CN106716712A - 用于背腔天线的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种系统包含：壳体；无线电模块；以及天线，耦接到所述无线电模块。所述壳体包含具有一个或更多个开口的第一壁，并且所述壳体界定空腔。所述无线电模块和所述天线至少部分设置在所述壳体的所述空腔内。所述无线电模块被配置成经由所述天线而发射或接收处于期望频谱中的无线电信号。所述一个或更多个开口被配置成有助于使所述壳体具有处于所述期望频谱内的谐振频率。
Description
背景技术
本发明总的来说涉及无线通信，并且更明确地说，涉及用于焊接系统中的无线通信的系统和方法。
焊接是一种已在各种行业和应用中越来越多地被使用的工艺。这些工艺在某些情形下可以是自动化的，但是继续存在对于手动焊接操的作大量应用。在自动焊接和手动焊接这两种情况下，这些焊接操作依赖于各种类型的设备(例如，装置)之间的通信，以确保焊接操作被适当地执行。
某些焊接系统可包含使用有线通信而相互通信的装置，而其它焊接系统可包含使用无线通信而相互通信的装置。无线通信系统利用无线电模块，所述无线电模块耦接到天线以接收或发送电磁波来进行无线通信。不幸的是，针对用于焊接系统内或焊接系统间的无线通信的波长而调谐的一些天线(例如，鞭状天线、偶极天线、橡皮鸭天线)可相对庞大、笨重或显眼。此外，关于无线传输的规章可规定无线通信系统的各种特性以减少电磁干扰，这可能增加尚未经批准的天线的设计成本。
发明内容
在下文概述范围与最初要求保护的发明相称的某些实施例。这些实施例不希望限制所要求保护的发明的范围，相反，这些实施例仅希望提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可涵盖可类似于或不同于下文所阐述的实施例的各种形式。
在一个实施例中，一种系统包含：壳体；无线电模块；以及天线，耦接到所述无线电模块。所述壳体包含具有一个或更多个开口的第一壁，并且所述壳体界定空腔。所述无线电模块和所述天线至少部分设置在所述壳体的所述空腔内。所述无线电模块被配置成经由所述天线而发送或接收处于期望频谱中的无线电信号。所述一个或更多个开口被配置成有助于使所述壳体具有处于所述期望频谱内的谐振频率。
在另一实施例中，一种焊接系统包含无线电通信电路部件和焊接装置。所述焊接装置包含：外壳；以及壳体，至少部分设置在所述外壳内。所述壳体包含：一个或更多个开口；无线电模块，至少部分设置在所述壳体内；以及天线，耦接到所述无线电模块并至少部分设置在所述壳体内。所述无线电模块被配置成经由所述天线通过处于期望频谱中的无线电信号而与所述无线通信电路部件无线地通信。所述壳体在处于所述期望频谱内的频率下谐振，并且所述一个或更多个开口的配置被配置成增大处于所述期望频谱内的所述无线电信号的增益。
在另一实施例中，一种方法包含：将天线至少部分设置在壳体内；将无线电模块至少部分设置在所述壳体内；以及将所述无线电模块耦接到所述天线。所述无线电模块被配置成控制所述天线以发送处于期望频谱中的无线电信号，并且所述壳体与处于所述期望频谱中的所述无线电信号谐振。
附图说明
当参照附图阅读具体下面的实施方式时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中在全部附图中，相同附图标记表示相同部分，在附图中：
图1图示根据本公开的具有背腔天线系统的焊接系统的实施例；
图2图示背腔天线系统的实施例的组装图；
图3图示背腔天线系统的实施例的横截面；以及
图4图示沿着剖切线4-4截取的图3的背腔天线系统的实施例的俯视图。
具体实施方式
下文将描述本公开的一个或更多个具体实施例。这些所描述的实施例仅是本公开的实例。此外，为了提供对这些实施例的简明描述，在本说明书中可能不描述实际实施方案的所有特征。应了解，在任何此类实际实施方案的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出众多专门针对实施方案的决策来实现开发者的特定目标，例如，符合系统相关和商业相关的约束条件，所述约束条件可随着实施方案的变化而不同。此外，应了解，此类开发工作可能是复杂和费时的，但是仍然将是可受益于本公开的一般技术人员进行设计、构造和制造的例行任务。
