CN1192826A - 综合定向天线 - Google Patents

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Abstract

一种综合定向天线,包含天线罩、在所述天线罩内的谐振腔,在所述谐振腔中微带辐射器和方块反向辐射器,以提供定向的或聚焦的波束。设置第一辐射器用于信号的发射,设置第二辐射器用于信号的接收。机壳件位于天线罩内,并确定了电子元件的谐振腔和后腔。后盖可装有一个整体的散热器,用于将来自后腔中的电子元件的热量消散出去。天线安装支架有第一和第二隔开的安装点,以允许用紧凑结构得到较大的安装角度范围。机壳件、无线电发射和/接收元件及电路元件可通过将后盖固定到天线罩上的办法按想要的结构中夹在一起。在无线电通话系统的领域中该天线有特别的应用。

Description

综合定向天线
本发明涉及一种综合定向天线。
曾经建议提供一种多个固定地点用户终端和一个固定中央终端通信以提供无线电话线路的无线电话系统。为了使这样的系统可行并能吸引潜在的消费者，消费者住所处的无线电设备必需做到购买以及使用的费用便宜，可靠，而且看起来吸引人。
因此，根据本发明的第一个方面，提供了一种综合定向天线，这种天线包含天线罩、在天线罩中确定一个谐振腔的装置以及微带辐射器和位于谐振腔中的方块辐射器，以提供定向或聚焦的波束。
根据本发明的另一个方面，提供了一种综合定向天线，这种天线包含天线罩和确定谐振腔的反射后壁和侧壁、大体上和所述后壁平行的微带辐射器以及位于所述谐振腔中的方块反向辐射器。
综合天线的使用意味着天线可以做得结构紧凑而且看起来吸引人。还意味着为增加可靠性，部件可封装在天线内。另外，和谐振腔结合的微带/方块辐射器/反向辐射器构造导致用于发射和/或接收的高方向性天线，它降低了由于波束扩展而带来的损耗。
谐振腔可用于调整天线的‘Q’值，将波束的能量会聚在想要的工作频率中。结果，可使发送的信号强度保持较低水平而使接收增益保持较高水平。描述微带和方块组合的名词‘辐射器’和‘反向辐射器’对发射和接收要同等地应用。
确定谐振腔的装置可包含大体上平行于微带的反射后壁和在微带周围的侧壁。
较好地，天线罩上设置有用于将方块放置在微带的接地平面之前一个预定的距离的装置。这样可以调谐天线。
在本发明的一个较佳实施例中，辐射器是一个复合的辐射器，该辐射器包含在在第一侧有接地平面，在接地平面内有第一和第二耦合槽，耦合槽相互隔开的单个微带，及两个反向辐射器(反射器)方块，每个方块都位于各自的耦合槽的前面。这使得在较小的整体尺寸下可得到较高的性能。可在和接地平面相对的一侧制作微带及一条长线RF馈线，该馈线引至两个耦合槽的RF馈线带。
还有，较好的是设置用于信号发射的第一辐射器和用于信号接收的第二辐射器。这样能够用各自的辐射器同时进行发射和接收。由于发射和接收频率通常可能不一样，为了进行细调，可在至少一个微带上的长线RF馈线上设置调谐短截线(stub)。
较好地，天线包含位于天线罩内的机壳件，机壳件有一后壁，该后壁有从壁向前突出的边缘确定一个盘状空腔。机壳件可由塑胶材料制成，而盘状空腔中有用金属化层，以形成谐振腔。
较好地，天线罩和/或机壳件设置有一些构造，为适合不同的频率，这些构造允许有选择的放置替换的微带/方块组合。特别，天线罩和机壳件具有将微带安装在后壁前面一预定距离处的协同工作的性质。
在设置了分开的发射和接收辐射器的场合，机壳件和/或天线罩最好包含一用于提供分开的发射机和接收空腔的中央壁。
较好地，机壳件还可有另一个从后壁向后突出的边缘，以确定后腔。
在后腔中还可设置一个用金属化层，用于对后腔中的电子元件电磁屏蔽。
为了闭合后腔，最好设置后盖。
在一个较好的结构中，后盖的固定装配将天线的元件部件按固定的空间关系夹在天线罩中。这样通过避免或减小将各个部件分开固定在天线罩中的需要而降低生产成本。
后壁通常至少部分可由塑胶材料制成，其上有金属层。或者，后壁至少部分可由铸造金属制成。
后壁还可以合并进一个整体散热片，用于消散来自后腔中的电子元件的热量。
较好地，可设置用于把天线中的电子元件热耦合到散热片的装置。可将导热泡沫用于这个过程。但是这种泡沫价格昂贵。因此，更好的是，可以设置支架用于电子元件热耦合到散热片。
可以给天线设置天线安装支架，较好的是和后盖形成整体。
