CN111836120A - 通讯基站 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通讯基站，该基站包括：风力发电机、全向天线，其中所述全向天线固定安装于所述风力发电机上，且与所述风力发电机的内部电路电连接；所述风力发电机为所述全向天线提供垂直方向的安装支撑；所述全向天线执行通讯数据的发射和/或接收。实现了通讯天线的进一步挂高，以增大网络覆盖范围，同时解决了陆、海上风电的通讯，减少施工强度、投入成本等等。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通讯基站。
背景技术
随着通信技术的快速发展，其要求更广的网络覆盖范围，在移动无线通信工程设计中基站天线的挂高是确定其覆盖范围的关键点，例如天线挂高越高，能够实现的覆盖范围越大。
传统室外站点天线安装于铁塔、抱杆等增高装置上，以实现天线的挂高。然而，在某些特殊的自然地理条件，经常会遇到无法实施安装铁塔、抱杆等增高装置，进而无法实现通讯基站的建立。
即使在选定地点实现建立通讯基站，也会带来施工强度大，成本高或者整体占地面积较大等问题。
发明内容
本发明提供一种通讯基站，以实现通讯天线的进一步挂高，以增大网络覆盖范围，同时解决了陆、海上风电的通讯，减少施工强度、投入成本等等。
第一方面，本发明提供的一种通讯基站，包括：风力发电机、全向天线，其中，所述全向天线固定安装于所述风力发电机上，且与所述风力发电机的内部电路电连接；所述风力发电机为所述全向天线提供垂直方向的安装支撑；所述全向天线执行通讯数据的发射和/或接收。
在一种可能的设计中，所述全向天线采用玻璃钢全向天线。
在一种可能的设计中，当所述玻璃钢全向天线的数量大于1时，所述玻璃钢全向天线间的安装间距大于或者等于1.5米。
在一种可能的设计中，所述玻璃钢全向天线的安装支架通过多个花篮螺钉与所述风力发电机的机舱顶部紧固连接。
在一种可能的设计中，通过调整不同位置处花篮螺钉的长度来控制所述安装支架与所述风力发电机的安装角度。
在一种可能的设计中，在所述风力发电机的机舱顶部设置安装孔，所述全向天线的底座通过所述安装孔与所述风力发电机内部的安装板密封连接。
在一种可能的设计中，所述风力发电机的安装面涂有防水胶。
在一种可能的设计中，所述风力发电机的内部安装板设置有防水胶垫。
在一种可能的设计中，所述全向天线的馈线穿过所述安装孔与机舱内部的通讯设备电连接。
在一种可能的设计中，所述风力发电机的机舱顶部采用玻璃钢材质制成。
本发明提供的一种通讯基站，包括，风力发电机、全向天线，其中，所述全向天线固定安装于所述风力发电机上，且与所述风力发电机的内部电路电连接；所述风力发电机为所述全向天线提供垂直方向的安装支撑；所述全向天线执行通讯数据的发射和/或接收。基于预设的风力发电机，将全向天线安装于风力发电机的机舱顶部，实现了通讯天线的进一步挂高，以增大网络覆盖范围，同时解决了陆、海上风电的通讯，减少施工强度、投入成本等等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的通讯基站的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的通讯基站的机舱顶外部结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的通讯基站的机舱顶内部结构示意图；
图4为本发明实施例二提供的通讯基站的机舱顶外部结构示意图；
图5为本发明实施例二提供的通讯基站的机舱顶内部结构示意图；
图6为本发明实施例三提供的通讯基站的机舱顶外部的馈线PG头结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