参照附图，图1图示根据本公开的方面的焊接系统10(例如，熔化极气体保护电弧焊(GMAW)系统)的实施例，其中焊接电力单元12以及一个或更多个焊接装置14可被一起利用。应理解，虽然本论述可具体着重于图1所图示的GMAW系统10，但当前公开的通信方法可用于使用任何类型的电弧焊接工艺(例如，FCAW、FCAW-G、GTAW(即，TIG)、SAW、SMAW或类似电弧焊接工艺)的系统中。此外，虽然本公开特别地与焊接装置之间的通信相关，但本文所提供的通信方法可应用到一起利用的任何两个装置。
如图示，焊接系统10包含焊接电力单元12、焊接装置14(例如，送丝机、远程装置、悬架式操纵台、遥控器)、供气系统16和焊炬18。在一些实施例中，焊接装置14是焊接头盔。焊接电力单元12通常对焊接系统10供应焊接电力(例如，在适用于焊接工艺中的电压、电流等下的电力)，并且焊接电力单元12可经由电缆束20而耦接到焊接装置14并且使用具有夹具26的工作电缆24而耦接到工件22。工作电缆24可与电缆束20集成或分开。
在一些实施例中，电缆束20包含处于焊接电力单元12与焊接装置14之间的有线通信线路。例如，在某些实施例中，焊接电力单元12可经由电力线路通信而与焊接装置14通信，其中数据是在焊接电力上(例如，在同一物理电导体上)提供(例如，发送、送出、传递、输送)。如应了解的是，焊接电力单元12可使用任何适当有线或无线协议(例如，RS-232、RS-485、以太网、专用通信协议)而与焊接装置14通信(例如，接收和/或发送信号)。在某些实施例中，焊接电力单元12和焊接装置14可使用有线通信线路来通信，所述有线通信线路经由网络(例如，因特网、内联网)而将焊接电力单元12和焊接装置14联系起来。例如，焊接电力单元12与焊接装置14两者可使用以太网电缆而连线到因特网。因此，焊接电力单元12可经由因特网而与焊接装置14通信。在一些实施例中，焊接电力单元12和焊接装置14可使用无线电信号(例如，Wi-Fi、蓝牙、Zegbee、蜂窝)而通信(例如，直接通信，或经由网络而间接通信)。例如，蜂窝无线电信号可经由多种标准而通信，所述标准包含(但不限于)码分多址(CDMA)标准、全球移动通信系统(GSM)标准或其任何组合。
焊接电力单元12可包含电力转换电路28，其中电力转换电路28从电源30(例如，AC电网、发动机/发电机组或其组合)接收输入电力，调节所述输入电力，并经由电缆束20而提供DC或AC输出电力。因此，根据焊接系统10的需要，焊接电力单元12可为焊接装置14供电，而焊接装置14转而为焊炬18供电。端接在夹具26中的工作电缆24将焊接电力单元12耦接到工件22，以闭合在焊接电力单元12、工件22和焊炬18之间的电路。电力转换电路28可包含电路元件(例如，变压器、整流器、开关、升压转换器、降压转换器等)，这些电路元件能够如焊接系统10的要求所指示那样将AC输入电力转换为直流正接(DCEP)输出、直流反接(DCEN)输出、DC变极性、脉冲式DC或可变平衡(例如，平衡或不平衡的)AC输出。
所图示的焊接系统10包含供气系统16，供气系统16将保护气体或保护气体混合物从一个或更多个保护气体源32供应到焊炬18。供气系统16可经由气体导管34而直接耦接到焊接电力单元12、焊接装置14和/或焊炬18。具有分别耦接到一个或更多个保护气体源32的一个或更多个阀门的气体控制系统36可调节从供气系统16到焊炬18的气体的流量。气体控制系统36可与焊接电力单元12、焊接装置14或供气系统16或其任何组合集成。
