分布式天线系统和制造分布式天线系统的方法

分布式天线系统和制造分布式天线系统的方法
【专利摘要】本发明涉及用于发射和/或接收射频RF信号的分布式天线系统(100)，其中所述天线系统(100)包括至少一个椭圆形波导(110)，该波导包括多个开口(120_1、120_2、120_3)。
【专利说明】分布式天线系统和制造分布式天线系统的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于发射和/或接收射频RF信号的分布式天线系统。
[0002]本发明还涉及制造上述类型的分布式天线系统的方法。
【背景技术】
[0003]已经公知的是例如沿着隧道结构或在其他建筑物中以空间分布的方式提供诸如偶极天线的多个离散天线，以提供在整个结构内的适当无线电覆盖。此外，还公知的是，提供同轴辐射线缆以用于在有限空间内的RF供应，其沿着线缆提供覆盖。
[0004]然而，由于每个离散天线的独立的机械和电气安装要求等而导致部署多个离散天线非常昂贵，并且同轴辐射线缆在较高频率下，例如在GHz范围中，具有增加的衰减的显著缺点。
[0005]通常，同轴线缆可以操作仅达到所谓的截止频率，该截止频率是线缆直径的函数。由该线缆所支持的频率范围是非常重要的特性。操作频率越高，同轴线缆必须越小。同时，衰减随着直径的减小和频率的增加而增加。特别是相对高的衰减使得同轴辐射线缆无法在类似于隧道的长距离系统中在高于4GHz的频率处提供RF覆盖。必须以非常短的距离安装中继器。
[0006]因此，本发明的目的在于提供一种避免现有技术系统中的上述缺点的改进的分布式天线系统和制造这样的系统的方法。

【发明内容】

[0007]根据本发明，该目的是通过包括具有基本上椭圆形横截面的至少一个椭圆形波导的所述天线系统来实现，其中所述波导包括多个开口。
[0008]根据 申请人:的分析，具有基本上椭圆形横截面和多个开口的椭圆形波导可以有利地用作分布式天线系统，这是因为由于椭圆形波导即使对于RF范围内的较高频率也具有特别低的衰减而因此最优地适用于在较长距离上，特别是在RF范围内，发射电磁信号。因此，即使在具有几百米或更长的总波导长度的大规模安装中，也不必提供中继器等。
[0009]根据实施例，通过将多个开口应用于椭圆形波导，在椭圆形波导内以本身公知的方式发射的电磁辐射可以被均匀地分布到该椭圆形波导周围的区域，这是因为开口允许在波导内行进的电磁波离开波导达至少一定程度，该程度尤其取决于开口的大小和空间布置。因此，根据实施例获得了辐射椭圆形波导。因此，通常来说，根据实施例的开口中的每一个可以被视作单个“天线”或辐射元件。这样，根据非常简单的实施例，分布式天线系统包括单个椭圆形波导，该单个椭圆形波导具有多个开口，由此形成非常简单的分布式天线系统的配置。
[0010]除了在椭圆形波导内行进的RF信号的低衰减，通过改变其几何形状，椭圆形波导可以容易地被优化用于不同的频率范围。这样，与包括离散天线元件或辐射同轴线缆的现有技术的分布式天线系统相比，根据实施例的分布式天线系统可以被更容易地调整到RF范围中的更高频率，即3GHz以上的频率。
[0011]根据有利实施例，所述椭圆形波导包括至少一个波纹状(corrugated)部分,该波纹状部分一方面增加了波导的机械柔韧性，并且由此在例如需要波导弯曲的复杂情况下，促进根据实施例的波导的部署。此外，通过提供波纹来增加根据实施例的分布式天线系统的带宽。
[0012]例如，根据一个实施例，还可以提供一种分布式天线系统，该分布式天线系统包括椭圆形波导的第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分不是波纹状的并且通过椭圆形波导的第三部分来彼此连接，该第三部分是波纹状的并且由此提供促进弯曲的增加的机械柔韧性。
