带有至少两个能更换的放大器模块的、用于固定在桅杆形或
壁形支架上的移动无线电天线
技术领域
本发明涉及一种用于桅杆形或壁形支架的(半)有源移动无线电天线,带有能更换的放大器模块。
背景技术
有源移动无线电天线由天线和一个或多个射频拉远头(RRH)构成,射频拉远头可以安装在天线上(半有源天线)或者集成到天线中或固定连接到天线中(有源天线)。电源、发射和接收组件(收发器)、末级放大器和双工滤波器在天线桅杆上的适用于户外的、耐全部气候的安装,被称作射频拉远头。与基站的通信在此大多通过数字接口、如玻纤连接完成。在与射频拉远头组合时也可以称为(半)有源天线的移动无线电天线,包括多个辐射器或辐射器对,所述辐射器或辐射器对装备有射频单元(放大器单元)或者被这种射频单元供电。在移动无线电天线中,由于放大器的低效以及在数字部分中极为耗费的信号处理过程,会有巨大的损耗功率。在这种移动无线电天线中能达到的效率约在20%至30%。这意味着,70%-80%的所传输的电功率必然更为优先地作为热量被再次排出。这导致,必须以高的冷却耗费运行,这提高了重量和成本。更为复杂的是,移动无线电天线使用的环境温度可以达到-40℃至+55℃。用于数字信号处理的构件(例如FPGA)和功率放大器(芯片)必须相应地针对所述温度范围进行规格设定。目前,有源移动无线电天线被构造得非常紧凑并且所有的功能单元,如功率放大器(PA;英语Power Amplifier)、处理器单元(TRX板)、滤波器、A/D转换器或D/A转换器因此被布置在极为狭小的空间上。
在这些结构元件中的其中一个结构元件失效时,必须更换所有的功能单元或整个移动无线电天线。更换的前提是,移动无线电天线必须完全被关断。此外经常无法用还在工作的功能单元继续运行。
功能单元也被这样布置在移动无线电天线上或移动无线电天线中,使得该移动无线电天线总体上必须被取下并且优选在地面上更换功能单元。紧接着又将该移动无线电天线挂起。因为移动无线电天线具有很大的重量,所以为此经常需要相应的起重装置,所述起重装置尤其可以被频繁使用在不可达的区域中。
由DE102012011892A1已知一种用于移动无线电天线的支撑系统,该支撑系统允许了:与移动无线电天线相间隔的、布置在移动无线电天线和桅杆之间的间隔空间中的移动无线电部件可以被更换,而不必在此取下移动无线电天线。
DE102012011892A1的缺点在于复杂的结构和提高的布线耗费以及这样的事实,即在单个功能单元故障时却必须更换整个移动无线电天线的有源部件。
发明内容
因此本发明的任务是,创造一种移动无线电天线,其被紧凑地构造、具有良好的电性能、特别是极高的可靠性并且它的功能单元在故障情况下能被方便地更换。
该任务通过按照独立权利要求1所述的带有能更换的放大器模块的按本发明的移动无线电天线解决。在从属权利要求中说明了按本发明的移动无线电天线的有利的扩展设计。
带有能更换的放大器模块的按本发明的移动无线电天线用于固定在桅杆形的或壁形的支架上。该移动无线电天线包括至少一个天线壳体,该天线壳体带有能透过电磁辐射的壳体前侧、壳体后侧和侧向的第一壳体侧以及与该侧向的第一壳体侧对置的侧向的第二壳体侧,所述壳体前侧、壳体后侧、侧向的第一壳体侧和侧向的第二壳体侧一起形成了环绕的壳体壁。天线壳体在此沿着纵轴线延伸。在天线壳体中多个辐射器或辐射器对在至少一个反射器前间隔开地布置。所述移动无线电天线还包括至少一个信号处理和/或控制单元。所述移动无线电天线还包括带有第一连接端口和第二连接端口的至少两个放大器模块。放大器模块在壳体后侧上和/或侧向的第一或第二壳体侧上在天线壳体外部被固定或安装在该天线壳体上。所述至少一个信号处理和/或控制单元在与放大器模块分离的壳体中被安装在移动无线电天线的天线壳体中或天线壳体上。所述至少一个信号处理和/或控制单元包括到基带单元或到移动无线电网络的至少一个数字接口以及到分离的放大器模块的接口。所述至少两个放大器模块的第一连接端口和第二连接端口通过在天线壳体中相配的连接口与相应的第一和第二连接接触装置通过无螺纹连接和/或无螺接的插塞连接而连接。
按本发明的移动无线电天线特别有利的是,(发射)放大器处在与信号处理和/或控制单元脱离的、分离的并且能更换的放大器模块中,该放大器模块被布置在天线后方或侧向布置在天线旁。放大器模块在该实施方案中优选包括发射放大器、放大器的前置级和从放大器的输出端到同一放大器的线性化部分的信号路径的反馈以及发射-输出滤波器。在该实施方案中,分别使用分开的辐射器元件用于发射功能和接收功能。接收放大器和用于线性化的信号板优选直接布置在天线壳体内。另一个优点在于,通过使用插塞连接可以取消螺纹以及必要时相应的锁紧螺母的使用。插塞连接尤其被视作是无螺纹连接。由此可以在很高程度上不用工具地由安装人员安全地并且仅通过拔出和插入来更换所述放大器模块。此外还特别有利的是,放大器模块布置在移动无线电天线的天线壳体外。因此可以有效地冷却所述放大器模块,因为天线壳体优选完全是封闭的并且相对其它环境影响被密封。另一个优点在于,所述至少一个信号处理和/或控制单元以及放大器模块被安装在分开的壳体中。在一个放大器模块失效时,不必一起更换集成在所述至少一个信号处理和/或控制单元中的其它功能单元。也不必更换其它放大器模块,因为每个放大器模块优选同样被安装在空间上与其它壳体分离的自身的壳体中。
