CN116195128A - 天线及方法 - Google Patents

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CN116195128A
CN116195128A CN202180065237.6A CN202180065237A CN116195128A CN 116195128 A CN116195128 A CN 116195128A CN 202180065237 A CN202180065237 A CN 202180065237A CN 116195128 A CN116195128 A CN 116195128A
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secondary reflector
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扬·桑德伯格
奥斯卡·塔尔科特
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Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
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Abstract

整体上描述了一种天线(100、200、300、400、500)，具体是抛物面天线，包括：初级反射器(102)(具体是抛物面碟形反射器)；馈电天线和/或次级反射器(104)，用于向初级反射器发射和/或反射电磁波，和/或接收从初级反射器反射的所述电磁波；馈线(106)，耦合到馈电天线和/或次级反射器，其中，馈电天线和/或次级反射器经由馈线可耦合到射频发射和/或接收设备(108)；以及致动器单元(114、116)，耦合到馈电天线、次级反射器和馈线中的一个或多个，其中，致动器单元被配置为通过向馈电天线和/或次级反射器和/或馈线施加机械力，将馈电天线和/或次级反射器相对于初级反射器移动。

Description

天线及方法
技术领域
本发明整体上涉及天线(具体是抛物面天线)、包括天线和惯性测量单元的系统、以及用于在波束操控期间补偿天线的物理移动的方法。在一些示例中，本发明涉及通过弯曲柔性波导来操控反射器天线波束。
背景技术
回程点对点微波链路天线通常可以安装在天线杆或塔上。风可能会引起天线杆或塔的摇摆和/或扭曲运动。这可能会导致回程天线的主波束方向根据杆/塔的摇摆和/或扭曲而移动。如果天线主波束宽度窄于某个阈值并且杆/塔运动足够强，则微波链路的链路预算可能因为主波束可能会错过回程远程站的天线而恶化。天线增益的增加可能导致波束宽度减小，从而导致对未对准的高(更高)敏感度。
对于风补偿，可能需要至少以1Hz致动+/-1度。
此外，阳光也可能通过仅加热和膨胀混凝土杆/塔的阳光照射侧而导致杆或塔摇摆。这可能会造成日常震荡。
现有技术旨在通过以下方式来解决上述问题：操控主波束，以相应地抵消杆/塔的摇摆和扭曲；围绕主反射器的焦点来旋转主反射器；旋转整个天线和无线电复合体；采用有源电子扫描阵列或无源电子扫描阵列。
发明内容
发明人已经意识到现有技术中实施的解决方案存在各种问题。具体地，当主反射器围绕其焦点旋转时，这可能导致强大致动器的高能耗，该高能耗是旋转沉重的主反射器所需的。当整个天线和无线电复合体旋转时，再次地，可能需要强大的致动器以旋转整个天线和无线电复合体的沉重组合，从而导致致动器的高能耗。使用强大的致动器进一步导致这些解决方案相对昂贵。
基于有源或无源电子扫描阵列的解决方案也相对昂贵。
因此，本公开的目的是提供用于解决上述问题的改进天线和方法。
本发明在独立权利要求中阐述。在从属权利要求中概述了本发明的优选实施例。
描述了天线，具体是抛物面天线，该天线包括初级反射器，具体是抛物面碟形反射器。天线还包括馈电天线和/或次级反射器，用于向初级反射器发射和/或反射电磁波，和/或接收从初级反射器反射的所述电磁波。此外，天线包括耦合到馈电天线和/或次级反射器的馈线，其中，馈电天线和/或次级反射器经由馈线可耦合到射频发射和/或接收设备。天线还包括耦合到馈电天线、次级反射器和馈线中的一个或多个的致动器单元。致动器单元被配置为通过对馈电天线和/或次级反射器和/或馈线施加机械力，将馈电天线和/或次级反射器相对于初级反射器移动。
移动馈电天线和/或次级反射器可以指的是相对于初级反射器的位置和/或定向来改变馈电天线和/或次级反射器的位置和/或定向。
在一些示例中，由致动器单元对馈电天线和/或次级反射器和/或馈线施加机械力可以涉及施加定向力和/或旋转力。
馈电天线和/或次级反射器可以布置在初级反射器的焦点处，在一些示例中，初级反射器可以是抛物面反射器或碟形反射器。
在一些示例中，天线的馈线可以包括波导或同轴电缆传输线。因为波导允许发送双模式(可以在自由空间中发送的两种垂直极化模式)，因此波导可以是优选的。
馈线可以机械耦合或连接到射频发射和/或接收设备。
馈电天线可以包括在贯穿本公开描述的天线的示例实现中的任何一个实现中。
在一些示例中，天线包括所述射频发射和/或接收设备。
贯穿本公开，一个实体与另一实体的耦合(例如馈线耦合到馈电天线和/或次级反射器)可涉及实体之间的物理(机械)耦合。