[0013]根据另一优选实施例，完整椭圆形波导具有波纹状类型。
[0014]根据另一优选实施例，至少一个椭圆形波导被制造成单个部件，例如一种无端(endless)材料，其进一步促进了现场的安装，这是因为不需要在现场通过焊接等来连接各种较小的波导部分。
[0015]根据另一实施例，使得电磁波能够从椭圆形波导内部辐射到周围区域的开口被包括在波导的波纹状部分内，优选地在波纹的径向外部部分中。作为替代，所述开口还可以被提供在椭圆形波导的非波纹状部分中。两个变体的组合也是可能的。
[0016]根据另一实施例，所述开口中的至少一个包括基本上椭圆形的横截面。此外，还可以在椭圆形横截面的长轴的对映点(antipode)的区域中提供具有平坦边缘的基本上椭圆形的横截面。
[0017]圆形或多边形的横截面或其他形状也能够用于实现椭圆形波导内的开口。
[0018]根据另一实施例，被提供在所述波导的不同长度坐标处的不同开口相对于所述椭圆形横截面的长轴而被布置在不同的角位置处，这有利地使得能够控制电磁耦合的耦合强度，该电磁耦合的特征在于RF信号从椭圆形波导内部向周围区域的泄露。即，耦合损失在开口位于更接近短轴时减小，并且在开口位于更接近长轴时增加。
[0019]根据具体优选实施例，角位置随着距该椭圆形波导的、RF信号发射机或收发机可以附连到的馈送端的距离而增加，由此可以解决在椭圆形波导内从所述馈送端到第二端行进的信号的纵向衰减，因为接近馈送端的辐射开口被提供，使得与远离馈送端的其他开口相比，这些开口使椭圆形波导的内部和周围之间实现较少的耦合。这些其他开口还可以被布置为使得它们在椭圆形波导的内部和外部之间提供增加的电磁耦合以解决RF信号在到达椭圆形波导的远端部分处之前已经经历的增加的纵向衰减。由此，可以实现来自椭圆形波导的不同开口的辐射功率沿着椭圆形波导的长度坐标(即，平行于纵向轴)的非常均匀的分布。
[0020]根据另一实施例，波导的横截面还可以包括圆形的形状，例如，椭圆形横截面的长轴的长度基本上等于椭圆形横截面的短轴长度。
[0021]此外，根据另一实施例，通过相对于椭圆形横截面的长轴在不同的角位置处提供各种开口，可以定义本身包括不同水平的电磁耦合的椭圆形波导的不同部分，由此对于椭圆形波导的各个纵向部分可以独立地控制由各种开口所辐射的RF信号水平。例如，可以定义提供强耦合的椭圆形波导的第一纵向部分，并且由此相应的RF信号供应到辐射椭圆形波导的外部，而且可以定义具有提供较少电磁耦合的开口的椭圆形波导的另一纵向部分，并且由此相应的较小的RF信号供应到辐射椭圆形波导的外部。无论如何，可以通过相对于例如椭圆形横截面的长轴选择开口的适当位置来有利地补偿波导的纵向衰减。
[0022]根据另一有利实施例，所述多个开口中的不同开口中的每一个包括不同的几何形状和/或相对于波导的表面和/或纵向轴的不同定向。例如，椭圆形波导的第一数目的开口可以包括如上面已经提到的椭圆形或基本上椭圆形的几何形状，而根据实施例的椭圆形波导的其他开口包括非椭圆形的几何形状，即多边形或其他几何形状。
[0023]类似于沿着波导的长度坐标改变开口的角位置，根据另一实施例，还能够沿着波导的长度坐标来改变开口的至少一个物理属性(大小、形状、开口的表面的法向矢量的定向)。这些措施也使得能够沿长度坐标补偿纵向衰减。例如，开口的大小可以沿着长度坐标增加以补偿纵向衰减。
[0024]根据优选实施例，椭圆形波导的一个或多个开口包括相对于椭圆形波导的表面的定向，使得相应开口的开口表面的法向矢量平行于开口所布置在的波导的相应表面部分的法向矢量，即平行于所述波导的径向坐标。
[0025]在波纹状的椭圆形波导的情况下，开口可以例如以使得表面法线基本上布置在径向方向上的定向而被布置在波导的径向外部部分上，或被布置在该波纹状波导的径向内部部分上。两个变体的组合也可以用于不同的开口。根据另一实施例，使得其表面法向矢量基本上被布置在部分地非径向(即，轴向)方向上的开口的定向也可以例如在波纹的径向内部部分和径向外部部分之间限定的椭圆形波导的倾斜壁部分上。
