DE112020002719T5

DE112020002719T5 - Antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE112020002719T5
Application number: DE112020002719.8T
Authority: DE
Inventors: David Milroy; Duncan Edwin Adams; Ersin YETISIR; Keith R. Miller; Anthony Sims; Trevor Cameron; Andrea PAPI; Victor Q. Dang; Samuel Belden; Scott Kaufman; Michael J. Conte
Original assignee: Space Exploration Technologies Corp
Current assignee: Space Exploration Technologies Corp
Priority date: 2019-06-03
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2022-03-03
Also published as: US11600915B2; US20200381816A1; US20200381817A1; US20200381831A1; US11509048B2; US20230048947A1; US20200381842A1; US11652286B2; WO2020247558A2; WO2020247558A3; US11322833B2; US20200381815A1; US20200381814A1; US20200381799A1; US11843168B2; US20230223680A1

Abstract

Eine Antennenvorrichtung umfasst eine Gehäusebaugruppe, die ein Radom-Abschnitt und eine untere Umfassung aufweist, die mit dem Radom-Abschnitt verbunden ist. Ein Antennensystem und andere elektronische Komponenten, wie unten beschrieben, sind innerhalb der Gehäusebaugruppe angeordnet. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die Antennenvorrichtung und ihr Gehäuse Materialien für Haltbarkeit und Zuverlässigkeit in einer Außenumgebung sowie zur Erleichterung des Sendens und/oder Empfangens von Hochfrequenzsignalen zu und/oder von einem Satelliten oder einer Konstellation von Satelliten mit den Satelliten enthalten.

Description

QUERVERWEIS AUF EINEN VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der US-Provisional Anmeldung Nr. 62/856,730 , die am 3. Juni 2019 eingereicht wurde und deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin ausdrücklich in vollem Umfang enthalten ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Antennenvorrichtungen für Satellitenkommunikationssysteme.
STAND DER TECHNIK
Bei Satellitenkommunikationssystemen werden in der Regel erdgebundene Antennen eingesetzt, die mit einer Konstellation von Satelliten in der Umlaufbahn kommunizieren. Erdgebundene Antennen sind demzufolge dem Wetter und anderen Umweltbedingungen ausgesetzt. Daher werden hier Antennenvorrichtungen und ihre Gehäusebaugruppen beschrieben, die so widerstandsfähig sind, dass sie die internen Antennenkomponenten schützen und gleichzeitig die Hochfrequenzkommunikation mit einem Satellitenkommunikationssystem, beispielsweise einer Satellitenkonstellation, ermöglichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Gehäusebaugruppe für eine Antennenvorrichtung bereitgestellt. Die Gehäusebaugruppe umfasst: einen Radom-Abschnitt; einen unteren Umfassungsabschnitt; und ein Befestigungssystem, das so ausgebildet ist, dass der Radom-Abschnitt und der untere Umfassungsabschnitt miteinander verbunden werden können, um einen Innenraum für Antennenkomponenten einer Antennenbaugruppe zu bilden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Gehäusebaugruppe für eine Antennenvorrichtung bereitgestellt. Die Gehäusebaugruppe umfasst: einen Radom-Abschnitt; einen unteren Umfassungsabschnitt; und ein Befestigungssystem, das zum Koppeln des Radom-Abschnitts und des unteren Umfassungsabschnitts ausgebildet ist, die koppelbar sind, um einen Innenraum für Antennenkomponenten der Antennenbaugruppe zu bilden; wobei das Befestigungssystem eine Vielzahl von mechanischen Befestigungsvorrichtungen umfasst, wobei jede mechanische Befestigungsvorrichtung einen ersten Befestigungsabschnitt, der mit dem Radom-Abschnitt gekoppelt ist, und einen zweiten Befestigungsabschnitt, der mit der unteren Umfassung gekoppelt ist, umfasst, wobei das Befestigungssystem unterschiedliche Raten und Beträge der thermischen Ausdehnung zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt und dem zweiten Befestigungsabschnitt ermöglicht.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Antennenvorrichtung bereitgestellt. Die Antennenvorrichtung umfasst: eine Gehäusebaugruppe, die einen Radom-Abschnitt, einen unteren Umfassungsabschnitt und ein Befestigungssystem umfasst, das zum Koppeln des Radom-Abschnitts und des unteren Umfassungsabschnitts ausgebildet ist, die gekoppelt werden können, um einen Innenraum für Antennenkomponenten einer Antennenbaugruppe zu bilden; und eine Montagebaugruppe, die eine einbeinige Halterung zur Montage der Antennenvorrichtung an einer Struktur umfasst.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann das Befestigungssystem einen Klebstoff enthalten.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Gehäusebaugruppe außerdem eine Dichtung enthalten, die zwischen dem Radom-Abschnitt und dem unteren Umfassungsabschnitt angeordnet werden kann.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann das Befestigungssystem eine Vielzahl von mechanischen Befestigungselementen umfassen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann jede mechanische Befestigungsvorrichtung aus der Vielzahl der mechanischen Befestigungsvorrichtungen einen ersten Befestigungsabschnitt, der mit dem Radom-Abschnitt verbunden ist, und einen zweiten Befestigungsabschnitt, der mit der unteren Umfassung verbunden ist, umfassen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der erste Befestigungsabschnitt einstückig mit dem Radom-Abschnitt ausgebildet sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der zweite Befestigungsabschnitt einstückig mit der unteren Umfassung ausgebildet sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann das Befestigungssystem unterschiedliche Raten und Beträge der Wärmeausdehnung zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt und dem zweiten Befestigungsabschnitt zulassen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Eingriff zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt und dem zweiten Befestigungsabschnitt ein Reibschluss sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann einer der ersten und zweiten Befestigungsabschnitte ein vorstehender Befestigungsabschnitt und der andere ein aufnehmender Befestigungsabschnitt sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der aufnehmende Befestigungsabschnitt eine Öffnung aufweisen, die mit einer radialen Achse ausgerichtet ist, die sich von der Mitte des Radom-Abschnitts oder des unteren Umfassungsabschnitts aus erstreckt, um eine Bewegung des vorstehenden Befestigungselements relativ zu dem aufnehmenden Befestigungselement in einer radialen Richtung in Bezug auf die Mitte des Radom-Abschnitts oder des unteren Umfassungsabschnitts zu ermöglichen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Öffnung des aufnehmenden Befestigungsabschnitts eine Längsöffnung sein, in der der vorstehende Befestigungsabschnitt aufgenommen wird, wobei die Längsöffnung in Längsrichtung mit einer radialen Achse ausgerichtet ist, die sich von der Mitte des Radom-Abschnitts oder des unteren Umfassungsabschnitts aus erstreckt und den gleitenden Eingriff in einer radialen Richtung in Bezug auf eine Mitte des oberen Radoms oder der unteren Umfassung ermöglicht.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann das vorstehende Befestigungselement eine Schulter und das aufnehmende Befestigungselement einen Flansch umfassen, wobei die Schulter, wenn sie von dem Flansch aufgenommen wird, den Flansch aus einer ursprünglichen Position in eine verformte Position drückt, und wobei der Flansch in seine ursprüngliche Position zurückkehrt, nachdem die Schulter an dem Flansch vorbeigedrückt wurde, wobei die Schulter und der Flansch ineinander greifen, um einen Schnappverschluss zu bilden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Radom-Abschnitt einen Radom und einen Radom-Abstandhalter umfassen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann sich die Vielzahl der vorstehenden Befestigungsabschnitte von einer Unterseite des Radom-Abstandhalters aus erstrecken.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann sich die Vielzahl der aufnehmenden Befestigungsabschnitte von einer oberen Fläche der unteren Umfassung erstrecken.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können der Radom-Abschnitt und der untere Umfassungsabschnitt aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) hergestellt sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können der Radom-Abschnitt und der untere Umfassungsabschnitt einen gemeinsamen Mittelpunkt haben, wobei jeder der mehreren aufnehmenden Befestigungselemente eine Öffnung aufweist, die mit einer radialen Achse ausgerichtet ist, die sich von dem gemeinsamen Mittelpunkt aus erstreckt.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Gehäusebaugruppe ferner einen Chassis-Abschnitt umfassen, der zwischen dem Radom-Abschnitt und dem unteren Umfassungsabschnitt angeordnet ist, wobei das Chassis den Innenraum in ein erstes Fach und ein zweites Fach zur Aufnahme von Antennenkomponenten der Antennenbaugruppe unterteilt.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Chassis-Abschnitt von dem unteren Umfassungsabschnitt getragen werden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Chassis-Abschnitt mit dem Befestigungssystem ausgerichtet werden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Chassis-Abschnitt eine Vielzahl von Rastungen zum Ausrichten mit einer Vielzahl von mechanischen Befestigungsvorrichtungen des Befestigungssystems enthalten.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Montagebaugruppe außerdem eine Kippbaugruppe zum Kippen der Gehäusebaugruppe in eine oder mehrere gekippte Ausrichtungen umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Antennenbaugruppe bereitgestellt. Die Antennenbaugruppe umfasst: eine Patch-Antennengruppe, die eine obere Patch-Antennenschicht, eine untere Patch-Antennenschicht und einen Abstandhalter dazwischen umfasst, wobei der Abstandhalter eine Vielzahl von Öffnungen umfasst, die durch Zellwände definiert sind, wobei jede Öffnung mit einem oberen Patch-Antennenelement und einem unteren Patch-Antennenelement der Patch-Antennengruppe ausgerichtet ist.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Antennenbaugruppe bereitgestellt. Die Antennenbaugruppe umfasst: eine Patch-Antennengruppe, das eine obere Patch-Antennenschicht, eine untere Patch-Antennenschicht und einen Abstandhalter dazwischen umfasst, wobei der Abstandhalter eine Vielzahl von Öffnungen umfasst, die durch Zellenwände definiert sind, wobei jede Zelle mit einem Patch-Antennenelement aus einer Patch-Antennengruppe ausgerichtet ist, wobei der Abstandhalter eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,0 und einen Wärmeleitfähigkeitswert von mehr als 0,35 W/mK aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Antennenbaugruppe bereitgestellt. Die Antennenbaugruppe umfasst: eine Patch-Antennengruppe, das eine obere Patch-Antennenschicht, eine untere Patch-Antennenschicht und einen Antennen-Abstandhalter dazwischen umfasst, wobei der Abstandhalter aus Kunststoff hergestellt ist und eine Vielzahl von Öffnungen umfasst, die durch Zellwände definiert sind, wobei jede Öffnung mit einem oberen Patch-Antennenelement und einem unteren Patch-Antennenelement aus der Patch-Antennengruppe ausgerichtet ist; eine dielektrische Schicht, die an die untere Patch-Antennenschicht angrenzt; und eine Leiterplatte, die an die dielektrische Schicht angrenzt.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Patch-Antennengruppe eine Vielzahl von oberen Patch-Antennenelementen auf der oberen Patch-Antennenschicht und eine Vielzahl von unteren Patch-Antennenelementen auf der unteren Patch-Antennenschicht umfassen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Abstandhalter aus Kunststoff hergestellt sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Abstandhalter aus einem wärmeleitenden Material hergestellt werden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können die Zellwände ein wabenförmiges Muster bilden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können die Öffnungen durch die Zellwände definiert werden und eine polygonale Form haben.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann das Wabenmuster ein sechseckiges Muster in einem dreieckigen Gitter sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können die Zellwände zwischen 1 mm und 2 mm breit sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können die Zellwände von den Kanten der Patch-Antennenelemente beabstandet sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können die oberen und unteren Patch-Antennenelemente eine längste Abmessung im Bereich von 6 mm bis 8 mm haben.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Mitte jedes der oberen und unteren Patch-Antennenelemente von der Mitte benachbarter oberer und unterer Patch-Antennenelemente um einen Abstand im Bereich von 11 mm bis 13,5 mm beabstandet sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Zellenhöhe im Bereich von 1 mm bis 2 mm liegen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Abstandhalter eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,0 haben.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Abstandhalter einen Wärmeleitfähigkeitswert von mehr als 0,35 W/mK haben.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können die Zellwände ein erstes Ende zur Kopplung mit der unteren Patch-Antennenschicht und ein zweites Ende zur Kopplung mit der oberen Patch-Antennenschicht haben.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können die ersten und zweiten Enden der Zellwände durch erste und zweite Klebemuster mit den unteren und oberen Patch-Antennenschichten verbunden werden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können das erste und das zweite Klebemuster eine Höhe im Bereich von 0,005 mm bis 0,01 mm haben.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können die ersten und zweiten Klebemuster interzelluläre Öffnungen bilden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Klebstoff der Klebstoffmuster eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,0 und einen Wärmeleitfähigkeitswert im Bereich von 0,1 bis 0,5 W/mK aufweisen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Klebstoff einen Durometerwert im Bereich von 25 bis 100 (Shore A) aufweisen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die obere Patch-Antennenschicht ein oberes GPS-Antennen-Patch-Element enthalten, die untere Patch-Antennenschicht kann ein unteres GPS-Antennen-Patch-Element enthalten, und der Abstandhalter kann eine GPS-Antennenöffnung enthalten, wobei die GPS-Antennenöffnung mit dem oberen GPS-Patch-Antennenelement und dem unteren GPS-Patch-Antennenelement ausgerichtet sein kann.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht eine Feuerschutzschicht bilden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Antennenbaugruppe Klebemuster zwischen benachbarten Schichten aufweisen, wobei das Klebevolumen zwischen der Leiterplatte und der dielektrischen Schicht größer ist als zwischen der unteren oder oberen Patch-Antennenschicht und dem Abstandhalter.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Gehäuse für ein Antennensystem mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die eine Antennenöffnung definieren, bereitgestellt. Das Gehäuse umfasst: einen Chassis-Abschnitt; und einen Radom-Abschnitt, der zur Kopplung mit dem Chassis-Abschnitt ausgebildet ist, um eine innere Chassis-Kammer zu definieren, wobei der Radom-Abschnitt eine ebene obere Oberfläche aufweist, wobei der Radom-Abschnitt so ausgebildet ist, dass er den gleichen Abstand zwischen der ebenen oberen Oberfläche und einer oberen Oberfläche jedes der mehreren Antennenelemente aufweist, die die Antennenöffnung definieren.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Gehäuse für ein Antennensystem mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die eine Antennenöffnung definieren, bereitgestellt. Das Gehäuse umfasst: einen Chassis-Abschnitt; und einen Radom-Abschnitt, der so ausgebildet ist, dass er mit dem Chassis-Abschnitt verbunden ist, um eine innere Chassis-Kammer zu definieren, wobei der Radom-Abschnitt eine ebene Oberseite aufweist, wobei der Radom-Abschnitt so ausgebildet ist, dass er einen gleichen Abstand zwischen der ebenen Oberseite und einer Oberseite jedes der mehreren Antennenelemente aufweist, die die Antennenöffnung definieren, wobei der Radom-Abschnitt einen Radom-Abstandhalter umfasst, der aus leitfähigem Material hergestellt ist und mehrere Öffnungen umfasst, die durch Zellwände definiert sind, wobei jede Zelle mit einem Antennenelement aus den mehreren Antennenelementen ausgerichtet ist, die die Antennenöffnung definieren.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Radom-Abschnitt für ein Antennensystem mit einer Vielzahl von Antennenelementen vorgesehen, die eine Antennenöffnung definieren. Der Radom-Abschnitt umfasst: einen Radom mit einer oberen ebenen Oberfläche und einer unteren Oberfläche; und einen Radom-Abstandhalter zwischen der unteren Oberfläche des Radoms und der Vielzahl von Antennenelementen, die die Antennenöffnung definieren, wobei der Radom-Abstandhalter so ausgebildet ist, dass er einen gleichen Abstand zwischen der ebenen oberen Oberfläche des Radom-Abschnitts und einer oberen Oberfläche jedes der Vielzahl von Antennenelementen, die die Antennenöffnung definieren, definiert, wobei der Radom-Abstandhalter aus einem wärmeleitenden Material hergestellt ist, das eine Vielzahl von Öffnungen enthält, die durch Zellwände definiert sind, wobei jede Zelle mit einem Antennenelement aus der Vielzahl von Antennenelementen ausgerichtet ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Radom-Abschnitt mindestens eine erste Schicht und eine zweite Schicht umfassen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die erste Schicht eine Schutzschicht sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die erste Schicht aus einem faserverstärkten Laminatmaterial hergestellt werden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können die Fasern aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Glasfaser- oder Kevlarfasern besteht.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die erste Schicht eine Dicke aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus weniger als 1,5 mm, weniger als 0,76 mm, weniger als 0,51 mm und weniger als 0,25 mm besteht.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die erste Schicht eine hydrophobe Außenfläche aufweisen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht eine Radom-Abstandsschicht sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht aus einem Polymethacrylimid-Schaum bestehen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht eine Dicke aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus mehr als 2,5 mm, mehr als 3,0 mm, weniger als 4,5 mm oder im Bereich von 3,0 mm bis 4,5 mm besteht.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht eine Vielzahl von Öffnungen enthalten, die durch Zellwände definiert sind, wobei jede Zelle mit einem Antennenelement aus der Vielzahl der Antennenelemente, die die Antennengruppe definieren, ausgerichtet ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht aus Kunststoff bestehen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht aus einem wärmeleitenden Material bestehen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Abstandsschicht eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,0 haben.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Radom-Abstandsschicht einen Wärmeleitfähigkeitswert von mehr als 0,35 W/mK aufweisen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen können die erste Schicht und die zweite Schicht durch Klebstoff verbunden sein.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Gehäuse für ein Antennensystem mit einer Vielzahl von Antennenelementen bereitgestellt, die eine Antennenöffnung definieren. Das Gehäuse umfasst: einen Chassis-Abschnitt mit einem inneren Stützabschnitt für interne Komponenten für die Vielzahl von Antennenelementen, einschließlich eines Verbindungsabschnitts zum Verbinden einer Antennenstapel-Baugruppe mit dem Chassis-Abschnitt, und einen Radom-Abschnitt, der zur Kopplung mit dem Chassis-Abschnitt ausgebildet ist, um eine innere Chassis-Kammer zu definieren.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Gehäuse für ein Antennensystem mit einer Vielzahl von Antennenelementen bereitgestellt, die eine Antennenöffnung definieren. Das Gehäuse umfasst: einen Chassis-Abschnitt mit einem inneren Stützabschnitt für interne Komponenten für die Vielzahl von Antennenelementen, einschließlich eines Verbindungsabschnitts zum Verbinden einer Antennenstapel-Baugruppe mit dem Chassis-Abschnitt, und einen Radom-Abschnitt, der zur Kopplung mit dem Chassis-Abschnitt ausgebildet ist, um eine innere Chassis-Kammer zu definieren.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Verbindungsabschnitt eine Vielzahl von Verbindungstegen umfassen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Verbindungsabschnitt Klebstoff zwischen der Vielzahl von Verbindungstegen und der Antennenstapel-Baugruppe enthalten.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Verbindungstege so ausgerichtet sein, dass benachbarte Verbindungstege parallel angeordnet sind.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann das Gehäuse außerdem einen Kühlkörper enthalten, der sich von einer Außenfläche des Chassis-Abschnitts aus erstreckt.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Kühlkörper eine Vielzahl von Rippen aufweisen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Rippen parallel angeordnet sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Rippen in einer Ausrichtung senkrecht zur Ausrichtung des Verbindungsabschnitts mit einer Vielzahl von Verbindungstegen ausgerichtet sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann das Gehäuse außerdem ein thermisches Zwischenschichtmaterial enthalten, das zwischen dem Chassis-Abschnitt und der Antennenstapel-Baugruppe angebracht ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Chassis-Abschnitt ein in der Ebene liegender Wärmeverteiler sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Chassis-Abschnitt aus einem wärmeleitenden Material hergestellt sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Chassis-Abschnitt aus Metall bestehen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann das Gehäuse außerdem einen unteren Umfassungsabschnitt umfassen, wobei das Chassis zwischen dem Radom-Abschnitt und dem unteren Umfassungsabschnitt angeordnet ist.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Antennenvorrichtung bereitgestellt. Die Antennenvorrichtung umfasst: eine Gehäusebaugruppe, die einen Radom-Abschnitt und einen unteren Umfassungsabschnitt umfasst, wobei der Radom-Abschnitt und der untere Umfassungsabschnitt koppelbar sind, um einen Innenraum zur Unterbringung von Antennenkomponenten der Antennenbaugruppe zu bilden; eine Antennenstapel-Baugruppe, die in dem Innenraum angeordnet ist, wobei die Antennenstapel-Baugruppe im Betrieb Wärme erzeugt; und ein Wärmeübertragungssystem in dem Innenraum, das so ausgebildet ist, dass es den Wärmefluss zu dem Radom-Abschnitt erleichtert.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Gehäuse für ein Antennensystem mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die eine Antennenöffnung definieren, bereitgestellt. Das Gehäuse umfasst: einen Chassis-Abschnitt mit einem internen Stützabschnitt für interne Komponenten für die Vielzahl von Antennenelementen, einschließlich eines Verbindungsabschnitts zum Verbinden eines internen Trägers mit dem Chassis-Abschnitt; eine Wärmesenke, die sich von einer Außenfläche des Chassis-Abschnitts aus erstreckt, und einen Radom-Abschnitt, der zur Kopplung mit dem Chassis-Abschnitt ausgebildet ist, um eine innere Chassis-Kammer zu definieren.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Antennenvorrichtung bereitgestellt. Die Antennenvorrichtung umfasst: einen im Wesentlichen ebenen Radom; und eine untere Umfassung, wobei der obere Radom und die untere Umfassung zusammen einen Innenraum mit einer in dem Innenraum angeordneten Antennenstapel-Baugruppe umschließen, wobei der Radom oder die untere Umfassung so ausgebildet sind, dass sie Wärme ableiten.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann das Wärmeübertragungssystem eine wärmeleitende Einrichtung enthalten, die in dem Innenraum zur Wärmeübertragung in der Ebene angeordnet ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Radom-Abschnitt einen inneren Abschnitt und einen äußeren Umfangsabschnitt haben, und wobei die wärmeleitende Einrichtung am oder in der Nähe des äußeren Umfangsabschnitts des Radom-Abschnitts angeordnet ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Antennenbaugruppe eine Patch-Antenne umfassen, die eine obere Patch-Antennenschicht, eine untere Patch-Antennenschicht und einen Zwischenraum dazwischen einschließt, und wobei die wärmeleitende Einrichtung auf dem äußeren Umfang der oberen Patch-Antennenschicht angeordnet ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die thermisch leitende Einrichtung ein leitendes Metall sein, das auf der oberen Patch-Antennenschicht angeordnet ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die wärmeleitende Einrichtung auf einer Leiterplattenschicht ausgebildet sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die PCB-Schicht eine dem Radom-Abschnitt zugewandte Oberseite und eine vom Radom-Abschnitt abgewandte Unterseite haben, und die wärmeleitende Schicht kann auf der Oberseite der PCB-Schicht angeordnet sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann das Wärmeübertragungssystem einen leitenden Teil des Radom-Abschnitts für die Wärmeübertragung durch die Ebene umfassen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Radom-Abschnitt einen Radom und einen Radom-Abstandhalter umfassen, wobei der Radom-Abstandhalter wärmeleitende Eigenschaften aufweist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Radom-Abstandhalter eine Struktur mit einer Vielzahl von Zellen umfassen, die eine Vielzahl von Öffnungen definieren, die von Zellwänden umgeben sind, wobei die Vielzahl von Zellen so ausgebildet ist, dass sie mit einer Vielzahl von Antennenelementen in der Antennenbaugruppe ausgerichtet sind, und wobei die Zellwände so ausgebildet sind, dass sie die von der Vielzahl von Antennenelementen erzeugte Wärme leiten.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Radom-Abstandhalter aus einem Kunststoff mit wärmeleitenden Eigenschaften bestehen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Radom-Abstandhalter aus einem Kunststoff mit einem Wärmeleitfähigkeitswert von mehr als 0,35 W/mK oder mehr als 0,45 W/mK hergestellt werden.
In jeder der hierin beschriebenen Ausführungsformen kann das Gehäuse ferner ein Chassis umfassen, das zwischen dem Radom-Abschnitt und dem unteren Umfassungsabschnitt angeordnet ist, wobei das Chassis den Innenraum in ein erstes Fach und ein zweites Fach zur Aufnahme von Antennenkomponenten der Antennenbaugruppe unterteilt, wobei das Chassis wärmeleitende Eigenschaften aufweist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Antennenstapel thermisch mit dem Gehäuse gekoppelt sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann das Chassis thermisch mit einer wärmeleitenden Einrichtung verbunden sein, das am oder in der Nähe des äußeren Umfangs des Radom-Abschnitts angeordnet ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Kühlkörper eine Vielzahl von Rippen aufweisen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Rippen in einer Ausrichtung senkrecht zur Ausrichtung des Verbindungsabschnitts mit einer Vielzahl von Verbindungstegen ausgerichtet sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Rippen parallel angeordnet sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Antennenvorrichtung oder das Gehäuse außerdem einen Kühlkörper enthalten, der sich von einer Außenfläche der unteren Umfassung aus erstreckt, wodurch die untere Umfassung Wärme ableitet.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Kühlkörper eine Vielzahl von Rippen aufweisen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Antennenvorrichtung oder das Gehäuse ferner eine Wärmeübertragende Schicht innerhalb des Innenraums umfassen, die so ausgebildet ist, dass sie den Fluss der von der Wärmeübertragende Schicht aufgenommenen Wärme in Richtung des Radoms erleichtert, wobei der Radom Wärme ableitet.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Wärmeübertragende Schicht eine Radom-Abstandsschicht sein.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Antennenbaugruppe bereitgestellt. Die Antennenbaugruppe umfasst: eine Vielzahl von Schichten, die eine Antennenbaugruppe definieren, die eine Vielzahl von PCB-Schichten und eine Vielzahl von Nicht-PCB-Schichten umfasst, wobei die Antennenbaugruppe eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche aufweist; und eine Klebeverbindung zwischen den PCB-Schichten und den Nicht-PCB-Schichten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Antennenbaugruppe bereitgestellt. Die Antennenbaugruppe umfasst: eine Vielzahl von Schichten, die eine Antennenbaugruppe definieren, einschließlich einer Vielzahl von PCB-Schichten, einschließlich einer PCB-Baugruppenschicht, einer unteren Patch-Antennenschicht und einer oberen Patch-Antennenschicht, und einer Vielzahl von Nicht-PCB-Schichten, einschließlich einer dielektrischen Schicht, eines Antennen-Abstandhalters, eines Radom-Abstandhalters und eines Radoms; und eine Klebeverbindung zwischen jeder der Vielzahl von Schichten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Zusammenbau einer Antennenbaugruppe bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: das Verbinden mindestens einer von mehreren Schichten mit einer anderen der mehreren Schichten durch einen Klebstoff, wobei die mehreren Schichten eine Antennenbaugruppe definieren, die mehrere PCB-Schichten einschließlich einer PCB-Baugruppenschicht, einer unteren Patch-Antennenschicht und einer oberen Patch-Antennenschicht sowie mehrere Nicht-PCB-Schichten einschließlich einer dielektrischen Schicht, eines Antennen-Abstandhalters, eines Radom-Abstandhalters und eines Radoms umfasst.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Klebeverbindung ein Epoxid sein.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann jede der mehreren Schichten, die die Patch-Antennengruppe bilden, im Wesentlichen planar sein und parallel zueinander in einer Stapel-Baugruppe ausgerichtet werden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Schichten durch Druck, der durch eine Presse ausgeübt wird, miteinander verbunden werden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Klebstoff durch Wärme- oder UV-Behandlung ausgehärtet werden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann mindestens eine der mehreren Nicht-PCB-Schichten einen Kunststoff umfassen, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethylen (PE), linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET) und Polyvinylchlorid (PVC) besteht.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die klebende Verbindung in einem vorbestimmten Muster zwischen zwei benachbarten Schichten in der Vielzahl der Schichten liegen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Klebeverbindung in einem vorbestimmten Muster erfolgen, um eine Entlüftung zwischen den Zellen zu ermöglichen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Schichten einen Radom umfassen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Schichten einen Radom-Abstandhalter umfassen, wobei der Radom durch die Klebeverbindung mit dem Radom-Abstandhalter verbunden ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Radom-Abstandhalter eine Rahmenstruktur mit einer Vielzahl von Zellwänden umfassen, die ein erstes und ein zweites Ende haben und eine Vielzahl von Öffnungen definieren, wobei die Klebeverbindung ein Muster ist, das mit den ersten und zweiten Enden der Vielzahl von Zellwänden ausgerichtet ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Leiterplattenschichten (PCB-Schichten) eine obere Patch-Antennenschicht und eine untere Patch-Antennenschicht umfassen, wobei jede Schicht eine Vielzahl von Antennen-Patch-Elementen aufweist und die Klebeverbindung in einem Muster um die Antennenelemente herum verläuft.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Schichten einen Antennen-Abstandhalter enthalten, der durch die Klebeverbindung mit der oberen und unteren Patch-Antennenschicht verbunden ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Antennen-Abstandhalter eine Rahmenstruktur umfassen, die eine Vielzahl von Zellwänden mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist und eine Vielzahl von Öffnungen definiert, wobei die Klebeverbindung in einem Muster angeordnet ist, das mit dem ersten und zweiten Ende der Vielzahl von Zellwänden ausgerichtet ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Vielzahl der Nicht-PCB-Schichten außerdem einen dielektrischen Abstandhalter enthalten, der durch die Klebeverbindung mit der Unterseite der unteren Patch-Antenne verbunden ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Antennenbaugruppe außerdem eine Leiterplattenbaugruppe umfassen, wobei die Leiterplattenbaugruppe durch die Klebeverbindung mit dem dielektrischen Abstandhalter verbunden ist.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Klebstoff der Klebeverbindung einen Durometerwert im Bereich von 25 bis 100 (Shore A) aufweisen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Menge des für die Klebeverbindung verwendeten Klebstoffs an der Unterseite der Antennenbaugruppe größer sein als an der Oberseite.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann ein Verfahren das Aufbringen des Klebstoffs in einem vorbestimmten Muster auf eine Oberfläche einer der mehreren Schichten umfassen.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Klebstoff durch eine Schablonenstrukturierung auf eine Oberfläche der einen der mehreren Schichten aufgebracht werden.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann der Klebstoff in einem vorgegebenen Muster aufgetragen werden, das Entlüftungsöffnungen vorsieht.
In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann ein Verfahren das Aushärten des Klebstoffs.