根据本文所述的示例实现来提供天线允许致动器单元仅必须移动非常小的质量(馈线和/或馈电天线和/或次级反射器的质量)。当移动小质量时(与根据现有技术的解决方案中的相当大的质量相比)，所使用的致动器可以更小、更便宜并且消耗更少的功率。更低的质量还允许更快的移动，以便更快地补偿杆/塔的摇摆运动。天线的主波束的方向可以根据次级反射器和/或馈电天线的移动而改变，使得可以使用该波束操控来减轻杆/塔的摇摆和/或扭曲。
此外，致动器单元可以容易地屏蔽外部天气(例如雨)，因为它可以由于其小尺寸而被设置在可能已经被初级反射器(在某些示例中是初级反射器的罩)庇护的天线内。
在天线的一些示例中，馈线沿作为或基本上作为初级(例如碟形)反射器的表面的法线的轴延伸，并且其中，致动器单元被配置为：在垂直于该轴或者大体上垂直于该轴的方向或平面(例如，在垂直于该平面的方向上具有(与该平面内的移动相比相对较小的)移动)上移动馈电天线和/或次级反射器。致动器单元因此可以被配置为基于围绕馈线和/或馈电天线和/或次级反射器布置并且彼此间隔开的多个致动器来移动馈电天线和/或次级反射器。这可以有利地允许特别精确地补偿杆/塔在不同方向上的摇摆。致动器单元可以被配置为在一维或二维中移动馈电天线和/或次级反射器。
在天线的一些示例中，馈线包括柔性馈线，柔性馈线被配置为：基于致动器单元对馈电天线和/或次级反射器和/或馈线施加所述机械力而弯曲，以将馈电天线和/或次级反射器相对于初级反射器移动。柔性馈线可以被致动器单元反复弯曲。通过弯曲柔性馈线，其附接到次级反射器和/或馈电天线的端部可以在初级反射器焦点周围的区域中移动。天线的主波束的方向由此可以根据次级反射器和/或馈电天线的移动而改变，使得可以使用该波束操控来减轻杆/塔的摇摆和/或扭曲，同时仅移动天线的具有相对较小的质量的组件。通过仔细设计柔性馈线的形状和材料，可以确保满足接头(挠曲件)的非常高的使用寿命要求。
在贯穿本公开描述的其中馈线是柔性的任何示例实施方式中，馈线可以在预定的弹性限制内弯曲以便在弯曲期间不损坏馈线。弹性限制可以取决于例如制成馈线的材料、馈线的横截面形状、馈线的厚度和/或长度等中的一种或多种。
在一些示例中，柔性馈线包括柔性波导。因为波导可以在没有中心导体或内导体的情况下提供并且因此可以容易地制造，这可以是特别有利的。在波导中可能不会通过辐射损失功率，甚至介电损失也可以忽略不计。
在天线的一些示例中，致动器单元包括致动器和耦合到致动器的联动装置(具体是杆或棒)，其中，联动装置耦合到馈电天线、次级反射器和馈线中的一个或多个，并且其中，致动器被配置为通过经由联动装置拉动和/或推动馈电天线和/或次级反射器和/或馈线，将馈电天线和/或次级反射器相对于初级反射器移动。这可以允许简单的实施，以便移动馈电天线和/或次级反射器(相对于初级反射器)。
在天线的一些示例中，致动器单元包括多个致动器，该多个致动器耦合到单个的所述联动装置或耦合到对应的各个联动装置，并且
其中，致动器被配置为：仅通过经由联动装置拉动馈电天线和/或次级反射器和/或馈线，将馈电天线和/或次级反射器相对于初级反射器移动。在一些示例中，可能不能通过经由致动器单元的所述联动装置推动馈电天线和/或次级反射器和/或馈线来移动馈电天线和/或次级反射器。因为联动装置可以做得很轻，所以这可以是有利的。因此，联动装置可以由对所使用的射频高度透明的材料制成。
在天线的一些示例中，初级反射器包括开口，馈线大体上在第一方向上延伸通过该开口，并且其中，致动器单元被配置为：通过对馈电天线和/或次级反射器和/或馈线施加所述机械力，大体上在垂直于第一方向的第二方向上移动馈线。馈电天线和/或次级反射器由此可以相对于初级反射器移动。馈线因此可以是柔性的或非柔性的。在一些示例中，馈线的耦合到射频发射和/或接收设备的部分或末端可以是馈线与射频发射和/或接收设备之间的固定耦合装置。馈线可以是非柔性的，或者与馈线的其他部分相比，在馈线耦合到射频发射和/或接收设备之处是相对非柔性的。由此可以使用更长的馈线，使得机械力可以施加到天线的在由初级反射器形成的空腔外部的组件。由标准材料制成的较短柔性馈线可能难以在所需的弯曲角度和重复次数下达到使用寿命，因此对于柔性波导来说，较长的馈线可能是更可取的。
在天线的一些示例(其中馈线是柔性的)中，天线还包括刚性管。在这些示例中，馈线的至少一部分布置在刚性管内。刚性管耦合到馈线的可移动部分。致动器单元耦合到刚性管，并且其中，致动器单元被配置为：对刚性管施加旋转力或扭矩以弯曲柔性馈线，来将馈电天线和/或次级反射器相对于初级反射器移动。可以使用刚性管来致动馈线。在一些示例中，致动器单元被布置在所述电磁波传播通过的区域的外部，具体是初级反射器形成的空腔的外部。因此，可以防止致动器单元的任何组件与天线的可以在其中传播电磁波的孔相交。
在天线的一些示例中，致动器单元包括杠杆，旋转力或扭矩可以经由该杠杆施加在刚性管上。因为致动器可能不需要特别强大来最终移动馈电天线和/或次级反射器，因此这可以是特别有利的。这可以使得致动器低功耗。
在天线的一些示例中，馈线的长度至少是馈线延伸通过由初级射器形成的空腔的长度的1.2倍，优选为至少1.5倍，更优选为至少2倍。更长的馈线可使得对天线的组件的机械力被施加到由初级反射器形成的空腔的外部。此外，在馈线是柔性的示例中，更长的馈线可以有利地允许降低弯曲力并增加交叉极化隔离(cross polar isolation)。
