CN1217841A - 移动卫星通信装置,特别是双模式移动卫星通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明企图提供一个双模式移动卫生通信装置,它只需要低的通信费用和非常小的电池功率,不需要总是携带着一个大的装置框架,永远不会给用户加上大的重量负担。将一个地面通信便携式装置可拆卸地安装在移动卫星通信装置中。移动卫星通信装置作为基地装置不包括一个键盘操作部分,一个显示器部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分,而且利用机械地装配在便携式装置一方的那些部分进行键控或其它诸操作。在一个对于便携式装置移动的联锁关系中,关闭基地装置的备用状态。于是能够在基地装置的一方避免浪费的电池功率消耗。用一个空心圆柱形天线,将天线的内部圆柱形空间用作一个插入电池的空间,于是节省了一个独立的插入电池的空间。这样,特别是在一个需要高功率和大尺寸的电池电源的移动卫星通信装置中能够节省非常大的空间。

Description

移动卫星通信装置，特别是双模式移 动卫星通信装置

本发明涉及通常所说的诸移动卫星通信装置，它们利用围绕地球沿轨道飞行的诸卫星作为诸网络交换节点，更特别的是涉及诸双模式移动卫星通信装置，它们能被用作用于利用诸地面无线电台以及移动卫星通信装置的诸蜂窝式或PHS通信系统的移动地面通信装置。

作为移动卫星通信装置的一个例子，美国摩托罗拉公司的铱星计划通信系统是非常著名的技术。图11描述了铱星计划通信系统，例如，在日本的LAID-OPEN专利公布号No.6-181456中所表示的。一个星座100，例如，由66颗围绕地球(图中未画出)沿相当低层的诸轨道移动的卫星200组成。从地球表面上诸给定的点，在有一颗或多颗卫星被挡住而看不见情形下，可以进行视线通信。星座和沿相当低层的轨道移动的诸卫星总是在相对于地球运动。例如，一颗沿一条离地球765km的轨道移动的卫星相对于地球表面上的一个点以大约25,000km的速度移动。这颗卫星在最多约9分钟的时间内是处于地球表面上一个点的视场中。

在地球表面上的每个区域或国家中，有许多交换局(SO)101，为了通过诸射频(r-f)中继通信链路102和附近的诸卫星中的一些卫星进行数据通信。诸卫星也通过诸中继通信链路相互进行数据通信。

在地球上任何区域中的一个交换局101都能够通过星座100控制从诸给点发出的通信(或诸呼叫)。每一个交换局101都通过许多PSTN线路和一个通常的电话交换网(PSTN)103耦合，也能接收从诸PSTN线路发送到诸移动卫星通信线路用户104的诸呼叫。诸PSTN线路103能够发送从诸移动卫星通信线路用户104发出的诸呼叫。

将多到数百万个的移动卫星通信装置MU耦合到每一条移动卫星通信线路。诸移动卫星通信装置MU能够在被移动卫星通信网络复盖的一个地球区域中的任何地点进行通信。

图12表示一个属于本发明的个人手提电话系统(PHS)的移动通信系统(例如，在日本的已公开专利公布号No.7-187866中所示)。该系统包括一个PHS控制中心140，用于存储位置数据，多个中继站132，其中每一个都通过一个数字交换局131和一个公共线路信号网络130连接到PHS控制中心140，和多个基地台120，它们连接到诸中继站132中每一个。诸中继站132根据从诸基地台120发出的诸位置登记要求产生诸位置数据。

在这样一个系统中的位置登记中，一个PHS装置110接收由适当的基地台120通知的位置数据，并检查这些数据。当这些数据不同于存储在它里面的位置登记数据时，PHS装置110向用户所在的无线电区域(或位置登记区域134)中的基地台120发出一个位置登记信号。该位置登记信号经过中继站132的中继，以一个经过变换的交换所必需的形式到达PHS控制中心140。于是将PHS装置110的当前的位置数据存储在PHS控制中心140。无论何时当由于PHS装置110的移动使位置登记区域134发生改变时，都执行上述的操作。

当一个一般的用户的电话机拨打PHS装置110的号码时，发送方的数字交换局131通过公共线路信号网络130向PHS控制中心140询问被拨打号码的PHS装置110所在的位置登记区域134，即，询问为了进行交换所需的位置登记数据。在这个位置登记数据的基础上，进行跟踪连接，并且在适当的位置登记区域134中的诸基地台120进行一个一般的地面无线电波的呼叫。

当一个PHS装置110拨打一个一般用户的电话号码时，将PHS装置110的用户识别数据号码和电话号码一起通过基地台120发送给中继站132。中继站132识别PHS装置110并证实发送者是一位用户。于是，接通一条关于一般用户电话的线路。

如从现有技术的上述描述可见，移动卫星通信装置能够在移动卫星通信网络下在地球上任何一个地点进行通信。然而，因为我们将星座安置在离开地球765 km的诸轨道上，所以提出了一个为了使电磁波到达被用作诸网络交换节点的星座需要高功率的问题。

所以，在移动卫星通信装置中，不仅发射电路而且电池电源都不可避免地有很大的尺寸。因此，装置需要高的通信费用和大的电池消耗，它的框架就有一个大的尺寸。就是说，作为移动卫星通信装置，总是应该携带一个大尺寸的框架。和携带一个现在的小尺寸的装置的情形不同，这是加在用户身上的一个很大的重量负担。

另一方面，用于PHS或者蜂窝式系统的移动地面通信装置，尽管它有只允许在规定的区域中进行通信的限制，能通过向靠近它的一个基地台发射数据和从靠近它的一个基地台接收数据用于通信。于是，和移动卫星通信装置不同，该装置的发射电路和电池电源有小的尺寸，而且该装置只需要低的通信费用和小的电池消耗。

一个优良的移动卫星通信装置是一个双模式移动卫星通信装置，它能提供两个装置的诸功能，即移动卫星通信装置和移动地面通信装置两者的诸功能。然而，这样一个双模式装置有很大的尺寸和很重的重量。尽管如此，它总是应该甚至被只用单个移动地面通信装置功能(即，利用PHS诸服务的单个蜂窝式系统)的用户所携带。和携带现在的小尺寸的蜂窝式系统或PHS装置的情形比较，这是加在用户身上的一个很大的重量负担。

