CN213754575U - 一种集成lte-4g专网模块的智能手机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种集成LTE‑4G专网模块的智能手机，包括：智能手机主板、第一串口模块、第二串口模块和LTE‑4G专网模块，所述智能手机主板分别通过所述第一串口模块和第二串口模块连接至所述LTE‑4G专网模块。本实用新型在智能手机***集成了LTE‑4G专网模块，进而使得智能手机不仅可以保留传统网络，还可以接入特定的专网环境；而由于主板提供的是3.3V的工作电压，因此，本实用新型通过第一串口模块和第二串口模块分别将智能手机主板和LTE‑4G专网模块连接起来，进而满足其电平转换和供电需求，还能够满足不同的串口通信需求。

Description

一种集成LTE-4G专网模块的智能手机

技术领域

本实用新型涉及4G专网模块的扩展应用，尤其涉及一种集成LTE-4G专网模块的智能手机。

背景技术

近些年来，发生在各地的紧急突发和自然灾害事件给政府或企业工作提出了严峻的挑战。比如：2008年5月12日，发生在四川汶川的大地震；2015年初哈尔滨一仓库着火5名消防员遇难；2015年6月1日21时30分，东方之星轮在从南京驶往重庆途中突遇***，在长江中游湖北监利水域沉没。而应急通信***是整个政府应急指挥体系重要组成部分，是政府机构应急指挥能力的有效延伸。

随着通信技术的发展，客户对现场实时监控、视频/图像传输、数据传输、现场指挥调度和实时性等方面的要求越来越高，所以政府对于专网布局以及应用越来越重视，对专网的投入也大幅度增加，但是如果专门开发一个独立的产品，其普及程度和适用范围就会受限。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是需要提供一种既保留了现有网络，又可以接入特定专网环境的集成LTE-4G专网模块的智能手机，便于提高其适用范围以及普及程度。

对此，本实用新型提供一种集成LTE-4G专网模块的智能手机，包括：智能手机主板、第一串口模块、第二串口模块和LTE-4G专网模块，所述智能手机主板分别通过所述第一串口模块和第二串口模块连接至所述LTE-4G专网模块。

本实用新型的进一步改进在于，所述第一串口模块包括电平转换芯片U295、电容C116和电容C117，所述电平转换芯片U295的电平输入端连接至所述智能手机主板的VDD供电口，并通过所述电容C116接地；所述电平转换芯片U295的电平输出端连接至所述LTE-4G专网模块的业务串口供电端，并通过所述电容C117接地。

本实用新型的进一步改进在于，所述第二串口模块包括电平转换芯片U601、电容C141和电容C142，所述电平转换芯片U601的电平输入端连接至所述智能手机主板的VDD供电口，并通过所述电容C141接地；所述电平转换芯片U601的电平输出端连接至所述LTE-4G专网模块的调试串口供电端，并通过所述电容C142接地。

本实用新型的进一步改进在于，所述第二串口模块还包括电阻R70和电阻R71，所述电阻R70的两端分别与所述电平转换芯片U601的发送输入口和发送输出口相连接，所述电阻R71的两端分别与所述电平转换芯片U601的接收输入口和接收输出口相连接。

本实用新型的进一步改进在于，还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块设置于所述智能手机主板***，并与所述智能手机主板相连接。

