CN107078373A - 具有盲配合互连件的集成天线单元 - Google Patents

Abstract

一种天线单元，包括：天线、至少一个无线电单元以及包括第一配合连接器和第二配合连接器的互连件。第一连接器被配置成以电气和机械的方式耦合至天线，并且第二连接器被配置成以电气和机械的方式耦合至至少一个无线电单元。第一连接器具有引入式几何形状以及径向浮动和轴向浮动，以用于第一配合连接器与第二配合连接器的盲配合。

Description

具有盲配合互连件的集成天线单元

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年5月27日提交的题为“Integrated Antenna Unit WithBlind Mate Interconnect”的美国临时申请No.62/166,931以及于2014年10月1日提交的题为“Ultra Wideband Integrated Antenna Unit(IAU)Platform With FieldReplaceable Frequency Band Specific Radio And Diplexers”的美国临时申请No.62/058,367的优先权。

技术领域

本发明涉及具有盲配合互连件的集成天线单元。互连件是具有高度机械灵活性的RF连接系统，以允许比如天线和相关联的远程无线电单元这样的两个电子单元的配合。

背景技术

一个或更多个远程无线电单元(RRU)被安装在天线后面或天线内的集成天线单元(IAU)在移动运营商中越来越受欢迎。这种方法产生了美观的天线，该天线没有利用外部跳线电缆将远程无线电单元连接至天线端口，从而不仅减少了安装时间，而且改善了系统的增益。然而，远程无线电单元是频带特定的，因此，频带中的任何改变将要求移动运营商向塔架添加新的天线或用新的天线替换现有的天线。

因此，存在对可以比如通过交换远程无线电单元来容易地修改且减少安装和服务时间的集成天线的需求。

发明内容

因此，本发明提供了一种天线单元，该天线单元包括天线、至少一个无线电单元和包括第一配合连接器和第二配合连接器的互连件。第一连接器被配置成以电气和机械的方式耦合至天线，并且第二连接器被配置成以电气和机械的方式耦合至至少一个无线电单元。第一连接器具有引入式(lead-in)几何形状以及径向浮动和轴向浮动，以用于第一配合连接器和第二配合连接器的盲配合。

本发明还可以提供一种天线单元，该天线单元包括天线、多个无线电单元和多个互连件，多个互连件各自包括配合插塞连接器和插口连接器。每个插塞连接器都被配置成以电气和机械的方式耦合至天线，并且每个插口连接器都被配置成以电气和机械的方式耦合至多个无线电单元中的一个无线电单元。每个插塞连接器都包括支承接触件的壳体、具有引入式几何形状的护罩和用于将插塞连接器安装至天线的安装体。插塞连接器的引入式几何形状以及径向浮动和轴向浮动可以便于插塞连接器和插口连接器的盲配合。

根据以下详细描述，本发明的其它目的、优点及显著特征将变得明显，以下详细描述结合附图公开了本发明的优选实施方式。

附图说明

通过参考以下结合附图的详细描述，对本发明的更全面的认识以及本发明的许多附带优点将更容易获得且变得更容易理解：

图1A是根据本发明的示例性实施方式的、具有盲配合互连件的集成天线单元的前侧透视图；

图1B是图1A所示的具有盲配合互连件的集成天线单元的后透视图；

图1C是图1A所示的具有盲配合互连器的集成天线单元的局部放大底部透视图；

图2是具有盲配合互连件的集成天线单元的示意图，其示出了本发明的互连件的可能的配合方向；

图3是本发明的互连件的连接器的透视图；

图4是图3所示的连接器的截面图；

图5是示出耦合至连接器的配合连接器的类似于图4的截面图；

图6A是本发明的互连件的分解截面图，其示出了分解的配合连接器；

图6B是图6A所示的互连件的截面图，其示出了配合连接器在最大轴向浮动处配合；以及

图6C是图6A所示的互连件的截面图，示出了配合连接器与最大径向浮动的配合。

具体实施方式

参照图1A、图1B、图1C、图2至图5和图6A至图6C，本发明一般地涉及具有RF连接系统或互连件110的集成天线单元100，其允许天线102与相关联的无线电单元104之间在多个方向上的盲配合。天线单元100可以用于无线通信系统中，并且优选地是具有频段特定的现场可替换无线电单元的超宽带集成天线单元(IAU)平台。这使得IAU平台能够被部署在全世界任何地方的天线站点上，因为IAU平台涵盖了全球所有当前的频段、具有像针对每个区域的特定要求而现场可替换的远程无线电单元(RRU)和双工器那样的频段特定组件。