Figurenliste

1 ist ein nicht maßstabsgetreues Diagramm, das ein einfaches Beispiel für die Kommunikation in einem Satellitenkommunikationssystem gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2A ist eine isometrische Draufsicht, die eine beispielhafte Antennenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2B ist eine isometrische Ansicht von unten, die eine beispielhafte Antennenvorrichtung aus 2A darstellt und ein an einem Fuß befestigtes Gehäuse zeigt, wobei der Fuß gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung an einer Oberfläche befestigt ist;
3A ist eine isometrische Explosionsdarstellung einer beispielhaften Antennenvorrichtung mit dem Gehäuse und der Antennenstapel-Baugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3B und 3C sind Querschnittsansichten der Gehäusebaugruppe der Antennenbaugruppe von 2A und 2B;
4 ist eine Querschnittsansicht des Antennenstapels der Antennenvorrichtung von 3;
5A ist eine Draufsicht auf eine obere Patch-Antennenschicht der Antennenstapel-Baugruppe der Antennenvorrichtung von 3;
5B ist eine Nahansicht des Radom-Abstandhalters der Antennenstapel-Baugruppe der Antennenvorrichtung von 3, die die oberen Antennenelemente in den Öffnungen des Radom-Abstandhalters zeigt;
5C ist eine Draufsicht auf die obere Patch-Antennenschicht der Antennenstapel-Baugruppe der Antennenvorrichtung von 3;
5D ist eine Draufsicht auf den Antennen-Abstandhalter der Antennenstapel-Baugruppe der Antennenvorrichtung von 3;
5E ist eine Draufsicht auf die untere Patch-Antennenschicht der Antennenstapel-Baugruppe der Antennenvorrichtung von 3;
6A und 6B sind isometrische Ansichten eines einzelnen Antennenelements in einer Antennenelementgruppe in der Antennenstapel-Baugruppe der Antennenvorrichtung von 3;
7A ist eine Teilquerschnittsansicht der Antennenvorrichtung von 3, die die Antennenstapel-Baugruppe im Inneren des Gehäuses zeigt;
7B ist eine Nahansicht eines Teilquerschnitts der Antennenvorrichtung von 3, die das Befestigungssystem zeigt;
7C ist eine isometrische Teilschnittansicht der Antennenvorrichtung von 3;
Die , und sind Draufsichten von Klebemustern auf den verschiedenen Schichten des Antennenstapels gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
9A und 9B sind isometrische Explosionsansichten, die eine beispielhafte Antennenvorrichtung mit einem dielektrischen Abstandhalter gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen;
10 ist eine Draufsicht auf ein Chassis der Antennenvorrichtung von 3;
11A und 11B sind isometrische Teilschnittansichten, die ein gelöstes und eingerastetes Befestigungssystem für die Antennenbaugruppe der 2A und 2B gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigen;
12 ist eine Explosionsdarstellung der Komponenten der Gehäusebaugruppe der Antennenbaugruppe der 2A und 2B gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
13 ist eine Nahansicht eines Teilquerschnitts der Antennenbaugruppe aus 2A und 2B, die die Wärmeübertragungswege gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt;
14 und 15 sind Datenschemata, die die Wärmeübertragungseffekte der Antennenbaugruppe der 2A und 2B im Betrieb gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigen;
Die und sind isometrische Ansichten einer Antennenvorrichtung mit einem Umfassungsabschnitt in verschiedenen Konfigurationen relativ zu einem Montagesystem gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
18 und 19 sind Explosionsansichten der Antennenvorrichtung aus 16 und 17 aus der Perspektive von oben bzw. unten;
20 ist eine seitliche Explosionsansicht der Antennenvorrichtung der 16 und 17;
21 und 22 sind Explosions- und Teilquerschnittsansichten eines Radom-Abschnitts der Antennenvorrichtung von 16 und 17;
23 und 24 sind isometrische Ansichten und Draufsichten eines Chassis-Abschnitts der Antennenvorrichtung von 16 und 17;
25 ist eine isometrische Ansicht eines Teils des Chassis-Abschnitts der Antennenvorrichtung der 16 und 17 aus der Nähe;
26 und 27 sind isometrische Ansichten und Bodenansichten des Chassis-Abschnitts der Antennenvorrichtung von 16 und 17, die einen Kühlkörper zeigen;
28, 29 und 30 sind Explosionsansichten des Montagesystems der Antennenvorrichtung der 16 und 17;
31 und 32 sind Teilquerschnittsansichten einer Scharnierbaugruppe für ein Montagesystem der Antennenvorrichtung der 16 und 17; und
33A, 33B und 33C sind Seitenansichten der Antennenvorrichtung von 16 und 17, die die Antennenvorrichtung in verschiedenen Neigungspositionen zeigen.

ZUSAMMENFASSUNG
**Der zusammenfassende Abschnitt wird nach Überprüfung der Ansprüche durch die Erfinder ausgefüllt**
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung werden nachstehend im Detail erörtert. Während die Konzepte der vorliegenden Offenbarung für verschiedene Modifikationen und alternative Formen geeignet sind, wurden spezifische Ausführungsformen davon beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt und werden hier im Detail beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass es nicht die Absicht ist, die Konzepte der vorliegenden Offenbarung auf die besonderen Formen zu beschränken, die offengelegt werden, sondern im Gegenteil, die Absicht ist, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abzudecken, die mit der vorliegenden Offenbarung und den beigefügten Ansprüchen übereinstimmen.
In den Zeichnungen können einige Struktur- oder Verfahrensmerkmale in bestimmten Anordnungen und/oder Reihenfolgen dargestellt sein. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass solche spezifischen Anordnungen und/oder Reihenfolgen nicht unbedingt erforderlich sind. Vielmehr können solche Merkmale in einigen Ausführungsformen in einer anderen Weise und/oder Reihenfolge angeordnet sein als in den illustrativen Figuren dargestellt. Darüber hinaus bedeutet die Erwähnung eines Struktur- oder Verfahrensmerkmals in einer bestimmten Abbildung nicht, dass dieses Merkmal in allen Ausführungsformen erforderlich ist, und in einigen Ausführungsformen kann es nicht enthalten sein oder mit anderen Merkmalen kombiniert werden.
Verweise in der Beschreibung auf „genau eine Ausführungsform“, „eine Ausführungsform“, „eine anschauliche Ausführungsform“ usw. weisen darauf hin, dass die beschriebene Ausführungsform ein bestimmte Einrichtung, eine bestimmte Struktur oder ein bestimmtes Merkmal enthalten kann, aber nicht jede Ausführungsform notwendigerweise diese bestimmte Einrichtung, diese Struktur oder dieses Merkmal enthalten muss. Außerdem beziehen sich solche Ausdrücke nicht unbedingt auf dieselbe Ausführungsform. Wenn ein bestimmte Einrichtung, eine bestimmte Struktur oder ein bestimmtes Merkmal in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wird, wird ferner geltend gemacht, dass es zum Wissen eines Fachmanns gehört, diese Einrichtung, diese Struktur oder dieses Merkmal in Verbindung mit anderen Ausführungsformen zu beeinflussen, unabhängig davon, ob sie ausdrücklich beschrieben sind oder nicht. Ausdrücke wie „ober“, „unter“, „oben“, „unten“, „senkrecht“, „waagerecht“, „seitlich“ in der vorliegenden Offenbarung dienen der Orientierung des Lesers in Bezug auf die Zeichnungen und sollen nicht die erforderliche Ausrichtung der Komponenten darstellen oder den Ansprüchen Beschränkungen in der Ausrichtung verleihen.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Antennenvorrichtungen einschließlich Antennensystemen, die zum Senden und/oder Empfangen von Hochfrequenzsignalen zu und/oder von einem Satelliten oder einer Satellitenkonstellation bestimmt sind.
Die Antennensysteme der vorliegenden Offenbarung können in Kommunikationssystemen eingesetzt werden, die Netzwerkkommunikation mit hoher Bandbreite und niedriger Latenz über eine Satellitenkonstellation bereitstellen. Eine solche Satellitenkonstellation kann sich in einer nicht geosynchronen Erdumlaufbahn (GEO) befinden, z. B. in einer niedrigen Erdumlaufbahn (LEO). 1 zeigt eine nicht maßstabsgetreue Ausführungsform eines Antennen- und Satellitenkommunikationssystems 100, in dem Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung implementiert werden können. Wie in 1 dargestellt, ist ein erdgebundener Endpunkt oder ein Benutzerterminal 102 an einem Ort direkt oder indirekt auf der Erdoberfläche installiert, wie z. B. ein Haus oder ein anderes Gebäude, ein Turm, ein Fahrzeug oder ein anderer Ort, an dem ein Kommunikationszugang über ein Satellitennetz gewünscht wird. Ein erdgebundenes Endgerät 102 kann sich in der Troposphäre der Erde befinden, etwa in einer Entfernung von etwa 10 Kilometern (ungefähr 6,2 Meilen)von der Erdoberfläche, und/oder in der Stratosphäre der Erde, etwa in einer Entfernung von etwa 50 Kilometern (ungefähr 31 Meilen) von der Erdoberfläche, zum Beispiel auf einem geografisch ortsfesten oder im Wesentlichen ortsfesten Objekt, wie einer Plattform oder einem Ballon.
Zwischen dem Endpunkt-Terminal 102 und einem Satelliten 104 kann ein Kommunikationspfad aufgebaut werden. In der dargestellten Ausführungsform stellt der erste Satellit 104 seinerseits einen Kommunikationspfad zu einem Gateway-Terminal 106 her. In einer anderen Ausführungsform kann der Satellit 104 vor der Kommunikation mit einem Gateway-Terminal 106 einen Kommunikationspfad zu einem anderen Satelliten aufbauen. Das Gateway-Terminal 106 kann physisch über Glasfaser, Ethernet oder eine andere physische Verbindung mit einem Bodennetzwerk 108 verbunden sein. Bei dem Bodennetzwerk 108 kann es sich um jede Art von Netzwerk handeln, einschließlich des Internets. Während ein Satellit 104 dargestellt ist, kann die Kommunikation mit und zwischen einer Konstellation von Satelliten erfolgen.
Der Endpunkt oder das Benutzerterminal 102 kann zum Beispiel eine Antennenvorrichtung 200 umfassen, wie in den und dargestellt. Wie dargestellt, kann die Antennenvorrichtung eine Gehäusebaugruppe 202 umfassen, die einen Radom-Abschnitt 206 und eine untere Umfassung 204 enthält, die mit dem Radom-Abschnitt 206 verbunden ist. Die Gehäusebaugruppe 202 kann auch ein Chassis-Abschnitt 345 (siehe 3) zusätzlich zu oder anstelle einer unteren Umfassung enthalten. Ein Antennensystem und andere elektronische Komponenten, wie unten beschrieben, sind innerhalb der Gehäusebaugruppe 202 angeordnet. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die Antennenvorrichtung 200 und ihr Gehäuse 202 Materialien für Haltbarkeit und Zuverlässigkeit in einer Außenumgebung sowie zur Erleichterung des Sendens und/oder Empfangens von Hochfrequenzsignalen zu und/oder von einem Satelliten oder einer Konstellation von Satelliten mit den Satelliten 104 enthalten.
2B zeigt eine perspektivische Ansicht der Unterseite der Antennenvorrichtung 200. Wie dargestellt, kann die Antennenvorrichtung 200 eine untere Umfassung 204 umfassen, die mit dem Radom-Abschnitt 206 verbunden ist und das Gehäuse 202 bildet. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Montagesystem 210 einen Fuß 216 und einen Sockel 218. Die Basis 218 kann an einer Oberfläche S befestigt werden und so ausgebildet sein, dass sie einen unteren Teil des Fußes 216 aufnimmt. Der Fuß 216, der als einzelner Befestigungsfuß dargestellt ist, kann durch einen im Allgemeinen hohlen zylindrischen oder röhrenförmigen Körper definiert sein, obwohl auch andere Formen verwendet werden können. Bei einer hohlen Konfiguration können sich alle notwendigen Kabel oder elektrischen Verbindungen 220 in das Innere des Fußes 204 und bis in das Gehäuse 202 der Antennenvorrichtung 200 erstrecken.
Ein Kippmechanismus 240 (Einzelheiten nicht dargestellt), der im unteren Gehäuse 204 angeordnet ist, ermöglicht ein gewisses Maß an Neigung, um die Stirnseite des Radom-Abschnitts 206 in einer Vielzahl von Winkeln auszurichten, um die Kommunikation zu optimieren und das Abfließen von Regen und Schnee zu ermöglichen (siehe 33A, 33B, 33C). Eine solche Neigung kann automatisch oder manuell erfolgen.
Wie nachstehend näher erläutert, wird in den eine alternative Ausführungsform einer Antennenvorrichtung gezeigt, die Unterschiede in Bezug auf den Radom-Abschnitt, das Chassis, den Fuß und die Basis aufweist.
Zurück zu 1: Die Antennenvorrichtung 200 ist so ausgebildet, dass sie auf einer Montagefläche S montiert werden kann, um einen ungehinderten Blick auf den Himmel zu ermöglichen. Als nicht einschränkende Beispiele kann die Antennenvorrichtung 200 an einer ortsfesten Position auf der Erde montiert werden, z. B. auf dem Dach oder der Wand eines Gebäudes, einem Turm, einer natürlichen Struktur, einer Bodenfläche, einer atmosphärischen Plattform oder einem Ballon, oder auf einem sich bewegenden Fahrzeug, wie einem Landfahrzeug, Flugzeug oder Boot, oder auf einer anderen geeigneten Montagefläche mit ungehinderter Sicht auf den Himmel für die Satellitenkommunikation.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Antennenvorrichtung 200 ein Antennensystem, das zum Senden und/oder Empfangen von Hochfrequenzsignalen zu und/oder von einem Satelliten oder einer Konstellation von Satelliten ausgelegt ist. Das Antennensystem ist, wie unten beschrieben, in der Gehäusebaugruppe 202 angeordnet und kann eine Antennenöffnung 208 (siehe 2A und 5A) umfassen, die einen Bereich zum Senden und Empfangen von Signalen definiert, wie z. B. ein phasengesteuertes Antennensystem oder ein anderes Antennensystem. Neben der Antennenöffnung 208 kann die Antennenvorrichtung 200 weitere elektronische Komponenten innerhalb der Gehäusebaugruppe 202 enthalten, die beispielsweise Strahlformer, ein Modem, eine WLAN-Karte und/oder WLAN-Antennen, eine GPS-Antenne sowie andere Komponenten umfassen können, aber nicht darauf beschränkt sind.
Wie in der Explosionsdarstellung von 3 zu sehen ist, umfasst die Gehäusebaugruppe 202 der Antennenvorrichtung 200 einen Chassis-Abschnitt 345 zur Aufnahme einer Antennenstapel-Baugruppe 300 und anderer elektronischer Komponenten. Der Chassis-Abschnitt 345 kann auch als Wärmeverteiler dienen, um die Wärme von leitenden Elementen in der Antennenvorrichtung 200 an die Umgebung abzugeben. Wie bereits erwähnt, umfasst die Gehäusebaugruppe 202 auch den Radom-Abschnitt 206 (dargestellt als Teil der Antennenstapel-Baugruppe 300) zum Schutz der Antennenstapel-Baugruppe 300 und anderer elektronischer Komponenten, die innerhalb der Gehäusebaugruppe 202 angeordnet sind. Die Gehäusebaugruppe 202 der dargestellten Ausführungsform umfasst auch eine untere Umfassung 204.
Wie in 3 dargestellt, umfasst die Antennenstapel-Baugruppe 300 eine Vielzahl von Antennenkomponenten, die eine Leiterplatten-Baugruppe (PCB) 380 umfassen können, die so ausgebildet ist, dass sie mit anderen elektrischen Komponenten verbunden werden kann, die innerhalb der Gehäusebaugruppe 202 angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Antennenstapel-Baugruppe 300 eine phasengesteuerte Antennenbaugruppe, die aus einer Vielzahl von einzelnen Antennenelementen (siehe 6A und 6B) besteht, die in einer Gruppe ausgebildet sind (siehe 5A und 5B). Die Komponenten der phasengesteuerten Gruppenantennenbaugruppe können mechanisch und elektrisch von einer Leiterplattenbaugruppe (PCB) 380 getragen werden.
RADOM-ABSCHNITT DES GEHÄUSES
Unter Bezugnahme auf die und wird nun der Radom-Abschnitt 206 des Gehäuses 202 für die Antennenvorrichtung 200 näher beschrieben. Der Radom-Abschnitt 206 ist eine strukturelle Oberfläche oder ein Gehäuse, das die Antennenstapel-Baugruppe 300 schützt und eine Umweltbarriere und Stoßfestigkeit bietet. Wie weiter unten im Detail beschrieben, kann der Radom-Abschnitt 206 Einrichtungen zum Schutz vor Schnee, Regen und anderen Verschmutzungen und Feuchtigkeit aufweisen.
Bei der Hochfrequenzkommunikation kann das Vorhandensein von Wasser die Übertragung und/oder den Empfang elektromagnetischer Signale durch die Antennenöffnung 208 abschwächen. Daher sind Radom-Abschnitte gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung so konstruiert, dass sie die Ansammlung von Schnee, Regen und anderer Feuchtigkeit abschwächen. Zusätzlich zu den Konstruktionsmerkmalen für die Haltbarkeit unter verschiedenen Umgebungsbedingungen können die hier beschriebenen Radom-Abschnitte aus einem Material bestehen, das die vom Antennensystem der Antennenvorrichtung 200 übertragenen oder empfangenen Hochfrequenzsignale nur minimal dämpft.
Bezug nehmend auf 2A hat der Radom-Abschnitt 206 in der dargestellten Ausführungsform eine ebene obere Fläche 220, die sich von einem ersten Ende 222 zu einem zweiten Ende 224 erstreckt. In der dargestellten Ausführungsform hat der Radom-Abschnitt 206 eine kreisförmige, ebene Oberseite 220. In anderen Ausführungsformen kann der Radom-Abschnitt 206 jedoch eine andere Form für den ebenen Teil der Oberseite haben, wie beispielsweise quadratisch, eiförmig, rechteckig, polygonal oder eine andere geeignete Form.
In der dargestellten Ausführungsform von 2 befindet sich das erste Ende 222 an der ersten Außenkante 226 des Radom-Abschnitts 206 und das zweite Ende 224 an der zweiten Außenkante 228 des Radom-Abschnitts 206. In anderen Ausführungsformen muss sich die ebene Oberseite 220 nicht von der ersten Außenkante 226 zur zweiten Außenkante 228 des Radom-Abschnitts 206 erstrecken. Stattdessen kann sich die ebene Oberseite 220 nur über einen Teil der Strecke von der ersten Außenkante zur zweiten Außenkante des Radom-Abschnitts 206 erstrecken. Beispielsweise kann die ebene Oberseite 220 des Radom-Abschnitts 206 eine erhöhte ebene Oberseite zwischen den Außenkanten aufweisen. Auch wenn in der Abbildung eine ebene Oberseite dargestellt ist, kann ein geeignetes Radom in anderen Ausführungsformen eine Krümmung über seine Oberfläche aufweisen, anstatt eben zu sein.
Unter Bezugnahme auf die und ist der Radom-Abschnitt 206 so gestaltet und ausgebildet, dass er eine gleichmäßige Dicke vom ersten Ende 222 bis zum zweiten Ende 224 der ebenen Oberseite 220 aufweist. Unter Bezugnahme auf die 3 und 5A sind die einzelnen Antennenelemente 304, die die Antennengruppe 308 bilden, das die Antennenöffnung 208 der dargestellten Ausführungsform definiert, so ausgebildet, dass sie gleichmäßig von der ebenen oberen Oberfläche 220 des Radom-Abschnitts 206 beabstandet sind. Eine untere ebene Fläche des Radom-Abschnitts 206 (siehe 4) ist so gestaltet, dass sie an eine obere Fläche einer Patch-Antennen-Baugruppe 334 angrenzt und/oder von dieser gleichmäßig beabstandet ist, wie nachstehend ausführlicher beschrieben.
Ein vorteilhafter Effekt einer ebenen Oberseite 220 für den Radom-Abschnitt 206 ist, dass die flache Oberfläche eine minimale Abstimmung spezifischer Antennenelemente 212 in einer Antennengruppe ermöglicht, um Unterschiede in der Radomdicke und/oder Unterschiede im Abstand zwischen dem Radom-Abschnitt 206 und jedem der einzelnen Antennenelemente 304 in der Antennengruppe 308 zu berücksichtigen. Bei einer konstanten Dicke des Radom-Abschnitts 206 können alle einzelnen Antennenelemente 304 in der Antennengruppe 308 gleich abgestimmt werden, um die Dämpfung des elektromagnetischen Signals durch den Radom-Abschnitt 206 zu berücksichtigen und auch für die Impedanzanpassung zwischen den Antennenelementen 304 und dem Radom-Abschnitt 206.
Unter Bezugnahme auf die und , die jeweils Explosions- und Querschnittsansichten der Antennenstapel-Baugruppe 300 zeigen, umfasst der Radom-Abschnitt 206 der dargestellten Ausführungsform eine Vielzahl von Schichten 305 und 310. In einem nicht einschränkenden Beispiel umfasst die Vielzahl von Schichten eine Radomschicht (oder Radom) 305 und eine Radom-Abstandhalterschicht (oder Radom-Abstandhalter) 310, um die Antennenöffnung 208 und andere elektrische Komponenten, die mit der Gehäusebaugruppe 202 der Antennenvorrichtung 200 verbunden sind, vor mechanischen Einflüssen und Umwelteinflüssen zu schützen. Der Radom 305 und der Radom-Abstandhalter 310 können zusammen als Radom-Abschnitt oder Radom-Baugruppe 206 bezeichnet werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der Radom 305 als äußere Schicht konzipiert, die der Außenumgebung ausgesetzt ist und mechanische Eigenschaften wie ein gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, einen hohen Elastizitätsmodul für Steifigkeit und Verformungsbeständigkeit sowie einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) aufweist. Um HF-Signale nicht zu behindern, weist der Radom 305 elektrische Eigenschaften wie eine niedrige Dielektrizitätskonstante, einen niedrigen Verlusttangens und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) auf. Darüber hinaus hat der Radom 305 in einigen Ausführungsformen die chemischen Eigenschaften der Verklebbarkeit mit Klebstoff und eine geringe oder nahezu keine Wasseraufnahme. Ohne eine solche Klebefähigkeit kann sich der Radom bei extremen Wetterbedingungen verbiegen.
Der Radom 305 ist so konstruiert, dass es sowohl unter trockenen als auch unter feuchten Bedingungen über Temperaturzyklen zwischen -40°C und 85°C hohe mechanische Werte und elektrische Isolationseigenschaften beibehält-. In einigen Ausführungsformen hat -der Radom 305 eine hohe Streckgrenze und einen ausreichend hohen Modul, um die auf der Radom 305 wirkende Last auf den Radom-Abstandhalter 310 zu verteilen. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat der Radom 305 eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 4. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat der Radom 305 einen Verlusttangens von weniger als 0,001.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der Radom 305 aus einer Glasfaserbasis für mechanische Festigkeit aufgebaut sein. Das Glasfaser(-gewebe) kann mit einem Polymer oder Copolymer aus Polyethylen laminiert werden, das mit Fluor und/oder Chlor funktionalisiert sein kann. Bei dem Laminat kann es sich um ein fluoriertes Polymer (Fluorpolymer) handeln, wie z. B. Polytetrafluorethylen (PTFE) oder ein Copolymer aus Ethylen und Chlortrifluorethylen, wie z. B. Ethylen-Chlortrifluorethylen (ECTFE). Der Radom 232 kann aus glasfaserverstärktem Epoxid-Laminatmaterial bestehen, z. B. FR-4 oder NEMA vom Grad FR-4. In anderen Ausführungsformen kann der Radom 305 aus einer anderen Art von duroplastischem Hochdrucklaminat oder aus einem Verbundwerkstoff bestehen, wie z. B. Glasfaserverbundwerkstoff, Quarzglasverbundwerkstoff, Kevlarverbundwerkstoff oder einem Plattenmaterial, wie z. B. Polycarbonat. Darüber hinaus kann der Radom 305 eine obere hydrophobe Schicht mit einer hydrophoben Farbe oder einer Beschichtung aus Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweisen.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Radarkuppel 305 aus einer ersten Schicht bestehen, die aus Fasermaterial wie Glasfaser- oder Kevlarfasern hergestellt und mit einem Harz wie einem Epoxid- oder Polyethylenterephthalatharz (PET) vorimprägniert ist. Der Radom 305 kann eine oder mehrere zusätzliche Schichten enthalten, die UV-Schutz und/oder Wasserschutz bieten. Beispielsweise kann eine zweite Schicht aus einem fluorierten Polymer (Fluorpolymer) wie Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehen, um die hydrophoben Eigenschaften zu unterstützen, die zum Abperlen von Wassertröpfchen auf der Oberfläche des Radoms 305 führen. Die zweite Schicht kann eine Titandioxid-Dotierung von bis zu 10 % für den UV-Schutz enthalten.
In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Schichten des Radoms 305 durch ein Laminierungsverfahren verbunden werden, das eine Aktivierung der Fluorpolymerschicht für die Verklebung erfordern kann. Eine geeignete Aktivierung kann Natriumätzung, Plasmabehandlung, Beflammung oder andere geeignete Aktivierungsverfahren zur Schaffung von Verbindungsstellen umfassen. In einem anderen, nicht einschränkenden Beispiel kann die Fluorpolymerschicht mit einer Emulsionsbeschichtung auf die erste Schicht des Radoms 305 aufgebracht werden.
Die Dicke des Radoms 305 kann in einem Bereich von weniger als oder gleich 60 mil (1,5 mm), weniger als oder gleich 30 mil (0,76 mm), weniger als oder gleich 20 mil (0,51 mm) oder weniger als oder gleich 10 mil (0,25 mm) liegen. Die Dicke kann von den Umgebungsbedingungen abhängen, in denen sich die Antennenvorrichtung 100 befindet, z. B. kann eine größere Dicke des Radoms 305 an geografischen Standorten mit rauen Wetterbedingungen, wie starkem Regen und Hagel, verwendet werden. Ein dünneres Radom 305 kann jedoch die HF-Signaldämpfung von der Antennengruppe verringern. In einer Ausführungsform hat die Radarkuppel 305 eine Dicke von 0,5 mm.
Ein Radom-Abstandhalter 310 unterstützt der Radom 305 beim mechanischen Schutz und beim Schutz vor Umwelteinflüssen für die Antennenöffnung 208 und andere elektrische Komponenten innerhalb der Gehäusebaugruppe 202 der Antennenvorrichtung 200. Der Radom-Abstandhalter 310 sorgt auch für einen geeigneten Abstand zwischen den Antennenelementen der Antennenöffnung 208 und der äußeren Oberseite 220 des Radoms 305.
In einem nicht einschränkenden Beispiel ist der Radom-Abstandhalter 310 eine Kunststoff- oder Schaumstoffschicht mit Eigenschaften wie niedriger Dielektrizitätskonstante, niedrigem Verlusttangens, guter Druckfestigkeit und einem geeigneten Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK). Darüber hinaus kann der Radom-Abstandhalter 310 mit Klebstoff verklebt werden, um ihn mit anderen Schichten in der Antennenstapel-Baugruppe 300 zu verbinden.
Wie der Radom 305 ist auch der Radom-Abstandhalter 310 so konzipiert, dass es sowohl unter trockenen als auch unter feuchten Bedingungen bei Temperaturschwankungen zwischen - 40°C und 85°C hohe mechanische Werte und elektrische Isoliereigenschaften beibehält. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat der Radom-Abstandhalter 310 eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 1,0. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat der Radom-Abstandhalter 310 einen Verlusttangens von weniger als 0,001.
Der Radom 305 kann an einen Radom-Abstandhalter 310 angrenzen oder mit diesem gekoppelt sein, um die äußere Oberseite des Radoms 305 von den Komponenten der Antennenstapel-Baugruppe 300 zu beabstanden. Wie unten ausführlicher beschrieben, kann ein solcher Abstand Vorteile bei der Verringerung der Signaldämpfung aufgrund von Umwelteinflüssen auf die äußere Oberseite des Radoms 305, wie Schmutz, Staub, Feuchtigkeit, Regen und/oder Schnee, bieten.
In einer Ausführungsform kann der Radom 305 mit dem Radom-Abstandhalter 310 verbunden werden, beispielsweise durch Kleben. Wie oben erwähnt, können der Radom 305 und der Radom-Abstandhalter 310 zusammen als Radom-Abschnitt oder Radom-Baugruppe 206 bezeichnet werden. Der Radom-Abstandhalter 310 kann auch eine ebene und kreisförmige Form haben, die der des Radoms 305 entspricht.
Wie in der Querschnittsansicht von 4 zu sehen ist, kann der Radom-Abstandhalter 310 dicker sein als der Radom 305. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat der Radom-Abstandhalter 310 eine solche Dicke, dass der Abstand von der oberen Patch-Antennenschicht zur Oberseite des Radoms im Bereich von mehr als etwa 3,0 mm, weniger als etwa 4,5 mm oder im Bereich von 3,0 mm bis 4,5 mm liegt. Die Dicke des Radom-Abstandhalters 310 wird nachstehend unter Bezugnahme auf BEISPIEL 3 ausführlicher beschrieben.
Der Radom-Abstandhalter 310 kann eine Abstandskonfiguration aufweisen, um der Radom 305 von der Antennenöffnung 208 mit Luft zu beabstanden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Radom-Abstandhalter 310 aus einem Schaumstoffmaterial hergestellt sein, in dessen Struktur Luft angeordnet ist. Abstandhalter aus Schaumstoff können in einigen Umgebungen aufgrund ihrer niedrigeren Dielektrizitätskonstante und geringeren Wärmeleitfähigkeit vorteilhafte Materialien sein. Beispielsweise können SchaumstoffAbstandhalter in kalten Umgebungen (wie in kalten Klimazonen oder bei Antennenvorrichtungen 200 in Flugzeugen) eine isolierende Wirkung für elektrische Komponenten haben.) Ein geeigneter Schaumstoff kann ein Polymethacrylimid (PMI) oder ein Urethanschaum sein. Aber auch andere Schaumstoffe fallen in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung. Im Gegensatz zu anderen hierin beschriebenen Materialien mit Wärmeleitfähigkeit erfordern Schaumstoffe möglicherweise separate Heizsysteme für die Schneeschmelze.
