[发明专利]便携式无线电装置及电池组配置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及无线电通信领域，更特别地涉及本质安全的便携式无线电系统。

背景技术

便携式无线电系统有时用在潜在爆炸性环境中。

应该将用在潜在爆炸性环境中的便携式无线电系统设计为满足通常被称作ATEX的欧洲联盟的欧洲议会和理事会指令94/9/EC的安全性标准，其中ATEX来源于法语词ATmosphères EXplosibles。可将满足ATEX标准的便携式无线电系统称作具有“本质安全”级别。当具有本质安全级别的便携式无线电系统在爆炸性环境中操作时，使爆炸性环境点火的可能性很小。

图1为公知的便携式无线电系统101的简化图的剖开立体图100。公知的便携式无线电系统101包括公知的无线电设备102和公知的电池组104。公知的电池组104包括电池106和限流保护电路108。公知的电池组104具有接口系统110，用于与公知的无线电系统102上的互补接口系统(未示出)耦合。接口系统110包括逻辑接触111，和包括正接触112和负接触114的直流(DC)电源接触。在公知的电池组104内，正接触112和负接触114分别连接到电池106的正端子和负端子。公知的无线电设备102还包括显示器122、小键盘124、频道选择旋钮126、音量控制旋钮128、天线132、音频功率放大器146、扬声器148、射频功率放大器156以及其它电子器件(未示出)。

利用本质安全的无线电系统，任何暴露于爆炸性环境中的短路电能不应该引起点火。应将在DC电源接触的打火花限制到足够低的能量使得即使当在公知的便携式无线电系统101中存在组件故障和/或短路时，爆炸性环境也不会点火。如果公知的便携式无线电系统101落入爆炸性环境中，或者当公知的无线电设备102和公知的电池组104在爆炸性环境中彼此断开或重新连接时，可能在接口系统110的DC电源接触处发生打火花。低到1.5安培的打火花电流能够具有足够的能量来使爆炸性环境点火。

限制短路电能的公知方法利用快速限流保护电路108以在接触短路条件下将电流限制到小于大约1安培，由此降低点火能量“允许通过(let through)”发生的可能性。短语“接触短路”意指可导致足够引起点火的能量的接触之间的任何电流通路。术语“允许通过”意指在限流保护电路能够中断或者降低接触电流之前，在接触可用的能量的量。然而，限制点火能量的电路存在至少一个缺点。为了充分限制可用的短路点火能量，电流限制阈值应该相对低且也极其快。然而，正常操作的公知的无线电设备102可向电池组104要求高峰值DC电流，以用于无线电发射机的正常运行。典型地，取决于电容，在无线电设备102内的发射机需要1.0安培到1.8安培。用于防止点火的允许通过的能量限制和用于完全支持正常的无线电发射的允许通过的能量能力可能重叠，因此是麻烦的。当考虑实际复杂的电路容差时，该重叠变得更加麻烦。用于防止点火的能量限制和用于完全支持正常的无线电发射的能量能力的互相冲突的需求，导致无线电设计性能的折衷，包括将发射机输出RF功率限制到非期望低的水平。限流保护电路应该具有低的能量跳闸阈值以防止点火。限流保护电路应该具有高的能量跳闸阈值以支持全功率下的无线电传输。在试图防止这两个需求重叠时，便携式无线电系统的性能可能退化。

对这个问题，公知的解决方案是使得电路容差尽可能小，且将无线电电路电流要求优化到尽可能低，尤其是在发射峰值功率情况下。然而，即使经过这些努力，防止点火的允许通过能量限制和完全支持正常的无线电发射的允许通过能量能力也会重叠，因此，出现次优的性能。

图2为公知的便携式无线电系统101的简化的功能框图200。公知的无线电设备102包括接收机140和发射机150。接收机140和发射机150耦合到发射/接收切换器134。发射/接收切换器134耦合到天线132。公知的无线电设备102的其它的电子器件160包括接收机电路142、音频合成音频驱动器144、载波合成电路152、调制器和射频驱动器154、微处理器170、与显示器122关联的电路172、与小键盘124关联的电路174，以及与附件(未示出)关联的电路176。在图2中，公知的电池组104的正接触112和负接触114被示出为分别耦合到公知的无线电设备102的正接触182和负接触184。

因此，存在克服如上面所讨论的现有技术中的问题的需求。

发明内容