在天线的一些示例中，馈线包括布置在馈线的外表面上的一个或多个突出物，具体呈肋、环或环状突出物的形式。在使用多个突出物的情况下，突出物可以沿着馈线彼此间隔开。设置一个或多个突出物可以是特别有利的，因为在布置一个或多个突出物的地方提供了馈线的稳定性。因为弯曲应力可能在悬臂弯曲梁/管的基部/固定端处最大，因此基部(与馈线可连接到射频发送和/或接收设备的位置相邻)处的突出部分可以是特别有利的。此外，在馈线是柔性的示例中，该一个或多个突出物防止馈线的内横截面在馈线弯曲时发生变化(例如从圆形变为不太圆的形状，例如椭圆形)。因此，基于由于该一个或多个突出物而保持馈线的内横截面的形状固定，交叉极化隔离可能不会受到负面影响。
在一些示例中，突出物(例如肋)可能不与主碟形反射器中的射频直接接触(因为空腔可在传输中产生频率相关的振幅变化)。因此，在一些示例中，具有外部突出物(例如肋)的馈线(例如波导)可以仅与覆盖它的刚性致动管(见上文)一起使用。
在天线的一些示例中，馈线包括多个突出物，其中，与突出物中的在馈线的耦合到馈电天线和/或次级反射器的端部处的相邻突出物之间的距离相比，突出物中的在馈线的可耦合到射频发射和/或接收设备的端部处的相邻突出物之间的距离更小。附加地或备选地，馈线包括所述多个突出物，并且其中，与在馈线的耦合到馈电天线和/或次级反射器的端部处突出物的数量密度相比，在馈线的可耦合到射频发射和/或接收设备的端部处突出物的所述数量密度更小。因为馈线在可耦合到射频发射和/或接收设备的端部更稳定(不太柔性)，因此这些示例可以特别有利。因此，在一些示例中，天线可以在布置射频发送设备和/或射频接收设备之处特别稳定，在一些示例中，该射频发送设备和/或射频接收设备可被固定就位。
在天线的一些示例中，馈线的内腔壁由非波纹壁制成。附加地或备选地，馈线可以具有实心壁。设置非波纹壁可以允许防止馈线(其可以是空心波导)内部不均匀/粗糙，使得可以防止或减少通过馈线传播的信号的极化振动(极化/(不需要的)模式转换中的干扰)。当经由馈线发送E波段(60至90GHz)中的信号时，这可能特别重要。
在一些示例中，馈线包括椭圆形横截面，具体地，其中较长(长)轴和较短(短)轴之间的纵横比在一些示例中在1与1.4之间(具体是1.05、1.1、1.15、...、1.4中的一个(或约为1.05、1.1、1.15、...、1.4中的一个))。这允许馈线更稳健地抵抗基于作用在馈线上的力的变形。
在一些示例中，馈线包括矩形横截面，这允许馈线更稳健地抵抗基于作用在馈线上的力的变形。
在一些示例中，馈线包括一个或多个凹槽和/或一个或多个脊，这允许馈线更稳健地抵抗基于作用在馈线上的力的变形。
我们进一步描述了天线，具体是抛物面天线，其包括：初级反射器，具体是抛物面碟形反射器；馈电天线和/或次级反射器，用于向初级反射器发射和/或反射电磁波，和/或接收从初级反射器反射的所述电磁波。柔性馈线耦合到馈电天线和/或次级反射器。馈电天线和/或次级反射器可以经由柔性馈线耦合到射频发射和/或接收设备。馈电天线和/或次级反射器可以基于致动器单元来相对于初级反射器移动，致动器单元可耦合到馈电天线、次级反射器和柔性馈线中的一个或多个，对馈电天线和/或次级反射器和/或柔性馈线施加机械力来移动馈电天线和/或次级反射器。天线可以允许通过弯曲柔性馈线来操控反射器天线波束。如上所述，这可以允许补偿由于外部影响(例如风和/或由于阳光仅照射在天线的一侧而导致天线不均匀地加热)引起的天线移动。天线可以包括上文概述的任何一个或多个特征，即具体是以下一项或多项：柔性波导、布置在馈线外表面上的一个或多个突出物、椭圆截面(具体是椭圆形横截面的长轴与短轴之间的纵横比在(大约)1.05和1.4之间，具体是(大约)1.1、1.15、1.2、1.25、1.3或1.35)、矩形截面、一个或多个凹槽、以及一个或多个脊。
我们进一步描述了系统，包括根据本文所述的示例实现中的任何一个实现的天线，以及耦合到天线并被配置为测量天线的物理移动的惯性测量单元。天线被配置为通过以下方式在波束操控期间基于惯性测量单元对所述物理移动的所述测量来补偿所述物理移动：通过经由致动器单元对馈电天线和/或次级反射器和/或馈线施加所述机械力，将馈电天线和/或次级反射器相对于初级反射器移动。惯性测量单元可以与天线一体。使用该系统，如上所述，由于外部影响而导致的天线移动可以得到补偿。
在贯穿本公开描述的天线的任何一个示例实现中，可以在初级反射器周围设置护罩。护罩可以允许庇护天线免受外部影响(例如但不限于雨)。附加地或备选地，护罩可以允许庇护天线免受电磁波的影响，该电磁波不会从初级反射器敞开的一侧撞击在天线上。护罩还可以允许屏蔽不需要的发射旁瓣/偏离视轴发射以符合ETSI/FCC规则。
我们进一步描述了用于在波束操控期间补偿天线物理移动的方法。该方法包括提供根据如本文所述的任何一个示例实现的天线或根据如本文所述的任何一个示例实现的系统。获得与天线的物理移动相关的物理移动数据。该方法还包括：通过经由致动器单元对馈电天线和/或次级反射器和/或馈线施加所述机械力，将馈电天线和/或次级反射器相对于初级反射器移动，以补偿天线的所述物理移动。可以经由惯性测量单元或以另一种方式(例如基于天线的光学测量)获得物理移动数据。如上所述，该方法因此可以允许补偿由于外部影响而引起的天线移动。
