专利名称：平板天线阵列的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及天线阵列，更具体地，涉及用于平板天线阵列的 改进结构。
背景技术：
在现代通信系统中，例如在个人通信服务(PCS)系统、蜂窝无线 电话系统等等中使用各种类型的天线。这些天线通常安装在室外，并且 经受恶劣的环境条件。而且，这些天线必须能够在长时间直接暴露于阳 光、风、雨、雪、冰等的情况下工作。传统的平板天线阵列包括多个线性阵列、金属骨架以及天线屏蔽 器，天线屏蔽器是一种非金属覆盖物，用于保护一个或多个线性阵列免 受对其正确，搡作有害的环境条件的影响。线性阵列包括一个或多个辐射 单元以及相邻的接地平面。金属骨架通常用作所有辐射单元的接地平 面。传统的平板天线阵列必须相对环境保持密封，从而保护内部元件免受对其操作可靠性产生负面影响的损坏和腐蚀。因此，通常要求在阵列 骨架和阵列天线屏蔽器之间的整个外围上进行密封，以防止诸如水、冰、沙等不希望的自然污染物的渗入。这些长密封存在着潜在的密封退化并 被有害污染物侵入的点。平板天线阵列的常见的受欢迎的特性在于其"高功率"或"高增益"能力，这可以通过提高每个线性阵列中的辐射器数量而成为可能。假设 仍然保持恰当的辐射器间隔，该"高功率，，能力还可以通过提高平板天 线阵列中线性阵列的数量而得到。然而，此种设置通常要求在总的天线 阵列尺寸、重量和组装复杂性方面不成比例的增加。另一缺点在于因为
平板天线阵列的尺寸增加，所以风负载(wind loading)会增加，于是这 将需要更重的安装托架和结构改变，这既不经济还占空间。
因此，在平板天线阵列设计技术方面，需要用于平板天线阵列的改 进结构，其提供增强的环境保护、提升的可靠性、简化的天线阵列组装、 减小的重量以及降〗氐的制造/组装成本。
发明内容
考虑到前述描写，本发明提供一种新的平板天线阵列，其通过结合 新的阵列结构而具有增强的环境保护、提升的可靠性和简化的组装。
在一个实施例中，平板天线阵列系统包括 一个或多个线性阵列， 其具有一个或多个辐射单元，用于提供天线发射和接收；以及一个或多 个保护模块，它们互相以平行方式垂直地排列，其中每个保护模块提供 对一个线性阵列的保护。安装托架进一步向所述保护模块提供安装面。 通过为每个线性阵列提供专用保护模块，并通过在这些保护模块之间提 供预定间隔，可以降低风负载因子、总的系统重量以及系统的空间占用 面积。
然而，通过下面的结合阅读附图对特定实施例的描述可以最佳地 理解本发明的构造和操作方法以及其他目标和优点。
图1介绍了常规平板天线阵列；
图2A和图2B介绍了根据本发明一个实施例的新的平板天线阵列 的顶视图和等角视图；以及
图3A和图3B介绍了根据本发明一个实施例的新的平板天线阵列 的两个详细4见图。
具体实施方式
下面将提供对平板天线阵列的详细描述，其中该平板天线阵列具有 增强的环境保护、提升的可靠性和简化的组装。图l介绍了常规平板天线阵列ioo的示意图。该常规平板天线阵列 100包括一个或多个线性阵列104，所有这些线性阵列都被容纳并被密 封于单个大型非金属天线屏蔽器102中。每个线性阵列104垂直地进行 相互间隔的安装，其中所述间隔由常规平板天线阵列IOO要发射和接收 的期望谐振频率所确定。每个线性阵列102经由天线馈送106连接至其 关联的射频(RF)电子线路，其中该RF电子线路包含在外部RF电子 模块108中。该RF电子模块108可被物理地安装在天线屏蔽器102上， 或者可以位于远距离处。需要理解的是，RF电子^t莫块108通过用于电 源连接、控制和通信连接的连接110而连接至外部系统。在此常规设计中，由于天线屏蔽器102被设计为容纳所有的线性阵 列104,因此它庞大、沉重而且占空间。此外，该常规设计通常沿着将 天线屏蔽器102和支持一个或多个线性阵列的骨架连接起来的整个表面 采用密封和/或防水接合。由于平板天线阵列通常部署于室外并且直接暴 露于周围环境，因此这些大型密封中的一个或多个密封由于过度暴露于 周围环境而发生退化的几率就会显著上升。