移动无线通信工程为保证无线通信系统的正常运行，一般将通讯天线安置于最高点，以增加服务半径来达到理想的通讯效果。因此通讯天线需要利用通讯塔来增加高度。传统室外站点的通讯塔由塔体、平台、避雷针、爬梯及天线支撑等钢构件组成，并经热镀锌防腐处理，可以用于微波、超短波、无线网络信号的传输与发射等。其中常见塔型可以包括单管塔、角钢塔、景观塔、仿生塔及抱杆或拉线塔，其中单管塔是以单根大直径锥形钢管为主体结构的自立式高耸钢结构，塔身横截面可以加工成圆形和正多边形两类，塔段间采用插接链接成整体，适用高度为40m、45m及50m；角钢塔采用角钢制作的自立式高耸钢结构，适用高度为40m、45m及50m；景观塔是以单根大直径锥形钢管为主题结构的自立式高耸钢结构，并考虑经过需求，设置景观造型，塔身横截面可以加工成圆形和正多边形两类，塔段间采用内法兰连接成整体，适用高度为30m及35m；仿生塔是一种特殊的景观塔，在景区、公园、光场等应用较多，其景观造型为数目造型，适用高度为20m-25m；抱杆及拉线塔多为非自立式高耸钢结构，大多可以包括塔柱和拉线，适用高度20m-30m。
风电行业存在陆上风电架设增高装置困难，海上风电存在无法架设增高装置等问题，导致无线通信工程在某些特殊的自然地理环境中遇到天线架设交付瓶颈。因此本发明基于预设的风力发电机，无需增加施工强度，土地等大量的成本就可以实现天线增高和无线信号范围的增大。
图1为本发明实施例一提供的通讯基站的结构示意图，如图1所示，本实施例中的通讯基站可以包括：风力发电机11、全向天线12。
具体的，全向天线12固定安装于风力发电机11上，且与风力发电机11内部电路电连接；风力发电机11为全向天线12提供垂直方向的安装支撑；全向天线12执行通讯数据的发射和/或接收。
通讯天线把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变换，用来发射或者接收电磁波。通讯天线均具有可逆性，即同一副天线既可以用作发射天线，也可以用作接收天线。三种基本种类的射频天线可以包括：全向天线、半定向天线及定向天线，其中全向天线在水平方向上表现为360°都均匀辐射，在垂直方向上表现为有一定宽度的波束；定向天线在水平方向上表现为一定角度单位辐射；全向天线会向四面八方发射信号，前后左右都可以接收信号，定向天线在天线后面罩一个碗装的反射面，信号只能向前传递，射向后面的信号被反射面挡住并反射到前方。半定向天线引导能量更多的朝向某一具体方向。全向天线具有覆盖范围大，价格便宜等优点。
参考图1风力发电机11的顶部安装全向天线12，利用现有风力发电机的高度，风力发电机的高度大于或者等于60米，在一种可选的实施例中，风力发电机的高度可以实现相当于30层楼房的高度，还可以实现200米的高度等等。相对于现有的通讯塔的高度小于或者等于50米而言，本发明中利用风力发电机自身的高度优势，将通讯天线安装于风力发电机的顶部，进一步实现了天线的挂高，进而增大无线信号的覆盖范围。
目前，风力发电机很少选用木材或金属，大多采用玻璃钢。根据风力发电机选择玻璃钢材质带来的成本低，材质加工工艺设备较少，工艺相对简单，容易成型，产品耐腐蚀，维修简便，可以达到设计强度和刚度等优点，在一种可选的实施例中，风力发电机的叶片、机舱等等均采用玻璃钢材质。考虑风力发电机顶部结构采用玻璃钢，承重能力有限，且风机机头随着风向而转动，需要选择质量较轻的通讯天线，结合方向性为全向的大增益天线，故采用玻璃钢全向天线。
在一种可选的实施例中，全向天线采用玻璃钢全向天线。
在一种可选的实施例中，玻璃钢全向天线的安装支架通过多个花篮螺钉13与风力发电机的机舱顶部紧固连接。
在一中可选的实施例中，当玻璃钢全向天线的数量大于1时，玻璃钢全向天线间的安装间距大于或者等于1.5米。
具体的，参考图2，图2为本发明实施例一提供的通讯基站的机舱顶外部结构示意图，如图2所示，本实施例中的玻璃钢全向天线安装于风力发电机机舱顶部的两侧，例如，风力发电机机舱顶部并排安装2个玻璃钢全向天线，或者在风力发电机机舱顶部并排安装2个以上数量的玻璃钢全向天线，例如3个。当玻璃钢全向天线的数量大于1时，考虑通讯天线间的隔离度，玻璃钢全向天线间的安装间距大于或者等于1.5米。