在一些示例中，该方法还包括输出与对天线的所述物理移动的所述补偿相关的补偿数据。可以存储补偿数据以备后用。补偿数据可以例如存储在云环境中，或本地存储在天线中。该补偿数据可以用于站点或区域的杆/塔架摇摆分析，以及关于其机械稳定性和/或最大操控角和/或最大致动速度，用于未来产品的制造或尺寸标注。
在该方法的一些示例中，获得所述物理移动数据包括检索所存储的先前生成的物理移动数据。根据某些外部条件(例如一天中的某个时间和/或一年中的某个季节)，可以通过基于先前检索的(历史)物理移动数据移动馈电天线和/或第二反射器来前瞻性地(即，在天线移动的时刻之前)补偿天线的移动。
我们进一步描述了用于操控反射器天线波束的方法。该方法包括提供天线，具体是抛物面天线，其包括柔性馈线，具体是柔性波导。该方法还包括通过弯曲柔性馈线来操控反射器天线波束。虽然可以使用这种波束操控方法以补偿外部条件和/或对天线的影响，如上所述，因为可以只移动天线的一小部分(例如耦合到柔性馈线的馈电天线和/或次级反射器)，在不考虑补偿由于外部影响而导致的天线移动的情况下，这种用于波束操控的方法可以是有利的。可以只需要相对较小的力来操控波束，从而在改变波束的方向时减少天线的功耗。
我们进一步描述了一种方法，用于提供与由于外部(环境)对天线的影响而导致的天线物理移动相关的数据。该数据随后可以用于具体地通过改变耦合到柔性馈线(例如柔性波导)的馈电天线和/或次级反射器的位置来调整具体地天线的主波束的波束操控。该方法可以基于使用根据本文所述的示例实现中的任何一个实现的天线。附加地或备选地，该方法可以与根据本文描述的示例实现中的任何一个实现的方法组合，特别是上述用于在波束操控期间补偿天线的物理移动的方法和/或用于操控反射器天线波束的方法。
附图说明
现在将参照附图，仅通过示例的方式进一步描述本发明的这些和其它方面，求中，相似的附图标记指代相似的部分，并且在附图中：
图1示出了根据本文所述的一些示例实现的天线的示意性图示的侧截面图；
图2a和图2b示出了根据本文所述的一些示例实现的天线的示意性图示的侧截面图；
图3示出了根据本文所述的一些示例实现的天线的示意性图示的侧截面图；
图4示出了根据本文所述的一些示例实现的天线的示意性图示的侧截面图；
图5a和图5b示出了根据本文所述的一些示例实现的天线的示意性图示的侧截面图；
图6示出了根据本文所述的一些示例实现的以部分切开的视图示出了波导的示意性图示的透视图；
图7和图8分别示出了处于未变形状态和变形状态的圆形波导的示意性横截面图；
图9示出了根据如本文所述的一些示例实现的另一波导的示意性图示的横截面图；
图10示出了根据如本文所述的一些示例实现的另一波导的示意性图示的横截面图；
图11示出了根据本文所述的一些示例实现的天线的示意性图示的俯视图；
图12示出了根据本文所述的一些示例实现的天线的示意性图示的俯视图；
图13示出了根据本文所述的一些示例实现的天线的示意性图示的仰视图；
图14示出了根据本文所述的一些示例实现的天线的示意性图示的仰视图；
图15示出了根据本文所述的一些示例实现的天线的示意性图示的仰视图；
图16示出了根据如本文所述的一些示例实现的系统的框图；
图17示出了根据如本文所述的一些示例实现的方法的流程图；以及
图18示出了根据如本文所述的一些示例实现的方法的流程图。
具体实施方式
在大多数当前的回程天线中，中央馈线(大约是一个圆管)伸入主反射器腔中，几乎到达其焦点。小型的副反射器通常附接在馈线上。根据一些示例，本公开是使馈线具有柔性，以便它可以被致动器反复弯曲。通过弯曲馈线，其附接有副(次级)反射器的末端在主(初级)反射器焦点周围的区域中移动。这可导致天线的主波束根据副反射器的移动改变其方向。这种波束操控可以用于减轻杆摇摆和杆扭曲。本公开具体涉及(例如，回程点对点微波链路的)可操控的反射器天线，其补偿例如由风引起的杆摇摆所导致的链路质量降低。
在回程微波链路中，产品随着时间的推移而演变。载波频率变得更高(现在为80GHz)，并且使用的最大主反射器天线的直径变得更大。这些因素加剧了杆摇摆/扭曲对微波链路质量的负面影响。(更高的频率和更大的主碟形反射器使主波束更窄。)因此，杆摇摆补偿方案变得更加可取。应注意，根据本文描述的示例实现的天线可以在E波段中(即在60GHz到90GHz之间的频率处，具体是在80GHz处)工作。
现行的杆摇摆补偿解决方案过于昂贵。
由于在大约10年的使用寿命内因为高度的重复移动而出现的磨损问题，可能必须特别考虑接头的设计。在一些示例中，本公开使用挠曲件作为接头，因为挠曲件如果被相应地设计，可以承受非常高度的重复移动。
在一些示例中，波导被连接到致动器的连接联动装置所弯曲。
有多种不同的拓扑可以允许波束操控，具体是为了补偿由于外部影响而导致的天线移动。
图1示出了根据本文所述的一些示例实现的天线100的示意性图示的侧截面图。
在该示例中，天线100包括抛物面碟形反射器形式的初级(主)反射器102。在该示例中，具有电介质的顶帽式逆向反射器104(通常为次级反射器)耦合到柔性波导106。代替(或除了)反射器104，可以提供馈电天线。
顶帽式逆向反射器104耦合到射频发射和/或接收设备108。
贯穿本公开，“顶帽式逆向反射器(top hat retro reflector)”可以是(任何种类的)副反射器。因此，无论在何处使用术语“顶帽式逆向反射器”，在本公开的任何地方或每一处地方都可以将其替换为“副反射器”(或通常替换为次级反射器)。
附图标记110表示天线的罩。
