CN105612656B - 天线系统 - Google Patents

Abstract

天线系统包括确保射频功能并且包含至少一个天线和至少一个无线电连接箱的第一模块、确保天线系统在底座上的紧固和定位的第二组装模块、以及确保第一模块与第二模块之间的连接并且实现第一模块与第二模块之间的旋转接合的接口部件。优选地，天线系统具有总体上光滑圆润的形状。

Description

天线系统

技术领域

本发明属于天线系统的领域，并且具体地，属于包括天线以及用于将其组装到底座上的设备的系统。

背景技术

使用所谓的LTE标准(针对“长期演进”)的蜂窝电话网络的新一代的部署、交换的数据量的增加和对应的通信流量的大小以及用户社区到发展中国家(中国、印度)的扩张都需要增加网络的容量以传输数据。此外，传统频带(主要是10-40GHz的域)是拥挤的，并且在都市网络中用户密度的增长增加了对小小区的需要，在小小区中天线被直接安装在城市的生活空间中。

所有这些改变随之带来大量的新要求。更高频带(56-90GHz) 的使用提供了更多带宽(以GHz为单位)，其被表达为天线的中心操作频率的百分比。这有助于满足带宽容量的需要。这些高频率遭受在空气/水中更高的吸收水平，因此它们更适于与更小的小区的需要相对应的短连接。小区的小尺寸还实现对增益的良好折中，并且因此实现更小的天线开孔的使用。为了提高在公众和拥有者中对住宅区域中的天线安装的接受度，重要的是具有整体上不打扰风景的离散、低体积的解决方案。网络运营商已经将这个期望变成对所谓的“低形式因数(low form factor)”天线需求的需求，因为它们具有有限的范围，或者将这个期望变成针对看起来完全不同于天线的设备的需求。

利用较小的天线，设备的成本减少，并且作为结果，由安装天线所表示的成本因数正越来越引起运营商的关注，运营商们想要减少和优化安装时间。总之，在高无线电频率处进行操作的低形式因数天线 (其允许轻松的安装并且主观上和客观上都较不引人注目)现在已经变得很有必要。

通常当前的无线电链路系统包括传输天线(其可以具有不同的技术形式，诸如蝶形、蚌形、贴片、喇叭状等等)、其通过被紧固到塔或桅杆结构的底座支撑，并且包括无线电箱，其通常被直接安装到天线的后部并且其因此也由天线的底座支撑。组装设备包括某个数量的安装元件、螺丝钉、螺母和其他紧固元件。然而，这样的系统具有多个缺陷。

·天线保持本身是清楚地可见和可识别

·由于必需由安装者处理的大量部件，这样的天线系统的组件和安装花费相当长时间

·取决于该系统的技术布置，可能的是，安装过程需要多于两只手

·该系统不允许天线在水平平面(方位角)和垂直平面(倾斜角) 两者中被调整。

·该系统在视觉上不合意，并且包括无线电箱分离于组装设备的天线的结构关于抗风性而言远不够优化。

发明内容

为了消除现有技术的缺陷，提出了一种具有合意的外观和更小的体积的天线系统，该天线系统的安装更快且更容易。

本发明的主题是一种天线系统，该天线系统包括：

-第一模块，确保射频功能并且包含至少一个天线和至少一个无线电连接箱，

-第二安装模块，确保天线系统在底座上的紧固和定位，

-接口部件，确保第一模块与第二安装模块之间的连接并且实现第一模块与第二安装模块之间的旋转接合用以对准该天线。

根据第一方面，接口部件包括能够刚性地被连接至第一模块的接触表面的第一板和能够刚性地被连接至第二安装模块的接触表面的第二板。

根据第二方面，接口部件可以由与第一RF模块一起的或与第二安装模块一起的的单个部件形成。根据一个变形，接口部件可以以两个部分形成，第一部分由与第一模块一起的单个部件形成，并且第二部分由与第二安装模块一起的单个部件形成。

根据第一配置，第一模块的轴和第二安装模块的轴是相同的。

根据第二配置，第一模块的轴和第二安装模块的轴形成非零的角度。

根据第一变形，第一模块的X-X’轴和第二安装模块的Y-Y’轴形成45°角度β。

根据第二变形，第一模块的轴和第二安装模块的轴基本上垂直，第一模块的X-X’轴和第二安装模块的Y-Y’轴形成90°角度α。

根据另一个方面，第二安装模块能够将天线系统紧固到管状或平坦底座上。优选地，第二安装模块的轴Y-Y’基本上垂直于管状底座的轴Z-Z’。

所提出的解决方案是压缩的天线系统，其提供所有期望的功能：传输和接收无线电波用以确保天线的操作，准确地在水平(方位角) 和垂直(倾斜角)平面中调整天线，并且将天线紧固到底座上。