在按本发明的一种扩展设计中,在天线壳体的横截面的俯视图中,侧向的第一和/或第二壳体侧在从壳体前侧至壳体后侧的至少一个子区域中以一个分量(方向矢量)朝对置的侧向的壳体侧的方向延伸,因此壳体后侧具有比壳体前侧更小的宽度。放大器模块在侧向的第一壳体侧上和/或在侧向的第二壳体侧上固定和/或安装在天线壳体外。在此,每个放大器模块要么被布置或安装在侧向的第一壳体侧上以及可选布置或安装在壳体后侧上,要么被布置或安装在侧向的第二壳体侧上以及可选布置或安装在壳体后侧上。侧向的第一和/或第二壳体侧为此在两个不同的侧壁区段上具有至少两个连接口,第一和第二连接接触装置分别与所述连接口相配。
在此特别有利的是,天线壳体在横截面图中从壳体前侧朝着壳体后侧变窄并且放大器模块中的至少一个(或者全部)用其两个连接端口通过两个连接口连接和固定在不同的侧壁区段中。因此可以创造出一种非常紧凑的移动无线电天线。通过使两个连接端口作用在不同的、彼此分离的侧壁区段上,完成了相应信号的更好的信号解耦,这引起了对放大器模块振荡的抑制,在高度放大时需要对振荡的抑制。
在一种按本发明的扩展设计中,在天线壳体的横截面的俯视图中,侧向的第一和第二壳体侧被构造成阶梯形或锯齿形并且分别包括n个侧面区段,其中,n≥2或n≥3或n≥4。侧面区段也可以被称为侧壁区段。侧向的第一和第二壳体侧的第一侧面区段连接在壳体前侧上,以及侧向的第一和第二壳体侧的第n个侧面区段,即最后的侧面区段,连接在壳体后侧上。在侧向的第一和第二壳体侧的相应的侧面区段之间的间距,优选从第一侧面区段朝着第n个侧面区段连续地缩小。侧向的第一和/或第二壳体侧在用于所述至少一个放大器模块的两个不同的侧面区段上具有至少两个连接口连同相配的第一和第二连接接触装置。天线壳体的阶梯形的结构进一步简化了放大器模块的安装。
在一种按本发明的扩展设计中,第一连接端口和第二连接端口从至少一个放大器元件穿过构造在侧向的第一或第二壳体侧的不同的侧面区段中的连接口延伸进入天线壳体并且在天线壳体内部与相应的第一和第二连接接触装置通过插塞连接而连接。在这种情况下,第一连接端口和第二连接端口也可以具有密封装置,以便确保环境影响如雨或雪不会对天线壳体的内部有影响。作为对此的备选,也可能的是,第一和第二连接接触装置穿过在侧向的第一或第二壳体侧的不同的侧面区段中的连接口从天线壳体内部朝着天线壳体外部延伸。然后在天线壳体外部发生与相应的连接端口的连接。在这种情况下,连接接触装置优选包含密封装置。放大器模块中的至少一个放大器模块在此通过第一连接端口直接或间接地借助第一连接接触装置与所述至少一个信号处理和/或控制单元为了传输信号而连接。通过第二连接端口可以直接或间接地借助第二连接接触装置与辐射器或辐射器对为了传输信号而连接。优选发生了与辐射器或辐射器对的间接的连接,因为其间还接有其它装置如移相器。
在这种相互关系下,移动无线电天线优选包括多个移相器,放大器模块通过所述移相器间接地与辐射器或辐射器对连接以传输信号。在另一个实施例中,为了将移相器安全地布置或安装在天线壳体内部,移动无线电天线包括布置在天线壳体内的内部的壳体装置。该内部的壳体装置布置在所述至少一个反射器的后侧上并且用其两个对置的侧壁、其后壁以及与反射器的后侧形成了一个容纳空间。在该容纳空间中可以布置移相器。所述移相器然后被优选固定在相应的保持元件和/或支撑元件上,该保持元件和/或支撑元件本身又优选固定在内部的壳体装置上。
为了固定连接接触装置,在内部的壳体装置的侧壁中加工有固定口,固定口优选同样对置,其中,在所述固定口中布置着或固定着第二连接接触装置。
为了固定第一连接接触装置,在内部的壳体装置的后壁上构造有固定凸起部,所述固定凸起部朝着天线壳体的壳体后侧的方向延伸。在两个近似对置的固定凸起部之间的间距在此要小于内部的壳体装置的两个侧壁的间距,因为固定凸起部比内部的壳体装置的侧壁更为靠近壳体后侧并且朝着壳体后侧的方向靠近天线壳体。优选由内部的壳体装置的后壁冲压而成的固定凸起部,优选还用一个端部与所述后壁连接(所述后壁形成了弯曲棱边)并且通过弯曲工序沿天线壳体的壳体后侧的方向弯曲。所述固定凸起部包括另一些固定口,在另一些固定口中布置或固定着所述至少第一连接接触装置。
在本发明的另一种实施方式中,放大器模块中的至少一个放大器模块尤其形成了发射放大器,该发射放大器放大应当通过辐射器或辐射器对发出的移动无线电信号。所述发射放大器必须设计成比可能的接收放大器更为高效,因此产生了更多必须被排出的热量。不过原则上也可能的是,至少一个放大器模块包含接收放大器,该接收放大器放大通过辐射器或辐射器对接收到的移动无线电信号。不过,所述至少一个接收放大器优选集成在信号处理和/或控制单元中以放大通过辐射器或辐射器对被接收到的移动无线电信号。所述至少一个接收放大器优选是低噪声放大器(LNA)。当然也可以使用多个放大器模块,所述放大器模块或者包含仅发射放大器。也可以使用混合式组合,即第一放大器模块包括发射放大器,而其它一个或另一个放大器模块则包含接收放大器。
为了确保方便的可更换性,而不使桅杆或壁形的支架妨碍到更换,可以将至少一个、优选多个或全部的放大器模块鉴于侧向的第一和/或第二壳体侧插装到天线壳体上。就此而言,放大器模块的第一或第二连接端口被沿插入方向相对第二或第一连接端口在前布置。这意味着,一个连接端口在插入方向上相对另一个连接端口突出,其中,措辞“突出”参考运动方向指的是插入或拔出。