一个进一步的问题是对于复盖全球的移动卫星通信，需要对应于和出售及使用诸装置的诸区域有关的诸不同的移动地面通信装置，使用诸不同的双模式装置。为了解决这个问题，已经对其中能够可拆卸地插入的一个地面通信功能盒(包括一个比例部分，诸通信系统控制程序和一个数据存储器)的诸装置进行了研究。然而，这些装置再次要求携带一个大的装置框架。

考虑到上述的诸技术问题，本发明的一个目的是提供一个双模式移动卫星通信装置，它只需要尽可能低的通信费用和尽可能小的电池功率，既不需要总是携带一个大尺寸的装置框架，也不需要用户有很大的重量负担。

本发明的另一个目的是提供一个移动卫星通信装置，它能容易地被携带并允许减少它的体积。

从对本发明的下列描述，本发明的上述的和其它的诸目的将变得很清楚。

在解决上述的诸问题前，一个双模式移动卫星通信装置，它除了提供利用沿着围绕地球的轨道飞行的诸卫星的一个移动卫星通信装置的功能外，它还提供移动地面通信装置功能，将是本发明的第一部分。

双模式移动卫星通信装置的诸特点是：

它包含一个基地装置，该基地装置至少不包括一个键盘操作部分，一个显示部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，并且提供移动卫星通信装置功能；和

一个地面通信便携式装置，它包括一个键盘操作部分，一个显示部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，并且提供一个适当的移动地面通信装置功能；

其中，在两个装置上有诸凹座和诸凸块作为机械连接物，以便将两个装置彼此机械地耦合起来，和在两个装置上有诸电气连接器，以便当两个装置彼此机械地耦合起来时，将在地面通信便携式装置一方的密键操作部分，显示器部分和有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，和在基地装置一方的一个移动卫星通信装置的功能部分相互电气连接起来。

用了这种结构，能够在地面通信便携式装置和有移动卫星通信装置功能的基地装置中提供独立的电池电源，并且可以将小尺寸的地面通信便携式装置单独带入诸地面服务区域中以便使用。

在这种情形中，在一个和卸下地面通信便携式装置联锁的关系中，关闭基地装置的一个备用状态，从而能够在基地装置一方避免浪费的电池功率消耗。

当预料到携带便携式装置的用户离开一个地面服务区域时，便携式装置机械地耦合到基地装置，因此将在便携式装置一方的一个键盘操作部分，一个显示器部分和一个语音转换器部分和在基地装置一方的移动卫星通信装置的功能部分相互电气连接起来。在这种状态中，能够在地球上的任何位置，通过利用便携式装置的键盘操作部分和显示器部分，将该装置用作移动卫星通信装置。

给地面通信便携式装置一方提供键盘操作部分和语音转换部分，使得在向用于卫星通信的便携式装置提供用于呼叫发送的一个电话号码存储器的情形中，共同利用提供给便携式装置的诸功能(如呼叫单音发射)以及共同利用登记在一个内部存储器中的一个电话簿成为可能。于是在两个装置上独立地登记电话簿就没有必要了。

在本发明的一个优先的形式中，提供单个电气连接器，以便实施上述的电气连接，和提供能保持分开不同的距离的多个机械耦合器，以便将两个装置机械地耦合起来。用了这种结构，只要多个有不同形状(即，诸耦合宽度)的便携式装置的诸电气连接器位在一个有规则的连接位置上，就能够选择地安装这些装置。于是能够选择所希望的诸便携式装置，如PHS和蜂窝式系统的便携式装置。又，能将不同通信系统的诸便携式装置安装在诸商务旅行或其它类似的活动中访问的不同国家中。

在本发明的另一个优先的形式中，将一个可以沿着一个预先确定的轴方向移动的类似轨道的机械耦合器用于机械耦合，和将一个用于电气连接的电气连接器布置在机械耦合器的运动轴方向的一端，并位于一个包含机械耦合器的运动轴的路径的固定平面中。用这种结构，只要当它的电气连接器位在一个有规则的连接位置上，就能够安装一个有任何形状和有在后表面中形成的一个类似轨道(rail)的凹座的便携式装置。此外，因为将电气连接器放置在包含机械耦合器的运动路径的固定平面中，能够保证可靠的电气连接。然而，在上述的运动路径平面中接受了当卸下便携式装置时产生的诸震动，于是消除了电气连接器断开的可能性。

上述的双模式移动卫星通信装置相适应地有下列的电路结构。

本发明的特点是基地装置至少不包括键盘操作部分，显示器部分和有话筒及扬声器的语音转换器部分，并能提供移动卫星通信装置功能，该基地装置包括一个信号收发信机部分，用于向分开的地面通信装置发射诸发射信号，优先地是PCM数据，的经过变换的波，和从分开的地面通信装置接收诸接收信号，优先地是PCM数据，的经过变换的波。

特别是，在上述的移动卫星通信基地装置和地面通信便携式装置的结合中，本发明的特点是：

一个移动卫星通信装置，作为一个基地装置，它至少不包括一个键盘操作部分，一个显示器部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，并能提供移动卫星通信装置功能，和包括一个第一个变换波的收发信机部分，用于向分开的移动地面通信装置的一个信号收发信机部分发射诸发射信号的诸变换波，和从分开的移动地面通信装置的一个信号收发信机部分接收诸接收信号的诸转换波。

一个地面通信装置，作为一个便携式装置，它包括一个键盘操作部分，一个显示器部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，并提供一个适当的地面通信装置功能，和包括如上所述的第二个转换波的收发信机部分，用于向移动卫星通信基地装置的信号收发信机部分发射诸发射信号的诸转换波，和从移动卫星通信基地装置的信号收发信机部分接收诸接收信号的诸转换波。

其中，将便携式装置用于地面通信，并能将移动卫星通信装置用作基地装置，以便当移动卫星通信时，通过第一和第二个变换波的收发信机部分，并利用便携式装置的键盘操作部分和有话筒及扬声器的语音转换器部分，进行发射和接收。

对于短距离的发射和接收，第一和第二个变换波的收发信机部分相适应地用诸红外转换器或诸r-f调制器/解调器，它们能够发射诸红外线或诸弱电磁波。作为另一个选择，能够允许有线发射和接收，代替无线电发射和接收。