根据一个实施例，第一模块包括：

–盖部，包括能够被组装在一起的前部部分和后部部分，

-至少一个天线，

-被紧固到天线的后部的至少一个连接箱，

-面向天线的开口，

-被置于开口中的天线罩。

根据一个实施例，第一模块具有至少部分地成圆柱形的形状。

根据一个实施例，天线系统具有总体上光滑圆润的形状。

天线系统的总体形状是具有多个优势的视觉上合意的解决方案。总体上光滑圆润的形状(其避免任何平坦表面而不论方向如何)减少风负荷以及冰或雪累积在天线系统上的风险，特别是在寒冷天气区域中。这个天线系统还使得可能促进组装和调整，因为它包括远少得多的部件。最后，该设计提供在组装选项方面的大量灵活性；特别地，它可以被安装在任何底座上，特别是圆柱形或平坦底座，从而使得可能将天线系统适配到所有环境。

附图说明

在阅读一个实施例的以下描述和所附附图后，本发明的其他特性和优点将变得清楚，该实施例自然仅以非限制性示例的方式给被处，在附图中：

-图1描绘了天线系统的一个实施例，

-图2描绘了两个模块之间的连接，

-图3a至3d描绘了用于图1的天线系统的无线电连接箱和天线罩，

-图4描绘了用于将天线系统安装到管状底座上的第二安装模块的第一实施例的示意性顶部视图，

-图5a、5b和5c描绘了在第一RF模块和第二安装模块对准的事件中用于天线系统的接口部件的第一实施例，

-图6a和6b分别描绘了在第一RF模块和第二安装模块对准的事件中被安装到管状底座上的天线系统的配置的侧视图和透视图，

-图7描绘了在第一RF模块和第二安装模块不对准的事件中接口部件的第二实施例，

-图8a和8b分别描绘了在第一RF模块和第二安装模块不对准的事件中被安装到平坦底座上的天线系统的另一个配置的侧视图和透视图，

-图9a和9b描绘了被安装到管状底座的天线系统的多个配置的透视图，

-图10描绘了用于将天线系统安装到平坦底座上的第二安装模块的第二实施例在横截面上的示意图，

-图11描绘了被安装到平坦底座的天线系统的配置的透视图，

-图12a和12b描绘了被安装到平坦底座的天线系统的另一个配置的前视图和透视图。

具体实施方式

在图1描绘的实施例中，天线系统1包括在一端的第一RF模块2和在相对端的第二安装模块3，第一RF模块2具体旨在于确保传输无线电波的功能，第二安装模块3旨在于实现将天线系统组装到底座上。第一RF模块2由于接口部件4而被连接到第二安装模块3，接口部件4确保第一RF模块2与第二安装模块3之间的旋转接合。

为了满足它的功能，第一RF模块2必需包含其操作需要的至少一个天线和无线电连接箱。在该情况中，由它的天线罩(radome)6 覆盖的天线5、以及无线电连接箱7被放置在第一RF模块2的两个部件的盖部的前部部分8a、后部部分8b的内部。在宽带概念中，特定频率的天线罩6被使用，而不是仅仅选择盖部的前部部分8a、后部部分8b的材料。

这个天线系统可以被应用到宽泛范围的天线技术。天线5在此以指示网络天线的矩形框的形式被描述，但是还应当可以使用蝶形或偏置反射面天线、或者像要被放置在该模块中的喇叭状天线之类的简单直馈天线。

第一RF模块2的盖部的前部部分8a和后部部分8b使用阻停件或翻板阀(flap)9而被接合并且刚性地被连接。一旦两个部分8a、 8b已经被接合，第一RF模块2的盖部的前部部分8a、后部部分8b 在此具有基本上圆柱形的形状并且包括旨在于被放置面向天线的圆形开孔10。

天线系统可以被紧固到所有类型的底座上。第二安装模块3在此包括凸面法兰(male flange)11a和凹面法兰(female flange)11b，旨在于例如被绷紧在管状底座12、诸如桅杆周围。两个法兰11a、11b 通过螺栓13而在管状底座12周围接合并且刚性地被连接。

