CN102960080A - 通信设备和用于通信设备的外壳的制造方法 - Google Patents

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Abstract

不需要在外壳上施加涂料涂层，包含ODU的发射部分和接收部分的外壳可以抵御恶劣环境。本发明是安装在室外的通信设备(ODU)(1)，包括：发射信号的发射部分；接收信号的接收部分；以及包含该发射部分和该接收部分的外壳。在该设备中，(ODU)(1)的外壳由非铁金属制成，并且该非铁金属的外表面未涂有涂料，而是在其上连续地形成了粉状颗粒的冲击痕迹的凹陷和凸起图案。

Description

通信设备和用于通信设备的外壳的制造方法
技术领域
本发明涉及安装在室外的通信设备，具体地涉及针对容纳组成通信设备的发射部分和接收部分的外壳的结构和制造方法。
背景技术
由便携式电话系统代表的移动通信系统形成连接无线电基站的接入网络。这种接入网络使用有线通信或无线电通信连接无线电基站。具体地，当接入网络使用无线电通信建立时，其具有包括建立低成本网络和在选择无线电基站安装区域上高自由度的优点。在无线电基站之间执行的无线电通信使用微波无线电通信设备。这种无线电通信设备需要安装在高处，例如塔或建筑物的屋顶，使得无线电通信不被阻挡。这种无线电通信设备分为：安装在与也安装在高处的天线邻近的室外设备(在下文中这些室外设备单元被称为ODU)，以及与ODU分离安装的室内设备(在下文中这些室内设备单元被称为IDU)。ODU和IDU通过同轴电缆等连接(参见专利文献1)。因为ODU和天线一起安装在室外高处，其功能限于向天线发射信号和从天线接收信号，这导致ODU小而轻。相反，IDU具有调制、解调和处理信号的更复杂的功能且安装在室内使得IDU自身易于维护并使得其可靠性提高。
在这种在基站之间通信的无线电通信设备中，ODU安装在安装环境特别恶劣的室外(偶尔在沙漠、寒冷的地方或海边)。而且，ODU倾向于安装在非常难于经常维护和检查的地方(例如，像塔一样的高处)。因此，需要能够设计ODU使得其能够在非常恶劣的环境中操作。为了满足这种需求，精密的电子部件(例如构成ODU的发射电路和接收电路)包含在坚硬的金属外壳中。此外，金属外壳的表面通常涂有树脂涂料，以确保耐久性和防止腐蚀。
这种涂料涂层可以减缓形成ODU的金属外壳的腐蚀速度，并因此增强设备的可靠性。此外，如果外壳涂有白色涂料，其可以防止金属外壳所暴露于的阳光的吸收，使得阻止热量到达ODU的内部。然而，这种涂料涂层是昂贵的。
当今，由于激烈的全球性竞争，需要进一步减少通信基础设施的安装成本。为了满足这种需求，本发明的申请人和那些涉及本发明的人正在考虑不向封装ODU的表面涂覆昂贵的涂料。此外，从保护环境的观点来看，申请人等也想到使用其中无需有机溶剂的涂料的方法。
然而，如果ODU长时间处于外壳缺少涂料涂层的恶劣室外环境中，由于外壳的腐蚀等原因，会不利地影响ODU的精密电子部件。当铸造ODU的外壳时，其可以批量生产并且成本降低。然而，在外壳从模具中移除之后，金属流动痕迹、铸造痕迹等就可能出现在外壳的表面上。因此，从产品价值的角度看，这种外壳表面的外表会有问题。
【专利文献1】JP2006-197343A，公开物
发明内容
从上述问题的观点产生本发明。本发明的目的是：保证包含ODU的发射部分和接收部分的金属外壳可以抵御恶劣环境的不利影响，而无需在该外壳上使用涂料涂层。
本发明的一个方案是一种安装在室外的通信设备，包括：发射信号的发射部分；接收信号的接收部分；以及包含该发射部分和该接收部分的外壳。
在根据本发明的设备中，外壳由非铁金属制成，并且该非铁金属的外表面未涂有涂料，而是在其上连续地形成粉状颗粒的冲击痕迹的凹陷和凸起图案。
本发明的另一方案是一种用于制造安装在室外的通信设备的外壳的方法，包括：通过压铸工艺形成非铁金属的所述外壳；使粉状颗粒冲击已经形成的所述外壳的外表面；以及在所述外表面上连续地形成粉状颗粒的冲击痕迹的凹陷和凸起图案。
附图说明
图1是示出了已经安装的根据本发明实施例的室外无线电通信设备(ODU)的透视图。
图2是图1中示出的ODU的正视图和后视图。
图3是示出了图1中示出的ODU的正面和背面的透视图。