如本文所使用的保护气体可表示可被提供到电弧和/或焊接熔池以便提供特定局部气氛(例如，用于保护电弧、提高电弧稳定性、限制金属氧化物的形成、提高金属表面的润湿、更改焊接沉积物相对于填料金属和/或基底金属的化学性质，等等)的任何气体或气体混合物。通常，保护气体是在焊接时提供，并且可在焊接前一刻和/或在焊接后较短时间接通。在某些实施例中，保护气体流可以是保护气体或保护气体混合物(例如，氩气(Ar)、氦气(He)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)、氮气(N2)、类似的适当保护气体或其任何混合物)。例如，保护气体流(例如，经由导管34而输送)可包含Ar、Ar/CO2混合物、Ar/CO2/O2混合物、Ar/He混合物等。
在所图示的实施例中，焊接装置14经由电缆束38而耦接到焊炬18，以便在焊接系统10的操作期间将耗材(例如，保护气体、焊丝)和焊接电力供应到焊炬18。在另一实施例中，电缆束38可仅将焊接电力提供到焊炬18。在操作期间，可使焊炬18靠近工件22，以使得电弧40可形成在耗材焊接电极(即，离开焊炬18的接触焊嘴的焊丝)与工件22之间。
焊接系统10被设计成允许数据设定(例如，焊接参数、焊接工艺)由操作员选择或输入(明确地说，经由焊接电力单元12上所设置的操作员界面42)。操作员界面将通常纳入到焊接电力单元12的前面板中，并且可允许选择设定。所选择的设定被传达到焊接电力单元12内的控制电路44。下文更详细地描述的控制电路44操作以控制从焊接电力单元12输出的焊接电力的产生，其中焊接电力由电力转换电路28施加到焊丝以执行期望焊接操作。控制电路44可至少部分基于经由操作员界面42而接收的数据设定、经由焊接电力单元12的通信电路46而接收的数据设定或其任何组合来控制电力转换电路28。如下文详细地论述，经由通信电路46而接收的数据设定可以是经由与一个或更多个联网的装置(例如，另一焊接电力单元12、焊接装置14、供气系统16、焊炬18、传感器、工作站、服务器等或其任何组合)的有线和/或无线连接来接收。如下文详细地论述，焊接系统10可包括在焊接电力单元12、一个或更多个焊接装置14、供气系统16、焊炬18或其任何组合内的多个通信电路模块46。焊接系统10的部件的通信电路模块46可在各种通信信道(包含(但不限于)电力线路通信、RS-232、RS-485、以太网、Wi-Fi、WiMAX、Zegbee、蓝牙、另一电气电子工程师学会(IEEE)标准(例如，802.11、802.15)、蜂窝(例如，蜂窝数字分组数据)、高速电路交换数据、多信道多点分发服务、局部多点分发服务或其任何组合)中的一个或更多个信道上相互通信耦接(例如，配对、联网)。在一些实施例中，通信电路模块46和操作员界面42可使数据设定(例如，送丝速度、焊接工艺、电流、电压、电弧长度、功率电平)能够在焊接系统10的一个或更多个部件(例如，焊接电力单元12、一个或更多个焊接装置14、供气系统16、焊炬18或其任何组合)上被设定。作为附加或替代，存储器和/或数据库中所存储的数据设定可从计算机、工作站、服务器或其任何组合传输到通信电路46。
一个或更多个焊接装置14的装置控制电路48可控制相应焊接装置14的各种部件。在一些实施例中，装置控制电路48可从焊接装置14的操作员界面42接收输入和/或从焊接装置14的通信电路46接收输入。在一些实施例中，一个或更多个焊接装置14可包含送丝机，所述送丝机具有受装置控制电路48控制的送丝组件50。送丝组件50可包含(但不限于)电动机、驱动轮、线轴、或电力转换电路或其任何组合。装置控制电路48可针对期望焊接应用根据经由操作员界面42或通信电路46接收的输入而控制焊丝从线轴到焊炬18的送给。在一些实施例中，焊接装置14的操作员界面42可使操作员能够选择一个或更多个焊接参数，例如，送丝速度、所利用的焊丝的类型、电流、电压、功率设定等。
在焊接应用期间，来自焊接电力单元12的电力通常通过耦接到焊炬18的电缆束38的焊接电缆54而施加到电极52(例如，焊丝)。类似地，保护气体经由气体导管34可穿过电缆束38而送给到焊炬18。在一些实施例中，在焊接操作期间，焊丝42穿过电缆束38朝向焊炬18推进。当焊炬18上的扳机开关56被致动时，焊炬18中的通信电路46可被配置成将信号(例如，有线或无线)提供到焊接电力单元12、焊接装置14或供气系统16或其任何组合，因此使焊接工艺能够由操作员开始和停止。也就是说，一旦按压扳机开关56，气体流动开始，焊丝可被推进，并且电力被施加到焊接电缆54并穿过焊炬16以进行焊接应用。在一些实施例中，焊炬18中的通信电路46可在焊接应用期间促进焊炬18与焊接系统10的其它部件之间的通信。
