專利名稱：在屏蔽的外殼內(nèi)的無線通信的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總的來說，本發(fā)明涉及無線通信器件，具體涉及用于限制無線通信器件發(fā)送和接收的器件和方法。
背景技術(shù)：
用于工作在移動平臺——在此一般指的是飛機——上的諸如蜂窩電話、筆記本計算機和個人數(shù)字助理之類的個人無線器件的使用產(chǎn)生了幾個問題。一個問題是在處于航線高度(例如大約10,668米(35,000英尺))的飛機上的蜂窩電話手機在所有方向中具有大約426公里(265英里)的視線可見度(line-of-sight visibility)。這個區(qū)域可以包含幾十、幾百或甚至幾千個蜂窩電話基站，引起干擾和降低在廣大區(qū)域上的系統(tǒng)容量。在10,668米處的單個蜂窩電話呼叫可以使用等同于幾十、幾百或幾千個地面蜂窩電話呼叫的頻譜資源。
第二個問題是手機同時連接到大量的基站的能力也使得地面載波的傳送和交換基本結(jié)構(gòu)變差。移動交換中心(MSC)和基站控制器向基站分配用戶。普通的MSC和基站控制器不是被設(shè)計用于在大量的基站之間切換較為相等的信號強度的呼叫。手機的迅速移動(即當(dāng)在移動平臺上時)可以使得在基站的接收信號強度改變，使得在基站之間切換蜂窩電話呼叫。蜂窩電話手機也不能跟蹤如此大量的基站。這可以導(dǎo)致在網(wǎng)絡(luò)中的附接點(基站)的往復(fù)(ping-ponging)，并且引起對這一個呼叫的大資源分配。
在飛行中的飛機上使用蜂窩電話的另一個問題是對飛機上的重要導(dǎo)航和通信系統(tǒng)的可能干擾。從蜂窩電話或其他無線器件發(fā)出的射頻(RF)輻射可以通過窗口的開口脫離機身，并且沿著飛機表面?zhèn)鞑?，而在此該信號可以影響用于飛機重要功能的外部天線。這個問題由于普通的無線通信協(xié)議而變得惡化，所述普通的無線通信協(xié)議命令蜂窩電話手機提供其發(fā)送功率電平以建立和保持與地面基站的通信。由金屬機身引入的長路徑距離和信號衰減通常使得蜂窩電話當(dāng)與在飛機機身外部的基站通信時以提高的功率電平操作，這提高了干擾機載電子設(shè)備的可能，并且提高了對乘客的可能RF輻射。
皮蜂窩區(qū)天線(picocell antennas)已經(jīng)被部署在諸如建筑物和房間的有限空間中，以便允許居住者可以使用蜂窩電話和無線計算器件來通信。這種設(shè)備也已經(jīng)在飛機座艙內(nèi)具有很有限的部署。一個主要的技術(shù)問題是未保證在飛機上使用移動電話的乘客連接到在飛機內(nèi)的皮蜂窩區(qū)。如果由乘客的手機接收器對外部蜂窩塔(基站)壁對內(nèi)部皮蜂窩區(qū)測量到更高的信號強度，這蜂窩電話可以連接到所述外部塔。這個情況當(dāng)乘客坐在靠近飛機的窗口并且基站較靠近飛機時經(jīng)常發(fā)生。同樣不實用的是，對于蜂窩電話標(biāo)準(zhǔn)和頻率的每個全局變量(即GSM、GPRS、EDGE、iDEN、CDMA、JCDMA、TDMA、AMPS、3G等)來建立機載皮蜂窩區(qū)。民用飛機因此一般提供僅僅一個或兩個由乘客電話使用的蜂窩電話標(biāo)準(zhǔn)或者由乘客電話使用的全部蜂窩電話標(biāo)準(zhǔn)的小子集。因此難于在排出所有其他的同時僅僅允許由機載皮蜂窩區(qū)支持的無線服務(wù)。不合理的是，期望民用飛機的飛機乘務(wù)人員來控制它們的乘客的蜂窩電話的使用，以便保證所有未支持的蜂窩技術(shù)被充分地削弱以免干擾地面網(wǎng)絡(luò)。
因此期望提供一種系統(tǒng)和方法來限制飛機的機載皮蜂窩區(qū)或無線接入點不支持的乘客無線器件的(與地面基站的)所有離機連接，而不使用由FCC禁止并且在移動平臺內(nèi)增加RF發(fā)射的干擾器件。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種系統(tǒng)，它限制通過移動平臺的外殼從個人無線器件(例如，蜂窩電話、計算機等)發(fā)出的射頻(RF)能量的發(fā)送。所述系統(tǒng)包括一個移動平臺，它具有至少一個通過外殼的窗口開口。一種透明的電磁屏蔽層被施加到所述窗口的表面，并且電接地到所述外殼。所述屏蔽層衰減來自在所述外殼內(nèi)的個人無線器件的足夠的輻射RF能量，以便充分地防止通過窗口開口與地面基站的直接通信。
至少一個RF收發(fā)機被布置在與至少一個個人無線器件通信的移動平臺的屏蔽外殼內(nèi)。一個機外通信天線被布置在所述屏蔽外殼外以提供在移動平臺和地之間的通信。在所述外殼內(nèi)的RF收發(fā)機連接到位于屏蔽外殼外部的機外通信天線，以使得個人無線器件可以在移動平臺和地之間通信。因此，本發(fā)明提供了用于個人無線器件的另一條路徑，以使用與地通信的外部天線來在移動平臺的外殼外部通信。