较好地，天线安装支架包含第一和第二隔开的安装点，使安装支架和另一个安装支架配合以连接到一个固定支撑，使另一个安装支架在第一和第二安装点的选出的一点处支撑天线安装支架，以在天线的一选出侧为旋转天线而选择一个枢点，藉此对用于固定支撑提供了天线的安装位置的较大的角度范围。
根据本发明的另一个方面，提供了一种综合定向天线，该天线包含天线罩，位于天线罩中的机壳件及后盖，该机壳件确定了一个包含无线电发射和/或接收部件的前腔和包含电子线路的后腔，后腔通过形成机壳件或在该机壳件上以及形成后盖或在该后盖上的金属层对第一腔及综合天线的外部电磁屏蔽。
根据本发明的另一个方面，提供了一种综合定向天线，该天线包含天线罩、位于天线罩中把包含无线电发射和/或接收部件的前腔与包含电子线路元件的后腔分开的机壳件以及后腔，其中把机壳件、无线电发射和/或接收元件及电子线路元件按所需的结构通过将后盖固定到天线罩的方法夹在一起。
如上所述，本发明在用于无线电通话系统的综合用户无线电装置中获得特殊应用。
较好地，天线有包含用于发射和/或接收电话信号的RF电路和调制解调器电路的后腔。通过将此电路装在天线中，可使在消费者房屋中的附加的线路保持最少。
若每个微带包含在谐振腔和后腔之间延伸，用于把辐射器直接耦合至RF电路的短柱(stud)，可使无线电电路结构更加紧凑化和具有更高性能。
下面将参照附图，通过仅作为举例来描述本发明的一个实施例，在附图中，对于相同的特征采用相同的标记，其中：
图1是无线电信系统之一例的示意简图，在该系统中包括了本发明的一个例子；
图2是图1的电信系统的用户终端之一例的示意图；
图3是图1的电信系统的中央终端之一例的示意图；
图3A是图1的电信系统的中央终端的调制解调器机架的示意图；
图4是图1的电信系统的频率方案之一例的图；
图5A和5B是描述图1的电信系统的小区cell可能结构的示意图；
图6是描述图1的电信系统的码分多路复用系统的一些方面的示意图；
图7是描述图1的电信系统的信号发射处理级的示意图；
图8是描述图1的电信系统的信号接收处理级的示意图；
图9是用于给图2的用户终端形成用户无线电单元的综合天线的正视图；
图10是从图9中所示的方向A看得的综合天线的第一个例子的平面图；
图11是图10的综合天线的剖视图，沿接近天线的水平轴的B-B线剖，顺着图9所示的方向A看；
图12是沿图9和10的C-C线穿过综合天线的垂直轴的截面图，顺着方向D看；
图13是综合天线的第二实施例的平面图，一部分是截面图；
图14是图13的天线的背视图；
图15是图13的天线的沿方向E的侧视剖视图；
图16是按图9到图15的综合天线的天线罩内部的略图；
图17是微带的两侧的略图。
图1是无线电信系统的实施例的示意图。无线电信系统包括一个或多个服务区域12，14和16，其中由各个中央终端(CT)10(它在有关的区域内与用户终端(ST)20之间建立无线电链路)对每个区域进行服务。由中央终端10覆盖的区域可以改变。例如，在用户密度较低的农村区域中，服务区域12可以覆盖半径达15-20Km的区域。在具有高密度用户终端20的城市环境中的服务区域14可能只覆盖半径达100m数量级的区域。在具有中等密度用户终端的市郊区域中，服务区域16可以覆盖半径达1Km数量级1Km的区域。应理解为，可以选择由特殊中央终端10覆盖的区域来符合所期望的本地要求或实际用户密度、本地地形条件等，而且不局限于图1所示的实施例。此外，由于天线设计依据、地形因素、建筑等(它们将影响被发射信号的分布)，使覆盖区不必而且一般不是圆形。
通过链路13、15和17(例如，它们与公用电话交换网(PSTN)18接合)的方法，可将各个服务区域12、14和16的中央终端10互相连接。链路可以包括传统电信技术，它运用铜线、光缆、卫星、微波等。
图1的无线电信系统是以提供在服务区域(例如，12、14、16)内的固定位置上的用户终端20和用于那个服务区域的中央终端10之间的固定微波链路为基础的。在较佳实施例中，每个用户终端20设有通向其中央终端10的永久固定用户链路。然而，在另一个实施例中，可以提供基于命令的存取，从而可以服务的用户数超出当今有效电信链路的数量。
图2示出用于图1电信系统的用户终端20的结构的实施例。图2包括用户房屋22的示意表示。把用户无线电单元(CRU)24安装在用户房屋上。用户无线电单元24包括平板天线等23。把用户无线电单元安装在用户房屋上或在桅杆上的位置，而且以这种方向，从而在用户无线电单元24内的平板天线23面对其中设有用户无线电单元24的服务区域中央终端10的方向。