焊接电力单元12、焊接装置14和供气系统16的部件可至少部分设置在相应外壳内。例如，焊接电力单元12的控制电路44、电力转换电路28、通信电路46和气体控制系统36布置在第一外壳58内。操作员界面42可与第一外壳58集成和/或安装到第一外壳58。以类似方式，第二外壳60可至少部分封闭焊接装置14的部件，例如，气体控制系统36、操作员界面42、通信电路46、焊接装置控制电路48以及送丝组件50。第三外壳62可至少部分封闭供气系统16的部件，例如，保护气体源32、气体控制系统36以及通信电路46。如可了解的是，外壳58、60、62可部分封闭或基本上完全封闭相应系统的部件。例如，外壳可具有访问端口和/或面板以便于操作员访问外壳内所设置的部件(例如，控制装置、连接器、I/O端口)。外壳的壁可对其中所设置的部件提供至少一些环境保护。作为附加或选择，外壳可包含一个或更多个开口以用于通气和/或排气。
在一些实施例中，通信电路46的壳体64可至少部分与焊接系统10的外壳集成。例如，壳体64的发射表面66(例如，发射无线信号70的表面)可以是围绕焊接电力单元12的第一外壳58的外表面68的一部分。在一些实施例中，壳体64可安装在外壳(例如，第一外壳58)的凹处中，以使得发射表面基本上与外壳的外表面齐平。发射表面66是经由所设计的开口74而发射或接收无线电信号的共形天线(例如，缝隙天线)，如下文详细地论述。在一些实施例中，壳体64与处于天线72所利用的期望频谱内的无线电信号谐振。壳体64与天线72所传输的处于期望频谱中的无线电信号的谐振使通信电路46能够经由壳体64的发射表面66而有效地传输无线电信号，因此减小通信电路46的轮廓和体积，而不显著影响用焊接系统10内的其它通信电路46传输的无线电信号的功率。如下文详细地论述，壳体64和发射表面66的多种特征可能影响从壳体64发射的无线信号70的增益和/或方向性。可能影响无线信号70的各种特征可包含(但不限于)壳体64的形状(例如，弯曲的、带角度的、长方形的等)、壳体64的几何性质(例如，长度、宽度、高度、空腔容积等)、空腔是否除一个或更多个所设计的开口74以外而完全封闭、天线72在壳体64内的位置、壳体64的材料、天线72的材料、壳体64内的介电介质以及壳体64的发射表面66的一个或更多个所设计的开口74的配置或其任何组合。壳体64至少部分围绕天线72，因此形成背腔天线。
图2图示通信电路46的背腔天线系统80的实施例的组装图。焊接电力单元12、焊接装置14、供气系统16和/或焊炬18的通信电路46可包含如下文详细地描述的背腔天线系统80的实施例。背腔天线系统80包含壳体64、天线72和无线电模块82。无线电模块82耦接到天线72，并且无线电模块82与天线72至少部分设置在壳体64内。天线72可与无线电模块82分开或与无线电模块82整体地形成。也就是说，当无线电模块82设置在印刷电路板上时，天线72可以是印刷电路板的印刷元件。在一些实施例中，天线72是单极天线。无线电模块82可包含(但不限于)被配置成经由处于期望频谱(例如，100MHz到20GHz、300MHz到10GHz、800MHz到5GHz、1GHz到2.5GHz)中的一个或更多个无线电信号而传输信息的处理电路(例如，无线发射机)、被配置成经由一个或更多个无线电信号而接收信息的处理电路(例如，无线接收器)或其任何组合(例如，无线收发器)。在一些实施例中，天线72与无线电模块82集成。