图2A和图2B介绍了根据本发明一个实施例的新的平板天线阵列 的顶视图202和等角视图204。在图2A中，新的平板天线阵列包括多 个线性阵列组件206,每个线性阵列组件206进一步包含未示出的线性 阵列。在所示出的示例性实施例中，每个线性阵列组件206垂直地安装 在安装托架208上，但是在其他实施例中也可以采用其他设置。该线性 阵列组件206的形状通常为管状。该线性阵列组件206的背平面结合到 安装托架208上，并且利用未示出的定位销进行排列，并利用结构丙烯 酸粘合板210进行固定。该结构丙烯酸粘合板210消除了对机械紧固件 例如螺母和螺钉的需要，在常规设计中通常使用这些机械紧固件将任何 天线屏蔽器设计固定到支持一个或多个线性阵列的安装托架。机械紧固 件的消除提高了抵抗诸如水、水、沙等不期望的自然污染物的渗入的保护，并且在降低重量的同时提供必要的结构强度。这些结构丙烯酸粘合板210还在每个线性阵列组件206处用作天线馈送点211周围的环境密 封。需要理解的是，每个天线馈送点211是位于每个线性阵列组件206 的背平面处的小开口。如图2A所示，RF电子模块214和216被贴附于安装托架208。需 要理解的是，使用一根或多根短的内部电缆来通过天线馈送点211将线 性阵列组件206电连接至RF电子模块214。 RF电子模块214和216耦 合至安装托架，以向线性阵列提供一个或多个无线电功能或电子功能。需要进一步理解的是，可以添加附加的线性阵列组件206，以获取 期望的天线增益特性。每个线性阵列组件206之间的间隔由平板天线阵 列要发射和接收的期望谐振频率来确定。每个线性阵列组件206容纳一个线性阵列，从而充当天线屏蔽器并 提供专用保护。如图2B所示，在将线性阵列放置(例如通过滑动的方 式)到每个线性阵列组件206的一端后，利用端帽212对每个线性阵列 组件206的顶部和底部进行密封，以与环境隔离。线性阵列相对于线性 阵列组件206可以滑动。进一步为每个端帽212链提供互锁机制，从而 端帽212链横向互锁，以提供附加的整体结构硬度。需要进一步理解的 是，可选地，放置在线性阵列组件206底部的端帽212可以包含阀门， 以允许排出任何凝结的湿气。图3A和图3B介绍了根据本发明一个实施例的新的平板天线阵列 的详细4见图300和302。在图3A中，示出了4吏用八个线性阵列组件206 来构建该新的平板天线阵列。每个线性阵列组件206包括中空的非金属 挤压件(extrusion) 304、敷金属塑料挤压件306、线性阵列中的多个线 性阵列单元308、用于其顶部的端帽212以及未示出的用于其底部的另 一端帽。需要理解的是，可以将中空非金属挤压件304视为用于将线性 阵列与环境隔离的保护模块。中空非金属挤压件304通常是管状部件， 其横截面形状与其中容纳的元件相适应。本领域的普通技术人员应该进 一步理解的是，作为无线通信中辐射单元的线性阵列单元308被电连接 起来以形成线性阵列，然后该线性阵列被组装到敷金属塑料挤压件306上，从而每个线性阵列单元308延伸通过该敷金属塑料挤压件306中的 前插槽310。天线馈送可以连接至该敷金属塑料挤压件306背面的线性 阵列。物理组装包括至少将线性阵列滑动到该敷金属塑料挤压件306 中，并进一步将该敷金属塑料挤压件306滑动到该中空非金属挤压件 304中。充当定中心模块的敷金属塑料挤压件306将线性阵列定在中空 非金属挤压件304的中心，并进一步用作线性阵列的接地平面。利用端 帽212对每个中空非金属挤压件304的顶部和底部进行密封，以与环境 隔离。端帽212可以包括至少一种互锁机制，例如一体式迷构锁 (puzzle-lock )、插头、插座或它们的组合。迷构锁将相邻线性阵列组件 206的端点接合在一起从而提供附加的结构强度。
图3B提供了另一详细视图302，其示出了具有多个线性阵列单元 308并贴附于各个敷金属塑料挤压件306的线性阵列如何开始滑动到中 空的非金属挤压件304中。可以由塑料制成的端帽212用于密封每个线 性阵列组件206，以与环境隔离。中空的非金属挤压件304可以具有一 体式Gore-Tex补片(patch)，其促进了挤压件中的空气运动并防止湿气 侵入。