如在图1A、图1B和图1C中看到的，集成天线单元100包括支承在杆200上的天线102，其中，天线102具有安装至其后侧106的一个或更多个远程无线电单元104。一个或更多个对接站108可以从天线102的后侧106延伸以接纳各个无线电单元104。对接站108大体上在垂直于天线102的平面的平面中延伸，最好如图1C和图2所示。因此，互连件110允许无线电单元104在大体上平行于天线102的纵向轴线114的第一方向112上与天线盲配合。或者，对接站可以并入天线壳体116中，使得互连件110允许无线电单元在大体上垂直于第一方向112的第二方向118上与天线102盲配合。

本发明的互连件110提供具有高度机械灵活性的RF连接系统，以允许两个电子单元、特别是天线102和无线电单元104的盲配合。连接提供了在无线移动通信系统中通用的鲁棒RF性能和低无源互调失真。互连件110可以包括第一配合连接器120和第二配合连接器122，其中，第一配合连接器120被配置成以电气和机械的方式耦合至位于对接站108中或位于天线壳体116本身中的天线102，并且第二配合连接器122被配置成以电气和机械的方式耦合至无线电单元104。第一连接器120可以是插塞，其优选地提供具有径向浮动和轴向浮动二者的引入式几何形状124，以便于与第二连接器122的盲配合连接。第二连接器122是配合连接器，比如插口，优选地是4.3-10标准插口。

插塞连接器120一般地包括支承插针132的壳体130、安装至壳体130且环绕壳体130的配合接口136的护罩134以及定位在护罩134后面且围绕壳体130的弹簧138。与壳体130的接口136相对的端部140适于端接天线102的电缆C(图2)。插塞连接器120的安装体142将连接器120安装在天线102中。安装体142提供了围绕壳体130和护罩134的空间144以允许径向浮动，最佳如在图6C所示的。护罩134和壳体130在安装体142内移动以向配合系统提供机械浮动。

弹簧138位于安装体142与壳体130和护罩134子组件之间。当连接器120和122配合时，弹簧138协助互连件110的轴向浮动，如图6B所示。弹簧138优选地在完全组装的状态下被预加载，以确保插塞连接器总是被偏离向外远离安装体142且朝向配合连接器122。在进一步压缩之前，弹簧应力应足以克服连接器120与连接器122之间的接口的配合力以达到完全配合的条件。应力也应足以在所有配合位置中产生显著的配合应力。这种配合应力即使在包括高冲击和振动的恶劣环境中也能够确保包括低PIM的鲁棒RF性能。弹簧138在其两端由垫圈150和152支承，以提供不会锁定或绑定的平滑搁置表面。垫圈150和152还保护护罩134和安装体142免受磨损，特别是在这些部件由塑料制成的情况下。

互连件110可以包括可选的密封部件，比如使互连件110隔离于水、冰、碎屑等的波纹管160。波纹管160还通过防止水或碎屑进入弹簧腔来密封其所安装的电子系统，在该电子系统中它可以收集或通过组件进入坞站组件。波纹管160被安装至护罩134和安装体142。波纹管160一般地包括相对的第一端162和第二端164以及位于第一端162与第二端164之间的波纹管部段166。第一端162的尺寸被设计成密封地接合安装体142的凸缘端部146。第二端164限定了波纹管160的覆盖护罩134的引入式几何形状124的鼻状部。鼻状端部164限定了次级密封件，该次级密封件可以是向内延伸的环形套环构件168，环形套环构件168被构造成密封接合配合插口连接器122的壳体180的外表面182，最佳如图5所示。套环构件168优选地包括位于套环构件168的最内表面上的肋部170，以帮助夹紧并密封插口连接器的壳体180的外表面182。套环构件168还可以包括倾斜的引入表面174以帮助和引导插口连接器122与插塞连接器120的配合。也可以在整个互连件110中提供O形环垫圈，以防止水从包括配合接口的所有可能路径进入。

本发明的另一优点是，互连件110被配置成允许其最大数量的部件是电介质而不是金属，比如热塑性安装体142和护罩134，因为这样的部件没有电功能。互连件110还经由例如引入式几何形状124和引入表面174而提供了慷慨的引入以及提供了用于天线102和无线电单元104的有效盲配合的聚集功能，最佳如在图5和图6A至图6C所示。这种盲配合系统提供了高度的机械浮动以补偿两个电子系统之间的公差和不对准。例如，所有轴的高度为+/-3mm。弹簧138可以被设置在互连件110中以提供被优化的偏压力，从而克服连接器120与连接器122之间的接口的配合应力，由此提供高配合应力以克服例如振动和冲击。护罩134有助于将连接器120和连接器122的配合接口引导到一起。护罩134可以是单独的部件，其被永久地组装至壳体130或者可以与壳体130一体形成。护罩134优选地由非导电材料制成。