In anderen Ausführungsformen kann der Radom-Abstandhalter 310 eine Rahmenstruktur sein. In einer geeigneten Ausführungsform kann die Rahmenstruktur so gestaltet sein, dass sie Lufträume innerhalb der Struktur des Kunststoffs aufweist. Eine geeignete Rahmenstruktur kann eine Bienenwabenstruktur sein. Eine geeignete Wabenstruktur kann aus einem verlustarmen Kunststoff (z. B. Thermoplast oder einem anderen geeigneten Kunststoff) bestehen, der in einer wabenförmigen Rahmenkonstruktion ausgebildet sein kann.
In anderen Ausführungsformen kann der Radom-Abstandhalter 234 aus Luft bestehen.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform (siehe auch 5B und 11A) umfasst der Radom-Abstandhalter 310 einen inneren Abschnitt 327 und einen äußeren Abschnitt 328. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der innere Abschnitt 327 eine Vielzahl von Zellwänden 316, die eine Vielzahl von Öffnungen 315 definieren (siehe 5B und 11A). Der äußere Abschnitt 328 erstreckt sich um den äußeren Umfang des inneren Abschnitts 327 und kann ein massiver Abschnitt sein, um die Wärmeübertragung um den äußeren Umfang der Antennenvorrichtung 200 zu unterstützen.
Jede der Vielzahl von Zellwänden 316 kann eine Öffnung an der Oberseite, eine Öffnung an der Unterseite und einen vertikalen Weg dazwischen umfassen, der eine Öffnung 315 definiert (siehe 5B und 11A). Jeder vertikale Pfad ist so ausgebildet, dass er vertikal mit einem einzelnen Antennenelement 304 in der Antennengruppe 308 ausgerichtet ist, um einen Luftraum über jedem oberen Patch-Element 330a jedes Antennenelements 304 in der Antennengruppe 308 bereitzustellen. (Siehe 6A und 6B für beispielhafte Antennenelementstrukturen.) Es ist anzumerken, dass jedes der dargestellten Antennenelemente 304 der Antennenstapel-Baugruppe 300 ein oberes Patch 330a und ein unteres Patch 370a umfasst, die voneinander und von einer PCB-Baugruppe 380 beabstandet sind (siehe 6A). Die Vielzahl von Öffnungen 315, die von den Zellwänden 316 definiert werden, können in der Form eines Sechsecks in einer Wabenkonfiguration, wie gezeigt, hergestellt werden, oder können jede beliebige Form haben, einschließlich polygonal, wie ein Quadrat, Rechteck, Sechseck, Achteck, oder können kreisförmig oder oval sein.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Radom-Abstandhalter 310 aus einem geeigneten Material hergestellt werden, um die Festigkeit und Integrität der Antennenstapel-Baugruppe 300 zu gewährleisten und auch um jegliche HF-Interferenz mit den Antennensignalen der Antennengruppe 308 zu vermindern. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben, können die Öffnungen 315 im Radom-Abstandhalter 310 auch so gestaltet und ausgebildet sein, dass der thermische Pfad der Wärme durch die Zellwände 316, die die Öffnungen 315 umgeben, übertragen wird.
In einer Ausführungsform kann der Radom-Abstandhalter 310 aus einem Kunststoff wie Polyethylen (PE), z. B. lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), sowie aus anderen Kunststoffen wie Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyvinylchlorid (PVC) oder anderen geeigneten Polymeren hergestellt werden. Ein geeigneter Kunststoff kann wärmeleitend sein und durch seine Struktur Wärme ableiten, während er gleichzeitig eine niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der Radom-Abstandhalter 310 eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,0 und einen Wärmeleitfähigkeitswert von mehr als 0,35 W/mK oder mehr als 0,45 W/mK aufweisen.
Insbesondere kann LLDPE verwendet werden, das einen Schmelzindex von etwa 10 bis etwa 30 g/min oder alternativ von etwa 15 bis etwa 25 g/min oder alternativ etwa 20 g/min bei 190 °C/2,16 kg aufweist. Ein im Handel erhältliches geeignetes LLDPE ist die Bapolen-Familie der LLDPEs.^® Die aus Kunststoff hergestellten Radom-Abstandhalter 310 können durch Spritzgießen oder ein anderes geeignetes Herstellungsverfahren geformt werden. Außerdem können die Radom-Abstandhalter 310 UV-Zusätze enthalten, um den Radom-Abstandhalter 310 vor UV-Licht zu schützen, das durch der Radom 305 dringt.
Obwohl als einzelne Abstandsschicht dargestellt und beschrieben, kann der Radom-Abstandhalter 310 aus einer Vielzahl von Abstandselementen bestehen, die den Raum zwischen dem Radom-Abschnitt 305 und der oberen Schicht der Patch-Antennen-Baugruppe 334 definieren.
Wie oben erwähnt und in 5B gezeigt, kann jede der mehreren Öffnungen 315 einen vertikalen Pfad enthalten, um mit jedem oberen Patch-Element 330a jedes einzelnen Antennenelements 304 in der Antennengruppe 308 ausgerichtet zu werden. In Anbetracht dieser vertikalen Pfade kann der Radom-Abstandhalter 310 so gestaltet sein, dass er ein geringes Volumen an festem Material aufweist, wobei Luft einen erheblichen Teil des Volumens der Struktur ausmacht. Das Vorhandensein von Luft (was auch als Weglassen von festem Material betrachtet werden kann) im Radom-Abstandhalter 310 verringert die Interferenz mit der Signalkommunikation der Antennenelemente 304. Gleichzeitig sorgt das Vorhandensein von festem Material, aus dem die Zellwände des Radom-Abstandhalters 310 bestehen, für eine Strukturierung der Antennenstapel-Baugruppe 300 und ermöglicht die Ableitung und den Fluss von Wärme von den elektrischen Komponenten der Antennenstapel-Baugruppe 300 durch ihre leitfähigen Zellwände 316.
Wie oben erwähnt und in 5B zu sehen, umfasst der Radom-Abstandhalter 310 einen inneren Abschnitt 327, der eine Vielzahl von Wabenzellenwänden 316 definiert, die eine Vielzahl von Wabenöffnungen 315 definieren, und einen äußeren Abschnitt 328, der sich um den äußeren Umfang des inneren Abschnitts 327 erstreckt. Daher kann der innere Abschnitt 327, der die Wabenzellenwände definiert, nur einen Teil des Radom-Abstandhalters 310 ausmachen. Beispielsweise kann der innere Abschnitt 327 mehr als 75 %, mehr als 85 % oder mehr als 90 %, mehr als 95 % und in einigen Ausführungsformen 100 % der Oberfläche des Radom-Abstandhalters 310 ausmachen. Der äußere Abschnitt 328 des Radom-Abstandhalters 310 kann eine andere Konstruktion aufweisen als der innere Abschnitt 327, z.B. eine massive oder nicht wabenförmige Konstruktion, um dem Radom-Abstandhalter 310 und der Radom-Baugruppe 206 entlang ihres äußeren Umfangs 339 Integrität zu verleihen.
Die Zellwände 316 des Innenteils 327 des Radom-Abstandhalters 310 können einen größeren Anteil an Luft aufweisen, um jegliche HF-Interferenz mit den Antennensignalen der Antennengruppe 308 zu vermindern. In einigen Ausführungsformen ist das volumetrische Verhältnis von Luft zu fester Oberfläche oder dem Körper des Radom-Abstandhalters 310 größer als etwa 50:50, oder alternativ größer als etwa 65:45, oder alternativ größer als etwa 75:25, oder alternativ größer als etwa 80:20, oder alternativ größer als etwa 85:15, oder alternativ größer als etwa 90:10.
Der Radom 305 und der Radom-Abstandhalter 310 können mit Hilfe geeigneter Verbindungsmethoden miteinander verbunden werden, wie weiter unten im Detail beschrieben. Ebenso kann der Radom-Abschnitt 206 mit einer unteren Umfassung 204 verbunden werden, um das Gehäuse 202 der Antennenvorrichtung 200 zu bilden, wie unten ausführlicher beschrieben. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Radom-Abstandhalter 310 eine Vielzahl von vorstehenden Befestigungselementen (siehe 11A und 11B) umfassen, die radial um seinen Umfang herum angeordnet sind, um mit der unteren Umfassung 204 verbunden zu werden, um einen Innenraum des Gehäuses 202 zu bilden (wie nachstehend ausführlicher beschrieben). In anderen Ausführungsformen kann der Radom-Abschnitt 206 anstelle einer unteren Umhüllung mit einem Chassis verbunden werden, wie unten ausführlicher beschrieben (siehe 18).
Die Abschwächung des HF-Signals durch die Verringerung der Verstärkung kann infolge von Regen- oder Feuchtigkeitsansammlungen auf der ebenen Oberseite 220 des Radom-Abschnitts 206 erheblich sein. Was die Ansammlung von Regen und Feuchtigkeit anbelangt, so hat Wasser eine signifikante relative Dielektrizitätskonstante, die eine nicht-triviale Grenzfläche für eine Antennenöffnung bilden kann, was zu HF-Reflexion führt. Eine solche HF-Reflexion führt zu einer Verschlechterung der Verstärkung des HF-Signals.
Die Ansammlung von Schnee auf der ebenen Oberseite 220 des Radom-Abschnitts 206 erwies sich im Allgemeinen nicht als so beeinträchtigend für die HF-Signalleistung wie die Ansammlung von Wasser. Es wurde jedoch festgestellt, dass Schnee mit einem beliebigen Feuchtigkeitsgehalt, wie z. B. Schnee bei oder nahe 0 °C, oder schmelzender Schnee oder Eis, der zu einer Wasseransammlung auf der ebenen oberen Oberfläche 220 des Radom-Abschnitts 206 führt, die HF-Signalleistung erheblich beeinträchtigt.
Zur Abschwächung der Feuchtigkeit und zur Unterstützung des Abflusses von Wasser oder Feuchtigkeit, die sich auf dem Radom 232 ansammeln, kann die ebene Oberseite 220 des Radoms 232 eine obere hydrophobe Schicht (nicht dargestellt) mit geringer Oberflächenenergie aufweisen, damit das Wasser abperlt und sich nicht ausbreitet. Nicht einschränkende Beispiele für eine obere hydrophobe Schicht können eine Schicht mit hydrophober Farbe oder eine Beschichtung aus Polytetrafluorethylen (PTFE) sein. In anderen, nicht einschränkenden Beispielen kann der Radom 232 Zusätze, wie z. B. Plattierungsmittel, innerhalb des Radoms 232 enthalten, um dem Radom 232 hydrophobe Eigenschaften zu verleihen.
Zusätzlich zu den Oberflächenbehandlungen für die ebene Oberseite 220 des Radom-Abschnitts 206 kann die Neigung des Radom-Abschnitts 206, wie unten ausführlicher beschrieben (siehe 18A, 18B, 18C), dazu beitragen, die Ansammlung von Schnee und Feuchtigkeit zu verringern.
Zur Abschwächung der Signalabschwächung aufgrund der verweilenden Anwesenheit von Regentropfen ist die obere Fläche 220 des Radom-Abschnitts 206 in einem vorbestimmten Abstand von der Antennenöffnung 208 angeordnet. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellt der Radom-Abstandhalter 310 dem Radom-Abschnitt 206 (wie oben beschrieben) eine geeignete Dicke zur Verfügung, um die obere Oberfläche 220 des Radom-Abschnitts 206 in einem vorbestimmten Abstand von der oberen Patch-Schicht 330 der Antennenelemente 306 der Antennengruppe 304 zu beabstanden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Oberseite des Radom-Abschnitts 206 äquidistant von dem oberen Patch-Antennenelement jedes einzelnen Antennenelements in der Antennengruppe in einem Abstand von mindestens 3,0 mm beabstandet.
BEISPIEL 1: RADOM-SCHNEESCHUTZ
Der Radom reduziert die Auswirkungen der Verstärkungsabschwächung aufgrund von Schneeansammlungen. Ohne Radom und mit 1 Zoll Schnee auf der Antennenöffnung wurde eine Verschlechterung der Empfangsleistung von 4 dB (Empfang) und 9 dB (Senden) festgestellt. Die minimale Verschlechterung der Empfangsleistung betrug bei allen Versuchen 0,7 dB und 2,2 dB (mit bzw. ohne Radom). Die entsprechende minimale Verschlechterung betrug 7,8 dB bzw. 19,4 dB (mit bzw. ohne Radom). Mit einem Radom aus etwa 3,0 mm dickem Schaumstoff gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wurde die Verstärkungsabschwächung auf 0,8 dB (Empfang) und 2,6 dB (Senden) reduziert.
BEISPIEL 2: ABSCHWÄCHUNG DES REGENS IM RADOM
Der Radom verringert die durch Wasseransammlungen verursachte Verschlechterung. Ohne Radom und mit Wasseransammlung an der Antennenöffnung wurde eine Verstärkungsabschwächung von bis zu 3 dB festgestellt. Mit einem Radom aus etwa 3,0 mm dickem Schaumstoff gemäß den Ausführungen der vorliegenden Offenbarung wurde die Verstärkungsabschwächung auf etwa 1 dB reduziert.
BEISPIEL 3: OPTIMIERTE DICKE DES RADOMS
Es wurden vier Radomabstände gemessen (wobei sich der Abstand von der Oberseite des Radoms bis zur Oberseite der Antennenöffnung erstreckte), um die Auswirkung auf die Verstärkungsabschwächung infolge von Regenansammlungen zu bewerten: 1,5 mm, 3,0 mm, 4,5 mm und 6,0 mm. Die Daten zeigten eine signifikante Verringerung der Verstärkungsabschwächung bei einer Radomdicke von 3,0 mm. Bei einer Radomdicke von mehr als 3,0 mm war eine zusätzliche Verringerung der Verstärkungsabschwächung nominal.
CHASSIS UND/ODER UNTERER UMFASSUNGSTRÄGER DER ANTENNENSTAPEL-BAUGRUPPE
Unter Bezugnahme auf 3 werden nun der Chassis-Abschnitt 345 und die unteren Umfassungsabschnitte 204 der Gehäusebaugruppe 202 ausführlicher beschrieben. Der Chassis-Abschnitt 345 trägt die elektronischen Einrichtungen der Antennenvorrichtung 200, einschließlich des Radom-Abschnitts 206, der Antennengruppe 308, der Leiterplattenbaugruppe 380 und anderer elektrischer Komponenten, die in der Gehäusebaugruppe 202 enthalten sind, wie z. B. Strahlformer, Modem, GPS, Wi-Fi-Karte, Wi-Fi-Antennen usw. Der Chassis-Abschnitt 345 kann ein Wärmeverteiler sein, der so gestaltet und ausgebildet ist, dass er die von den verschiedenen elektrischen Komponenten erzeugte Wärme nach außen ableitet.
In der dargestellten Ausführungsform von 3 ist die untere Umfassung 204 der unterste Teil der Gehäusebaugruppe 202 der Antennenvorrichtung 200, die so ausgebildet ist, dass sie die in der Gehäusebaugruppe 202 enthaltenen Komponenten trägt und umschließt. In der dargestellten Ausführungsform (siehe 7A) ist eine erste innere Kammer 355 zwischen dem Chassis 345 und dem Radom-Abschnitt 206 definiert, um die Antennenöffnung 208 auf der PCB-Baugruppe 380 und die elektronischen Einrichtungen der Antennenstapel-Baugruppe 300 zu tragen. Die untere Umfassung 204 kann eine zweite innere Kammer 356 zwischen der unteren Umfassung 204 und dem Chassis 345 bilden. In der zweiten inneren Kammer 356 können sich Komponenten befinden, die mit dem Kippmechanismus für die Antennenvorrichtung 200 zusammenhängen.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform umfasst das Chassis 345 eine Innenwand 347. Innerhalb der Innenwand 347 umfasst das Chassis eine Stützplattform 349 und einen oder mehrere Muldenabschnitte 350, die eine Vielzahl von Taschenabschnitten 350 umfassen können. Die Stützplattform 349 umfasst ein Verbindungssystem, das als eine Vielzahl von Verbindungstegen 348 dargestellt ist, die sich von ihr aus erstrecken, um die elektronischen Einrichtungen der Antennenstapel-Baugruppe 300 zu stützen. In der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Verbindungsschienen 348 seitlich und parallel zueinander.
Die Verbindungstege 348 des Chassis 345 bieten mehrere Verbindungspunkte zwischen der Antennenstapel-Baugruppe 300 und dem Chassis-Abschnitt 204, um das Ausbeulen der Leiterplattenbaugruppe 380 (als Folge von Temperaturschwankungen) zu verringern. In früheren Systemen wurden Leiterplatten (PCB) im Allgemeinen mit dem Chassis verschraubt. Eine solche Schraubenkonfiguration ist nur schwer so zu konstruieren, dass sie dem Knicken standhält.
Die Antennenstapel-Baugruppe 300 kann mit einem Klebstoff mit geringer Steifigkeit an die Verbindungstege 348 geklebt werden, um das Ausbeulen weiter zu verringern. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist der Klebstoff ein Acrylschaumklebstoff. In einigen Ausführungsformen beträgt der Schermodul einer 0,5 mm langen Klebefläche weniger als 0,34 MPa. In einigen Ausführungsformen ist die Scherdehnungsfähigkeit der Klebefuge größer als 150 %. Der Klebstoff ermöglicht die Verteilung von Spannungen, die Absorption von Stößen und hat die Flexibilität, sich auszudehnen und zusammenzuziehen, um sich extremen Temperaturen anzupassen, ohne sich von den Komponenten zu lösen, mit denen er verbunden ist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Klebstoff ein VHB-Klebeband sein, das von der 3M Corporation hergestellt wird. Ein solcher Klebstoff kann eine schlechte Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Obwohl als Verbindungstege 348 dargestellt, fallen auch andere Konfigurationen von Chassis-Klebesystemen, die das Ausbeulen einer Leiterplattenbaugruppe vermindern sollen, in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Klebesystem ein Gitter aus Klebestäbe anstelle von Verbindungstegen umfassen.
Wie in 10 dargestellt, erstrecken sich ein oder mehrere (Ring-)Muldenabschnitte 350 um mindestens einen Teil des äußeren Umfangs der Trägerplattform 349 des Chassis 345. Die Muldenabschnitte 350 bieten Platz für Komponenten der elektronischen Einrichtungen der Antennenvorrichtung 200, wie z. B. Leistungsinduktoren. Verschiedene leitende Vorsprünge 385 können sich von den Muldenabschnitten aus erstrecken, um den elektronischen Komponenten des Antennensystems außerhalb der Bereiche der Verbindungstege 348 zusätzliche Unterstützung und thermische Abfederung zu bieten. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können die leitenden Vorsprünge 385 aus einem Metallmaterial, wie z. B. Aluminium, oder einem thermischen Zwischenschichtmaterial (TIM) bestehen und einen thermischen Pfad für die Wärmeableitung bilden.
Das Gehäuse kann aus jedem geeigneten Material hergestellt werden. In einer Ausführungsform kann das Chassis 345 aus Metall, wie z. B. Aluminium, oder einem anderen leitfähigen Material bestehen, um einen Wärmepfad für die Wärmeableitung von den abstrahlenden Komponenten in der Antennenvorrichtung 200 bereitzustellen. Der Chassis-Abschnitt 204 kann als einzelnes Teil hergestellt werden, zum Beispiel durch ein Verfahren zur integralen Formung eines Teils, wie ein Gussverfahren. Die Verbindungsstege 348 und die Muldenabschnitte 350 tragen beide zur Steifigkeit des Chassis-Abschnitts 204 bei. Eine solche Steifigkeit bietet Vorteile bei der Haltbarkeit. Darüber hinaus unterstützen die Verbindungsstege 348 und die Muldenabschnitte 350 das Fließen der Form während der Herstellung.
Das Chassis 345 erstreckt sich nach außen um die Innenwand 347 und umfasst einen Umfangsabschnitt 351, der für die Verbindung mit dem Radom-Abschnitt 206 ausgebildet ist. Eine Vielzahl von Rastungen 346 um den äußeren Umfang des Chassis 345 nehmen ein Befestigungssystem 510 (unten beschrieben) zwischen dem Radom-Abschnitt 206 und der unteren Umfassung 204 auf.
Wie in der dargestellten Ausführungsform von 3 zu sehen ist, kann das Chassis 345 so ausgebildet sein, dass es über eine Vielzahl von Befestigungselementen (nicht dargestellt), die so ausgebildet sind, dass sie sich zwischen den Löchern 353 im Chassis 345 und den Befestigungselementaufnahmen 363 in der unteren Umfassung erstrecken, mit der unteren Umfassung verbunden werden kann.
Wie in 3 dargestellt, umfasst die untere Umfassung 204 eine Vielzahl von zusammenpassenden Befestigungsabschnitten 360, die radial um ihren Umfang herum angeordnet sind, um mit dem Radom-Abschnitt 206 verbunden zu werden. Die untere Umfassung 204 kann aus einem Kunststoff bestehen, z. B. PE, Polypropylen (PP), LLDPE, HDPE, Polyethylenterephthalat (PET), Polyvinylchlorid (PVC) oder anderen geeigneten Materialien. In einigen Ausführungsformen kann die untere Umfassung 350 weggelassen werden, und stattdessen kann das Chassis 345 als untere Umfassung dienen (siehe z. B. die in 18 dargestellte Ausführungsform).
ANTENNENGRUPPE
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfassen die hier beschriebenen phasengesteuerten Gruppenantennen eine Vielzahl von Antennenelementen, um eine große Richtantenne zu simulieren. Ein Vorteil der phasengesteuerten Gruppenantenne ist ihre Fähigkeit, Signale in einer bevorzugten Richtung zu senden und/oder zu empfangen (d. h. die Fähigkeit der Antenne zur Strahlformung), ohne dass das System physisch neu positioniert oder neu ausgerichtet werden muss.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein phasengesteuertes Gruppenantennensystem für die Kommunikation mit einem Satelliten ausgebildet, der Hochfrequenzsignale (RF) aussendet oder empfängt. Das Antennensystem umfasst eine phasengesteuerte Gruppenantenne mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die in einer oder mehreren Reihen und/oder Spalten verteilt sind, und einer Vielzahl von Phasenschiebern, die zur Erzeugung von Phasenverschiebungen zwischen den Antennenelementen ausgebildet sind.
Eine zweidimensionale phasengesteuerte Gruppenantenne ist in der Lage, elektronisch in zwei Richtungen zu steuern. Eine beispielhafte phasengesteuerte Gruppenantenne kann ein Gitter aus einer Vielzahl von Antennenelementen enthalten, die in M Spalten verteilt sind, die in einer ersten Richtung ausgerichtet sind, und N Reihen, die sich in einer zweiten Richtung in einem Winkel relativ zur ersten Richtung erstrecken (z. B. ein 90-Grad-Winkel in einem rechteckigen Gitter oder ein 60-Grad-Winkel in einem dreieckigen Gitter) und so ausgebildet sind, dass sie Signalein einer bevorzugten Richtung senden und/oder empfangen.
5A zeigt ein schematisches Layout oder Gitter 308 der einzelnen Antennenelemente 304 einer zweidimensionalen phasengesteuerten Gruppenantenne. Das dargestellte Layout 308 der phasengesteuerten Gruppenantenne umfasst Antennenelemente 304, die in einem 2D-Array aus M Spalten und N Zeilen angeordnet sind. Die phasengesteuerte Antennenbaugruppe 308 weist beispielsweise eine allgemein kreisförmige oder polygonale Anordnung der Antennenelemente 304 auf. In anderen Ausführungsformen kann die phasengesteuerte Gruppenantenne eine andere Anordnung von Antennenelementen aufweisen, z. B. eine quadratische Anordnung, eine rechteckige Anordnung oder eine andere polygonale Anordnung der Antennenelemente. Wie oben beschrieben, sind die Antennenelemente 304 in mehreren Reihen und Spalten angeordnet und können phasenversetzt sein, so dass die phasengesteuerte Gruppenantenne eine Wellenform in einer bevorzugten Richtung ausstrahlt. Wenn die Phasenverschiebungen der einzelnen Antennenelemente richtig angewendet werden, hat die kombinierte Wellenfront eine gewünschte Richtwirkung der Hauptkeule.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die Antennenstapel-Baugruppe 300 so konzipiert, dass sie verschiedene Ziele hinsichtlich Antennenleistung, Wärmeübertragung und Herstellbarkeit erfüllt. In dieser Hinsicht ist die Antennenleistung am optimalsten, wenn die obere und untere Antennengruppe 330a und 370a durch Abstandhalter voneinander beabstandet sind, die sich der Luft annähern, wobei sich über dem oberen Feld 330a ein Raum befindet, der sich der Luft annähert und gleichzeitig wärmeleitend ist. Die Wärmeübertragung durch die Ebene hindurch in vertikaler Richtung durch den Radom-Abstandhalter 310 und den Antennen-Abstandhalter 335 erfordert das Vorhandensein von wärmeleitendem Material (z. B. zur Definition der Zellwände) in der unmittelbaren Nähe der oberen und unteren Antennengruppe 330a und 370a. Ebenso wird die Herstellbarkeit des Radom-Abstandhalters 310 und des Antennen-Abstandhalters 335 durch eine minimale Wandstärke in der Zellstruktur verbessert.
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die oberen und unteren Patch-Antennenelemente eine längste Abmessung im Bereich von 6 mm bis 8 mm haben. Die Mitte jedes der oberen und unteren Patch-Antennenelemente kann von der Mitte benachbarter oberer und unterer Patch-Antennenelemente um einen Abstand im Bereich von 11 mm bis 13,5 mm beabstandet sein. Die Zellenhöhe des Antennen-Abstandhalters 335 kann im Bereich von 1 mm bis 2 mm liegen. Ebenso sind die Zellwände des Antennen-Abstandhalters 335 im Bereich von 1 mm bis 2 mm breit. Die Klebemuster an beiden Enden der Zellwände können eine Höhe im Bereich von 0,005 mm bis 0,01 mm haben.
Ein geeigneter Kunststoff für den Antennen-Abstandhalter 335 kann wärmeleitend und in der Lage sein, Wärme durch seine Struktur abzuleiten, und gleichzeitig eine niedrige Dielektrizitätskonstante aufweisen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der Antennen-Abstandhalter 335 aus demselben oder einem ähnlichen Material wie der Radom-Abstandhalter 310 hergestellt werden und eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,0 und einen Wärmeleitfähigkeitswert von mehr als 0,35 W/mK oder mehr als 0,45 W/mK aufweisen.
Der Radom-Abstandhalter 310 kann ähnliche Abmessungen, Eigenschaften und Klebeeigenschaften aufweisen. Der Radom-Abstandhalter 310 kann jedoch eine andere Höhe als der Antennen-Abstandhalter 335 haben, z. B. im Bereich von 2 mm bis 3 mm.
Ein nicht einschränkendes Beispiel ist das untere Patch-Antennenelement mit einem Durchmesser von 6,8 mm und die obere Patch-Antenne mit einem Durchmesser von 7,5 mm. In der dargestellten Ausführungsform können benachbarte Antennenelemente in einem Dreiecksgitter einen Abstand von 12,3 mm zueinander haben (siehe 5A). Die Höhe des Antennen-Abstandhalters 335 kann 1,2 mm betragen, mit einer Klebelinie von 0,075 auf jeder Seite, was eine Gesamthöhe von 1,35 mm ergibt. (Der Radom-Abstandhalter 310 ist 2,35 mm dick, mit einer 0,075er Klebelinie auf jeder Seite, was eine Gesamtdicke von 2,5 mm ergibt.) Die Zellwände des Antennen-Abstandhalters 335 und des Radom-Abstandhalters 310 sind 1,5 mm dick und haben eine Ausformungsschräge von 5 Grad.
ANTENNENSCHICHTEN
Unter Bezugnahme auf die und kann die hier offengelegte Antennenstapel-Baugruppe 300 eine Vielzahl von ebenen Schichten einschließlich eines Radoms, Antennenschichten und abwechselnden Schichten von Abstandhaltern mit besonderen Eigenschaften umfassen. Die Abstandhalterschichten können aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die sich mit den anderen Schichten der Baugruppe unter Verwendung typischer Laminierungsverfahren nur schwer verbinden lassen. Daher werden hier Verfahren beschrieben, mit denen die mehreren Schichten trotz ihrer Unterschiede miteinander verbunden werden können. Geeignete Verfahren können bestimmte Klebstoffe, wie z. B. Klebstoffe auf Epoxidbasis, sowie eine Schablonenstrukturierung und Wärmepressen verwenden, um eine Baugruppe zu bilden, die eine Kombination potenziell konkurrierender Interessen wie Wärmeableitung, Signalübertragung, Antennenresonanz, einfache Montage und Haltbarkeit ermöglicht. Die verwendeten Klebstoffmuster ermöglichen zusätzlich die Ableitung von Luft und Feuchtigkeit, um die Funktionalität und strukturelle Integrität der Antennenstapel-Baugruppe 300 weiter zu verbessern.
Die und zeigen eine beispielhafte Antennenstapel-Baugruppe 300 in Form einer Vielzahl von Schichten oder eines Stapels von Schichten. Die dargestellte Vielzahl von Schichten umfasst abwechselnde Schichten von Abstandhaltern, die mit anderen Schichten verbunden sind, einschließlich Antennenschichten oder Schichten mit Antennenelementen oder - komponenten, bei denen es sich beispielsweise um elektronische Schichten handeln kann, wie z. B. Leiterplattenschichten (PCB). Benachbarte Schichten können mit einem Klebstoff miteinander verbunden werden (in 3 nicht dargestellt, aber in 4 gezeigt). In einem geeigneten Verfahren kann der Klebstoff mit Hilfe eines Schablonenverfahrens und eines Pressverfahrens aufgetragen werden, wie in den 8A-8C weiter unten beschrieben. Die verwendeten Muster erleichtern das Verkleben sowie das Verkleben der mehreren Schichten und die Unterstützung der Antennenstapel-Baugruppe 300, ohne das Signal zu dämpfen.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform umfassen die Schichten in der Antennenstapel-Baugruppe 300 eine Radom-Baugruppe 206, eine Patch-Antennen-Baugruppe 334, eine dielektrische Schicht 375 und eine Leiterplatten-Baugruppe (PCB) 380.
Wie in 3 dargestellt, umfasst eine äußere obere Schicht der Antennenstapel-Baugruppe 300 einen Radom-Abschnitt 206. Wie oben beschrieben, ist der Radom-Abschnitt 206 in der dargestellten Ausführungsform eine Radom-Baugruppe mit einem Radom 305 und einem Radom-Abstandhalter 310.
