BRPI0920940B1 - Antena de tipo de quadro e método de montagem de uma antena por meio de um dispositivo de acoplamento e de fixação de um elemento radiante - Google Patents

Abstract

dispositivo de acoplamento e de fixação de um elemento radiante de antena e processo de montagem de uma antena. a presente invenção refere-se a uma antena de tipo de quadro compreende um suporte condutor plano que compreende pelo menos um orifício, pelo menos um elemento radiante que compreende um pé encimado por um dipolo e um dispositivo de acoplamento e de fixação do elemento radiante sobre esse suporte. o dispositivo de acoplamento e de fixação do elemento radiante, que compreende um pé encimado por um dipolo, sobre o suporte compreende uma peça dielétrica que compreende uma base de dimensão superior à dimensão do orifício disposto nesse suporte, pelo menos uma haste solidária da base e que se projeta em uma direção perpendicular l ao plano da base através do orifício do suporte adaptado para a passagem, da haste, pelo menos uma protuberância disposta na extremidade da haste própria para operar junto com o elemento radiante para retê-lo. o dispositivo compreende por outro lado uma camada dielétrica disposta entre o elemento radiante e o suporte condutor para evitar qualquer contato direto.

Description

[0001] A presente invenção refere-se ao domínio das antenas de telecomunicações que transmitem ondas radioelétricas no domínio das hiperfrequências com o auxílio de elementos radiantes. A presente invenção se refere mais especialmente a um dispositivo que permite o acoplamento e a fixação de maneira rápida, confiável e econômica de um elemento radiante em um suporte metálico plano no decorrer da montagem de uma antena.

[0002] Ela se estende por outro lado a uma antena que compreende um tal dispositivo e ao processo de montagem de uma tal antena.

[0003] A realização de uma antena compreende etapas de fixação mecânica de seus componentes uns com os outros. Hoje em dia, a maior parte dos fabricantes de antenas utiliza uma montagem mecânica que compreende um chassi que constitui um eixo mecânico central sobre o qual são fixados todos os outros componentes, tais como elementos radiantes, divisores de potência, defasadores, paredes refletoras, elementos parasitas, etc.. Uma vez que todos os elementos estão reunidos em torno do chassi, o conjunto é circundado por um domo feito de matéria plástica.

[0004] A fim de suportar os esforços mecânicos devidos ao peso dos componentes e ao ambiente, esse chassi é fabricado a partir de um material metálico que tem uma dureza e uma espessura suficientes. Essa restrição inicial limita as escolhas mecânicas ulteriores. Ela impõe que os compromissos na concepção, notadamente entre os fatores de natureza elétrica e mecânica e o custo de fabricação, sejam principalmente guiados pelas exigências mecânicas tendo em vista assegurar a estabilidade dos desempenhos. Por exemplo, uma antena de cerca de 2 m de comprimento que trabalha em uma faixa de frequências em torno de 2 GHz compreende um chassi de alumínio que tem uma espessura compreendida entre 1,5 mm e 2,5 mm. Enquanto que só se considera estritamente a profundidade ligada ao efeito pelicular no domínio de frequência, a espessura exigida só seria de menos de 0,1 mm. A presença de conexões metálicas e seu posicionamento entre os componentes obrigam a escolher soluções mecânicas como o atarraxamento ou a soldadura. Essas técnicas de montagem induzem custos suplementares, em especial por causa do tempo exigido para efetuar a operação e pela necessidade de um controle profundo da qualidade da ligação realizada, e elas tornam a desmontagem perigosa e mesmo impossível. De outro modo, por causa da degradação inevitável dos contatos elétricos, a antena poderia ser confrontada a problemas de produtos de intermodulação (PIM) que traduzem uma distorção dos sinais que transitam pela antena, tal como a perda de desempenhos se essas degradações sobrevêm nos locais em que os campos eletromagnéticos são intensos.