通过用户引入线28，把用户无线电单元24与在用户房屋内的电源单元(PSU)相连。将电源单元30与用于向用户无线电单元24和网络终端单元(NTU)32提供电源的本地电源相连。通过电源单元30，将用户无线电单元24与网络终端单元32相连，而它又与在用户房屋内的电信设备(例如，一个或多个电话机34、传真机36和计算机38)相连。所示电信设备位于单个用户房屋内。然而，情况不一定是这样，由于用户终端20最好支持单根或双根线，从而单个用户终端20可以支持两根用户线。还可以安排用户终端20支持模拟和数字电信，例如，模拟通信16、32或根据ISDN BRA标准的64kbits/sec或数字通信。
图3是图1电信系统的中央终端的实施例的示意图。公共设备机架40包括多个设备架42、44、46，它们是RF合成器和功率放大器架RF(RFC)42、电源架(PS)44和多个(在该实施例中有四个)调制解调器架(MS)46。RF合成器架42使四个调制解调器架46并行操作。它合成并放大四个发射信号的功率(每个信号来自四个调制解调器架中的各个调制解调器架)，而且放大并分流接收到的信号四个通路，从而分开的信号可以通过各个调制解调器架。电源架44与本地电源相连并为公共设备机架40中的各个部件提供保险丝。双向连接在RF合成器架42和主中央终端天线52(一般是安装在中央终端杆50上的单向天线)之间扩展。
通过点到点微波链路，把该实施例的中央终端10连到形成公用电话交换网18界面(如图1所示)的位置。如上所述，可运用其它类型的连接(例如，铜线或光缆)将中央终端10与公用电话交换网18链接起来。在这个实施例中，通过线47，将调制解调器架与微波终端(MT)48相连。微波链路49从微波终端48延伸到安装在杆50上的点到点微波天线54，以与公用电话交换网18主机连接。
个人电脑、工作站等可作为网点控制器(SC)56用以支持中央终端10。可将网点控制器56与中央终端10的每个调制解调器架相连(例如，通过RS232连接55)。然后，网点控制器56可以提供支持功能(诸如，故障、报警和状态的定位，以及中央终端10的形成)。虽然可用多个网点控制器56形成网络以支持多个中央终端10，但是网点控制器56一般支持单个中央终端10。
作为延伸到网点控制器56的RS232连接55的另一种形式，可用从衰减器228向部件管理器(EM)58的交换节点60提供的数据连接(诸如，X.25链路57(在图3中用短划线表示))来代替。部件管理器58可以支持多个分布式中央终端10，由各个连接把所示分布式中央终端10与交换节点60相连。部件管理器58能够把可能的大量中央终端10(例如，大到1000个或1000个以上)并入管理网络。部件管理器58建立在强大工作站62的周围，而且可以包括多个计算机终端64以供网络工程师和控制人员使用。
图3A示出调制解调器架46的各个部分。发射/接收RF单元(RFU-例如在调制解调器架中插件上实现)66生成在中间功率电平的已调发射RF信号，而且恢复并放大用户终端用的基带RF信号。RF单元66与模拟插件(AN)68相连，所述模拟插件对于来自调制解调器架插件(MC)70的15个发射信号进行A-D/D-A转换、基带滤波和矢量求和。模拟单元68与多个(一般是1-8个)调制解调器插件70相连。调制解调器插件对于发射到或接受来自用户终端20的信号进行基带信号处理。这包括对于发射信号进行1/2速率卷积编码和用CDMA码x16扩展，以及对于接收信号进行同步恢复、去扩展和误差校正。在本实施例中的每个调制解调器插件70具有两个调制解调器，每个调制解调器插件支持通向用户终端20的一个用户链路(或两个链路)。然后，每个插件有两个调制解调器，而每个调制解调器架有8个调制解调器，每个调制解调器架可以支持16个可能的用户链路。然而，为了含有冗余，从而当发生故障时在用户的链路中可以替代调制解调器架，一个调制解调器架46最多支持15个用户链路。于是，将第16个调制解调器插件作为备用部件，当其它15个调制解调器架中的一个发生故障时可将它接人电路。调制解调器插件70与分支单元(TU)74相连，所述分支单元把连线端接在公用电话交换网18的主机上(例如，通过线47中的一根线)，并处理至多通到15个用户终端(通过16个调制解调器中15个各自的调制解调器)的电话信息的信令。
