WO2019238053A1 - 天线系统 - Google Patents

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段红彬
剧红强
游建军
刘培涛
范颂东
陈礼涛
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京信通信系统（中国）有限公司
京信通信技术(广州)有限公司
京信通信系统（广州）有限公司
天津京信通信系统有限公司
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Abstract

本发明提供了一种天线系统，包括主设备单元和天线单元，天线单元包括至少两个独立封装的天线子单元，天线子单元包括第一壳体及由第一壳体封装的天线组件和射频公头，射频公头与天线组件相连，主设备单元包括第二壳体及由第二壳体封装的设备组件和多个射频母头，多个射频母头与设备组件分别相连并与各天线子单元的射频公头一一对应设置，各天线子单元的射频公头能与主设备单元的各射频母头对应适配盲插形成射频接触对，以使天线单元与主设备单元相连。该天线系统，将天线单元分成多个天线子单元，并对每个天线子单元进行单独封装，使得大型天线得以小型模块化生产，各天线子单元与主设备单元之间对位方便，整体拆装灵活，插入损耗和回波损耗较小。

Description

天线系统 技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线系统。
背景技术
在天线系统中，天线单元与现有的主设备之间的连接方式主要采用设备内置安装和外置连接两种方式，其中，设备内置安装方式指的是将天线单元和主设备单元封装于同一个罩体内，并通过设置于罩体内部的射频接头将天线单元与主设备单元连接以实现信号传输，而设备外置连接方式指的是天线单元和主设备单元分别封装于独立罩体内，天线单元与主设备单元之间通过射频同轴线缆跳线连接。目前，将同一副天线中的所有天线组件(例如辐射单元阵列、反射板、馈电网络等)均整体封装于一个天线罩内已成为本领域的基本共识，然而，这样的结构由于天线较重、体积较大，无论是组装、测试还是转运，施工难度均较大，对天线整体封装的防水处理也为复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种小型模块化、方便施工的天线系统。
为了解决上述技术问题，本发明的天线系统所采用的技术方案是：
一种天线系统，包括主设备单元和天线单元，所述天线单元包括至少两个独立封装的天线子单元，所述天线子单元包括第一壳体及由所述第一壳体封装的天线组件和射频公头，所述射频公头与所述天线组件相连，所述主设备单元包括第二壳体及由所述第二壳体封装的设备组件和多个射频母头，多个所述射频母头与所述设备组件分别相连并与各所述天线子单元的所述射频公头一一对应设置，各所述天线子单元的所述射频公头能与所述主设备单元的各所述射频母头对应适配盲插形成射频接触对，以使所述天线单元与所述主设备单元相连。
进一步的，上述天线系统还包括能对各所述射频接触对形成密封的密封元件。
进一步的，所述第一壳体和所述第二壳体上分别设有能相互适配插接的凸环和环槽，所述凸环和所述环槽分别围设于所述射频公头和所述射频母头外。
进一步的，所述密封元件包括第一密封部，所述第一密封部设于所述环槽内的第一密封部。
进一步的，所述凸环和所述环槽呈不规则多边形。
进一步的，所述密封元件包括第二密封部，所述第二密封部设于所述第一壳体与所述射频公头的配合面上，和/或，设于所述第二壳体与所述射频母头的配合面上。
进一步的，各所述天线子单元通过定位结构分别定位于所述第二壳体上，并通过锁紧件固定于所述第二壳体上。
进一步的，所述定位结构包括设于所述第一壳体和所述第二壳体上的定位孔，所述锁紧件为能与所述定位孔配合锁紧的螺纹连接件。
进一步的，所述射频公头包括第一外壳和多个间隔嵌设于所述第一外壳内的公头组件，所述公头组件包括内到外依次设置的第一内导体、第一绝缘介质和第一外导体；所述射频母头包括第二外壳和多个间隔嵌设于所述第二外壳内的母头组件，所述母头组件包括由内到外依次设置的第二内导体、第二绝缘介质和第二外导体；所述第一外导体的外端部或所述第二外导体的外端部设有第一弹性臂，所述第一内导体的外端部或所述第二内导体的外端部设有第二弹性臂。
进一步的，所述第一外导体的外端部或所述第二外导体的外端部设有沿周向间隔分布的第一凹槽，所述第一凹槽将相应的所述第一外导体或所述第二外导体的外端部分割成至少两个所述第一弹性臂；所述第一内导体的外端部或所述第二内导体的外端部设有沿周向间隔分布的第二凹槽，所述第二凹槽将相应的所述第一内导体或所述第二内导体的外端部分割成至少两个所述第二弹性臂。
基于上述技术方案，本发明的天线系统相对于现有技术至少具有以下有益 效果：
