CN110402520B - 天线罩壳体以及用于制造天线罩壳体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及天线罩壳体及其制造方法。天线罩壳体包括复合材料的壁(6,11),所述复合材料包括增强纤维(8)和将纤维粘合在一起的基质树脂(19)。壁(6,11)包括辐射传输窗口(11),当天线罩天线(2)安装在天线罩壳体(1)内时,天线罩天线的辐射通过该窗口。辐射透射窗口(11)中的纤维的量减少至小于壳体壁(6)中的其他地方的纤维的量的40‑50%。通过减少辐射透射窗口(11)中的增强纤维而减少了高频辐射的衰减。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线罩壳体,其包括复合材料的壁,其中复合材料包括增强纤维和将纤维粘合在一起的基质树脂,壁包括辐射透射窗口,当天线罩天线安装在天线罩壳体内时,天线罩天线的辐射通过该辐射透射窗口。
本发明还涉及一种用于制造天线罩壳体的方法,该方法包括通过拉挤成型工艺制造复合材料的直管形或C形型材的步骤,其中增强纤维被拉动通过基质树脂,然后通过预成型引导,然后通过成型模具来最终确定型材壁的形状,拉动成型的型材通过加热模具,并且最终切割拉挤成型的连续型材为所需长度的天线罩壳体。
背景技术
由EP 1954469 B1在先已知这种天线罩壳体以及用于制造该天线罩壳体的方法。
高频(>1GHz)无线通信的量在迅速增加。更高的频率用于增加时间单位内的信息。在广播基站中,由于高频信号的衰减,天线罩壳体的壁限制了高频广播。为了缓解这个问题,基于所需的机械强度,天线罩壳体的壁已经被制造得尽可能地薄。然而,由于对机械强度的适当的需求和广播覆盖的期望的需求,高频信号仍有太多的衰减。公知使用具有低介电常数的材料去覆盖高频天线,但是这些材料不能用于替代复合材料中的增强纤维。
US 7151504 B1示出一种包括窗口部分和附件部分的天线罩。该天线罩被制成椭圆形的天线罩以适应于覆盖雷达天线以用于飞机、船舶或其他雷达装置。该天线罩具有设有厚的中间层的夹层结构,这有利于使天线罩形成为杯形的形状。这种形状改善了天线罩的空气动力学。
发明内容
已经发现高频信号的衰减主要是由复合材料中的增强纤维引起的。最常见使用玻璃纤维作为增强纤维。
本发明的目的是进一步减少至少具有由复合材料制成的前部的天线罩壳体的衰减问题。
上述问题通过根据所附权利要求1的天线罩壳体来解决。该问题还通过根据所附权利要求8的用于制造天线罩壳体的方法来解决。从属权利要求限定了本发明的有利实施方式。
本发明基于以下实现:在天线罩天线的辐射窗区域内,增强纤维的量可以局部地大幅减少。纤维的量的减少范围可以是壳体壁的其他地方(=期望的辐射广播窗口(radiation broadcasting window)以外)的纤维的量的60-95%。在辐射窗的位置处,纤维可以被替换为具有低介电常数的填充材料,该低介电常数优选低于4或甚至低于3。在辐射窗的位置处,壳体壁具有夹层结构,由此仅有表面层由具有增强纤维的复合材料制成。尽管事实上辐射窗的位置处的纤维的量比壳体壁中其他地方的纤维的量减少超过60%,优选地超过80%或甚至超过90%,这种结构仍具有良好的强度和耐气候性。
附图说明
在下文中,参考附图更详细地解释本发明的五个实施方式,其中:
图1示出根据本发明的第一实施方式的天线罩壳体的横截面;
图2示出在图1中的剖面线II-II处的天线罩壳体壁的横截面;
图3示出在图1中的剖面线III-III处的天线罩壳体壁的横截面;
图4示出根据本发明的一个实施方式的制造方法中的多个步骤;
图5示出根据本发明的第二实施方式的天线罩壳体的横截面;
图6示出根据本发明的第三实施方式的沿图7中VI-VI线的天线罩壳体的横截面;
图7示出根据本发明的第三实施方式的构成天线罩壳体的路灯杆的上部;
图8示出根据本发明的第四实施方式的构成天线罩壳体的路灯杆的上部;
图9示出根据本发明的第五实施方式的管状天线罩壳体的横截面。
具体实施方式
在图1-3中,天线罩壳体1包括复合材料13的壁6、11,该复合材料13包括增强纤维和将纤维粘合在一起的基质树脂。壁6、11包括辐射透射窗口11,当天线罩天线2安装在天线罩壳体1内时,天线罩天线的辐射通过该辐射透射窗口11。天线罩天线安装在可插入壳体1的安装板3上。在安装板3和壳体1的后壁6'之间有一个用于电缆的空间4。电缆空间4的壁6'可以是壳体1的整体部分或单独部分。在后一种情况中本发明的壳体1是C形的,并且在前一种情况中壳体1具有管状轮廓的形状。在两种情况中壳体1的端部都被顶盖和底盖(未示出)所覆盖。沿着侧壁6有用于使天线罩壳体1固定在其使用位置的外部凹槽5。
