CN1048839C - 具有外部通信链路的信用卡式寻呼机 - Google Patents

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Abstract

一种具有包围着一个底板和安装在该底板上的电子电路的机壳的信用卡寻呼机。一个信息连接装置包括至少一个模压的光波导，该光波导具有在其一端安装光电器件的纤芯和该纤芯的第二端被安置在将能够从机壳外部容易接触的底板上，以便通过该第二端传送光信息信号。

Description

具有外部通信链路的信用卡式寻呼机
本发明涉及信用卡式寻呼机，更具体地讲是涉及具有外部通信链路的信用卡式寻呼机，以便利用来自该信用卡式寻呼机的信息和向该信用卡式寻呼机提供信息。
当前，在市场上可以得到信用卡式寻呼机，信用卡式寻呼机名称是来自这种寻呼机有近似于信用卡大小的这样一个事实。通常，这种寻呼机由包括一个低功耗液晶器件(LCD)矩阵的小型字母-数字屏/显示器组成。该寻呼机经过射频信号接收电话信号和消息，从一些最近的概念上讲，实际上能够在返回的射频信号中发送或重发简单的消息(例如，确认信号)。一个主要问题是，这种寻呼机仅能够承担少量几项任务，和由于在射频信号上数据的局限，从发送器向信用卡式寻呼机发送视频信号(已压缩的或其他形式的)的太多显示点阵可能损害系统的性能。
由于大小和形状不能改变，使信用卡式寻呼机进行外部连接是相当困难的。信用卡式寻呼机的大小和形状是这种设备的主要优点，任何改变形状的连接或使其丧失方便性都是不能接受的。但是，如果有可能在信用卡式寻呼机和外部设备之间进行信息连接的话，则有可能获得许多优点。例如，信用卡式寻呼机收到的消息可能被存储和在外部打印机上定期地被打印。有可能实现对信用卡式寻呼机的重新编程(地址、预存消息等等)等等。利用磁磁合已经做了与信用卡(不是信用卡式寻呼机)通信的某些尝试。然而，这种类型的通信严重地限制了信息转移的数量与速度。因此，在外部设备与信用卡式寻呼机之间快速和方便地连接信息的设备是非常需要的。
本发明的另一个目的是提供一种新的和改进的具有外部通信链路的信用卡式寻呼机。
本发明提出了一种具有外部通信链路信用卡式寻呼机，其特征在于：
具有包围着一个底板和安装在底板上的电子电路的外壳的信用卡式寻呼机；
一个光发收信机模块包括：
一个具有光输入端和电端子的光检测器，
一个具有光输出端和电端子的光发生器，
一个包括多个空间分开的光导纤芯的光波导，每个纤芯具有分别在光波导的第一和第二端可以通过光的第一和第二端，该光波导还具有形成在光波导第二端的对准导槽，
光检测器固定到光波导第一端，该检测器具有与多个纤芯的第一纤芯的第一端对准的光输入端，和
光发生器固定到光波导的第一端，该发生器具有与多个纤芯的第二纤芯的第一端对准的光输出端；和
光波导利用连接到信用卡式寻呼机电子电路的光检测器和光发生器的电端子安到信用卡式寻呼机的底板上，光波导还被安装为使光波导的第二端和在光波导的第二端上形成的对准导槽是从外壳的外面容易接触到的，
一个信息连接装置，具有至少一个模压的具有一个纤芯的光波导，该纤芯在其一端安装一个光电(photonic)器件并且纤芯的第二端被安置在从寻呼机的外壳的外部容易接触的位置，以便通过该第二端进行光信息通信。
参照各附图：
图1是含有本发明的具有外部信息连接装置且该连接装置部分已被拉出的信用卡式寻呼机的透视图；
图2是如图1所表示的具有外部信息连接装置的信用卡式寻呼机的一部分的放大透视图；
图3是从图1的线3-3看外部信息连接装置的一部分，该连接装置的一部分已经拉出的截面图；
图4是图3为一部分被大大地放大了的截面图；
图5是从图4的线5-5看去，图4的部分的横断面图；
图6是具有相连接的进行通信的外部设备的信用卡式寻呼机的简化框图。
具体参照图1，透视图表示包含有本发明向具有外部信息连接装置12，并且该装置的一些部分已被拉出来的信用卡式寻呼机10。外部信息连接装置12包括安装在信用卡式寻呼机10上的第一光收发信机模块13，以便经过信用卡式寻呼机10的外壳11伸出和容易与其外部相连接。外部信息连接装置12还包括具有与光收发信机模块13相同的第二光收发信机模块的外部设备(未示出)和每端具有连接器15(仅表示出一端)的带状光纤14。连接器15包括一对向外延伸的插针16，设计为将与光收发信机模块13的一个边缘上的对准导槽或套筒17相插合。插针16对准在带状光纤14上的多个光通道，和连接器15具有位于对准套筒17之间的光输入/输出端(将要予以说明)。应当这样理解，即一般连接器15也将是以套筒构成的，和光通道(带状光纤14)的各端点将被抛光，以便在光收发信机模块13中与光输入/输出端无间隙地相连接。而后插针16被插入和通过摩擦啮合，锁合等方式或者固定在连接器15的套筒中或者固定在光收发信机模块13中。