用这种结构，在诸地面服务区域中，用户通过单独携带小尺寸的地面通信便携式装置，就能接受诸地面服务。

当将诸地面和卫星通信装置布置在一个地面服务区域中的靠近的诸位置上和布置在允许发射诸红外线或诸弱电磁波的远程范围内时，将由用于一个铱星(iridium)计划通信系统线路的移动卫星通信装置接收的一个呼叫，通过第一和第二个变换波的收发信机部分，发射到在移动地面通信便携式装置一方的语音转换器部分，以便通过驱动扬声器或振动器进行预先确定的发射和接收。

相适应地，当用户仅携带小尺寸的地面通信便携式装置，由于移动增加两个装置之间的距离，并离开在第一和第二个变换波的收发信机部分之间允许发射的范围时，关闭移动卫星通信基地装置的一个备用状态。于是，相适应地，也在一个和卸下地面通信便携式装置联锁的关系中，关闭备用状态。在这些方式中，能够在基地装置一方避免浪费的电池功率消耗。

当预料到用户离开一个地面服务区域时，将地面通信便携式装置和移动卫星通信基地装置电耦合起来。通过这样做，能够通过利用在地面通信便携式装置一方的键盘操作部分和显示器部分，将来自移动卫星通信基地装置一方的一个呼叫发送给诸卫星。在这种方式中，能够利用在地球上任何位置的装置。

向地面通信便携式装置一方提供键盘操作部分和语音转换器部分，使得在向用于卫星通信的便携式装置提供用于呼叫发送的一个电话号码存储器的情形中，共同利用提供给便携式装置的如呼叫单音发射这些功能，以及共同利用登记在一个内部存储器中的一个电话簿成为可能。于是在两个装置方面独立登记电话簿就没有必要了。

因为移动卫星通信装置没有任何键盘操作部分，任何显示器部分和任何有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，所以能够相应地减少它的重量。此外，因为通过电耦合能够使该装置和便携式装置形成一个整体，只要用户位于一个在第一和第二个变换波的收发信机部分之间允许发射的区域内，用户就能够在一个上衣口袋内携带超轻量的便携式装置，而将重的移动卫星通信装置放在一个公事皮包中。

根据本发明，选择地使用地面通信便携式装置进行短距离通信，使用移动卫星通信装置进行长距离通信。于是能够符合逻辑地减少通信费用。此外，因为只在地面通信便携式装置一方有键盘操作部分和语音转换器部分，所以能够相应地减少移动卫星通信装置的重量。

根据本发明，只要多个便携式装置有第二个变换波的收发信机，就能选择地安装形状和地面通信的诸技术要求不同的多个便携式装置。于是，能够选择希望的诸便携式装置，如诸PHS和蜂窝系统的便携式装置。也能够选择在诸商务旅行和类似的活动中访问的不同国家中的不同的诸便携式装置。于是，就能够得到电耦合。

移动卫星通信装置还有一个问题，即它需要有一个大的容纳电池的空间。因为该装置需要高功率，使发射的诸波能到达星座，所以所用的电池不可避免地有大的尺寸，要求框架有大的尺寸和大的壁厚，从而使框架从人的工程学观点来看非常不方便携带。

本发明的特点是，在一个通常所说的利用围绕地球沿轨道飞行的诸卫星作为诸网络交换节点的移动卫星通信装置中，形成一个在一端包括一个微带平面天线的天线部分，使得该天线部分有一个空心圆柱的形状，并使得在微带平面天线下面在空心圆柱的空间中形成一个可插入电池的空间。

可将天线部分伸长或缩短，相对于装置的框架倾斜或转动，或将它固定在那里。可以任何方式安装天线。然而，因为移动卫星通信装置对于诸卫星，发射和接收弱的和高度方向性的诸数字信号，所以天线能够控制它的角度，并能够将天线拉出来使用是适宜的。

天线可以是单独的微带平面天线，或者它可能是由同轴安排一个微带平面天线和一个螺旋型天线得到的复合天线。

本发明进一步提出，将由一个有一个在一边形成的大厚度的部分的垂直伸长框架构成的天线，将空心圆柱形天线插入大厚度的部分，作为容纳上述天线的装置的一个优先的形状。

将该装置用作一个单模移动卫星通信装置，它独立地允许键盘工作以及发射和接收。然而，将该装置用作一个双模式移动卫星通信装置，用该装置，并通过利用一个用于PHS或地面通信的分开的移动通信装置的一个键盘操作部分，一个显示器部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，能够进行键盘操作以及发射和接收是适宜的。

当将本发明用于一个能独立地进行键盘操作以及发射和接收的单模移动卫星通信装置时，装置的框架相对于它的有一个键盘操作部分，一个显示器部分的正面，有一个不对称的横向截面形状，使得在正面后的一边形成一个大厚度的部分和在另一边形成一个小厚度的部分，将一个圆柱形天线插入大厚度部分，将天线的内部圆柱形空间用作一个插入电池的空间。

当将本发明用于一个双模式移动卫星通信装置，该装置为了进行键盘操作以及发射和接收，利用一个移动地面通信装置的一个键盘操作部分和一个语音转换器部分，该装置的框架有一个正面安装部分，用于安装分开的移动地面通信装置，在安装部分的后面的一边上形成的一个大厚度的部分，将一个空心圆柱形天线插入大厚度的部分，并将天线的内部圆柱形空间用作一个插入电池的空间。

如上所述，这样一个移动卫星通信装置至少不包括一个键盘操作部分，一个显示器部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音器转换器部分，并通过利用一个可拆卸地安装在安装部分中的移动地面通信装置的一个键盘操作部分和一个语音转换器部分，能进行键盘操作以及发射和接收。

当天线有一个空心圆柱的形状，使得内部圆柱形空间被用作一个插入电池的空间时，不需要一个独立的电池安装空间。于是，特别是在需要高功率，从而需要一个大尺寸的电池电源的移动卫星通信装置中，能够节省非常大的空间。