本实用新型的进一步改进在于，还包括WIFI模块，所述WIFI模块设置于所述智能手机主板***，并与所述智能手机主板相连接。

本实用新型的进一步改进在于，还包括移动数据网络模块，所述移动数据网络模块设置于所述智能手机主板***，并与所述智能手机主板相连接。

本实用新型的进一步改进在于，所述智能手机主板分别通过柔性FPC板连接至所述LTE-4G专网模块。

本实用新型的进一步改进在于，还包括外接天线，所述LTE-4G专网模块通过外接天线连接至基站。

本实用新型的进一步改进在于，还包括收发射频模块和功放模块，所述收发射频模块和功放模块分别与所述LTE-4G专网模块相连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：在智能手机***集成了LTE-4G专网模块，进而使得智能手机不仅可以保留传统网络，还可以接入特定的专网环境；而由于主板提供的是3.3V的工作电压，因此，本实用新型通过第一串口模块和第二串口模块分别将智能手机主板和LTE-4G专网模块连接起来，进而满足其电平转换和供电需求，还能够满足不同的串口通信需求；在此基础上，还在智能手机主板的CPU***保留了蓝牙模块、WIFI模块以及移动数据网络模块，适用范围广，便于产品的推广和普及。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的整体结构原理框图；

图2是本实用新型一种实施例的第一串口模块的电路原理图；

图3是本实用新型一种实施例的第二串口模块的电路原理图；

图4是本实用新型一种实施例的串口模块实现电平转换的电路原理框图；

图5是本实用新型一种实施例应用于专网通信网络的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

目前专网市场面对特定客户，一般都有多样化和定制化需求，所以需要对特定行业或者客户具有很深了解，具有渠道和资源的龙头企业的卡位优势会非常明显。行业整合加速，LTE-4G专网领域进入快速发展期。在LTE应用层面上分2种：基于公网的LTE终端应用和LTE专网应用，前者技术要求和门槛低竞争激烈。而后者LTE专网涉及物理传输层和***应用层的融合，特别适合对安全性和稳定性要求较高的行业客户，同时需要我们具备丰富的***集成应用经验和后端产品开发设计能力的支撑。国内LTE建设处于起步阶段，除了4G公网以外，行业领域的LTE-4G专网应用还有很多空间。

便携式应急通讯***解决方案，基于LTE-4G技术，提供语音集群和宽带数据传输。同时在网络的安全性、可靠性和可扩展性等方面具有强大的技术优势，可快速应用于救援现场，重大事件保障，抢先救灾，战术指挥等应急通信场景。

本例旨在针对智能手机集成LTE-4G专网模块4，从而具备能够加入专网通信的一部多功能的手持终端，进而能够为野外作业和城市建设，甚至航空发射领域都提供了极大的便利。

如图1至图3所示，本例提供一种集成LTE-4G专网模块的智能手机，包括：智能手机主板1、第一串口模块2、第二串口模块3和LTE-4G专网模块4，所述智能手机主板1分别通过所述第一串口模块2和第二串口模块3连接至所述LTE-4G专网模块4。本例采用天线收发、模块和核心主板一体化的设计思路，在智能手机主板1上CPU***保留了BT蓝牙、无线WIFI和移动数据网络等功能，即还包括蓝牙模块5、WIFI模块6以及移动数据网络模块7，所述蓝牙模块5、WIFI模块6以及移动数据网络模块7设置于所述智能手机主板1的CPU***，并与所述智能手机主板1相连接/相通信。

本例所述LTE-4G专网模块4优选为230M的LTE-4G专网模块，在智能手机***集成了LTE-4G专网模块4，进而使得智能手机不仅可以保留传统网络，还可以接入特定的专网环境。

值得一提的是，由于智能手机主板1提供的是3.3V的工作电压，而LTE-4G专网模块4的供电电压为3.2V~3.4V，典型电压为3.3V，还需要提供业务串口和调试串口通信，因此，为了满足工作电流和不同串口通信的问题，本例通过设计第一串口模块2和第二串口模块3分别将智能手机主板1和LTE-4G专网模块4连接起来，进而满足其电平转换和供电需求，同时也满足了不同的串口通信需求。

具体的，如图2所示，本例所述第一串口模块2包括电平转换芯片U295、电容C116和电容C117，所述电平转换芯片U295的电平输入端连接至所述智能手机主板1的VDD供电口，并通过所述电容C116接地；所述电平转换芯片U295的电平输出端连接至所述LTE-4G专网模块4的业务串口供电端，并通过所述电容C117接地。