总体来说，所描述的发明克服了常规平板天线阵列的缺陷。由于使 用了中空的非金属挤压件，消除了金属紧固件，以及由于线性阵列组件 206之间的开口而引起的风负载降低，因此降低了平板天线阵列的重量。 包括敷金属塑料挤压件306和线性阵列在内的线性阵列子组件的组装便 利，以及将所述子组件插入中空的非金属挤压件304以形成线性阵列组 件206的便利，提供了简化的制造和组装过程，从而降低了总的天线阵 列成本。新的平板天线阵列的性能矩阵至少等于或优于常M^天线阵列， 同时新的平板天线阵列的天线可靠性得到显著提升，因为其缺少机械紧 固件和长的环境密封，并且因为其使用了塑料挤压件和帽来提供牢靠的 环境密封。
在另 一示例性实施例中，线性阵列组件可以设置成圆形或半圆形， 以产生相同的组装和制造益处，而不会使总性能发生退化。在此示例性 实施例中，线性阵列组件206可以互相平行并且部署在圆形或半圆形部件周围，例如部署在圆形或半圆形安装托架周围。
上述示例提供了很多不同的实施例或用于实现本发明不同特征 的实施例。其中描述了组件和过程的特定实施例以帮助理解本发明。 当然，这些仅为示例实施例并且并不旨在限制本发明，本发明仅由权 利要求限制。
尽管在一个或者多个特定示例中描述了本发明，然而并不旨在将 本发明限制于示出的这些细节，因为可以对本发明做出各种修改和结 构变化，但是并不背离本发明的实质，并且仍然在权利要求的等同体 的范围之内。因此，应当将所附权利要求书按照与本发明范围一致的 方式广泛理解。
权利要求
1.一种平板天线阵列系统，包括一个或多个线性阵列单元的多个线性阵列，所述线性阵列单元提供天线发射和接收；对应的多个基本上呈管状的保护模块，其基本上互相平行地部署，每个保护模块包括其中部署的关联线性阵列中相关联的一个线性阵列，所述保护模块以预定间隔固定地隔离开，其中所述预定间隔提供用于无线电发射和接收的谐振频率；以及安装托架，具有用于接纳与其接合的所述保护模块的安装面。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中，每个保护模块包括天线屏蔽 器，并且所述线性阵列可相对于所述天线屏蔽器进行内部滑动。
3. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述保护模块是具有相对开 口端的中空。
4. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述保护模块均包括接合到 所述安装托架的安装面的平面。
5. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括定中心模块，其以竖直 的方式将所述线性阵列定在每个相关联的保护模块的中心并将其固定 在所述每个相关联的保护模块中，每个定中心模块部署在所述保护模块 中并为所述线性阵列提供接地平面。
6. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述定中心模块由塑料制成 并包括至少部分为金属的表面。
7. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述定中心模块包括一个或 多个插槽，相关联的线性阵列单元伸出通过所述插槽。
8. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括至少一个开口，用作每 个保护模块处的馈送点，所述馈送点用于容纳天线馈送以向所述线性阵 列馈电。
9. 根据权利要求8所述的系统，进一步包括结构粘合板，用于将所述保护模块接合至所述安装托架，所述结构粘合板在所述馈送点周围提 供环境密封。
10. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括端帽，所述端帽罩住所述保护模块的相对端，并且互锁起来以固定相邻的保护模块。
11. 根据权利要求IO所述的系统，其中，所述端帽通过一体式迷构锁、插头和插槽中的至少之一进行互锁。