在中央终端10和用户终端20之间的无线电信可以在各个频率下进行操作。图4示出可用的频率的一个例子。在本实施例中，无线电信系统趋向于在1.5-2.5GHz带宽内操作。特别是，本实施例趋向于在由ITU-R(CCIR)标准F.701(025-2110MHz，2200-2290MHz)规定的带宽内操作。图4示出用于从用户终端20到中央终端10的上行线路和用于从中央终端10到用户终端20的下行线路的频率。应注意，12个上行线路和12个下行线路无线电信道(每个信道的频率为3.5MHz)是以2155MHz为中心的。在接收信道和发射信道之间的间隔超过所需的最小间隔70MHz。
在本实施例中，如上所述，每个调制解调器架支持一个频率信道(即，一个上行线路频率加上相应的下行线路频率)。如后面所要描述的，在一个频率信道上最多可以支持15个用户链路，这样，在本实施例中，每个中央终端10可以支持60个链路，或120根线。
一般而言，无线电通信从特定的中央终端10延伸到由附近中央终端10覆盖的区域里。为了避免(或者至少减小)由邻接区域引起的干扰问题，任何给出的中央终端10只运用限定数量的可用频率。
图5A示出频率的一种蜂窝状布局，以减缓在邻近中央终端10之间的干扰问题。在如图5A所示的布局中，小区76的阴影线表示小区的频率设置(FS)。通过选择三个频率设置(例如，其中：FS1＝F1、F4、F7、F10；FS2＝F2、F5、F8、F11；FS3＝F3、F6、F9、F12)，并作下列安排，即，邻接小区不用相同的频率设置(例如，参见如图5A所示的布局)，可以提供固定赋值单向小区的阵列，它可以避免邻近小区之间的干扰。设定每个中央终端10的发射机功率，从而发射不超过运用相同频率的最近小区。然后，中央终端10可以运用在它的小区内的四个频率对(分别用于上行线路和下行线路)，在中央终端10的每个调制解调器架与各个RF信道(信道频率对)相连。
由于每个调制解调器架支持一个信道频率(而每个信道频率连有15根用户链路)和四个调制解调器架，所以每个中央终端10支持60根用户链路(即，120根线)。因而图5A的10个小区布局支持多达600个ISDN链路或1200根模拟线。图5B示出蜂窝状布局，它采用分区小区以减缓邻近中央终端10之间的问题。与图5A相比，图5B中不同类型的阴影线表示不同的频率设置。如图5A所示，图5B表示三个频率设置(例如，其中：FS1＝F1、F4、F7、F10；FS2＝F2、F5、F8、F11；FS3＝F3、F6、F9、F12)。然而，在图5B中，通过运用分区中央终端(SCT)13(它包括三个中央终端10，每个扇区S1、S2和S3有一个中央终端，而三个中央终端10中每个的发射都直接指向在S1、S2和S3中适当扇区)给小区分区。这使得每个小区的用户数量增加三倍，同时仍然固定访问每个用户终端20。
运用七个小区重复模式，从而对于在给定频率下操作的小区，在相同频率下操作所有六个邻近小区都可用唯一的PN码。这防止邻近小区偶尔对数据进行译码。
如上所述，每个信道频率可以支持15个用户链路。在本实施例中，通过复接运用码分复用存取(CDMA)技术的信号可以获得上述效果。图6示出CDMA编码译码的示意图。
为了对CDMA信号、基带信号进行编码，例如，在80-80N处把每根用户链路上的用户信号编码成160k码元/秒基带信号，其中每个码元代表2个数据位(参见，在81处所示的信号)。然后，由运用各个Walsh伪随机噪声(PN)码扩展功能82-82N以因数16扩展该信号，以生成具有在3.5MHz频率下2.56M码元/秒的有效子码率的信号。然后，合成各个用户链路上的信号并将它转换成射频(RF)以产生用以从发射天线86发射的多个用户信道信号(例如，85)。
在发射期间，发射信号经过干扰源88，它包括外部干扰89和来自其它信道的干扰90。相应地，到接收天线91接收到CDMA信号的时候，多个用户信道信号失真，如在93处所示。
为了对来自接收到的多个用户信道的用于给定用户链路的信号进行译码，Walsh校正器94-94N运用相同的伪随机噪声(PN)码(将它用于对每个用户链路信号进行编码)以提取用于各个接收到的基带信号96-96N的信号(例如，在95处所示)。应注意，接收到的信号包括一些剩余噪声。然而，运用低通滤波器和信号处理可以滤掉不想要的噪声。