In der dargestellten Ausführungsform von 3 ist eine Patch-Antennen-Baugruppe 334 eine phasengesteuerte Antennengruppe, die aus einer Vielzahl von einzelnen Patch-Antennenelementen 304 (siehe 6A und 6B) besteht, die in einem Array 308 ausgebildet sind (siehe 5A für eine Draufsicht auf ein Array von oberen Patch-Antennenelementen 330a). Eine Patch-Antenne ist im Allgemeinen eine Antenne mit niedrigem Profil, die auf einer flachen Oberfläche montiert werden kann, einschließlich eines ersten flachen Blechs (oder „ersten Patch“) aus Metall, das über einem zweiten flachen Blech (oder „zweiten Patch“) aus Metall montiert, aber von diesem beabstandet ist, wobei das zweite Patch eine Grundplatte definiert. Die beiden Metallfelder bilden zusammen eine Resonanzstruktur. In einer alternativen Ausführungsform können die Patches z. B. mit einer leitfähigen Tinte auf die Patch-Schichten gedruckt werden. Ein Array aus mehreren Patch-Antennen auf demselben Substrat kann verwendet werden, um eine Array-Antenne mit hoher Verstärkung oder eine phasengesteuerte Array-Antenne herzustellen, bei der der Antennenstrahl elektronisch gesteuert werden kann.
6A zeigt eine perspektivische Ansicht eines vereinfachten beispielhaften individuellen Antennenelements 304 mit einer oberen Patch-Schicht 330a, einer unteren Patch-Schicht 370a und einem Abstand dazwischen. Das in 6A gezeigte einzelne Element ist eines von mehreren Antennenelementen, die eine Gruppe von Antennenelementen bilden (siehe 5A).
In der dargestellten Ausführungsform wird das Array 308 aus einzelnen Patch-Antennenelementen 304 aus einer Vielzahl von Patch-Antennenschichten gebildet, einschließlich der oberen Patch-Antennenschicht 330 (siehe auch 5A), dem Antennen-Abstandhalter 335 und der unteren Patch-Antennenschicht (oder Grundplatte) 370. Die obere Patch-Antennenschicht 330 und die untere Patch-Antennenschicht 370 können auf Standard-PCB-Schichten oder anderen geeigneten Substraten gebildet werden. Die beiden Schichten 330 und 370 sind durch den Antennen-Abstandhalter 335 in geeigneter Weise voneinander beabstandet, um die gewünschte Abstimmung der Patch-Antennen-Baugruppe 334 zu erreichen. Während hier eine Zwei-Patch-Antenne (oberes und unteres Patch) dargestellt ist, können auch andere ein- oder mehrlagige Patch-Antennen in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
Der Antennen-Abstandhalter 335 kann aus denselben oder ähnlichen Materialien und mit ähnlichen Herstellungsverfahren wie der Radom-Abstandhalter 310 hergestellt werden. Wie in 3 zu sehen ist, kann der Antennen-Abstandhalter 335 eine Zell- und Wandstruktur, wie z. B. eine Wabenstruktur, ähnlich wie der Radom-Abstandhalter 310 aufweisen oder aus einem geeigneten Schaumstoff oder einer anderen geeigneten Abstandsstruktur hergestellt sein. Siehe 5A für eine Unteransicht eines Radom-Abstandhalters 310 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Siehe 5B für eine Teilansicht des Radom-Abstandhalters 310 von oben, wobei die obere Patch-Schicht 330 unter dem Radom-Abstandhalter 310 angeordnet ist. Obwohl als einzelne Abstandsschicht dargestellt und beschrieben, kann der Antennen-Abstandhalter 335 aus einer Vielzahl von Abstandhalterelementen bestehen, die den Raum zwischen der oberen und unteren Patch-Schicht 330 und 370 der Patch-Antennengruppe 334 definieren.
In der dargestellten Ausführungsform wird die Patch-Antennen-Baugruppe 334 mechanisch und elektrisch von einer Leiterplattenbaugruppe (PCB) 380 getragen. Die Leiterplattenbaugruppe 380 ist im Allgemeinen so ausgebildet, dass sie elektronische Komponenten mit Hilfe von Leiterbahnen, Pads und anderen Einrichtungen verbindet, die aus einer oder mehreren Kupferblechschichten geätzt werden, die auf und/oder zwischen Blechschichten eines nicht leitenden Substrats laminiert sind. Die PCB-Baugruppe 380 kann eine ein- oder mehrlagige Baugruppe mit verschiedenen Kupferschichten, Laminaten und Substraten sein und kann verschiedene Schaltungen enthalten.
Eine dielektrische Schicht 375 bildet einen elektrischen Isolator zwischen der Patch-Antennengruppe 334 und der PCB-Baugruppe 380. Der dielektrische Abstandhalter 375 kann eine niedrige Dielektrizitätskonstante (die auch als relative Dielektrizitätskonstante bezeichnet werden kann) haben, zum Beispiel im Bereich von etwa 1 bis etwa 3 bei Raumtemperatur.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der dielektrische Abstandhalter 375 nicht nur als elektrischer Isolator, sondern auch als Feuerschutzhülle für die Antennenvorrichtung 200 ausgebildet werden. In dieser Hinsicht kann der dielektrische Abstandhalter 375 so hergestellt werden, dass er flammhemmende Eigenschaften aufweist, zum Beispiel durch Einschluss von 5 % Decabromdiphenylethan (DBDPE) zusammen mit den dielektrischen Materialien des dielektrischen Abstandhalters 375. Daher ist die Brandschutzabdeckung ein Teil der Antennenstapel-Baugruppe 300.
In einer alternativen Ausführungsform kann ein einlagiger dielektrischer Abstandhalter durch eine Anordnung von diskreten Abstandhaltern, wie z. B. Puck-Abstandhaltern 575, ersetzt werden. Siehe z. B. die und . Puck-Abstandhalter können aus geeigneten Materialien, wie z. B. Kunststoff, geformt werden, um eine geeignete Dielektrizitätskonstante und einen niedrigen Verlusttangens bereitzustellen, der mit der Leistung der Patch-Antennen-Baugruppe übereinstimmt. Als ein nicht einschränkendes Beispiel können die Puck-Abstandhalter aus einem Polycarbonat-Kunststoff gebildet werden. Der Puck-Abstandhalter 375 kann an der PCB-Baugruppe 380 mit einem geeigneten Klebstoff befestigt werden, der in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung entwickelt wurde. Die Puck-Abstandhalter können neben den einzelnen unteren Patch-Antennenelementen angeordnet sein.
Bei einer typischen Leiterplattenkonstruktion bestehen die einzelnen Leiterplattenschichten in der Regel aus Glasfasermaterial, das ein Muster aus Kupferbahnen umgibt, die die elektrischen Verbindungen definieren. Kupfer und Glasfaser haben ähnliche WAK-Werte und weisen im Allgemeinen keine beabsichtigten Luftspalten innerhalb der Struktur auf. Daher können die verschiedenen Schichten, die eine mehrlagige Leiterplatte bilden, unter hohen Hitze- und Druckbedingungen zusammenlaminiert werden. In typischen Patch-Antennen-Baugruppen können die obere Patch-Schicht, die untere Patch-Schicht und der Abstand dazwischen mit einem herkömmlichen PCB-Laminierverfahren hergestellt werden.
Im Gegensatz zur typischen Leiterplattenlaminierung können bei der Konstruktion des Antennenstapels 300 der vorliegenden Offenbarung einige der Abstandskomponenten (z. B. der Radom-Abstandhalter 310 und der Antennen-Abstandhalter 335) des Antennenstapels 300 durch hohe Hitze beschädigt werden. In den hier beschriebenen Ausführungsformen sind die Abstandskomponenten aus spritzgegossenen Kunststoffen mit gezielten Luftspalten hergestellt, die bei einem typischen PCB-Laminierungsprozess beschädigt würden.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können zur Verbesserung der Verbindung zwischen ungleichen Materialien und zur Vermeidung von Schäden durch Laminierungswärme Klebstoffe auf die verschiedenen Schichten der Antennenstapel-Baugruppe 300 aufgebracht werden, um die verschiedenen Schichten der Antennenstapel-Baugruppe 300 miteinander zu verbinden. Bei den hier beschriebenen Klebstoffen zum Verbinden der verschiedenen Schichten der Antennenbaugruppe kann es sich um beliebige Klebstoffe handeln, die in der Lage sind, benachbarte Schichten klebend miteinander zu verbinden.
Wie oben beschrieben, können Kunststoffmaterialien, die in den Abstandskomponenten (z. B. dem Radom-Abstandhalter 310 und dem Antennen-Abstandhalter 335) der Antennenstapel-Baugruppe 300 verwendet werden, Polyethylen (PE)-Materialien einschließlich linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE) sowie andere Kunststoffe wie Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyvinylchlorid (PVC) oder andere geeignete Polymere umfassen. Geeignete Klebstoffe gemäß den Ausführungen der vorliegenden Offenbarung sind in der Lage, mit solchen Kunststoffen zu verkleben. Um die Ausrichtung der Baugruppe zu ermöglichen, kann es sich bei den geeigneten Klebstoffen um härtbare Klebstoffe handeln, die in Gegenwart von oder infolge von Wärmeeinwirkung oberhalb der Raumtemperatur aushärten können, beispielsweise in einem Bereich von 70 °C bis 110 °C, über 100 °C oder im Bereich von etwa 100 °C bis etwa 325 °C. Anstelle der Wärmehärtung kann der Klebstoff mit der Zeit unter Verwendung von UV-Härtungstechniken gehärtet werden und/oder es können Additive zur Vernetzung des Klebstoffs hinzugefügt werden. Der Klebstoff kann eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,0 und eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 0,1 bis 0,5 W/mK aufweisen.
Als nicht einschränkendes Beispiel kann ein geeigneter Klebstoff ein Epoxidklebstoff sein. Epoxid kann jede Klebstoffzusammensetzung sein, die aus Epoxidharzen, Epoxiden oder Verbindungen mit funktionellen Epoxidgruppen besteht. Der Epoxidklebstoff kann ein einteiliges selbsthärtendes Epoxid oder ein zweiteiliges Epoxid sein, die beide Vernetzer oder Reaktanten wie Amine, Säuren, Säurederivate wie Anhydride, Thiole oder andere funktionelle Gruppen enthalten können, die die Aushärtung und Vernetzung unterstützen.
In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Epoxidklebstoff ein Klebstoff mit niedriger Härte im Bereich von 25 bis 100 (Shore A) sein, um eine gewisse Bewegung zwischen den Komponenten als Ergebnis der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) zwischen den Komponenten im Klebstoffschichtstapel 390 zu ermöglichen. Da die Antennenvorrichtung 200 unter normalen Umgebungsbedingungen im Freien Heiz- und Kühlzyklen ausgesetzt ist, können sich die verschiedenen Komponenten des Klebstoffschichtstapels 390 aufgrund von WAK-Fehlanpassungen in unterschiedlichem Maße und mit unterschiedlichen Raten ausdehnen und zusammenziehen. Daher lässt ein elastischer Klebstoff (mit niedriger Härte) eine gewisse Bewegung der Komponenten relativ zueinander zu, ohne die Klebeverbindung zwischen den Komponenten zu unterbrechen. Daher hält der Klebstoff, der für die Verwendung in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung entwickelt wurde, die Schichten des Antennenstapels 300 über Temperaturschwankungen hinweg in Ausrichtung mit der Leiterplattenbaugruppe 380 und bietet außerdem einen thermischen Pfad für die Wärmeableitung durch die Ebene zum Radom 305.
Das Auftragen von Klebstoff auf die verschiedenen Oberflächen der Antennenstapel-Baugruppe 300 wird im Folgenden ausführlich beschrieben. Obwohl dargestellt und beschrieben wird, dass der Klebstoff auf die Oberseite verschiedener Komponenten in der elektronischen Baugruppe 300 aufgetragen wird, kann der Klebstoff in geeigneter Weise auf die Ober- oder Unterseiten der Schichtkomponenten aufgetragen werden.
Wie in den und dargestellt, umfasst der Klebeschichtstapel 390, der ein Stapel klebend verbundener Schichten in der elektronischen Baugruppe 300 ist, die folgenden Strukturschichten: Radom 305, Radom-Abstandhalter 310, obere Patch-Antennenschicht 330, Antennen-Abstandhalter 335, untere Patch-Antennenschicht 370 und dielektrischer Abstandhalter 375. Wie weiter unten erläutert wird, können die Schichten mit einer Wärmepresse gepresst werden, um die Aushärtung des Klebstoffs zu unterstützen und einen geklebten Klebstoffschichtstapel 390 zu bilden.
Zusätzlich zum Klebeschichtstapel 390 kann in einigen Ausführungsformen die Leiterplattenbaugruppe auch durch Kleben und Heißpressen mit dem Klebeschichtstapel 390 verklebt werden, wie durch Pfeil 398 in 4 gezeigt. Darüber hinaus kann der untere Antennenstapel 340 separat oder zusammen mit den anderen Schichten des Klebstoffschichtstapels 390 durch Heißpressen verklebt werden.
Wie in 3 zu sehen ist, können nach dem Zusammenkleben des Klebeschichtstapels 390 und der Leiterplattenbaugruppe 380 der Stapel 390 und die Leiterplattenbaugruppe 380 auf dem Chassis 345 angeordnet werden (siehe Pfeile 395) und in der Kammer 355 der Gehäusebaugruppe 202 der Antennenvorrichtung 200 eingeschlossen werden (siehe Pfeile 397). Die Kopplung der Gehäusebaugruppe 202 kann durch eine mechanische Kopplung zwischen dem Radom-Abschnitt 206 und der unteren Umfassung 208 (siehe Pfeile 397) erreicht werden, wie unten ausführlicher beschrieben.
4 zeigt eine Seitenschnittansicht der Schichten des Klebeschichtstapels 390 zusammen mit der in 3 dargestellten Leiterplattenbaugruppe 380. Wie in 4 dargestellt, enthält der Klebeschichtstapel 390 eine Klebeschicht (nummeriert in der Reihe 400) zwischen jeder der Strukturschichten, die den Klebeschichtstapel 390 bilden (Radom 305, Radom-Abstandhalter 310, obere Patch-Antennenschicht 330, Antennen-Abstandhalter 335, untere Patch-Antennenschicht 370 und dielektrischer Abstandhalter 375).
Von oben nach unten im Klebeschichtstapel 390 in 4 koppelt die Klebeschicht 402 der Radom 305 mit dem Radom-Abstandhalter 310; die Klebeschicht 404 koppelt den Radom-Abstandhalter 310 mit der oberen Patch-Antennenschicht 330; die Klebeschicht 406 koppelt die obere Patch-Antennenschicht mit dem Antennen-Abstandhalter 335; die Klebeschicht 408 koppelt den Antennen-Abstandhalter 335 mit der unteren Patch-Antennenschicht 370, und die Klebeschicht 410 koppelt die untere Patch-Antennenschicht 370 mit dem dielektrischen Abstandhalter 375. Darüber hinaus verbindet eine Klebeschicht 412 den unteren Teil des Klebeschichtstapels 390 (z. B. den dielektrischen Abstandhalter 375) mit der Leiterplattenbaugruppe 380.
Der Pfeil 398 zeigt die Verbindung zwischen der Leiterplattenbaugruppe 380 und dem Klebeschichtstapel 390 an. Der Klebstoffschichtstapel 390 kann zuerst zusammen und dann separat mit der Leiterplattenbaugruppe 380 verbunden werden, oder der Klebstoffschichtstapel 390 und die Leiterplattenbaugruppe 380 können gleichzeitig verbunden werden. In jedem Fall kann eine Wärmepresse verwendet werden, wie weiter unten beschrieben.
Bevor auf die Kopplung des Klebeschichtstapels 390 und der Leiterplattenbaugruppe 380 eingegangen wird, werden die einzelnen Komponenten des Antennenstapels 300 ausführlicher beschrieben.
Der Radom-Abschnitt 206 (einschließlich des Radoms 305 und des Radom-Abstandhalters 310) wurde bereits oben beschrieben.
Wie in 3 zu sehen ist, befindet sich unter dem Radom-Abschnitt 206 die obere Patch-Schicht 330 (die einen Teil der Antennen-Patch-Baugruppe 334 ausmacht). 5A zeigt eine Draufsicht auf die obere Patch-Schicht 330 und 5B zeigt einen Teil der oberen Patch-Schicht 330, der mit dem Radom-Abstandhalter 310 überlagert ist. Wie in 5A zu sehen ist, umfasst die obere Fläche der oberen Patch-Antennenschicht 330 einen inneren Teil 327 mit einer Vielzahl von einzelnen oberen Antennen-Patch-Elementen 330a, die die oberen Patches der einzelnen Antennenelemente 304 bilden, die das Antennen-Array 308 definieren. Die oberen Antennen-Patch-Elemente 330a können eine Vielzahl von diskreten einzelnen Punkten, Kreisen, modifizierten Kreisen oder anderen polygonalen Formen sein, die aus einem leitenden Metall wie Kupfer bestehen. Die oberen Antennen-Patch-Elemente 330a können auf der oberen Patch-Schicht 330 durch nicht leitende Teile der oberen Patch-Antennenschicht 330 zwischen den oberen Antennen-Patch-Elementen 330a voneinander getrennt sein.
Die obere Patch-Antennenschicht 330 umfasst ferner einen äußeren Abschnitt 328, der sich bis zu ihrem Umfangsabschnitt 329 erstreckt, der durchdringende Einrichtungen und/oder wärmeleitende Einrichtungen enthalten kann, die aus dem gleichen leitfähigen Metall wie die oberen Antennen-Patch-Elemente 330a gebildet sein können. Dementsprechend leitet der äußere Abschnitt 329 Wärme radial von der gesamten elektronischen Baugruppe 300 nach außen zum Umfangsabschnitt 329 der oberen Patch-Schicht 330 und zum Umfangsabschnitt 329 des Radom-Abschnitts 206 (wie unter Bezugnahme auf 13 ausführlicher beschrieben). Der Umfangsabschnitt 329 der oberen Patch-Schicht 330 kann durch Ports 332 unterbrochen sein, durch die Befestigungselemente hindurchgeführt werden können, wie nachstehend im Detail beschrieben.
Zwischen dem äußeren Abschnitt 328 und dem inneren Abschnitt 327 der oberen Patch-Schicht 330 befindet sich ein Lückenabschnitt, der keine leitenden Einrichtungen enthalten darf. Der Spaltabschnitt und der Durchdringungsabschnitt isolieren den thermisch konstruktiven Rand von den Antennenelementen.
Zusätzlich zu der Anordnung der einzelnen oberen Antennen-Patch-Elemente 330a kann ein GPS-Antennenabschnitt 306 auf der oberen Patch-Antennenschicht 330 vorgesehen werden, um die GPS-Nutzung in der elektronischen Baugruppe 300 zu erleichtern. Da das GPS Wärme erzeugt, kann die Wärme auch durch die wärmeableitenden Einrichtungen des äußeren Abschnitts 328 der oberen Patch-Antennenschicht 330 abgeleitet werden.
In einer Ausführungsform ist die obere Patch-Antennenschicht 330 ein PCB-Substrat mit einer Vielzahl von oberen Antennen-Patch-Elementen 330a. Die Einrichtungen der oberen Patch-Antennenschicht 330 können durch geeignete Halbleiterverarbeitung gebildet werden, um die gewünschten Einrichtungsmuster und -formen zu erhalten.
Wie in 5B gezeigt, ist jedes der mehreren Antennenelemente 304 der oberen Patch-Schicht 330 mit jeder der mehreren Öffnungen 315 der Zellen 315 des Radom-Abstandhalters 310 ausgerichtet. Beispielsweise ist jedes der Antennenelemente 304 innerhalb der Zellen 315 angeordnet, um einen geeigneten Abstand um jedes der Antennenelemente 304 zu schaffen. Da der Radom-Abschnitt 206 und die obere Patch-Antennenschicht 330 ähnlich aufgebaut und ausgebildet sind, werden diese Komponenten in der vorliegenden Beschreibung als oberer Antennenstapel 342 zusammengefasst. Die Komponenten des unteren Antennenstapels 340 werden im Folgenden beschrieben.
Der untere Antennenstapel 340 kann aus einer oder mehreren Komponenten bestehen. Er kann zum Beispiel aus einem Stapel von Antennen-Abstandhaltern 335, einer unteren Patch-Antennenschicht 370, dielektrischen Abstandhaltern und einer Leiterplattenbaugruppe 380 bestehen. Im Gegensatz zum oberen Stapel 342 hat der untere Antennenstapel 340 eine andere Form um seinen äußeren Umfang. Zum Beispiel sind die Schichten des unteren Antennenstapels 340, wie gezeigt, im Allgemeinen rechteckig mit geraden Kanten, haben aber auch gekrümmte Kanten. Es können auch andere Formen verwendet werden. Der untere Antennenstapel 340 kann so gestaltet sein, dass er in die Innenwand 347 des Gehäuses 345 passt, das vorgesehen sein kann, um den unteren Antennenstapel 340 zu umgeben und in einer statischen Position zu halten (siehe 7A). Im Gegensatz dazu ist in der dargestellten Ausführungsform der obere Antennenstapel 342 so gestaltet, dass er sich in der Nähe des äußeren Umfangs des Gehäuses oder darüber hinaus erstreckt. In anderen Ausführungsformen können die Komponenten des unteren Antennenstapels 340 (wie z. B. der Antennen-Abstandhalter 335 und die untere Antennen-Patch-Schicht 370) so gestaltet sein, dass sie sich bis zum oder in die Nähe des äußeren Umfangs der Komponenten des oberen Antennenstapels 342 erstrecken.
Wie in 3 dargestellt, befindet sich die untere Patch-Antennenschicht 370 im Abstand unter der oberen Patch-Antennenschicht 330. Wie gezeigt, enthält die Oberseite der unteren Patch-Antennenschicht 370 eine Vielzahl einzelner oberer Antennen-Patch-Elemente 370a, die die unteren Patches der einzelnen Antennenelemente 304 bilden, die die Antennengruppe 308 definieren. Wie die oberen Antennen-Patch-Elemente 330a können die unteren Antennen-Patch-Elemente 337a eine Vielzahl von diskreten einzelnen Punkten, Kreisen, modifizierten Kreisen oder anderen polygonalen Formen sein, die aus einem leitfähigen Metall wie Kupfer bestehen. Die unteren Antennen-Patch-Elemente 370a können auf der unteren Patch-Schicht 370 durch Teile der unteren Patch-Antennenschicht 370 zwischen den unteren Antennen-Patch-Elementen 370a voneinander getrennt sein. In einer Ausführungsform ist die untere Patch-Antennenschicht 370, wie die obere Patch-Antennenschicht 330, ein Leiterplattensubstrat mit einer Vielzahl von oberen Antennen-Patch-Elementen 370a.
In der dargestellten Ausführungsform enthält die untere Patch-Antennenschicht 370 ein Gitter aus leitfähigem Material zwischen den unteren Patch-Antennenelementen 370a, um eine anisotrope dielektrische Schicht zu erzeugen, wie weiter unten genauer beschrieben.
Wie in 6A und 6B zu sehen ist, sind die einzelnen unteren Patch-Schicht-Elemente 370a so ausgebildet, dass sie mit den einzelnen oberen Patch-Antennenelementen 330a ausgerichtet sind, beispielsweise in einem vertikalen Stapel. Die unteren Patch-Antennenelemente 370a können die gleiche oder eine ähnliche Form und Konfiguration haben wie die oberen Patch-Antennenelemente 330a. In der dargestellten Ausführungsform sind die oberen Patch-Antennenelemente 330a im Allgemeinen kreisförmig ausgebildet und umfassen eine Vielzahl von Schlitzen für Antennenpolarisations- oder Abstimmungseffekte, während die unteren Patch-Antennenelemente 370a im Allgemeinen kreisförmig ausgebildet sind.
Wie in 6A und 6B zu sehen, ist die obere Patch-Antennenschicht 330 durch einen Antennen-Abstandhalter 335 von der unteren Patch-Antennenschicht 370 beabstandet. Wie oben beschrieben, kann der Antennen-Abstandhalter 335 aus demselben oder einem ähnlichen Material wie der Radom-Abstandhalter 310 bestehen und auch eine ähnliche Zellen- und Wandstruktur wie der Radom-Abstandhalter 310 aufweisen. Ähnlich wie bei den oberen Patch-Antennenelementen 330a und dem Radom-Abstandhalter 310 kann jede der mehreren Öffnungen im Antennen-Abstandhalter 335 einen vertikalen Pfad enthalten, um sich mit jedem unteren Patch-Element 370a (unten) und jedem oberen Patch-Antennenelement 330a (oben) auszurichten, um mehrere einzelne Antennenelemente 304 in der Antennengruppe 308 zu definieren.
Unterhalb der oberen und unteren Antennenpatch-Elemente 330a und 370a befindet sich die PCB-Baugruppe 380, die Schaltungen enthält, die mit den oberen und unteren Antennenpatch-Elementen 330a und 370a ausgerichtet werden können, die zusammen eine Resonanzantennenstruktur bilden können.
Die PCB-Baugruppe 380 ist von der unteren Patch-Antenne 370 durch einen dielektrischen Abstandhalter 375 getrennt.
ANTENNENAUFBAU UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG
Die Klebstoffmuster für die Verbindung der einzelnen Schichten in der Antennenstapel-Baugruppe 300 der und werden nun beschrieben. 8A zeigt ein Beispiel für Klebstoffmuster, die auf eine oder mehrere der Schichten aufgetragen werden können, die den Klebstoffschichtstapel 390 bilden. Die Menge des Klebstoffs und/oder die Dicke des verwendeten Klebstoffs kann mit jeder aufeinanderfolgenden Schicht in Richtung des Radoms abnehmen. Wie weiter unten genauer beschrieben, kann der Klebstoff als zusätzliches dielektrisches Material wirken, wenn er auf die Leiterplattenbaugruppe 380 oder den dielektrischen Abstandhalter 375 aufgebracht wird.
Die Muster können ein vorbestimmtes Design haben und können auf die Ober- oder Unterseite einer oder mehrerer solcher Schichten aufgebracht werden, beispielsweise durch Schablonendruck oder andere Verfahren. Die auf jeder Schicht aufgebrachten Muster können davon abhängen, ob es sich um eine Abstandsschicht handelt, wie z. B. Radom-Abstandhalter 310 und Antennen-Abstandhalter 335, die eine Wabenstruktur oder Öffnungen aufweisen können. Bei diesen Schichten kann das Klebstoffmuster entlang der Zellwände aufgebracht werden, die jede der Zellöffnungen in der Wabenstruktur bilden.
Die Muster können für Schichten mit Antennenelementen oder elektronischer Schaltung, wie die obere Patch-Antennenschicht 330, die untere Patch-Antennenschicht 370 und die PCB-Baugruppe 380, unterschiedlich angewendet werden.
Jede beispielhafte Schicht mit einem spezifischen Klebstoffmuster wird nun beschrieben. Das Klebstoffmuster 402 des Radom-Abstandhalters kann auf die Oberseite des Radom-Abstandhalters 310 aufgebracht werden, so dass der Klebstoff entlang der Oberseite der Wände, die die Öffnungen der Zellen 315 bilden, aufgebracht wird.
Das obere Patch-Klebemuster 404 kann auf die obere Fläche der oberen Patch-Antennenschicht 330 aufgebracht werden.
Das Antennen-Abstandhalter-Klebemuster 406 kann auf der Oberseite der Antennen-Abstandhalterfläche 335 angebracht werden.
Das untere Patch-Klebemuster 408 kann auf die obere Fläche der unteren Patch-Antennenschicht 370 aufgebracht werden.
Das dielektrische Klebstoffmuster 410 kann auf die obere Fläche des dielektrischen Abstandhalters 375 aufgebracht werden.
Das PCB-Baugruppen-Klebemuster 412 kann auf die obere Fläche der PCB-Baugruppe 380 aufgebracht werden.
Die dargestellten Klebstoffmuster sind in den , und als Beispielmuster dargestellt. Für die Verbindung der verschiedenen Schichten können auch andere Klebstoffmuster verwendet werden. Die Muster können für einige der verschiedenen Schichten gleich und für einige der verschiedenen Schichten unterschiedlich sein. Aufgrund der Unterschiede zwischen den verschiedenen Schichten der elektronischen Baugruppe 300 können beispielsweise das Klebemuster 412 der Leiterplattenbaugruppe und das Klebemuster 410 des dielektrischen Abstandhalters gleich oder im Wesentlichen gleich sein; das Klebemuster 408 des Antennen-Abstandhalters und das Klebemuster 406 der unteren Patch-Schicht können gleich oder im Wesentlichen gleich sein; das Klebemuster 404 des Radom-Abstandhalters und das Klebemuster 402 der oberen Patch-Schicht können sich jedoch voneinander und von den anderen Mustern unterscheiden.
8B und 8C zeigen Nahansichten der beispielhaften Klebemuster. Wie unten ausführlicher beschrieben, bietet jedes der Muster Entlüftungswege von den Zellöffnungen, um den Fluss von Luft und Feuchtigkeit zu ermöglichen. Durch diese Entlüftung wird ein gleichmäßiger Druck mit dem Umgebungsdruck über Temperatur- und Höhenänderungen aufrechterhalten, um den Einschluss von Luft und/oder Feuchtigkeit in den Öffnungen zu vermeiden, was zu Ausbeulungen oder Instabilität in den Schichten führen kann.
Das Nahbereichts-Klebemuster 412/410 für die Leiterplattenbaugruppe 380 und den dielektrischen Abstandhalter 375 umfasst eine Vielzahl von Klebemusterelementen 418, die als diskrete sechseckige Formen dargestellt sind. Die Formen der Klebemusterelemente 418 können der Form der Öffnungen der Wabenstrukturen des Radoms und der Antennen-Abstandhalter und/oder der einzelnen Patch-Schichten der Antennenelemente entsprechen. Während für die Klebemusterelemente 418 eine sechseckige Form dargestellt ist, kann jede andere polygonale oder kreisförmige Form, einschließlich derjenigen, die der Form der Antennenelemente entspricht, in geeigneter Weise verwendet werden.
Wie in 8C zu sehen ist, können die sechseckigen Formen selbst aus einer Vielzahl von Formen mit Zwischenräumen bestehen. Wie in 8C zu sehen ist, umfasst das Nahbereichs-Klebemuster 412/410 für die Leiterplattenbaugruppe 380 und den dielektrischen Abstandhalter 375 Entlüftungswege 420 innerhalb jedes Klebemusterelements, die das Entweichen von Luft und/oder Feuchtigkeit aus dem Inneren ermöglichen. Darüber hinaus sind zwischen jedem Klebemusterelement zusätzliche Entlüftungswege 422 vorgesehen, die das Entweichen von Luft aus der Antennenstapel-Baugruppe 300 ermöglichen und dadurch den Einschluss von Luft verhindern oder unterbinden.