[0026]根据另一有利实施例，所述至少一个椭圆形波导被配置成发射具有至少4GHz的频率的电磁波。
[0027]根据另一有利实施例，对于具有约6GHz的频率的电磁波,所述至少一个椭圆形波导包括每100米约4dB的纵向衰减。
[0028]相反，当使用具有辐射同轴线缆的现有技术的分布式天线系统时，可以被使用达6GHz的最大同轴线缆必须具有约19mm的外导体直径。使用铜导体和PE发泡(foam)电介质，现有技术线缆在6GHz的衰减大约是16dB/100m。有利地，对于在约6GHz的相同频带，根据实施例的椭圆形波导具有仅4dB/100m的衰减。这意味着，由根据实施例的辐射椭圆形波导构成的系统的覆盖长度可以是具有同轴线缆的现有技术的解决方案的4倍长。
[0029]根据另一有利实施例，所述系统包括用于向所述至少一个椭圆形波导发射RF信号的至少一个发射机和/或用于从所述至少一个椭圆形波导接收RF信号的至少一个接收机。前述设备可以例如被布置在波导的第一(即馈送)端和/或相对的第二端。还能够提供一种组合了发射功能和接收功能的收发机。
[0030]对本发明的目的的另一解决方案通过制造分布式天线系统的方法来给出，其中提供了椭圆形波导(即，至少一个椭圆形波导)，并且其中在所述椭圆形波导内产生多个开□。
[0031]根据优选实施例，通过研磨和/或钻孔和/或激光切割椭圆形波导的相应壁部分来产生开口。例如，通过射频系统制造的E60型的椭圆形波纹状波导可以用作用于制造根据本实施例的分布式天线系统的基础。
[0032]通常，在椭圆形波导中限定的开口允许通过椭圆形波导传送的电磁波离开波导达一定程度以分布到椭圆形波导周围的自由空间。这样，RF信号供应，即出于无线通信的目的，可以被建立在包括根据实施例的至少一个分布式天线系统的位置中。
[0033]例如，根据本实施例的分布式天线系统的非常简单的设置仅包括一个单个椭圆形波导，该椭圆形波导包括多个开口，即根据该非常简单的实施例，单个辐射椭圆形波导表示分布式天线系统。多个开口表示提供无线电覆盖的独立的辐射部分(“天线”)。
[0034]除了在发射的意义上辐射电磁波，即经由所述开口从椭圆形波导向椭圆形波导周围的空间发射信号，还可以通过借助于所述开口接收在椭圆形波导周围的区域中行进的电磁信号的一部分，并且通过将椭圆形波导周围的电磁场的所述接收到的部分转发到椭圆形波导的一端或两端来接收信号，其中除了提供要经由根据实施例的分布式天线系统发射的RF信号的发射机设备，还可以布置接收机设备。
[0035]根据另一实施例，在现场安装所述波导的步骤之后产生所述开口中的至少一些开口，其中在现场安装所述波导的所述步骤优选地包括使所述波导的至少一个截面弯曲。因此，因为可以根据椭圆形波导在现场中的特定安装条件，例如在隧道等中的特定安装条件来限定开口的位置，所以能够非常准确地产生具有所述开口的辐射部分。在其最简单的形式中，评估现场的椭圆形波导的安装条件和根据其来限定椭圆形波导中的开口或其他开口的技术人员例如借助于用于测量和/或计算相对于波导及其开口的位置得到的电磁场分布的测量和/或仿真设备来手动地形成根据该实施例的开口。
【专利附图】

【附图说明】
[0036]参考附图，在下面的【具体实施方式】中给出本发明的其他特征、方面和优点，在附图中:
[0037]图1示意性地描绘了根据第一实施例的包括单个椭圆形波导的分布式天线系统的顶视图，
[0038]图2示意性地描绘了根据实施例的椭圆形波导的横截面，
[0039]图3a、3b描绘了根据其他实施例的辐射开口的可能的几何形状，
[0040]图4示意性地描绘了根据实施例的椭圆形波导的部分横截面，