[0005] As antenas de quadro compreendem uma rede de elementos radiantes, que podem ser dipolos, fixados em um chassi metálico que é um refletor plano. O problema é portanto encontrar um dispositivo que permite realizar o posicionamento e a fixação desses dipolos no chassi de maneira rápida, confiável, reversível e econômica a fim de obter uma ligação que seja mecanicamente e eletricamente eficaz e dessem- baraçada dos produtos de intermodulação.

[0006] A solução buscada deve notadamente levar em consi deração simultaneamente as exigências seguintes: - evitar o atarraxamento e/ou a soldadura para efetuar a montagem mecânica dos dipolos e do refletor; - realizar conexões elétricos de tipo capacitivo, quer dizer sem contato direto metal-metal.

[0007] O documento US-6,933,906 descreve uma antena que compreende um dipolo ligado sem contato por via capacitiva a um refletor com o auxílio de uma estrutura de acoplamento e de fixação não eletricamente condutora disposta entre o pé do elemento radiante e o refletor. A estrutura de acoplamento e de fixação é um tampão feito de material dielétrico. A base do dipolo é inserida e mantida no tampão munido de relevos que é em seguida ancorado por rotação em um orifício de forma e de dimensão correspondentes disposto no refletor. Para manter o tampão no lugar, meios de fixação adicionais são previstos tais como parafusos inseridos em um furo do tampão feito de plástico e em um furo do refletor tendo-se o cuidado para não estabelecer conexão elétrica com o dipolo.

[0008] No entanto essa estrutura de acoplamento e de fixação apresenta o inconveniente de necessitar ainda da utilização de meios de fixação por atarraxamento para assegurar a confiabilidade da fixação, notadamente para evitar a rotação do tampão e seu desprendimento do orifício. Por outro lado uma tal montagem é prejudicial do ponto de vista da superfície de acoplamento. De fato a grande superfície ocupada pelo orifício disposto no refletor, de superfície pelo menos igual àquela do tampão, reduz na mesma proporção a superfície de acoplamento entre o refletor e o dipolo.

[0009] A presente invenção tem como objetivo eliminar os incon venientes da técnica anterior, e em especial propor um dispositivo de acoplamento e de fixação de um elemento radiante em um suporte metálico plano de tal modo para que a superfície de acoplamento seja maximizada.

[00010] A presente invenção tem também como objetivo propor um dispositivo de acoplamento e de fixação de um elemento radiante em um suporte metálico plano que não necessita que se recorra ao atarraxamento ou à soldadura.

[00011] A presente invenção tem também como objetivo propor uma antena que compreende elementos radiantes fixados em um suporte metálico plano do qual a espessura do suporte é menor do que na arte anterior sem comprometer a resistência mecânica da antena.

[00012] A presente invenção tem ainda como objetivo propor um processo de acoplamento e de fixação de um elemento radiante em um suporte metálico plano que seja mais rápido e no entanto mais confiável do que os processos anteriores.

[00013] O objeto da presente invenção é um dispositivo de acoplamento e de fixação de um elemento radiante de antena, que compreende um pé encimado por um dipolo, sobre um suporte condutor plano munido de um orifício. O dispositivo compreende uma peça dielétrica que compreende: - uma base de dimensão superior à dimensão do orifício disposto no suporte, - pelo menos uma haste solidária da base e que se projeta em uma direção perpendicular ao plano da base, - pelo menos uma protuberância disposta na extremidade da haste própria para operar junto com o elemento radiante para retê-lo.

[00014] O dispositivo compreende por outro lado uma camada dielétrica disposta entre o elemento radiante e o suporte condutor para evitar qualquer contato direto.

[00015] A presença de uma camada dielétrica entre o elemento radiante e o suporte permite garantir o isolamento elétrico, e assim criar um acoplamento capacitivo entre o elemento radiante e o refletor. A peça dielétrica, não tendo mais que assegurar essa função, pode assim ser otimizada em relação a sua colocação no lugar e à facilidade de fixação do elemento radiante.