图4是示出了根据本发明的ODU的外壳表面上形成的凹陷和凸起图案的示意图。
图5是示出了构成图2中示出的ODU的外壳的非铁金属的外表面和内部的截面示意图。
图6是示出了在进行腐蚀性气体测试之前和192小时之后外壳表面的状态的示意图。
图7是示出了在进行盐水喷射测试之前和120小时之后外壳表面的状态的示意图。
图8是示出了外壳的外表面的示意图，其中为了改善外观，通过使粉状颗粒冲击外表面来移除作为图2中示出的ODU的外壳的压铸产品中出现的斑驳的痕迹(金属流动痕迹)。
图9是示出了具有根据本发明的无线电通信室外设备的无线电通信系统的示例的方框图。
图10是示出了图9中示出的室外设备中包含的电路的示例的方框图。
附图标记说明
1室外无线电通信设备(ODU)
1A盖子
1B壳体
2非铁金属
2a凹陷和凸起图案
2b氧化物层
3天线
4杆
5接合部分
6把手
11A站(基站)
12，22IDU
13，23ODU
14，24天线
15，25同轴电缆
21B站(基站)
31复用器电路
32发射和接收电路
33控制电路
具体实施方式
接下来，参考附图，描述本发明的实施例。
图1是示出了已经安装的根据本发明的实施例的室外无线电通信设备(ODU)的透视图。根据附图中示出的本实施例的ODU1包括：发射无线电信号的发射部分(未示出)；接收无线电信号的接收部分(未示出)；以及至少包含这些部分的外壳。例如，在ODU1中装配的是图1中示出的天线3。天线3向外部发射从发射部分输出的无线电信号，并从外部接收向接收部分输出的无线电信号。ODU1具有将ODU1连接到天线3的接合部分(参考图3中示出的附图标记5)。ODU1固定到例如安装在建筑物的屋顶上的杆4。
图2示出了ODU1：图2(a)是ODU1的正视图，图2(b)是ODU1的后视图。图3(a)是示出了ODU1的正面的透视图，图3(b)是示出了ODU1的背面的透视图。在这些附图中示出的ODU1的外壳是由盖子1A和壳体1B构成。外壳包含发射部分和接收部分。ODU1还具有允许用户易于搬运ODU1自身和易于设置发射和接收方向的把手6。把手6可以和壳体1B集成在一起。如果把手6和壳体1B集成在一起，ODU1的部件的数量可以减少。
外壳由非铁金属制成。虽然可以通过切割材料制造外壳，但如果批量制造外壳，则通过压铸工艺形成该外壳。外壳的材料是非铁金属。外壳的材料的示例包括铝、铝合金和锌合金。因为这些非铁金属轻且易于用机器制造并且特别易于通过压铸工艺制造，其适合用于ODU1的外壳。当通过压铸工艺形成ODU1的外壳时，其易于批量制造从而可以降低其成本。
根据本发明，不是将涂料涂在ODU的外壳的表面上，而是在该表面上以高速均匀喷射粉状颗粒，使得在非铁金属的整个表面上连续形成凹陷和凸起图案。该凹陷和凸起图案是粉状颗粒的撞击痕迹。同样，以与外壳相同的方式，在形成把手6的非铁金属的表面上形成凹陷和凸起图案。如果把手6和外壳整体成型，可以有效地一次处理它们。图4示出了如上所述形成凹陷和凸起图案的状态。
粉状颗粒的材料的示例包括不锈钢、玻璃微珠和氧化铝。可以通过推进型喷射设备或空气喷嘴型喷丸强化设备喷射粉状颗粒。
接下来，将详细描述外壳的表面上形成的凹陷和凸起图案。
在形成ODU1的外壳的非铁金属是铝合金且向其喷射的粉状颗粒是不锈钢的粉状颗粒的情况下，描述针对铝合金表面层的物理处理。
假定由不锈钢制成的粉状颗粒的粒径是0.5mm(比重σ＝7.8g/cm3)并且粉状颗粒相对于铝合金的冲击速度V是50m/s，因为E＝1/2mV2(其中m＝σx 4/3xπr3)，当粉状颗粒的一个颗粒冲击铝合金时所产生的能量是4.786x 10-4[J]。当这种基于冲击的能量施加到铝合金的表面时，可以预见铝合金的表面温度会瞬间上升到约1000摄氏度。
当这种高温瞬间施加到具有大约700摄氏度熔点的铝合金的表面时，可以预见铝合金的表面层会微小地(microscopically)重新融化。可以预见，这种情况也会发生在具有1000摄氏度或更低的熔点的非铁金属(例如铝(熔点＝660摄氏度)和锌合金(熔点＝约600摄氏度))上。