在该示例中，顶帽式逆向反射器104沿大体上垂直于初级反射器102的中心轴的方向是可移动的，如箭头112所示。
图2a和图2b示出了根据本文描述的一些示例实现的天线200(其可以部分按图1的天线100制成，如使用相同的附图标记所指示的)的示意性图示的侧截面图。
在该示例中，顶帽式逆向反射器104分别经由对应的各个拉杆118和120耦合到致动器114和116。在该示例中，致动器114和116的基部连接到波导106的基部。例如，这可以通过将它们连接到主反射器102(碟形反射器)或连接到单独的框架来完成。在一些示例中，通过让致动器114和116只拉不推，拉杆118和120可以做得很轻。拉杆118和120可以由对所使用的射频具有高透明度(即透明度高于预定阈值)的材料制成。
在图2a中，顶帽式逆向反射器104相对于由主反射器102形成的空腔处于中心位置。如图2b所示，顶帽式逆向反射器104如箭头122所示移动。这可以通过由致动器116经由拉杆120拉动顶帽式逆向反射器104来实现。
如图2a和图2b所示，在该示例中，顶帽式逆向反射器104仅在一个维度上(比如在x维度上)移动。在一些示例中，致动器和拉杆可以附加地垂直于图的平面布置，使得可以执行顶帽式逆向反射器104在y维度上的移动。在一些示例中，可以有四个致动器和拉杆组以90度等角度围绕波导106。还可以通过围绕波导106以120度等角度放置三个致动器和拉杆组来实现波导106的全x和y方向移动。其他示例将是本领域技术人员容易知晓的。
图3示出了根据本文描述的一些示例实现的天线300(其可以部分按图1和图2的天线100和/或200制成，如使用相同的附图标记所指示的)的示意性图示的侧截面图。
天线300的结构与天线200略有不同。不同之处在于，在天线300中，拉杆11 8和120在波导106处耦合。优点是顶帽式逆向反射器104(电介质)(可以由塑料制成)不必承受致动力。缺点可能是拉杆118和120与无线电波交叉两次而不是一次。然而，这可以通过为拉杆118和120选择对所使用的射频尽可能透明的材料来(至少部分地)补偿。
图4示出了根据本文描述的一些示例实现的天线400(其可以部分按图1、图2和图3的天线100和/或200和/或300制成，如使用相同的附图标记所指示的)的示意性图示的侧截面图。
天线400包括比天线100、200和300中使用的波导更长的波导106。如果使用更长的波导(在其他方面具有相同的参数)，则可以降低弯曲力并且可以增加交叉极化隔离。
在该示例中，天线400还包括设置在初级反射器102的下部处的开口402，波导106延伸穿过该开口。在该示例中，通过凭借拉杆118和120来经由顶帽式逆向反射器104上的致动器114和116分别拉动，波导106也在开口402内移动。
应当理解，这种开口402可以在贯穿本公开描述的天线的示例实现中的任何一个实现中提供。
图5a和图5b示出了根据本文描述的一些示例实现的天线500(其可以部分按图1、图2、图3和图4的天线100和/或200和/或300和/或400制成，如使用相同的附图标记所指示的)的示意性图示的侧截面图。
在该示例中，天线500包括刚性管502，波导106的一部分布置在刚性管502内。刚性管502耦合(附接)到波导106的可移动端部。使用刚性管502来致动波导106。连杆504和506分别耦合到致动器114和116。此外，在该示例中，连杆504和506分别经由刚性致动杆508和510耦合到刚性管502。在刚性管502的基部上引入了旋转力/扭矩。
可以看出，在天线500中，拉杆(即刚性致动杆508和510)不与天线的孔相交。在图5a和图5b中，连接到致动器114和116的刚性致动杆508和510用于显示一种可能的实现；致动器单元不与天线的可以在其中传播电磁波的孔相交的其他实现是可能的。
图6示出了根据本文所述的一些示例实现的以部分切开的视图示出了波导106的示意性图示的透视图。
图6的示例示出了构造波导106的外壁以防止当波导106弯曲时内横截面从圆形变为不太圆的东西(可以是椭圆形)的方式。具有非圆形横截面可能会潜在地影响交叉极化隔离。突出部602(例如肋)保持内横截面为圆形，并且没有装有肋的部分使得波导106可弯曲。
在一些示例中，柔性波导106可以具有实心壁，并且内腔604可以具有平坦的(非波纹)壁。
柔性波导106的端部606要被耦合到顶帽式逆向反射器。端部608要被耦合到基部(例如射频发射和/或接收设备，和/或天线的框架)。
波导的弯曲可以改变波导的内横截面的形状。如果所采用的波导模式的定向因这种横截面变形而改变，可能发生两种模式之间的能量泄漏，导致不良的交叉极化隔离。
图7示出了圆形波导106a的示意性图示的横截面图。它可以在例如图1到图5的天线中的任何一个天线中实现。
让所使用的两种模式例如沿着0度(702)和90度(704)平面定向。然后经由箭头706指示在45度的最坏情况弯曲方向，并且经由箭头708指示在135度的最坏情况弯曲方向。当波导106a弯曲时，圆形横截面变形成可能类似于椭圆的形状。
图8示出了变形(椭圆)形状的波导106a的示意性图示的横截面图。在这个示例中，出于说明的目的，椭圆率被夸大了。