本发明的天线系统，在实际应用时，可根据组阵的复杂程度，将天线单元分成多个天线子单元，并对每个天线子单元进行单独封装，使得大型天线得以小型模块化生产，在天线通道数较多的情况下，还能避免天线单元与主设备单元之间的射频接头过多而导致组装难度大的问题，各天线子单元与主设备单元之间通过射频公头和射频母头盲插对位方便，整体拆装灵活，插入损耗和回波损耗较小，有利于降低对产品尤其是射频接头的加工精度要求、防水施工难度并提升天线电气性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的天线系统的结构示意图；
图2为图1所示天线系统的分解结构示意图；
图3为图1所示天线系统中天线单元的结构示意图；
图4为图3中A处的放大示意图；
图5为图1所示天线系统的射频公头与射频母头盲插的局部剖视图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当单元被称为“固定于”或“设于”另一个单元上时，它可以直接在另一个单元上或者可能同时存在居中单元。当一个单元被称为是“连接”另一个单元，它同样也可以是直接连接另一个单元或者可能同时存在居中单元。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个 或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
此外，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1和图2，本发明实施例提供了一种天线系统，包括主设备单元200和天线单元100，天线单元100包括至少两个独立封装的天线子单元110，天线子单元110包括第一壳体111及由第一壳体111封装的天线组件(未示出)和射频公头112，射频公头112与天线组件相连，主设备单元200包括第二壳体210及由第二壳体210封装的设备组件(未示出)和多个射频母头220，多个射频母头220与设备组件分别相连，并且多个射频母头220与各天线子单元110的射频公头112一一对应设置，各天线子单元110的射频公头112能与主设备单元200的各射频母头220对应适配盲插形成射频接触对，以使天线单元100与主设备单元200相连。
该天线系统，在实际应用时，可根据组阵的复杂程度，将天线单元100分成多个天线子单元110，并对每个天线子单元110进行单独封装，使得大型天线得以小型模块化生产，在天线通道数较多的情况下，还能避免天线单元100与主设备单元200之间的射频接头过多而导致组装难度大的问题，各天线子单元110与主设备单元200之间通过射频公头112和射频母头220盲插对位方便，整体拆装灵活，插入损耗和回波损耗较小，有利于降低对产品尤其是射频接头的加工精度要求、防水施工难度并提升天线电气性能。
作为本发明的一个优选实施例，参照图2至4，射频公头112包括第一外壳1121和多个间隔嵌设于第一外壳1121内的公头组件(未示出)，公头组件包括内到外依次设置的第一内导体1123、第一绝缘介质(未示出)和第一外导体1122；射频母头220包括第二外壳(未示出)和多个间隔嵌设于第二外壳内 的母头组件(未示出)，母头组件包括由内到外依次设置的第二内导体(未示出)、第二绝缘介质(未示出)和第二外导体221；第一外导体1122的外端部或第二外导体221的外端部设有第一弹性臂1122a，第一内导体1123的外端部或第二内导体的外端部设有第二弹性臂(未示出)。
优选的，上述各公头组件均匀分布于第一外壳1121内，各母头组件均匀分布与第二外壳内，以保证互换性和产品精度，并利于批量生产。
上述天线子单元110将多个公头组件集中设于第一外壳1121内形成射频公头112，主设备单元200将多个母头组件集中设于第二外壳内形成射频母头220的同时，通过在第一外导体1122的外端部或第二外导体221的外端部设有第一弹性臂1122a，第一内导体1123的外端部或第二内导体的外端部设有第二弹性臂，一方面能使各第一外导体1122与各第二外导体221借助第一弹性臂1122a的弹性张力、各第一内导体1123与各第二内导体借助第二弹性臂的弹性张力实现快速、准确插接，另一方面在插接后各第一外导体1122与各第二外导体221还能借助第一弹性臂1122a的回复力实现可靠、稳定连接，各第一内导体1123与各第二内导体能借助第二弹性臂的回复力实现可靠、稳定连接，避免在公头组件和母头组件数量较多时各公头组件与母头组件难以插接对位的情况，同时降低了对射频公头112和射频母头220集束设计的加工精度要求，不仅实现了射频接头的模块化、小型化集束设计，还能极大的降低加工难度和生产成本，利于批量化生产，提高组装效率。