[0041]图5a、5b示意性地描绘了根据实施例的椭圆形波导的其他部分横截面，
[0042]图6描绘了根据实施例的椭圆形波导的透视图，
[0043]图7描绘了根据实施例的波导的辐射开口相对于波导的长度的角位置，
[0044]图8描绘了根据实施例的方法的简化流程图，以及
[0045]图9a至9f示意性地描绘了根据实施例的具有不同的辐射开口的配置的波导的顶视图。
【具体实施方式】
[0046]图1示意性地描绘了根据第一实施例的分布式天线系统100的顶视图。分布式天线系统100包括具有基本上椭圆形横截面的椭圆形波导110。图2示例性地描绘了椭圆形波导110的椭圆形横截面。
[0047]如图2描绘的基本上椭圆形的横截面可以由长轴al和布置为垂直于长轴al的短轴a2来限定。如下所述，角α用于限定包括在椭圆形波导110内的开口的角位置。
[0048]如可以从图1看到的，椭圆形波导110具有沿着其纵向轴(未示出)分布的若干开口 120_1、120_2、120_3。开口 120_1、120_2、120_3有利地使得在椭圆形波导110内行进的电磁波从椭圆形波导110的内部被发射到椭圆形波导110外部的周围区域，即被辐射。因此，每个开口 120_1、120_2、120_3分别限定辐射元件或天线。基于此，根据实施例的用于分布式天线系统100的最小配置包括如图1中所示的单个椭圆形波导110和包括在其中的多个开口 120_1、120_2、120_3。
[0049]当将分布式天线系统100或其椭圆形波导110连接到适当频率的射频信号的源时,例如连接到可选RF发射机140时，通过本身已知的(空心(hollow))波导传输的机制沿椭圆形波导110的纵向轴，即，在图1中从左侧的馈送端130a到右侧的另一端130b，来发射所述射频信号。
[0050]当通过在根据实施例的椭圆形波导110的壁中限定的各个开口 120_1、120_2、120_3时，RF信号的一部分被辐射到周围空间，由此对椭圆形波导110周围的区域提供无线
电覆盖。
[0051]RF信号的接收也可以被实现，其中辐射到开口 120_1、120_2、120_3上的RF信号至少部分地耦合到椭圆形波导Iio中，并且被引导到例如可选接收机150。
[0052]虽然根据图1被布置在波导110的相对端130a、130b处，但是根据另一有利实施例，设备140、150(以及与波导110—起使用的任何其他有源设备)将优选地共同位于例如在波导110的第一端130a或第二端130b处以有利于服务和维护任务。这是可能的，因为波导110通过其开口 120_1、120_2、120_3接收到的RF信号在长度坐标I的两个方向(上游和下游)上被传送。
[0053]图3a示意性地描绘了被提供在图1的椭圆形波导110内的开口 120_1。如可以从图3a看到的，开口 120_1包括基本上椭圆的形状，这可以通过提供不具有开口的椭圆形波导并且通过借助于钻孔和/或研磨和/或激光切割在其中限定开口 120_1来实现。
[0054]图3b描绘了在椭圆形波导110 (图1)内的开口 120_1、120_2、120_3的其他几何形状，其包括具有两个基本上平坦的边缘部分122a、122b的基本上椭圆的形状，这两个基本上平坦的边缘部分122a、122b沿该基本上椭圆的形状的长轴被布置在其相对区域中。
[0055]开口 120_1、…的其他几何形状也是可能的，例如多边形形状或圆形形状等。
[0056]图4示意性地描绘了根据另一实施例的椭圆形波导IlOa的部分横截面。椭圆形波导IlOa包括波纹(corrugation),这些波纹通过交替地提供不同的半径rl、r2来限定，如从椭圆形波导IlOa的中心轴或纵向轴ca所看到的那样。这样，波纹改善了可以实现低衰减(特别是低纵向衰减)的频率范围。此外，波纹状部分IlOa包括增加的机械柔韧性，并且因此有利地使得能够在需要弯曲的复杂安装情况下部署椭圆形波导110a。