为了达到各个连接端口与至少一个放大器模块的更好的隔离,所述连接端口例如布置成距离壳体前侧不一样远。不过所述连接端口优选特别是沿纵轴线的方向彼此错开布置。
在本发明的另一种实施方式中,至少一个放大器模块除了放大器壳体外还优选包括滤波器壳体。在放大器壳体中布置着功率放大器以及在滤波器壳体中尤其布置着高频滤波器,特别是腔式构型的高频滤波器。滤波器壳体和放大器壳体通过信号线路相互连接以传输信号。高频滤波器在此包括多个具有谐振器内导体的谐振器腔。所述谐振器内导体与谐振器底部电连接并且沿着壳体盖的方向延伸。不过,所述谐振器内导体与壳体盖相间隔地终止或者与所述壳体盖电分离。通过所述信号线路可以建立起与高频滤波器内的第一个谐振器的谐振器内导体的电容的、感应的或甚至流电的耦联。
至少一个放大器模块的放大器壳体和滤波器壳体由金属或金属合金,比如铝构成,或者包括金属或金属合金,比如铝。放大器壳体和滤波器壳体可以由共同的铣削件和/或铸件构成。在这种情况下,放大器壳体和滤波器壳体被一体式制造。不过,放大器壳体和滤波器壳体优选由单独形成的铣削件和/或铸件构成,它们通过机械连接、如螺纹连接固定地相互连接。在此,第一连接端口优选被布置在放大器壳体上以及第二连接端口优选被布置在滤波器壳体上。第二连接端口与滤波器壳体的谐振器腔或谐振器内导体或电容地或感应地或流电耦联。特别有利的是,放大器壳体和滤波器壳体被固定地相互连接或者被一体式制造。滤波器壳体因此同时用作用于在放大器壳体中产生的热量的散热器。可供用于冷却放大器壳体的表面因此变大。
放大器模块优选被这样构建,使得它的壳体形状与天线壳体的侧向的第一或第二壳体侧的阶梯形的走向对应。放大器壳体用它的较长的侧面垂直于纵轴线定向或者以一分量基本上垂直于纵轴线定向,而滤波器壳体用它的较长的侧面平行于纵轴线定向或者以一分量基本上平行于纵轴线定向。这意味着,放大器模块在侧视图中,即例如观察天线壳体的壳体后侧的话,被呈L形构建。放大器模块中的至少一个在此可以以一个运动矢量插装到天线壳体上或者从天线壳体取下,所述运动矢量仅垂直于或以一分量基本上垂直于侧向的第一或第二壳体侧延伸和/或所述运动矢量平行于或者以一分量基本上平行于反射器平面延伸。这意味着,放大器模块可以在侧向被插装到天线壳体上或者从该天线壳体取下。天线壳体因此可以布置得非常靠近桅杆或者壁形支架。
在天线壳体的壳体前侧的俯视图中,至少一个放大器模块在安装状态下基本上或优选完全被壳体前侧遮盖。因此不会影响移动无线电天线的美学上的总印象。
为了保证放大器模块持久地与天线壳体连接或保持连接,放大器模块在另一个按本发明的实施方式中优选还包括固定在放大器模块上的锁止装置。锁止装置在放大器模块的已安装状态下接合到锁止口中,锁止口处在侧向的第一或第二壳体侧中并且通过所述接合防止了所述至少一个放大器模块能在没有操纵锁止装置的情况下被取下。
为了改进冷却,至少一个放大器模块包括冷却肋,所述冷却肋优选安装在放大器模块的平行于天线壳体的壳体前侧或壳体后侧延伸的壳体面上。冷却肋平行于或者以一个分量基本上平行于纵轴线延伸,这又意味着,在冷却肋之间形成了空隙,空隙同样平行于或者以一分量基本上平行于纵轴线。由此保证了,在移动无线电天线的已安装状态下,可以沿冷却肋形成一股气流,该气流从移动无线电天线的底部,即移动无线电天线的底侧(靠近底部的或者下方的端侧)起朝着移动无线电天线的上侧(上方的端侧)流动。针对多个放大器模块安装在移动无线电天线上的情况,所述放大器模块优选沿着纵轴线彼此间隔开地安装在侧向的第一壳体侧上和/或侧向的第二壳体侧上。所述气流然后沿着在侧向的第一壳体侧上的全部的放大器模块的所有的冷却肋和/或在侧向的第二壳体侧上的全部的放大器模块的所有的冷却肋流动。在这种情况下,放大器模块被沿纵轴线布置成两列。冷却可以通过使用有源冷却部件、如能根据温度进行控制的通风器加以改进。
在另一个按本发明的实施例中,至少一个放大器模块优选还包括显示元件,特别是形式为LED的显示元件。该显示元件能从天线壳体外部被看到。放大器模块或所述至少一个信号处理和/或控制单元被构造用于,这样来驱控显示元件,使得该显示元件在视觉上表明至少一个放大器模块的故障。驱控在此被这样进行,即针对至少一个放大器模块故障的情形,LED被接通或关断或者在使用多个LED时,用另一种颜色激活一个LED。因此在桅杆上的安装人员能轻松确定他必须更换哪个放大器模块。在优选不必关断移动无线电天线地更换放大器模块之后,安装人员可以同时借助LED状态显示在新投入使用的放大器模块上检验更换是否有效。
所述移动无线电天线还优选包括至少一个电源装置,其中,所述至少一个电源装置被安装在侧向的第一或第二壳体侧的一个或多个侧面区段上。所述至少一个电源装置在此优选同样能以一个运动矢量插装到天线壳体上或者能从该天线壳体取下,其中,所述运动矢量仅垂直于或者以一分量基本上垂直于侧向的第一或第二壳体侧延伸。电源装置同样具有相应的连接端子,所述连接端子通过插塞连接能和在天线壳体内的对应的连接端子特别是无工具地连接。优选使用多个电源装置,其中,移动无线电天线即使在一个电源装置失效时也可以没有功能受损或仅伴随发射功率轻微受损地继续运行。电源装置同样可以和放大器模块一样具有锁止装置。电源装置同样可以包括显示元件。