壳体64被配置成至少部分围绕无线电模块82和天线72。在一些实施例中，壳体64完全封闭天线72。壳体64可具有多个部件，例如，底座84、壁86和发射表面66。在一些实施例中，发射表面66是壁86中的一个。在一些实施例中，壳体64的一个或更多个部件可相互集成和/或一起形成。例如，壳体64可由一片壳体材料(包含(但不限于)铝、铜、钢(例如，不锈钢)、金属化塑料或其任何组合)形成(例如，折叠而成)。在一些实施例中，壳体64可具有一层或更多层铝、铜、钢(例如，不锈钢)、塑料、石英材料、印刷电路板、柔性印刷电路板或其任何组合。在一些实施例中，壳体64可具有导电内表面88，因此将无线电模块82电耦接到壳体64。例如，无线电模块82可电耦接到发射表面66，因此使具有所设计的开口74的发射表面66能够直接通过无线电模块82来接收或发送无线电信号。作为附加或替代，导电发射表面66被动地将从天线72或从焊接系统10的其它部件的通信电路46接收的无线电信号重新发射。
在一些实施例中，壳体64可屏蔽天线72不受外部电磁干扰影响。例如，壳体64可具有一层或更多层不同材料以屏蔽无线电模块82和天线72不受高频和低频电磁干扰影响。壳体64所进行的屏蔽可使天线72能够经由未经屏蔽的电连接而耦接到无线电模块82。作为附加或替代，一个或更多个壁86可经由紧固件、粘合剂、焊接、铜焊、干涉配合或其任何组合而耦接到底座84和/或发射表面66。在一些实施例中，发射表面66可以是壳体64的壁86，以使得发射表面66耦接到底座84。此外，虽然图2将围绕无线电模块82和天线72的壳体64图示为具有长方形形状，但壳体64的横截面形状可包含(但不限于)圆柱形、球形、圆顶形、喇叭形或三棱柱形。
壳体64的几何形状可被配置成与一个或更多个无线电信号谐振，影响一个或更多个无线电信号的增益和/或影响从天线72发射的一个或更多个无线电信号的方向性。壳体64的长度90、宽度92和高度94可被设计成针对在天线72所利用的无线电信号的目标频率周围的期望频率范围而谐振。用于产生无线电信号的电力可在与天线谐振的频率下更有效地进行利用，因此减少能量损失(例如，热)。以类似方式，相比不与壳体64谐振的频率，壳体64的发射表面66和开口74在与壳体64谐振的频率下较有效地将来自天线72或其它通信电路46的无线电信号重新发射。也就是说，相比在非谐振频率下发射的无线电信号，背腔天线系统80可较有效地在天线72和/或壳体64的谐振频率下发射无线电信号。天线72经由所发射的无线电信号而将能量传送到发射表面66和开口74，并且发射表面66重新发射无线电信号。因此，壳体64的几何性质被设计成针对在天线72所发射的目标频率周围的期望频率范围而谐振，因此提高背腔天线系统80的效率。此外，一个或更多个开口74可被设计为这样的天线(例如，缝隙天线)：其针对在天线72所发射的目标频率周围的期望频率范围而谐振。例如，一个或更多个开口74可以是一个或更多个缝隙天线，其长度接近目标频率周围的期望频率范围的谐振偶极天线的长度。
壁86和发射表面66界定壳体64内的空腔96。在一些实施例中，壁86、发射表面66和底座84除一个或更多个开口74以及一个或更多个端口120以外基本上完全封闭空腔96。在一些实施例中，空腔96基本上未完全封闭，例如，如果壁86或底座86中的一个或更多个的部分从图2所图示的实施例被移除。天线72和无线电模块82可例如通过将无线电模块82在空腔96内安装到底座84上而基本上完全设置在空腔96内。在一些实施例中，无线电模块82至少部分穿过底座84或壁86的膜片而延伸到空腔96中。作为附加或替代，天线72可至少部分穿过底座84或壁86而延伸到空腔96中。在一些实施例中，介电介质98可布置在空腔96内。介电介质98可包含(但不限于)塑料、发泡体、树脂、空气、惰性气体或其任何组合。在一些实施例中，介电介质98可用于将天线72和/或无线电模块82维持在壳体64内的期望谐振位置处。例如，天线72和/或无线电模块82可与介电介质98耦接。作为附加或替代，介电介质98可具有天线72和无线电模块82的互补几何性质(例如，负图像)。当组装背腔天线系统80时，介电介质98的互补几何性质可与天线72或无线电模块82配合(例如，邻接)或间隔开一定距离。介电介质98可隔绝和保护天线72和/或无线电模块82以使其免受背腔天线系统80的外部冲击和振动。