在施加到窗口的RF屏蔽層的周圍形成母線(電極)。所述母線(bus bar)是導(dǎo)電的，并且通過導(dǎo)電元件接地到移動平臺的外殼。所述母線通常由厚的、不透明金屬層形成，所述金屬層形成環(huán)繞透明導(dǎo)電層的環(huán)。所述母線作為將透明導(dǎo)電層接地的電觸點。所述接地元件可以是導(dǎo)電的金屬條或電纜，或優(yōu)選地是通常用于將窗口保持在位的金屬夾具。在一個優(yōu)選實施例中，使用在窗口屏蔽的周邊附近的相等間距的接地條或夾具。
通過以下提供的詳細(xì)說明，本發(fā)明應(yīng)用的另外的區(qū)域?qū)⒆兊蔑@然。應(yīng)當(dāng)明白，詳細(xì)說明和具體實例僅僅用于說明目的，而不是打算限制本發(fā)明的范圍。


通過詳細(xì)的說明和附圖，將會更充分地明白本發(fā)明，其中圖1是具有本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)的飛機的側(cè)視圖；圖2是用于識別按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的無線器件的、與圖1類似的側(cè)視圖；圖3是在圖2的部分3取得的部分剖面圖，其中示出了合并了本發(fā)明的優(yōu)選實施例的導(dǎo)電層的示范飛機窗口部件；圖4是移動平臺的示范窗口的正視圖，其中示出了在其上布置的本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜和母線；圖5是圖4的窗口的正側(cè)視圖，用于識別安裝本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜的層的一個示范的過程；圖6是與圖3類似的部分剖面圖，用于示出在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中的接地條的加入；圖7是示出按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的、用于控制無線器件發(fā)送的步驟的方框圖。
具體實施例方式
優(yōu)選實施例的下面說明僅僅是示范性的，而決非打算限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。
參見圖1，其中示出了按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的無線通信系統(tǒng)10。一種示范的飛機12包括機身14和布置在機身14中的多個窗口16。每個窗口16包括被布置在其至少一個表面上的導(dǎo)電膜18。缺少導(dǎo)電膜18的未屏蔽窗口20被示出，以供下面進一步詳細(xì)討論。
一個或多個無線蜂窩器件22經(jīng)由射頻(RF)信號路徑26無線地鏈接到一個或多個皮蜂窩區(qū)天線24。在所述優(yōu)選實施例中，皮蜂窩區(qū)天線24每個經(jīng)由無線數(shù)據(jù)線路36連接到多個皮蜂窩區(qū)/網(wǎng)關(guān)收發(fā)機70之一。類似地，一個或多個乘客無線網(wǎng)絡(luò)器件32經(jīng)由無線數(shù)據(jù)線路36連接到一個或多個無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34。無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34每個經(jīng)由RF線路38連接到皮蜂窩區(qū)/網(wǎng)關(guān)收發(fā)機70。衛(wèi)星通信收發(fā)機28經(jīng)由天線到衛(wèi)星路徑(Sat CommTransceiver)44與天線40、衛(wèi)星42通信，所述天線40被安裝在機身14的外部，用于無線地針對無線蜂窩器件22和無線網(wǎng)絡(luò)器件32的每個傳送RF信號。
衛(wèi)星42經(jīng)由衛(wèi)星到地面信號路徑48與地面站46通信。地面站46包括在地面的天線50，它與收發(fā)機52通信，收發(fā)機52中繼到達/來自地面天線50和信號路由器54的信號。信號路由器54將信號在數(shù)據(jù)信號和語音通信信號之間分離，向數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)56轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信號，并且將語音通信信號轉(zhuǎn)發(fā)到語音網(wǎng)關(guān)58。在數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)56，對于因特網(wǎng)60進一步發(fā)送或接收數(shù)據(jù)信號。在語音網(wǎng)關(guān)58，對于公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)62進一步發(fā)送或接收語音通信信號。