对于椭圆形横截面，两种模式沿椭圆的长轴(806)和短轴(808)定向。考虑两个信号平面702、704中的任何一个与椭圆的两个轴806、808之间的最小角度。这个角度将在0至45度之间。对于0度角，交叉极化隔离不受影响。相反，对于较大的角度，交叉极化隔离性能越来越差，最差的交叉极化隔离性能出现在45度角处。这导致最坏情况下的弯曲方向为45度，如图8所示。由于只是轻微的横截面变形便足以显著改变波导模式定向，圆形横截面可能对变形不稳健。
因此建议使用具有对变形稳健的横截面的波导。图9示出根据本文所述的一些示例实现的这种波导106c的示意性图示的横截面图。它可以在例如图1到图5的天线中的任何一个天线中实现。
在图9的示例中，使用了椭圆形横截面，其轴沿信号平面定向。在该示例中，椭圆长轴902与0度信号平面对齐，并且椭圆短轴904与90度信号平面对齐。
如果椭圆形横截面足够“椭圆”，即较长(长)轴与较短(短)轴之间的纵横比在某些示例中介于1.05与1.4之间(具体是1.05、1.1、1.15、......、1.4)，弯曲引起的横截面变形可能只导致波导模式方向轻微旋转。因此，与圆形波导相比，交叉极化隔离性能可以显著提高。
具有对变形稳健的横截面的波导的其他示例包括例如矩形波导、具有凹槽和/或脊的波导等(可以在例如图1至图5的天线中的任何一个天线中实现)。图10示出了具有脊1006的波导106d(针对其示出了0度信号平面1002和90度信号平面1004)的示意性图示的横截面图，其例如可以在图1至图5的天线中的任何一个天线中实现。
可以采用致动器布置的不同选项，如将在下文中概述的。图11至图15示出了根据本文所述的一些示例实现的天线的示意图。这可以是先前描述的任何示例的天线。
在图11中，示出了天线1100的正视图，其具有前致动的四个致动器设计，该致动器设计具有用于相应的致动器1102a至1102d的四个拉杆1104a至1104d。
在图12中，示出了天线1200的正视图，其具有前致动的三个致动器设计，该致动器设计具有用于相应的致动器1202a至1202c的三个拉杆1204a至1204c。
在图13中，示出了天线1300的后视图，其具有刚性管反向致动的四致动器设计。为对应的致动器1302a至1302d设置杠杆1304a至1304d。
在图14中，示出了天线1400的后视图，其具有刚性管反向致动的双致动器双反向轴承(例如，实现为弹簧/弹簧轴承)设计。在该示例中，分别为致动器1402a和1402b设置杠杆1406a和1406b。杠杆1406c和1406d分别用于反向轴承1404a和1404b。
在图15中，示出了天线1500的后视图，其具有刚性管反向致动的三致动器设计。为对应的致动器1502a至1502c设置杠杆1504a至1504c。
在一些示例中，致动器可以实现为音圈。一些音圈具有内置的挠曲件，以防止其电枢离开运动轴。对于没有挠曲件或没有足够尺寸的挠曲件的音圈，可以添加额外的挠曲件。
通过让每个移动的组件都由挠曲件固定，这些组件可以达到非常长的使用寿命。与使用寿命特别短的滚珠轴承等传统组件相比，如果它们在产品中的运动范围太小，以至于滚珠轴承的滚珠无法进行完整的旋转。因此，它们以不均匀的方式磨损。此外，在这种情况下不能保证滚珠轴承的滚珠的润滑。
图16示出了根据本文所述的一些示例实现的系统1600的框图。
在该示例中，系统1600包括天线(例如，天线100、200、300、400、500或本公开通篇所描述的任何其他天线)和耦合到天线并被配置为测量天线的物理移动的惯性测量单元1602。在该示例中，天线被配置为通过以下方式在波束操控期间基于惯性测量单元对物理移动的测量来补偿物理移动：通过经由致动器单元对馈电天线和/或次级反射器和/或馈线施加机械力，将馈电天线和/或次级反射器相对于初级反射器移动。
图17示出了根据本文所述的一些示例实现的用于在波束操控期间补偿天线的物理移动的方法1700的流程图。
在该示例中，方法1700包括在步骤S1702提供根据本文所述的任何一个或多个示例实现的天线或系统。
在步骤S1704，获得与天线的物理移动相关的物理移动数据。这可以通过惯性测量单元1602或通过其他方式(例如光学方式)来完成。在一些示例中，获得物理移动数据可以包括检索所存储的先前生成/获得的物理移动数据。
在步骤S1706处，通过经由致动器单元对馈电天线和/或次级反射器和/或馈线施加机械力，将馈电天线和/或次级反射器相对于初级反射器移动，以补偿天线的物理移动。
在一些示例中，方法1700包括：在步骤S1708处，输出与对天线的物理移动的补偿相关的补偿数据，并且在步骤S1710处，存储所述补偿数据以备后用。
图18示出了根据本文所述的一些示例实现的用于操控反射器天线波束的方法1800的流程图。
方法1800包括：具体根据本文所述的天线和系统的任何一个或多个示例实现，在步骤S1802处，提供包括柔性馈线(具体是柔性波导)的天线(具体是抛物面天线)，并且，在步骤S1804处，通过弯曲柔性馈线来操控反射器天线波束。
在本文所述的任何示例实现中，云环境可以用于保存与例如惯性测量单元测量出的移动量和所生成的补偿移动量有关的数据。数据可以用于站点/区域的杆/塔架摇摆分析和未来产品的尺寸标注/制造，特别是关于它们的机械稳定性和/或最大操控角和/或最大制动速度。
根据本公开的波束操控(具体是用于波束操控的柔性馈线)的优点具体是：
-只有非常低的质量(馈线(波导)、小型的副(即次级)反射器和致动器联动装置的质量)必须由致动器移动。当移动低质量而不是大质量时，致动器可以更小、更便宜并且消耗更少的功率。此外，较小的质量允许更快的移动以补偿更快的杆摇摆运动。
