具有吸收设备的天线的制作方法

本发明涉及一种具有凹面反射器的电信天线，该凹面反射器拥有例如至少一个抛物面部分的形状。这些天线(特别是微波天线)通常被使用在移动通信网络中。这些天线等同良好地操作在与RF波传播的两个相反方向相对应的发射器模式或接收器模式中。

背景技术：

这一章节介绍了可以有助于促进本发明的更好理解的方面。因此，这一章节的陈述将从这个角度被阅读并且将不被理解为关于什么在现有技术中或什么不在现有技术中的承认。

天线有时可以与天线罩相关联，天线罩是保护天线的结构性防风雨的外壳。天线罩由最低限度地衰减天线所发射或接收的电磁信号的材料来构造。天线罩展现出从外部封闭由反射器(和护罩，如果有的话)所定义的空间的不可渗透的保护性表面。这一天线罩能够是柔性的或刚性的、平坦的或不平坦的、并且是无论什么形状的任何形状。作为现今最常用的种类，圆形刚性天线罩提供了对外部气候条件(诸如，雨、风或雪)的良好抵御的优点。

在实践中，微波天线对制造瑕疵、铆钉的存在、零件的加工公差非常敏感，它们与天线罩行为(特别是天线罩的厚度或形状在尺寸公差之外)一起可以全部贡献于导致扰动的辐射图案的瑕疵，特别是在具有旁瓣电平增大的-40°至+40°角区域中。有时，政府或标准设定团体(例如，联邦通信委员会FCC)发布微波天线必须满足的最低标准。存在上文提到的制造瑕疵将性能包络推动超出所设定标准的情况。

一种改进天线性能的解决方案是提高制造公差或重新设计天线。然而，这两种解决方案是昂贵的。

寻求一种替换的解决方案。

技术实现要素：

根据本发明，这一目的通过一种呈现有定义反射中心轴z-z的凹面反射器的天线来实现，该天线包括：

-天线罩，被适配用于安装在所述凹面反射器上，

-吸收设备，被适配用于吸收电磁波，

其中作为与吸收设备的最大平坦表面垂直的轴的吸收设备的中心轴y-y沿着所述反射中心轴z-z基本上被对齐。

鉴于前述，本文的实施例提供了一种天线罩，该天线罩被适配用于安装在呈现有定义反射中心轴z-z的凹面反射器的天线上，该天线罩包括沿着所述中心轴z-z被定位并且被适配用于吸收电磁波的设备。

这种方式在解决满足FCC掩模指导原则的问题时减小了旁瓣。

它允许主天线设计和已有的加工公差被保持，同时改进了ETSI或FCC规章要求的性能。

其他实施例还包括一种天线，其中反射中心轴z-z在与所述表面正交的方向y-y上穿过吸收设备的最大表面的几何中心。

其他实施例还包括一种天线，其中吸收设备被装配在天线罩上。

根据第一方面，吸收设备被装配到天线罩的面向主反射器的内侧。

根据第二方面，吸收设备被装配到天线罩的面向外部的外侧。

根据第三方面，吸收设备被悬挂在天线罩和主反射器所定义的体积内。

其他实施例还包括一种天线，其中设备具有1.5至2.5的长度与宽度比率，优选地基本上等于2，其中所述长度和宽度在与反射中心轴z-z垂直的平面中延伸。

其他实施例还包括一种天线，其中吸收设备呈现出被包括在3-10毫米之间的沿着z-z方向的厚度。

其他实施例还包括一种天线，其中吸收设备呈现出被包括在天线罩的直径的1/4与1/6之间的长度，优选地基本上等于天线罩的直径的1/5。

其他实施例还包括一种天线，其中吸收设备呈现出被包括在天线罩的表面积的1/60与1/100之间的沿着与反射中心轴z-z正交的表面的表面积，优选地基本上等于天线罩的表面积的1/80。

其他实施例还包括一种天线，其中吸收设备由均匀浸渍有碳原子的聚氨酯泡沫体构成。

对本发明的目的的另外的解决方案由一种制造天线的方法所给出，该天线呈现有定义反射中心轴z-z的凹面反射器、并且包括被适配用于安装在所述凹面反射器上、被适配为装配到天线的天线罩，所述方法包括步骤：

-提供天线罩；

-将吸收设备装配到所述天线罩，以使得作为与吸收设备的最大平坦表面垂直的轴的吸收设备的中心轴y-y沿着所述反射中心轴z-z基本上被对齐。

根据第一实施例，所述吸收设备被装配到天线罩的面向主反射器的内侧。

根据第二实施例，所述吸收设备被装配到天线罩的面向外部的外侧。

根据第三实施例，所述吸收设备被装配到天线罩以便被悬挂在天线罩和主反射器所定义的体积内。

附图说明

当结合以下描述和附图来考虑时，本文的实施例的这些和其他方面将更好地被领会和理解。

参考附图，从以下详细描述将更好地理解本文的实施例，在附图中：

图1图示了示例性现有技术天线的透视图。

图2图示了被配备有天线罩的图1的天线的透视图。

图3图示了根据图1和图2的天线的频率响应图。

图4图示了根据实施例的天线的剖视透视图。

图5A-图5D图示了根据实施例的吸收设备的非限制性实施例。

图6图示了被配备有吸收设备的天线的频率响应图。

将注意到附图没有按比例绘制。

具体实施方式

参考非限制性实施例更完全地解释本文的实施例以及它们的各种特征和优点细节，这些非限制性实施例被图示在附图中并且在以下描述中被详述。公知组件和处理技术的描述被省略以便不会不必要地使本文的实施例变得模糊。本文使用的示例仅意图为促进理解本文的实施例可以被实行的方式，并且进一步使得本领域的技术人员能够实行本文的实施例。因此，这些示例不应当被解释为限制本文实施例的范围。