参照图2、图4、图5，以第一外导体1122设有第一弹性臂1122a、第一内导体1123设有第二弹性臂为例，在部分实施例中，通过在第一外导体1122的外端部设有沿向间隔分布的第一凹槽1124，第一凹槽1124即可将相应的第一外导体1122的外端部分割成至少两个第一弹性臂1122a；通过在第一内导体1123的外端部设有沿向间隔分布的第二凹槽(未示出)，第二凹槽即可将相应的第一内导体1123的外端部分割成至少两个第二弹性臂。这样的弹性结构有利于第一外导体1122与第二外导体221以及第一内导体1123与第二内导体之间快速插接，尤其是在射频通道数较多(即同一射频公/母头的公/母头组件较多) 时提高方便快速对位插接，并形成稳定接触，避免二者因互接不良而产生互调产物。应当理解的是，若第一弹性臂1122a设于第二外导体221的外端部，则可相应的在第二外导体221的外端部设有沿周向间隔分布的第一凹槽1124，第一凹槽1124即可将相应的第二外导体221的外端部分割成至少两个第一弹性臂1122a；若第二弹性臂设于第二内导体的外端部，则可相应的在第二内导体的外端部设有沿周向间隔分布的第二凹槽，第二凹槽即可将相应的第二内导体的外端部分割成至少两个第二弹性臂。
在部分实施例中，参照图3和图4，为了进一步提高第一外导体1122与第二外导体221之间的接触稳定性，还可以在上述第一弹性臂1122a设置用于与对应的第一外导体1122或第二外导体221接触的凸台(未示出)。若第一弹性臂1122a设于第一外导体1122的外端部，则凸台对应与第二外导体221接触，若第一弹性臂1122a设于第二外导体221的外端部，则凸台对应与第一外导体1122接触。
在公头组件和母头组件数量较多的前提下，作为本发明的一个优选实施例，第一外导体1122和第二外导体221的端部还可设有第一导向结构(未示出)。该第一导向结构的设置便于各第一外导体1122与第二外导体221的对位插接，提高屏蔽效果，消除轴向误差带来的影响，从而能进一步提高射频公头112与射频母头220的快速插接的便利性。较为简单的是，该第一导向结构为分别设于第一外导体1122和第二外导体221的端部的导向斜面。在部分实施例中，上述第一导向结构也可以是导向槽、导向滑块等结构。
具体在本实施例中，以第一内导体1123设有第二弹性臂为例，上述第二内导体插设于第一内导体1123中，作为本发明的一个优选实施例，上述第一内导体1123用于插设第二内导体的插槽优选呈锥形，第二内导体在插入插槽的过程中，第二弹性臂可产生向内的径向压力以实现第二内导体与插槽的稳定接触，进一步提高连接的可靠性。应当理解的是，若第二内导体内设有第二弹性臂，则第二内导体用于插设第一内导体1123的插槽优选呈锥形。
作为本发明的一个优选实施例，以第一内导体1123设有第二弹性臂为例， 上述第二弹性臂和/或第二内导体的端部设有第二导向结构(未示出)。该第二导向结构的设置便于各第一内导体1123与第二内导体的对位插接，消除轴向误差带来的影响，从而能进一步提高射频公头112与射频母头220的快速插接的便利性。该第二导向结构优选为导向斜面。应当理解的是，若第二内导体设有第二弹性臂，则上述第二弹性臂和/或第一内导体1123的端部设有第二导向结构。
作为本发明的一个优选实施例，第一壳体111和第二壳体210上分别设有能相互适配插接的凸环113和环槽230，凸环113和环槽230分别围设于射频公头112和射频母头220外。通过设置上述凸环113和环槽230，能够进一步降低射频公头112与射频母头220盲插对位的难度，从而进一步确保组装方便，提高生产效率。应当理解的是，若上述第一壳体111设有凸环113，则上述环槽230设于第二壳体210，凸环113围设于射频公头112外，环槽230围设于射频母头220外；若上述第二壳体210设有凸环113，则上述环槽230相应的设于第一壳体111，凸环113围设于射频母头220外，环槽230围设于射频公头112外。
参照图2和图3，作为本发明的一个优选实施例，凸环113和环槽230呈不规则多边形。这样可以利用不规则的凸环113和环槽230起到防呆、导向定位的作用，在进一步提高组装便利性的同时还能避免天线子单元110与主设备单元200之间组装对位不准而使各射频公头112和射频母头220受损。
作为本发明的一个优选实施例，上述凸环113和/或环槽230设有第三导向结构(未示出)，以实现壳体导向，进一步提高第一壳体111与第二壳体210的快速插接的便利性。较为简单的是，该第三导向结构为导向斜面。在部分实施例中，上述第三导向结构也可以是导向槽、导向滑块等结构，在一定程度上有利于降低各公头组件与各母头组件插接对位的难度。
具体在本实施例中，上述天线系统还包括能对各射频接触对形成密封的密封元件。密封元件的设置可使该天线系统具有更好的防水性能。
参照图2至5，作为本发明的一个优选实施例，密封元件包括第一密封部 310，第一密封部310设于环槽230内的第一密封部310。在实际应用时，在凸环113和环槽230插接的同时利用凸环113与环槽230相互之间夹持力压紧位于配合面上的第一密封部310即可方便的实现密封，整体结构紧凑，组装方便，占用空间小。