在这个具体的例子中，信用卡式寻呼机10包括显示器20和多个控制键21。显示器20例如是本专业所公知的形式的LCD显示器。控制键21是可以通过一层例如外壳11的保护膜进行操作的那种类型，并且执行例如电源开/关，从存储器中检索消息等等适当操作信用卡式寻呼机10所必需的各种功能。
通常，信用卡式寻呼机10的外壳11包括通过注塑模压形成在上部和下部22和23的光收发信机模块13。通过模压部分22和23模压形成的信用卡式寻呼机10的外壳11是一种公知的工艺，在本说明书将不做进一步的说明。当利用通过模压部分22和23来密封信用卡式寻呼机10的内部元件和光收发信机模块13时，本专业的技术人员将会了解可能有许多不同类型的密封方法可以采用，这要取决于具体的制造技术，环境等等因素。一般来说，不考虑外壳11的型式和是如何形成的，寻呼机的尺寸要近似于一毫米或更薄数量级的信用卡。
具体参照图2，说明了光收发信机模块13的内部元件的透视图。提供了一块用于安装将要描述的各种元件的电气互连和安装板25，为了更好地说明，板25相对于其他元件被大大地放大了。板25可以简单地是标准镀银铜箔板或印制电路板，或在本实施例中，该板可以是设计为必须安装许多集成电路芯片的多层电路板。另外，当板25在本实施例中仅表示为承载光收发信机模块13的元件时，可以理解为信用卡式寻呼机10的底板将可以代替板25并且这些元件可以直接安装在底板上，或印刷电路板上，以承载信用卡式寻呼机10的各个元件。构成电的输入/输出端18的引线结构方便地结合到多层电路板中和以任何公知方式电气连接到板25的上表面上的电导体26。板25具有由延伸在安装区域27和28之间的电导体31和延伸在安装区域27和29之间的电导体32限定的三个不同的安装区域27、28和29。
在这个具体实施例中，光接口35在安装区域27上固定地安装在板25上，集成电路36和37分别在安装区域28和29固定安装在板25上。光接口35包含所有的光/电和电/光变换电路，从而从收发信机模块13的其它部分中分离出所有的严格的光对准问题。另外，在该实施例中，集成电路36和37通过导电环氧树脂封装以便直接安装，但也应理解，可以利用连接和安装到电导体26、31和32的任何方便的方法。集成电路36包括发信机电路，用于按照在电输入/输出端18接收的信号驱动含在光接口35中的光发生器。集成电路37含有接收机电路，用于通过含在光接口35中的光检测器按照由光接口35接收的光信号接收产生的电信号。为了便于说明起见，利用了两个分别的集成电路36和37，但是应当理解为，该两个集成电路可能包含在一个半导体芯片中。
利用CMOS门电路，特别是在包含发信机的集成电路36中，因为CMOS门能够直接驱动诸如VCSEL之类的光发生器，从而不需要复杂的、定制的发信机电路。此外的原因是该门电路是非常简单的，这种使用是由于要利用这种电路的速度与低功耗。要求未预偏置的激光器，以便于标准的CMOS数字元件能够直接连接到激光器，而不带有单个的串联的电阻(用于电流限制)。这种概念，本文中称为“直接驱动”，大大地简化了发信机电路和显著地改善了光收发信机的制造方法。由自关断元件ECL直接驱动光发生器也能用来简化发信机电路。能够利用ECL自关断元件的例子是可以从MOTOROLA公司得到的ECLinPS序列MC10E107FN异或门。
因此，与发信机电路相连的每条光通道的数据发送能力是由CMOS门确定在一个初始速度上(由MOTOROLA公司制造的1.2μm ACT序列门提供150Mb/s的传输速率)，这样取决于所用具体的CMOS类型，光收发信机13可以提供从几Mb/s到高于1Gb/s的并行数据转移速率。这种数据转移速率的范围使光收发信机模块13特别适合于在信用卡式寻呼机10中使用。
图3是从图1的线3-3看光收发信机13的一部分的断面图，其中光收发信机的一些部分已被去掉。在这个优选的实施例中，光接口35包括一个模压的光波导40，该光波导可以从图4和5中更详细地看出。图4是大大地放大了的光接口35和模压的光波导的断面。图5是从图4中线5-5看模压的光波导40的横断面图。