因此提供了從無線蜂窩器件22和無線網(wǎng)絡(luò)器件32到地面站46的雙路通信。從天線40到地面站46的路徑是用于在飛機12和地面站46之間的無線信號通信的優(yōu)選的路徑，所述路徑包括天線到衛(wèi)星路徑44、衛(wèi)星42、衛(wèi)星到地面信號路徑48和地面天線50。導(dǎo)電膜18的安裝足夠地衰減了沿著無線通信路徑66的、在飛機12內(nèi)的蜂窩器件22和示范的地面蜂窩電話塔/基站64之間的信號強度，以便禁止沿著通信路徑66的所有通信。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，至少一個皮蜂窩區(qū)天線24被布置在飛機12的機身14內(nèi)。被布置窗口16和20的每個上的導(dǎo)電膜18阻擋的、來自無線蜂窩器件22的電磁輻射經(jīng)由射頻(RF)信號路徑26被無線地發(fā)送到皮蜂窩區(qū)天線24。皮蜂窩區(qū)天線24是遠(yuǎn)程天線，它具有到一個或多個收發(fā)機70的RF傳輸線接口，其中RF信號被處理為數(shù)字信號。在優(yōu)選實施例中，每個皮蜂窩區(qū)天線24經(jīng)由RF線路30與收發(fā)機70通信，以便隨后經(jīng)由路由器73、衛(wèi)星通信收發(fā)機28和天線40傳送到衛(wèi)星42。路由器73僅僅接受以飛機12為地址的輸入分組，并且將輸出分組復(fù)用為單個數(shù)據(jù)流。服務(wù)器74控制對于皮蜂窩區(qū)天線24和無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34的無線訪問。來自無線網(wǎng)絡(luò)器件32的數(shù)據(jù)傳輸信號被布置在飛機12的機身14內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34(也通稱為接入點)之一接收。與皮蜂窩區(qū)天線24類似，可以使用多個無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34。皮蜂窩區(qū)天線24和無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34作為“收發(fā)機集線器”，用于收集無線信號。
在一個替代實施例(未示出)中，皮蜂窩區(qū)天線24并入了RF收發(fā)機、調(diào)制解調(diào)器和信號處理器，并且針對收發(fā)機70的接口是數(shù)字的。在這個替代實施例中，皮蜂窩區(qū)天線24可以直接連接到路由器73。在另一個替代實施例中，皮蜂窩區(qū)/網(wǎng)關(guān)收發(fā)機70和皮蜂窩區(qū)天線24被組合到單個單元(未示出)中，所述單個單元經(jīng)由一條或多條數(shù)據(jù)線路(未示出)與路由器73通信。另外，皮蜂窩區(qū)/網(wǎng)關(guān)收發(fā)機70和無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34也被組合到單個單元(未示出)中，這個單個單元經(jīng)由一條或多條數(shù)據(jù)線路(未示出)與路由器73通信。
通過并入本發(fā)明的皮蜂窩區(qū)天線24和無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34并且將導(dǎo)電層18布置在窗口16和20的每個上，在飛機12內(nèi)操作的無線器件可以通過分別使用射頻信號路徑26和無線數(shù)據(jù)線路36來訪問皮蜂窩區(qū)天線24以用于電話或無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34而僅僅實現(xiàn)在飛機12外的連接。不能訪問皮蜂窩區(qū)天線24或無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34的、在飛機12內(nèi)(機內(nèi))的任何無線器件將因為由導(dǎo)電膜18提供的RF屏蔽而不能獲得在飛機12外部(機外)的連接。通過由導(dǎo)電膜18提供的RF屏蔽，對于所有的無線蜂窩器件22和所有的無線網(wǎng)絡(luò)器件32阻擋通信路徑66。本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)10也降低了從機身14逃逸的電磁輻射的幅度，所述電磁輻射是由于從無線蜂窩器件22或無線網(wǎng)絡(luò)器件32的發(fā)射而引起的，所述電磁輻射穿透窗口16并且沿隨沿著導(dǎo)電機身14表面的傳播路徑以影響多個安全重要導(dǎo)航和通信系統(tǒng)天線68(用于導(dǎo)航和通信)，所述多個安全重要導(dǎo)航和通信系統(tǒng)天線68被安裝在機身14的外表面上。這種輻射可以潛在地干擾飛機12的飛行操作。