第一RF模块2的轴X-X’和第二安装模块3的轴Y-Y’在此是相同的。第一平坦接口部件4位于第一RF模块2的接触表面14与第二安装模块3的接触表面15之间，以便连接两个模块2、3，允许它们相对于彼此旋转，从而实现第一RF模块2绕着它的轴X-X’旋转并且实现第二安装模块3绕着它的轴Y-Y’旋转。在该情况中，接口部件4可以由与第一RF模块2或第二安装模块3一起的单个部件形成。自然地，由于模块2、3由两个部分形成，在这个情况中，接口部件4也将处于两个部件中。定心杆16使得可以正确地关于彼此定位模块2、3。一旦被连接，第一RF模块2和第二安装模块3形成压缩的天线系统1，该天线系统的形状是连续和谐、同质且无缝的，包括射频功能和组装功能两者。天线系统1的平滑圆润的形状(其避免任何平坦表面而无论所考虑的方向如何)提高了天线系统1关于环境约束的机械行为，特别是通过减少风负荷来实现。天线系统1的形状、并且具体地是第一RF模块2的盖部的前部部分8a、后部部分8b的形状被适配为通过模塑而由聚合物产生，但是也可以使用其他材料。

图2更具体地描绘了使用圆柱形定心杆16的第一RF模块2和第二安装模块3的耦合，该圆柱形定心杆16纳入到外壳17中并且传递通过接口部件4的中心处的通孔18，该外壳17被形成在模块2、3 的接触表面14和15中的每个接触表面的中心。接口部件4可以由与第一RF模块2一起的或与第二安装模块3一起的单个部件形成。接口部件4还可以以两个部分来产生，第一部分具有与第一RF模块2 的单个部件并且第二部分具有与第二安装模块3的单个部件，两个模块2、3之间的连接通过耦合接口部件4的两个部分来实现。

图3a描绘了已经从中移除盖部的后部部分8b的第一RF模块2 的横截面视图。无线电连接箱7通过紧固装置21而被紧固到天线5 的后部，该紧固装置21取决于由用户定义的链接。最常使用的紧固装置21是螺丝钉。通过盖部的后部部分8b而使无线电连接箱7免受环境限制。

图3b、3c和3d中描绘的无线电罩6被放置在圆形开孔10中，以便保护置于第一RF模块2内部的天线。无线电罩6包括快速、可逆的紧固装置30。可以考虑用于紧固无线电罩6的不同方法。这些紧固装置30可以具有不同的类型，诸如直角回转螺丝钉或者可以具有各种挂钩形状31、32、33和34的夹子，这些挂钩形状旨在于与圆形开孔10的边缘或者与形成在圆形开孔10的边缘内部的适当外壳进行配合。以这样的方式选择紧固装置30以使得容易改变天线罩6，从而在如何产生天线系统1时提供极大灵活性。

这样的天线系统可以被紧固到各种类型的底座上。在图4中，天线系统通过第二安装模块41被紧固到管状底座40，该第二安装模块 41包括凸面法兰42和凹面法兰43。凹面法兰43具有允许其加入到凸面法兰42的形状，以便形成位于底座40周围的衬圈。通过紧固装置实现法兰42、43之间的链接，紧固装置诸如举例为螺丝钉，这使得可以将压力运用到管状底座上，从而将系统保持在位置中。

图5a、5b和5c描绘了在第一RF模块2的轴X-X’和第二安装模块3的轴Y-Y’相同的事件中图1的接口部件4的一个实施例。

为了连接第一RF模块2和第二安装模块3，接口部件4包括旨在于刚性地与第一RF模块2的接触表面14连接的第一板50和旨在于与第二安装模块3的接触表面15连接的第二板51。接口部件4实现第一RF模块2与第二安装模块3之间的旋转接合。接口部件4在此基本上是圆形形状。

现在该查看图6a和6b，其描绘了在天线系统1被组装到管状底座12的事件中天线系统1的示意性前部视图和透视图。第一RF模块 2和第二安装模块3沿着与轴X-X’和Y-Y’共同的轴对准。第一RF 模块2可以绕着它的轴X-X’旋转60，而第二安装模块3维持固定。在图6b中，第一RF模块2已经相对于第二安装模块3转动。这个旋转60的目的在于将天线5移动到期望的位置中，具有天线5位于第一RF模块2之内、在位于圆形开孔10中的天线罩6后面。第二安装模块3位于管状底座12的所选择的高度处，并且在被绷紧之前能够绕着管状底座12的轴Z-Z’旋转61。通过这个方式，天线系统1的方位角和倾斜角在它正被安装在管状底座12的同时可以被调整。为了促进天线系统的定位，已经开发了由组成天线系统的各种元件共享的恰当成形的工具。