本发明涉及如图2所示的辐射透射窗11的特殊结构。辐射透射窗11中的纤维的量少于壳体壁6的其他地方中的纤维的量的40%,优选少于30%,最优选少于20%。
辐射透射窗11具有夹层结构,该夹层结构具有表面层13和在表面层13之间的中间层12。中间层12的厚度超过辐射透射窗11的厚度的60%,优选超过70%,最优选超过80%。增强纤维集中在表面层13,且中间层12由填充材料制成,该填充材料具有优选小于4的介电常数。同样重要的是,填充材料和中间层的耗散因数非常小,优选低于0.0005。
填充材料可以是例如塑料泡沫或树脂或轻木。在一个优选实施方式中,填充材料包括塑料泡沫和用于在制造过程中承载塑料泡沫的薄织物纱布。塑料泡沫可以是聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。还可以使用聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫聚乙烯泡沫和/或聚酯泡沫作为填充材料。
为了使表面层13具有均匀的厚度而无局部变化,表面层的增强纤维采用织物的形式。在壳体壁6的其他地方,增强纤维也可以部分或全部地采用织物的形式,然而也可以使用分散的连续纤维。
复合材料的基质树脂可以是例如乙烯基酯、聚酯、环氧树脂、聚氨酯或丙烯酸树脂。复合材料的增强纤维可以是玻璃纤维、凯夫拉尔纤维(Kevlar fibers)、聚酯纤维、聚丙烯纤维或其他合成纤维。
如图4所示,用于制造天线罩壳体或其前部的方法的一个示例,其用于形成所需长度的天线罩壳体1的壁,且包括以下步骤:通过拉挤成型工艺制造复合材料的直管形或直C形型材17,其中从卷轴18拉出增强纤维8通过基质树脂19,且经树脂浸润的纤维8'经过预成型引导10然后通过成型模7以最终确定进入热模具15的型材壁的横截面形状。模具15设有芯16以保持纵向笔直的型材17的最终的横截面形状。型材17和壳体1的壁厚通常在1.5-3mm的范围内。利用牵引装置14拉出在模具中获得的连续的型材17。最后利用切割锯21切割该拉挤成型的连续笔直的型材14。
在型材壁的预定的横截面区域,即在图1中的辐射透射窗11的区域,纤维8、8'的量减少超过被引导到型材壁的其他地方中的纤维8、8'的量的60%。所述预定的横截面区域(=辐射透射窗口11)的宽度超过型材宽度的30%,优选地超过50%,以便具有足够宽的窗口用于广播辐射通过其中。广播辐射束的角度通常在30到90度的范围内。
所述横截面区域中的纤维的减少有利地超过70%,优选超过80%。由填充材料9的层从卷轴20被引导至所述预定的横截面区域(=辐射透射窗口11的区域处),该填充材料9具有低于4,优选低于3的介电常数。
在预定的横截面区域,纤维8、8'仅被引导进入型材壁的表面层中,并且在表面层之间引导的是为填充材料9的条状物,该填充材料9具有低于4,优选低于3的介电常数。填充材料可以包括塑料泡沫和用于在引导塑料泡沫通过成形模进入模具15期间承载塑料泡沫的织物纱布。
图5的天线罩壳体与图1的天线罩壳体的区别在于,只有天线罩壳体的C形前部11、6由复合材料制成,而后壁23和部分侧壁22由金属板制成。天线罩天线2的安装基座3'固定于后壁23。辐射透射窗11具有与图1和图2中相同的夹层结构。辐射透射窗11以外的壳体壁部分6由具有足量的增强纤维的复合材料制成。所述足量是指复合材料的30-60体积%,通常为40-45体积%。这也适用于本发明的全部实施方式。壳体壁部分6仅需连接壳体的前部11、6和后部22、23。
根据图5的实施方式的天线罩壳体的前部11、6可以参考图4所示进行制造。
图6-8示出其中天线罩壳体位于路灯杆26的顶端的实施方式。在先已知将天线罩壳体设置在路灯杆的顶端,但是在这些在先已知的解决方案中,天线罩壳体是一个单独单元,其被安装作为路灯杆的延伸和扩大。这是由于不可能使用该杆的壁作为壳体壁。该杆必须抵抗风和风暴而不产生过于强烈的振动和摇摆。因此,该杆所需的壁厚和材料选择使得高频辐射(>1GHz)不能充分穿透。本发明通过利用辐射透射窗11,使复合材料制成的路灯杆26构成天线罩壳体的壁,从而解决了上述问题。
在图6和7的实施方式中,辐射透射窗口11如此形成于杆26的上端部,杆26的上端部在窗口11的位置处切有一个缺口。该缺口之后被一块具有前述夹层结构(图2)的壁覆盖,该夹层结构设有表面层13和中间层12。中间层可以由不同的材料构成,且每种材料具有低介电常数。中间层的厚度优选为辐射波长的1/4,以使反射最小化且穿透最大化。覆盖于窗口11的壁12、13的块体应通过密封材料25密封在杆26的壁的缺口的边缘上。壁12、13的块体可以通过如前述的拉挤成型工艺制造。