由于风力发电机的风机头部会转动或者在一些情况上陆、海等自然环境中的风力较强，故需要将玻璃钢全向天线进行加固安装，玻璃钢全向天线的安装支架通过4个花篮螺钉紧固连接于风力发电机的机舱顶部。
在一种可选的实施例中，通过调整不同位置处花篮螺钉的长度来控制安装支架与风力发电机的安装角度。
因为风力发电机的顶部具有一定斜度，玻璃钢全向天线的安装支架采用花篮螺钉紧固于风力发电机的顶部，可以通过调整不同位置处花篮螺钉的长度来控制安装支架与风力发电机的安装角度，以保持安装支架与水平面垂直。
本实施例中采用花篮螺钉将玻璃钢全向天线的安装支架紧固于风力发电机的顶部，可以通过调整不同位置处花篮螺钉的长度来控制安装支架与风力发电机的安装角度，不仅可以保证该玻璃钢全向天线实际倾角符合SE(Standard Error，标准误差)设计要求，误差小于2度，还可以保证该玻璃钢全向天线的垂直度小于或者等于2度。
其中，花篮螺钉可以调节不同位置处的长度来控制安装支架与风力发电机的安装角度，且可以起到调节松紧的作用。其中花篮螺钉根据工艺成型方式不同主要分为铸造玛钢、普通碳钢、锻制三种，在一种可选的实施例中，该花篮螺钉的表面经过电镀或者热镀处理，起到防止锈蚀的作用。花篮螺钉由具体左和右旋螺纹的调节杆、螺母及拉杆组成，调节杆上还固定由盖板、固定板、导位板用防松螺栓连接成一体的防松装置构成。使用时必须要用专用的配套套筒才能旋开防松螺栓，其防松效果好、安全可靠。防松装置拆卸后，不需将其拿下，利用其上的环导板沿拉杆滑动，移动一距离就可调节、操作，因此使用方便。其结构简单，易加工、成本低、实用性强。
在一种可选的实施例中，花篮螺钉经过全面的弹塑性分析，其设计强度富裕较大，实际允许的工作载荷是设计载荷的3～5倍左右，因此其结构优化，减少部分冗余材料，同时具有较强的强度和较高的耐用性。
在一种可选的实施例中，风力发电机的机舱顶部设置安装孔，全向天线的底座通过安装孔与风力发电机内部的安装板密封连接。
具体的，参考图3，图3为本发明实施例一提供的通讯基站的机舱顶内部结构示意图，如图3所示，本实施例中风力发电机的机舱顶部采用玻璃钢材质制成，全向天线采用玻璃钢全向天线，方便实施打孔，以减少施工强度，在风力发电机的机舱顶部打孔设置安装孔14，全向天线12的底座通过该安装孔14与风力发电机内部的安装板15进行密封连接。
在一种可选的实施例中，风力发电机的安装面涂有防水胶，风力发电机的内部安装板设置有防水胶垫，以使风力发电机机舱顶部安装全向天线后仍具有良好的防水性和耐用性。
参考图4，图4为本发明实施例二提供的通讯基站的机舱顶外部结构示意图，风力发电机的外部安装面涂有防水胶16。其中防水胶16可以涂于安装面四周、安装面上安装的螺钉孔四周以及PG头需作防水处理的地方等等。
在一种可选的实施例中，防水胶可以分为通用型防水胶和柔韧型防水胶。其中，通用型防水胶由高分子聚合物乳液和以无机材料组成的粉料配套而成，按配合比把粉料与添加剂混合均匀后得到的产品，涂刷在所需的部位，能够渗透到底材内部形成枝蔓状结晶体，隔断结构内的水分子通道，从而起到防水效果；柔韧型防水胶由高分子乳液和多种无机粉体材料复合构成。粉料与添加剂混合后,发生化学反应,形成一层坚韧的弹性防水膜,该膜对需要粘合的材质有良好的粘附性,能与之形成紧密牢固的永久性结合,阻止了水的渗透。在一种可选的实施例中，防水胶的施工要求可以包括保持良好的空气流通、干燥，需要粘合的材质周围不存在积水，在预设的涂抹时间之后，要检测防水胶的干固状况，验收合格。防水胶具有柔性高、防水隔潮、粘结力强、抗开裂力强、透气不透水、施工方便简单及抗渗性优异等特点。
参考图5，图5为本发明实施例二提供的通讯基站的机舱顶内部结构示意图，风力发电机的内部安装板设置有防水胶垫17。在一种可选的实施例中，防水胶垫可以采用硅胶防水胶垫，例如采用硅胶材料制作的O型圈，即以硅胶为材质的环形产品，硅胶防水圈可以用于需防水，密封的场合。硅胶防水圈的规格有聚氨酯橡胶防水圈，密封橡胶防水圈，O型橡胶防水圈，精密硅胶防水圈，绝缘硅胶防水圈，防火硅胶防水圈，阻燃硅胶防水圈以及O型硅胶防水圈。其弹性良好及具有良好的压缩性，且对中性溶剂具有良好的抵抗性、具极佳的抗热性、具极佳的抗寒性、对于臭氧及氧化物的侵蚀具极佳的抵抗性、极佳的电绝缘性能以及良好的隔热、散热性佳。