模压的光波导40由第一包层42、第二包层44和纤芯45组成。第二包层44在其内表面模压有轴向延伸的槽，该槽设计为在其中容纳未处理的纤芯材料。通常，模压的第一包层42和模压的第二包层44的内表面由形成光波导40的纤芯45和起到粘合作用的和一种透光聚合物的透光材料粘合在一起的。透光材料通常可以是诸如环氧树脂、塑料、聚酰亚胺或类似的任何一些材料。一般，这些透光材料的折射系数的范围从1.54至1.58。应当理解为，形成光波导的纤芯45的折射系数应当至少大于包层42和44的折射系数0.01。
在该具体的模压光波导40的实施例中，环氧树脂被用于将第一包层42的内表面粘合到第二包层44的内表面上。环氧树脂的应用是以完全充满第一包层42的槽的方式实现的，从而形成纤芯45。另外，由于具有完全由包层42和44包围的纤芯45，所以纤芯45具有良好的导光或光信号的特性。此外，在配合包层42和44的折射系数的模压光波导40中其容量是适用的。
除此以外，第二包层44具有附着在其下表面的接地平面，或接地导体46。另外，多个电导体50，在本实施例中是每个纤芯45一个，被模压入第一包层42。例如，导电体50是以柔性导线结构设置的，该导线结构在半导体技术领域中是公知的。接地导体46和导体50是由任何方便的电导体材料，诸如铜、铝、金、银等构成的。
正如特别是在图4和5中所看到的那样，电导体50被模压入第一包层42和每个导体具有在模压的光波导40的端面55上形成电气可接触的接点52的第一端。电导体50延伸进入第一包层42的主体和在57处被弯曲了通常为两个90°的弯，以便每个电导体50的外部可接触部分58位于第一包层42的上表面和有利于从外部对其它的连接。在第一包层42的上表面的外部可接触部分58的位置根据外部电连接的具体应用、位置、类型将予以制做。例如，部分58可能成为用于光波导50到底板25的倒装连接的位置，或直接连接信用卡式寻呼机10的底板，显而易见，在直接连接的情况，到光接口35的引线将会变窄。
接地导体46可以模压入包层44，或与包层44一起模压，或者可以在包层44形成以后淀积在其上面。另外，当接地平面46在该具体实施例中称为接地平面时，本专业的技术人员将理解为，在某些特殊应用情况下，接地导体46可以被模压入第二包层44，和可以类似于电导体50包括多个分别的导体。在任何情况下，接地导体46通常包括位于第二包层44的一端60的外部可接触电触点59，该端60位于与第一包层42的端55的同一平面，该两者限定了光波导40的第一端。包括外部接触到对准套筒17的相对的表面限定了光波导40的第二端。另外，通常接地导体46包括位于第二包层44的外表面的外部可接触的电气部分62。
光阵列70被表示为附着在光波导的第一端，该光阵列70包括至少一个光检测器和一个光发生器。在该具体实施例中光阵列70包含20个光器件72。光器件72可以是现有技术已知的用于检测光或产生光的任何器件，或者任何它们的组合，诸如光检测二极管、光发射二极管、垂直腔表面发射激光器、任何其他已知激光器、场发射器件等。每个光器件72包括在光阵列70表面75的光输入/输出端74。每个光输入/输出端74与一个不同的纤芯45对准，对便对准纤芯45传来的光进入光器件72的输入/输出端74或者由光器件72产生的光离开输入/输出端74进入已对准的纤芯45和从而传导到相对端。
每个光器件72具有位于光阵列70的表面75上的一对分割开的电端子，以便一个端子连接到相邻的，或相关的接点52，已对准的纤芯45和另外的端子连接到接地导体46的接点59。每个光器件72的电端子连接到相邻的、或相关的接点52和59，已对准的纤芯45则在64和65(见图4)通过诸如导电环氧树脂、焊料、焊料胶等焊接或易熔连接材料来连接。一般来说，由于电导体50是模压入包层42的和接地导体46是模压入、或淀积在包层44的表面上的，所以利用通常的机器人能够使接点52和59的定位有足够的精度，从而使光输入/输出端74与纤芯45能满意地对准。利用将每个光器件72的一对端子与接点52和59的简单对准，而同时利用选择n位置夹持机器人(pick’n place die/robot)的向上和向下视觉系统能够实现严格的±0.1毫米(或±0.2微米)的放置。如果方便的话也可以由人工执行固定操作。