图1图示了背射馈电天线1，其包括定义反射中心轴z-z的抛物面碟形主反射器10、沿着反射中心轴z-z延伸的圆形波导12、以及沿着轴z-z被定位在波导12的自由末端处的背射馈电部19。背射馈电部19有时也被称为自支持馈电部。

背射馈电部19包括以位于主反射器10的聚焦区处的副反射器终止的介质块。

主反射器10和圆形波导12由导电材料构造，例如金属元素或合金，例如铝。

背射馈电部19具有反射去往主反射器10和来自主反射器10的入射波的功能，并且如此可以由金属材料制成或涂覆有金属涂料。

在图2处，图1的天线1被示出具有天线罩20，天线罩20沿着主反射器10的圆周边缘以覆盖并保护主反射器10的方式被附接。圆周屏蔽件14可以耦合在天线罩20与主反射器10的外围之间，来为主反射器10与天线罩20之间所定义的体积内的馈电部19的延伸提供空间。

天线罩20能够由允许在适当时获得平坦、弯曲或渐缩形状的刚性或柔性材料制成。各种材料可以用于构造天线罩20，诸如可以被注入或热成型的聚合物(ABS、PS、PVC、PP)。这样的材料被选取以将所发射和所接收的信号的衰减保持为最低。天线罩20可以例如由多层的材料形成。

天线罩厚度被计算为对入射波最透明，并且如此半波长厚度或一个波长厚度被推荐，但是一个波长的厚度是更可取的，因为对于现场部署在机械上更坚固。

图3图示了在小的制造瑕疵存在于天线1中的情况下，从被调谐为在位于大约71GHz处的E频带中工作的天线1的固定点来看的垂直极化中的辐射图案R的强度(以dB为单位)相对于角方向D(以度°为单位)的绘制图。

由曲线33图示的辐射图案表示不具有配备的天线罩20的天线1，并且由曲线35图示的辐射图案是针对配备有天线罩20的相同天线1。包络31表示由规章FCC的部分101.115和ETSI 302.217.4.2v1.5.1类别3针对E频带天线所施加的辐射响应限制。

从这一绘制图来看明显的是，配备有天线罩的天线1中的瑕疵通过增大10至60度区域中的旁瓣而破坏辐射图案。然而，它改进了对于ETSI模板一般也是重要的60-90度区域中的图案。

根据本发明的一方面，天线1可以被配备有吸收设备50并且在图4处被图示。吸收设备50将修改、吸收或控制不想要的微波辐射信号。让我们将吸收设备50的中心轴y-y定义为与吸收设备50的最大平坦表面(也称为面)垂直并且穿过所述表面的几何中心的轴。

为了实现减少旁瓣中的最好结果，吸收设备50的中心轴y-y应当沿着天线1的反射中心轴z-z基本上被对齐。接受大约2mm的对齐公差，以避免创建辐射图案R中的不对称。

然而，吸收设备50可以被固定到天线罩20的面向外部的外侧、天线罩20的面向主反射器10的内侧、或者事实上甚至悬挂在天线罩20和主反射器10所定义的体积内。

吸收设备50可以由针对操作波长的波吸收材料来构造，诸如均匀浸渍有碳原子的聚氨酯泡沫体。碳原子的浓度将足够提供大于15dB的入射波衰减。

实验显示了吸收设备50的形状当它在与中心轴y-y正交的平面中被拉长时是最佳的。

图5A至5D图示了优选的形状。特别地：

-图5A图示了与中心轴y-y正交的平面中的钻石形状；

-图5B图示了与中心轴y-y正交的平面中的卵形形状；

-图5C图示了与中心轴y-y正交的平面中的拉伸的六边形形状；

-图5D图示了与中心轴y-y正交的平面中的椭圆形状；

原型迭代、仿真和实验显示了：

-沿着吸收设备50的y-y方向的厚度t将大于入射波的波长，并且优选地在3与10mm之间。

-长度L与高度H的比率(比率L/H)将被包括在1.5至2.5的范围中，优选地基本上等于2；

-长度L将被包括在天线罩20的直径的尺寸的1/4至1/5的范围中，优选地，L基本上等于天线罩20的直径的1/5；

-吸收设备50的总表面积S将被包括在天线罩20的总表面积的1/60至1/100的范围中，优选地基本上等于天线罩20表面的总表面积的1/80。

天线罩20的直径被定义为是从天线罩10的圆周边缘经过中心轴z-z到另一边缘的距离。

上述尺寸是指导原则，因为确切尺寸应当通过仿真被优化以获得所期望的ETSI和FCC无线电性能而无需折中增益。

在吸收设备50的另一优选变型中，吸收设备50的边缘更可取地成斜角或渐缩，从而我们能够得到与周围空气的平滑过渡。

图6图示了在配备有吸收设备50时，从被调谐为在71GHz频带中进行发射的天线1的固定点来看的辐射图案R的强度(以dB为单位)相对于角方向D(以度°为单位)的绘制图。

由曲线33图示的辐射图案表示不具有配备的天线罩20的天线1，并且由曲线35图示的辐射图案表示配备有天线罩20的天线1。包络31表示FCC标准针对具有1英尺(31cm)直径的71GHz天线的辐射响应。响应曲线61表示配备有天线罩20和根据图5A至图5D的变型的吸收件50的天线1的角响应。

注意曲线31和33与图3的曲线31和33相同。

曲线61的性能响应对于整体操作包络是可接受的。