天线72布置在外壳64内，以使发射表面66的一个或更多个所设计的开口74能够影响一个或更多个所发射或所接收的无线电信号。例如，天线72可布置在外壳64内，以维持与底座84的第一间隔100，与第一壁104的第二间隔102以及与第三壁108的第三间隔106。发射表面66的一个或更多个所设计的开口74可包含(但不限于)缝隙110、孔112、线圈或其任何组合。一个或更多个所设计的开口74的几何性质可能影响从背腔天线系统80发射或被背腔天线系统80接收的无线电信号的谐振频率、增益和/或方向性。在一些实施例中，缝隙110是大致上直线形的缝隙110。作为附加或替代，缝隙110具有锯齿形。作为附加或替代，跨越发射表面66的一个或更多个所设计的开口74的间隔可能影响背腔天线系统80的谐振频率、增益和/或方向性。例如，一个或更多个缝隙110的宽度114和长度116可针对谐振频率(例如，2.45GHz)来调谐，所述谐振频率是用于与焊接系统10的其它部件的通信电路46通信的目标频率。
相比非谐振频率下传输无线电信号，天线在其谐振频率下以较高效率传输无线电信号。天线系统的谐振频率与天线系统的电长度相关，其中谐振频率下的天线系统的阻抗接近信号源(例如，无线电模块82)的纯电阻(例如，无电抗)。不具有任何增加的电感或电容的偶极天线可具有约等于谐振频率的半波长的物理长度和电长度，并且单极天线可具有约等于谐振频率的波长的四分之一的物理长度和电长度。通过将电感添加到背腔天线系统80，背腔天线系统80的电长度可增大，而不增大物理长度，因此针对给定物理长度而增大背腔天线系统80的谐振频率。背腔天线系统80的一些实施例被配置成增大背腔天线系统80的电长度，以使得背腔天线系统80针对包含目标频率(例如，2.45GHz)的频率范围谐振，所述目标频率用于与焊接系统10的其它部件的通信电路46通信。背腔天线系统80的电长度可增大，而不增大通信电路46的体积(例如，占据面积)。此外，增大背腔天线系统80的电长度可使通信电路46的体积能够减小。因此，背腔天线系统80可通过将天线72设置在壳体64内而将通信电路46的轮廓流线化，以使得壳体64的发射表面66作为共形天线(例如，缝隙天线)而重新发射无线电信号。壳体64可保护天线72免受外部冲击或避免被卡住。
背腔天线系统64的壳体64的一个或更多个谐振频率受以下各者影响：壳体64的形状、壳体64的几何性质(例如，长度92、宽度94、高度94)、天线72在壳体64内的位置、壳体64的材料、介电介质98、所设计的开口74的数量、一个或更多个所设计的开口74的配置、一个或更多个所设计的开口74的几何性质或其任何组合。此外，围绕天线72设置在壳体64内的介电介质98也可电延长背腔天线系统80，因此使所设计的开口74能够较短和/或使壳体64能够较小，而不改变背腔天线系统80的谐振频率。例如，增大壳体64内所设置的介电介质98的介电常数可使壳体64的体积能够减小，而不影响背腔天线系统80的谐振频率。作为附加或替代，介电介质98使所设计的开口74的宽度114和/或长度116能够缩短，而不会另外影响谐振频率。因此，壳体64和介电介质98可减小可用于供电单元12、焊接装置14、供气系统16、焊炬18或其任何组合的通信电路46的体积。
将无线电模块82设置在背腔天线系统80的壳体64内会减小通信电路46的体积和占据面积。例如，将无线电模块82设置在壳体64内会减少将安装在焊接系统10的部件(例如，供电单元12、焊接装置14、供气系统16、焊炬18等)内的通信电路46的部件的数量。也就是说，通信电路46可以是在其中设置了集成天线72和无线电模块82的背腔天线系统80，而不是在天线和壳体64外部的独立无线电模块。在一些实施例中，背腔天线系统80可以是模块化部件，其可用作焊接电力单元12、焊接装置14、供气系统16、焊炬18或其任何组合内的通信电路46。
