[发明专利]定向无线热点设备和定向天线的指向方法

说明书

本公开涉及一种在具有多个分布式小区的移动网络中进行通信的定向无线热点设备，每个小区由至少一个固定收发器覆盖，该定向无线热点设备包括：印刷电路板；定向天线；罗盘，例如磁力计；地理定位设备，例如GPS接收器；电动机，例如大体平坦的压电电动机，用于使印刷电路板围绕大体垂直于定向天线的轴旋转；无线调制解调器，例如3G/4G/LTE/5G调制解调器，或容纳元件，例如插槽，布置为容纳外部无线调制解调器；本地通信元件，例如Wi‑Fi电路，用于与本地设备进行通信；微处理器，配置为基于以下计算方位角旋转角度，用于将定向天线指向固定收发器之一：罗盘和地理定位设备的方向数据和位置数据，固定收发器的位置数据；外壳。

技术领域

本公开涉及一种在移动网络中进行通信的定向无线热点设备，其中定向天线可以旋转以指向移动网络中的基站。本公开还涉及一种用于控制设备的旋转的方法。

背景技术

移动热点(有时称为便携式热点)是对诸如移动电话网络之类的移动网络(或蜂窝网络)进行无线接入的设备。移动网络通常分布在称为小区的陆地区域上，每个小区由至少一个固定位置收发器(也称为基站)服务。基站为小区提供网络覆盖，可用于传输语音、数据等等。移动热点允许用户通过移动热点将本地设备连接到移动网络，移动热点与至少一个基站进行无线电连接以及与本地设备进行本地连接(例如Wi-Fi连接)。

热点和基站之间的无线电连接的信噪比(SNR)影响了系统的性能。在无线电通信中，全向天线是一类天线，这类天线在一个平面内沿所有方向均匀地辐射无线电波功率，该辐射功率在仰角高于或低于平面时减小，而在天线轴上时减小为零。全向天线用于移动设备，因为即使设备物理移动或旋转，全向天线通常也能有效工作。与定向天线(也称为波束天线)相比，全向天线的缺点是增益(这与性能一致)较低。

机械可操纵的单向天线通常可以实现性能比全向天线更高的半球形覆盖。然而，机械部件的控制复杂且价格昂贵，用户通常必须将天线要指向的合适方向告知给设备或者必须手动调整天线。

发明内容

本公开涉及包括定向天线的多个部件和元件的装配组件，该装配组件能够将定向天线自动指向移动网络中的基站(固定收发器)。更具体地，本公开涉及一种在具有多个分布式小区的移动网络中进行通信的定向无线热点设备，每个小区由至少一个固定收发器覆盖，该定向无线热点设备包括：

-印刷电路板(PCB)；

-定向天线；

-罗盘，例如磁力计；

-地理定位设备，例如GPS接收器；

-电动机，例如大体平坦的压电电动机，用于使印刷电路板围绕大体垂直于定向天线的轴旋转；

-无线调制解调器，例如3G/4G/LTE/5G调制解调器，或容纳元件，例如插槽，布置为容纳外部无线调制解调器；

-本地通信元件，例如Wi-Fi电路，用于与本地设备进行通信；

-微处理器，配置为基于以下计算方位角旋转角度，用于将定向天线指向固定收发器之一：

ο罗盘和地理定位设备的方向数据和位置数据；

ο固定收发器的位置数据；

-外壳。

优选地，至少天线、罗盘、电动机和无线调制解调器安装在印刷电路板上，并且电动机包括与印刷电路板刚性连接的第一电动机部件以及与外壳刚性连接的第二电动机部件。在本实施例中，印刷电路板和外壳相对于彼此可旋转。

基于罗盘和GPS的方向和位置数据以及固定收发器的位置数据，微处理器计算和控制定向天线的指向方向。移动热点可以是便携式设备，该便携式设备可以设置在几乎任何表面上或安装在例如车辆上。