[00016] De acordo com um modo de realização preferido, a base da peça dielétrica compreende em sua periferia pétalas fletidas adaptadas para permitir um contato mola com o suporte. A borda periférica da base é recortada para formar pétalas que são ligeiramente dobradas a fim de se projetarem para fora do plano da base. Por ocasião da colocação no lugar da peça dielétrica, as pétalas vêm as primeiras se apoiarem sobre o suporte, assegurando um efeito mola que contribui para manter o elemento radiante em sua posição desejada.

[00017] De acordo com uma forma de execução, a base da peça dielétrica compreende pelo menos um orifício para a passagem de um meio de alimentação elétrica do elemento radiante. Isso permite a passagem dos meios de alimentação sob o suporte para liberar a face do suporte que sustenta os elementos radiantes e que forma refletor. O suporte compreende nesse caso também orifícios para a passagem dos meios de alimentação.

[00018] De acordo com uma primeira variante, a peça dielétrica compreende pelo menos uma haste própria para operar junto com o exterior do pé do elemento radiante. A haste se projeta perpendicularmenteà base da peça dielétrica atravessa o suporte por um orifício de tamanho adaptado. A haste vem se posicionar ao longo do exterior do pé de maneira a permitir que a protuberância levada por sua extremidade se ancore em uma aspereza disposta com essa finalidade na superfície exterior do pé a fim de reter o elemento radiante.

[00019] De acordo com uma segunda variante, a peça dielétrica compreende pelo menos uma haste própria para ser inserida na parte de dentro de um tubo vazado disposto no pé do elemento radiante. A haste se projeta perpendicularmente à base da peça dielétrica atravessa o suporte por um orifício de tamanho adaptado. A haste vem se inserir em um dos tubos vazados dispostos no pé do elemento radiante de maneira a permitir que a protuberância levada por sua extremidade se ancore em uma aspereza disposta com essa finalidade na superfície interna do tubo a fim de reter o elemento radiante.

[00020] De acordo com mais uma forma de execução, a protuberânciana extremidade da haste tem uma forma de gancho. Essa forma permite que ela opere junto da melhor maneira possível com uma aspereza que pode ter a forma de um relevo ou de um alojamento de forma adaptada àquela do gancho.

[00021] A invenção tem como vantagem assegurar um posicionamento exato do elemento radiante em relação ao refletor impedindo para isso sua rotação e garantir sua fixação exercendo para isso uma força axial de retenção sobre o elemento.

[00022] A invenção tem também como objeto uma antena de tipo de quadro que compreende - pelo menos um elemento radiante que compreende um pé encimado por um dipolo, - um dispositivo de acoplamento e de fixação de um elemento radiante como descrito precedentemente, - um suporte condutor plano que compreende pelo menos um orifício adaptado para a passagem da haste da peça dielétrica.

[00023] A antena de acordo com a invenção tem a vantagem de poder ser montada rapidamente com uma grande confiabilidade ao mesmo tempo em que necessita de meios humanos e materiais reduzidos.

[00024] De preferência a antena compreende por outro lado um esticador disposto entre as bordas longitudinais do suporte.

[00025] A invenção tem ainda como objeto um processo de montagem de uma antena com o auxílio de um dispositivo de acoplamento e de fixação de um elemento radiante como descrito precedentemente, que compreende as etapas seguintes: - introduz-se a haste da peça dielétrica no orifício do suporte de maneira a levar a base da peça dielétrica em contato com a face traseira do suporte, - enfia-se axialmente o pé do elemento radiante na peça dielétrica no lado da face dianteira do suporte, de maneira que a protuberância levada pela extremidade da haste opere junto com pelo menos uma aspereza do pé a fim de reter o elemento radiante.