信号处理和/或控制单元贴靠在侧向的第一和/或第二壳体侧的一个或多个侧面区段上和/或放置在天线壳体的壳体后侧上。所述至少一个信号处理和/或控制单元优选在壳体后侧的俯视图中放置在所述至少一个电源装置上或者在俯视图中完全或部分与电源装置重叠。所述至少一个电源装置和信号处理和/或控制单元在此优选在移动无线电天线的已安装状态下布置在该移动无线电天线的靠近底部的端部上,因为在该端部上,温度比在对置的端部上更低(没有上升的热空气通过放大器模块)。所述至少一个信号处理和/或控制单元优选同样通过插塞连接能与在天线壳体内的相应的配合件连接。这意味着,安装人员可以将信号处理和/或控制单元以及电源装置无工具地与天线壳体分离或与天线壳体连接。
附图说明
接下来参考附图示例性地说明本发明的不同的实施例。相同的物体具有同样的附图标记。相应的附图详细地表明:
图1A、1B是按本发明的移动无线电天线的不同实施例的立体图;
图2是简化的方块图,其详细阐释了按本发明的移动无线电天线的结构;
图3是按本发明的移动无线电天线的放大器模块的立体图;
图4、5是打开的放大器模块的立体图;
图6是放大器模块的另一个实施例的立体图;
图7是打开的按本发明的移动无线电天线的简化立体图;
图8A、8B、8C、8D是按本发明的移动无线电天线的横截面的简化图;以及
图9是按本发明的移动无线电天线的横截面的一个图示。
具体实施方式
图1A和图1B示出了按本发明的移动无线电天线1的立体图。按本发明的移动无线电天线1可以固定在桅杆形的或壁形的支架上。该移动无线电天线用于为移动终端提供不同的通信标准。移动无线电天线1包括至少一个天线壳体2,该天线壳体具有壳体前侧2a、壳体后侧2b和侧向的第一壳体侧2c以及与该侧向的第一壳体侧对置的侧向的第二壳体侧2d,它们共同形成了环绕的壳体壁。天线壳体2在此沿着纵轴线3延伸,如在图7中所示那样。
在天线壳体2中,多个辐射器或辐射器对4(参看图7)在至少一个反射器5前间隔开地布置。所述辐射器或辐射器对属于优选偶极子状的辐射装置。偶极子状的辐射装置在此包括两对辐射器半部,所述两对辐射半部彼此转动90°地布置,使得偶极子状的辐射装置在两个彼此垂直的极化平面内发射和/或接收。各辐射器半部、即两个辐射器对在此在一个优选平行于反射器5延伸的辐射器平面内被定向。辐射器或辐射器对4还包括均衡装置和/或支承装置,其具有第一端部和第二端部,其中,第二端部与第一端部对置。辐射器或辐射器对4被布置在均衡装置和/或支承装置的第一端部上。均衡装置和/或支承装置的第二端部被固定在反射器5上。偶极子状的辐射装置优选构造成矢量偶极子、十字偶极子或偶极子正方形的形式。
辐射器或辐射器对4被这样布置在天线壳体2内,使得辐射器或辐射器对将其移动无线电信号通过壳体前侧2a以及必要时至少部分通过侧向的第一或第二壳体侧2c、2d进行辐射。
关于天线壳体2的形状则参考图8A至8C。这些图示出了天线壳体2的横截面的俯视图。侧向的第一和第二壳体侧2c、2d被构造成阶梯形并且分别包括n个侧面区段21、22、2n,其中,n≥2或n≥3。侧向的第一和第二壳体侧2c、2d的第一侧面区段31连接在壳体前侧2a上。与此相反,侧向的第一和第二壳体侧2c、2d的第n个侧面区段2n则连接在壳体后侧2b上。“连接”指的是一体式连接或由多部分构成的连接,例如包含了机械式力锁合、如螺纹连接。
在侧向的第一和第二壳体侧2c、2d的相应的侧面区段21、22、2n之间的间距优选连续地从第一侧面区段21朝着第n个侧面区段2n缩小。各个侧面区段21、22、2n通过连接区段6相互连接。该连接区段6优选平行于反射器5延伸或者优选平行于或者以一分量基本上平行于天线壳体2的壳体前侧2a或壳体后侧2b延伸。所述连接区段6原则上也可以倾斜地延伸,即与反射器5成例如45°角延伸。
通过使天线壳体2在其横截面的俯视图中具有阶梯形的或锯齿形的侧向的壳体侧2c、2d,由此创造出了用于其它模块的容纳空间。所述其它模块或者功能单元可以通过相应的连接口7a、7b与在天线壳体2内的部件连接并且固定在天线壳体2上。侧向的第一和/或第二壳体侧2c、2d为此在两个不同的侧面区段21、22、2n上具有至少两个连接口7a、7b,第一和第二连接接触装置8a、8b与所述连接口相配。所述至少一个第一连接接触装置8a和所述至少一个第二连接接触装置8b优选是长度不变的并且被位置固定地布置在连接口7a、7b的区域中。
图8D则示出了移动无线电天线1的另一个实施例。在该实施例中,天线壳体2普遍从壳体前侧2a朝着壳体后侧2b变窄。在天线壳体2的横截面的俯视图中,侧向的第一和/或第二壳体侧2c、2d在从壳体前侧2a至壳体后侧2b的至少一个子区域中以一分量朝着对置的侧向的壳体侧2c、2d的方向延伸。因此壳体后侧2b具有比壳体前侧2a更小的宽度。虚线示出了两个放大器模块10,它们的壳体轮廓与侧向的第一或第二壳体侧2c、2d的轮廓相匹配。此外还示出了放大器模块10的相应的连接端口12a、12b。所述连接端口接合在侧向的第一或第二壳体侧2c、2d的不同的侧壁区段上。侧向的第一或第二壳体侧2c、2d的走向可以在天线壳体2的横截面的俯视图中至少部分或局部被设计成直线形或弧形或部分圆形,或者被分成彼此成角度地定向的侧壁区段。
侧向的第一或第二壳体侧2c、2d的倾斜或阶梯形延伸的轮廓可以延伸经过天线壳体2的整个长度或与此相比更小的部分长度。在这种情况下,所述轮廓优选被设置在天线壳体2的中央的区域中。