如图3所示，本例所述第二串口模块3包括电平转换芯片U601、电容C141、电容C142、电阻R70和电阻R71，所述电平转换芯片U601的电平输入端连接至所述智能手机主板1的VDD供电口，并通过所述电容C141接地；所述电平转换芯片U601的电平输出端连接至所述LTE-4G专网模块4的调试串口供电端，并通过所述电容C142接地；所述电阻R70的两端分别与所述电平转换芯片U601的发送输入口（UTXD2）和发送输出口（UTXD2_S）相连接，所述电阻R71的两端分别与所述电平转换芯片U601的接收输入口（URXD2）和接收输出口（URXD2_S）相连接。

本例所述第一串口模块2和第二串口模块3分别作为业务串口和调试串口。业务串口（第一串口模块2）优选用于负责实现拨号上网，AT指令发送等信息传输；调试串口（第二串口模块3）优选用于负责log调试打印和版本升级。

如图2和图3所示，本例所述智能手机主板1的主芯片供电VDD电压为1.8V，而所述LTE-4G专网模块4对应的业务串口VDD需要2.8V，调试串口VCC需要3.3V，所述智能手机主板1的主芯片无法直接供应与所述LTE-4G专网模块4串口匹配的电平，因此，就必须要进行电平转换。本例所述第一串口模块2和第二串口模块3采用相同的电平转换原理，如图4所示，当1.8V转2.8V时，电阻R71和电阻R72处于NC（不贴电阻）状态即可。

图4中，优选采用UM3302H芯片作为电平转换芯片，能够给20Mbs速率的串口提供稳定的电压范围，在特定的电压域内，更高的数据速率高达100Mbps，其原理与图2和图3对应，不过该图4属于原理框图，没有画出图2和图3的这种详细电路原理。其中，A1端口和A2端口旨在跟踪VCCA，VCCA接受任何供应电压从1.2V至3.6V。 B1端口和B2端口旨在跟踪VCCB，VCCB接受任何电源电压从1.65V到5.5V。该电平转换芯片具有两个通道的同相转换器，使用两个独立的可配置电源轨。1.2V，1.5V、1.8V、2.5V、3.3V和5V任意电压都可以进行相互转换，两个I / O端口均为自动感应。工作时，必须保持VCCA≤VCCB，上电排序期间，VCCA≥VCCB不会损坏设备，因此可以先增加任何电源。当任一VCC关闭时（VCCA / B = 0 V），该电路将禁用所有输出端口。关闭时，UM3302H具有一个OE输入，该输入用于通过将OE =设置为低电平来禁用器件，将所有I / O置于高阻抗状态。

本例之所以要设计和满足不同的串口通信，是因为需要给拨号上网、AT指令发送、串口调试及模块升级等不同应用提供硬件基础，有了所述第一串口模块2和第二串口模块3的硬件基础之后，可以将串口功能进行划分和多路复用，将所述智能手机主板1的主芯片和所述LTE-4G专网模块4相连的第一串口模块2和第二串口模块3分别作为业务串口和调试串口。

比如，将业务串口的串口设备/dev/ttyS0虚拟出2个逻辑通道，虚拟串口配置的波特率为460800bit/s。将/dev/chn/1分配给pppd拨号，将/dev/chn/2作为AT命令通道。当网络注册上后，启动pppd拨号程序，专网手机和专网基站就建立了连接，分配到一个ip地址。所述智能手机主板1的主芯片通过AT指令与所述LTE-4G专网模块4进行信息交互，如向所述LTE-4G专网模块4发送AT+CSQ可显示信号强度，若发送AT+CGREG模块返回“CGREG，0,1”则表示入网成功，若返回“CGREG，0,2”则网络没有附着上。调试串口的串口设备为/dev/ttyS2，其功能有采集模块log信息和对模块进行版本升级等。当然，这种串口复用的设计是为了说明所述第一串口模块2和第二串口模块3的设计性，属于优选的扩展应用，本申请所要求的保护的是其硬件原理框图以及第一串口模块2、第二串口模块3的硬件基础，至于智能手机主板1和LTE-4G专网模块4可以用现有的集成主板和模块，也可以用自行研发的，只要符合图1的原理框图所设计的连接原理即可。