如圖2最佳地看出，皮蜂窩區(qū)天線24和無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34的每個被定大小以容納一個或多個無線器件。要安裝的皮蜂窩區(qū)天線24和無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34的數(shù)量依賴于幾個因素，包括飛機12的大小、機身14的幾何形狀、在使用飛機12期間要操作的無線器件的預(yù)期數(shù)量和其他因素，所述其他因素包括每個無線器件的預(yù)期功率輸出、每個無線器件的工作頻率、無線器件與皮蜂窩區(qū)天線24和無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線34的每個的相近程度。圖中示出了示范的一對無線蜂窩器件22。所示的示范無線網(wǎng)絡(luò)器件32包括無線筆記本計算機76和個人電子器件，諸如個人數(shù)字助理58。
圖2也示出了在飛機12中布置的至少一個座艙窗口。每個座艙窗口80通常包括一個導(dǎo)電膜82，它可以對座艙窗口80去冰和去霧。在未配備導(dǎo)電膜82的去冰能力的飛機上，可以在每個座艙窗口80上應(yīng)用導(dǎo)電膜18和本發(fā)明的接地方法。
圖2示出了具有通信路徑的一個優(yōu)選實施例，所述通信路徑使用天線40、衛(wèi)星42和地面站46。顯然，衛(wèi)星42和地面站46是在飛機12和任何地面通信終端之間的通信路徑中布置的器件的示范。本發(fā)明的另一個實施例使用在外部天線84和地面站46之間的直接通信。對于這種手段(以虛線所示)，外部天線84最好被安裝在機身14的底部，在此它具有到地面站46的無阻礙的通信路徑。
可以從圖3中最佳地看出，以剖面示出了窗口16的通常的民用飛機配置，其中窗口16(被示出為組件)與飛機12的機身14中的窗口開口接觸。窗口16包括外部窗格86、內(nèi)部窗格88、作為艙室壁的一部分的保護窗格90。保護窗格90通常被提供在飛機的機身的乘客側(cè)上，密封件94是窗口組件16的組成部分，用于將內(nèi)部窗格88和外部窗格86結(jié)合，并且防止加壓的艙室空氣通過在窗口16和窗口鍛件(forging)96之間的接口逃逸，所述窗口鍛件96附在機身14上。窗口窗格86和88通常由塑料組成。但是，窗口窗格材料也可以是玻璃或多種材料的合成物。當(dāng)飛機飛行高度提高時，飛機的內(nèi)部壓力超過外部壓力，窗口16通常向外移位，它將密封件94壓緊，以便避免內(nèi)部空氣逃逸。
通常的民用飛機包括一般由塑料材料組成的艙壁92，它在乘客身邊面向飛機的內(nèi)殼布置。保護窗格90可連接地被布置到艙壁92上。機身14的外表面100在窗口開口處被插入所述窗口開口的多個窗口鍛件96在結(jié)構(gòu)上加強。所述外部表面100和窗口鍛件96通常由導(dǎo)電的金屬材料形成。使用復(fù)合材料的一種飛機12的替代碳纖維外表面100也是導(dǎo)電的，并且提供有效的RF屏蔽能力。除了窗口16之外，多數(shù)民用飛機的整體機身14因此是導(dǎo)電的，并且形成對穿透飛機的外表面100的無線電磁輻射的屏障。按照本發(fā)明，導(dǎo)電膜18沿著每個窗口16的外部窗格86和/或內(nèi)部窗格88布置。在圖3所示的優(yōu)選實施例中，導(dǎo)電膜18被布置在窗口16的內(nèi)部窗格88的內(nèi)面?zhèn)?02上。導(dǎo)電的母線104被大致布置在內(nèi)部窗格88的周邊，并且與導(dǎo)電膜18電連接。夾具106被偏移以與母線104接觸，并且經(jīng)由固定器108和托架110被固定到窗口鍛件96。從諸如金屬之類的導(dǎo)電材料中選擇夾具106、固定器108和托架110，以便經(jīng)由母線104、夾具106、固定器108和托架110將與導(dǎo)電膜18接觸的電磁輻射接地到窗口鍛件96和機身14的表面100。
導(dǎo)電膜18將每個窗口16的表面區(qū)域接地到飛機的外表面100。這形成了在飛機的機身內(nèi)的法拉第籠，其中電磁能量既不能進入也不能逃逸機身14。來自在飛機內(nèi)的無線通信器件的電磁輻射在每個窗口16被導(dǎo)電膜18阻擋。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，獨立的夾具106被使用，并且在與母線104接觸的每個窗口16的周邊相間地排列。在普通的民用飛機上，使用大約10個夾具106來向窗口鍛件96安裝每個窗口16。夾具106對窗口16加壓以將其頂住向母線104提供良好電接觸的窗口鍛件96。當(dāng)通過提高不同的艙室壓力而將窗口16壓到窗口鍛件96中時，夾具106保持與母線104接觸。因此，當(dāng)飛機12改變高度時，夾具106的彈簧載荷保證與母線104的良好電接觸。
