求中的任一个权利要求的红外电话机，其特征在于它包括用于改善信噪间隔的压扩系统(压缩器/扩张器)(38、32)。
18.根据前面各权利要求中的任一个权利要求的红外电话机，其特征在于，有限幅器的送话器放大器(44)，带通滤波器(43)和位于送话器(5)后面的压缩器(38)。
19.根据前面各权利要求中任一个权利要求的红外电话机，其特征在于压缩器(38)的输出端的调制电压被延时60μs。
20.根据前面各权利要求中任一个权利要求的红外电话机，其特征在于，扩张器(32)和带通滤波器(33)位于频率解调器(30)的后面。
21.根据前面各权利要求中任一个权利要求的红外电话机，其特征在于，它包括在没有话音的间隔时，切断红外发射器(13、18)的话音检波控制级(39)。
22.根据前面各权利要求中任一个权利要求的红外电话机，其特征在于，它包括用于改变发射器输出的脉宽控制级(41)。
23.根据前面各权利要求中任一个权利要求的红外电话机，其特征在于，使用一个具有混频级和解调器的FM接收器部件(30)，上述FM接收器部件具有一个场强输出和联合的噪声消除器(静噪)(35)，如果远端站的场强不足，它静噪声音信号。
24.根据前面各权利要求中任一个权利要求的红外电话机，其特征在于，电话手机上设置有电池(9、86)，电池充电接点(11、87)和通/断开关(10、88)。
25.根据权利要求17的红外电话机，其特征在于，脉宽控制级将第一站接收器侧的信噪比与一个阈值比较，如果超过或低于该阈值，则提供一个附加信号，通过红外发射器和红外接收器把附加信号传送到第二站，在第二站检测该附加信号，和根据该附加信号是否出现或不出现，变化相关发射器未级的脉宽。
26.根据权利要求17的红外电话机，其特征在于，脉宽控制级测量二极管电流的平均值，把这个平均值与预置的平均值进行比较，和当出现偏差时，通过变化脉冲/间隔比使与预置的平均值一样。
27.根据前面各权利要求中任一个权利要求的红外电话机，其特征在于，将要从第一站或从第二站发送的电信号包括电话电路(70)的送话器(50)的信号和相应于任何特定功能的控制/拨号信号。
28.根据权利要求27的红外电话机，其特征在于，控制/拨号信号是由键盘(75)和/或第一或第二站的开关产生的。
29.根据权利要求28或29的红外电话机，其特征在于，发射侧的控制/拨号信号是利用具有FSK调制解调器(77)的处理器或利用DTMF发生器(76)进行处理的，并且被馈送到相关的发射器的振荡器(53)，而在接收器侧，利用具有FSK的调制解调器(80)的处理器(81)或者DTMF接收器(79)在解调器之后恢复。
30.根据前面各权利要求中的任一权利要求的红外电话机，其特征在于它包括用于改善信噪比的预加重和去加重系统。
31.一种由基座单元和手机构成电话的电话手机，特别是根据权利要求1至31中任一个权利要求的电话机，包括一个伸长的外壳，在一个端部具有讲话区和在该外壳的下侧的相对端有一个收听区，与讲话区相关的送话器，与收听区相关的扬声器，发射装置，接收装置和在外壳内的电信号处理装置，以及任选地在外壳工作表面的键盘，其特征在于，讲话区相关的外壳上部部件(207)是由透明或半透明的材料制成的，以构成红外窗口(205)，和包括具有多个红外发射二极管及红外接收二极管(215、216)的红外发射与接收单元，其中外壳的上部的上侧、前侧和侧面表面分别提供红外接收表面和/或红外发射表面。
32.根据权利要求31的电话手机，其特征在于，构成红外窗口(205)的外壳上部的部件其横截面具有长主形形状。
33.根据权利要求31或32的电话手机，其特征在于，在构成红外窗口(205)的外壳上部的部件和上部的其余部件之间有一个台阶(212)，所说的台阶(212)从红外窗口(205)向上延伸。
34.根据权利要求31至33中的任一个权利要求的电话手机，其特征在于，键盘(209)位于外壳上部的上侧。
35.根据权利要求31至34中的任一个权利要求的电话手机，其特征在于，它包括第二送话器，该送话器与在相邻于红外窗口(205)的外壳上部的上侧的第二讲话区(免持讲话区)相关。
36.根据权利要求31至35的任一个权利要求电话手机，其特征在于，它包括一个接点开关(211)，用于接通在相邻于第一讲话区(207)的终端边缘范围的免持讲话装置。
37.根据权利要求31至36的任一个权利要求的电话手机，其特征在于外壳(202)的纵向为一个凸面形状。
38.根据权利要求31至37的任一个权利要求的电话手机，其特征在于，收听区(208)构成从外壳(202)的下侧(206)凸出的凸块，所述的凸块特别提供一个放置面。
39.根据权利要求31至39的任一个权利要求的电话手机，其特征在于，与讲话区相关的送话器(300)放置在从外壳下侧凸出的鼻状外壳部分(301)内。
40.根据权利要求39的电话手机，其特征在于，鼻状外壳部分(301)的纵向截面约为三角形，其中较短的且更倾斜侧面(303)向着红外窗口(205)，该侧面(303)至少有一个讲话开口(302)。
41.一种基座单元，用于由基痤单元和手机组成的电话，特别是权利要求1至30的电话机的，和用于电话手机，特别是根据权利要求31至40中任一个权利要求的电话手机，其特征在于，对该手机在放置面(311)的范围内，其外壳上侧面，设有透明或半透明的红外窗口(312)，红外发射和接收单元放置在该红外窗口下面。
42.根据权利要求41的基座单元，其特征在于，电话手机放置面(311)包括收听区的凸台(208)与电话手机的鼻状外壳部分(301)用的凹陷处(313、314)。
43.根据权利要求42的基座单元，其特征在于，收听区的凸台(208)用的凹陷处(313)构成一个座(315)，该座在其中心呈开放状并从外壳的侧面凸出。
44.根据权利要求41至43的任一个权利要求的基座单元，其特征在于，电话手机的放置面(311)包括三个接点，其中两个接点构成充电接点(316)，而一个接点构成与充电电流无关的手机复原状况的识别接点(317)。
45.根据权利要求1至30中任何一个权利要求的红外电话机，其特征在于，它包括至少一个附加的第一站，特别是手机，仅仅具有红外接收器，扬声器和相应的电子元件，它仅具有接收功能。
全文摘要
一种具有第一站和第二站的红外电话机。第一站是电话手机，第二站是固定的远端装置。根据一个实施例，第一、二站分别有一单频振荡器，由发送信号调制的频率控制相关的红外发射器的功率，且馈送到相关的混频级。红外接收器的信号在混频级与相关的频率振荡器的调制频率混频，产生的接收频率与调制的振荡器频率的和频利用频率解调器解调，收到函数是从最终信号中得到的。
文档编号H04M1/737GK1075582SQ92115378
公开日1993年8月25日 申请日期1992年12月11日 优先权日1991年12月11日
发明者C·G·赖赫特, A·费希尔 申请人:森西斯有限公司