Wie in 8B dargestellt, kann das Klebstoffmuster 412/410 für die Leiterplattenbaugruppe 380 und den dielektrischen Abstandhalter 375 gleichmäßig über die gesamten Schichten verteilt werden (im Vergleich zu den anderen Mustern 404 und 402, bei denen der Klebstoff in unterschiedlichen Mustern entlang der äußeren Umfangsabschnitte im Vergleich zu den inneren Abschnitten der zugehörigen Schichten bereitgestellt wird).
Das Nahbereichs-Klebemuster 408/406 für den Antennen-Abstandhalter 335 und die untere Patch-Schicht 370 wird nun beschrieben. Wie bei den anderen Klebemustern kann die Form der Klebemusterelemente der Form der Öffnungen der Wabenstrukturen des Radoms und der Antennen-Abstandhalter und/oder der einzelnen Patch-Schichten der Antennenelemente entsprechen. Während für die Klebemusterelemente 428 eine 9-seitige polygonale Form dargestellt ist, kann jede andere polygonale oder kreisförmige Form, einschließlich derjenigen, die der Form der Antennenelemente entspricht, in geeigneter Weise verwendet werden. Der Klebstoff, aus dem die Klebemusterelemente 428 bestehen, hat im Allgemeinen eine dreieckige Form, die der Form der Öffnungen der Wabenstrukturen des Radoms und der Antennen-Abstandhalter und/oder der einzelnen Patch-Schichten der Antennenelemente entsprechen kann. Andere polygonale oder kreisförmige Formen, einschließlich solcher, die der Form von Antennenelementen entsprechen, können in geeigneter Weise verwendet werden. Darüber hinaus können auch einfache Klebepunkte verwendet werden.
Wie in 8C zu sehen ist, enthält das Nahbereichs-Klebemuster 408/406 für die Leiterplattenbaugruppe und den dielektrischen Abstandhalter Entlüftungswege 430 in jedem Klebemusterelement 428, die das Entweichen von Luft und/oder Feuchtigkeit aus dem Inneren der Antennenstapel-Baugruppe 300 ermöglichen.
Wie gezeigt, kann das Klebstoffmuster 408/406 für den Antennen-Abstandhalter 335 und die untere Patch-Schicht 370 gleichmäßig über die gesamten Schichten verteilt sein (im Vergleich zu den anderen Mustern 404 und 402, bei denen der Klebstoff in unterschiedlichen Mustern entlang der äußeren Umfangsabschnitte im Vergleich zu den inneren Abschnitten der zugehörigen Schichten bereitgestellt wird).
Das Nahbereichs-Klebemuster 404 für die obere Patch-Schicht 330 wird nun beschrieben. Wie bei den anderen Klebemustern kann die Form der Klebemusterelemente der Form der Öffnungen der Wabenstrukturen des Radoms und der Antennen-Abstandhalter und/oder der einzelnen Patch-Schichten der Antennenelemente entsprechen. Während für die Klebemusterelemente 438 eine 9-seitige polygonale Form dargestellt ist, kann jede andere polygonale oder kreisförmige Form, einschließlich derjenigen, die der Form der Antennenelemente entspricht, in geeigneter Weise verwendet werden. Der Klebstoff, aus dem die Klebemusterelemente 438 bestehen, hat im Allgemeinen eine polygonale Form, die der Form der Öffnungen der Wabenstrukturen des Radoms und der Antennen-Abstandhalter und/oder der einzelnen Patch-Schichten der Antennenelemente entsprechen kann. Andere polygonale oder kreisförmige Formen, einschließlich solcher, die der Form von Antennenelementen entsprechen, können in geeigneter Weise verwendet werden.
Wie in 8C zu sehen ist, enthält das Nahbereichs-Klebemuster 404 für die obere Patch-Schicht 330 Entlüftungswege 440 in jedem Klebemusterelement 438, die das Entweichen von Luft und/oder Feuchtigkeit aus dem Inneren der Antennenstapel-Baugruppe 300 ermöglichen.
Wie gezeigt, ist das Klebstoffmuster 404 für die obere Patch-Schicht 330 in einem anderen Muster entlang der äußeren Umfangsabschnitte im Vergleich zum inneren Abschnitt des Musters der oberen Patch-Schicht vorgesehen. Ein Umfangsklebemuster für die obere Patch-Schicht 330 ist für eine sichere Verbindung nur am anderen Umfang vorgesehen.
Im Folgenden wird das Klebemuster 402 für den Radom-Abstandhalter in Nahansicht beschrieben. Wie bei den anderen Klebemustern kann die Form der Klebemusterelemente der Form der Öffnungen der Wabenstrukturen der Radom- und Antennen-Abstandhalter und/oder der einzelnen Patch-Schichten der Antennenelemente entsprechen. Während für die Klebemusterelemente 448 eine 12-seitige polygonale Form dargestellt ist, kann jede andere polygonale oder kreisförmige Form, einschließlich derjenigen, die der Form der Antennenelemente entspricht, in geeigneter Weise verwendet werden. Der Klebstoff, aus dem die Klebemusterelemente 448 bestehen, hat im Allgemeinen eine dreieckige Form, die der Form der Öffnungen der Wabenstrukturen des Radoms und der Antennen-Abstandhalter und/oder der einzelnen Patch-Schichten der Antennenelemente entsprechen kann. Andere polygonale oder kreisförmige Formen, einschließlich solcher, die der Form von Antennenelementen entsprechen, können in geeigneter Weise verwendet werden. Ebenso kann der Klebstoff einfach als eine Vielzahl von Punkten strukturiert werden, um den Klebstoffverbrauch zu minimieren.
Wie in 8C zu sehen ist, enthält das Nahklebemuster 402 für den Radom-Abstandhalter 310 Entlüftungsöffnungen 450 in jedem Klebemusterelement 448, die das Entweichen von Luft und/oder Feuchtigkeit aus dem Inneren der Antennenstapel-Baugruppe 300 ermöglichen.
Wie gezeigt, ist das Klebstoffmuster 402 für der Radom-Abstandhaltermuster in einem anderen Muster entlang der äußeren Umfangsabschnitte im Vergleich zu dem inneren Abschnitt des Musters der oberen Patch-Schicht vorgesehen. Ein Umfangsklebemuster für den Radom-Abstandhalter 310 ist für die sichere Verbindung nur des anderen Umfangs vorgesehen.
Der Klebstoff kann dielektrische Eigenschaften haben, die die Antennenleistung verbessern, wenn er in einer Stufenfunktion mit mehr Klebstoff in der Nähe der dielektrischen Schicht 385 und der PCB-Baugruppe 380 und weniger Klebstoff in den Schichten näher am Radom-Abschnitt 206 aufgetragen wird. Wie in der dargestellten beispielhaften Klebemusterung von 8A, 8B und 8C zu sehen ist, kann der Klebstoff in den unteren Schichten (untere Bedeutung am weitesten vom Radom 305 entfernt) in größeren Mengen aufgetragen werden und in der Dicke abnehmen, wenn die Schichten in Richtung des Radoms 305 fortschreiten, so dass die Klebstoffdicke auf der PCB-Baugruppe 380 und dem dielektrischen Abstandhalter am dicksten ist und der Klebstoff auf dem Radom-Abstandhalter 310 am wenigsten dick ist, wobei der Klebstoff auf der unteren Patch-Antennenschicht 370 und dem Antennen-Abstandhalter 335 dazwischen liegt. Dementsprechend kann mit jeder weiteren Schicht zum Radom 305 hin weniger Klebstoff verwendet werden.
Als nicht einschränkendes Beispiel ist die Klebstoffdicke im Allgemeinen konstant, z. B. in einem Bereich von etwa 0,050 mm bis etwa 0,100 mm oder bei etwa 0,075 mm. Der Klebstoffauftrag in jeder Schicht kann jedoch z. B. von 5 % bis 20 % in den obersten Schichten bis zu 50 % bis 80 % in den untersten Schichten und einem mittleren Bereich in den mittleren Schichten reichen. Der Klebstoff gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,0 aufweisen.
Der Klebstoff kann einen Stoppmechanismus enthalten, wie z. B. Glaskügelchen oder Kunststoffhöcker, um die Ausbreitung zu kontrollieren, wenn der Klebstoffschichtstapel 390 zusammengedrückt wird. Solche Stoppmechanismen steuern die Ausbreitung, indem sie einen kleinen Abstand zwischen benachbarten Schichten, in denen sich der Klebstoff befindet, vorsehen.
Die in den , und gezeigten Muster dienen lediglich der Veranschaulichung, und es können beliebige Muster verwendet werden, die die Schichten miteinander verbinden, ohne die Signale oder die Resonanz der Antennenbaugruppe zu beeinträchtigen, oder alternativ die Resonanz verbessern.
In Verfahren, die in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung entwickelt wurden, kann eine Schablone auf einer ersten Schicht platziert werden, die beispielsweise die obere Oberfläche einer Leiterplattenbaugruppe 380 oder alternativ der dielektrische Abstandhalter 375 oder eine beliebige andere Schicht der Antennenstapel-Baugruppe 300 sein kann. Eine Schablone wird verwendet, um Klebstoff in einem gewünschten Muster aufzutragen, z. B. einem der Muster in den , und . Handelt es sich bei der ersten Schicht um die PCB-Baugruppenschicht, kann das PCB-Klebemuster 412 aufgetragen werden, oder wenn der dielektrische Abstandhalter die erste Schicht ist, kann das Muster 410 für den dielektrischen Abstandhalter aufgetragen werden. Dieser Vorgang kann für den gesamten Klebstoffschichtstapel 390 mit oder ohne die Leiterplattenbaugruppe 380 wiederholt werden.
Zum Pressen einer Antennenstapel-Baugruppe 300, wie z. B. des Klebeschichtstapels 390 in 3 und 4 mit oder ohne Leiterplattenbaugruppe 380, können eine oder mehrere oder alle Schichten in der Baugruppe durch ein Schablonierverfahren oder ein automatisches Klebstoffauftragsverfahren mit Klebstoff versehen und dann ausgehärtet werden. Der Antennenstapel-Baugruppe 300 kann zur Aushärtung des Klebstoffs auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden. Die Antennenstapel-Baugruppe 300 kann dann entfernt und abgekühlt werden. Mit der Zeit härtet der Klebstoff in der Antennenstapel-Baugruppe 300 aus und bildet eine feste Verbindung zwischen den Schichten. In anderen Ausführungsformen muss der Klebstoffschichtstapel 390 zum Aushärten des Klebstoffs nicht erhitzt werden. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die UV-Härtung eine weitere Möglichkeit der Klebstoffhärtung sein.
Die Aushärtungstemperaturen können z. B. zwischen etwa 80 °C und etwa 120 °C oder alternativ zwischen 90 °C und 110 °C oder alternativ zwischen 95 °C und 105 °C liegen, wobei die Temperatur jedoch unter der Schmelztemperatur aller Kunststoffe in der Baugruppe, wie PE, LLDPE oder HDPE, liegen sollte. Nach dem Aushärten kann die Antennenbaugruppe auf ein Chassis 345 gesetzt werden, und die Antennenvorrichtung 200 kann durch eine Kupplung zwischen dem Radom-Abschnitt 206 und der unteren Umfassung 204 verbunden werden.
ZUSAMMENFÜGEN VON RADOM UND UNTERER ABDECKUNG ZU EINEM GEHÄUSE
Wie oben beschrieben, umfasst die Gehäusebaugruppe 202 ein Radom-Abschnitt 206, das mit einer unteren Abdeckung 204 gekoppelt ist, um einen Innenraum 250 für Komponenten der Antennenstapel-Baugruppe 300 zu bilden und um das Eindringen von unerwünschtem Schmutz, Feuchtigkeit oder anderen Materialien zu verhindern. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Gehäusebaugruppe 202 ein Befestigungssystem 318 zum Verbinden des Radom-Abschnitts 206 mit der unteren Umfassung 204 mit einer dazwischen liegenden Dichtung aufweisen (siehe 7A und 7B). In mindestens einer Ausführungsform ist das Befestigungssystem 948 zwischen dem Radom 932 und der unteren Umfassung 904 (das in dieser Ausführungsform auch ein Chassis ist) eine Klebedichtung (siehe 22).
Unter Bezugnahme auf die 7A-7B und 11A-11B und 12 kann das Befestigungssystem 318 in einigen Ausführungsformen anstelle von oder zusätzlich zu einem Klebstoff ein oder mehrere mechanische Befestigungselemente enthalten. Geeignete mechanische Verbindungselemente können über eine Reibungs- oder Presspassung, wie z. B. eine Schnappverbindung, ineinandergreifen. Teile der mechanischen Befestigungselemente können an dem Radom-Abschnitt 206 befestigt oder darin integriert sein, beispielsweise an dem Radom-Abstandhalter 310 befestigt oder darin integriert sein. Passende Teile der mechanischen Befestigungselemente können an der unteren Umfassung 204 befestigt oder darin integriert sein. In der in 12 dargestellten Ausführungsform können die mechanischen Befestigungsabschnitte radial um den jeweiligen Umfang des Radom-Abstandhalters 310 und der unteren Umfassung 204 angeordnet sein.
Die Gehäusebaugruppe 202 kann aufgrund von Umgebungsbedingungen und/oder Heizzyklen elektronischer Komponenten Temperaturschwankungen ausgesetzt sein. Solche Temperaturschwankungen können sich auf die Wärmeausdehnung der verschiedenen Komponenten der Gehäusebaugruppe 202 auswirken. Insbesondere können die Komponenten, aus denen die Gehäusebaugruppe 202 besteht, wie z. B. der Radom-Abstandhalter 310 und die untere Umfassung 204, aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) hergestellt sein. Daher können sich der Radom-Abstandhalter 310 und die untere Umfassung 204 mit unterschiedlichen Ausdehnungsgeschwindigkeiten und um unterschiedliche Beträge ausdehnen und zusammenziehen. Ebenso können der Radom-Abstandhalter 310 und die untere Umfassung 204 aufgrund der verschiedenen Komponenten der Antennenvorrichtung 200 unterschiedlichen Heizzyklen ausgesetzt sein.
Infolge einer unterschiedlichen WAK können herkömmliche Befestigungssysteme unerwünschten Belastungen ausgesetzt sein, die die Gehäusebaugruppe 202 schwächen und sogar zum Bruch bestimmter Komponenten der Gehäusebaugruppe 202 führen können. Dementsprechend ist in den hier beschriebenen Ausführungsformen ein geeignetes Befestigungssystem so gestaltet und ausgebildet, dass es die Relativbewegung zwischen dem Radom-Abschnitt 206 (einschließlich des Radoms 305 und des Radom-Abstandhalters 310) und der unteren Umfassung 204 zulässt, die sich aus den Unterschieden in den Ausdehnungs- und Kontraktionsbeträgen der Komponenten ergibt. Insbesondere kann das Befestigungssystem 318 radiale Öffnungen als Teile zur Aufnahme von Befestigungselementen aufweisen. Solche radialen Öffnungen sind auf eine radiale Achse ausgerichtet, die sich von einer zentralen Achse des Radom-Abstandhalters 310 oder der unteren Umfassung 204 aus erstreckt. Solche radialen Öffnungen ermöglichen einen gleitenden Eingriff von Befestigungsabschnitten relativ zueinander radial nach innen und außen, um unterschiedliche Beträge der thermischen Ausdehnung zwischen den Komponenten der Gehäusebaugruppe 202 zu ermöglichen.
In der in 12A dargestellten Ausführungsform kann der Radom-Abstandhalter 310 eine Vielzahl von vorstehenden Befestigungsabschnitten 520 aufweisen, die radial um seinen Umfang herum angeordnet sind, um mit den aufnehmenden Befestigungsabschnitten 560 in der unteren Umfassung 204 verbunden zu werden. Zwischen dem Radom-Abstandhalter 310 und der unteren Umfassung 204 kann eine Dichtung 525 angeordnet sein, die aus einem Elastomermaterial wie Silikon oder synthetischem Kautschuk, z. B. Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM), hergestellt sein kann, um das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz an der Schnittstelle zu verhindern oder zu hemmen.
Obwohl in der dargestellten Ausführungsform von 13 der Radom-Abstandhalter 310 eine Vielzahl von vorstehenden Befestigungsabschnitten und die untere Umfassung eine Vielzahl von aufnehmenden Befestigungsabschnitten aufweist, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass auch die umgekehrte Konfiguration in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung fällt. Beispielsweise können sich vorstehende Befestigungsabschnitte aus der unteren Umfassung 204 erstrecken und in aufnehmenden Befestigungsabschnitten des Radom-Abstandhalters 310 aufgenommen werden.
In alternativen Ausführungsformen können die Befestigungsabschnitte radial um den Umfang des Radoms 305 (anstelle des Radom-Abstandhalters 310) angeordnet sein, wodurch sie sich um oder durch den Radom-Abstandhalter erstrecken, oder in Ausführungsformen, in denen kein Radom-Abstandhalter verwendet wird. Ebenso können die passenden Befestigungsabschnitte alternativ im Chassis anstelle der unteren Umfassung in einigen Ausführungsformen mit einem Chassis und einer unteren Umfassung oder in Ausführungsformen mit nur einem Chassis und keiner unteren Umfassung angeordnet sein.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform ist die untere Umfassung 204 der unterste Teil der Gehäusebaugruppe 202 der Antennenvorrichtung 200, der so ausgebildet ist, dass er die in der Gehäusebaugruppe 202 enthaltenen Komponenten stützt und umschließt. Wie in der dargestellten Ausführungsform von 7A zu sehen ist, kann die untere Umfassung 204 eine innere Kammer 356 zwischen der unteren Umfassung 204 und dem Chassis 345 definieren. Eine weitere innere Kammer 355 ist zwischen dem Chassis 345 und dem Radom-Abschnitt 206 definiert.
Bezug nehmend auf 12A weist die untere Umfassung 204 eine Vielzahl von Aufnahmebefestigungsabschnitten 560 auf, die radial um seinen Umfang herum angeordnet sind, um mit den vorstehenden Befestigungsabschnitten 520 verbunden zu werden, die sich von dem Radom-Abstandhalter 310 aus erstrecken. Das Chassis 345 umfasst eine Vielzahl von Rastungen 346 um seinen Umfang herum, durch die die in Eingriff stehenden vorstehenden Befestigungselemente 520 und die aufnehmenden Befestigungselemente 560 hindurchgehen können.
Dementsprechend koppelt sich der obere Radom-Abstandhalter 310 an die untere Umfassung 204 an und greift in dieses ein, indem die mehreren vorstehenden Befestigungsabschnitte 520 in die mehreren aufnehmenden Befestigungsabschnitte 560 eingreifen. Diese Verbindung umschließt und bildet die inneren Kammern 355 und 356 oberhalb und unterhalb des Chassis 345 in der Gehäusebaugruppe 202. In der inneren Kammer 355 können sich die anderen Komponenten der Antennenstapel-Baugruppe 300 befinden, einschließlich der oberen Patch-Antennenschicht 330 und des unteren Antennenstapels 340 sowie des Chassis 345. In der inneren Kammer 356 können sich weitere Komponenten für die Stromversorgung und den Kippmechanismus der Antennenvorrichtung 200 befinden.
Die Antennenstapel-Baugruppe 300 ruht auf der Stützplattform 349 des Chassis 345 und kann in der Innenwand 347 des Chassis 345 ruhen, die vorgesehen sein kann, um die Antennenstapel-Baugruppe 300 zu umgeben und in einer abgestützten Position zu halten. Das Chassis 345 kann eine Vielzahl von Verbindungstegen 348 aufweisen, um mehrere Verbindungspunkte zwischen der Antennenstapel-Baugruppe 300 und dem Chassis-Abschnitt 345 zu schaffen, um ein Ausbeulen (als Folge von Temperaturschwankungen) zu verringern.
Daher ist die Gehäusebaugruppe 202 mit dem Radom-Abschnitt 206 (Radom 305 und Radom-Abstandhalter 310) an der Oberseite und der unteren Umfassung 204 an der Unterseite ausgebildet, um die Komponenten der Antennenvorrichtung darin zu tragen. Darüber hinaus können alle Komponenten, einschließlich des Radoms 305, des Radom-Abstandhalters 310, des Chassis 345 und der unteren Umfassung 204 eine gemeinsame Mittelachse 562 haben, die durch die gestrichelte Linie 352 in 3 dargestellt ist.
Wie in 3 zu sehen ist, erstrecken sich der Radom 305 und der Radom-Abstandhalter 310 jeweils bis zu den gleichen oder ähnlichen äußeren Umfängen, so dass diese Schichten beim Stapeln ausgerichtet sind. Die obere Patch-Antennenschicht 330 hat ein ähnliches Profil wie der Radom 305 und der Radom-Abstandhalter 310, erstreckt sich aber möglicherweise nicht bis zu den vollen Kanten des Radoms 305 und des Radom-Abstandhalters 310. Stattdessen kann die obere Patch-Antennenschicht 330 im Wesentlichen mit dem Profil des Chassis 345 übereinstimmen. Der untere Antennenstapel 340 (bestehend aus dem Antennen-Abstandhalter 335, der unteren Patch-Antennenschicht 370, der dielektrischen Schicht 375 und der PCB-Baugruppe 375) hat ein anderes Profil als der Radom 305, der Radom-Abstandhalter 310 und die obere Patch-Antennenschicht 330, so dass diese Schichten im Wesentlichen miteinander fluchten, wenn sie gestapelt sind.
In 7A ist eine solche Ausrichtung in einer seitlichen Querschnittsansicht eines Teils der Gehäusebaugruppe 202 dargestellt. Wie in den 7A und 7B dargestellt, ist der Radom 305 mit dem Radom-Abstandhalter 310 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform ruht der Radom 305 in einem ausgesparten Bereich 323 auf dem Radom-Abstandhalter 310, der durch eine Lippe 324 nahe der Außenkante des Radom-Abstandhalters 310 definiert ist.
Die Antennenstapel-Baugruppe 300 mit der oberen Patch-Antennenschicht 330 und dem unteren Antennenstapel 340 kann im Betrieb Wärme erzeugen. Darüber hinaus können andere elektrische Komponenten (nicht dargestellt), die mit dem Antennensystem in der inneren Kammer 355 verbunden sind, Wärme erzeugen, z. B. ein Modem, eine Wi-Fi-Karte und Wi-Fi-Antennen, eine GPS-Antenne oder andere Schaltungen oder Leiterplatten. Die von den Antennenkomponenten oder anderen elektrischen Komponenten erzeugte Wärme kann dazu führen, dass sich viele der Komponenten, aus denen die Gehäusebaugruppe 202 und die Antennenstapel-Baugruppe 300 bestehen, ausdehnen und zusammenziehen (wachsen und schrumpfen). Darüber hinaus können die Witterungsbedingungen außerhalb der Gehäusebaugruppe 202 Temperaturänderungen mit sich bringen, die sich ebenfalls auf die Ausdehnung und Kontraktion der Komponenten der Gehäusebaugruppe 202 auswirken können.
Wie bereits erwähnt, kann der Radom-Abstandhalter 310 aus Kunststoff wie Polyethylen (PE), z. B. lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), sowie aus anderen Kunststoffen wie Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Polyvinylchlorid (PVC) oder anderen geeigneten Polymeren hergestellt werden. Ein geeigneter Kunststoff kann leitfähig sein und durch seine Struktur Wärme ableiten.
Im Gegensatz dazu kann die untere Umfassung 204 aus einem Material bestehen, das sich vom Material des Radom-Abstandhalters unterscheidet. Die untere Abdeckung 204 kann beispielsweise aus Metall oder aus einem Kunststoff bestehen, der eine gute Steifigkeit aufweist und bei Temperatur nicht kriecht. Ein Nachteil der unteren Umfassung 204 aus Metall ist, dass es schwieriger ist, die Form eines solchen Metallteils zu gestalten. Da für die untere Umfassung keine Wärmeleitfähigkeit erforderlich ist, kann ein geeignetes Kunststoffmaterial für die untere Umfassung ein thermoplastisches Material sein, z. B. ein Polycarbonat oder eine Mischung aus Polycarbonat und Acryl-Styrol-Acrylat-Terpolymer (ASA), das eine gute Beständigkeit gegen UV-Strahlung und Feuchtigkeit aufweist. Andere geeignete Materialien können Thermoplaste wie Polypropylen (PP) oder Polyphenylenether (PPE) sein.
Die verschiedenen Komponenten, aus denen die Gehäusebaugruppe 202 besteht, können unterschiedliche WAKs aufweisen. Dies hat zur Folge, dass sich die verschiedenen Komponenten unterschiedlich stark ausdehnen und zusammenziehen und sich daher relativ zueinander bewegen. Folglich können die unterschiedlichen Grade der Ausdehnung und Kontraktion Instabilität verursachen oder die strukturelle Integrität des Gehäuses gefährden. Dementsprechend ermöglichen die hierin beschriebenen Verbindungselemente die Relativbewegung und das Gleiten der Komponenten zueinander, um die Größenänderungen bei Ausdehnung und Kontraktion auszugleichen.
Insbesondere kann der Wärmeausdehnungskoeffizient (WAK) der unteren Umfassung 204 anders sein als der WAK des Radom-Abstandhalters 310. Dementsprechend kann sich die untere Umfassung 204 in einem anderen Maße und/oder mit einer anderen Geschwindigkeit ausdehnen und zusammenziehen als der Radom-Abstandhalter 310. Darüber hinaus können die mit dem Radom-Abstandhalter 310 verbundenen Komponenten (wie der Radom 305, die obere Patch-Antennenschicht 330 und der untere Antennenstapel 340) ebenfalls unterschiedliche WAKs aufweisen und sich daher anders ausdehnen und zusammenziehen als die untere Umfassung 204.
Selbst wenn der Radom-Abstandhalter 310 und die untere Umfassung 204 aus denselben Kunststoffen bestehen würden, ist der Radom-Abstandhalter 310 innerhalb des Klebstoffschichtstapels 390 angeordnet. Dementsprechend können die anderen Komponenten innerhalb des Klebstoffschichtstapels 390 den Radom-Abstandhalter 310 mechanisch zusammenziehen und ausdehnen, wodurch sich der WAK des Radom-Abstandhalters 310 ändert.
Wie durch die Doppelpfeile 388 in 7A dargestellt, kann sich die untere Umfassung 204 in radialer Richtung ausdehnen und zusammenziehen. Wie hier verwendet, kann der Begriff radiale Richtung eine Bewegung radial nach innen in Richtung eines Zentrums oder radial nach außen von einem Zentrum umfassen. In ähnlicher Weise kann sich der Radom-Abstandhalter 310, wie durch die Doppelpfeile 386 in 7A gezeigt, in radialer Richtung nach innen oder nach außen ausdehnen und zusammenziehen. Die durch die Doppelpfeile 388 und 386 angegebenen Ausdehnungsgeschwindigkeiten und -grade können sich aufgrund der unterschiedlichen Materialien der beteiligten Komponenten unterscheiden.
In einigen Ausführungsformen kann die untere Umfassung 204 aus einem Material mit einem relativ hohen WAK hergestellt werden, z. B. gleich oder größer als etwa 50 ppm/°C, alternativ gleich oder größer als etwa 60 ppm/°C, alternativ gleich oder größer als etwa 70 ppm/°C, alternativ gleich oder größer als etwa 100 ppm/°C. In einem nicht einschränkenden Beispiel hat ein Kunststoffmaterial, das eine Polycarbonat-ASA-Mischung enthält, einen WAK im Bereich von etwa 60-65 ppm/°C. Mit einem Glasfaserzusatz kann der WAK im Bereich von etwa 40-50 ppm/°C liegen.
In einigen Ausführungsformen können der Radom-Abstandhalter 310 und der Antennen-Abstandhalter 335 aus einem leitfähigen Kunststoffmaterial mit einem sehr hohen WAK, z. B. von mehr als 100 ppm/°C, hergestellt sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel für LLDPE beträgt der WAK des Radom-Abstandhalters 310 150 ppm/°C. Da der Radom-Abstandhalter 310 jedoch innerhalb des Klebstoffschichtstapels 390 angeordnet und mit diesem verklebt ist, ändert sich der kombinierte WAK auf einen viel niedrigeren Wert. Beispielsweise können der Radom 305, die obere Patch-Antennenschicht 330, die untere Patch-Antennenschicht 370, der dielektrische Abstandhalter 375 und die PCB-Baugruppe 380 PCBs oder andere nichtplastische Materialien aus Glasfaser, Kupfer und anderen Substratmaterialien sein und einen WAK von weniger als etwa 45 ppm/°C, alternativ gleich oder weniger als etwa 30 ppm/°C, alternativ gleich oder weniger als etwa 20 ppm/°C aufweisen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Leiterplattenkomponenten in der Verbindungsstapel-Baugruppe 390 einen WAK von etwa 14 ppm/°C haben.
Aufgrund des niedrigen WAK und der allgemeinen Steifigkeit der meisten Komponenten der Verbindungsstapel-Baugruppe 390 wird der kombinierte WAK des Radom-Abstandhalters 310 und der Verbindungsstapel-Baugruppe 390 ebenfalls viel niedriger, z. B. gleich oder weniger als etwa 45 ppm/°C, alternativ gleich oder weniger als etwa 30 ppm/°C, alternativ gleich oder weniger als etwa 20 ppm/°C. In einem nicht einschränkenden Beispiel beträgt der kombinierte WAK des Radom-Abstandhalters 310 und der Verbindungsstapel-Baugruppe 390 17 ppm/°C.
Aufgrund der unterschiedlichen WAK-Werte der Kunststoffkomponenten in der Baugruppe, wie z. B. des Radom-Abstandhalters 310, des Antennen-Abstandhalters 335 und der unteren Umfassung 350, und aufgrund der relativ hohen WAK-Werte der Kunststoffkomponenten im Vergleich zu den anderen Nicht-Kunststoffkomponenten in der Antennenvorrichtung 200 werden die Kunststoffkomponenten typischerweise in temperaturkontrollierten Umgebungen hergestellt. Bei der temperaturgeregelten Fertigung werden die Teile so hergestellt, dass sie bei der Montage (die ebenfalls in einer temperaturgeregelten Umgebung erfolgen kann) innerhalb der Toleranzen liegen.
Zusätzlich zu den Fertigungstoleranzen können die Unterschiede im WAK des Radom-Abstandhalters 310 und der unteren Umfassung 350 sowie der anderen Komponenten der Antennenstapel-Baugruppe 300 dazu führen, dass sich der Radom-Abstandhalter 310 und die untere Umfassung 350 relativ zueinander verschieben, wenn sich die Komponenten ausdehnen und zusammenziehen. Dementsprechend sind die mehreren vorstehenden Befestigungselemente 520 und die mehreren aufnehmenden Befestigungselemente 560 so ausgelegt, dass sie eine solche Verschiebung ausgleichen.