在图8B和8C中示出了连接接触装置8a、8b。所述连接接触装置可以如在图8C中所示那样也从相应的连接口7a、7b伸出,并且朝着天线壳体2的外部延伸。在图8B中,连接接触装置8a、8b仅布置在天线壳体2内。
连接接触装置8a、8b用于通过放大器将辐射器或辐射器对4与所述至少一个信号处理和/或控制单元9连接起来,所述信号处理和/或控制单元同样是移动无线电天线1的组成部分。接在辐射器或辐射器对4以及信号处理和/或控制单元9之间的这种放大器尤其被布置或集成在至少一个放大器模块10中。优选使用至少两个放大器模块10。进一步优选为每个频带使用至少两个放大器模块10,其中,即使在一个放大器模块10失效时也应当确保在一个频带上的信号传输。所述至少一个放大器模块10能固定或固定在天线壳体2的外侧上。所述至少一个放大器模块10优选形成了发射放大器,该发射放大器放大通过辐射器或辐射器对4发出的移动无线电信号。
在使用多个放大器模块10时也可能的是,所述至少一个放大器模块10形成了接收放大器,该接收放大器放大通过辐射器或辐射器对4接收到的移动无线电信号。不过,所述至少一个接收放大器优选集成在信号处理和/或控制单元9中。
所述至少一个放大器模块10或多个放大器模块10鉴于侧向的第一和/或第二壳体侧2c、2d能被插装到天线壳体2上。所述至少一个放大器模块10在此能被无工具地插装或取下。这意味着,无需必要时使用工具来解除螺纹连接。所述至少一个放大器模块10被无工具地插装到天线壳体2上或从天线壳体2取下,对安装人员来说正是极为重要的优点。
在此,所述至少一个放大器模块10能以一个运动矢量插装到天线壳体2上或从该天线壳体取下,所述运动矢量仅垂直于或以一分量基本上垂直于侧向的第一或第二壳体侧2c、2d和/或平行于或以一分量基本上平行于反射器5的反射器平面延伸。在天线壳体2的壳体前侧2a的俯视图中,所述至少一个放大器模块10在已安装状态下优选完全被壳体前侧2a遮盖。
在图1A和1B中示出了,移动无线电天线1包括多个放大器模块10。放大器模块10沿着纵轴线3彼此间隔开地安装在侧向的第一壳体侧2c上和侧向的第二壳体侧2d上。安装在侧向的第一壳体侧2c上的放大器模块10优选不与安装在侧向的第二壳体侧2d上的放大器模块10机械接触(即无接触)。
参考图3、4、5和6详细阐释了放大器模块10的结构和工作方式。
放大器模块10包括带有末级和驱动级的实际的放大器(特别是发射放大器,但备选也是接收放大器)。必要时也可以设环形器用于隔离。这些部件被安装在一个放大器壳体10a中。不过作为对此的补充,所述至少一个放大器模块10优选还具有滤波器壳体10b。在滤波器壳体10b中布置着高频滤波器、特别是腔式构型的高频滤波器。无论是滤波器壳体10b还是放大器壳体10a,均包括由侧面元件和底部元件形成的壳体本体。所述壳体本体用相应的壳体盖11a、11b封闭。第一壳体盖11a用于封闭放大器壳体10a,而第二壳体盖11b则用于封闭滤波器壳体10b。
滤波器壳体10b和放大器壳体10a通过未示出的信号线路相互连接或耦联以传输信号。在放大器壳体10a中的功率放大器的输出端尤其可以通过所述信号线路与第一谐振器耦联,以及在该第一谐振器内与特别是在滤波器壳体10b内的第一谐振器内导体耦联。优选电容地实现所述耦联。不过也可以感应地或流电地实现所述耦联。在滤波器壳体10b中构造有另外的谐振器,所述另外的谐振器或多或少都强烈地相互耦联,因此产生了期望的滤波曲线。
所述至少一个放大器模块10的放大器壳体10a和滤波器壳体10b由金属或金属合金构成或者包括金属或金属合金。放大器壳体10a和滤波器壳体10b可以由共同的铣削件和/或铸件制造,因而它们无法无损地彼此分离。放大器壳体10a和滤波器壳体10b优选由单独形成的铣削件和/或铸件形成,它们通过机械连接、特别是螺纹连接固定地相互连接。
所述至少一个放大器模块10在此优选被构造成L形并且它的壳体形状遵循天线壳体2的阶梯形构造的侧向的第一或第二壳体侧2c、2d的形状。所述形状尤其以如下方式被实现,即,放大器壳体10a优选用其较长的侧面垂直于或者以一分量基本上垂直于纵轴线3地定向,而滤波器壳体10b则优选用其较长的侧面平行于或以一分量基本上平行于纵轴线3地定向。滤波器壳体10b和放大器壳体10a优选垂直于彼此。在这种状态下,放大器壳体10a和滤波器壳体10b彼此拧接并且移入到天线壳体2中。
为了接触接通,放大器模块10包括第一连接端口12a和第二连接端口12b。所述至少一个放大器模块10的第一连接端口12a和第二连接端口12b经由第一或第二壳体侧2c、2d的两个连接口7a、7b与第一和第二连接接触装置8a、8b通过插塞连接而连接。
针对放大器模块10不包括滤波器壳体10b的情况,两个连接端口12a、12b均被构造在放大器壳体10a上。图3至6的实施例则示出了滤波器壳体10b,因而第一连接端口12a被构造在放大器壳体10a上以及第二连接端口12b被构造在滤波器壳体10b上。通过第一连接端口12a将有待放大的信号从信号处理和/或控制单元9传输到放大器壳体10a和处于放大器壳体内的功率放大器。用未示出的信号线路将被放大的信号从放大器壳体10a传输到滤波器壳体10b中并且在那里除去可能的高次谐波地在第二连接端口12b上被发出。第二连接端口12b然后通往可能的移相器并且从那里或者直接通往辐射器或辐射器对4。