在这种情形中，便携式装置一方的天线必须在顶点周围的所有方向中都具有通信灵敏度，以便能够对于卫星装置天线的相对位置关系的诸变化，保持线路的质量。因此，将天线制成一个复合天线，它包含在同轴安排中的一个微带平面天线和一个螺旋天线，于是改善了在低的仰角上的方向性以及在那里的轴向比。

在移动卫星通信装置中，将多个大尺寸的电池用于串联连接。所以，圆柱形天线不可避免地倾向于有大的直径和长度。

根据本发明，用上述的纵向伸长的装置框架来对付这个问题，该框架在一边形成一个大厚度的部分，并将空心圆柱形天线插入大厚度的部分。

当采用这样一个框架形状时，在哪一边形成大厚度的部分是一个问题。

根据本发明，规定了形成为了插入天线的大厚度部分的位置。

一方面保持便携式装置，而另一方面进行键盘操作。于是，将装置保持在一个由大拇指和食指定义的空间中。这种空间有从大拇指的根部到顶部逐渐张开的像楔子那样的形状。为了使便携式装置保持在这样一个有一个楔形的三角形截面形状的空间中，该装置也有一个楔形的三角形截面形状是适当的。这从人的工程学观点来看是适宜的。

相适应地，装置有一个平的正面，以便提供键盘操作部分，显示部分等。

根据本发明，在一个独立地允许键盘操作以及发射和接收的装置中，装置的框架对于有键盘操作部分和显示器部分的正面，有一个不对称的横向截面形状，使得在正面后面的一边形成的一个大厚度的部分和在另一边形成一个小厚度的部分，将一个空心圆柱形天线插入大厚度的部分。

能将移动卫星通信装置用于短距离通信以及诸长距离和越洋通信。然而，当用于短距离通信时通信费用增加。所以将一个双模式移动卫星通信装置和一个用于PHS或蜂窝式系统通信的移动地面通信装置结合起来使用是适宜的。

因此，将本发明用于一个装置，它作为一个为了键盘操作以及发射和接收，使用一个移动地面通信装置的一个键盘操作部分和一个语音转换器部分的双模式移动卫星通信装置是适宜的。特别是，装置的框架有一个正面安装部分，用于安装一个分开的移动地面通信装置，和在安装部分后面的一边上形成一个大厚度的部分，将一个空心的圆柱形天线插入大厚度的部分，将天线的内部圆柱形空间用作一个插入电池的空间。

诸图的简单说明

图1(A)到1(B)表示作为本发明的一个第一个实施例的一个双模式移动卫星通信装置，图1(A)表示有一个基地装置的一个电气连接器的装置，它用于保持在一个隐埋式状态中的铱星计划卫星通信，图1(B)表示有在一个升起状态中的电气连接器的装置，图1(C)表示有一个安装在基地装置中的便携式装置的装置。

图2(A)是表示在图1(C)中所示的装置的一个部分拆卸开的正视图，和图2(B)是一个沿着图1(C)中的a-a线取的截面图，但是略去了内部结构。

图3是表示作为本发明的一个不同实施例的一个双模式移动卫星通信装置的正面图；

图4是一个沿着图3的b-b线取的截面图，不表示其中安装了一个便携式装置的装置的内部结构。

图5(A)到(C)表示作为本发明的一个进一步的实施例的一个双模式移动卫星通信装置，图5(A)是一个表示用于铱星计划卫星通信的一个基地装置的透视图，图5(B)是一个表示图5(A)所示的装置的部分拆卸开的透视图，图5(C)是一个表示一个装置的透视图，该装置有一个装在基地装置中的便携式装置；

图6(A)是一个表示图5(C)所示的装置的部分拆卸开的正视图，图6(B)是一个沿图6(A)中所示的直线A-A取的截面图，但略去了它的内部结构。

图7是一个表示图4所示的一个复合天线的拆卸开的透视图；

图8是一个表示在上述的每一个实施例中，用于铱星计划卫星通信的便携式装置B和基地装置A的内部电路结构的方框图，这二个装置如此耦合在一起，使得通过诸红外转换器相互发射和接收诸信号；

图9是一个表示在上述的每一个实施例中，用于铱星计划卫星通信的便携式装置B和基地装置A的内部电路结构的方框图，这二个装置如此耦合在一起，使得通过诸r-f调制器/解调器相互发射和接收诸信号，以便产生和解调诸低方向性的载波；

图10是一个表示在上述的每一个实施例中，用于铱星计划卫星通信的便携式装置B和基地装置A的内部电路结构的方框图，这二个装置如此耦合在一起，使得通过诸电光转换器和它们之间的一条光纤相互发射和接收诸信号；

图11是一个说明一个用一个安排在围绕地球的诸轨道上的星座作为诸网络交换节点的铱星计划移动卫星通信系统的视图；

图12是一个说明一个著名的用于PHS的移动通信系统的视图；

图13(A)到(C)表示一个和上述的诸实施例不同的用于铱星计划通信的单模移动卫星通信装置，图13(A)是一个正视图，图13(B)是一个顶部平面视图，图13(C)是一个沿图13(A)中的直线A-A取的截面图，但略去了它的内部结构。

诸优先实施例的详细描述

现在我们将通过诸例子并参照诸图详细地描述本发明的诸优先实施例。我们认为除非有其它的说明，在有关的诸实施例中描述的诸部件的尺寸，材料，形状，配置等只是用来作为例证的而不是限制性的。

图1(A)到1(C),2(A)和2(B)表示一个体现本发明的双模式移动卫星通信装置。令A表示一个基地装置，它至少除去了一个键盘操作部分，一个显示器部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，并且它对于提供铱星计划通信系统装置功能是必需的。令B表示一个便携式装置，它用于PHS或蜂窝式系统通信，并提供著名的移动地面通信装置功能。

基地装置A有一个垂直伸长的基本上是矩形的形状，并有一个在正面打开的并基本上在它的整个垂直尺度上扩展的基本上是矩形的凹座1。能将用于PHS或蜂窝式系统通信等的便携式装置B安置在凹座1中。

在凹座1中，如此放置一个电气连接器3，使得通过垂直地滑动一个滑动按钮2，能够使它从凹座1的底部上升和下降到凹座1的底部，滑动按钮2装在装置A的一个边壁上，也被用作它的一个电源开关。一对内部机械耦合器凸块4位在定义凹座1的装置的右边和左边的内壁上。用诸弹簧力将诸机械耦合器凸块4向彼此靠压。