接著參見圖4，其中示出了窗口16的示范內(nèi)部窗格88，它具有在其表面上布置的導(dǎo)電膜18。導(dǎo)電膜18包括塑料、半透明膜112，它具有在其上形成的薄導(dǎo)電涂層114。導(dǎo)電涂層114通常由金屬或金屬氧化物形成。通常使用金或銀。VA的Martinsville的CP膠片股份有限公司制造了一種示范的半透明膠片112。CP膠片股份有限公司的導(dǎo)電膜被布置在塑料聚合物基底上。金膜被布置在其上，并且熱穩(wěn)定的清晰硬涂層膠片被敷在其上。CP膠片股份有限公司的導(dǎo)電膜具有大約75％或更大的可見光透射率，并且表面電阻的范圍為大約每平方英寸4.5-10歐姆。
在一個優(yōu)選實施例中，母線104與導(dǎo)電膜18一起形成，并且作為嵌花(appliqué)被施加。也可以通過絲網(wǎng)印制法、噴涂或蒸發(fā)來形成導(dǎo)電膜18和母線104。通常由金屬形成，所述金屬比用于導(dǎo)電膜18的透明導(dǎo)電部分的金屬厚。因此，母線104是不透明的，并且比半透明導(dǎo)電膜具有低得多的電阻。母線104不防礙或損害窗口16的光學(xué)性能，因為它被布置在其周邊周圍。母線104被施加到聚合物導(dǎo)電膜18的同一表面，在此表面上被施加了半透明導(dǎo)電涂層。這能夠在所述半透明導(dǎo)電表面和母線104之間進行良好電接觸。粘合劑(未示出)被施加到與具有母線104的一側(cè)相對的、導(dǎo)電膜18的表面。
示出示范內(nèi)部窗格88，它具有0.6厘米(0.25英寸)的母線寬度“B”、9.9厘米(3.9英寸)的窗口角半徑“C”、28.7厘米(11.3英寸)的窗口寬度“D”、38.9厘米(15.3英寸)的窗口高度“E”。應(yīng)當(dāng)顯然的是，這些尺寸是可用于飛機或任何移動平臺用途的多種窗口尺寸的示范。
如在圖5中最佳可見，本發(fā)明的優(yōu)選實施例使用窗口嵌花116，它由具有合為一體的母線(未示出)和粘合敷層的導(dǎo)電涂敷聚合物片118組成。保護敷層120用于覆蓋窗口嵌花116的粘合表面。通過在箭頭“F”的方向上剝?nèi)ケＷo敷層120并且在箭頭方向“G”上向窗口按下粘合表面而且小心避免空穴或氣泡，將窗口嵌花116施加到窗口122。在窗口122的內(nèi)部窗格124上安裝窗口嵌花116被演示。聚合物片118具有粘合敷層(未示出)，當(dāng)將聚合物片118在安裝方向“G”上按在內(nèi)部窗格124上時，粘合敷層附著在內(nèi)部窗格124上。
如在圖6中最佳可見，本發(fā)明的一個替代實施例提供了一個窗口組件130，它具有外部窗格132、內(nèi)部窗格134和作為壁板136的一部分的保護窗格135。密封件138被布置在外部窗格132、內(nèi)部窗格134和移動平臺的外部表面140之間。至少一個母線142被布置在內(nèi)部窗格134的周邊的附近。在圖6所示的實施例中，可以使用也可以不使用夾具來將窗口組件130保持在位。在這個實施例中，夾具不提供到機身的接地路徑。相反，在每個母線142和外部表面140或窗口鍛件146之間布置一個或多個接地條144。使用固定器148來連接每個接地條144。半透明導(dǎo)電膜涂層150被布置在內(nèi)部窗格134上，并且電連接到母線142。
參見圖7，用于控制在移動平臺內(nèi)的無線器件傳輸?shù)牟襟E包括在步驟200中，在移動平臺的多個窗口的每個上施加導(dǎo)電屏蔽。在步驟202，每個導(dǎo)電屏蔽電接地到移動平臺。隨后在步驟204中，使用收發(fā)機來從在移動平臺上的乘客無線器件中收集電磁輻射的一部分。在步驟206中，電磁輻射的所述部分被發(fā)送到遠(yuǎn)離移動平臺的器件。在附加步驟208中，所述輻射部分按照蜂窩電話頻率范圍和因特網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)無線接入點頻率范圍的每個進行區(qū)分。在第一并行步驟210中，使用皮蜂窩區(qū)天線來收集在蜂窩電話頻率范圍中產(chǎn)生的輻射。在第二并行步驟212中，網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線用于收集在因特網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)無線接入點頻率范圍中產(chǎn)生的輻射。
本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)提供幾個優(yōu)點。通過使用被布置移動平臺的每個窗口上的導(dǎo)電膜來阻止RF信號進入或退出飛機機身，可以防止在無線通信器件和移動平臺外部的基站之間的直接通信。這防止例如當(dāng)飛機在飛行高度時在飛機上使用的無線通信器件直接訪問多個地面蜂窩基站和網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)提供了內(nèi)部皮蜂窩區(qū)和/或無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，用于與乘客操作的無線器件進行無線通信。