CDMA的关键在于正交码的应用，它使得在同一时间相同频率下发射并接收多个用户信号。为了避免在使用PN码作为用户信号数量的信号扩展过程噪声底部的增加，使用Rademacher-Walsh码对扩展用户信号编码。一旦运用Walsh码正交隔离比特流，各个用户链路上的信号就不会互相干扰了。
Walsh码是具有“正规化”功能的一组数学序列。换句话说，如果由其它任何Walsh码乘以任何Walsh码，那么结果将是零。
为了描述的方便，下面的例子将用四比特扩展码而不是在实际中较佳的16比特扩展码说明这一点。
输入      PN码  Walsh   码的  发射码
用户比特  扩展    应用
流        (×4)
‘1’     1011    0000  0000
‘0’     1010    1100  1000  0010
‘1’    0110    1010    0100
‘1’    0111    1001    1110
图7是说明在如图1的通信系统的用户终端中构造的信号发射处理级的示意图。还在中央终端作出构造以进行等价的信号发射处理。在图7中，使来自一对电话机之一的的模拟信号经双线接口102送至混合声音处理电路104，然后再经编码译码器106产生一数字信号，在108处把包含控制信息的开销信道插入该数字信号。在通过扩展器116之前，由卷积编码器110来处理得到的信号，分别由RW码发生器1和PN码发生器114把Rademacher-Walsh码和PN码加至扩展器116。使获得的信号通过数-模转换器118。数-模转换器118使数字样本成形为模拟波形，并且提供基带功率控制级。然后使信号在通过低通滤波器120后在调制器122中被调制。把来自调制器122的经调制的信号与由压控振荡器126产生的信号混频，该压控振荡器126对合成器160作出反应。然后使混频器128的输出在通过带通滤波器132之前在低噪声放大器130中放大。使带通滤波器132的输出在通到功率控制电路之前在另一个低噪声放大器134中进一步放大。使功率控制电路的输出在通过另一个带通滤波器140之前在又一个低噪声放大器138中进一步放大，然后从发射天线142发射。
图8是描述在如图1的通信系统的用户终端20中构造的等价的信号接收处理的示意图。还在中央终端作出构造以执行等价的信号接收处理。在图8中，在接收天线150接收到的信号在由低噪声放大器154中放大之前通过带通滤波器152。然后，放大器154的输出在由另一个低噪声放大器进一步放大之前通过另一个带通滤波器156。然后，放大器158的输出通到混频器164，在那里把该输出与由压控振荡器162产生的信号混频，该压控振荡器162对合成器160作出反应。然后使混频器的输出在通到模-数转换器170之前通过解调器166和低通滤波器168。然后，使A/D变换器170的数字输出通到相关器178，分别由RW码发生器172(对应于RW码发生器112)和PN码发生器174(对应于PN码发生器114)把与发射时使用的相同的Rademacher-Walsh码和PN码施加到该相关器178。把相关器的输出施加到Viterbi译码器180。然后把Viterbi译码器180地输出送到附加提取器182，用于提取附加信道信息，然后使附虽提取器182的输出通过编码译码器184和混合电路188至双线接口190，得到的模拟信号在该接口处通到经选出的电话机192。
图9是综合天线单元200的正视图，该单元在图2的用户终端20中形成一个用户无线电单元24。一个大体上呈矩形的天线罩形成天线单元的前部，并有大体上平坦的前表面，一般，这样安装天线罩，使其前表面的平面大致垂直，天线罩还有向后延伸的侧壁。图9示出去除天线罩的前部的一部分，以显示用于将天线罩202与后罩214密封的的密封装置210。这种构造提供了最少的外部组件，使装置不受气候影响。天线罩最好用可透过无线电波的坚硬的，耐UV和相对耐火的塑胶材料(例如，ABS材料，如由BASF生产的Terblend(TM))。后盖可由类似的塑胶材料或金属(例如铸造金属，如铝合金)或两者之组合物制成。
图10是综合天线的第一实施例沿图1中的方向A的平面图。X表示大小为300mm的天线单元的总宽度。
在图10中可看见天线罩202的后部的天线安装支架204。在本实施例中，后盖被容纳在向后延伸的天线罩的壁中，因而在图中看不见。然而，天线安装支架通常与后盖形成整体或被固定在后盖上，而不是固定在天线罩上。天线安装支架可大致为“U”形，这里图10显示了‘U’的上部。