[0057]如可以从图4中看到的，根据本实施例，椭圆形波导部分IlOa的多个开口
120_1.....120_6被提供在径向外部部分中，其包括距中心轴ca的距离r2。此外，所有开
口 120_1.....120_6包括基本上相同的角位置，参见以上参考图2限定的角度α。例如，
开口 120_1、...、120_6的角位置是约α =0。
[0058]然而，一些或全部开口 120_1、...、120_6可以替代地或另外也被包括在椭圆形波导IlOa的其他部分内，例如如从中心轴ca来看，在距离rl处的径向内部部分中或者在半径rl处的径向内部 部分和半径r2处的径向外部部分之间的倾斜连接部分处。
[0059]类似地，一些或全部开口 120_1、...、120_6可以替代地或另外还被布置在不同角位置处，即α〈>0°。内径a2(短轴)与长轴al—起还限定了可以由波导IlOa发射的RF信号的操作频率范围。
[0060]图5a描绘了可以用于分布式天线系统100的椭圆形波导IlOb的另一实施例。根据本实施例，如参考图4，沿着中心轴ca看到的那样，仅椭圆形波导IlOb的波纹状表面的每隔一个的径向外部部分包括用于从椭圆形波导IlOb的内部向周围空间福射电磁波的相应开口 120_7、120_8。
[0061]图5b描绘了本发明的另一实施例，其中椭圆形波导IlOc的不同部分包括不同几何形状的开口。例如，椭圆形波导IlOc的第一部分110c’包括具有第一比较小的几何形状的开口 120_9，而椭圆形波导IlOc的第二部分110c’’包括具有比较大的几何形状的开口120_10 等。
[0062]图6描绘了根据另一实施例的分布式天线系统IOOa的透视图。长度坐标I沿着波导IlOd的中心轴ca (图4)延伸，并且馈送端130a被布置在分布式天线系统IOOa的椭圆形波导IlOd的长度坐标I = 10处。即，射频信号源(未示出)可以在所述馈送端130a处连接到椭圆形波导IlOd以将要经由所述椭圆形波导IlOd发射的RF信号耦合到所述波导IlOd中。替代地或另外，接收装置(未示出)也可以布置在馈送端130a处，或者在椭圆形波导IlOd的另一端130b处，如图6所描绘的。
[0063]如可以从图6看到的，椭圆形波导IlOd包括多个开口 120_1、120_2、…，其中的每一个被布置在相对于椭圆形横截面的长轴al (图2)的相同角位置处，即当前在约α=-30。。此外，在相邻开口 120_1、120_2之间的纵向距离12-11在椭圆形波导IlOd的整个长度上基本上是恒定的。 [0064]从椭圆形波导IlOd的馈送端130a所看到的第一开口 120_1当前位于位置I = 11处，而从椭圆形波导IlOd的馈送端130a中看到的第二开口 120_2被布置在第二纵向位置I = 12 处。
[0065]如图6所描绘的分布式天线系统IOOa在其整个长度上，即直至第二端130b，提供比较均匀的RF信号供应。
[0066]有利的是，与辐射同轴线缆等相比，纵向衰减比较低。此外，椭圆形波导IlOd的操作频率范围易于通过改变波导的几何形状来调整。
[0067]根据另一实施例(未示出)，被提供在所述波导IlOd的不同长度坐标11、12处的椭圆形波导110d(图6)的不同开口 120_1、120_2、...被布置在相对于波导的椭圆形横截面的长轴al (图2)的不同角位置处。这有利地使得能够控制在椭圆形波导IlOd的内部和外部之间的耦合强度，其使得能够补偿在椭圆形波导IlOd内行进的RF信号的纵向衰减。