当这种铝合金的表面层经受物理处理时，也就是，当表面层被瞬间加热、冷却和压缩时，铝合金的外表面层发生改变，以形成微小的金属组成结构和氧化膜。图5是示意性地示出以这种方式在其上形成凹陷和凸出图案的非铁金属的外表面和内部的截面图。如附图中所示，凹陷和凸出图案2a形成在非铁金属2的外表面上，并且该外表面重新融化并改变为氧化层2b。
具体地，当微小颗粒的粉状颗粒高速冲击非铁金属的表面时产生的热量导致瞬间重复重新融化、淬火和凝固的一系列动作。这样，空气中的氧气和表面层的金属相互反应，从而形成氧化物。发明人等确认：当由不锈钢制成的、具有在从大约0.2至1.2mm的范围内的粒径Φ的粉状颗粒以高达50至100m/sec的速率冲击铝合金时，形成这种氧化物。
如果构成ODU的外壳的非铁金属是铝合金，当由于粉状颗粒冲击非铁金属时所产生的热量使其重新融化时，在铝合金的表面上形成主要包含氧化铝(Al2O3)的氧化膜。这种氧化物自身具有高抗腐蚀能力。此外，由于粉状颗粒冲击表面时所产生的热量而在表面上形成的氧化膜比在表面上自然形成的氧化膜更厚。
此外，由于快速加热和快速冷却，微小地形成了铝合金的外表面层。因此，由于铝合金的表面层的金属组成结构比铝合金的内部更微小地形成，ODU1的外壳的抗腐蚀性提高。此外，由于基础材料的表面上所形成的氧化膜比基础材料本身更坚硬，可以预见所生成的外壳的抗磨损性和抗划伤性提高。
此外，由不锈钢制成的粉状颗粒的喷射导致在外壳的整个表面上连续形成冲击痕迹的凹陷和凸出图案。优选地，凹陷和凸出图案的表面粗糙度Ra(沿中心线的平均粗糙度)处于从几μm至几十μm的范围内。具有此范围内的表面粗糙度的凹陷的平均直径Φ是大约几百μm。
在上文中，描述了不锈钢制成的粉状颗粒冲击铝合金的表面的示例。然而，如果不是不锈钢而是氧化铝或又硬又脆的玻璃微珠的粉状颗粒冲击铝合金表面，则不仅会形成氧化物，而且粉状颗粒也粉碎并融化在铝合金的表面层上。因此，当使用由不锈钢制成的粉状颗粒时，因为除铝以外的其他金属元素可以像氧化物合金一样分散在表面上，可以期望与喷射由不锈钢制成的粉状颗粒的情况相比获得更高的抗腐蚀性。
如上所述，根据本发明，硬且微小的粉状颗粒高速冲击用于外壳的非铁金属的外表面，而且利用当粉状颗粒冲击非铁金属的外表面时所产生的热量改变非铁金属的外表面层。因此，可以预见，，可以以与铝合金相同方式在具有相对较低的熔点(例如1000摄氏度或更低)的非铁金属的表面上形成金属氧化物，而且这种非铁金属可以用于外壳的材料。
如上所述，构成外壳2的非铁金属的改变后的表面的金属组成结构比非铁金属的内部的金属组成结构更微小地形成，并且在处理中形成的氧化膜比自然形成的氧化膜更厚。因此，与没有处理的非铁金属相比，非铁金属2的抗腐蚀性和耐久性得以提高(参见图6和图7)。因此，包含安装在室外的ODU1(ODU 1的安装环境非常恶劣)的发射和接收电路的外壳2具有应对严酷环境的卓越特性。
图6是示出了在进行腐蚀性气体测试之前和192小时之后外壳表面的状态。腐蚀性气体测试的规范符合IEC 61587-1标准。如图6(a)所示，在ODU1的外壳的表面上形成已经被粉状颗粒冲击的面和没有被粉状颗粒冲击的面。之后，将二氧化硫气体(SO2，浓度＝25ppm)连续96小时喷射到外壳的表面上。之后，将硫化氢气体(H2S，浓度＝10ppm)连续96小时喷射到外壳的表面上。在此测试中，环境温度为40摄氏度，环境湿度为80％RH。在腐蚀性气体测试192小时之后，与没有被粉状颗粒192冲击的面相比，经粉状颗粒冲击的面几乎不会褪色(参见图6(b))。
图7示出了在进行盐水喷射测试之前和120小时之后外壳表面的状态。盐水喷射测试的规范符合IEC 60068-2-11标准。如图7(a)所示，在ODU1的外壳的表面上形成已经被粉状颗粒冲击的面和没有被粉状颗粒冲击的面。将具有浓度为5％的盐水在35摄氏度的温度下连续120小时喷射到外壳的表面。与没有被粉状颗粒冲击的面相比，已经被粉状颗粒冲击的面几乎不会褪色(参见图7(b))。
如上所述，腐蚀性气体测试和盐水喷射测试证明本发明提高了ODU1的外壳的抗腐蚀性和耐久性。
因为外壳的表面具有这种卓越的抗腐蚀性和耐久性，其不需要昂贵的涂料涂层。因为不需要利用使用有机溶剂的涂料来涂覆表面，可以提供解决环境问题的外壳。
此外，当合适地选择粉状颗粒的粒径、材料、冲击速度等时，外壳可具有使得指纹难于附着到表面的表面粗糙度Ra。
