CN102474003B - 天线设备 - Google Patents

Abstract

一种天线设备包括：多个天线元件，将功率馈送给多个天线元件的馈电电路，容纳多个天线元件和馈电电路的导电框架，导电框架设置有多个分别与所述多个天线元件相对的开口部分，以及片状盖板，其覆盖导电框架的多个开口部分以密封多个开口部分。除了覆盖所述导电框架的多个开口部分之外，片状盖板还可以覆盖整个导电框架。一种贴片天线，可用来作为多个天线元件的每一个。

Description

天线设备

技术领域

本发明涉及到一种天线设备，特别地，涉及到主要用于基站的天线设备。

背景技术

通常，基站天线安装在较高的位置。由基站天线和陆基通信终端或移动通信终端通过从天线发射的无线电波来进行数据的传输和接收。

这种基站天线需要形成波束图以使得无线电波可以发射到地面方向上的特定区域。相应地，这种基站天线具有天线元件布置在垂直方向上的阵列天线结构。具有上述结构的基站天线包括馈电电路以将预定幅度和预定相位的功率馈送到每个天线元件，使得每个天线元件可以获得特定的波束图。

通常，基站天线的波束图形成为在垂直平面具有大约6度的波束宽度，并且在水平平面具有60180度的波束宽度。为了在上述垂直平面获得大约6度的波束宽度和期望增益，用作天线元件的元件数量大约在12到14片的数量级。此外，基站天线在天线元件的背侧使用由金属板形成的反射板，以在水平方向上形成波束宽度。

进一步，基站天线通常具有供垂直极化波或水平极化波使用的端口，或者，可选地，具有供包括水平偏极化和垂直极化波在内的两个极化波使用的两个端口，或者具有供+45度和45度的两个极化波使用的两个端口。

进一步，基站天线通常构成为由天线罩覆盖以作为能够耐受室外环境的结构，所述天线罩由例如纤维增强塑料(FRP)和聚氯乙烯(PVC)的材料制成。

在专利文献1(PTL1)中描述了具有覆盖有天线罩的结构的天线的示例。在PTL1描述的平板天线中，密封容器由金属制屏蔽板和天线罩构成。因此，由于这种密封结构，随着平板天线内部和外部的温度变化而引起了平面天线内部的空气的膨胀和收缩，结果导致在平板天线的内部和外部之间产生了压力差。在平板天线的内部和外部之间的气压差被均衡的施加在金属制屏蔽板和天线罩上。由于天线罩通常比金属制屏蔽板具有更小的刚度，所以天线罩会变形。因此，在PTL1描述的平板天线中，会形成有圆形孔以防止由于平板天线的内部和外部的气压变化和温度变化导致的天线罩的变形。

专利文献：PTL 1：日本专利申请公开专利No.05-145317。

发明内容

技术问题

一种用于上文示例的用于通信的户外安装的基站天线，具有覆盖有天线罩的结构，所述天线罩通常有例如FRP和PVC的材料制成以能够耐受户外环境。这里，为了获得密封结构，会导致扩大外部形状并增加重量。例如，在上述PTL1描述的平板天线中，可以通过设置圆形孔来处理气压变化和温度变化的问题。但是，由于该结构覆盖有天线罩，因而不能解决外部形状扩大和重量增加的问题。

此外，基站天线具有在天线元件的背侧设置由金属材料制成的反射板的结构，以获得预定的水平方向上波束宽度。由于反射板需要一定的面积，会导致增加基站天线的重量。

由于上述基站天线通常安装在户外铁塔或建筑物的较高位置处，要求户外铁塔或建筑物具有可以支撑天线重量的强度，以及具有防止由于强风而旋转的连接强度。

进一步，增加的天线重量也是使得安装的可操作性恶化的因素。

本发明的目的是提供一种具有相对简单结构的小型、轻量的天线设备，以及使用这种设备的无线通信设备。

解决问题的技术方案

根据本发明一示例性方面的天线设备，包括多个天线元件，将功率输送给该多个天线元件的馈电电路，容纳多个天线元件和馈电电路的导电框架，该导电框架设置有多个分别与多个天线元件相对的开口部分，以及片状盖板，其覆盖导电框架的多个开口部分以密封多个开口部分。