在天线安装支架的两侧提供了两个安装位置(例如孔210)，用于将天线安装支架装到另一个安装支架206上，该支架用于和天线安装支架配合，并被固定到墙壁208上或另一个固定的结构(例如桅杆)上。两个支架可以用螺钉212和螺帽(图中未示)，如有需要，再加锁定垫圈等等一起固定，用于提供牢固的固定。通过在天线的后盖的两侧设置安装钻孔210，可得到天线到墙壁或其他结构的特别的紧凑安装。特别地，可将天线安装支架204安装在两个安装孔210中选出的一个上，用于选出一个枢点，该枢点用于将所示所述天线旋转到选出的一侧，藉此相对于固定支撑提供所述天线安装位置的较大的角度范围。这使天线装置可以以较随便的方式靠近墙壁208来安装，却仍允许它大体上可旋转180°，以使天线可以指向中央终端，以建立无线电链路。
安装支架可由合适的金属，例如铸造铝合金制成。
图11是图10的综合天线的剖视图，该图沿接近天线的水平轴B-B线截取，顺着图9中所示的方向A看。
图11描述了位于天线罩202中的机壳件250。机壳的垂直延伸的壁216确定了第一和第二谐振腔226的后壁，所述谐振腔在壁216的前面。后壁216和周围，向前延伸的壁219及水平向前延伸的壁217分别确定了上和下盘状谐振腔，它们分别在水平壁217的上面和下面。
机壳件最好由和天线罩相同的塑胶材料制成，虽然也可使用塑胶材料或其它的材料。垂直延伸壁216的前向面，周壁219的内向面和水平延伸壁217的两侧都最好是金属化的，例如用淀积铝层或铝合金层，以反射无线电波，而确定谐振腔。
在图的下部切除了部分水平壁217，以显示微带辐射器元件220和方块反向辐射器(反射器)224的一部分。短轴222从微带220经壁216延伸，以耦合通过壁216的无线电能量。辐射元件的结构将在下面更加详细地描述。
机壳元件250还有一向后延伸的周壁251，用于为在一个或者更多印刷电路板上容纳电子元件而确定后腔238。在图11中，提供了一个具有射频电路230的RF板228，当插入空腔238时它和在微带220上的短柱222配合工作。图中还示出有用于处理来自RF电路230的接收信号并提供发射信号给RF电路230的调制解调器电路的调制解调器电路板232。调制解调器电路234然后经穿过后盖214的密封套235的下引电缆(图中未示)，连接到图2中所示的电源装置30。
可对壁216的后侧和周壁251的内侧，以及后盖214的内侧金属化，以为后腔238中的电子元件提供电磁屏蔽。
将后盖214通过236处的螺钉固定到天线罩。在本发明的这个实施例中，机壳件250通过螺钉218固定到天线罩。然而，在本发明的另一个实施例中，机壳件、天线罩和后盖，以及天线单元的其它部件可这样构造，从而将所有内部元件用螺钉夹在后盖上它们理想的位置上，这在制造过程中减少了步骤的数目并减小了制造成本。
图12是截面图，该图沿C-C线穿过图10的综合天线的垂直轴截取，并顺着图9和10中所示的方向D看。图12显示了天线装置，该装置装配了被夹在天线罩202和后盖214之间的天线的内部装置。该图中，可以看到水平壁217，该壁将上面的下谐振腔隔开。在每一个腔中示出了一个微带辐射器元件220和两个方块反射器224。可以由例如铝或铝合金等等制成的方块反射器元件被固定在天线罩202内侧上的柱子227上(例如用超声波焊接)。当装配天线时单元把微带元件220分别夹在机壳件250的结构234，238和240在天线罩上的配合结构234，238和242之间。
现在将参照图13到15描述本发明的第二实施例。图13是综合天线的第二实施例的平面图，部分是剖视图。图14是图13的天线的背视图。图15是沿图13中所示的方向E看到的第二实施例的剖视侧视图。
第二实施例大致上类似于前面的实施例，所以将只解释不同之处。在本实施例中，省去了螺钉218，在将后盖用螺钉固定在适当的位置上之后，天线单元的内部元件通过被夹在适当的位置之间而位于适当的位置上。
但是，两个实施例的主要的差别在于后盖的使用(该后盖有塑胶材料的周围部分260和由铝合金形成的中央部分258，它带有整体散热片256以形成整体散热器)。提供散热器可以把来自封装在整个的天线单元中的电子元件中的热量消散。通过螺钉264(见图14)将支架204固定到散热器，虽然它可以与后盖的铝制部分258整体地形成。图13显示了一‘O’-环形密封圈264，用于当后盖用螺钉262固定螺接时，将后盖260与天线罩密封。铝制部分258可在位置266与周围塑胶部分螺接，并用传统的硅密封材料密封。后盖的塑胶部分260的内部宜有一铝覆盖，以减少电磁干扰。