如图2(B)所示，每个机械耦合器凸块4有一个基本上为直角三角形的截面形状，它有一个楔形的前端。能用一个放在机械耦合器凸块4内部的压紧弹簧15A，将机械耦合器凸块4的前端牢固地接合进在便携式装置B一边上的一个相配合的机械耦合凹座11。

按照要求设定机械耦合器凸块4直到楔形前端的尺度；例如，如此设定尺度，使允许选择地装入有诸不同形状(即，诸宽度)的多个PHS和蜂窝式系统通信装置，作为便携式装置。

更特别的是，对于用于PHS和蜂窝式系统通信的便携式装置B来说，在底部形成的一个容纳电气连接器的凹座12和诸机械耦合器凹座11位于连接的一个相配合的位置上，诸机械耦合器凹座11容纳在基地装置A的右边壁和左边壁上的诸机械耦合器凸块4的诸楔形的前端，仅是一个开始。用这种安排，就能够装入有诸不同形状(即，诸宽度)的便携式装置B1和B2，如图2(B)所示。

在这个实施例中，部分地移去凹座1的顶壁，使得便携式装置B的一个天线13能够从凹座1的顶壁穿出。

基地装置A有这样一个横向截面形状，它的后表面在一边有一个凸的部分，在这个凸的部分中形成一个能容纳一个大尺寸电池的圆柱形空间5，并且圆柱形空间5的一个圆柱形框架5A被用作一个天线。

如上所述，本实施例的用于PHS和蜂窝式通信的便携式装置B有在底部形成的容纳电气连接器的凹座12，和在右边及左边的表面中形成的诸机械耦合器凹座11。便携式装置B也有天线13，天线13从顶部的一个左边部分垂直向上伸展，在便携式装置B的正面的上面部分有一个接收呼叫灯19和一个接收机扬声器33，在便携式装置B的正面的下面部分有一个显示器部分14，用来显示如由键盘操作或类似的操作发射的数据那样的各种不同的信息。

正面的下面部分还有一个电源开关，一个用于发射一个呼叫信号的呼叫开关，和由诸挂机开关等组成的诸服务键15等，在诸服务键下有十个键16，和用于声量控制，功能选择及各种不同的其它功能的诸功能键17。和诸功能键17一起，一个有一个LED(发光二极管)的选择键17F用于选择一个铱星计划通信线路。按下选择键17F，接通LED，发出已经接上铱星计划通信线路的通知。34表示一个话筒。

选择键17F是受电控制的，所以当并仅当在基地装置A一方的电控制器3被电气连接时LED才被接通。

在本实施例中，在滑动按钮2位于较低的设定位置上，使电气连接器3处于隐埋在底部的位置上(即，处于电源“off(切断)”的状态中)的情形中，通过将一个适当的便携式装置B向下推入基地装置A，在凹座1的右边和左边的内壁上的一对机械耦合器凸块4的诸楔形的前端，不让压紧它们的诸弹簧力被进一步的推开，然后通过压紧它们的诸弹簧力使它们“卡搭”一声进入便携式装置B的诸边表面中的诸机械耦合器凹座11。

在进入以后，通过使滑动按钮2上升，使电气连接器3从它在底部的位置上升，并进入和固牢在形成在底部的容纳电气连接器的凹座12中。于是通过三点支撑将这二个装置彼此可靠的固定在一起。此外，滑动按钮2也用作一个电源开关，基地装置A的电源以一种和将便携式装置B固定在位置上的联锁关系进行接通-切断的工作。于是，能够避免浪费电池功率的消耗。

图3和4表示双模式移动卫星通信装置的一个不同的实施例。在这个实施例中，再次，一个基地装置A1有一个垂直伸长的基本上是矩形的形状，并有一个在正面打开的并基本上在它的整个垂直尺度上扩展的基本上是矩形的凹座1。然而，在这个实施例中，基地装置A1没有凹座1A的任何顶壁，这样就允许一个便携式装置B能从上面滑动进入它的里面。此外，基地装置A1有一个垂直的类似轨道的凸起4A，它沿着限定凹座1A的后壁的正面延伸并有一个倒置梯形的横截面形状。一个电气连接器3从底部上升。

用于PHS或者蜂窝式通信的便携式装置B有一个垂直的类似轨道的凹座11A，为了可滑动地容纳类似轨道的凸起4A。一个容纳电气连接器的凹座12是在底部凹入的。

在本实施中，通过向下将便携式装置B滑动插入凹座1，同时使类似轨道的凸起4A进入类似轨道的凹座11A，容纳电气连接器的凹座12容纳电气连接器3并将它固定住。在本实施例的用于PHS或者蜂窝式通信的便携式装置B中，在底部凹入的容纳电气连接器的凹座12和被类似轨道的凸起4A进入的类似轨道的凹座11A是在彼此相配合的连接位置上。于是，如图4所示，就能够选择地装入有诸不同形状(即，诸宽度)的便携式装置B1和B2，而且这二个装置A和B能够通过二个表面的支撑，即诸底部表面和后部表面的支撑，可靠地彼此固定在一起。

图5(A)到5(C)和6表示根据本发明双模式移动卫星通信装置的一个进一步的实施例。我们将主要描述这个实施例和上述的诸实施例的不同之处。基地装置A有一个位于凹座1底部的红外转换器12a，便携式装置B有一个位于底部的红外转换器3a。能将红外转换器12a和3a彼此面对面的放入，以便实现电气连接。基地装置A有一对在凹座1的右边和左边的内壁上的机械耦合器凸块4，并被使彼此靠近的诸弹簧力压紧。

基地装置A有一个在一个边壁上的电源开关2。通过接通电源开关2，引起一个卫星通信备用状态。除了电源开关2以外，可提供第二类开关11F，它们中的每一个都在每一个机械耦合器凸块4中，以便允许在卫星通信备用状态和诸“切断”状态之间以一种和将便携式装置B装入联锁的关系进行自动切换。

一个在基地装置A的顶部的LED 21允许判断卫星通信状态是在“备用”或“切断”状态，以及一个卫星通信呼叫是否正在被发射或接收。LED21通过发射红光来指示卫星通信的“切断”状态，通过发射绿光来指示卫星通信的“备用”状态，通过发射闪烁的绿光来指示一个发射和接收呼叫的状态，并通过发射闪烁的红光来指示电池已经用完的状态。