图9示出了按本发明的移动无线电天线1的另一个横截面。在该横截面中可以看到,所述至少一个放大器模块10的第一连接端口12a和第二连接端口12b穿过连接口7a、7b延伸进入天线壳体2,所述连接口被构造在侧向的第一或第二壳体侧2c、2d的不同的侧面区段21、22、2n中。在该天线壳体2中,所述第一连接端口和第二连接端口与第一和第二连接接触装置8a、8b通过插塞连接而连接。连接接触装置8a、8b为了更好地概览而未在图9中示出。以如下方式可以解除所述连接,即将放大器模块10简单地在侧向从天线壳体2取下。
连接接触装置8a、8b也可以穿过连接口7a、7b向天线壳体外延伸,其中,在连接接触装置8a、8b和连接端口12a、12b之间的插塞连接形成在天线壳体2外。为了保证不会有湿气通过连接口7a、7b侵入天线壳体2,所述至少一个放大器模块10的第一和/或第二连接端口12a、12b配设有密封装置。当第一和/或第二接触装置穿过连接口7a、7b向天线壳体2外延伸时,同样做法也可以适用于第一和/或第二接触装置8a、8b。无螺纹地和/或无螺接地和/或无焊接地实现了连接端口12a、12b与连接接触装置8a、8b的接触接通。在此,连接端口12a、12b或连接接触装置8a、8b被构造成插头或构造成插口。
针对每个放大器模块10优选存在正好两个这种连接口7a、7b。所述连接口被加工在第一壳体侧2c上或第二壳体侧2d上。
连接口7a、7b被布置在侧向的第一或第二壳体侧2c、2d的彼此相邻的(直接)侧面区段21、22、2n上,所述至少一个放大器模块10接合在所述连接口上或与所述连接口接触。作为对此的备选,连接口7a、7b也可以布置在侧向的第一或第二壳体侧2c、2d的侧面区段21、22、2n上,所述侧面区段通过至少一个另外的侧面区段21、22、2n彼此相间隔。
参考图3可以看到,放大器模块10的第一连接端口12a沿插入方向(通过箭头标注)相对第二连接端口12b在前布置。这意味着,第一连接端口12a相对第二连接端口12b突出。定向也可以反过来。
在已安装状态下,所述至少一个放大器模块10的第二连接端口12b优选比所述至少一个放大器模块10的第一连接端口12a布置得更为靠近壳体前侧2a。也可能的是,所述至少一个放大器模块10的第一和第二连接端口12a、12b沿纵轴线3的方向彼此错开地布置。放大器模块的两个连接端口12a、12b优选延伸穿过一个共同的平面,所述共同的平面又优选垂直于反射器5的反射器平面布置。
在已安装状态下,放大器壳体10a用其较长的侧面垂直于或以一分量基本上垂直于纵轴线3、即平行于或以一分量基本上平行于反射器5的反射器平面定向。相反地,滤波器壳体10b则用其较长的侧面平行于或者以一分量基本上平行于纵轴线3、即垂直于或以一分量基本上垂直于反射器5的反射器平面定向。这意味着,滤波器壳体10b和放大器壳体10a垂直于彼此或以一分量基本上垂直于彼此地定向。两个壳体10a、10b优选通过机械式力锁合、特别是螺纹连接固定地相互连接,因而达到了很小的热阻。这样做的优点是,滤波器壳体10b可以用作放大器壳体10a的散热器,因此用于导出在放大器壳体10a中产生的损耗功率的有效表面变大。
所述至少一个放大器模块10还包括冷却肋16,所述冷却肋被安装在放大器模块10a的平行于天线壳体2的壳体前侧2a或壳体后侧2b延伸的壳体面上。在此,冷却肋16平行于或以一分量基本上平行于纵轴线3延伸。在冷却肋16之间形成了空隙,所述空隙同样优选平行于或以一分量基本上平行于纵轴线3延伸。所述至少一个放大器模块10a也可以包括有源冷却装置、如通风器。在已安装状态下布置得较为靠近壳体前侧2a的冷却肋16,优选处在将两个侧面区段21、22、2n连接起来的连接区段6上或者与该连接区段相邻布置。冷却肋的远离壳体前侧2a的端部还可以额外配设有冷却表面,该冷却表面将冷却肋16的端部(尖端)相互连接起来。这样形成的冷却表面然后平行于壳体前侧2a或者平行于反射器5的反射器平面延伸。此外还可能的是,滤波器壳体10b也具有冷却肋。
所述至少一个放大器模块10的冷却肋16鉴于侧向的第一或第二壳体侧2c、2d突出于壳体后侧2b,所述冷却肋被布置在放大器模块10的布置得较为靠近壳体后侧2b的壳体面上。冷却肋16优选用至少一部分延伸经过壳体后侧2b。这意味着,冷却肋16的一部分放置在壳体后侧2b上或仅通过一条间隙与该壳体后侧相间隔。
所述冷却肋16优选与封闭放大器壳体10a的第一壳体盖11a一体式构造。
封闭滤波器壳体10b的第二壳体盖11b,优选是还可以具有密封装置的金属板。
通过使天线壳体2在横截面中关于其侧向的第一和第二壳体侧2c、2d具有阶梯形的走向,产生了一个连接空间,所述至少一个放大器模块10布置在该连接空间内。