本实施例中，通过在风力发电机的安装面涂有防水胶，风力发电机的内部安装板设置有防水胶垫，以使风力发电机机舱顶部安装全向天线后仍具有良好的防水性和耐用性。
在一种可选的实施例中，风力发电机机舱顶部安装全向天线，全向天线的馈线穿过设置于风力发电机设置的安装孔，与风力发电机机舱内部的通讯设备连接。
在一种可选的实施例中，风力发电机是一种能量转换装置，其将风能转换为电能，依靠风轮将机械能转化为依靠发电机输出的电能，风力发电机的主要部件的载荷都是通过风载在结构中的传递而得来，叶轮包括叶片和轮毂。传递系统是叶轮和发电机之间的传动机构，它的功能是将叶轮的转速提升到发电机的额定转速。发电机是转换电能的装置，其内安装有磁钢、总体质量较大，它与传动装置成为机舱内部主要的质量分布。安装于风力发电机顶部的全向天线的馈线穿过设置于风力发电机设置的安装孔，与风力发电机机舱内部的通讯设备连接。
在一种可选的实施例中风力发电机的发电机与变压器电连接，变压器用于为通讯基站分配安全、优质、可靠、稳定的交流电流，保证通讯基站开关电源灯负荷的正常稳定工作。
在一种可选的实施例中，风力发电机的机舱内部设置有蓄电池、整流器，蓄电池与整流器并联运行，用来改善整流器的供电质量，起平滑滤波作用。采用固定阀控密封铅酸蓄电池，在使用中无酸雾排出，不会污染环境和腐蚀设备，维护简单，电池中无流动电解液，体积小，节省占用空间。
在一种可选的实施例中，通讯设备可以包括主设备BTS(Base TransceiverStation，基站传输子系统)，完整的BTS包括无线发射/接收设备、天线和所有无线接口特有的信号处理部分。BTS可看作一个无线调制解调器，负责移动信号的接收和发送处理。一个BTS由无线收发信机及多块用于无线电接口的信号处理模块组成。在朝基站控制器BSC(Base Station Controller)侧，BTS区分与移动台有关的话音和控制信令，并通过各自信道传给BSC。在朝MS侧，BTS将信令和语音合在一个载波上。BTS位置通常在小区中心。BTS的发射功率决定小区的尺寸。
在一种可选的实施例中,采用分布式基站架构，RRU(射频拉远模块)和BBU(基带处理单元)之间需要用光纤连接。一个BBU可以支持多个RRU。采用BBU+RRU多通道方案,可以很好地解决信号覆盖。将基站分成近端机即无线基带控制(Radio Server)和远端机即射频拉远(RRU)两部分，二者之间通过光纤连接。BBU(Building Base band Unite)室内基带处理单元。基带单元(BBU)主要作用是完成Uu接口的基带处理功能(适合空中传输的信道编码、复用、调制和扩频等)、RNC的Iub接口功能、信令处理、本地和远程操作维护功能，以及NodeB系统的工作状态监控和告警信息上报功能。RRU是Remote Radio Unite简称，BBU与RRU之间采用光纤传输，RRU再通过同轴电缆及功分器(耦合器)等连接至天线，即主干采用光纤，支路采用同轴电缆。由于信号通过光纤传输时损耗很小，整体降低了系统的馈线损耗，因而减少了对干线放大器的依赖。
在一种可选的实施例中，全向天线的馈线、馈线转换头的质量将非常大的影响通讯基站的覆盖质量。大部分覆盖效果差的通讯基站是由于馈线及连接部分质量差引起的。馈线主要用于通讯天线与馈线转接时使用，还可以主要用作通讯天线引入的信号传输干线。在施工设计中馈线的弯曲半径应合理化。馈线的接头部分应确保15厘米的笔直距离。参考图6，图6为本发明实施例三提供的通讯基站的机舱顶外部的馈线PG头结构示意图，如图6所示，馈线PG头18的弯曲半径设置在合理要求范围内，且采用防水胶作防水处理。
在一种可选的实施例中，风力发电机的风机头随着风向转动，更加保证了在某些特殊地理环境条件下全向天线的无线信号覆盖各个方向无差异。