一旦光阵列70被物理上的和电气上的固定到光波导40上，光接口35被表面安装到板25上。对光器件72的电连接可以通过一些方便的办法实现，诸如在外部可接触部分58与各接点之进行丝焊接78(见图3)，或通过底板25上的焊接区，或者如上之已提到过的利用外部可接触部分58作为倒装焊接的位置。一般情况下，对接地导体46的单一接触提供了对所有光器件72的相对一侧连接。因此，20个光器件72的每一个通过电导体31或者连接到集成电路36的发信机电路或者通过电导体32连接到集成电路37的接收机电。当所有的元件固定地安装到板25上，该组件安装到信用卡式寻呼机10的底板上并且电气上连接到其各个部件。正如上之所说明的那样，通过某些方便的方法，诸如利用上边塑料模压多出来的部分和下边塑料模压多出的部分22和23信用卡式寻呼机被密封在外壳11中。在密封过程中必须保证插针16和纤芯45的可插入性。
光输入/输出端由光波导40的纤芯45支持在光器件72的光输入/输出端与带状光纤14和连接器15中的光通道之间。在带状光纤14和连接器15中的20个光通道与光波导40的纤芯45的对准是通过连接器15的插针16啮合光波导40的套筒17来实现的。一般，连接器15通过压力弹簧锁定机械(未示出)保持与光收发信机模块13的连接。在该具体实施例中，利用了20个通道，其中8个用于从光收发信机模块13发送光信号，其中8个用于向光收发信机模块13发送光信号和四个附加通道用于时钟信号、奇偶校验和信号交换。在这里所利用的8比特数据的并行发送和接收的20个通道的同时，本专业的技术人员将应当理解，如果需要的话，则可以利用更多的或更少的通道。
具体参照图6，其中表示出信用卡式寻呼机10、外部信息连接装置12、和通过外部信息连接装置12用于格式化要发送信用卡式寻呼机10的和从信用卡式寻呼机10接收的信息的外部设备80的简化框图。信用卡式寻呼机10包括控制单元85，该单元连接从电池86接收电功率，和提供电功率和各种控制信号给射频接收机87，射频发送机88、存储器89和显示器90。所有这些部件以公知的方式操作，因此寻呼操作在本文将不予以详细说明。
在该具体实施例中，外部设备80包括计算机92、键盘93和显示器/打印机94。当然应当理解为设备80可以是能够执行每种具体应用所要求的具体功能的任何设备或电路。外部信息连接装置12包括带状光纤14，安装在和电气连接到控制单元85的光收发信机模块13，和安装在和电气连接到计算机92的光收发信机模块95。因此，能够很快地和有效地将信号发送到信用卡式寻呼机。重新编程各种功能等等，并且能够将信号从信用卡式寻呼机10发送到计算机92，以便可以由打印机94打印消息等等。
从而，公开了一种具有外部通信链路的新的和改进的信用卡式寻呼机。另外，所公开的外部通信链路小到是以不要改变寻呼机的大小和形状，并且能够以高速率向和从寻呼机传送大量信息。以及，该具有外部通信链路的新的改进的信用卡式寻呼机是低成本制造的和简单操作的。

Claims (3)

1.一种具有外部通信链路信用卡式寻呼机，其特征在于：
具有包围着一个底板和安装在底板上的电子电路的外壳的信用卡式寻呼机；
一个光收发信机模块包括：
一个具有光输入端和电端子的光检测器，
一个具有光输出端和电端子的光发生器，
一个包括多个空间分开的光导纤芯的光波导，每个纤芯具有分别在光波导的第一和第二端可以通过光的第一和第二端，该光波导还具有形成在光波导第二端的对准导槽，
光检测器固定到光波导第一端，该检测器具有与多个纤芯的第一纤芯的第一端对准的光输入端，和
光发生器固定到光波导的第一端，该发生器具有与多个纤芯的第二纤芯的第一端对准的光输出端；和
光波导利用连接到信用卡式寻呼机电子电路的光检测器和光发生器的电端子安到信用卡式寻呼机的底板上，光波导还被安装为使光波导的第二端和在光波导的第二端上形成的对准导槽是从外壳的外面容易接触到的，
一个信息连接装置，具有至少一个模压的具有一个纤芯的光波导，该纤芯在其一端安装一个光电(photonic)器件并且纤芯的第二端被安置在从寻呼机的外壳的外部容易接触的位置，以便通过该第二端进行光信息通信。
2.根据权利要求1所述的信用卡式寻呼机，其特征在于所述的外壳和信息连接装置是由小于约一毫米的厚度构成的。
3.根据权利要求1所述的信用卡式寻呼机，其特征在于所述的信用卡式寻呼机外壳和信息连接装置还为外部光设备对准纤芯的第二端设置一个对准导槽。
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