Ebenso sind die Rastungen 346 um den Umfang des Chassis 345 und die Öffnungen 332 in der oberen Patch-Antennenschicht 330, durch die die in Eingriff stehenden vorstehenden Befestigungselemente 520 und die aufnehmenden Befestigungselemente 560 hindurchgeführt werden können, so gestaltet und ausgebildet, dass sie eine unterschiedliche Ausdehnung und Kontraktion des Radomraums 310 und der unteren Umfassung 204 ermöglichen.
Wie in den Querschnittsansichten von 7A und 7B und auch in den geschnittenen Ansichten von 11A und 11B gezeigt, ist jeder der mehreren aufnehmenden Befestigungsabschnitte 360 gleitend mit einem der mehreren vorstehenden Befestigungsabschnitte 320 verbunden. Eine Vielzahl von Öffnungen 322 sind in dem Radom-Abstandhalter 310 in der Nähe des vorstehenden Befestigungsabschnitts 320 für die Kunststoffherstellung und für die Flexibilität des Materials vorgesehen, wenn die vorstehenden Befestigungsabschnitte 320 des Radom-Abstandhalters 310 in die aufnehmenden Befestigungsabschnitte 360 der unteren Umfassung 204 eingreifen.
Die vorstehenden Befestigungsabschnitte 320 des Radom-Abstandhalters 310, die in die aufnehmenden Befestigungsabschnitte 360 der unteren Umfassung 204 eingreifen, sind in Bezug auf die Gehäusebaugruppe 202 so ausgerichtet, dass das vorstehende Befestigungselement 320, wenn es eingreift, in Bezug auf das aufnehmende Befestigungselement 360 sowohl radial nach innen als auch radial nach außen von der Mitte der Gehäusebaugruppe 202 gleiten kann. Darüber hinaus ist die ringförmige Dichtung 325 (siehe 3) zwischen dem Radom-Abstandhalter 310 und der unteren Umfassung 204 entlang des äußeren Umfangs der Gehäusebaugruppe 202 so ausgelegt, dass sie eine Dichtung zwischen den beiden Komponenten bereitstellt, unabhängig von einer Verschiebung der Komponenten aufgrund der Kontraktion und Expansion.
11A zeigt ein vorstehendes Befestigungselement 320 und ein aufnehmendes Befestigungselement 360 in einer gelösten Konfiguration. 11BA zeigt eine eingerastete Konfiguration. Wie dargestellt, erstreckt sich das vorstehende Befestigungselement 320 von dem Radom-Abstandhalter 310 nach unten in Richtung der unteren Umfassung 204. Das vorstehende Befestigungselement 320 kann einen zentralen Vorsprung 502 mit einem Kopf 505 aufweisen, der in der dargestellten Ausführungsform die Form eines Dreieckstumpfes hat. Der Kopf 505 hat Seiten, die sich in der Breite erweitern, wenn sie sich in Richtung des Radom-Abstandhalters 310 erstrecken und so nach außen gerichtete Schulterabschnitte 520A und 520B definieren.
Der aufnehmende Verschluss 360 umfasst zwei Wände 510A und 5 10B, die durch eine Öffnung 515 getrennt sind, bei der es sich um einen Längsdurchgang handelt, der mit einer Radialachse ausgerichtet ist, die sich vom Radom-Abstandhalter 310 und/oder der unteren Umfassung 204 erstreckt. In der gezeigten Ausführungsform ist die Öffnung 515 zu einer Radialachse hin offen, in anderen Ausführungsformen kann sie jedoch geschlossen sein. In jedem Fall bietet die Öffnung 515 jedoch einen Durchgang, der mit einer radialen Achse ausgerichtet ist, die sich von der zentralen Achse 352 aus erstreckt (siehe 3), so dass sich die Bewegung eines vorstehenden Befestigungselements 320 darin in Bezug auf das aufnehmende Befestigungselement 360 radial nach innen oder radial nach außen bewegen kann. Der zentrale Vorsprung 502 kann eine entsprechende rechteckige Form haben, um in die Längsform der Öffnung 515 zu passen und die Bewegung in radialer Richtung nach innen oder außen zu erleichtern. Die Doppelwände 510A und 510B umfassen überhängende Flansche 525A und 525B, die so gestaltet sind, dass sie in die Schultern 520A und 520B des vorstehenden Befestigungselements 320 eingreifen.
Um von der ausgerückten Konfiguration in 11A in die in 11B gezeigte eingerückte Konfiguration zu wechseln, berührt der Kopf 505 die beiden Wände 510A und 510B und drückt sie aus ihrer ursprünglichen Position, um sie seitlich zu verformen. Die Wände 510A und 510B verformen sich, bis die Schultern 520A und 520B an den überhängenden Flanschen 525A und 525B vorbeigehen. Wenn dies geschieht, schnappen die beiden Wände 510A und 510B in ihre ursprüngliche Position zurück, und die überstehenden Flansche 525A und 525B greifen in die Schultern 520A und 520B ein und verriegeln sich gegenseitig. Infolgedessen wird das vorstehende Befestigungselement 420 durch den Anschlag und die Reibung zwischen den überhängenden Flanschen 525A und 525B, die in die Schultern 520A und 520B eingreifen, daran gehindert, sich aus dem aufnehmenden Befestigungselement 460 zu lösen. Dieses Befestigungssystem kann auch als Schnappverbindung bezeichnet werden.
12A zeigt perspektivische Ansichten der Unterseite des Radom-Abstandhalters 310 und der Oberseite der unteren Umfassung 204. Wie dargestellt, sind mehrere vorstehende Befestigungselemente 320 vorgesehen, die sich vom Umfangsbereich des Radom-Abstandhalters 310 aus erstrecken. Der Radom-Abstandhalter 310 hat einen Mittelpunkt 550, von dem aus sich radiale Achsen erstrecken, die durch die Pfeile 555 dargestellt sind. Der Radom-Abstandhalter 310 dehnt sich, wenn er Hitze oder Kühlung ausgesetzt ist, radial nach innen in Richtung des Abstandhaltermittelpunkts 550 oder von diesem nach außen aus.
Was die untere Umfassung 204 betrifft, so ist die Vielzahl der Aufnahmeverschlüsse 360 im Umfangsbereich der unteren Umfassung 204 vorgesehen. Die untere Umfassung 204 hat auch einen Mittelpunkt 560, von dem aus sich radiale Achsen erstrecken, die durch die Pfeile 565 dargestellt sind.
Wie dargestellt, ist die Radialachse 570 auf die Öffnung 515 des aufnehmenden Befestigungselements 360 ausgerichtet. Die radiale Achse 570 ist nur zu repräsentativen Zwecken dargestellt; jede der mehreren Öffnungen 515 jedes aufnehmenden Befestigungselements 360 ist mit einer entsprechenden radialen Achse ausgerichtet, die sich von dem Mittelpunkt 560 der unteren Umfassung 204 aus erstreckt. Insbesondere bildet die Öffnung 515 einen Längsdurchgang, der mit einer radialen Achse 570 ausgerichtet ist, die sich von dem Mittelpunkt 560 aus erstreckt, was einen Gleiteingriff der vorstehenden Befestigungselemente 320, die sich von dem Radom-Abstandhalter 310 nach unten erstrecken, und der Öffnung 515 der aufnehmenden Befestigungselemente 360 an der unteren Umfassung 204 relativ zueinander in der radialen Richtung ermöglicht. Eine solche radiale Bewegung kann relativ zu den jeweiligen Mittelpunkten 550 und 560 des Radom-Abstandhalters 310 und der unteren Umfassung 204 nach innen und außen erfolgen, da sich die Teile während des normalen Betriebs der Antennenvorrichtung 200 ausdehnen und zusammenziehen und sich in Bezug aufeinander verschieben und bewegen.
5C zeigt eine Draufsicht auf den mit der unteren Umfassung 204 gekoppelten Radom-Abstandhalter 310, wobei die mehreren vorstehenden Befestigungselemente 320 des Radom-Abstandhalters 310 in die mehreren aufnehmenden Befestigungselemente 360 der unteren Umfassung 204 eingesetzt sind. Die gestrichelten Linien veranschaulichen die Dichtung 325, die sich zwischen den jeweiligen Umfängen des Radom-Abstandhalters 310 und der unteren Umfassung 204 erstreckt (siehe auch 7A), die dazu dient, das Eindringen von unerwünschten Materialien wie Schmutz, Wasser, Feuchtigkeit oder anderen Elementen zu verhindern. Als repräsentatives Beispiel wird das vorstehende Befestigungselement 320 in die Aufnahmeelemente 360 eingesetzt, die entlang einer radialen Achse 570 ausgerichtet sind. Obwohl diese Ausrichtung mit der radialen Achse 580 nur für ein vorstehendes Befestigungselement 320 und ein aufnehmendes Befestigungselement 360 dargestellt ist, sind alle vorstehenden Befestigungselemente und aufnehmenden Befestigungselemente mit radialen Achsen ausgerichtet, die sich von einem gemeinsamen Mittelpunkt aus erstrecken. Der Eingriff der vorstehenden Befestigungselemente 320 und der aufnehmenden Befestigungselemente 360 ermöglicht eine relative Bewegung zwischen diesen Befestigungselementen, wenn sich der Radom-Abstandhalter 310 und die untere Umfassung 204 relativ zueinander radial nach innen oder radial nach außen ausdehnen und zusammenziehen, wie durch die Doppelpfeile 585 dargestellt.
WÄRMEABFUHR
Die Ableitung und/oder der Fluss von Wärme, die von der Antennenstapel-Baugruppe 300 und/oder anderen elektrischen Komponenten erzeugt wird, wird nun unter Bezugnahme auf die 5A-5B, 7A-7C und 13 beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann der Radom-Abschnitt 206 aus leitfähigen Materialien bestehen oder einen leitfähigen Teil zur Wärmeableitung enthalten. In der dargestellten Ausführungsform ist der Radom-Abschnitt 206 so konstruiert, dass er einen Radom-Abstandhalter 310 mit einer Struktur mit Zellwänden 316 enthält, die leitfähig sind und den vertikalen Wärmefluss zum Radom 305 erleichtern. Darüber hinaus ist ein leitfähiges Chassis 345 vorgesehen, um die Antennenstapel-Baugruppe 300 zu stützen und die Wärme in der Ebene (radial) in Richtung des Umfangs der Gehäusebaugruppe 202 zu verteilen.
Während des Betriebs kann durch die Leiterplatte und andere verschiedene Komponenten in der Antennenstapel-Baugruppe 300 Wärme erzeugt werden. Die an den Radom-Abschnitt 206 übertragene Wärme kann in einem Muster an der Radom 305 über die Zellwände 316 des Radom-Abstandhalters 310 oder über das Chassis 345 an den äußeren Rand der oberen Patch-Schicht 330 und dann an den äußeren Rand des Radom-Abschnitts 206 übertragen werden. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die durch der Radom 305 und den äußeren Rand der oberen Patch-Schicht 330 abgeleitete Wärme ausreichen, um Schnee und/oder Eis zu schmelzen, die auf dem Radom 305 vorhanden sein können. Ebenso kann die abgeleitete Wärme ausreichen, um den Aufbau von solchem Schnee und/oder Eis zu verhindern oder zu hemmen.
In alternativen Ausführungsformen kann die Wärme über einen Kühlkörper oder einen Wärmeverteiler abgeleitet werden, der sich von einem unteren Bereich der Gehäusebaugruppe auf dem Chassis oder der unteren Umfassung erstrecken kann. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein geeigneter Kühlkörper Rippen entlang der Länge der Außenfläche der unteren Umfassung umfassen (siehe 26).
Der Radom-Abstandhalter 310 kann als Wärmeübertragende Schicht fungieren, die so ausgebildet ist, dass sie den Fluss der von der Antenne, den elektronischen Komponenten oder anderen Komponenten erzeugten Wärme zu den Außenflächen der Antennenvorrichtung 200 erleichtert, z. B. durch die obere Oberfläche des Radom-Abschnitts 206, durch den äußeren Umfang der Antennenvorrichtung 200 oder durch die untere Umfassung 204. Die über die Oberseite des Radom-Abschnitts 206 oder den Außenumfang der Antennenvorrichtung 200 abgeleitete Wärme kann zur Schnee- und Feuchtigkeitsreduzierung genutzt werden.
Wie oben beschrieben, kann der Radom-Abstandhalter 310 eine Struktur umfassen, die einen inneren Abschnitt 337 einschließt, der eine Vielzahl von Zellwänden 315 definiert und sich zu einem äußeren Abschnitt 338 erstreckt, der an den äußeren Umfang 339 des Radom-Abstandhalters 310 angrenzt (siehe 5B und 5C). Der äußere Teil 338 kann eine Vielzahl von vorstehenden Befestigungselementen 320 enthalten, die sich auf das Befestigungssystem 318 der Antennenvorrichtung 200 beziehen. Die Zellwände 316 (siehe 5B) des Radom-Abstandhalters 310 sind aus einem leitfähigen Material so gestaltet und ausgebildet, dass ein durch die Ebene verlaufender Wärmepfad durch die Wände 316 zum Radom 305 verläuft, wie in 13 zu sehen. Diese Wärmewege tragen dementsprechend zur Ableitung von Wärme an der Radom 305 bei, die dann an die Umgebung abgeleitet wird.
Während der Radom-Abstandhalter 310 eine Wärmeableitungsfunktion erfüllt, enthält der Radom-Abstandhalter 310 eine große Menge an Luft in den Öffnungen 315, die durch die Zellwände 316 definiert sind. Dieser Luftzwischenraum ist so ausgelegt, dass er mit den Antennenelementen 304 fluchtet, um die Kommunikation der Antennengruppe 308 nicht zu behindern. Daher bieten die Öffnungen 315 in den Zellwänden 316 der Wabenstruktur einen Anteil an Luft, so dass das Verhältnis von Luft zu fester Oberfläche oder dem Körper des Radom-Abstandhalters 310. Ein gleichmäßiges Muster, wie z. B. ein Wabenmuster, in den Zellwänden 315 des Radom-Abstandhalters 310 reduziert einen möglichen Temperaturgradienten über den Körper des Radom-Abstandhalters 310.
Wie oben beschrieben, kann der Radom-Abstandhalter 310 an eine obere Patch-Antennenschicht 330 angrenzen und/oder mit dieser gekoppelt sein. Die leitenden Einrichtungen der oberen Patch-Schicht 330 dienen als Wärmeübertragende Schicht. Wie in 5A der oberen Patch-Schicht 330 gezeigt, hat die obere Oberfläche einen inneren Teil 327 mit einer Vielzahl von Antennen-Patch-Elementen 304. Die obere Patch-Schicht 330 hat einen Umfangsabschnitt 329, der sich um den äußeren Abschnitt 328 der oberen Patch-Schicht 330 erstreckt. Der Umfangsabschnitt 329 kann einen durchgehenden wärmeleitenden Abschnitt oder einen Wärmeübertragungsabschnitt umfassen.
An bestimmten Stellen entlang des Umfangsabschnitts 329 der oberen Patch-Schicht 330 kann der äußere Abschnitt 328 einen Zwischenabschnitt 331 aufweisen, der Gitterlinieneinrichtungen enthalten kann, die sich in Richtung des inneren Abschnitts 327 erstrecken, um Durchdringungseffekte zu erzeugen, um die Steifigkeit der oberen Patch-Schicht in der Ebene zu erhöhen und das Laminat außerhalb der Leiterplatte besser auszugleichen. Durch die Gittereinrichtungen ist die Struktur für die Antenne weniger sichtbar, während die Steifigkeit dennoch stark erhöht wird. Während die Gitterstrukturen keine hohe Wärmeleitfähigkeit in der Ebene aufweisen, haben die massiven Kupferstrukturen in der Nähe des äußeren Umfangs eine hohe Wärmeleitfähigkeit in der Ebene, um Wärme zu übertragen.
In einigen Ausführungsformen kann die Antennengruppe 308 von einem Mittelpunkt der Antennenvorrichtung 200 (siehe Mittelachse 352 in 3A) versetzt sein, um eine GPS-Antenne 306 unterzubringen oder um wärmeerzeugende Komponenten auszugleichen.
Der Umfangsabschnitt 328 der oberen Patch-Schicht 330 kann durch Öffnungen 332 unterbrochen sein, durch die vorstehende Befestigungselemente 320 des Befestigungssystems 318 hindurchgeführt werden können, um den Radom-Abschnitt 206 (z. B. den Radom-Abstandhalter 310) mit der unteren Umfassung 204 zu verbinden. In einigen Ausführungsformen kann der Umfangsabschnitt 328 jedoch ein durchgehender Abschnitt ohne Öffnungen 332 oder andere Öffnungen sein.
Die wärmeleitenden Einrichtungen auf dem äußeren Teil 329 der oberen Patch-Schicht 330 können Metallmuster oder -einrichtungen auf der oberen Oberfläche der oberen Patch-Antennenschicht 330 umfassen. Bei dem Metall der Metalleinrichtungen kann es sich um eine einzelne Metallart, eine Mischung von Metallen, eine Legierung oder einen Verbundstoff mit einem Metall handeln. Das Metall kann eines oder mehrere von Kupfer, Aluminium, Messing, Stahl, Bronze, Kohlenstoff, Graphen oder anderen wärmeleitenden Metallen sein.
In einer Ausführungsform kann die obere Patch-Schicht 330 eine Leiterplattenschicht sein, und der wärmeleitende äußere Teil 329 der oberen Patch-Schicht 330 kann aus Metalleinrichtungen bestehen, die auf einer Leiterplatte ausgebildet sind, wie z. B. Kupferschichten auf der oberen und/oder unteren Oberfläche der oberen Patch-Schicht 330. Das Kupfer oder ein anderes leitfähiges Metall kann strukturiert werden, um die diskreten Antennenelemente, die durchdringenden Elemente und die wärmeleitenden Einrichtungen zu bilden.
Die wärmeleitenden Einrichtungen der oberen Patch-Antennenschicht 330 können eine beliebige Dicke haben, die für den Wärmefluss oder eine andere Wärmeleitung geeignet ist. Die Dicke kann im Bereich von etwa 0,5 mil bis etwa 5,0 mil (etwa 0,0005 Zoll bis etwa 0,0050 Zoll) oder etwa 0,1 mil bis etwa 3,0 mil (etwa 0,0010 Zoll bis etwa 0,0030 Zoll) oder etwa 1,2 mil bis etwa 2,5 mil (etwa 0,0012 Zoll bis etwa 0,0025 Zoll) liegen. In einer Ausführungsform kann die Dicke etwa 1,4 mil (etwa 0,0014 Zoll) betragen. Angesichts der unterschiedlichen Materialien und Bedingungen ist keine bestimmte Dicke vorgeschrieben, doch können andere Dicken bessere Vorteile bei der Wärmeableitung mit sich bringen.
Dementsprechend kann die obere Patch-Schicht 330 als eine Patch-Antennenschicht und eine Wärmeübertragende Schicht oder eine wärmeleitende Schicht betrachtet werden, die Wärme an den Radom-Abstandhalter 310 zur Wärmeableitung durch der Radom 305 überträgt.
Wie in 5D dargestellt, befindet sich unter der oberen Patch-Antennenschicht 330 ein Antennen-Abstandhalter 335, an den sie angrenzen und gekoppelt sein kann. Der Antennen-Abstandhalter 335 kann aus demselben oder einem ähnlichen Material bestehen wie der Radom-Abstandhalter 310 und kann ebenfalls eine Wabenstruktur aufweisen, die durch eine Vielzahl von Zellen und Öffnungen definiert ist. Wie oben beschrieben, bildet der Antennen-Abstandhalter 335 zusammen mit anderen Komponenten (der unteren Patch-Antennenschicht 370, die aus einer PCB-Schicht oder einem anderen ähnlichen Material wie die obere Patch-Schicht 330 besteht, und der PCB-Baugruppe 380, die durch einen dielektrischen Abstandhalter 375 getrennt ist) den unteren Antennenstapel 340. Die Komponenten des unteren Antennenstapels 340 können die gleiche oder eine ähnliche Form haben und passen in die Innenwand 347 des Gehäuses 345.
Wie in 5E dargestellt, kann die untere Patch-Antennenschicht 370 wie die obere Patch-Antennenschicht eine Vielzahl von Antennen-Patch-Elementen aus leitfähigem Material, wie z. B. Kupfer, aufweisen. Die untere Patch-Antennenschicht 370 kann auch andere Metalleinrichtungen zwischen den Antennen-Patch-Elementen aufweisen, die zur Abstimmung des Antennensignals dienen.
Wie in 13 zu sehen ist, kann ein thermisches Zwischenschichtmaterial (TIM) 385 in Kontakt mit der Unterseite 382 der Leiterplattenbaugruppe 380 vorgesehen werden, um Wärme von der Leiterplattenbaugruppe 380 und anderen elektrischen Komponenten an das Gehäuse 345 abzuleiten. Das thermische Zwischenschichtmaterial 385 besteht aus einer Vielzahl von diskreten Elementen (siehe 10) und kann mit Antennenkomponenten auf der Unterseite der Leiterplattenbaugruppe 380 verbunden werden.
Da die Stapel-Baugruppe 300 thermisch mit dem Chassis 345 gekoppelt ist, kann das Chassis 345 als Wärmeverteiler fungieren, um den Wärmefluss in der Ebene über seinen Körper zu erleichtern, einschließlich in einer Richtung radial nach außen von der Mittelachse 352 (siehe 3). Die Ausbreitung der Wärme über den Körper des Gehäuses 345 unterstützt die Ableitung der Wärme von den wärmeerzeugenden Komponenten, die mit dem Gehäuse 345 verbunden sind.
Das Chassis 347 erstreckt sich um die Innenwand 347 herum nach außen und umfasst einen Umfangsabschnitt 351, der für die Verbindung mit dem Radom-Abschnitt 206 ausgebildet ist. Dementsprechend kann sich Wärme entlang des Körpers des Chassis 345 radial nach außen zum Umfangsabschnitt 351 ausbreiten und dann in die leitenden Einrichtungen auf der oberen Patch-Schicht 330 fließen. Diese Wärme kann sich dann weiter radial nach außen durch die leitenden Einrichtungen auf dem äußeren Teil 338 der oberen Patch-Schicht 330 zum Radom-Abstandhalter 310 ausbreiten. Dieser leitende Pfad, der durch das Chassis 345, die obere Patch-Schicht 330 und den Radom-Abstandhalter 310 definiert ist, hat den Effekt, dass sich die Wärme in einer Ebene ausbreitet, die in 13 als radial nach außen in Bezug auf die Mittelachse 362 der Antennenstapel-Baugruppe 300 dargestellt ist.
Das Chassis 345 kann sich radial mit dem gleichen Radius erstrecken wie die Orte der Vielzahl von Befestigungselementen 320, die sich von dem Radom-Abstandhalter 330 in dem Befestigungssystem 318 erstrecken, und kann eine Vielzahl von Rastungen 346 um seinen äußeren Umfang herum aufweisen, durch die die in Eingriff stehenden vorstehenden Befestigungselemente 320 und die aufnehmenden Befestigungselemente 360 hindurchgehen können. Die Rastungen 346, die mit solchen Befestigungselementen 320 und 360 verbunden sind, können die Wärmeableitung vom Chassis 345 zu den anderen Komponenten der Gehäusebaugruppe 202, wie z. B. dem Radom-Abstandhalter 330 und/oder der unteren Umfassung 204 (das auch aus einem leitfähigen Material, wie z. B. leitfähigem Kunststoff, hergestellt sein kann), unterstützen.
5B zeigt eine Draufsicht auf einen Teil der oberen Patch-Schicht 330, die mit dem Radom-Abstandhalter 310 überlagert ist. Wie dargestellt, ist jedes der mehreren oberen Patch-Elemente 330a auf der oberen Patch-Schicht 330 mit jeder der mehreren Öffnungen 315 der Wabenstruktur 315 ausgerichtet. Zum Beispiel sind die kreisförmigen Kanten der oberen Patch-Antennenelemente 330a von den Kanten der Öffnungen 315 umgeben. Während jede der Vielzahl von Öffnungen 315 in einer sechseckigen Form dargestellt ist, können sie jede andere polygonale Form oder andere Form haben, wie zuvor erwähnt.
13 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils der Gehäusebaugruppe 300, in der die thermischen Strömungswege dargestellt sind. Wie dargestellt, sind zwei Abschnitte explodiert dargestellt. Die verwendeten Referenznummern sind die gleichen wie in den vorherigen Abbildungen. Wärme kann von der Komponente 705 erzeugt werden, die mit der Leiterplattenbaugruppe 380 verbunden sein kann, und kann über den Aufwärtspfad 710 oder den Abwärtspfad 714 zum Umfang 339 des Radom-Abstandhalters 305 fließen. Das thermische Zwischenschichtmaterial 385 kann direkt mit einer oder mehreren wärmeerzeugenden Komponenten oder mit der Leiterplattenbaugruppe 380 verbunden sein.
Der Wärmefluss wird durch Pfeile dargestellt. Insbesondere die Pfeile 710, 711 und 712 veranschaulichen den Wärmefluss von der PCB-Baugruppe 380 nach oben und nach außen zum Umfang des Radom-Abstandhalters 305. Wie beispielsweise durch die Strömungspfeile 711 dargestellt, kann die Wärme durch die Ebene fließen, z. B. durch die Zellwände 316 sowohl im Antennen-Abstandhalter 335 als auch im Radom-Abstandhalter 310, zum Radom 305, von wo aus sie an die Umgebung abgeleitet wird.
Darüber hinaus zeigen die Pfeile 714 und 715 den Wärmefluss von der Leiterplattenbaugruppe 308 nach unten über das Wärmeleitmaterial 385 zum Chassis 345. Das Chassis 345 kann als Wärmeverteiler in der Ebene fungieren, und wie angegeben, fließt die Wärme radial entlang seines Körpers in Richtung des Umfangs der Gehäusebaugruppe 300 und des Radoms 305.
Während die Wärme an der Radom 305 abgeleitet wird, verteilt der Radom selbst die Wärme entlang seines Körpers und/oder seiner Oberflächen, und zwar radial in beide Richtungen, wie durch die Strömungspfeile 712 angedeutet. Diese Wärmeausbreitung trägt dazu bei, den Temperaturgradienten über der Radom 305 zu verringern, so dass in seinem gesamten Bereich eine gleichmäßige Temperatur herrscht. Wie oben beschrieben, kann die auf der Radom 305 übertragene Wärme ausreichen, um Schnee oder Eis zu schmelzen oder die Bildung von Eis zu verhindern.
Auf der linken Seite von 13 ist ein weiterer erweiterter Abschnitt zu sehen. Wie der in der Ebene verlaufende Strömungspfeil 715 zeigt, wandert die Wärme von der Komponente 705 entlang des Körpers des Chassis 345 in Richtung des Umfangs des Radoms 305. In Richtung des äußeren Umfangs des Chassis 345 kann sich die Wärme von dort aus nach oben zum Radom 305 bewegen, wie durch den Strömungspfeil 717 dargestellt. Wie gezeigt, kann sich die Wärme radial nach außen bewegen, wie durch die Strömungspfeile 720 und dann nach oben 725 durch den Radom-Abstandhalter 305 zum Radom 305 gezeigt. Die Wärme fließt radial über den Körper des Radoms 305, ähnlich wie auf der rechten Seite von 13 dargestellt.
In einem nicht einschränkenden Beispiel ist der Radom-Abstandhalter 310 aus einem leitfähigen Kunststoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,5 W/mK hergestellt. Da der Radom-Abstandhalter 310 eine geringe Höhe (z. B. etwa 2,35 mm) im Vergleich zu einer sehr großen Länge in der Ebene hat, leitet der Radom-Abstandhalter 310 im Allgemeinen Wärme entlang seiner kürzeren Abmessung (d. h. vertikal) durch den Radom-Abstandhalter 310, hat aber im Allgemeinen eine schlechte Leitfähigkeit in der Ebene. Um die vertikale Wärmeableitung des Radom-Abstandhalters 310 zu ergänzen, kann das Chassis (oder der Wärmeverteiler) 345 aus Aluminium gefertigt sein, das eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 138 W/mK (für 5052 Aluminium) aufweist. Daher ist das Chassis 345 weitgehend für die Wärmeübertragung in der Ebene durch die Antennenbaugruppe 200 verantwortlich. Die Wärme wandert nach unten durch die Leiterplattenbaugruppe 380 und das TIM-Material 385 zum Chassis 345, dann in der Ebene entlang des Chassis 345 zum äußeren Rand der oberen Patch-Schicht 330, die in Kontakt mit dem Chassis 345 steht, und dann an die Umgebung am äußeren Umfang der Antennenbaugruppe 200. Der äußere Rand der oberen Patch-Schicht 330 kann ein Kupfermerkmal enthalten, das eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 385 W/mK hat.
Verschiedene Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden Beispielen näher erläutert. BEISPIEL 4 zeigt die Vorteile einer leitenden Umfangseinrichtung auf der oberen Patch-Schicht 330. BEISPIEL 5
BEISPIEL 4: LEITFÄHIGES MERKMAL AM UMFANG
14 zeigt Wärmebilder einer Antennenbaugruppe in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der Antennenvorrichtung der vorliegenden Offenbarung, wobei ein oberes Patch einen wärmeleitenden Abschnitt an seinem äußeren Umfang aufweist. In der links gezeigten Wärmekarte ist eine Antennenbaugruppe mit einer oberen Patch-Schicht dargestellt, die am Umfang ein leitendes Kupfermerkmal mit einer Dicke von 1,4 mil (0,0014 Zoll) aufweist. Die Wärmeableitung wird vom Umfang der Antennenbaugruppe auf der linken Seite gezeigt. In der Wärmekarte auf der rechten Seite hat die obere Patch-Schicht keine leitende Einrichtung am Rand. Die Wärmeableitung vom Umfang der Antennenbaugruppe auf der rechten Seite ist sehr gering.
BEISPIEL 5: DICKE DER LEITENDEN EINRICHTUNGEN
15 zeigt vier Wärmekarten von Antennenbaugruppen, die in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der Antennenvorrichtung der vorliegenden Offenbarung konstruiert wurden und jeweils unterschiedliche Kupferdicken in den leitenden Einrichtungen der oberen Patch-Schicht aufweisen: kein Kupfer; 1,4 mil (0,0014 in); 4,2 mil (0,0042 in); und 19,7 mil (0,0197 in). Wie gezeigt, wird bei jeder der Baugruppen mit Kupfer die Wärme an die Außenkante der Baugruppe abgeleitet. Die Kupferdicke scheint im Bereich von 1,4 mil optimiert zu sein, wobei der Ertrag bei dickeren KupferEinrichtungenn abnimmt. Heiße Stellen sind dort zu sehen, wo sich bestimmte heiße Komponenten befinden, z. B. das Modem (nicht abgebildet).