[00026] Outras características e vantagens da presente invenção aparecerão no decorrer dos exemplos seguintes de realização, dados evidentemente a título ilustrativo e não limitativo, e no desenho anexo no qual - a figura 1 é uma vista esquemática em corte de um primeiro modo de realização da montagem de um elemento radiante de uma antena pelo processo e com o auxílio do dispositivo de acordo com a invenção, - a figura 2 é uma vista esquemática em corte de um segundo modo de realização da montagem de um elemento radiante de uma antena pelo processo e com o auxílio do dispositivo de acordo com a invenção, - a figura 3 é uma vista esquemática em corte de um terceiro modo de realização da montagem de um elemento radiante de uma antena pelo processo e com o auxílio do dispositivo de acordo com a invenção, - a figura 4 é uma vista esquemática de cima em perspectiva de uma peça dielétrica do dispositivo de acordo com o terceiro modo de realização da invenção, - a figura 5 é uma vista esquemática de baixo de uma peça dielétrica do dispositivo de acordo com o terceiro modo de realização da invenção, - a figura 6 é uma vista esquemática de cima em perspectiva de uma porção de antena de acordo com um modo de realização da invenção, - a figura 7 é uma vista esquemática de baixo em perspectiva da antena da figura 6, - a figura 8 é uma vista esquemática de cima em perspectiva de uma porção de antena que mostra um outro modo de realização de um esticador.

[00027] No modo de realização da invenção ilustrado na figura 1, foi representado um elemento radiante 1, que compreende um pé 2 que sustenta pelo menos um dipolo 3, e um refletor 4 sobre o qual o elemento radiante 1 é fixado por meio de uma peça dielétrica 5. A peça dielétrica 5 compreende uma base 6 encimada por hastes 7 que levam relevam 8 que formam ganchos, a periferia da base 6 sendo recortada para formar pétalas 9 ligeiramente fletidas. A base 6 da peça dielétrica 5 é aplicada sobre a face traseira 10 do refletor 4. O refletor 4 compreende orifícios 11 através dos quais as hastes 7 são introduzidas. Esses orifícios 11 têm uma dimensão justo necessária para a passagem das hastes 7 encimadas de seu relevo 8. No caso presente, a parte inferior do pé 2 do elemento radiante 1 compreende uma reentrância 12 que constitui uma aspereza na qual o relevo 8 se engancha para reter o elemento radiante 1.

[00028] A peça 5 é constituída por um material dielétrico que lhe confere uma certa flexibilidade, de preferência um polímero como um polioximetileno (POM), um polioximetileno (POM) reforçado de fibras de vidro, um polietileno (PE), um poliestireno (OS), um acrilonitri- la/butadieno/estireno (ABS), um copolímero acrilonitrila/estireno/acrilato (ASA), etc.. A periferia da base 6 é recortada de maneira a formar pétalas 9 ligeiramente fletidas que são relativamente mais flexíveis do que a parte central 13 da base 6. A base 6 se encontra assim em apoio elástico sobre a face traseira 10 do refletor 4 por intermédio de suas pétalas 9. Esse apoio elástico exerce uma força sobre o gancho 8 que assegura a retenção do elemento radiante 1 por efeito mola. Uma vez no lugar, o elemento radiante 1 é firmemente mantido e a montagem não necessita de nenhuma meio de fixação suplementar. Uma camada isolante 14 é intercalada entre a parte inferior do pé 2 do elemento radiante 1 e a face dianteira 15 do refletor 4 a fim de evitar qualquer contato direto e assim criar um acoplamento capacitivo entre o elemento radiante 1 e o refletor 4. A camada dielétrica 14 é por exemplo um filme fino isolante feito de polietileno (PE) que tem uma espessura da ordem de 0,1 mm. Será utilizado de preferência um filme colorido para facilitar os controles.