虽然已经选择了特定实施方式来说明本发明，但是本领域技术人员将理解的是，可以在不脱离如所附权利要求限定的本发明的范围的情况下对其进行各种改变和修改。

Claims (21)

1.一种天线单元，包括：

天线；

至少一个无线电单元；以及

至少一个互连件，所述至少一个互连件包括第一配合连接器和第二配合连接器，所述第一连接器被配置成以电气和机械的方式耦合至所述天线，并且所述第二连接器被配置成以电气和机械的方式耦合至所述至少一个无线电单元，

其中，所述第一连接器具有引入式几何形状以及径向浮动和轴向浮动以用于所述第一配合连接器与所述第二配合连接器的盲配合。

2.根据权利要求1所述的天线单元，其中，

所述互连件限定了大致平行于所述天线的纵向轴线的配合方向。

3.根据权利要求1所述的天线单元，其中，

所述互连件限定了大致垂直于所述天线的纵向轴线的配合方向。

4.根据权利要求1所述的天线单元，其中，

所述天线包括至少一个对接站，所述第一连接器被安装在所述至少一个对接站中。

5.根据权利要求4所述的天线单元，其中，

所述对接站在大致垂直于所述天线的平面中从所述天线延伸。

6.根据权利要求1所述的天线单元，还包括：

波纹密封件，所述波纹密封件围绕所述第一连接器的接口端。

7.根据权利要求6所述的天线单元，其中，

所述波纹密封件包括相对的第一端和第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的波纹部段，所述第一端密封地接合所述第一连接器的安装体。

8.根据权利要求7所述的天线单元，其中，

所述波纹密封件的所述第二端包括次级密封件，所述次级密封件密封地接合所述第二连接器。

9.根据权利要求8所述的天线单元，其中，

所述次级密封件是与所述第二连接器的外表面接合的向内延伸的环形套环构件。

10.根据权利要求9所述的天线单元，其中，

所述环形套环构件包括倾斜的引入表面。

11.根据权利要求1所述的天线单元，其中，

所述第一连接器的所述引入式几何形状位于所述第一连接器的护罩的端部处。

12.根据权利要求11所述的天线单元，其中，

所述第一连接器的壳体、安装体和所述第一连接器的所述护罩均由电介质材料制成。

13.根据权利要求12所述的天线单元，其中，

所述壳体和所述安装体之间具有被构造成提供所述径向浮动的空间。

14.根据权利要求13所述的天线单元，其中，

所述第一连接器包括围绕所述壳体布置且位于第一垫圈与第二垫圈之间的弹簧，所述弹簧便于所述第一连接器与所述第二连接器之间在配合时的轴向浮动。

15.一种天线单元，包括：

天线；

多个无线电单元；以及

多个互连件，每个互连件都包括配合的插塞连接器和插口连接器，所述插塞连接器中的每个插塞连接器被配置成以电气和机械的方式耦合至所述天线，并且所述插口连接器中的每个插口连接器被配置成以电气和机械的方式耦合至所述多个无线电单元中的一个无线电单元，

所述插塞连接器中的每个插塞连接器包括支承接触件的壳体、具有引入式几何形状的护罩和用于将所述插塞连接器安装至所述天线的安装体，所述插塞连接器的所述引入式几何形状连同径向浮动和轴向浮动一起便于所述插塞连接器和所述插口连接器的盲配合。

16.根据权利要求15所述的天线单元，其中，

所述互连件限定了大致平行于所述天线的纵向轴线的配合方向；或者

所述互连件限定了大致垂直于所述天线的纵向轴线的配合方向。

17.根据权利要求15所述的天线单元，其中，

所述天线包括多个对接站，所述插塞连接器中的每个插塞连接器被安装在所述多个对接站中的一个对接站中。

18.根据权利要求15所述的天线单元，还包括：

波纹密封件，所述波纹密封件围绕所述插塞连接器的接口端，所述波纹密封件包括相对的第一端和第二端以及位于所述第一端与所述第二端之间的波纹部段。

19.根据权利要求18所述的天线单元，其中，

所述波纹密封件的所述第一端密封地接合所述插塞连接器的所述安装体；以及

所述波纹密封件的所述第二端包括次级密封件，所述次级密封件密封地接合所述插口连接器。

20.根据权利要求19所述的天线单元，其中，

所述次级密封件是与所述插口连接器的外表面接合的向内延伸的环形套环构件；以及

所述环形套环构件包括倾斜的引入表面。

21.根据权利要求9所述的天线单元，其中，

所述插塞连接器的所述壳体、所述安装体和所述护罩中的每一个均由电介质材料制成。