参见图6表明,所述至少一个放大器模块10包括锁止装置17,该锁止装置被机械地固定在所述放大器模块上。锁止装置17在已安装状态下接合到未示出的锁止口中,所述锁止口构造在侧向的第一或第二壳体侧2c、2d中。由此防止了所述至少一个放大器模块10在不操纵锁止装置的情况下就能被取下。锁止装置17优选包括操纵杆18。该操纵杆18必须被翻转,以便将放大器模块10从天线壳体2移除或从该天线壳体拉出。视该操纵杆18的位置而定,锁止装置17可以在锁止位置和释放位置之间调整,其中,仅在释放位置中就可以移除放大器模块10。通过锁止装置17优选也实现了卸负。这意味着,通过连接端口12a、12b在已安装的状态下优选不传力。作用到所述至少一个放大器模块上的重力优选基本上或仅通过锁止装置17被导入到天线壳体2中。在此,每个放大器模块10尤其存在带有正好一个操纵杆18的正好一个锁止装置17。安装人员因此可以仅通过一次性操纵正好一个操纵杆18就能移除放大器模块10以及用另一个放大器模块替换。
所述至少一个放大器模块10优选同样包括显示元件。显示元件进一步优选是一个或多个LED(发光二极管)。所述显示元件被布置在所述至少一个放大器模块10的壳体表面上。所述显示元件被这样布置,使得该显示元件能从天线壳体2的外部看到。当想要更换故障的放大器模块10的安装人员观察在桅杆上的移动无线电天线1时,显示元件尤其应当能被看到。所述至少一个放大器模块10或所述至少一个信号处理和/或控制单元9然后被构造用于,这样来驱控显示元件,使得该显示元件在视觉上表明所述至少一个放大器模块10的故障。所述至少一个显示元件也可以为此包括多个LED,所述LED视放大器模块10的状态而定用不同的颜色发光。所述至少一个显示元件也可以被布置在另一个位置上,例如布置在信号处理和/或控制单元9上。
此外,参考图1A和1B还示出了至少一个电源装置20,该电源装置贴靠在侧向的第一或第二壳体侧2c、2d的一个或多个侧面区段21、22、2n上。所述至少一个电源装置20用于给信号处理和/或控制单元9以及所述至少一个放大器模块10供电。通过所述至少一个电源装置给有源部件供电。所述电源装置20的固定优选类似于所述至少一个放大器模块10的固定地实现。所述至少一个电源装置20也包括相应的连接端子,所述连接端子和在天线壳体2内的与之对应的连接端子通过特别是无螺纹的和/或无螺接的插塞连接以优选能处于流电的电接触。为此在侧向的第一或第二壳体侧2c、2d中同样加工有相应的孔。所述至少一个电源装置20可以同样具有(正好)一个锁止装置,因此电源装置20被更为安全地保持在天线壳体2上。所述至少一个电源装置20在壳体前侧2a的俯视图中由所述壳体前侧遮盖。在天线壳体2的侧向的第一或第二壳体侧2c、2d的俯视图中,所述至少一个电源装置20优选不突出于或伸出于壳体后侧2b。可以将直流电压或交流电压输送给所述至少一个电源装置20。所述至少一个电源装置也可以输出直流电压或交流电压。
所述至少一个电源装置20同样以一个运动矢量能插装到天线壳体2上或者能从所述天线壳体取下,所述运动矢量仅垂直于或者以一分量基本上垂直于侧向的第一或第二壳体侧2c、2d延伸和/或平行于或者以一分量基本上平行于反射器5的反射器平面延伸。移动无线电天线1优选包括至少两个彼此分开的、安装在优选分离的壳体中的电源装置20。电源装置20优选被这样设定规格,使得在一个电源装置20失效时,移动无线电天线1可以没有功率损失地或仅以轻微(<20%)变小的发射功率继续运行。
信号处理和/或控制单元9贴靠在侧向的第一和/或第二壳体侧2c、2d的一个或多个侧面区段21、22、2n上和/或放置在天线壳体2的壳体后侧2b上。在壳体后侧2b的俯视图中,信号处理和/或控制单元放置在所述至少一个电源装置20上和/或在俯视图中完全或至少部分与该至少一个电源装置重叠。信号处理和/或控制单元9也仅通过插塞连接与在天线壳体2内的相应的连接端子连接。无论是电源装置20还是信号处理和/或控制单元9优选均能在不使用工具的情况下被更换。信号处理和/或控制单元9优选同样包括(正好)一个锁止装置21,信号处理和/或控制单元用该锁止装置还被额外固定在天线壳体2上。可以将直流电压或有直流成分的信号或交流电压输送给所述至少一个信号处理和/或控制单元9。信号处理和/或控制单元也可以输出直流电压或有直流成分的信号或交流电压。
所述至少一个电源装置20和所述至少一个信号处理和/或控制单元9在移动无线电天线1的已安装的状态下优选布置在移动无线电天线1的底部侧的端部上。
参见图1B要注意的是,上方的四个放大器模块10例如被用于频带7的提供以及下方的四个放大器模块10被用于频带3的提供。
在图2中示出了简化的方块图,所述方块图详细阐释了移动无线电天线1的工作方式。移动无线电天线1包括多个辐射器或辐射器对4,它们间隔开地布置在反射器5前。多个辐射器或辐射器对4在沿着壳体前侧2a方向指向的反射器前侧上成至少两列(图2中示出了四列)布置,其中,各列平行于彼此延伸并且辐射器或辐射器对4在各列中沿纵轴线3的方向彼此错开布置。总体上,在该实施例中在每个列中布置七个辐射器或辐射器对4。也可以构造更多或更少的辐射器或辐射器对4。优选在一个列中仅布置只发出移动无线电信号的辐射器或辐射器对4,而在另一个列中则仅布置只接收移动无线电信号的辐射器或辐射器对4。
在图2中,在两个相邻的列中在左侧仅布置着发出移动无线电信号的辐射器或辐射器对4,而在两个相邻的列中在右侧则仅布置接收移动无线电信号的辐射器或辐射器对4。通过这种分离可以提高效率,因为通过针对发射和接收方向的单独的辐射器或辐射器对4引起的隔离使得滤波要求降低了约25至30dB。因此滤波器、如滤波器壳体10b,可以构造得更小和更轻以及有更小的插损这又改进了效率以及反过来最小化了损耗功率。因此在所说明的优选的实施方案中,滤波器被直接集成到放大器模块10中。这样的优点是,放大器模块10的为加热所需的构造尺寸可以同时与典型地由铝制成的滤波器一起被用于散热和冷却。因此能更为简单地实现放大器和滤波器的匹配。滤波器当然也可以直接集成在天线壳体2内,因而放大器模块10就基本上仅由带末级和驱动级的发射放大器单元以及可能时还由用于隔离的环形器构成。