图7描绘了在第一RF模块2的轴X-X’和第二安装模块3的轴 Y-Y’形成非零的角度α(在此，作为示例，在90°等级上)的事件中接口部件70的另一个实施例。接口部件70是刚性的并且包括两个板71和72。板71和72一起形成与由第一RF模块2的轴X-X’和第二安装模块3的轴Y-Y’形成的角度α相等的角度。板71的表面 74能够被刚性地连接至第一RF模块2的接触表面14，并且类似地，平面72的表面73能够被刚性地连接至第二安装模块3的接触表面15，以便在预先设置的相对位置中保持模块2、3。尽管接口部件在此被描述为用于连接其轴X-X’和Y-Y’在90°等级上形成角度α的模块，它的形状可以被修改以适配连接其轴X-X’和Y-Y’形成任何其他角度α的模块。因此，接口部件70的存在允许第一RF模块2绕着它的轴X-X’相对于接口部件70旋转，并且允许第二安装模块30绕着它的轴Y-Y’相对于接口部件70旋转。

在图8a和8b中，天线系统80被紧固到管状底座12上，该管状底座12具有与第一RF模块2的轴X-X’平行的轴Z-Z’。第一RF 模块2和第二安装模块3被放置以使得第一RF模块2的轴X-X’基本上垂直于第二安装模块30的轴Y-Y’，两个模块2、3通过先前所描述的接口部件70来连接。第一RF模块2的接触表面14刚性地连接至接口部件70的一个板71，并且第二安装模块3的接触表面15 刚性地连接至接口部件70的另一个板72。天线系统的这个配置需要刚性连接，该刚性连接通过向天线系统增加另外的旋转轴来给出天线系统更大的移动性。第一RF模块2的接触表面14与接口部件70的板71之间的连接实现了第一RF模块2绕着轴X-X’的旋转81。第二安装模块3的接触表面15与接口部件70的板72之间的连接实现了第二安装模块3绕着轴Y-Y’的旋转82。在开始绷紧之前，第二安装模块3实现绕着管状底座12的轴Z-Z’的旋转83。

如图9a和9b所描述的，通过归因于接口部件70的第一RF模块 2与第二安装模块3的相对旋转，可以获得不同的配置。

在图9a中，天线系统90被紧固到管状底座12上，该管状底座12具有与第一RF模块2的轴X-X’基本上垂直的轴Z-Z’。相较于先前的配置，第二安装模块3已经转动并且现在形成相对于第一RF 模块2的轴X-X’的大致90°的角度α，这已经通过刚性接口部件 70来实现。

在图9b中第一RF模块2已经绕着它的轴X-X’转动大约45°。第二安装模块3还已经绕着它的轴Y-Y’以如下的方式转动，该方法使得管状底座12的轴Z-Z’现在形成角度β，该角度β例如等于与第一RF模块2的轴X-X’的45°。第一RF模块2的轴X-X’和第二安装模块3的轴Y-Y’的相应位置不变，并且它们维持基本上垂直。以上描述的配置适于所有类型的管状底座而无论它们的轴相对于第一和第二安装模块的轴的倾斜角如何，从而保留天线系统的形状的几何连续性。

如图10所描绘的，天线系统还通过第二安装模块101被紧固到管状底座100，该第二安装模块101包括凸面法兰102和凹面法兰103。第二安装模块101的轴Y-Y’基本上垂直于平坦底座100的表面104。凹面法兰103(也被称为壁板)利用常规装置的协助而被施加和被紧固到平坦底座100，常规装置诸如定位销或螺纹杆。凸面法兰102是凹进的并且被紧固到凹面法兰103，以便形成第二安装模块101。第二安装模块101可以被刚性地连接至第一RF模块2。天线系统1的平滑圆润和谐的形状避免了未受底座100保护的所有平坦表面，这提高了天线系统1关于环境约束的机械行为。

天线系统从而可以基于如图11和12所描绘的若干配置而被紧固到平坦底座100、诸如墙壁。

图11描绘了在它们的相应轴X-X’和Y-Y’相同时的第一RF模块2和第二安装模块101。在这个情况中，第一RF模块2与第二安装模块101之间的借助接口部件4的连接仅仅实现第一RF模块2自身绕着轴X-X’的旋转，以便将放置于天线罩6后面的天线5定向在期望的方向中。

图12a和12b描绘了在它们的相应轴X-X’和Y-Y’形成非零的角度γ(例如在90°等级上)时的第一RF模块2和第二安装模块101。天线系统然后被紧固到墙壁，该墙壁的表面平行于第一RF模块的轴 X-X’，以便提供在调整天线的方位角定点方向时甚至更多的灵活性。