参照图5，作为本发明的一个优选实施例，上述密封元件还可包括第二密封部320，第二密封部320设于第一壳体111与射频公头112的配合面上，和/或，设于第二壳体210与射频母头220的配合面上。通过设置第二密封部320能够进一步提高射频公头112与第一壳体111和/或射频母头220与第二壳体210之间的密封性能，确保天线子单元110与主设备单元200之间连接可靠性较好的同时，并保证天线系统整体的防水可靠性。具体在本实施例中，上述第二密封部320设于第一壳体111内壁与射频公头112的第一外壳1121之间，以起到较好的端面密封效果。
在部分实施例中，上述密封元件510的外端面可设有可变形环形唇口(未示出)，以第一密封部310为例，当第一密封部310被夹持于凸环113与环槽230之间(具体为第一壳体111与第二壳体210之间)时，可变形环形唇口的两条唇边能在第一壳体111与第二壳体210的夹持作用下互朝相反的方向张开，从而能增大第一密封部310施加在密封面上的压力，在达到较好的端面密封效果的时候，起到径向密封的作用，在不增加密封数量的同时还能达到增强密封的效果。
在实际应用中，可以根据需要对上述密封方式进行选择。上述第一密封部310和第二密封部320可以是现有的密封圈或密封垫等结构。
参照图1至3，作为本发明的一个优选实施例，各天线子单元110通过定位结构410分别定位于第二壳体210上，并通过锁紧件420固定于第二壳体210上，以提高该天线系统的结构稳固性和抗振性能。
作为本发明的一个优选实施例，较为简单的是，定位结构410包括设于第一壳体111和第二壳体210上的定位孔，锁紧件420为能与定位孔配合锁紧的螺纹连接件。当然，上述定位结构410还可以是现有的定位挡板等。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种天线系统，其特征在于，包括主设备单元和天线单元，所述天线单元包括至少两个独立封装的天线子单元，所述天线子单元包括第一壳体及由所述第一壳体封装的天线组件和射频公头，所述射频公头与所述天线组件相连，所述主设备单元包括第二壳体及由所述第二壳体封装的设备组件和多个射频母头，多个所述射频母头与所述设备组件分别相连并与各所述天线子单元的所述射频公头一一对应设置，各所述天线子单元的所述射频公头能与所述主设备单元的各所述射频母头对应适配盲插形成射频接触对，以使所述天线单元与所述主设备单元相连。
  2. 根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第一壳体和所述第二壳体上分别设有能相互适配插接的凸环和环槽，所述凸环和所述环槽分别围设于所述射频公头和所述射频母头外。
  3. 根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述环槽内设有密封元件。
  4. 根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述凸环和/或所述环槽上设有导向结构。
  5. 根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述凸环和所述环槽呈不规则多边形。
  6. 根据权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述密封元件包括第二密封部，所述第二密封部设于所述第一壳体与所述射频公头的配合面上，和/或，设于所述第二壳体与所述射频母头的配合面上。
  7. 根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，各所述天线子单元通过定位结构分别定位于所述第二壳体上，并通过锁紧件固定于所述第二壳体上。
  8. 根据权利要求7所述的天线系统，其特征在于，所述定位结构包括设于所述第一壳体和所述第二壳体上的定位孔，所述锁紧件为能与所述定位孔配合锁紧的螺纹连接件。
  9. 根据权利要求1至8中任一项所述的天线系统，其特征在于，所述射频 公头包括第一外壳和多个间隔嵌设于所述第一外壳内的公头组件，所述公头组件包括内到外依次设置的第一内导体、第一绝缘介质和第一外导体；所述射频母头包括第二外壳和多个间隔嵌设于所述第二外壳内的母头组件，所述母头组件包括由内到外依次设置的第二内导体、第二绝缘介质和第二外导体；所述第一外导体的外端部或所述第二外导体的外端部设有第一弹性臂，所述第一内导体的外端部或所述第二内导体的外端部设有第二弹性臂。
  10. 根据权利要求9所述的天线系统，其特征在于，所述第一外导体的外端部或所述第二外导体的外端部设有沿周向间隔分布的第一凹槽，所述第一凹槽将相应的所述第一外导体或所述第二外导体的外端部分割成至少两个所述第一弹性臂；所述第一内导体的外端部或所述第二内导体的外端部设有沿周向间隔分布的第二凹槽，所述第二凹槽将相应的所述第一内导体或所述第二内导体的外端部分割成至少两个所述第二弹性臂。
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