如上所述，在本实施例中用于PHS或蜂窝式系统通信的便携式装置B有一个位于底部的红外转换器12a和位于右及左二边内壁表面上的诸机械耦合器凹座11，还有诸允许开关11F，它位于诸机械耦合器凹座11中并允许使用铱星计划通信线路。当通过诸机械耦合器凹座11按压诸允许开关11F和接通电源开关2时，显示器部分14发出已经接通铱星计划通信线路的通知。

在本实施例中，通过用力将一个适当的便携式装置B向下插入其电源开关2处于“接通”位置的基地装置A的凹座1，将位于凹座1的右及左二边内壁表面上的诸机械耦合器凸块4的诸楔形的前端，反对压紧它们的诸弹簧力进一步地推开，然后使它们“卡搭”一声进入在便携式装置B的一方的诸机械耦合器凹座11，于是，通过诸机械耦合器凹座11压下诸允许开关11F。

通过上述的接合，显示器部分14发出已经接通铱星计划通信线路的通知，同时将二个装置的红外转换器3a和12a彼此面对面地放入，以便实现电气连接。

现在将参照图5(A)到5(B)和7，描述在上述的每一个实施例中，用于卫星通信的基地装置A中的天线的形状。

如图1到7，特别是图2(B)所示，基地装置A有这样一个横截面形状，使得它的后表面有一个在垂直中心的一边，即右边(它在基地装置A的正视图中的左边)形成的凸出部分。在该凸出部分形成能容纳一个大尺寸电池45的圆柱形空间5A，圆柱形空间5A的一个圆柱形框架5起着一个复合天线的作用。

图7所示的复合天线5包括一个微带平面天线和一个螺旋天线，这些天线彼此是同轴的。在图中，51表示一个单点后边电源系统的一个微带平面天线(以后简化为MSA)，52表示一个螺旋天线，和53表示一个用于使MSA 51接地并向螺旋天线52供电的圆盘导体。

51a表示MSA的一个电源引线，51b表示MSA的一个周期式辐射元件，51c表示MSA的一个电介质基板，52a表示MSA的一个支撑螺旋天线的电介质柱子，52b表示螺旋天线的线性辐射元件，52c表示一个绝缘子，用于防止在螺旋天线的底部交点处的辐射元件的相互接触。52d表示辐射元件在螺旋天线52的底部的交点。电源引线51a放在一个偏离周期式辐射元件51b的对角线中心的位置上。将连接到来自MSA 51后边的电源引线51a的一条电源线51d通过电介质柱子52a到达一个电池45的外边。沿着电介质柱子52a的周围形成线性辐射元件52b，将它们的诸上面的端头以DC方式或电容性地连接到导体53以便实施供电。

在MSA天线51中，能够通过控制圆柱形构件的直径和长度，电介质基板51c的介电常数和厚度等得到为了圆极化工作所希望的频率。与螺旋天线52的宽度和尺寸有关，该频率会变化数到数十非赫兹，必须预先考虑到这些变化。

使螺旋天线52和MSA 51在形状上(即，截面形状和尺寸)与本实施例中的相同，在从低的诸仰角到顶点的所有方向中基本上都能得到基本上均匀的方向性。

能够将多个单相的干电池45串联起来作为在移去MSA 51(包括圆盘导体53)后复合天线内部的电池电源，然后能将移去的MSA 51(包括圆盘导体53)装在打开的天线的顶部，配上一个罩子55。当装上MSA 51时，将沿着复合天线5的内壁表面穿行的电源线51d连接到电源引线51a。

图13(A)到13(C)表示本发明的一个进一步的实施例，它是一个由用于铱星计划通信系统的单个基地装置A组成的单模移动卫星通信装置，不和用于地面通信系统的便携式装置B组合。

基地装置A有一个能容纳一个大尺寸电池45的圆柱形空间5A，圆柱形空间5A的一个圆柱形框架5起着一个天线的作用。基地装置A有一个楔形的三角形截面形状，所以能够很容易地将它夹住。这从人的工程学观点来看是适当的。

基地装置A有一个垂直地伸长的，基本上是矩形的形状，它的正面有一个语音转换器部分和各种不同的其它电路。它的正面也有一个接收机扬声器33A和一个在接收机扬声器33A下面的显示器部分14A，用于显示各种不同的信息，如由密键操作或类似的操作发射的数据。

基地装置A的正面还有用于声量控制，功能选择及各种不同的其它功能的诸功能键17A和在较下面部分的十个键16A。一个电源开关，一个呼叫开关，和在较下面部分并由诸挂机开关组成的诸服务键15在更下面的部分。34A表示一个话筒。对于结构的其它部分，天线5和这个基地装置的框架的横向截面形状和上述的诸实施例中的相同。

图8是一个表示用于铱星计划通信系统的基地装置A和用于图1到7所示的上述的诸实施例，特别是图5(A)到5(C),6(A)和6(B)所示的实施例中的便携式装置B的内部电路结构的方框图。

参照图8，在便携式装置B的一边有一个话筒34，一个扬声器33，一个键盘部分/控制器35(包括一个电话簿存储器)，一个显示器部分14，一个用于将模拟语音信号变换成PCM数据和将PCM数据变换成模拟语言信号的CORDIAC 37，和一个MMI(人机界面)38，它进行如密键控制和显示器部分控制这样的诸用户界面处理。

在基地装置A一方有一个铱星计划通信装置功能电路，它对于通过一个铱星计划通信系统线路发射和接收来自CORDIAC 37的PCM数据是必需的。在便携式装置B一方有一个地面通信装置功能电路，它对于向诸基地台发射来自CORDIAC 37的PCM数据和接收来自诸基地台的CORDIAC 37的PCM数据是必需的。