在一种可选的实施例中，采用玻璃钢全向天线并利用上述的具体实施方式将其紧固、密封安装于风力发电机顶部，可以保证适用于某些特殊天气情况下的55m/s风速，保证风力发电机的叶片不仅不受影响，还可以保证玻璃钢全向天线执行通讯数据的发射和/或接收不受任何的影响。
在一种可选的实施例中，风力发电机的叶片自身具有避雷防雷装置，且三个风机叶片在转动过程中，三个叶片的最低点始终高于通讯天线的安装位置，可以为通讯天线提供避雷保护，叶片可以为通讯天线提供类似避雷针的避雷效果，从而实现了整个通讯基站的避雷。
在一种可选的实施例中，针对风力发电机的外壳采用高强度玻璃钢材质而言，由于雷电电磁脉冲的冲击在空间范围内存在，所以为减少机舱内电子设备受雷电电磁脉冲的冲击，可以采用金属的机舱罩，削弱雷电电磁脉冲对机舱内设备的影响，减少雷电电磁脉冲的强度，同时也可以有效的减少雷电电磁脉冲在线路上产生的浪涌脉冲。
在一种可选的实施例中，采用适用于风力发电机叶片的专研防雷系统，例如由雷电接闪器和雷电传导部分组成，其中雷电闪接器采用特殊设计的不锈钢螺杆，安装于叶片尖部，即叶片最可能被袭击的部位，接闪器可以经受多次雷电的袭击，损坏后也可以进行便捷的更换。在叶片内部，雷电传导部分将雷电从接闪器导入叶片根部的金属法兰，通过轮毂传至机舱，在轮毂的法兰处装有间隙放电组成的保护，可以将雷电流迅速传至机舱底座，释放雷击过电压。可以实现对上述通讯天线及风力发电机的避雷保护。
本发明提供一种通讯基站，该基站包括：风力发电机、全向天线，其中所述全向天线固定安装于所述风力发电机上，且与所述风力发电机的内部电路电连接；所述风力发电机为所述全向天线提供垂直方向的安装支撑；所述全向天线执行通讯数据的发射和/或接收。实现了通讯天线的进一步挂高，以增大网络覆盖范围，同时解决了陆、海上风电的通讯，减少施工强度、投入成本等等。
在本发明中，除非另有明确的规定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型，可以是机械连接，也可以是电连接或者彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种通讯基站，其特征在于，包括：风力发电机、全向天线，其中，所述全向天线固定安装于所述风力发电机上，且与所述风力发电机的内部电路电连接；所述风力发电机为所述全向天线提供垂直方向的安装支撑；所述全向天线执行通讯数据的发射和/或接收。
2.根据权利要求1所述的基站，其特征在于，所述全向天线采用玻璃钢全向天线。
3.根据权利要求2所述的基站，其特征在于，当所述玻璃钢全向天线的数量大于1时，所述玻璃钢全向天线间的安装间距大于或者等于1.5米。
4.根据权利要求2所述的基站，其特征在于，所述玻璃钢全向天线的安装支架通过多个花篮螺钉与所述风力发电机的机舱顶部紧固连接。
5.根据权利要求4所述的基站，其特征在于，通过调整不同位置处花篮螺钉的长度来控制所述安装支架与所述风力发电机的安装角度。
6.根据权利要求1所述的基站，其特征在于，在所述风力发电机的机舱顶部设置安装孔，所述全向天线的底座通过所述安装孔与所述风力发电机内部的安装板密封连接。
7.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，所述风力发电机的安装面涂有防水胶。
8.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，所述风力发电机的内部安装板设置有防水胶垫。
9.根据权利要求6所述的基站，其特征在于，所述全向天线的馈线穿过所述安装孔与机舱内部的通讯设备电连接。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的基站，其特征在于，所述风力发电机的机舱顶部采用玻璃钢材质制成。
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