[0068]例如，根据特别优选的实施例，图2所限定的角位置α随着距椭圆形波导IlOd的馈送端130a(图6)的距离I而增加。对于第一角位置α = O,即开口被布置在椭圆形横截面的长轴al的对映点处，对于通过所述开口的电磁辐射实现比较高的耦合衰减。这特别适用于比较接近椭圆形波导IlOd的馈送端130a的这种开口 120_1、120_2 (图6)，因为在椭圆形波导IlOd内行进的RF信号由于其接近馈送端130a而在到达开口 120_1、120_2时仅经历比较小的纵向衰减，并且因此仅很少的RF能量被辐射以用于获得这些开口外的所需电磁场的强度。
[0069]然而，为了解决所述RF信号在达到可能例如被布置在接近椭圆形波导IlOd的第二端130b的其他远程开口时增加的纵向衰减，角位置α (图2)可以改变为例如达α =90°，以对于影响从椭圆形波导IlOd的内部到其外部的电磁波的辐射的耦合机制实现减小的耦合损失(对于α =90°是最小的耦合损失)。因此，通过沿着纵向轴1(图6)在不同角位置α (图2)处放置椭圆形波导IlOd的各种开口，不论纵向衰减如何，都可以实现椭圆形波导1lOd的外部的沿其纵向轴I的特别均匀的供应。因此，甚至具有几百米或更大的波导长度的大型安装也沿着整个波导提供优越的并且均匀分布的RF供应，而不需要如现有技术系统中的中继器。虽然图4至图6描绘了环状波纹状波导，根据本实施例的波导也可以替代地包括螺旋波纹(未示出)。即，通常根据本实施例的波导可以不是波纹状的，或者包括环形或螺旋形波纹。这些不同类型的波纹还可以在根据实施例的系统100的若干波导内被组合。
[0070]图7示例性地描绘了纵坐标I上的各种开口 120_1、120_2…的角位置α。当前，角位置在沿着椭圆形波导的位置10、lx之间从第一值α I到第二值α 2线性改变。其他实施例还可以提供在长度I上的角位置α的逐渐的，即逐步或指数或对数的改变，或其组合，这可以例如应用于所述波导的不同长度部分。
[0071]除了补偿纵向衰减，根据本实施例的角位置α在长度I上的变化可以有利地用于限定波导IlOd的不同长度部分，这提供了不同的辐射RF场强度。例如，当采用系统100、IOOa以提供具有不同直径和/或不同衰减特性的后续部分的隧道内的RF覆盖时，对于具有较大隧道直径或衰减特性的部分，可以设想提供较高程度的辐射能量的开口的角位置α的第一范围，而对于具有较小隧道直径或衰减特性的另一隧道部分，可以设想提供适用于较小隧道直径的较小程度的辐射能量的相应开口的角位置α的另一范围。当然，用于考虑周围区域的体积的角位置α的任意变化可以与补偿纵向衰减的角位置α的基本上单调的变化组合，这取决于长度坐标1，即特定波导部分距馈送端130a的距离。
[0072]类似于沿着波导110的长度坐标I改变开口的角位置α，根据另一实施例，也可以沿着波导110的长度坐标I来改变开口 120_1、120_2…的至少一个物理属性(大小、形状、开口的表面的法向矢量的定向)。这些措施本身还使得能够在一定程度上补偿沿着长度坐标I的纵向衰减。例如，开口 120_1、120_2…的大小可以沿长度坐标I增加以补偿纵向衰减。上述措施的组合也是可能的。
[0073]根据另一实施例，作为提供沿其长度坐标I改变开口或改变开口的角位置的单个波导的替代，还可以提供不同的波导部分或完整波导，其在整个波导部分或完整波导上具有相同的开口，即恒定属性，例如角位置。利用该配置，当串联连接各波导部分或波导时可以实现沿长度坐标I的属性的改变。
[0074]根据另一有利实施例，波导内的不同开口还可以被布置为若干组，其中每个组沿长度坐标包括具有相同参数(角位置、大小等)的预定数目的开口。在该情况下，不同组的开口可以沿长度坐标一个接一个地布置。例如，如从第一端看到的那样，波导110(图1)可以包括第一数目的第一类型的开口，并且此后，沿长度坐标I，所述波导可以包括第二数目的第二类型的开口等。还可以在波导的第一长度部分中提供若干开口，并且在波导的后续长度部分中不提供开口。