优选的，本例所述智能手机主板1分别通过柔性FPC板连接至所述LTE-4G专网模块4，便于生产和装配；本例还包括外接天线8，所述LTE-4G专网模块4通过外接天线8连接至基站以接收基站信号。本例还优选包括收发射频模块和功放模块，所述收发射频模块和功放模块分别与所述LTE-4G专网模块4相连接，分别通过收发射频芯片、功放芯片的作用提高信号强度和稳定性。

现在常用的网络，其实也叫公用网络，是普通民用网络的一种，它是由运营商提供给用户连接到互联网的公共网络，而专网通信则是指为公共安全、交通运输、能源和工商业等提供的应急通信、指挥调度和日常工作通信等服务，主要为满足指挥调度而建设的专有和专属的通信***。

如图5所示，指挥调度台和LTE专网基站通过网线相连，可以对LTE专网进行控制，包括发射功率、信号频率、基站的开启和关闭。通过专网基站，专网手机和专网手机，专网手机和专网设备可以进行域内的通信。因此，本例旨在通过图1至图3的原理框图、电路图以及现有技术的集成模块（如LTE-4G专网模块）等在智能手机中实现230M的 LTE-4G专网模块的集成，适用范围广，也便于产品的推广和普及。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成LTE-4G专网模块的智能手机，其特征在于，包括：智能手机主板、第一串口模块、第二串口模块和LTE-4G专网模块，所述智能手机主板分别通过所述第一串口模块和第二串口模块连接至所述LTE-4G专网模块。

2.根据权利要求1所述的集成LTE-4G专网模块的智能手机，其特征在于，所述第一串口模块包括电平转换芯片U295、电容C116和电容C117，所述电平转换芯片U295的电平输入端连接至所述智能手机主板的VDD供电口，并通过所述电容C116接地；所述电平转换芯片U295的电平输出端连接至所述LTE-4G专网模块的业务串口供电端，并通过所述电容C117接地。

3.根据权利要求1所述的集成LTE-4G专网模块的智能手机，其特征在于，所述第二串口模块包括电平转换芯片U601、电容C141和电容C142，所述电平转换芯片U601的电平输入端连接至所述智能手机主板的VDD供电口，并通过所述电容C141接地；所述电平转换芯片U601的电平输出端连接至所述LTE-4G专网模块的调试串口供电端，并通过所述电容C142接地。

4.根据权利要求3所述的集成LTE-4G专网模块的智能手机，其特征在于，所述第二串口模块还包括电阻R70和电阻R71，所述电阻R70的两端分别与所述电平转换芯片U601的发送输入口和发送输出口相连接，所述电阻R71的两端分别与所述电平转换芯片U601的接收输入口和接收输出口相连接。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的集成LTE-4G专网模块的智能手机，其特征在于，还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块设置于所述智能手机主板***，并与所述智能手机主板相连接。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的集成LTE-4G专网模块的智能手机，其特征在于，还包括WIFI模块，所述WIFI模块设置于所述智能手机主板***，并与所述智能手机主板相连接。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的集成LTE-4G专网模块的智能手机，其特征在于，还包括移动数据网络模块，所述移动数据网络模块设置于所述智能手机主板***，并与所述智能手机主板相连接。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的集成LTE-4G专网模块的智能手机，其特征在于，所述智能手机主板分别通过柔性FPC板连接至所述LTE-4G专网模块。

9.根据权利要求1至4任意一项所述的集成LTE-4G专网模块的智能手机，其特征在于，还包括外接天线，所述LTE-4G专网模块通过外接天线连接至基站。

10.根据权利要求1至4任意一项所述的集成LTE-4G专网模块的智能手机，其特征在于，还包括收发射频模块和功放模块，所述收发射频模块和功放模块分别与所述LTE-4G专网模块相连接。

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