尽管已经最小化部件的数量，这个天线系统因为其模块性而使用三个子组件来提供多种组装选项：

·被指定用于RF功能的、包含无线电箱和天线的一个模块，

·确保紧固到底座的一个安装模块，其可以具体地是平坦的或者管状的，尽管其他形状是可想到的，

·具有两个功能的一个接口部件：首先，它连接两个先前的模块，具体地，在这两个模块没有沿着相同轴对准的事件中，并且第二它允许天线的定向被调整。

归因于接口部件可能适配的各种形状，不同的组装选项是可能的。已经示出了天线系统可以被紧固到平坦底座或者管状底座而无论它相对于包含天线的第一RF模块的轴X-X’的定向如何。具体地，可以想到以下配置：

·组装到管状底座上，该管状底座的轴基本上平行于包含天线的 RF模块的轴，

·组装到管状底座上，该管状底座的轴基本上垂直于包含天线的 RF模块的轴，

·组装到管状底座上，该管状底座的轴形成与包含天线的RF模块的轴的任何角度，

·组装到平坦底座上，该管状底座的轴基本上平行于包含天线的 RF模块的轴，

·组装到平坦底座上，该管状底座的轴基本上垂直于包含天线的 RF模块的轴，

使得可以在它的方位角(调整水平平面中的角度)和倾斜角(调整水平平面中的角度)方向中均对准天线的自由程度取决于由安装地点所要求的实施配置。归因于接口部件的各种轮廓，通过接合第一 RF模块和第二安装模块的灵活度使得这些不同配置是可能的，这实现了模块之间的灵活性并且将天线保持在位置中。

自然地，本发明不受限于所描述的实施例，而是相反，服从本领域的技术人员可获得的各种变形而不偏离本发明的精神。

Claims (13)

1.一种天线系统，包括：

第一模块，沿第一轴X-X’布置，并且包含至少一个天线和至少一个无线电连接箱；

第二安装模块，沿第二轴Y-Y’布置，并且被配置为将所述天线系统紧固和定位在沿第三轴Z-Z’设置的底座上，并且所述第二安装模块被适于执行围绕所述第三轴Z-Z’的第一旋转；

接口部件，确保所述第一模块与所述第二安装模块之间的连接，所述接口部件和所述第一模块之间的连接允许所述第一模块围绕所述第一轴X-X’的第二旋转，并且所述接口部件和所述第二安装模块之间的连接允许所述接口部件和所述第一模块围绕所述第二轴Y-Y’的第三旋转；并且

所述天线系统允许通过所述第一旋转、所述第二旋转和所述第三旋转来对准所述天线。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其中所述接口部件包括能够刚性地被连接至所述第一模块的接触表面的第一板和能够刚性地被连接至所述第二安装模块的接触表面的第二板。

3.根据权利要求1所述的天线系统，其中所述接口部件可以由与所述第一模块一起的或者与所述第二安装模块一起的单个部件形成。

4.根据权利要求3所述的天线系统，其中所述接口部件可以以两个部分形成，第一部分由与所述第一模块一起的单个部件形成，并且第二部分由与所述第二安装模块一起的单个部件形成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的天线系统，其中所述第一模块的所述轴X-X’与所述第二安装模块的所述轴Y-Y’相同。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的天线系统，其中所述第一模块的所述轴X-X’与所述第二安装模块的所述轴Y-Y’形成非零的角度。

7.根据权利要求6所述的天线系统，其中所述第一模块的所述轴X-X’与所述第二安装模块的所述轴Y-Y’形成45°角度β。

8.根据权利要求6所述的天线系统，其中所述第一模块的所述轴X-X’与所述第二安装模块的所述轴Y-Y’形成90°角度α。

9.根据权利要求6所述的天线系统，其中所述第二安装模块能够将所述天线系统紧固到所述底座上，并且所述底座是管状的或平坦的。

10.根据权利要求9所述的天线系统，其中所述第二安装模块的所述第二轴Y-Y’基本上垂直于所述底座的所述第三轴Z-Z’，并且其中所述底座是管状的。

11.根据权利要求9所述的天线系统，其中所述第一模块包括：

盖部，包括能够被组装在一起的前部部分和后部部分，

面向所述天线的开口，以及

被放置于所述开口中的天线罩；并且

其中所述至少一个连接箱被紧固到所述天线的后部。

12.根据权利要求9所述的天线系统，其中所述第一模块具有至少部分地圆柱形的形状。

13.根据权利要求9所述的天线系统，其中所述第一模块的盖部具有总体上光滑圆形的形状。