[0075]图8描绘了根据实施例的方法的简化框图。在第一步骤200中，提供了椭圆形波导。在另一步骤210中，在椭圆形波导中提供多个开口 120_1、120_2、120_3 (图1)，由此使得电磁波能够从椭圆形波导的内部辐射到外部。即，步骤210之后，获得如图1或图6所描绘的类型的辐射椭圆形波导110、110d。
[0076]根据另一实施例，可以在图8的提供椭圆形波导的步骤200之后或者在提供的过程中，即制造椭圆形波导过程中，对椭圆形波导提供波纹。
[0077]例如，由射频系统制造的E60型的椭圆波纹状波导可以在步骤200内用作用于制造根据实施例的分布式天线系统的基础。
[0078]根据另一优选实施例，波导110可以由线缆护套(未示出)覆盖，其还覆盖辐射开口而不会明显改变辐射特性。
[0079]根据另一实施例，在现场安装所述波导110d(图6)的步骤之后产生所述开口120_1、120_2...中的至少一些，其中所述在现场安装所述波导IlOd的步骤优选地包括使所述波导IlOd的至少一个部分弯曲。因此，可以非常精确地产生具有所述开口 120_1、120_2…的辐射部分，这是因为可以根据现场(例如，隧道中等)的椭圆形波导IlOd的特定安装条件来限定开口 120_1、120_2...的位置。在其最简单的形式中，评估现场的椭圆形波导IlOd的安装条件和根据其来限定椭圆形波导IlOd中的开口的位置的技术人员例如借助于用于测量和/或计算相对于波导IlOd及其开口的位置得到的电磁场分布的测量和/或仿真设备来手动地形成根据该实施例的开口 120_1、120_2…中的至少一些开口。
[0080]根据实施例的系统的优点是低的纵向损耗，这允许在高频率下将辐射波导用于长距离。与传统的辐射同 轴线缆相比，可以实现大约4倍长的无源系统。
[0081]此外，波导IlOd的圆周上的开口 120_1、120_2...(例如，槽口)上的可变定位(参考角位置α)使得能够逐渐调节耦合损耗。
[0082]根据实施例的椭圆形波导110a、110b、110c、110d是灵活的，并且可以有利地产生
为具有非常长的、实质上无端的长度。与矩形波导相比，安装更快速并且有效。可选地，在波导的制造期间，例如根据很多情况下所需要的标准RF信号辐射行为，可以在波导中仅限定第一数目的开口。其他的开口甚至可以在现场安装的波导中来限定，即由服务技术人员利用钻孔机等来手动限定，以最佳地考虑个体安装条件。
[0083]本实施例由于可以在一个部件中提供波导材料IlOd的任意长度(即，现场不需要如焊接等的连接工作)所以提供了特别简单和快速的安装、与具有离散天线或传统辐射同轴线缆的现有系统相比，提供了均匀的辐射RF信号覆盖、容易实现波导中的开口(例如，通过现有波纹状波导的研磨)、提供了在高达40GHz范围和更高的高频率处的辐射波导的低纵向损耗、在必须在现场连接不同波导的情况下使用标准附件(连接器、夹具等)的可能性，这是因为根据实施例的辐射波导可以从标准类型的波导来得到或者它们可以至少基本上包括相同的几何形状，特别是在其端部部分130a、130b(图6)处。
[0084]根据其他实施例，系统100 (图1)的至少一个波导110不需要具有在严格的数学意义上的准确的椭圆形横截面。
[0085]图9a至图9f示意性地描绘了根据实施例的具有不同的辐射开口配置的波导IlOe,…、IlOj的顶视图。为清楚起见，各种辐射开口没有被单独地指配附图标记，它们在图9a至图9f中由椭圆形和/或圆形和/或矩形形状来标记。而且，没有描绘可以覆盖波导110e、..、110j以用于电隔离和保护的线缆护套。