12. 根据权利要求10所述的系统，其中，所述保护模块垂直地定位， 并且将所述端帽固定到所述保护模块的顶部和底部，其中位于所述底部 的端帽均包括阀门，所述阀门允许排出凝结的湿气。
13. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述保护模块以平面方式 进行部署。
14. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述保护模块以圓形方式 进行部署。
15. 根据权利要求1所述的系统，其中，每个保护模块由非金属材 料形成。
16. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括耦合至所述安装托架 的一个或多个射频(RF)模块，用于向所述线性阵列提供一个或多个无 线电功能或电子功能。
17. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述保护模块均包括位于 其中的相应的接地平面。
18. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述保护模块中的至少一 个保护模块具有Gore-tex补片，用于促进其中的空气运动并防止湿气从 其侵入。
19. 根据权利要求1所述的系统，其中，每个保护模块是中空构件， 所述中空构件是挤压件。
20. —种平板天线阵列系统，包括一个或多个辐射单元的多个线性阵列，所述辐射单元提供天线发射 和接收；对应的多个基本上互相平行排列的保护模块，每个保护模块包括部署于其中的关联线性阵列中相关联的 一 个线性阵列以及对应的接地平面；安装托架，具有用于接纳与其接合的所述保护模块的安装面；以及 射频(RF)模块，其耦合到所述安装托架，并向每个所述线性阵列 提供无线电功能或电子功能。
21. 根据权利要求20所述的系统，其中，所述保护模块是具有相对 开口端的管状，并且每个所述保护模块包括这样的平面，所述平面接合 到所述安装托架的所述安装面并以竖直的方式进行定位。
22. 根据权利要求20所述的系统，进一步包括定中心模块，其将所 述线性阵列定在每个相关联的保护模块的中心并将其固定到所述每个 相关联的保护模块中，每个定中心模块部署在所述保护模块中并为所述 线性阵列提供接地平面。
23. —种平板天线阵列系统，包括一个或多个辐射单元的多个线性阵列，所述辐射单元提供天线发射 和接收；对应的多个保护模块，每个保护模块包括部署于其中的关联线性阵 列中相关联的一个，并且每个保护模块接合到公共安装托架的安装面， 所述保护模块以预定间隔固定地隔离开，其中所述预定间隔提供用于无 线电发射和接收的谐振频率；以及每个保护模块包括端帽，所述端帽罩住所述各个保护模块的相对 端，并且相邻的保护模块的端帽被互锁起来以一起固定所述相邻的保护 模块。
24. 根据权利要求23所述的系统，进一步包括定中心模块，其以竖 直的方式将所述线性阵列定在每个相关联的保护模块的中心并将其固 定到所述每个相关联的保护模块中，每个定中心模块部署在所述保护模 块中并为所述线性阵列提供接地平面。
25. 根据权利要求23所述的系统，其中，所述保护模块中的至少一 个保护模块具有Gore4ex补片，用于促进其中的空气运动并防止湿气从 其侵入。
全文摘要
本发明公开了一种用于提供新的平板天线阵列的系统，该新的平板天线阵列通过结合新的阵列结构而具有增强的环境保护、提升的可靠性和简化的组装。在一个实施例中，平板天线阵列系统包括一个或多个线性阵列，其具有一个或多个辐射单元，用于提供天线发射和接收；以及一个或多个保护模块，它们互相以平行方式垂直地排列，其中每个保护模块提供对一个线性阵列的保护。安装托架进一步向保护模块提供安装面。
文档编号H01Q21/00GK101411028SQ200580030746
公开日2009年4月15日 申请日期2005年9月9日 优先权日2004年9月14日
发明者E·康登, J·格拉布纳, M·柯伦, M·约翰逊, R·史密斯, W·周, W·奥利弗 申请人:娜维尼网络技术公司