[00029] O pé 2 do elemento radiante 1 compreende na maior parte das vezes quatro tubos vazados 20 justapostos destinados à passagem dos fios condutores 16 de alimentação elétrica dos dipolos. No modo de realização ilustrado na figura 2, dois tubos 20 inutilizados para a alimentação do dipolo 3 estão disponíveis para receber hastes 21 que levam uma protuberância 22 que pertence a uma peça dielétrica 23. A peça dielétrica 23 compreende uma base 24 encimada por hastes 21 que levam protuberâncias 22 que formam ganchos. As hastes 21 são dispostas de maneira mais central sobre a base 24 que no caso precedente de maneira a corresponder ao local dos tubos 20 nos quais elas são inseridas. Uma reentrância 25 foi disposta na face interna dos tubos 20 de maneira a formar uma aspereza na qual a protuberância 22 pode vir se enganchar.

[00030] Agora será considerada a figura 3 que ilustra um modo de realização vantajoso do dispositivo de fixação de acordo com a presente invenção. Nesse modo de realização, um elemento radiante 1, que compreende um pé 2 e pelo menos um dipolo 3, é fixado em um refletor plano 4 com o auxílio de uma peça dielétrica 30.

[00031] A peça dielétrica 30 é representada vista em perspectiva na figura 4 e vista de cima na figura 5. A peça dielétrica 30 compreende uma base 31 de onde partem pelo menos uma haste central 32, duas no caso presente, e pelo menos uma haste periférica 33, quatro no caso presente. A haste periférica 33 é munida de uma extremidade que forma gancho 34 que opera junto com um relevo 35 disposto no pé 2 do elemento radiante. As hastes 33 atravessam o refletor plano por orifícios 11 dimensionados o mais precisamente para permitir a passagem. A haste central 32 leva um gancho duplo 36 em sua extremidade. A haste central 32 é inserida em um dos tubos vazados 20 do elemento radiante 1, que não está ocupado por um condutor de alimentação 16. O gancho 36 opera junto com alojamentos 37 dispostos na face interna do tubo 20.

[00032] A montagem é efetuada começando-se pela colocação no lugar da peça dielétrica 30 pela face traseira 10 do refletor 4. As hastes 32, 33 são introduzidas nos orifícios 11 do refletor 4. A base 31 é aplicada contra a face traseira 10 do refletor 4, a periferia da base 31 sendo recortada de maneira a formar pétalas 38 que se apoiam elasticamente contra a face 10. Um filme isolante 14 é colocado sobre a face dianteira 15 do refletor 4. O pé 2 do elemento radiante 1 é então enfiado axialmente na peça dielétrica 30 de maneira a que as hastes 32 se insiram nos tubos 20 do pé 2 do elemento radiante, e que as hastes 33 se coloquem no lugar em torno do pé 2. Uma pressão final permite engatar os ganchos 34, 36 sobre as asperezas 35, 37 exteriores ou internas do pé 2 a fim de reter o elemento radiante 1. O elemento radiante 1 se encontra assim em apoio sobre a face dianteira 15 do refletor 4 por intermédio do filme isolante 14 que impede qualquer contato direto entre o elemento radiante 1 e o defletor 4.

[00033] Uma antena 60 montada de acordo com o processo que acaba de ser descrito está representada em perspectiva na figura 6. A antena 60 compreende elementos radiantes 61 alinhados e fixados em um refletor 62 com o auxílio de uma peça dielétrica 63 análoga àquela descrita precedentemente.

[00034] A face inferior 64 do refletor 62 da antena 60 é representada na figura 7. É vista aí a base 65 da peça dielétrica 63 que se apoia de maneira elástica sobre a face inferior 64 do refletor 62 por intermédio das pétalas 66 recortadas em sua periferia e ligeiramente dobradas. Essas pétalas 66 servem de mola para exercer uma força de tração sobre as protuberâncias levadas pela extremidade das hastes enganchadas às asperezas do pé do elemento radiante 61. Uma força adaptada é exercida sobre os elementos radiantes 61 que são assim retidos de maneira eficaz e confiável e eles estão protegidos de um deslocamento devido a choques ou vibrações.