通过分离辐射器或辐射器对4可以达到-175至-180dBc的互调值。LTE系统需要一个比-163dBc更好的理论互调值。这在传统的构造方式中迄今为止还无法批量实现。通过按本发明的结构随之而来的还有重量相比传统的解决方案减轻了约40%。移动无线电天线可以覆盖不同的移动无线电标准,如GSM、CDMA、WCDMA、LTE等。它也适用于FDD运行或TDD运行。
参见图2可以看到,仅用于发出移动无线电信号的辐射器或辐射器对4的放大器被设计成单独的放大器模块10。
仅接收移动无线电信号的辐射器或辐射器对4则与输入放大器连接,输入放大器优选仅布置在信号处理和/或控制单元9中。数字的信号处理器然后还集成在该信号处理和/或控制单元9中,所述数字的信号处理器例如产生频带3和频带7。信号处理和/或控制单元9通过数字接口(例如玻纤)与未示出的基站或移动无线电网络连接或可连接。
图7示出了打开的移动无线电天线1的简化的立体图,而图9则示出了按本发明的移动无线电天线1的简化的横截面。参见图7示出了一种优选完全布置在天线壳体2内的内部的壳体装置30。该内部的壳体装置30被布置在所述至少一个反射器5的后侧5a上并且用它的两个对置的侧壁30a、30b、它的后壁30c和反射器5的后侧5a一起形成了一个容纳空间31。多个移相器(未示出)被布置在该容纳空间31中。所述至少一个放大器模块10通过所述移相器间接地与多个辐射器或辐射器对4连接以传输信号。
此外,分频滤波器(Band-Split-Filter)也可以布置在该容纳空间31中,因此可以将移动无线电天线1的各个列划分为频带3和频带7或者由此实现了对用于MIMO运行的辐射器组的分块的组合。在一种优选的实施方案中,针对每个频带和每个极化都包含单独的无源移相器,例如形式为无源天线的双频带实施方案。因此用于每个频带和每个极化的每一列均具有单独的连接端子,这导致了每一列有四个连接端子,因此需要相应数量的放大器模块10。
在内部的壳体装置30的侧壁30a、30b中同样加工有固定口32,至少第二连接接触装置8b布置和/或固定在该固定口中。
在内部的壳体装置30的后壁30c上在朝向天线壳体2的壳体后侧2b的方向上构造有固定凸起部33。所述固定凸起部优选以如下方式制造,即内部的壳体装置30的后壁30c被冲压成一定的部件,其中,在弯曲过程中,所冲压的区域(该区域仅通过最多三个侧面冲压而成)朝向天线壳体2的壳体后侧2b的方向弯曲。
在固定凸起部33中加工或冲压有另外的固定口34,至少第一连接接触装置8a被布置和/或固定在所述另外的固定口中。
内部的壳体装置30用它的对置的侧壁30a、30b优选通过螺纹连接与反射器5的后侧5a机械地连接。
在信号处理和/或控制单元9与放大器模块10之间的连接优选在天线壳体2的壳体后侧2b和内部的壳体装置30的后壁30c之间的一个区域中进行。进一步优选的是,在所述至少一个放大器模块10和辐射器或辐射器对4之间的连接在反射器5的后侧5a和内部的壳体装置30之间进行,即在由内部的壳体装置30形成的容纳空间31内进行。
所述至少一个放大器模块10因此可以通过其第一连接端口12a间接或直接经由第一连接接触装置8a与所述至少一个信号处理和/或控制单元9连接。反过来这意味着,所述至少一个放大器模块10通过其第二连接端口12b可以间接地或直接地通过第二连接接触装置8b与所述至少一个辐射器或辐射器对4连接以传输信号。
壳体后侧2b的宽度延伸尺寸(延伸尤其平行于反射器面)比壳体前侧2a的宽度延伸尺寸或整个天线壳体2的最大的宽度延伸尺寸窄了至少10%、优选至少20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%。
放大器模块10和/或所述至少一个电源装置20和/或所述至少一个信号处理和/或控制单元9优选被布置在侧向的第一和/或第二壳体侧2c、2d上,侧向的第一和/或第二壳体侧已经相对壳体前侧2a的宽度变窄。
天线壳体2的壳体后侧2b和侧向的第一和第二壳体侧2c、2d的至少若干部分由金属或金属合金构成。它们、如天线壳体的壳体前侧2a也可以由塑料构成。
相应的放大器模块10的第一和第二连接端口12a、12b彼此间隔优选大于1cm、大于2cm、3cm、4cm或优选大于5cm地布置在放大器模块10的壳体上。
第一连接端口12a尤其与第一连接接触装置8a通过插塞连接而电连接。第一连接端口12a的内导体优选与在第一连接接触装置8a中的内导体容纳元件电连接。第一连接端口12a也可以具有多个内导体,所述内导体可以接合到第一连接接触装置8a中的多个内导体容纳元件中。所述至少一个内导体当然也可以构造在第一连接接触装置8a中并且与在第一连接端口12a的至少一个内导体容纳元件电连接。同样的说明结合第二连接接触装置8b也适用于第二连接端口12b。
本发明并不局限于所说明的实施例。在本发明的范畴内,所有说明的和/或绘制出的特征都能任意相互组合。