在这二个装置中的每一个上都有一个BOCODER 39，一个链路层40，一个信道CORDIAC 41，一个无线电部分42和一个调制器/解调器43。BOCODER 39压缩和扩展PCM数据。链路层40是一个用于无线电通信的无线电控制器，并根据控制的作用被分成数层。信道CORDIAC 41通过加上一个开头，独特的诸字，纠错，一个检测代码等，将来自链路层40或BOCODER 39的数据变换成一个铱星计划或地面通信线路的一个帧格式。无线电部分42有一个设定铱星计划或地面通信线路的一个无线电信道的功能，并进行频率变换，将频率变换到一个预先确定的无线电频率。调制器/解调器43将来自无线电部分42的模拟信号解调成数字数据，并通过一个限带滤波器和一个AGC提取所希望的波数据，并且也对来自信道CORDIAC 41的数字数据进行调制，并通过一个限带滤波器将调制的数据限制在一个最小的必需的频带中。能将诸干电池，诸锂离子电池，诸镍氢电池等用作诸电池44和45，并将它们装入各自的装置中。

现在将联系图5(A)到5(C),6(A)和6(B)所示的实施例，描述上述电路结构的诸功能。通过将便携式装置B装入基地装置A中，诸开关11F自动接通。然后，接通电源开关2，使装置A和B的诸红外转换器3和12进入一个面对面的关系，并且电耦合在一起。于是接通便携式装置B和基地装置A的诸LED 17F和21，以便发出已接通铱星计划通信系统的线路的通知。

为了进行在这种状态中的一个呼叫，利用呼叫开关或在它下面的十个键16从便携式装置B一方发射一个呼叫信号。通过MMI 38将呼叫信号耦合到在便携式装置B中的红外转换器12。红外转换器12将输入的呼叫信号变换成诸红外射线，它们被发射到基地装置A一方的红外转换器3。红外转换器3将接收的诸红外射线解调成原来的信号。通过无线电部分42将该信号发送出去。

在呼叫发射后，基地装置接收对方的呼叫接收响应，然后在便携式装置B一方，在到上述那一方的相反的信号流中，目视地证实对方装置的摘机，于是，一个预先确定的服务就开始了。

来自便携式装置B一方的话筒的语音信号在CORDIAC 37中变换成PCM数据，通过红外转换器12和3耦合到基地装置A中的BOCODER39。于是能够通过信道CORDIAC 41和无线电装置42将PCM数据发送到铱星计划通信系统的线路。

通过红外转换器12和3以和上述的诸相同方式进行诸接收呼叫和诸接收操作。

在和上述的实施例一样使用高度方向性的红外转换器12和3的地方，应该使这些红外转换器12和3保持彼此直接面对面的关系以便实现电耦合。相适应地，能够以低的方向性和在一个1到5m的窄的发射距离范围中得到电耦合。在这种情形中，例如通过将便携式装置B放在一个上衣口袋中和将基地装置A放在一个公事皮包中，来分别携带基地装置A和便携式装置B，能够得到电耦合。

图9表示这样一个实施例的一个方框图。在这个实施例中，装置A和B有用于发射和接收诸弱电磁波的平面天线25和26。可以将平面天线25和26安置在装置A和B上的任何位置。此外，在装置A和B的预先确定的诸位置上有r-f调制器/解调器22和23，为了用上述的PCM数据或类似的数据对诸载波进行调制和将诸接收的载波解调成PCM数据或类似的数据。能将作为在r-f调制器/解调器22和23中的一个调制结果得到的诸弱电磁波(以后称为诸载波)以低的方向性和在一个1到5m的窄的范围中在平面天线25和26之间进行发射和接收。

用了上述的结构，通过在装置A和B中，用PCM数据或类似的数据对诸载波进行调制，通过平面天线25和26发射诸载波，和在其它的装置A和B的r-f调制器/解调器中对诸接收的载波进行解调，能得到上述的诸功能。

特别是，和上述的诸实施例不同，甚至当便携式装置B不装在基地装置A中时，例如，当将便携式装置B放在一个上衣口袋中和将基地装置A放在一个公事皮包中时，也能够通过装置A和B的平面天线25和26接收诸载波。当用户位在一个能够接收载波的区域内时，在装置A和B上的电耦合控制器27和28对此进行检测，并且作为一个结果，接通便携式装置B的键LED 17F和基地装置A的LED 21，于是发出铱星计划通信系统的线路处于备用状态占优势的通知。

甚至将基地装置A放在一个公事皮包中的用户也能证实便携式装置B一方的键LED 17F处于“接通”状态，并进入铱星计划通信。

当只携带便携式装置B时，用户可以离开能够接收到装置A和B的诸载波的区域。由在装置A和B上的电耦合控制器27和28对此进行检测。作为一个结果，便携式装置B的键LED 17F和基地装置A的LED 21被断开或者发出红光，发出不再连接铱星计划通信系统线路的通知。又，在基地装置A一方的电耦合控制器27切断电源开关29，于是进入了一个“断开”或非备用状态。

当便携式装置B的键LED 17F处于“断开”的状态时，用户目视地证实不能进行铱星计划通信，但利用单独的地面通信线路是可能的。

当携带便携式装置B的用户再次进入能够接收诸载波的区域时，在装置A和B上的电耦合控制器27和28对此进行检测。作为一个结果，基地装置A的电源开关再次接通，装置A和B的LED 17F和21被接通，发出铱星计划通信系统的线路占优势的通知。

图10是表示一个进一步的实施例，其中有诸电光转换器46和47，用于通过一条光纤发射和接收信号。

如上面已经描述的，根据本发明，选择地利用二个不同装置的诸功能，即，移动卫星通信装置功能和地面通信装置功能是可能的。当用单独的地面通信装置功能时，和以前技术的双模式装置不同，不需要携带又大又重的装置框架，使用户免除大的重量负担。

根据本发明，除了提供一个从人的工程学观点来看是适宜的装置外，能够提供一个双模式移动卫星通信装置，为了键盘操作以及发射和接收，它利用一个移动地面通信装置的一个键盘操作部分和一个语音转换器部分。因为能够选择地利用移动地面通信装置进行短途通信，和利用移动卫星通信装置进行长途通信，所以能够减少逻辑通信费用。此外，因为仅在移动地面通信装置一方有键盘操作部分和一个语音转换器部分，所以能够相应地减轻移动卫星通信装置的重量负担。

根据本发明，为了进行如铱星计划通信这样的全球通信，能够根据出售和使用这些装置的区域，选择地使用多个用于PHS或蜂窝式系统通信的不同的地面通信装置。即，它能够很容易地用在不同的国家和地区中规定的那些装置代替地面通信装置。