[00035] Na face inferior 64, esticadores 67 forma instalados. Os esticadores 67 são fixados nas bordas longitudinais 68 dobradas opostas da face inferior 64 do refletor 62 sobre as quais eles exercem uma pressão moderada de maneira a impedir a aproximação das bordas 68. O esticador 67 compreende uma base 69 da qual a forma se ajusta àquela do refletor 62 e uma crista 70 que se eleva sobre a base 69 e contribui para a rigidez do esticador 67. Esses esticadores 67 são feitos de um material rígido, de preferência dielétrico, tal como um polímero como um polioximetileno (POM), um polioximetileno (POM) reforçado de fibras de vidro, um polietileno (PE), um poliestireno (OS), um acrilonitrila/butadieno/estireno (ABS), um copolímero acrilonitrila/esti- reno/acrilato (ASA), etc..

[00036] A figura 8 mostra um outro modo de realização de um esticador 80 colocado na face superior de um refletor 81 que sustenta elementos radiantes 82. Os esticadores 80 são dispostos entre os elementos radiantes 82. Esses esticadores 80 têm uma forma de arcos de círculo e se apoiam sobre as bordas longitudinais 83 do refletor 81.

Claims (9)

1. Antena (60) de tipo de quadro que compreende pelo menos um elemento radiante (1) que compreende um pé (2) encimado por um dipolo (3), um suporte condutor plano equipado com pelo menos um orifício (11), um dispositivo de acoplamento e de fixação de um elemento radiante (1) que compreende uma peça dielétrica (23) que compreende uma base (6, 24) e pelo menos uma haste (7) unida com a base (6, 24) que se estende em uma direção perpendicular ao plano da base (6, 24) e uma camada dielétrica (14) posicionada entre o elemento radiante (1) e o suporte para evitar qualquer contato direto, caracterizada pelo fato de que o suporte compreende pelo menos um orifício (11) que com o tamanho correto necessário para inserir a haste (7) na peça dielétrica (23) e em que a base (6, 24) tendo uma dimensão maior que a dimensão do orifício (11) construído no suporte, é aplicada à superfície traseira do suporte condutor plano.

2. Antena (60), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a peça dielétrica (23) compreende pelo menos uma protuberância (22), construída na extremidade da haste (7), capaz de operar junto com o elemento radiante (1) a fim de retê-lo.

3. Antena (60), de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a base (6, 24) da peça dielétrica (23) compreende, em sua periferia, pétalas (9) fletidas adaptadas para permitir um contato de mola com o suporte.

4. Antena (60), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a base (6, 24) da peça dielétrica (23) compreende pelo menos um orifício (11) para inserir um meio de alimentação elétrica do elemento radiante (1).

5. Antena (60), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a peça dielétrica (23) compreende pelo menos uma haste (7) capaz de cooperar com o exterior do pé (2) do elemento radiante (1).

6. Antena (60), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a peça dielétrica (23) compreende pelo menos uma haste (7) capaz de encaixar dentro de um tubo vazado (20) disposto no pé (2) do elemento radiante (1).

7. Antena (60), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a protuberância (22) na extremidade da haste (7) tem formato de gancho.

8. Antena (60), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que compreende por outro lado um esticador (67) disposto entre as bordas longitudinais (68) do suporte.

9. Método de montagem de uma antena (60) por meio de um dispositivo de acoplamento e de fixação de um elemento radiante (1), caracterizado por a antena (60) ser definida conforme qualquer uma das reivindicações 1 a 8, o método compreendendo as etapas de: introduzir a haste (7) da peça dielétrica (23) no orifício (11) do suporte de maneira a colocar a base (6, 24) da peça dielétrica (23) em contato com a face traseira (10) do suporte, e empurrar axialmente o pé (2) do elemento radiante (1) para a peça dielétrica (23) no lado da face dianteira (15) do suporte, de maneira a que a protuberância (22) suportada pela extremidade da haste (7) coopere com pelo menos uma aspereza do pé (2) para reter o elemento radiante (1).

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