壳体64内的无线电模块82可耦接到一根或更多根电缆118。一根或更多根电缆118可将电力供应到无线电模块82。作为附加或替代，一根或更多根电缆118可将无线电模块82耦接到操作员界面42或控制电路(例如，控制电路44、气体控制系统36、装置控制电路48等)。一根或多根电缆118可穿过底座84、壁86或发射表面66中的端口120而耦接到无线电模块82。在一些实施例中，介电介质98可具有一个或更多个凹处122以容纳耦接到无线电模块82的一根或更多根电缆118。
壳体64的发射表面66可与壁86集成或独立耦接到壁86和底座84。在一些实施例中，壳体64的开放表面124可与发射表面66形成接口。发射表面66可延伸超出壳体64的壁86，例如当发射表面66是外壳的外表面68时。在一些实施例中，具有发射表面66的壳体64设置在外壳(例如，第一外壳58、第二外壳60等)内。
图3图示背腔天线系统80的实施例的横截面图。如上文所论述，无线电模块82和天线72设置在壳体64内。介电介质98可至少部分填充壳体64的底座84、壁86和发射表面66之间的空腔96。在一些实施例中，介电介质98可与天线72和/或无线电模块82的一些部分形成接口(例如，直接接触)。例如，介电介质98可将天线72的位置在壳体64内维持在谐振位置(例如，与壁86和所设计的开口74的间隔)中。在一些实施例中，介电介质98可与天线72和/或无线电模块82间隔开(即，不直接邻接)。
发射表面66的一个或更多个所设计的开口74便于无线电信号在处于期望频谱内的频率下从背腔天线系统80发射。发射表面66的一个或更多个所设计的开口74从天线72接收所发射的无线电信号，并且在目标频率下重新放射所接收的无线电信号以与焊接系统10的其它通信电路46通信。在一些实施例中，一个或更多个层140可设置在一个或更多个期望开口74的至少一部分上方，以影响无线电信号从背腔天线系统80的传输。例如，一个或更多个层140可包含具有一个或更多图案化部分144(例如，放射元件)的第一层142(例如，箔片、印刷电路元件)。一个或更多个图案化部分144可以是导电的，并被调谐以影响处于期望频谱(例如，100MHz到20GHz、300MHz到10GHz、800MHz到5GHz、1GHz到2.5GHz)内的所传输的无线电信号的增益。一个或更多个层140可包含第二层146(例如，背衬层)。例如，一个或更多个层140可以是印刷电路板，其中第一层142包含将跨越所设计的开口74中的一个或更多个而设置的导电印刷图案化部分144，并且第二层146可以是第一层142的衬底。在一些实施例中，一个或更多个层140可包含标签或贴花，因此使一个或更多个层140与发射表面66和/或壳体64形成接口(例如，粘合)。因此，一个或更多个层140可至少部分在一个或更多个所设计的开口74上方延伸，因此至少部分阻挡一个或更多个所设计的开口74使其不可见。
图4图示沿着图3的剖切线4-4截取的背腔天线系统80的俯视图。图案化部分144至少部分跨越发射表面66的一个或更多个所设计的开口74而延伸。图案化部分144可包含放射元件148。在一些实施例中，图案化部分144可在一个或更多个层140中被冲压或切割。作为附加或替代，图案化部分144可印刷在衬底上。例如，图案化部分144可包含设置在印刷电路板(PCB)衬底上的铜、铝或银特征。耦接到图案化部分144的放射元件148的电缆150可供应信号，这使放射元件148能够发射无线电信号。放射元件148可独立于天线地加以利用或与天线72一起利用，以发射一个或更多个无线电信号。在一些实施例中，放射元件148增强空腔96内所设置的天线72所传输的无线电信号的信号强度或方向性。
虽然仅在本文中说明和描述本发明的某些特征，但对于本领域的技术人员来说，将清楚许多修改和改变。因此，应理解，随附权利要求书希望涵盖落入本发明的真实精神内的所有这些修改和改变。
Claims (20)
1.一种系统，包括：
壳体，包括第一壁，其中所述第一壁具有一个或更多个开口，并且所述壳体界定空腔；
无线电模块，至少部分设置在所述壳体的所述空腔内；以及