在图8的实施方式中,通过根据图4的拉挤成型制造窗口11的壁,使其与壳体壁26'的其余部分形成为一体。壳体壁26'与窗口11一起形成路灯杆26的圆柱形上部。杆26是由复合材料通过拉挤成型而制成的。具有窗口11的壳体壁26'也是由复合材料通过根据图4的拉挤成型而制成的。然后具有窗口11的圆柱形壳体壁26'被连接到杆26的上端部作为杆的伸缩延伸部。
在图7和8的两种情况下,任意所需的路灯装置27被连接到杆26的上端部。通过利用路灯杆26作为天线罩桅杆和天线罩壳体,可以使天线罩的密度足够高,从而以很低的成本实现高频传输。
图9示出了一个实施方式,其中天线罩天线2覆盖360°。在复合材料的天线罩壳体1内有四个天线2。在与天线2的位置配合的位置处,管状的天线罩壳体1有四个辐射透射窗口11。在这些窗口11之间有壁部段6,其具有的增强纤维的量未减少,然而,窗口11的位置处的纤维的量已经减少,如前述实施方式所描述。天线和窗的数量可以从1变换到任意期望的数量。这涉及本发明的所有实施方式。天线罩壳体1可以是路灯杆26的一部分。在壳体1的中间有金属支撑杆28,天线2放置在金属支撑杆28上。支撑杆28可以在壳体杆1、26的短长度处,或者其可以延伸到壳体杆1、26的完整长度。支撑杆28可以有效地传递来源于天线罩的热量,并且还可以作为天线罩和/或路灯杆的构造部分。
Claims (10)
1.天线罩壳体,其包括复合材料的壁(6),所述复合材料包括增强纤维(8)和将所述纤维粘合在一起的基质树脂(19),所述壁包括辐射透射窗口(11),当天线罩天线(2)安装在天线罩壳体(1)内时,所述天线罩天线(2)的辐射通过所述辐射透射窗口(11),其特征在于,所述壁由直管形或C形的型材构成,且所述辐射透射窗口(11)中的纤维的量少于所述壳体壁(6)中其他地方的增强纤维的量的40%,并且所述辐射透射窗口(11)具有夹层结构,所述夹层结构具有表面层(13)和在所述表面层之间的中间层(12),所述增强纤维集中于所述表面层(13)且所述中间层(12)由填充材料(9)制成。
2.根据权利要求1所述的天线罩壳体,其特征在于,所述中间层(12)的厚度超过所述辐射透射窗(11)的厚度的80%,并且所述填充材料的介电常数小于4。
3.根据权利要求1或2所述的天线罩壳体,其特征在于,所述辐射透射窗口(11)中的纤维(8)的量少于所述壳体壁(6)中的其他地方中的增强纤维的量的20%。
4.根据权利要求1或2所述的天线罩壳体,其特征在于,所述填充材料(9)是塑料泡沫或树脂或轻木,并且所述表面层(13)中的所述增强纤维是织物的形式。
5.根据权利要求4所述的天线罩壳体,其特征在于,所述填充材料(9)包括塑料泡沫和织物纱布。
6.根据权利要求5中所述的天线罩壳体,其特征在于,由路灯杆(26)构成所述天线罩壳体的壁(6),其中所述路灯杆(26)的至少部分长度由复合材料制成。
7.用于制造根据权利要求1至6中任一项所述的天线罩壳体的方法,所述方法包括以下步骤:通过拉挤成型工艺制造复合材料的直管形或C形的型材(17),其中增强纤维(8)被拉动通过基质树脂(19),然后经过预成型引导(10),并且然后通过成型模(7)以最终确定型材壁的形状,拉动成形的型材通过热模具(15),以及最后切割所拉挤成型的连续型材以形成所需长度的天线罩壳体,其特征在于,在所述型材壁的预定的横截面区域,纤维的量减少超过被引导到所述型材壁的其他地方的纤维的量的60%,所述预定的横截面区域的宽度超过所述型材(17)的宽度的30%,由此所述预定的横截面区域构成所述天线罩壳体的辐射透射窗口。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,在所述拉挤成型工艺中,填充材料(9)的层(12)被引导至所述预定的横截面区域,所述填充材料(9)具有低于4的介电常数。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,在所述预定的横截面区域处,所述纤维(8)仅被引导进入所述型材壁的所述表面层(13)中,并且在所述表面层(13)之间引导的是具有低于4的介电常数的填充材料(9)的条状物。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述填充材料(9)包括塑料泡沫,以及用于在引导所述塑料泡沫通过所述成形模(7)进入所述热模具(15)期间承载所述塑料泡沫的织物纱布。
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