所述皮蜂窩區(qū)和無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)到飛機機艙內(nèi)的無線乘客器件的接近使得這些器件能夠以很低的功率電平通信，進一步降低了干擾飛行重要飛機電子設(shè)備的可能。諸如蜂窩電話之類的許多無線器件將它們的發(fā)送功率自動調(diào)整到建立和保持與皮蜂窩區(qū)通信所需要的最小程度。與蜂窩電話需要從未配備本發(fā)明的RF窗口屏蔽的通常飛機內(nèi)建立與地面蜂窩基站的直接通信所需要的功率電平相比較，將皮蜂窩區(qū)布置在飛機機艙內(nèi)接近乘客蜂窩電話的位置導(dǎo)致發(fā)送功率電平大大降低(通常為幅度級(order of2amplitude))。因此，本發(fā)明的機內(nèi)皮蜂窩區(qū)有效地降低了在飛機的機身內(nèi)的總計RF功率密度。這降低了在飛機機艙內(nèi)所感應(yīng)的RF輻射對健康的不利影響，并且降低了對于飛行重要飛機電子設(shè)備的干擾。
當(dāng)?shù)湫偷姆涓C電話必須長距離通信并且引發(fā)在通過機身和未屏蔽窗口開口的傳播期間的信號損失時，可以發(fā)出500mW或更多的功率，其中所述長距離是處于巡航高度的飛機和地面基站之間通常存在的。相反，本發(fā)明允許乘客無線器件和皮蜂窩區(qū)/網(wǎng)關(guān)以很低的功率工作，即10mW或更少。通過使用本發(fā)明的導(dǎo)電膜來阻擋經(jīng)由移動平臺的窗口的輻射路徑，來自在移動平臺內(nèi)的無線器件的電磁輻射不能通過窗口逃逸，并且引起對移動平臺的外部安裝天線的干擾。這迫使乘客無線器件連接到機內(nèi)皮蜂窩區(qū)/網(wǎng)關(guān)，或者如果機內(nèi)皮蜂窩區(qū)/網(wǎng)關(guān)不支持它們的通信標(biāo)準(zhǔn)，則將通過本發(fā)明的屏蔽飛機窗口的衰減來禁止所述器件工作。多數(shù)蜂窩電話當(dāng)它們不能與蜂窩基站通信時(在飛機內(nèi)或飛機外)將進入超國家模式(hybernation mode)。
通過使用皮蜂窩區(qū)天線，提供了大約100米或更少的服務(wù)范圍，這對于在通常的移動平臺的閉合空間內(nèi)的操作是足夠的。使用多皮蜂窩區(qū)天線和/或無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)也提供由位于移動平臺內(nèi)任何位置的無線器件訪問移動平臺的天線的操作訪問。本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)10可工作在大約100kHz到大約100gHz的頻率范圍內(nèi)。
今天使用的普通無線電話系統(tǒng)被設(shè)計用于由于多徑衰落、物體穿透(建筑物等)等而導(dǎo)致的、在基站64和無線蜂窩器件22之間的最多大約39分貝(dB)的環(huán)境損失。蜂窩系統(tǒng)被設(shè)計用于以蜂窩基站和手機之間的幾英里的最大范圍來工作，即使具有上述的附加的30dB的環(huán)境損失也是如此。因此，當(dāng)飛機在地面上時，尤其是當(dāng)蜂窩塔接近飛機時——因為它們經(jīng)常在飛機場，窗口屏蔽衰減的30dB可能不足以禁止在地面基站和飛機乘客蜂窩電話之間的通信。但是，一旦飛機達到巡航高度，則通常距離地面基站有幾英里的范圍，以便30dB的窗口屏蔽衰減足夠禁止與地面的通信。
本發(fā)明的導(dǎo)電膜引入大約30dB或更多的RF信號衰減，以便有效地阻擋由在移動平臺的窗口的無線蜂窩文件產(chǎn)生的電磁輻射。產(chǎn)生小于或大于30dB的衰減的導(dǎo)電膜也可以用于本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)中。本發(fā)明的導(dǎo)電膜也可以被布置在分層的窗口內(nèi)，即多窗格窗口，它被構(gòu)造為導(dǎo)電膜的中間層與窗口的聯(lián)接窗格接觸。在本發(fā)明的另一個實施例中，可以使用一個或多個接地條(即圖6所示的項目144)來補充圖3所示的夾具106。與本發(fā)明的系統(tǒng)兼膝上型計算機和電子筆記本、無線接入點、Wi-Fi便攜器件等等。
本發(fā)明也提供了一種附加的網(wǎng)絡(luò)安全優(yōu)點，因為使用無線器件的外部侵入者由于由屏蔽的窗口提供的RF隔離而導(dǎo)致不能訪問在飛機機身內(nèi)的無線基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的說明本質(zhì)上僅僅是示范性的，因此不脫離本發(fā)明的要旨的改變打算在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這樣的改變不被看作與本發(fā)明的精神和范圍的脫離。
權(quán)利要求
1.一種移動平臺窗口系統(tǒng)，能夠衰減在所還移動平臺的內(nèi)部和外部之間的電磁輻射，其中所述移動平臺的外殼限定在所述內(nèi)部和外部區(qū)域之間的邊界，所述窗口系統(tǒng)包括在所述移動平臺上布置的至少一個窗口；被施加到所述窗口的電磁輻射屏蔽層；和將所述屏蔽層加入所述移動平臺的所述外殼中的至少一個導(dǎo)電件。