根据本发明，提供空心圆柱形天线，将它的内部圆柱形空间用作一个插入电池的空间，允许免除任何独立的安置电池的空间。这也允许特别是在需要高功率和大尺寸的电池电源的移动卫星通信装置中节省非常大的空间。

通过将天线构造成一个复合天线，它包括在同轴安排中的一个微带平面天线和一个螺旋天线，能够不管在卫星和天线之间的位置关系中的诸变化，在围绕顶点的所有方向上保持线路的质量和保持通信的灵敏度。

Claims (13)

1．一个双模式移动卫星通信装置，它除了提供一个移动卫星通信装置功能外，还提供一个移动地面通信装置功能，包括：

一个基地装置，它至少不包括一个键盘操作部分，一个显示器部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，并且能提供移动卫星通信装置功能；和

一个地面通信便携式装置，它包括一个键盘操作部分，一个显示器部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，并且提供一个适当的移动地面通信装置功能；

其中，这二个装置有诸凹座和凸块作为诸机械耦合器，用于将这二个装置彼此机械地耦合起来，和这二个装置有诸电气连接器，当这二个装置彼此机械地耦合起来时，用于将在地面通信便携式装置一方的键盘操作部分，显示器部分和有话筒及扬声器的语音转换器部分，与在基地装置一方的一个移动卫星通信装置的功能部分电气连接起来。

2．根据要求1的双模式移动卫星通信装置，其中有单个电气连接器，用于进行电气连接，和有能够保持分开不同的距离的多个机械耦合器，用于这二个装置的机械耦合。

3．根据要求1的双模式移动卫星通信装置，其中有一个类似轨道的用于机械耦合的机械耦合器，它可以沿着一个预先确定的轴方向运动，和一个用于电气连接的电气连接器，它位于机械耦合器运动轴方向的终端，并在一个包含机械耦合器运动轴的路径的固定平面中。

4．一个移动卫星通信装置，它至少不包括一个键盘操作部分，一个显示器部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，并且能提供移动卫星通信装置功能，和包括信号收发信机部分，用于将诸发射信号的经过变换的波，优先的是PCM数据，发射给分开的地面通信装置，和接收来自分开的地面通信装置的诸接收信号的经过变换的波，优先的是PCM数据。

5．一个双模式移动卫星通信装置，包括：

一个移动卫星通信装置，它至少不包括一个键盘操作部分，一个显示器部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，并且能提供移动卫星通信装置功能，和包括一个第一个变换波的收发信机部分，用于将诸发射信号的经过变换的波，发射给一个分开的地面通信便携式装置的一个信号收发信机部分，和接收来自一个分开的地面通信便携式装置的一个信号收发信机部分的诸接收信号的经过变换的波；

将这个地面通信装置用作一个便携式装置，它包括一个键盘操作部分，一个显示器部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换器部分，并且能提供一个适当的地面通信装置功能，和包括第二个变换波的收发信机部分，用于将诸发射信号的经过变换的波，发射给移动卫星通信基地装置的一个信号收发信机部分，和接收来自移动卫星通信基地装置的信号收发信机部分的诸接收信号的经过变换的波；

其中：

将便携式装置用于地面通信；和

当移动卫星通信时，通过利用便携式装置的键盘操作部分和有话筒及扬声器的语音转换器部分，能够将移动卫星通信装置用作基地装置，用于通过第一和第二个变换波的收发信机部分发射和接收。

6．根据权利要求5的双模式移动卫星通信装置，其中当用户仅携带地面通信便携式装置，使这两个装置之间的距离增加而移动，并离开允许在第一和第二个转换波的诸收发信机部分之间进行发射的范围时，关闭一个移动卫星通信基地装置的备用状态。

7．一个移动卫星通信装置，它利用围绕地球沿轨道飞行的诸卫星作为诸网络交换节点，或一个双模式移动卫星通信装置，它除了提供一个移动卫星通信装置功能外，还提供一个移动地面通信装置功能，其中：

该装置包含一个天线部分，它包括一个在一端形成的微带平面天线，该天线部分有一个空心圆柱的形状，定义一个插入电池的空间为它的在微带天线下面的空心圆柱形空间。

8．根据权利要求7的移动卫星通信装置，其中装置有一个在一边形成的有一个大厚度部分的垂直伸长的框架，将空心圆柱形天线插入大厚度的部分。

9．根据权利要求7的移动卫星通信装置，其中天线部分能够伸长或缩短，相对于装置的框架倾斜或转动，或固定在装置的框架中。

10．根据权利要求7的移动卫星通信装置，其中天线部分是一个复合天线，它包含在同轴安排中的一个微带平面天线和一个螺旋天线。

11．一个移动卫星通信装置，它利用围绕地球沿轨道飞行的诸卫星作为诸网络交换节点，或一个双模式移动卫星通信装置，它除了提供移动卫星通信装置的功能外，还提供一个移动地面通信装置的功能，其中：

该装置的框架相对于一个有一个键盘操作部分，一个显示器部分的正面有一个不对称横向截面形状，使得在正面后的一边形成的一个大厚度的部分和在另一边形成一个小厚度的部分，将一个空心圆柱形天线插入大厚度的部分，并且天线的内部圆柱形空间是一个插入电池的空间。

12．一个移动卫星通信装置，它利用围绕地球沿轨道飞行的诸卫星作为诸网络交换节点，或一个双模式移动卫星通信装置，它除了提供移动卫星通信装置的功能外，还提供一个移动地面通信装置的功能，其中：

该装置有一个正面安装部分，用于安装一个分开的移动地面通信装置，和在安装部分后的一边形成的一个大厚度的部分，将一个空心圆柱形天线插入大厚度的部分，并且天线的内部圆柱形空间是一个插入电池的空间。

13．根据权利要求12的移动卫星通信装置，它至少不包括一个键盘操作部分，一个显示器部分和一个有一个话筒及一个扬声器的语音转换部分，而且通过利用一个可拆卸地安装在安装部分中的移动地面通信装置的一个键盘操作部分和一个语音转换器部分，能进行键盘操作也能进行发射和接收。

Images