发明的有益效果

根据本发明，可以在天线设备中获得轻量、较薄的结构，而不需要天线罩。因此，可以提供具有小型、轻量结构的天线设备。

附图说明

图1显示了根据本发明第一实施例的安装天线设备的透视图。

图2是例示图1的天线设备的内部结构的截面图。

图3是例示图1的天线设备的内部结构的透视图。

图4是例示印刷电路板的一部分和金属片框架的透视图。

图5是图4的印刷电路板的放大局部视图。

图6显示了根据本发明第二实施例的安装天线设备的视图。

具体实施方式

首先概括描述本发明的示例性实施例。根据本发明示例性实施例的天线设备具有这样的结构，在导电框架的内部容纳有多个阵列天线元件，以及将预定幅度和预定相位的功率输送给所述天线元件的馈电电路。导电框架设置有分别与所述多个天线元件相对的多个开口部分。然后，用片状盖板密封所述多个开口部分，或者用片状盖板密封整个导电框架。导电框架和片状盖板用作反射板和天线设备的天线罩。例如，可以采用贴片天线作为所述天线元件。利用上述结构，本实施例的天线设备可以具有小型结构，并且特别地，可以具有轻薄结构而不需要天线罩。因此，可以获得具有小型、轻量结构的天线设备。

下面，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

图1显示了作为本发明实施例的天线设备的透视图。

如图1所示，本实施例的天线设备包括金属片框架11，片状盖板12，多个天线元件和馈电电路。在该示例中，设置有13个天线元件。但是，天线元件的数量不限制于此。这里，如上文所描述的，在天线设备用作基站天线的情况下，要采用的天线元件的数量在12到14个的量级。片状盖板12可以由树脂带，例如聚氯乙烯(PVC)带形成。

天线元件13和馈电电路容纳在作为导电框架的矩形金属片框架11中。在图1中，为了省略的目的没有显示馈电电路。在下文中会详细描述馈电电路。金属片框架11设置有多个开口部分，这些开口部分分别与所述多个天线元件13相对。简言之，在多个天线元件13的上表面上的部分设置有开口。进一步，本实施例的天线设备还具有这样的结构，其中金属片框架11的多个开口部分覆盖有片状盖板12，以密封住该多个开口部分。在本实施例中，由金属板形成的金属片框架11用作导电框架。但是，也可以通过在绝缘板部件(例如塑料板部件)上形成导电层或使用导电塑料部件来实现导电框架。基本上，金属片框架11在其长度方向上的两端没有开口。但是，如果需要，也可以在金属片框架11的一端或两端设置开口。这里，虽然将金属片框架形成为矩形以利于减小尺寸和减轻重量，但是它不必须是矩形。

图2是例示图1的天线设备内部结构的截面图。图3是例示图1的天线设备内部结构的透视图。在图3中，在天线设备内部的印刷电路板15、馈电电路17、18和天线元件16用实线显示，而没有显示片状盖板12。

图4是例示印刷电路板的一部分和金属片框架的透视图。图5是图4的印刷电路板的放大局部视图。

参照图2-图5，本实施例的天线设备在矩形金属片框架11包括印刷电路板15。在后面将要进行描述的馈电电路17、18和天线元件16设置在印刷电路板15上。天线元件13通过作为导电极的中央杆14连接到天线元件16。此外，如上所述，金属片框架11具有这样的结构，对着天线元件13的上侧设置有开口，该金属片框架11的多个开口部分覆盖有片状盖板12。

如图3-图5所示，印刷电路板15具有馈电电路(例如馈电电路17和馈电电路18)。功率从馈送位置19或馈送位置20馈送到每个馈送电路。

下面，将要参照图1-5描述本实施例天线设备的工作情况。

在本实施例的天线设备中，从形成在印刷电路板16上的馈电电路17上的馈送位置19和馈电电路18上的馈送位置20馈送输入功率。馈送功率分别馈送到形成在印刷电路板15上的天线元件13和天线元件16，并通过馈电电路17和馈电电路18分配为预定的功率和幅度。同轴电缆分别连接到馈送位置19和馈送位置20，功率经由这些同轴电缆进行馈送。也可以将连接器连接到印刷电路板15上并通过该连接器输送功率。可以在金属片框架11上设置开口部分来将同轴电缆取出。

天线元件16和天线元件13通过中央杆14连接，从而可以获得天线的宽频带。这里，也可以仅仅设置天线元件16而不设置天线元件13和中央杆14。在这种情况中，金属片框架11设置有多个开口部分，这些开口部分分别与所述多个天线元件16相对。

以预定间隔布置多个天线元件16和多个天线元件13，并且通过由馈电电路17和馈电电路18分配的幅度和相位在垂直方向形成预定的波束图。

在水平方向上的波束宽度由金属片框架11的宽度和贴片天线的特性决定，该贴片天线由天线元件13和天线元件16构成。例如，波束宽度设置为大约65度。

这里，馈电电路17沿水平方向(即侧向)将功率馈送到天线元件16，从而使得该天线设备发射水平极化波。同时，馈电电路18沿着天线元件16的水平方向(即纵向)输送功率，以使得本发明的天线设备发射垂直极化波。馈电电路17对应于第二馈电电路，馈电电路18对应于第一馈电电路。