2.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，包括具有多個窗格的所述窗口；和所述屏蔽層，可操作來當(dāng)被施加到所述窗格的至少一個的表面時形成導(dǎo)電層。
3.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述屏蔽層包括半透明的、基于金屬的膜。
4.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，包括具有多個窗格的所述窗口；和所述屏蔽層，可操作來當(dāng)被布置到接近所述窗格之一時形成導(dǎo)電中間層。
5.按照權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中所述多個窗格包括外部窗格、中間窗格和被布置在所述中間窗格內(nèi)部的保護窗格，所述外部和中間窗格通過空氣容積獨立地相隔。
6.按照權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中所述屏蔽層被布置在面向所述中間窗格的表面的內(nèi)部區(qū)域上。
7.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述屏蔽層包括金屬膜，它具有用于安裝所述屏蔽層的粘結(jié)層。
8.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述屏蔽層包括直接被布置在所述窗口上的金屬層。
9.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)電件包括自偏離而與所述屏蔽層接觸的彈簧夾具。
10.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，包括至少一個母線，電連接到所述屏蔽層，用于限定在所述屏蔽層和所述外殼之間的電接地路徑的第一部分；和機械固定器，可操作地將所述導(dǎo)電件加入所述外殼中，所述導(dǎo)電件和所述固定器限定所述電接地路徑的第二部分。
11.按照權(quán)利要求9的系統(tǒng)，包括至少一個接地條，用于將每個所述母線電鏈接到所述外殼。
12.一種用于限制通過一個或多個窗口的電磁輻射的系統(tǒng)，所述窗口穿過移動平臺的外殼，所述電磁輻射通過位于所述外殼內(nèi)的無線器件來產(chǎn)生，所述系統(tǒng)包括電磁輻射屏蔽層，被施加到所述窗口，并且電接地到所述外殼；至少一個無線收發(fā)機集線器，位于所述外殼內(nèi)，與所述無線器件進行無線通信；機外通信器件，遠(yuǎn)離所述外殼，與所述收發(fā)機進行無線通信；其中所述屏蔽層可操作地衰減電磁輻射，以便僅僅在所述收發(fā)機和所述機外通信器件之間可進行在移動平臺和所述機外通信器件之間的通信。
13.按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，包括安裝在外殼上的天線，它與每個所述收發(fā)機集線器通信，用于無線鏈接每個所述收發(fā)機集線器和所述機外通信器件。
14.按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中每個所述無線收發(fā)機集線器包括皮蜂窩區(qū)基站，用于與多個無線電話手機通信。
15.按照權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中所述電磁器件輻射具有在蜂窩電話頻率范圍內(nèi)的頻率范圍，并且與每個所述皮蜂窩區(qū)基站兼容。
16.按照權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述至少一個收發(fā)機集線器的每個都包括用于與多個無線電話手機通信的皮蜂窩區(qū)基站和用于與多個無線網(wǎng)絡(luò)器件通信的無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)之一。
17.按照權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述電磁器件輻射包括一個頻率范圍，所述頻率范圍根據(jù)與所述皮蜂窩區(qū)基站兼容的蜂窩電話頻率范圍和與所述無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)兼容的因特網(wǎng)協(xié)議無線接入點頻率范圍的每個而來。
18.按照權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述機外通信器件包括衛(wèi)星和地面通信終端之一。