此外，由于粉状颗粒的冲击使得在外壳的表面上形成凹陷和凸出图案并从而导致表面区域增加且未涂有树脂的外壳的表面暴露在外更多，可以预料外壳中的热辐射增加。
如果外壳通过压铸工艺形成，当将其从模具中移除时，金属流动痕迹出现在外壳的表面上(参见图8(a))。这种压铸产品自身不具有良好的审美外观。根据本发明，由于通过微小颗粒组成的粉状颗粒冲击外壳的表面而进行了表面处理，金属流动痕迹从压铸产品的表面上消失。此外，在外壳的表面上均匀地形成冲击痕迹的微小的凹陷和凸出图案(参见图8(b)和图8(c))。图8(a)是示出了出现这种金属流动痕迹的压铸产品的外壳的表面的照片，图8(b)是示出了在其上均匀形成作为冲击痕迹的微小的凹陷和凸出图案的外壳的表面的照片(和图8(a)中所示具有相同的放大率)。图8(c)是示出了图8(b)的外围部分的放大视图(50x放大率)的照片。
如上所述，根据本发明，由于在由非铁金属制成的外壳的整个外表面上连续地形成凹陷和凸出图案，不需要在外壳的表面涂覆涂料就可以保护包含接收部分和发射部分的室外无线电通信设备的外壳不受恶劣环境的影响。
(可应用实例)
图9是示出了具有根据本发明的无线电通信室外设备(ODU)的无线电通信系统的示例的方框图。图10是示出了图9中示出的室外设备中包含的电路的示例的方框图。
在图9中，A站11(B站21)具有：输入和输出一个信道的基带信号并调制和解调该基带信号的IDU 12(22)；作为无线电发射机和接收机的ODU 13(23)；对IDU 12(22)和ODU 13(23)进行接口连接的一个同轴电缆15(25)；以及与ODU13(23)连接并向对方站发射无线电信号和从对方站接收无线电信号的天线14(24)。
如图10所示，A站11(B站21)的ODU 13(23)具有复用器电路31、发射和接收电路32和控制电路33。虽然图10示出了集成了发射电路和接收电路的发射和接收电路32，可以独立地提供这些电路。
ODU 13(23)的复用器电路31具有以下功能：对从IDU侧通过同轴电缆15(25)输入的复用信号进行解复用，向每个电路提供直流电，以及向控制电路33输出控制信号。复用器电路31还具有以下功能：从输入信号中分离和抽取调制波形，向发射和接收电路32输出所抽取的调制波形，以及向IDU输出从发射和接收电路32输入的解调中频信号。
ODU 13(23)的发射和接收电路32具有以下功能：将从复用器电路31输入的调制波形转变为射频信号并将该射频信号从天线14(24)发射，以及将天线14(24)接收的射频信号转变为解调中间频率信号并将该解调中间频率信号向复用器电路31输出。
ODU 13(23)的控制电路33具有以下功能：控制IDU和ODU之间的通信，以及监控ODU 13(23)自身的控制操作。
在具有上述结构的无线电通信系统中，复用器电路31将从IDU 12(22)向ODU 13(23)输入的复用信号分离为直流电、控制信号和调制波形，接着该调制波形向发射和接收电路32输出。发射和接收电路32将输入到发射和接收电路32的调制波形转变为射频信号(RF信号)，然后通过天线14(24)向对方站发射。一方面，发射和接收电路32将天线14(24)从对方站接收的RF信号转变为解调中频信号，然后通过复用器电路31和同轴电缆15(25)向IDU 12(22)输出。图7所示的示例表示一个基站具有相互独立的IDU和ODU。然而，应当理解，本发明适用于IDU和ODU相集成的情况。
在图1至图3中示出的ODU1的外壳中包含执行上述操作的精密电子部件，例如复用器电路31、发射和接收电路32和控制电路33。根据本发明的ODU1的外壳具有不需要在外壳的表面涂覆涂料就可保护避免恶劣环境的外表面。因此，ODU1的外壳可以在恶劣的室外环境中安全地保护上述电子电路。
虽然使用室外无线电通信单元(ODU)描述本发明，应当理解本发明可以应用于有线通信设备而不是无线电通信设备的外壳。
已经参考实施例描述了本发明。然而，本领域技术人员应当理解，在不背离本发明的范围的前提下，可以以各种方式改变本发明的结构和细节。
本申请要求2010年6月25日提交日本专利申请JP2010-144879的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。