ALTERNATIVE AUSFÜHRUNG EINES ANTENNENVORRICHTUNG
Unter Bezugnahme auf 16-33C wird nun eine alternative Ausführungsform einer Antennenvorrichtung beschrieben. Die Ausführungsform von 16-33C ähnelt im Wesentlichen der Ausführungsform von 1-15, mit Ausnahme von Unterschieden in Bezug auf den Radom-Abschnitt und das Chassis. Wie in der Ausführungsform von 16-33C zu sehen ist, enthält die Gehäusebaugruppe 802 keine untere Abdeckung 804, wobei das Chassis die Funktion der unteren Abdeckung übernimmt (siehe 18).
Unter Bezugnahme auf die und , die jeweils Explosions- und Querschnittsansichten des Radom-Abschnitts 806 zeigen, umfasst der Radom-Abschnitt 806 der dargestellten Ausführungsform eine Vielzahl von Schichten 832 und 834. In einem nicht einschränkenden Beispiel umfasst die Vielzahl von Schichten eine erste und eine zweite Radomschicht 832 und 834, um die Antennenöffnung 808 und andere elektrische Komponenten innerhalb des Gehäuses 802 der Antennenvorrichtung 800 vor mechanischen Einflüssen und Umwelteinflüssen zu schützen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung ist die erste Radomschicht 832 als äußere Schicht konzipiert, die der Außenumgebung ausgesetzt ist und die Eigenschaften eines guten Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht und einer Wasserabsorption von nahezu Null aufweist. Um HF-Signale nicht zu behindern, hat die erste Radomschicht 832 außerdem eine niedrige Dielektrizitätskonstante, einen niedrigen Verlusttangens und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK). Darüber hinaus verfügt die erste Radomschicht 832 in einigen Ausführungsformen über die Fähigkeit, mit Klebstoff verklebt zu werden. Ohne eine solche Klebefähigkeit kann sich der Radom-Aufbau bei extremen Wetterbedingungen verformen.
Die erste Radomschicht 832 ist so konstruiert, dass sie sowohl unter trockenen als auch unter feuchten Bedingungen über thermische Zyklen zwischen -40°C und 85°C hohe mechanische Werte und elektrische Isoliereigenschaften beibehält-. In einigen Ausführungsformen weist die erste Radomschicht 832 eine hohe Streckgrenze und einen ausreichend hohen Modul auf, um die Belastung der ersten Radomschicht 832 auf die zweite Radomschicht 834 zu verteilen. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat die erste Radomschicht 832 eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 4. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat die erste Radomschicht 832 einen Verlusttangens von weniger als 0,001.
Ein nicht einschränkendes Beispiel ist die erste Radomschicht 832 aus glasfaserverstärktem Epoxid-Laminatmaterial, wie FR-4 oder NEMA Grade FR-4. In anderen Ausführungsformen kann die erste Radomschicht eine andere Art von duroplastischem Hochdrucklaminat oder ein Verbundwerkstoff sein, wie z. B. Glasfaserverbundwerkstoff, Quarzglasverbundwerkstoff, Kevlarverbundwerkstoff oder ein Plattenmaterial, wie z. B. Polycarbonat.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat die erste Radomschicht 832 eine Dicke im Bereich von weniger als oder gleich 60 mil (1,5 mm), weniger als oder gleich 30 mil (0,76 mm), weniger als oder gleich 20 mil (0,51 mm), weniger als oder gleich 10 mil (0,25 mm). Dickere erste Radomschichten 832 können bei extremen Wetterbedingungen, z. B. Hagel, verwendet werden.
Eine zweite Radomschicht 834 unterstützt die erste Radomschicht 832, indem sie die Antennenöffnung 808 und andere elektrische Komponenten im Gehäuse 802 der Antennenvorrichtung 800 vor mechanischen Einflüssen und Umwelteinflüssen schützt. Die zweite Radomschicht 834 sorgt auch für einen geeigneten Abstand zwischen den Antennenelementen der Antennenöffnung 808 und der oberen Fläche 820 der ersten Radomschicht 832.
Wie in der Querschnittsansicht der in 22 dargestellten Ausführungsform zu sehen, ist die zweite Radomschicht 834 dicker als die erste Radomschicht 832. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist die zweite Radomschicht 834 eine Schaumstoffschicht mit Eigenschaften wie geringem HF-Abfall, niedrigem Verlusttangens, guter Druckfestigkeit und niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK). Darüber hinaus verfügt die zweite Radomschicht 834 über die Fähigkeit, mit Klebstoff verklebt zu werden.
Wie die erste Radomschicht 832 ist auch die zweite Radomschicht 834 so ausgelegt, dass sie sowohl unter trockenen als auch unter feuchten Bedingungen bei Temperaturschwankungen zwischen -40°C und 85°C hohe mechanische Werte und elektrische Isoliereigenschaften beibehält. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat die zweite Radomschicht 834 eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 1. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat die zweite Radomschicht 834 einen Verlusttangens von weniger als 0,001.
Ein nicht einschränkendes Beispiel ist die zweite Radomschicht 834 aus Polymethacrylimidschaum (PMI). In anderen Ausführungsformen kann die zweite Radomschicht 834 ein wabenförmiges, verlustarmes Material (wie oben beschrieben) oder ein anderes geeignetes Schaummaterial (wie Urethanschaum) sein. In anderen Ausführungsformen kann die zweite Radomschicht 834 aus Luft bestehen. Zum Beispiel kann die zweite Radomschicht 834 eine Abstandskonfiguration aufweisen, um die erste Radomschicht 832 von der Antennenöffnung 808 mit Luft zu beabstanden.
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hat die zweite Radomschicht 834 eine Dicke im Bereich von mehr als 3,0 mm, weniger als 4,5 mm oder im Bereich von 3,0 mm bis 4,5 mm. Die Dicke der zweiten Radomschicht 834 ist oben unter Bezugnahme auf BEISPIEL 3 ausführlicher beschrieben.
Wie in 22 zu sehen ist, kann eine erste Klebstoffschicht 836 zwischen der ersten und der zweiten Radomschicht 832 und 834 vorgesehen werden. Darüber hinaus kann zwischen der zweiten Radomschicht 834 und der Antennenöffnung 808 eine zweite Klebstoffschicht 838 vorgesehen werden. Bei dem Klebstoff kann es sich um einen blattförmigen druckempfindlichen Klebstoff, wie z. B. einen Acrylatklebstoff, oder um einen Schmelzklebstoff handeln.
Wie in der in 22 gezeigten Ausführungsform, die eine Querschnittsansicht des mit dem Chassis-Abschnitt 804 gekoppelten Radom-Abschnitts 806 zeigt, ist die Außenkante 844 der zweiten Radomschicht 834 von der Außenkante 826 der ersten Radomschicht 832 nach innen versetzt, um eine äußere Radomlippe 840 zu bilden. Diese Lippe 840 bildet eine Schnittstelle für die Verbindung mit einer Blendenoberfläche 842 am äußeren Umfang des Chassis-Abschnitts 804.
Wenn sie mit dem Chassis-Abschnitt 804 verbunden ist, kann eine Dichtung 848 um die äußere Radomlippe 840 gebildet werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz an der Schnittstelle zu verhindern. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Dichtung eine Silikondichtung sein. Die Dichtung kann während der Herstellung der Antennenvorrichtung 800 aus dem aufgetragenen Material gebildet werden. In der in 22 gezeigten Ausführungsform ist die Dichtung 848 so dargestellt, dass sie sich zwischen der Blendenoberfläche 842 und der Unterseite der Radomlippe 840 befindet. In anderen Ausführungsformen kann sich die Dichtung 848 jedoch nach außen oder nach innen in Richtung der anderen Oberflächen des Chassis 804 erstrecken, um jegliche Lücken zwischen dem Radom und der Chassisblende zu beseitigen.
Unter Bezugnahme auf die und wird nun der Chassis-Abschnitt 804 des Gehäuses 802 ausführlicher beschrieben. Der Chassis-Abschnitt 804 trägt die elektronischen Einrichtungen der Antennenvorrichtung 800, einschließlich der Antennengruppe, des Modems, des GPS, der Wi-Fi-Karte, der Wi-Fi-Antennen und anderer elektrischer Komponenten. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das Antennengitter, das die Antennenöffnung 808 definiert, eine Vielzahl von Antennenelementen 812 umfassen, die in einem bestimmten Array oder einer bestimmten Konfiguration auf einem Träger 814 angeordnet sind, wie z. B. einer Leiterplatte (PCB), Keramik, Kunststoff, Glas oder einem anderen geeigneten Substrat, einer Basis, einem Träger, einer Platte oder dergleichen (hier als Träger bezeichnet).
Wie oben unter Bezugnahme auf 22 beschrieben, ist der Chassis-Abschnitt 804 so konstruiert, dass er mit dem Radom-Abschnitt 806 an der Blende 842 des Chassis-Abschnitts 806 zusammenpasst. Im zusammengefügten Zustand bilden der Chassis-Abschnitt 804 und der Radom-Abschnitt 806 eine innere Chassis-Kammer 850 (siehe auch 8), die die Antennenöffnung 808 auf dem Träger 814 und die elektronischen Einrichtungen der Antennenvorrichtung 800 trägt.
In der in 23 dargestellten Ausführungsform umfasst die innere Chassis-Kammer 850 eine Innenwand 852 und eine Stützplattform 854. Die Stützplattform 854 umfasst ein Verbindungssystem, das als eine Vielzahl von Verbindungstegen 856 dargestellt ist, die sich von ihr aus erstrecken, um die elektronischen Einrichtungen der Antennenvorrichtung 800 zu stützen. In der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Verbindungstege 856 seitlich und parallel zueinander.
Die Verbindungstege 856 der vorliegenden Offenbarung bieten mehrere Verbindungspunkte zwischen dem Antennensystem und dem Chassis-Abschnitt 804, um das Ausbeulen des Trägers 814 (z. B. einer gedruckten Leiterplatte (PCB)) (infolge von Temperaturschwankungen) zu verringern. Bei früher entwickelten Systemen wird eine Leiterplatte (PCB) im Allgemeinen mit einem Chassis verschraubt. Eine solche Schraubenkonfiguration ist möglicherweise nicht so ausgelegt, dass sie einer solchen Verformung standhält.
Die Antennenvorrichtung 800 kann mit einem Klebstoff mit geringer Steifigkeit an die Verbindungstege 856 geklebt werden, um das Ausbeulen weiter zu verringern. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist der Klebstoff ein Acrylschaumkleber. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Klebstoff ein Band der Marke VHB sein, das von der 3M Corporation hergestellt wird. In einigen Ausführungsformen ist der Schermodul einer 0,5 mm langen Klebefläche des Klebstoffs kleiner als 0,34 MPa. In einigen Ausführungsformen ist die Scherdehnungsfähigkeit der Klebeverbindung größer als 150 %.
Obwohl als Klebebalken 856 dargestellt, fallen auch andere Konfigurationen von Chassis-Klebesystemen, die das Ausbeulen einer Leiterplatte verhindern sollen, in den Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Klebesystem ein Gitter aus Klebepfosten anstelle von Verbindungstegen umfassen.
Ein Muldenabschnitt 858 der inneren Chassis-Kammer 854 erstreckt sich um mindestens einen Teil des äußeren Umfangs der Trägerplattform 854. Der Muldenabschnitt 858 bietet Platz für Komponenten der elektronischen Einrichtungen der Antennenvorrichtung 800, wie z. B. Leistungsinduktoren. Vom Zentrum entfernte Vorsprünge 878 erstrecken sich von dem Muldenabschnitt, um den elektronischen Komponenten des Antennensystems außerhalb der Bereiche der Verbindungstege 856 zusätzliche Unterstützung und thermische Abfederung zu bieten. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind die vom Zentrum entfernten Vorsprünge 878 aus einem Metallmaterial, wie z. B. Aluminium, hergestellt und stellen einen Wärmepfad zum Kühlkörper 920 bereit.
Der Chassis-Abschnitt 804 kann als einzelnes Teil hergestellt werden, z. B. durch ein Verfahren zur integralen Formung eines Teils, wie z. B. ein Gussverfahren. Die Verbindungstege 856 und der Muldenabschnitt 858 tragen beide zur Steifigkeit des Chassis-Abschnitts 804 bei. Eine solche Steifigkeit bietet Vorteile bei der Haltbarkeit. Darüber hinaus unterstützen die Verbindungsstege 856 und der Muldenabschnitt 858 den Formfluss während der Herstellung.
Unter Bezugnahme auf die in den 23 und 24 dargestellte Ausführungsform ist im Muldenabschnitt 858 der inneren Chassis-Kammer 850 ein erster Taschenabschnitt 860 in der inneren Chassis-Kammer 850 zur Aufnahme von Komponenten der Antennenvorrichtung 800 definiert. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der erste Taschenabschnitt 860 so ausgebildet, dass er eine oder mehrere Antennentaschen (dargestellt als zwei Taschen) 862 und 864 und eine Kartentasche 866 enthält.
In einem nicht einschränkenden Beispiel kann es sich bei der einen oder den mehreren Antennentaschen 862 und 864 um Wi-Fi-Antennentaschen 868 und bei der Kartentasche 866 um eine Wi-Fi-Kartentasche 886 handeln.
Wie in 24 und 25 dargestellt, umfassen die Antennentaschen 862 und 864 Löcher 870 und 872, die sich von der Trägerplattform 854 des Chassis-Abschnitts 806 aus erstrecken. Die Löcher 870 und 872 ermöglichen das Einsetzen von einzelnen Antennen, wie z. B. Wi-Fi-Antennen. Da die Antennentaschen 862 und 864 und die Löcher 870 und 872 auf der Trägerplattform 854 des Chassis-Abschnitts 106 ausgerichtet sind, können die Wi-Fi-Antennen 868 (siehe 17 und 19) in der nächstgelegenen Position zur Montagefläche S (z. B. dem Dach eines Gebäudes, auf das das Wi-Fi-Signal abgestrahlt wird) positioniert werden. Außerdem strahlen die Wi-Fi-Antennen in Richtung des Gebäudes und weg von den Strahlen, die zur und von der Antennenöffnung 808 der Antennenvorrichtung 800 ausgehen. Darüber hinaus ist die Positionierung der Wi-Fi-Karten-Wi-Fi-Antennen 868 im Muldenabschnitt 858 des Chassis-Abschnitts 804 auch für thermische Vorteile ausgelegt, so dass die von den Wi-Fi-Antennen 868 und der Wi-Fi-Karte 886 ausgehende Wärme andere elektronische Komponenten im System nicht beeinträchtigt und umgekehrt.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung können die Wi-Fi-Antennen aus Kunststoffteilen bestehen, die mit Antennenelektronik bedruckt sind. Als nicht einschränkendes Beispiel können die Antennen mit einem Laserdirektstrukturierungsverfahren (LDS) hergestellt werden. Daher können die Antennen eine Abdeckung, die Antenne selbst und eine Dichtung für die Löcher 870 und 872 in der inneren Chassis-Kammer 852 bilden.
Der erste Taschenabschnitt 860 kann eine Abschirmung enthalten, so dass das von den WI-Fi-Antennen 868 ausgehende Wi-Fi-Signal nicht mit den Strahlen interferiert, die zur und von der Antennenöffnung 808 ausgehen. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Abschirmung einen Flansch 898, der sich um den Rand der oberen Fläche des ersten Taschenabschnitts 860 erstreckt. Der Flansch 898 ist so gestaltet, dass er mit der Wi-Fi-Karte 886 verbunden werden kann, um die Wi-Fi-Antennen 868 in der abgeschirmten Tasche einzuschließen. Die Wi-Fi-Karte 886 ist mit einer Reihe von Schrauben am Flansch 898 befestigt, wobei die Position der Schrauben durch die Aufnahmelöcher 900 in 25 dargestellt ist. Die Schrauben (nicht dargestellt) erden die Wi-Fi-Karte 886 mit dem Kühlkörper 920 und schließen den Spalt zwischen der Wi-Fi-Karte 886 und dem Kühlkörper 920, um zu verhindern, dass Komponenten der Antennengruppe 808 mit Wi-Fi-Signalen außerhalb des Bandes gestört werden.
Wenn die Antennen 868 in die Antennentaschen 862 und 864 eingeführt werden, die sich durch die Löcher 870 und 872 erstrecken, sind die Antennen 868 so ausgebildet, dass sie Dichtungen mit einem Flansch 902 in jeder der Antennentaschen 862 und 864 bilden. Die Dichtungen verhindern das Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit in die innere Chassis-Kammer 850.
Wie in den 23 und 24 dargestellt, ist in der inneren Chassis-Kammer 850 ein zweiter Taschenabschnitt 880 zur Aufnahme der Stromversorgung 882 der Antennenvorrichtung 800 vorgesehen. Der zweite Taschenabschnitt 880 ist gegenüber dem Montagesystem 810 versetzt (siehe 27), um das Eindringen der Stromkabel 884 in die Stromversorgung 882 aus dem Montagesystem 810 zu ermöglichen.
In der dargestellten Ausführungsform hat die Stromversorgung 882 ein erstes Ende 890, das mit einer externen Stromquelle verbunden ist, und ein zweites Ende 892, das mit der internen elektronischen Schaltung der Antennenvorrichtung 800 gekoppelt ist. Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist die zweite Tasche 880 so ausgebildet, dass das erste Ende 890 des Netzteils 882 neben dem Montagesystem 810 angeordnet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist das Befestigungssystem 810 ein mittig angebrachtes System (siehe 27). Daher ist die zweite Tasche 880 so ausgebildet, dass das erste Ende 890 des Netzteils 882 in der Nähe eines Mittelpunkts des Chassis-Abschnitts 804 positioniert ist (siehe 24). Eine solche Positionierung der zweiten Tasche 880 und des Netzteils 882 ermöglicht eine kompaktere Bauweise, um das Profil des Chassis-Abschnitts 804 zu verringern und die Länge des Stromversorgungskabels zu reduzieren.
Der zweite Taschenabschnitt 880 umfasst eine Abdeckung 884 (siehe 30), um die anderen elektronischen Komponenten in der Antennenvorrichtung vor der von der Stromversorgung 882 erzeugten Wärme zu schützen. Darüber hinaus kann die Abdeckung 884 oder der zweite Taschenabschnitt 880 selbst aus Metall bestehen und einen Wärmepfad zum Kühlkörper 920 für die Wärmeableitung bereitstellen.
Wie in 24 dargestellt, kann der Chassis-Abschnitt 804 auch eine Entlüftungsöffnung 904 zur Entlüftung der inneren Chassis-Kammer 850 aufweisen. Die Entlüftungsöffnung 904 kann eine geeignete luftdurchlässige/wasserundurchlässige Abdeckung haben, um das Eindringen von Feuchtigkeit in die innere Chassis-Kammer 850 zu verhindern.
In der in 17 dargestellten Ausführungsform umfasst der Chassis-Abschnitt 804 einen Kühlkörper 920, der sich von der Bodenfläche 924 des Chassis-Abschnitts 804 nach unten erstreckt. Der Kühlkörper 920 umfasst eine Vielzahl von Rippen 922, die sich von der Unterseite 924 nach unten erstrecken.
In der dargestellten Ausführungsform sind die Rippen 922 in gleichem Abstand und parallel zueinander angeordnet und verlaufen in einer einzigen Richtung. Vergleicht man die 18 und 19, so verlaufen die Verbindungsstege 856 in der Innenkammer 850 des Chassis-Abschnitts 804 in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Rippen 922. Die Querausrichtung der Rippen 922 und der Verbindungsstege 856 in der dargestellten Ausführungsform erhöht die Steifigkeit des Chassis-Abschnitts 804 für die Haltbarkeit während des Gebrauchs und hilft auch beim Fließen der Form während der Herstellung.
Gemäß 20 sind die Rippen 922 so konstruiert, dass sie mit dem Chassis-Abschnitt 804 gekoppelt oder integral damit hergestellt werden. In der dargestellten Ausführungsform von 5 sind die Rippen 922 so gestaltet, dass sie variable Längen haben, um ein gekrümmtes Rippengrenzprofil zu definieren. In anderen Ausführungsformen können die Rippen 922 jedoch die gleichen Längen haben oder ein anderes, abweichendes Rippengrenzprofil definieren, das auf geeigneten Wärmeableitungseffekten beruht.
Die Rippen 922 des Kühlkörpers bestehen aus einem Metallmaterial, das zur Optimierung der Wärmeableitung geeignet ist, wie z. B. Aluminium. Ebenso kann der Chassis-Abschnitt 804, wenn er einstückig ausgebildet ist, aus demselben Material bestehen, so dass der Chassis-Abschnitt 804 auch eine Wärmeübertragung vom Chassis-Abschnitt zum Kühlkörper 920 für eine weitere Wärmeableitung ermöglicht.
Wie in 17 dargestellt, ermöglicht das Montagesystem 808 der Antennenbaugruppe 800, dass der Kühlkörper 920 in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche S, auf der die Antennenbaugruppe 800 montiert ist, angeordnet werden kann. Ein solcher Abstand bietet einen geeigneten Bereich für die Wärmeableitung und Luftdurchmischung.
Darüber hinaus ermöglicht ein solcher Abstand von der Oberfläche, auf der die Antennenbaugruppe 800 montiert ist, dass sich die Antennenbaugruppe 800 außerhalb der Wärmegrenzschicht der Oberfläche S befindet, auf der sie montiert ist. Zum Beispiel, wenn die Antennenbaugruppe 800 auf dem Dach eines Gebäudes montiert ist. Die äußere Dachfläche kann durch die Strahlungswärme der Sonne oder durch die Wärmeleitung aus dem Gebäudeinneren über die Dachfläche erwärmt werden. Indem die Antennenbaugruppe 800 in einem vorbestimmten Abstand von der Oberfläche S, auf der sie montiert ist, angeordnet wird, kann der Kühlkörper 922 vermeiden, durch die von der Oberfläche S, auf der er montiert ist, ausgehende Strahlungs- oder Leitungswärme H erwärmt zu werden (siehe 17). Als ein nicht einschränkendes Beispiel beträgt der Fuß 930 des Befestigungssystems mindestens 14 cm.
Wie in 17 weiter unten ausführlicher beschrieben, kann das Kippen des Gehäuses 802 der Antennenbaugruppe 800 dazu beitragen, die Wärmeableitung zu verbessern. In der dargestellten Ausführungsform sind die Kühlkörperrippen 922 im gekippten Zustand senkrecht zur Schwenkachse Y ausgerichtet. Eine solche Ausrichtung ermöglicht den Rippen 922 eine verbesserte natürliche Konvektion als Ergebnis des Auftriebs der Luft (wenn sie erwärmt wird) für eine verbesserte Wärmeableitung durch den Kühlkörper 920. Unter Bezugnahme auf 33A-33C sind verschiedene Kippausrichtungen für die Antennenvorrichtung 800 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 26-32 wird nun ein Befestigungssystem 810 für das Gehäuse 802 näher beschrieben. In der in 26 dargestellten Ausführungsform umfasst das Montagesystem 810 ein einzelne Fuß 930 zur Befestigung des Gehäuses 802. Wie in 27 zu sehen ist, ist das Montagesystem 810 der dargestellten Ausführungsform am Chassis-Abschnitt 804 an einem zentralen Punkt des Chassis-Abschnitts 804 angebracht. Der zentrale Befestigungspunkt sorgt für Symmetrie und Gleichgewicht in der Halterung. In anderen Ausführungsformen kann das Montagesystem 810 jedoch je nach Konfiguration und Gewichtung der Antennenvorrichtung 800 an einem versetzten Ort am Chassis-Abschnitt 804 befestigt werden.
Wie oben unter Bezugnahme auf 17 beschrieben, ist das Montagesystem 810 so ausgebildet, dass das Gehäuse 802 relativ zum Montagefuß 930 kippbar ist. Eine solche Neigbarkeit des Gehäuses 802 ermöglicht nicht nur die Beseitigung von Regen und Schnee und die Wärmeableitung, sondern auch die Ausrichtung der Antennenvorrichtung 800 zum Himmel für eine verbesserte Hochfrequenzkommunikation mit einem oder mehreren Satelliten in Abhängigkeit von der geografischen Lage der Antennenvorrichtung 800 und der Umlaufbahn der Satellitenkonstellation.
Der Kippmechanismus 932 des Montagesystems 810 (siehe 28, 29, 30) ist so konstruiert und ausgebildet, dass er einen präzisen Montagewinkel und eine sichere Montage ermöglicht. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Kippmechanismus 932 eine Scharnierbaugruppe 940, die ein Gelenk 942 definiert und einen Stift 944 aufweist. Das Gelenk 942 umfasst einen ersten Gelenkabschnitt 946, der mit dem Chassis-Abschnitt 806 verbunden ist, und einen zweiten Gelenkabschnitt 948, der mit dem Befestigungsfuß 930 verbunden ist. Der Stift 944 wird in den ersten und zweiten Gelenkabschnitten 946 und 948 aufgenommen, um die Scharnierbaugruppe 940 zu bilden.
Bezug nehmend auf 28 enthält der erste Gelenkabschnitt 946 ein Aufnahmeloch 950, das so ausgebildet ist, dass es den Stift 944 der Scharnierbaugruppe 940 aufnimmt. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der erste Gelenkabschnitt 946 von der Bodenfläche 924 des Chassis-Abschnitts 804 nach außen. In der dargestellten Ausführungsform hat der erste Gelenkabschnitt 946 eine abgerundete Konfiguration, um eine Drehung des Chassis-Abschnitts 804 und des Gehäuses 802 relativ zum Montagesystem 810 über einen Schwenkbereich zu ermöglichen (wie in 33A-33C dargestellt).
Wie in den 29 und 30 dargestellt, ist der Fuß 930 ein länglicher Körper, der sich von einem ersten Ende 982 zu einem zweiten Ende 984 erstreckt. Das erste Ende 982 ist ein Basisende, und das zweite Ende umfasst einen Kopf 986, der den zweiten Gelenkabschnitt 948 definiert. Der Kopf 986 umfasst außerdem eine Schnittstelle für den Kippverriegelungsmechanismus 970 und eine Anschlagfläche 972, die den Kippbereich des Gehäuses 802 relativ zum Montagesystem 810 definiert, die beide weiter unten ausführlicher beschrieben werden.
Wie in den und dargestellt, umfasst der zweite Gelenkabschnitt 248 einen Gabelabschnitt, der ein erstes und ein zweites Aufnahmeloch 960 und 962 definiert, die mit dem Aufnahmeloch 950 des ersten Gelenkabschnitts 946 fluchten, um den Stift 944 der Scharnierbaugruppe 940 aufzunehmen. Wenn sie miteinander verbunden sind, bilden der erste Gelenkabschnitt 946, der zweite Gelenkabschnitt 948 und der Stift 944 die Scharnierbaugruppe 940, um eine Drehung des Chassis-Abschnitts 804 und des Gehäuses 802 relativ zum Montagesystem 810 über einen Schwenkbereich zu ermöglichen (wie in den 33A-33C dargestellt).
Wie in der abgebildeten Ausführung zu sehen ist, kann der Stift 944 ein Spannstift (oder ein Federstift) sein, der der Scharnierbaugruppe 940 zusätzlichen Widerstand entgegensetzt und eine präzise Einstellung des Befestigungswinkels ermöglicht.
Wie in den und dargestellt, umfasst der Körper des ersten Gelenkabschnitts 946 einen Kanal 952 entlang der abgerundeten Oberfläche des ersten Gelenkabschnitts 946. Der Kanal 952 umfasst einen ersten Abschnitt 966 (siehe 29) zur Verbindung mit einem Kippverriegelungsmechanismus 970 und einen zweiten Abschnitt 968 (siehe 30), der zur Aufnahme der Verkabelung 896 ausgelegt und ausgebildet ist, die sich zum ersten Ende 890 der in der zweiten Tasche 880 angeordneten Stromversorgung 882 erstreckt. Die Verkabelung 896 kann so ausgebildet sein, dass sie sich durch die ersten und zweiten Löcher 954 und 956 im Befestigungsfuß 930 (siehe 30) erstreckt, so dass sie innerhalb des Befestigungsfußes 930 verborgen ist, und dann innerhalb des zweiten Abschnitts 968 des Kanals 952 verläuft. In anderen Ausführungsformen kann die Verkabelung 896 außerhalb des Befestigungsfußes 930 verlaufen.
Wie bereits erwähnt, ist der erste Abschnitt 966 des Kanals 952 des ersten Gelenkabschnitts 946 so gestaltet, dass er eine Schnittstelle für einen Kippverriegelungsmechanismus 970 für das kippbare Befestigungssystem 810 bildet. Der Kippverriegelungsmechanismus 970 umfasst eine Stellschraube 934, die in einem Loch 988 aufgenommen wird, das den Kippverriegelungsmechanismus 970 im Kopf 886 des Fußes 930 definiert. Die Stellschraube 934 ist, wenn sie angezogen ist, so ausgebildet, dass sie gegen einen Keil 936 drückt, so dass der Keil 936 mit dem Kanal 952 des ersten Gelenkabschnitts 946 in Berührung kommt (siehe 32). Auf diese Weise ist der Kippverriegelungsmechanismus 970 so ausgelegt und ausgebildet, dass eine sichere Befestigung unter erheblicher Belastung erreicht wird.
An der Basis des Fußes 930 sorgt eine Befestigungsvorrichtung 980, ähnlich einer Fahrradsattelbefestigung, für eine sichere Befestigung an einer Dachaufnahme (nicht dargestellt).
In den 33A-33C werden die Grenzen des umklappbaren Befestigungssystems 800 näher beschrieben. Gemäß 33A ist das Gehäuse 802 relativ zum Montagesystem 810 vollständig vertikal gekippt. In 33C ist das Gehäuse 802 so gekippt, dass die Unterseite des Kühlkörpers 920 an der Anschlagfläche 972 anliegt. 33B ist eine mittlere Position. Andere Positionen sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung möglich.
Nachdem die Antennenvorrichtung 800 an einer Außenfläche eines Gebäudes montiert wurde, kann die Verkabelung an eine Steckdose außerhalb des Gebäudes angeschlossen werden.