天线，耦接到所述无线电模块并至少部分设置在所述壳体的所述空腔内，其中所述无线电模块被配置成经由所述天线而发射或接收处于期望频谱中的无线电信号，其中所述一个或更多个开口有助于使所述壳体具有处于所述期望频谱内的谐振频率。
2.根据权利要求1所述的系统，包括设置在所述壳体的所述空腔内的介电介质，其中所述介电介质包括塑料、发泡体、树脂、非铁磁材料或其任何组合。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述介电介质在所述壳体内与所述无线电模块和所述天线中的至少一个形成接口。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述壳体包括一个或更多个层，所述一个或更多个层包括金属、金属化塑料、石英、印刷电路板或其任何组合。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述天线与所述无线电模块整体形成。
6.根据权利要求1所述的系统，包括具有第二壁的外壳，其中所述壳体至少部分设置在所述外壳内，所述第二壁包括所述第一壁，并且所述外壳围住焊接电力单元、送丝机、焊接悬架式操纵台控制器、焊接遥控器、焊接气体供给系统、焊炬或其任何组合。
7.根据权利要求6所述的系统，包括被配置成与所述外壳的所述第一壁的所述外表面形成接口的层，其中所述层包括被配置成与所述一个或更多个开口形成接口的一个或更多个印刷电路元件。
8.根据权利要求1所述的系统，包括设置在所述第一壁上并被配置成至少部分在所述第一壁的所述一个或更多个开口中的至少一个上方延伸的标签。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述期望频谱包括200MHz与6GHz之间的范围的子集。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述无线电信号包括Wi-Fi信号、蜂窝信号、蓝牙信号、Zigbee信号或其任何组合。
11.一种焊接系统，包括：
无线通信电路部件；以及
焊接装置，包括：
外壳；以及
壳体，至少部分设置在所述外壳内，其中所述壳体包括：
一个或更多个开口；
无线电模块，至少部分设置在所述壳体内；以及
天线，耦接到所述无线电模块并至少部分设置在所述壳体内，其中所述无线电模块被配置成经由所述天线通过处于期望频谱中的无线电信号而与所述无线通信电路部件无线地通信，所述壳体在处于所述期望频谱内的频率下谐振，并且所述一个或更多个开口的配置被配置成增大处于所述期望频谱内的所述无线电信号的增益。
12.根据权利要求11所述的焊接系统，其中所述焊接装置包括焊接供电单元、送丝机、焊接悬架式操纵台控制器、焊接遥控器、焊接气体供给系统、焊炬或其任何组合。
13.根据权利要求11所述的焊接系统，其中所述壳体包括设置在所述壳体内的介电介质。
14.根据权利要求13所述的焊接系统，其中所述介电介质被配置成将所述天线在所述壳体内维持在谐振位置中。
15.根据权利要求11所述的焊接系统，其中所述壳体包括导电内表面。
16.一种制造方法，包括：
将天线至少部分设置在壳体内；
将无线电模块至少部分设置在所述壳体内；以及
将所述无线电模块耦接到所述天线，其中所述无线电模块被配置成控制所述天线发射处于期望频谱中的无线电信号，并且所述壳体与处于所述期望频谱中的所述无线电信号谐振。
17.根据权利要求16所述的方法，包括将介电介质设置在所述壳体内，其中所述介电介质包括塑料、发泡体、树脂、非铁磁材料或其任何组合。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述壳体包括导电材料的冲压层或印刷层。
19.根据权利要求16所述的方法，包括穿过所述壳体将所述无线电模块耦接到电源。
20.根据权利要求16所述的方法，包括在所述壳体中形成一个或更多个开口的配置，其中所述一个或更多个开口的所述配置增大处于所述期望频谱中的所述无线电信号的增益。
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