19.按照權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包括收發(fā)機，與每個所述收發(fā)機集線器通信；路由器，與所述收發(fā)機通信；服務(wù)器，與所述路由器通信；衛(wèi)星通信收發(fā)機，在所述路由器和所述外殼安裝的天線之間通信。
20.按照權(quán)利要求19的系統(tǒng)，包括一個電導(dǎo)體，它形成位于每個所述收發(fā)機集線器和所述收發(fā)機之間的電路徑。
21.一種用于控制與乘客無線器件相關(guān)聯(lián)的電磁輻射的信號路徑的系統(tǒng)，所述乘客無線器件被用在飛機上，所述飛機具有至少一個窗口和導(dǎo)電外層，所述導(dǎo)電外層限定在飛機內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域之間的邊界，所述系統(tǒng)包括導(dǎo)電涂層，被施加在每個所述窗口上，所述導(dǎo)電涂層可操作地形成至少一個部分接地路徑，用于衰減在所述窗口和所述外層之間的所述輻射；天線，連接到所述外層；至少一個收發(fā)機集線器，位于所述內(nèi)部區(qū)域內(nèi)，所述收發(fā)機集線器通過所述外層可通信地鏈接到所述天線；機外通信器件，遠(yuǎn)離飛機，與所述天線進行無線通信；和無線信號路徑，被形成在所述天線和所述機外通信器件之間，可操作用于允許通過所述收發(fā)機集線器在乘客無線器件和所述機外通信器件之間的電磁輻射的雙路通信。
22.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中所述機外通信器件包括衛(wèi)星。
23.按照權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其中所述機外通信器件還包括與所述衛(wèi)星通信的地面通信系統(tǒng)。
24.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)電涂層包括位于塑料膜上的金屬層。
25.按照權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中所述信號路徑包括雙路無線電磁輻射路徑，用于具有小于等于100gHz的頻率范圍的發(fā)送和接收信號。
26.一種控制與在移動平臺上的乘客無線器件相關(guān)聯(lián)的電磁輻射的方法，包括步驟在所述移動平臺的多個窗口的每個上施加導(dǎo)電屏蔽；將每個導(dǎo)電屏蔽電接地；使用位于所述移動平臺內(nèi)的收發(fā)機集線器來收集電磁輻射的一部分；向遠(yuǎn)離所述移動平臺的器件發(fā)送所述電磁輻射的所述部分。
27.按照權(quán)利要求26的方法，包括將所述輻射的所述部分在蜂窩電話頻率范圍和因特網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)無線接入點頻率范圍的每個之間區(qū)別。
28.按照權(quán)利要求27的方法，包括使用皮蜂窩區(qū)天線來作為所述收發(fā)機集線器以收集在所述蜂窩電話頻率范圍內(nèi)的所述輻射。
29.按照權(quán)利要求27的方法，包括使用網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)天線來作為所述收發(fā)機集線器，以收集在所述因特網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)無線接入點頻率范圍中的所述輻射。
30.按照權(quán)利要求27的方法，包括向衛(wèi)星發(fā)送所述輻射的所述部分；和從所述衛(wèi)星向地面接收站轉(zhuǎn)發(fā)所述輻射的所述部分。
31.按照權(quán)利要求30的方法，包括使用所述地面接收站來在所述蜂窩電話頻率范圍和所述因特網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)無線接入點頻率范圍的每個中轉(zhuǎn)發(fā)射頻能量。
全文摘要
一種用于限制通過移動平臺外殼的窗口的無線電磁器件輻射的發(fā)送的系統(tǒng)和方法。移動平臺包括在外殼上的至少一個窗口。一個屏蔽層被施加到窗口和電接地到所述外殼。至少一個收發(fā)機集線器位于所述移動平臺內(nèi)，用于接收和/或發(fā)送電磁器件輻射。一個機外通信器件與所述收發(fā)機集線器無線通信。所述屏蔽層衰減與所述窗口接觸的輻射的一部分。因此僅僅可操作在收發(fā)機集線器和機外通信器件之間的通信路徑。屏蔽層有效地阻擋經(jīng)由窗口路徑的無線器件發(fā)送和/或接收，降低了干擾移動平臺電子系統(tǒng)和干擾地面通信系統(tǒng)的可能。
文檔編號B64C1/14GK1551245SQ200410042258
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月12日
發(fā)明者邁克爾·D·L·夏佩爾, 戴維·W·博加特, W 博加特, 邁克爾 D L 夏佩爾 申請人:波音公司