Claims (23)

1.一种安装在室外的通信设备，包括：
发射信号的发射部分；
接收信号的接收部分；以及
包含所述发射部分和所述接收部分的外壳，
其中，所述外壳由非铁金属制成，并且所述非铁金属的外表面未涂有涂料，而是在所述非铁金属的外表面上连续地形成了粉状颗粒的冲击痕迹的凹陷和凸起图案。
2.根据权利要求1所述的通信设备，
其中，所述外表面涂有所述非铁金属的氧化物。
3.根据权利要求1或2所述的通信设备，
其中，所述非铁金属的所述外表面具有比所述非铁金属的内部更微小的金属组成结构。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的通信设备，
其中，所述外表面被重新融化并改变为氧化物层。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的通信设备，
其中，所述非铁金属通过压铸工艺而形成。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的通信设备，
其中，所述非铁金属是铝合金。
7.根据权利要求2所述的通信设备，
其中，所述非铁金属的所述氧化物是氧化铝。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的通信设备，
其中，所述凹陷和凸起图案的凹陷具有几百μm的平均直径Φ。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的通信设备，
其中，所述非铁金属的所述外表面的粗糙度Ra(沿中心线的平均粗糙度)处于从几μm至几十μm的范围内。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的通信设备，
其中，所述凹陷和凸起图案形成于所述外壳的整个外表面上。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的通信设备，
其中，所述外壳具有把手，所述把手也由非铁金属制成，并且所述非铁金属的外表面未涂有涂料，而是在所述非铁金属的外表面上连续地形成粉状颗粒的冲击痕迹的凹陷和凸起图案。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的通信设备，
其中，所述外壳具有与天线连接的接合部分，所述天线向外部发射从所述发射部分输入的信号并从所述外部接收向所述接收部分输出的信号。
13.根据权利要求1至12中任意一项所述的通信设备，
其中，所述外表面的所述凹陷和凸起图案是在粉状颗粒冲击所述外表面时形成的。
14.根据权利要求4所述的通信设备，
其中，所述外表面利用粉状颗粒冲击所述外表面时产生的热量被重新融化。
15.根据权利要求13或14所述的通信设备，
其中，所述粉状颗粒是由玻璃微珠、不锈钢或氧化铝组成的粉状颗粒。
16.根据权利要求13至15中任意一项所述的通信设备，
其中，所述粉状颗粒的粒径Φ处于从0.2μm至1.2μm的范围内。
17.根据权利要求13至16中任意一项所述的通信设备，
其中，所述粉状颗粒的冲击速度处于从每秒50m至每秒100m的范围内。
18.一种用于制造安装在室外的通信设备的外壳的方法，包括：
通过压铸工艺形成非铁金属制成的所述外壳；
使粉状颗粒冲击已经形成的所述外壳的外表面；以及
在所述外表面上连续地形成所述粉状颗粒的冲击痕迹的凹陷和凸起图案。
19.根据权利要求18所述的制造方法，
其中，所述外表面涂有形成为所述凹陷和凸起图案的所述非铁金属的氧化物。
20.根据权利要求18或19所述的制造方法，
其中，将所述外表面改变为氧化物层。
21.根据权利要求18至20中任意一项所述的制造方法，
其中，所述粉状颗粒是由玻璃微珠、不锈钢或氧化铝的粉末组成的粉状颗粒。
22.根据权利要求18至21中任意一项所述的制造方法，
其中，所述粉状颗粒的粒径Φ处于从0.2μm至1.2μm的范围内。
23.根据权利要求18至22中任意一项所述的制造方法，
其中，所述粉状颗粒的冲击速度处于从每秒50m至每秒100m的范围内。
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