金属片框架11设置有开口部分以从本发明的天线设备发射无线电波。片状盖板12覆盖金属片框架11的开口部分以密封住本发明的天线设备的天线内部。

下面，将参照附图6描述本发明的另一实施例。

在上述图1-图5的天线设备中，片状盖板12布置为覆盖金属片框架11的开口部分。图6所示的天线设备具有整个金属片框架11覆盖有盖板21的结构。图6所示的天线设备相对于上述图1-图5的天线设备具有更高的密封性能，在该天线设备中，例如可以采用由聚烯烃纤维形成的热缩性管作为盖板21。

在上述实施例中，是在采用圆形天线元件作为天线元件13和天线元件16的情况下进行描述的。但是，这仅仅是示例。也可以采用矩形天线元件作为天线元件13和天线元件16。

此外，在本实施例的天线设备中，是针对当前采用的垂直极化波和水平极化波的示例进行描述。这里，这也仅仅是示例。也可以只采用垂直极化波或水平极化波的其中一个的天线设备，这可以通过只采用馈电电路17或馈电电路18中的一个来实现。也可以在印刷电路板15上仅布置馈送电路17或馈送电路18中的一个。此外，通过修正天线元件16的馈送位置，也可以获取具有+45度和-45度极化波的天线。

如上所述，本实施例的天线设备具有这样的结构，在金属片框架的内部容纳有多个天线元件，以及用于将预定幅度和相位输送到这些天线元件的馈电电路，在这些天线元件上面的金属片框架上形成有开口部分。然后，利用覆盖有片状盖板的开口部分的结构，或者整个金属片框架覆盖有片状盖板的结构，金属片框架和片状盖板构成为具有反射板和天线设备的天线罩的功能。进一步，通过采用贴片天线作为天线元件，本发明的天线构成为有利于减小尺寸，特别地利于轻薄化。因此，由于通常必须的天线罩变得不再必要，可以实现具有小型、轻量结构的天线设备。这里，可以采用热缩性管作为图1-图5的天线设备的片状盖板来覆盖金属片框架11的外围部分，以覆盖金属片框架11的开口部分。此外，可以采用树脂带作为图6的天线设备的片状盖板，以覆盖整个金属片框架11。

此外，上述实施例是本发明的优选实施例。这里，本发明的范围仅限于上述实施例。可以进行多种修改来实施本发明，而不会偏离本发明的范围。因此，上述实施例仅仅是示例性举例，而应避免限制性解释。本发明的范围由权利要求的范围定义，而不被本申请及其摘要中的描述所限制。进而，属于权利要求范围的等效范围内的改变和修改也落在本发明的范围内。此外，本发明不限于具体的通信方法或设备，而是可以应用于多种通信方法和设备。

本申请要求于2009年8月25日提交的日本专利申请No.2009-194240的优先权。日本专利申请No.2009-194240中披露的全部说明都包含在本申请中。

参考数字的说明

11 金属片框架

12 片状盖板

13 天线元件

14 中央杆

15 印刷电路板

16 天线元件

17 馈电电路

18 馈电电路

19 馈送位置

20 馈送位置

21 盖板

Claims (10)

1.一种天线设备，包括：

多个天线元件；

馈电电路，用于将功率馈送给所述多个天线元件；

导电框架，用于容纳所述多个天线元件和所述馈电电路，并设置有与所述多个天线元件分别相对的多个开口部分；和

片状盖板，用于覆盖所述导电框架的所述多个开口部分以直接密封所述多个开口部分；

其中，所述多个天线元件包括多个第一天线元件和多个第二天线元件；

所述多个第一天线元件通过导电杆分别连接到所述多个第二天线元件；

所述多个开口部分布置为与所述多个第一天线元件分别面对；和

所述多个第二天线元件、所述多个第一天线元件、所述多个开口部分和所述片状盖板是依次布置的。

2.根据权利要求1所述的天线设备，

其中，片状盖板覆盖整个导电框架。

3.根据权利要求1或2所述的天线设备，

其中，所述多个天线元件的每一个是贴片天线。

4.根据权利要求1或2所述的天线设备，

其中，馈电电路包括用于第一极化波的第一馈电电路或用于第二极化波的第二馈电电路中的至少一个。

5.根据权利要求4所述的天线设备，

其中，所述第一极化波是垂直极化波，所述第二极化波是水平极化波。

6.根据权利要求1所述的天线设备，

其中，所述馈电电路和所述多个第二天线元件形成在电路板上。

7.根据权利要求1所述的天线设备，

其中，片状盖板是树脂带或热缩性管。

8.根据权利要求1所述的天线设备，

其中，片状盖板的材料是聚氯乙烯或聚烯烃。

9.根据权利要求1或2所述的天线设备，

其中，导电框架由金属板、导电塑料板和其表面上具有导电层的绝缘板中的任一种形成。

10.根据权利要求1所述的天线设备，

其中所述导电杆是针对各天线元件的中央杆。