Während illustrative Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne dass der Geist und der Umfang der Offenbarung beeinträchtigt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/856730 [0001]

Claims

Die Ausführungsformen der Erfindung, für die ein ausschließliches Eigentum oder Privileg beansprucht wird, sind wie folgt definiert:
Eine Gehäusebaugruppe für eine Antennenvorrichtung, wobei die Gehäusebaugruppe umfasst: einen Radom-Abschnitt; einen unteren Umfassungsabschnitt; und ein Befestigungssystem, das zum Verbinden des Radom-Abschnitts und des unteren Umfassungsabschnitts ausgebildet ist, die miteinander verbunden werden können, um einen Innenraum für Antennenkomponenten einer Antennenbaugruppe zu bilden.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Befestigungssystem einen Klebstoff umfasst.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 1, die ferner eine Dichtung umfasst, die zwischen dem Radom-Abschnitt und dem unteren Umfassungsabschnitt angeordnet werden kann.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Befestigungssystem eine Vielzahl von mechanischen Befestigungsvorrichtungen umfasst.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 4, wobei jede mechanische Befestigungsvorrichtung aus der Vielzahl der mechanischen Befestigungsvorrichtungen einen ersten Befestigungsabschnitt, der mit dem Radom-Abschnitt verbunden ist, und einen zweiten Befestigungsabschnitt, der mit der unteren Umfassung verbunden ist, umfasst.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 5, wobei der erste Befestigungsabschnitt einstückig mit dem Radom-Abschnitt ausgebildet ist.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 5, wobei der zweite Befestigungsabschnitt einstückig mit der unteren Umfassung ausgebildet ist.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 5, wobei das Befestigungssystem unterschiedliche Raten und Beträge von thermischer Ausdehnung zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt und dem zweiten Befestigungsabschnitt zulässt.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 5, wobei der Eingriff zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt und dem zweiten Befestigungsabschnitt ein Reibschluss ist.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 5, wobei einer der ersten und zweiten Befestigungsabschnitte ein vorstehender Befestigungsabschnitt und der andere ein aufnehmender Befestigungsabschnitt ist.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 10, wobei der aufnehmende Befestigungsabschnitt eine Öffnung aufweist, die mit einer radialen Achse ausgerichtet ist, die sich von einer Mitte des Radom-Abschnitts oder des unteren Umfassungsabschnitts aus erstreckt, um eine Bewegung des vorstehenden Befestigungselements relativ zu dem aufnehmenden Befestigungselement in einer radialen Richtung in Bezug auf die Mitte des Radom-Abschnitts oder des unteren Umfassungsabschnitts zu ermöglichen.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 11, wobei die Öffnung des aufnehmenden Befestigungsabschnitts eine Längsöffnung ist, in der der vorstehende Befestigungsabschnitt aufgenommen wird, wobei die Längsöffnung in Längsrichtung mit einer radialen Achse ausgerichtet ist, die sich von der Mitte des Radom-Abschnitts oder des unteren Umfassungsabschnitts erstreckt und den gleitenden Eingriff in einer radialen Richtung in Bezug auf eine Mitte des oberen Radoms oder der unteren Umfassung ermöglicht.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 10, wobei das vorstehende Befestigungselement eine Schulter und das aufnehmende Befestigungselement einen Flansch aufweist, wobei die Schulter, wenn sie von dem Flansch aufgenommen wird, den Flansch aus einer ursprünglichen Position in eine verformte Position drückt, und wobei der Flansch in seine ursprüngliche Position zurückkehrt, nachdem die Schulter an dem Flansch vorbeigedrückt wurde, wobei die Schulter und der Flansch ineinander greifen, um einen Schnappverschluss zu bilden.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Radom-Abschnitt einen Radom und einen Radom-Abstandhalter umfasst.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 14, wobei sich die Vielzahl der vorstehenden Befestigungsabschnitte von einer Unterseite des Radom-Abstandhalters erstreckt.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 14, wobei sich die Vielzahl der aufnehmenden Befestigungsabschnitte von einer oberen Fläche der unteren Umfassung aus erstreckt.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Radom-Abschnitt und der untere Umfassungsabschnitt aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) hergestellt sind.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 1, bei der der Radom-Abschnitt und der untere Umfassungsabschnitt einen gemeinsamen Mittelpunkt haben, wobei jede der mehreren aufnehmenden Befestigungselemente eine Öffnung aufweist, die mit einer radialen Achse ausgerichtet ist, die sich von dem gemeinsamen Mittelpunkt aus erstreckt.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 1, die ferner einen Chassis-Abschnitt umfasst, der zwischen dem Radom-Abschnitt und dem unteren Umfassungsabschnitt angeordnet ist, wobei das Chassis den Innenraum in ein erstes Fach und ein zweites Fach zur Aufnahme von Antennenkomponenten der Antennenbaugruppe unterteilt.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 19, wobei der Chassis-Abschnitt von dem unteren Umfassungsabschnitt getragen wird.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 19, wobei der Chassis-Abschnitt mit dem Befestigungssystem ausgerichtet ist.
Die Gehäusebaugruppe nach Anspruch 21, wobei der Chassis-Abschnitt eine Vielzahl von Rastungen zum Ausrichten mit einer Vielzahl von mechanischen Befestigungselementen des Befestigungssystems aufweist.
Eine Gehäusebaugruppe für eine Antennenbaugruppe, wobei die Gehäusebaugruppe umfasst: einen Radom-Abschnitt; einen unteren Umfassungsabschnitt; und ein Befestigungssystem, das zum Verbinden des Radom-Abschnitts und des unteren Umfassungsabschnitts ausgebildet ist, die koppelbar sind, um einen Innenraum für Antennenkomponenten der Antennenbaugruppe zu bilden; wobei das Befestigungssystem eine Vielzahl von mechanischen Befestigungsvorrichtungen umfasst, wobei jede mechanische Befestigungsvorrichtung einen ersten Befestigungsabschnitt, der mit dem Radom-Abschnitt gekoppelt ist, und einen zweiten Befestigungsabschnitt, der mit der unteren Umfassung gekoppelt ist, umfasst, wobei das Befestigungssystem unterschiedliche Raten und Beträge der thermischen Ausdehnung zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt und dem zweiten Befestigungsabschnitt zulässt.
Eine Antennenvorrichtung, umfassend: eine Gehäusebaugruppe, die einen Radom-Abschnitt, einen unteren Umfassungsabschnitt und ein Befestigungssystem umfasst, das so ausgebildet ist, dass der Radom-Abschnitt und der untere Umfassungsabschnitt miteinander verbunden werden können, um einen Innenraum für Antennenkomponenten einer Antennenbaugruppe zu bilden; und eine Montagebaugruppe mit einer einbeinigen Halterung zur Befestigung der Antennenvorrichtung an einer Struktur.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Montagebaugruppe außerdem eine Kippbaugruppe zum Kippen der Gehäusebaugruppe in eine oder mehrere gekippte Ausrichtungen umfasst.
Eine Antennenbaugruppe, die umfasst: eine Patch-Antennengruppe, die eine obere Patch-Antennenschicht, eine untere Patch-Antennenschicht und einen Abstandhalter dazwischen enthält, wobei der Abstandhalter eine Vielzahl von Öffnungen enthält, die durch Zellwände definiert sind, wobei jede Öffnung mit einem oberen Patch-Antennenelement und einem unteren Patch-Antennenelement von der Patch-Antennengruppe ausgerichtet ist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei die Patch-Antennengruppe eine Vielzahl von oberen Patch-Antennenelementen auf der oberen Patch-Antennenschicht und eine Vielzahl von unteren Patch-Antennenelementen auf der unteren Patch-Antennenschicht umfasst.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei der Abstandhalter aus Kunststoff hergestellt ist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei der Abstandhalter aus wärmeleitendem Material besteht.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei die Zellwände ein Wabenmuster bilden.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei die durch die Zellwände definierten Öffnungen eine polygonale Form haben.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei das Wabenmuster ein sechseckiges Muster in einem dreieckigen Gitter ist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei die Zellwände im Bereich von 1 mm bis 2 mm breit sind.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei die Zellwände von den Kanten der Patch-Antennenelemente beabstandet sind.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei das obere und das untere Patch-Antennenelement eine längste Abmessung im Bereich von 6 mm bis 8 mm aufweisen.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei die Mitte jedes der oberen und unteren Patch-Antennenelemente von der Mitte benachbarter oberer und unterer Patch-Antennenelemente um einen Abstand im Bereich von 11 mm bis 13,5 mm beabstandet ist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei die Zellenhöhe im Bereich von 1 mm bis 2 mm liegt.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei der Abstandhalter eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,0 aufweist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei der Abstandhalter einen Wärmeleitfähigkeitswert von mehr als 0,35 W/mK aufweist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei die Zellwände ein erstes Ende zur Kopplung mit der unteren Patch-Antennenschicht und ein zweites Ende zur Kopplung mit der oberen Patch-Antennenschicht aufweisen.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 40, wobei das erste und das zweite Ende der Zellwände durch ein erstes und ein zweites Klebemuster mit der unteren und der oberen Patch-Antennenschicht verbunden sind.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 41, wobei das erste und das zweite Klebemuster eine Höhe im Bereich von 0,005 mm bis 0,01 mm aufweisen.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 41, wobei das erste und das zweite Klebemuster interzelluläre Öffnungen definieren.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 41, wobei der Klebstoff der Klebstoffmuster eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,0 und einen Wärmeleitfähigkeitswert in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 W/mK aufweist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 41, wobei der Klebstoff einen Durometerwert im Bereich von 25 bis 100 (Shore A) aufweist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 41, wobei der Klebstoff und der dielektrische Gradient für den Klebstoff
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 26, wobei die obere Patch-Antennenschicht ein oberes GPS-Antennen-Patch-Element enthält, wobei die untere Patch-Antennenschicht ein unteres GPS-Antennen-Patch-Element enthält, und wobei der Abstandhalter eine GPS-Antennenöffnung enthält, wobei die GPS-Antennenöffnung mit dem oberen GPS-Patch-Antennenelement und dem unteren GPS-Patch-Antennenelement ausgerichtet ist.
Eine Antennenbaugruppe, die umfasst: eine Patch-Antennengruppe mit einer oberen Patch-Antennenschicht, einer unteren Patch-Antennenschicht und einem Abstandhalter dazwischen, wobei der Abstandhalter eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die durch Zellwände definiert sind, wobei jede Zelle mit einem Patch-Antennenelement aus einer Patch-Antennengruppe ausgerichtet ist, wobei der Abstandhalter eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,0 und einen Wärmeleitfähigkeitswert von mehr als 0,35 W/mK aufweist.
Eine Antennenbaugruppe, die umfasst: eine Patch-Antennengruppe, die eine obere Patch-Antennenschicht, eine untere Patch-Antennenschicht und einen Antennen-Abstandhalter dazwischen umfasst, wobei der Abstandhalter aus Kunststoff hergestellt ist und eine Vielzahl von Öffnungen umfasst, die durch Zellwände definiert sind, wobei jede Öffnung mit einem oberen Patch-Antennenelement und einem unteren Patch-Antennenelement der Patch-Antennengruppe ausgerichtet ist; eine dielektrische Schicht, die an die untere Patch-Antennenschicht angrenzt; und eine an die dielektrische Schicht angrenzende Leiterplatte.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 49, wobei die dielektrische Schicht eine Feuerschutzschicht bildet.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 49, wobei die Antennenbaugruppe Klebemuster zwischen benachbarten Schichten aufweist, wobei das Klebevolumen zwischen der Leiterplatte und der dielektrischen Schicht größer ist als zwischen der unteren oder oberen Patch-Antennenschicht und dem Abstandhalter.
Ein Gehäuse für ein Antennensystem mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die eine Antennenöffnung definieren, wobei das Gehäuse Folgendes umfasst: einen Chassis-Abschnitt und einen Radom-Abschnitt, der für die Kopplung mit dem Chassis-Abschnitt ausgebildet ist, um eine innere Chassis-Kammer zu definieren, wobei der Radom-Abschnitt eine ebene obere Oberfläche aufweist, wobei der Radom-Abschnitt so ausgebildet ist, dass er den gleichen Abstand zwischen der ebenen oberen Oberfläche und einer oberen Oberfläche jedes der mehreren Antennenelemente aufweist, die die Antennenöffnung definieren.
Das Gehäuse nach Anspruch 52, wobei der Radom-Abschnitt mindestens eine erste Schicht und eine zweite Schicht aufweist.
Das Gehäuse nach Anspruch 53, wobei die erste Schicht eine Schutzschicht ist.
Das Gehäuse nach Anspruch 54, wobei die erste Schicht aus einem faserverstärkten Laminatmaterial hergestellt ist.
Das Gehäuse nach Anspruch 55, wobei die Fasern aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Glasfasern oder Kevlarfasern besteht.
Das Gehäuse nach Anspruch 54, wobei die erste Schicht eine Dicke aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus weniger als 1,5 mm, weniger als 0,76 mm, weniger als 0,51 mm und weniger als 0,25 mm.
Das Gehäuse nach Anspruch 54, wobei die erste Schicht eine hydrophobe Außenfläche aufweist.
Das Gehäuse nach Anspruch 53, wobei die zweite Schicht eine Radom-Abstandsschicht ist.
Das Gehäuse nach Anspruch 59, wobei die zweite Schicht aus einem Polymethacrylimid-Schaumstoff hergestellt ist.
Das Gehäuse nach Anspruch 59, wobei die zweite Schicht eine Dicke aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus mehr als 2,5 mm, mehr als 3,0 mm, weniger als 4,5 mm oder im Bereich von 3,0 mm bis 4,5 mm.
Das Gehäuse nach Anspruch 59, wobei die zweite Schicht eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die durch Zellwände definiert sind, wobei jede Zelle mit einem Antennenelement aus der Vielzahl von Antennenelementen ausgerichtet ist, die die Antennengruppe definieren.
Das Gehäuse nach Anspruch 59, wobei die zweite Schicht aus Kunststoff besteht.
Das Gehäuse nach Anspruch 59, wobei die zweite Schicht aus einem wärmeleitenden Material hergestellt ist.
Das Gehäuse nach Anspruch 59, wobei die Radom-Abstandsschicht eine Dielektrizitätskonstante von weniger als 3,0 aufweist.
Das Gehäuse nach Anspruch 59, wobei die Radom-Abstandsschicht einen Wärmeleitfähigkeitswert von mehr als 0,35 W/mK aufweist.
Das Gehäuse nach Anspruch 53, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht durch Klebstoff verbunden sind.
Ein Gehäuse für ein Antennensystem mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die eine Antennenöffnung definieren, wobei das Gehäuse Folgendes umfasst: ein Chassis-Abschnitt und einen Radom-Abschnitt, der so ausgebildet ist, dass er mit dem Chassis-Abschnitt zusammenwirkt, um eine innere Chassis-Kammer zu definieren, wobei der Radom-Abschnitt eine ebene Oberseite hat, wobei der Radom-Abschnitt so ausgebildet ist, dass er einen gleichen Abstand zwischen der ebenen Oberseite und einer Oberseite jedes der mehreren Antennenelemente hat, die die Antennenöffnung definieren, wobei der Radom-Abschnitt einen Radom-Abstandhalter enthält, der aus leitfähigem Material hergestellt ist und mehrere Öffnungen enthält, die durch Zellwände definiert sind, wobei jede Zelle mit einem Antennenelement aus den mehreren Antennenelementen ausgerichtet ist, die die Antennenöffnung definieren.
Ein Radom-Abschnitt für ein Antennensystem mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die eine Antennenöffnung definieren, wobei der Radom-Abschnitt umfasst: einen Radom mit einer oberen ebenen Oberfläche und einer unteren Oberfläche, und einen Radom-Abstandhalter zwischen der unteren Oberfläche des Radoms und der Vielzahl von Antennenelementen, die die Antennenöffnung definieren, wobei der Radom-Abstandhalter so ausgebildet ist, dass er einen gleichen Abstand zwischen der planaren oberen Oberfläche des Radom-Abschnitts und einer oberen Oberfläche jedes der Vielzahl von Antennenelementen, die die Antennenöffnung definieren, definiert, wobei der Radom-Abstandhalter aus einem wärmeleitenden Material hergestellt ist, das eine Vielzahl von Öffnungen enthält, die durch Zellwände definiert sind, wobei jede Zelle mit einem Antennenelement aus der Vielzahl von Antennenelementen ausgerichtet ist.
Ein Gehäuse für ein Antennensystem mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die eine Antennenöffnung definieren, wobei das Gehäuse umfasst: einen Chassis-Abschnitt mit einem internen Trägerabschnitt für interne Komponenten für die Vielzahl von Antennenelementen, einschließlich eines Verbindungsabschnitts zum Verbinden einer Antennenstapel-Baugruppe mit dem Chassis-Abschnitt; und einen Radom-Abschnitt, der so ausgebildet ist, dass er mit dem Chassis-Abschnitt verbunden werden kann, um eine innere Chassis-Kammer zu bilden.
Das Gehäuse nach Anspruch 70, wobei der Verbindungsabschnitt eine Vielzahl von Verbindungstegen umfasst.
Das Gehäuse nach Anspruch 70, wobei der Verbindungsabschnitt Klebstoff zwischen der Vielzahl von Verbindungstegen und der Antennenstapel-Baugruppe enthält.
Das Gehäuse nach Anspruch 71, wobei die Vielzahl der Verbindungstege so ausgerichtet ist, dass benachbarte Verbindungstege parallel angeordnet sind.
Das Gehäuse nach Anspruch 70, ferner mit einem Kühlkörper, der sich von einer Außenfläche des Chassis-Abschnitts aus erstreckt.
Das Gehäuse nach Anspruch 74, wobei der Kühlkörper eine Vielzahl von Rippen aufweist.
Das Gehäuse nach Anspruch 75, wobei die Vielzahl der Rippen parallel angeordnet ist.
Das Gehäuse nach Anspruch 76, wobei die Vielzahl von Rippen in einer Ausrichtung senkrecht zur Ausrichtung des Verbindungsabschnitts mit einer Vielzahl von Verbindungstegen ausgerichtet ist.
Das Gehäuse nach Anspruch 70, das ferner ein thermisches Zwischenschichtmaterial umfasst, das zwischen dem Chassis-Abschnitt und der Antennenstapel-Baugruppe angebracht ist.
Das Gehäuse nach Anspruch 70, wobei der Chassis-Abschnitt ein in der Ebene liegender Wärmeverteiler ist.
Das Gehäuse nach Anspruch 70, wobei der Chassis-Abschnitt aus einem wärmeleitenden Material hergestellt ist.
Das Gehäuse nach Anspruch 70, wobei der Chassis-Abschnitt aus Metall besteht.
Das Gehäuse nach Anspruch 70, das ferner einen unteren Umfassungsabschnitt umfasst, wobei das Chassis zwischen dem Radom-Abschnitt und dem unteren Umfassungsabschnitt angeordnet ist.
Ein Gehäuse für ein Antennensystem mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die eine Antennenöffnung definieren, wobei das Gehäuse umfasst: einen Chassis-Abschnitt mit einem internen Trägerabschnitt für interne Komponenten für die Vielzahl von Antennenelementen, einschließlich eines Verbindungsabschnitts zum Verbinden einer Antennenstapel-Baugruppe mit dem Chassis-Abschnitt; und einen Radom-Abschnitt, der so ausgebildet ist, dass er mit dem Chassis-Abschnitt verbunden werden kann, um eine innere Chassis-Kammer zu bilden.
Eine Antennenvorrichtung weist auf: eine Gehäusebaugruppe, die einen Radom-Abschnitt und einen unteren Umfassungsabschnitt umfasst, wobei der Radom-Abschnitt und der untere Umfassungsabschnitt miteinander verbunden werden können, um einen Innenraum zur Unterbringung von Antennenkomponenten der Antennenbaugruppe zu bilden; eine Antennenstapel-Baugruppe, die innerhalb des Innenraums angeordnet ist, wobei die Antennenstapel-Baugruppe im Betrieb Wärme erzeugt; und ein Wärmeübertragungssystem innerhalb des Innenraums, das so ausgebildet ist, dass es den Wärmefluss zum Radom-Abschnitt erleichtert.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 84, wobei das Wärmeübertragungssystem eine wärmeleitende Einrichtung enthält, die im Innenraum zur Wärmeübertragung in der Ebene angeordnet ist.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 85, wobei der Radom-Abschnitt einen inneren Abschnitt und einen äußeren Umfangsabschnitt aufweist, und wobei die wärmeleitende Einrichtung an oder nahe dem äußeren Umfangsabschnitt des Radom-Abschnitts angeordnet ist.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 85, wobei die Antennenbaugruppe eine Patch-Antenne umfasst, die eine obere Patch-Antennenschicht, eine untere Patch-Antennenschicht und einen Zwischenraum dazwischen umfasst, und wobei die wärmeleitende Einrichtung auf dem äußeren Umfang der oberen Patch-Antennenschicht angeordnet ist.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 85, wobei die wärmeleitende Einrichtung ein leitendes Metall ist, das auf der oberen Patch-Antennenschicht angeordnet ist.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 85, wobei die wärmeleitende Einrichtung auf einer PCB-Schicht ausgebildet ist.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 89, wobei die PCB-Schicht eine dem Radom-Abschnitt zugewandte Oberseite und eine von dem Radom-Abschnitt abgewandte Unterseite aufweist und wobei die wärmeleitende Schicht auf der Oberseite der PCB-Schicht angeordnet ist.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 84, wobei das Wärmeübertragungssystem einen leitfähigen Teil des Radom-Abschnitts für die Wärmeübertragung durch die Ebene umfasst.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 91, wobei der Radom-Abschnitt einen Radom und einen Radom-Abstandhalter umfasst und wobei der Radom-Abstandhalter wärmeleitende Eigenschaften aufweist.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 92, wobei der Radom-Abstandhalter eine Struktur mit einer Vielzahl von Zellen umfasst, die eine Vielzahl von Öffnungen definieren, die von Zellwänden umgeben sind, wobei die Vielzahl von Zellen so ausgebildet ist, dass sie mit einer Vielzahl von Antennenelementen in der Antennenbaugruppe ausgerichtet sind, und wobei die Zellwände so ausgebildet sind, dass sie von der Vielzahl von Antennenelementen erzeugte Wärme leiten.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 92, wobei der Radom-Abstandhalter aus einem Kunststoff mit wärmeleitenden Eigenschaften gebildet ist.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 92, wobei der Radom-Abstandhalter aus einem Kunststoff mit einem Wärmeleitfähigkeitswert von mehr als 0,35 W/mK oder mehr als 0,45 W/mK gebildet ist.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 84, wobei das Gehäuse ferner ein Chassis enthält, das zwischen dem Radom-Abschnitt und dem unteren Umfassungsabschnitt angeordnet ist, wobei das Chassis den Innenraum in ein erstes Fachteil und ein zweites Fachteil zur Unterbringung von Antennenkomponenten der Antennenbaugruppe unterteilt, wobei das Chassis wärmeleitende Eigenschaften aufweist.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 96, wobei die Antennenstapel-Baugruppe thermisch mit dem Chassis gekoppelt ist.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 96, wobei das Chassis thermisch mit einer wärmeleitenden Einrichtung gekoppelt ist, die am oder in der Nähe des äußeren UmfangsAbschnitts des Radom-Abschnitts angeordnet ist.
Ein Gehäuse für ein Antennensystem mit einer Vielzahl von Antennenelementen, die eine Antennenöffnung definieren, wobei das Gehäuse Folgendes umfasst: einen Chassis-Abschnitt mit einem internen Trägerabschnitt für interne Komponenten für die Vielzahl von Antennenelementen, einschließlich eines Verbindungsabschnitts zum Verbinden eines internen Trägers mit dem Chassis-Abschnitt; einen Kühlkörper, der sich von einer Außenfläche des Chassis-Abschnitts aus erstreckt; und einen Radom-Abschnitt, der so ausgebildet ist, dass er mit dem Chassis-Abschnitt verbunden werden kann, um eine innere Chassis-Kammer zu bilden.
Das Gehäuse nach Anspruch 99, wobei der Kühlkörper eine Vielzahl von Rippen aufweist.
Das Gehäuse nach Anspruch 100, wobei die Vielzahl von Rippen in einer Ausrichtung senkrecht zur Ausrichtung des Verbindungsabschnitts mit einer Vielzahl von Verbindungstegen ausgerichtet ist.
Das Gehäuse nach Anspruch 100, wobei die Vielzahl der Rippen parallel angeordnet ist.
Eine Antennenvorrichtung weist auf: einen im Wesentlichen ebenen Radom; und eine untere Umfassung, wobei der obere Radom und die untere Umfassung zusammen einen mit einer in dem Innenraum angeordneten Antennenstapel-Baugruppe umschließen, wobei der Radom oder die untere Umfassung so ausgebildet sind, dass sie Wärme ableiten.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 103, die ferner einen Kühlkörper umfasst, der sich von einer Außenfläche der unteren Umfassung aus erstreckt, wodurch die untere Umfassung Wärme ableitet.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 104, wobei der Kühlkörper eine Vielzahl von Rippen aufweist.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 104, die ferner eine wärmeübertragende Schicht innerhalb des Innenraums umfasst, die so ausgebildet ist, dass sie den Fluss der von der wärmeübertragenden Schicht aufgenommenen Wärme in Richtung des Radoms erleichtert, wobei der Radom Wärme ableitet.
Die Antennenvorrichtung nach Anspruch 106, wobei die wärmeübertragende Schicht eine Radom-Abstandsschicht ist.
Eine Antennenbaugruppe, die umfasst: mehrere Schichten, die eine Antennenbaugruppe mit mehreren PCB-Schichten und mehreren Nicht-PCB-Schichten bilden, wobei die Antennenbaugruppe eine Oberseite und eine Unterseite aufweist; und Klebeverbindung zwischen den PCB-Schichten und den Nicht-PCB-Schichten.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei die Klebeverbindung ein Epoxid umfasst.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei jede der mehreren Schichten, die die Patch-Antennengruppe definieren, im Wesentlichen planar sind und parallel zueinander in einer Stapel-Baugruppe ausgerichtet sind.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei die mehreren Schichten durch Druck, der durch eine Presse ausgeübt wird, miteinander verbunden sind.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei der Klebstoff durch Wärme- oder UV-Behandlung ausgehärtet wird.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei mindestens eine der mehreren Nicht-PCB-Schichten einen Kunststoff umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethylen (PE), linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMWPE), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET) und Polyvinylchlorid (PVC) besteht.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei die Klebeverbindung in einem vorbestimmten Muster zwischen zwei benachbarten Schichten in der Vielzahl von Schichten erfolgt.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei die Klebeverbindung in einem vorbestimmten Muster erfolgt, um eine Entlüftung zwischen den Zellen zu ermöglichen.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei die mehreren Schichten einen Radom umfassen.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 116, wobei die mehreren Schichten einen Radom-Abstandhalter umfassen, wobei der Radom durch die Klebeverbindung mit dem Radom-Abstandhalter verbunden ist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 117, wobei der Radom-Abstandhalter eine Rahmenstruktur mit einer Vielzahl von Zellwänden umfasst, die ein erstes Ende und ein zweites Ende haben und eine Vielzahl von Öffnungen definieren, wobei die Klebeverbindung ein Muster ist, das mit den ersten und zweiten Enden der Vielzahl von Zellwänden ausgerichtet ist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei die mehreren PCB-Schichten eine obere Patch-Antennenschicht und eine untere Patch-Antennenschicht umfassen, wobei jede Schicht mehrere Antennen-Patch-Elemente aufweist, wobei die Klebeverbindung in einem Muster um die Antennenelemente herum angeordnet ist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 119, wobei die mehreren Schichten einen Antennen-Abstandhalter enthalten, der durch die Klebeverbindung mit der oberen und unteren Patch-Antennenschicht verbunden ist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 120, wobei der Antennen-Abstandhalter eine Rahmenstruktur mit einer Vielzahl von Zellwänden umfasst, die ein erstes Ende und ein zweites Ende haben und eine Vielzahl von Öffnungen definieren, wobei die Klebeverbindung in einem Muster angeordnet ist, das mit dem ersten und zweiten Ende der Vielzahl von Zellwänden ausgerichtet ist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei die mehreren Nicht-PCB-Schichten einen dielektrischen Abstandhalter enthalten, der mit der Unterseite der unteren Patch-Antenne durch die Klebeverbindung gekoppelt ist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei die Antennenbaugruppe ferner eine PCB-Baugruppe umfasst, die durch die Klebeverbindung mit dem dielektrischen Abstandhalter verbunden ist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei der Klebstoff der Klebeverbindung einen Durometerwert im Bereich von 25 bis 100 (Shore A) aufweist.
Die Antennenbaugruppe nach Anspruch 108, wobei die Menge des in der Klebeverbindung verwendeten Klebstoffs an der Unterseite der Antennenbaugruppe größer ist als an der Oberseite.
Eine Antennenbaugruppe, die umfasst: eine Vielzahl von Schichten, die eine Antennenbaugruppe definieren, einschließlich einer Vielzahl von PCB-Schichten, einschließlich einer PCB-Baugruppenschicht, einer unteren Patch-Antennenschicht und einer oberen Patch-Antennenschicht, und einer Vielzahl von Nicht-PCB-Schichten, einschließlich einer dielektrischen Schicht, eines Antennen-Abstandhalters, eines Radom-Abstandhalters und eines Radoms; und Klebeverbindung zwischen jeder der mehreren Schichten.
Ein Verfahren zum Zusammenbau einer Antennenbaugruppe, wobei das Verfahren umfasst: Verbinden mindestens einer von mehreren Schichten mit einer anderen der mehreren Schichten mittels eines Klebstoffs, wobei die mehreren Schichten eine Antennenbaugruppe definieren, die mehrere PCB-Schichten einschließlich einer PCB-Baugruppenschicht, einer unteren Patch-Antennenschicht und einer oberen Patch-Antennenschicht sowie mehrere Nicht-PCB-Schichten einschließlich einer dielektrischen Schicht, eines Antennen-Abstandhalters, eines Radom-Abstandhalters und eines Radoms umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 127, das ferner das Auftragen des Klebstoffs in einem vorgegebenen Muster auf eine Oberfläche einer der mehreren Schichten umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 127, wobei der Klebstoff durch eine Schablonenstrukturierung auf eine Oberfläche der einen der mehreren Schichten aufgebracht wird.
Das Verfahren nach Anspruch 127, wobei der Klebstoff in einem vorbestimmten Muster aufgetragen wird, das Entlüftungsöffnungen für den Luftstrom vorsieht.
Das Verfahren nach Anspruch 127, das ferner das Aushärten des Klebstoffs umfasst.