在另一个实施例中，包括散热片256可能还有支架204的整个后盖可以由金属，例如铸造铝合金制成。
为增加从电子元件至散热器的热量传递，散热器可以设置内部支座以与电路或电路板上直接接触。或者，另外，热传导泡沫材料252可用于将来自电子元件的热量耦合到散热器。为了避免在密封装置中元件过热，在从电子元件传输许多热量的场合或当天线用于暖和的环境时，本实施例特别地有利的场合。
图16是根据图9到图15的综合天线的天线罩的内部的示意图。图11显示了机壳件的水平壁217将天线区域分隔成发射腔和接收腔的位置。
在每个腔中，把微带辐射器220(如开口所示)置于定位和夹持构造236、238和242上，这些构造都形成在天线罩中。构造234和242是带有平顶的柱，并且在平顶的中央有一个用于和微带中对应的的孔配合的针形部分。还可以在短轴处设置类似的柱243，这是为了在天线装置的装配中支撑短轴。将构造238，和类似的构造286形成为支撑壁。
在每个腔中，把两个方块224(也如开口处所示)用超声波焊接之类的方法固定在柱227的顶部，从而它们位于微带和天线罩之间与微带的接地平面有一间隔处，以使辐射器的Q值最大。为了给想要的频率一个想要的增益，根据传统的计算技术对方块反向辐射器224所需的尺寸和间隔进行计算。
例如，在以参考图4所述的频率所使用的综合天线的特例中，发射和接收腔都是238mm长，乘188mm宽。发射和接收微带板都是203mm长，73mm宽，0.5mm厚。发射方块都是50mm乘51mm而接收方块是50mm乘49mm。每个方块位于离开各自的微带的接地平面8.2mm处，而微带距离形成空腔226后部的机壳壁216为7.7mm处。可以理解，给出这些尺寸仅仅是举例而已，而对于任一特定的实施例其元件尺寸将依赖于所需的发射和接收信号的频率特性。
图17是微带辐射器两侧的示意图。A侧表示微带的接地平面侧，在使用中它将面朝后，即选离再辐射体方块，并朝着机壳件的后壁，以实线示出两个‘H’形的耦合槽302。应该注意，对偶极子耦合槽可以使用其它的形状。已知有许多可供选择的形状，如哑铃状。应该理解，耦合槽是通过在微带的接地平面层开口而形成的。典型地，它们不形成延伸穿过在其上形成接地平面的之基片的槽。孔306形成微带基片中的孔，以和在形成在天线罩内部的杆242上的针配合。
图17中还以虚线示出在微带220的另一侧上的元件。特别地，短轴经长线RF馈线296连接到一个RF馈线带300，至耦合槽302的位置。可设置调谐短截线槽298于辐射器的相位细调。这是有用的，例如，当对发射和接收辐射器使用相同的尺寸的时候。这时，由于发射和接收频率的差异，(见图4)各别的微带可以被细调，以使天线的‘Q’值对所使用的特定的频率最佳，
虽然这里描述了一个特殊的实施例，但可以理解本发明没有被限制在此，而且在本发明的范围中可作许多修改和增添。
例如，虽然已经描述了使用在无线电信系统中的用户台的天线，但在共用的机箱中的放置单独的发射和接收辐射器的基本原理可以被应用到无线电信网的划分扇区的中央终端天线。

Claims (33)

1.一种综合定向天线，其特征在于包含天线罩、在所述天线罩中限定谐振腔的装置、及在所述谐振腔中的微带辐射器和方块反向辐射器，以提供定向波束。
2.如权利要求1所述的天线，其特征在于所述限定谐振腔的装置包含大致上平行于所述微带的反射后壁及在所述微带周围的侧壁。
3.一种综合定向天线，其特征在于包含天线罩及确定一个腔的后壁和侧壁、微带辐射器，大致上平行于所述后壁的所述微带辐射器，及位于所述腔中的方块反向辐射器。
4.如权利要求3所述的天线，其特征在于所述后壁和所述侧壁确定了一个谐振腔，而且所述微带辐射器和方块反向辐射器位于所述谐振腔中，以提供定向波束。
5.如上面任一条权利要求所述的天线，所述天线罩设置有装置，所述装置用于将所述方块放置在离所述微带接地板前方一个预定距离的位置上。
6.如上面的任一条权利要求所述的天线，其特征在于所述辐射器是一个复合辐射器，包含单个微带，所述微带在其第一侧有接地平面，在所述接地平面内有第一和第二耦合槽，所述耦合槽相互隔开地放置，及两个反射器方块，把每个所述放在各自的所述耦合槽的前面。
7.如权利要求6所述的天线，其特征在于所述微带在和所述接地平面相对的一侧上包含至两个所述耦合槽的RF馈线带的长线RF馈线。