-整个致动机构可以很容易地屏蔽外部天气(例如雨)，因为它们尺寸小，且因为(柔性)馈线(例如波导)位于天线内部这一事实，该天线已被罩所庇护来免受天气影响。
通过仔细设计柔性波导的形状和材料，可以确保满足接头(挠曲件)的非常高的使用寿命要求。
-通过设计波导横截面(例如椭圆形、脊、凹槽等)，使得所采用的波导模式的定向在波导弯曲引起的横截面变形下是稳定的，可以改善波导的交叉极化隔离性能，尤其是在相对于波导模式的定向弯曲45度和135度的最坏情况下。
如已经示出的，本文概述的一些示例具体涉及允许反射器天线的馈线以从焦点移开从而引导天线波束的柔性波导。柔性波导在其柔性限制内弯曲，这几乎可以具有无限使用寿命。
毫无疑问，技术人员将会想到很多其它有效的备选。应当理解，本发明不限于所描述的实施例并且包括对本领域技术人员显而易见的并且落入所附权利要求范围内的修改。

Claims (26)

1.一种天线(100、200、300、400、500)，具体是抛物面天线，包括：
初级反射器(102)，具体是抛物面碟形反射器，
馈电天线和/或次级反射器(104)，用于向所述初级反射器发射和/或反射电磁波，和/或接收从所述初级反射器反射的所述电磁波，
馈线(106)，耦合到所述馈电天线和/或所述次级反射器，其中，所述馈电天线和/或所述次级反射器经由所述馈线能够耦合到射频发射和/或接收设备(108)，以及
致动器单元(114、116)，耦合到所述馈电天线、所述次级反射器和所述馈线中的一个或多个，其中，所述致动器单元被配置为：通过对所述馈电天线和/或所述次级反射器和/或所述馈线施加机械力，将所述馈电天线和/或所述次级反射器相对于所述初级反射器移动。
2.根据权利要求1所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述馈线沿作为或基本上作为所述初级反射器的表面的法线的轴延伸，并且其中，所述致动器单元被配置为：在垂直于或大体上垂直于所述轴的方向或平面上移动所述馈电天线和/或所述次级反射器。
3.根据权利要求2所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述致动器单元被配置为：在一维或二维中移动所述馈电天线和/或所述次级反射器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述馈线包括柔性馈线，所述柔性馈线被配置为：基于所述致动器单元对所述馈电天线和/或所述次级反射器和/或所述馈线施加所述机械力而弯曲，以将所述馈电天线和/或所述次级反射器相对于所述初级反射器移动。
5.根据权利要求4所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述柔性馈线包括柔性波导。
6.根据前述权利要求中任一项所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述致动器单元包括致动器(114、116)和联动装置(118、120、504、506、508、510)，具体是耦合到所述致动器的杆或棒，
其中，所述联动装置耦合到所述馈电天线、所述次级反射器和所述馈线中的一个或多个，并且
其中，所述致动器被配置为：通过经由所述联动装置拉动和/或推动所述馈电天线和/或所述次级反射器和/或所述馈线，将所述馈电天线和/或所述次级反射器相对于所述初级反射器移动。
7.根据权利要求6所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述致动器单元包括多个致动器，所述多个致动器耦合到单个的所述联动装置或耦合到对应的各个联动装置，并且
其中，所述致动器被配置为：仅通过经由所述联动装置拉动所述馈电天线和/或所述次级反射器和/或所述馈线，将所述馈电天线和/或所述次级反射器相对于所述初级反射器移动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述初级反射器包括开口(402)，所述馈线大体上在第一方向上延伸通过所述开口，并且其中，所述致动器单元被配置为：通过对所述馈电天线和/或所述次级反射器和/或所述馈线施加所述机械力，大体上在垂直于所述第一方向的第二方向上移动所述馈线，从而将所述馈电天线和/或所述次级反射器相对于所述初级反射器移动。
9.根据权利要求4、5或从属于权利要求4的权利要求6至8中任一项所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述天线还包括刚性管(502)，其中，所述馈线的至少一部分布置在所述刚性管内，其中，所述刚性管耦合到所述馈线的可移动部分，
其中，所述致动器单元耦合到所述刚性管，并且其中，所述致动器单元被配置为：对所述刚性管施加旋转力或扭矩以弯曲所述柔性馈线，来将所述馈电天线和/或所述次级反射器相对于所述初级反射器移动。
10.根据权利要求9所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述致动器单元布置在所述电磁波传播通过的区域的外部，具体是所述初级反射器形成的空腔的外部。
11.根据权利要求9或10所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述致动器单元包括杠杆(504、506、508、510)，旋转力或扭矩能够经由所述杠杆施加在所述刚性管上。