8.如权利要求7所述的天线，包含用于信号发射的第一辐射器和用于信号接收的第二辐射器，其特征在于对于至少一个所述微带的所述长线RF馈线包含一段调谐短截线。
9.如上面任一条权利要求所述的天线，其特征在于包含用于信号发射的第一辐射器和用于信号接收的第二辐射器。
10.如权利要求9所述的天线，其特征在于包含将所述腔分隔成单独的发射腔和接收腔，所述发射腔和接收腔分别用于容纳用于信号发射的所述第一辐射器，及用于信号接收的所述第二辐射器。
11.如前面任一条权利要求所述的天线，其特征在于包含位于所述天线罩内的机壳件，所述机壳件有一个后壁，所述后壁有一个从所述壁向前突出的边缘，以确定一个盘状的腔。
12.如权利要求11所述的天线，其特征在于所述机壳件由塑胶材料制成在所述盘状腔中有一个用金属化层，用于形成所述谐振腔。
13.如权利要求11或12所述的天线，其特征在于所述天线罩和/或所述机壳件设置有构造，所述构造允许对于另外的微带/方块组合选择位置，以适应不同的频率。
14.如权利要求11到13所述的天线，其特征在于所述天线罩和所述机壳件设置有配合部件，用于将所述微带放置在离所述后壁前面一预定距离的位置上。
15.如权利要求11到14所述的天线，其特征在于所述机壳件和/或所述天线罩包含用于提供分开的发射机腔和接收机腔的中央壁。
16.如权利要求11到15中任一条所述的天线，其特征在于所述机壳件有另一个从所述后壁向后突出的边缘，以确定后腔。
17.如权利要求16所述的天线，其特征在于所述机壳件由塑胶材料制成，且在所述后腔内有一个用金属化层，用于对在所述后腔中的元件电磁屏蔽。
18.如权利要求17所述的天线，其特征在于包含用于封闭所述后腔的后盖。
19.如权利要求11到18任一条所述的天线，其特征在于包含后盖而用于所述后盖、所述天线罩、所述后平面及所述机壳件的固定装置如此构造，从而所述后盖的固定以固定的空间关系在所述天线罩中夹住所述天线的元件部分。
20.如权利要求18或19所述的天线，其特征在于所述后盖至少一部分由塑胶材料制成，在所述后盖上有金属化层。
21.如权利要求18到20所述的天线，其特征在于所述后盖至少部分由铸造金属制成。
22.如权利要求22所述的天线，其特征在于所述后盖包括散热器并与之形成整体，用于将来自所述后腔中的电子元件的热量消散出去。
23.如权利要求22所述的天线，其特征在于包含在所述后腔中电子线路及已用于将所述电子元件耦合至所述散热的装置。
24.如权利要求23所述的天线，其特征在于所述热耦合装置包含热传导泡沫。
25.如权利要求24所述的天线，其特征在于包含基座，所述基座用于将所述电子元件热耦合到所述散热器。
26.如前面的任一条权利要求所述的天线，其特征在于包含天线安装支架。
27.如权利要求18到26任一条所述的天线，其特征在于所述后盖包含一个整体的天线安装支架。
28.如权利要求26或27所述的天线，其特征在于所述天线安装支架包含第一和第二隔开的安装点，所述安装支架和另一个安装支架配合以连接到固定的支撑，所述另一个安装支架在从所述第一和第二安装点中的一选出的安装点处支撑所述天线安装支架，以选出一个枢点在所述天线的一选出侧旋转所述天线，由此对所述固定支撑提供所述天线安装位置的较大的角度范围。
29.一种综合定向天线，其特征在于包含天线罩、位于所述天线罩内的机壳件和后盖，所述机壳件确定了容纳无线电发射和/或接收元件的前腔和容纳电子线路的后腔，所述后腔通过形成所述机壳或在所述机壳上的金属层及形成所述后盖或在所述后盖上的金属层对所述第一腔和对所述综合天线的外部电磁屏蔽。
30.一种综合定向天线，包含天线罩，位于所述天线罩中并将包含无线电发射和/或接收元件的前腔与包含电子线路元件的后腔分开的机壳件，其特征在于所述机壳件、所述无线电发射和/或接收元件和所述电子线路元件通过将后盖固定到天线罩而按所希望的结构被夹在一起。
31.如前面的任一条权利要求所述的天线，其特征在于形成用于无线电话系统的综合用户无线电装置。
32.如权利要求31所述的天线，其特征在于包含一后腔，所述后腔包含用于发射和/或接收电话信号的RF电路和调制解调器电路。
33.如权利要求32所述的天线，其特征在于每个所述微带都包含一个在所述谐振腔和所述后腔之间延伸的短轴，用于将所述辐射器直接耦合到所述RF电路。
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