12.根据前述权利要求中任一项所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述馈线的长度至少是所述馈线延伸通过由所述初级反射器形成的空腔的长度的1.2倍，优选为至少1.5倍，更优选为至少2倍。
13.根据前述权利要求中任一项所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述馈线包括布置在所述馈线的外表面上的一个或多个突出物(602)，具体呈肋、环、或环状突出物的形式。
14.根据权利要求13所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述馈线包括多个突出物(602)，并且其中，与所述突出物中的在所述馈线的耦合到所述馈电天线和/或所述次级反射器的端部(606)处的相邻突出物之间的距离相比，所述突出物中的在所述馈线的能够耦合到所述射频发射和/或接收设备的端部(608)处的相邻突出物之间的距离更小。
15.根据权利要求13或14所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述馈线包括所述多个突出物(602)，并且其中，与在所述馈线的耦合到所述馈电天线和/或所述次级反射器的所述端部(606)处所述突出物的数量密度相比，在所述馈线的能够耦合到所述射频发射和/或接收设备的所述端部(608)处所述突出物的所述数量密度更小。
16.根据前述权利要求中任一项所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述馈线的内腔(604)的壁由非波纹壁制成。
17.根据前述权利要求中任一项所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述馈线(106)包括椭圆形横截面。
18.根据权利要求17所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述椭圆形横截面的长轴与短轴之间的纵横比在1.05和1.4之间，具体是1.1、1.15、1.2、1.25、1.3或1.35。
19.根据权利要求1至16中任一项所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述馈线(106)包括矩形横截面。
20.根据前述权利要求中任一项所述的天线(100、200、300、400、500)，其中，所述馈线(106)包括一个或多个凹槽和/或一个或多个脊(1006)。
21.一种天线(100、200、300、400、500)，具体是抛物面天线，包括：
初级反射器(102)，具体是抛物面碟形反射器，
馈电天线和/或次级反射器(104)，用于向所述初级反射器发射和/或反射电磁波，和/或接收从所述初级反射器反射的所述电磁波，
柔性馈线(106)，耦合到所述馈电天线和/或所述次级反射器，其中，所述馈电天线和/或所述次级反射器经由所述柔性馈线能够耦合到射频发射和/或接收设备(108)，以及
其中，所述馈电天线和/或所述次级反射器能够基于致动器单元(114、116)来相对于所述初级反射器移动，所述致动器单元(114、116)能够耦合到所述馈电天线、所述次级反射器和所述柔性馈线中的一个或多个，对所述馈电天线和/或所述次级反射器和/或所述柔性馈线施加机械力来移动所述馈电天线和/或所述次级反射器。
22.一种系统(700)，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的天线(100、200、300、400、500)，以及
惯性测量单元(702)，耦合到所述天线并被配置为测量所述天线的物理移动，
其中，所述天线被配置为通过以下方式在波束操控期间基于所述惯性测量单元对所述物理移动的所述测量来补偿所述物理移动：通过经由所述致动器单元对所述馈电天线和/或所述次级反射器和/或所述馈线施加所述机械力，将所述馈电天线和/或所述次级反射器相对于所述初级反射器移动。
23.一种用于在波束操控期间补偿天线的物理移动的方法(800)，所述方法包括：
提供(S802)根据权利要求1至21中任一项所述的天线或根据权利要求22所述的系统；
获得(S804)与所述天线的物理移动相关的物理移动数据；以及
通过经由所述致动器单元对所述馈电天线和/或所述次级反射器和/或所述馈线施加所述机械力，将所述馈电天线和/或所述次级反射器相对于所述初级反射器移动(S806)，以补偿所述天线的所述物理移动。
24.根据权利要求23所述的方法(800)，还包括：
输出(S808)与对所述天线的所述物理移动的所述补偿相关的补偿数据；以及
存储(S810)所述补偿数据以备后用。
25.根据权利要求23或24所述的方法(800)，其中，所述获得所述物理移动数据包括检索所存储的先前生成的物理移动数据。
26.一种用于操控反射器天线波束的方法(900)，所述方法包括：
提供(S902)天线，具体是抛物面天线，所述天线包括柔性馈线，具体是柔性波导；以及
通过弯曲所述柔性馈线来操控(S904)所述反射器天线波束。
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