[0086]图9a描绘了辐射波导110e，该辐射波导IlOe沿其长度坐标I包括两行辐射开口，其沿该长度坐标I具有相同几何形状和相等开口间间隔。每行可以被解释为被布置在如上所述的特定角位置α处。根据其他实施例，单行或多于两行也是可能的。此外，沿相同行的长度坐标I的后续开口也可以具有变化的角位置，由此例如可以在波导IlOe的表面上实现开口(未示出)的螺旋结构。图％描绘了辐射波导IlOf，该辐射波导IlOf沿其长度坐标I包括两行辐射开口，每行开口沿该长度坐标I具有相同几何形状和相等开口间间隔。与根据图9a的实施例相反，每行交替地包括两个开口，并且其间的长度部分不包括开口。例如，图9b的实施例的第一行在第一长度部分Isl内包括两个开口，而在随后的第二长度部分ls2中，相同的第一行不包括开口。这种图案重复用于其他长度部分Is3、ls4。图9b实施例的第二行包括沿着长度坐标I分布的基本上相同的开口图案，然而其相对于第一行被移动了对应于大约长度部分Isl的长度的位移。
[0087]图9c描绘了根据另一实施例的波导110g，其中仅提供了单行辐射开口。沿着长度部分ls5，描绘了三个接续开口。下一长度部分ls6没有开口，并且因此不辐射。另一长度部分ls7再次包括三个开口。
[0088]图9d描绘了辐射波导110h，该辐射波导IlOh沿其长度坐标I包括两行辐射开口，其中沿着该长度坐标I每行开口具有大约相等的开口间间隔、但是沿着长度坐标I具有变化的几何形状(特别是大小)。包括在长度部分1S8内的开口基本上相同，并且包括比较小的第一开口大小。包括在下一长度部分ls9内的开口也基本上彼此相等，并且包括大于第一开口大小的第二开口大小。长度部分lslO、Isll每个甚至包括更大的开口。波导IlOh的另一长度部分lsl2包括具有与长度部分IsS的开口相当大小的开口。
[0089]图9e描绘了辐射波导110i，该辐射波导IlOi沿着其长度坐标I包括增加的行数的辐射开口，每行开口沿着该长度坐标I具有大约相等的开口间间隔。在波导IlOi的第一长度部分lsl3中，仅提供了一行开口，而在波导IlOi的随后的第二长度部分lsl5中，提供了两行开口。在波导IlOi的另一长度部分lsl5中，提供了三行开口。
[0090]图9f中描绘了辐射波导110j，该辐射波导IlOj沿其长度坐标I包括具有不同几何形状的各种辐射开口。在长度部分lsl6中，开口提供基本上圆形的形状，而在另一长度部分Isl7、lsl8中，开口包括矩形形状。其他多边形形状也可以用于限定辐射开口。
[0091]开口的上述配置也可以彼此组合在单个波导内或系统100的不同波导内。
[0092]描述和附图仅仅说明本发明的原理。因此，应当理解的是，本领域的技术人员将能够设计尽管这里没有明确描述或示出，但是实现本发明的原理并且被包括在其精神和范围内的各种布置。此外，这里阐述的所有示例主要旨在于明确地仅用于教导的目的以辅助读者理解本发明的原理和发明人对促进本领域所贡献的概念，并且应当被理解为不限于这些具体阐述的示例和条件。此外，在这里阐述本发明原理、方面和实施例的所有陈述及其具体示例意在包含其等同物。
【权利要求】
1.一种用于发射和/或接收射频RF信号的分布式天线系统(100)，其中所述天线系统(100)包括至少一个椭圆形波导(110)，所述至少一个椭圆形波导(110)具有基本上椭圆形的横截面，其中所述波导(110)包括多个开口(120_1、120_2、120_3)。
2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中所述椭圆形波导(110)包括至少一个波纹状部分(IlOa) ο
3.根据前述权利要求中的任何一项所述的系统(100)，其中所述开口(120_1、120_2、120_3)被包括在所述椭圆形波导的波纹状部分(IlOa)和/或非波纹状部分内。
4.根据前述权利要求中的任何一项所述的系统(100)，其中所述开口(120_1、120_2、120_3)中的至少一个包括基本上椭圆形的横截面。
5.根据前述权利要求中的任何一项所述的系统(100)，其中在所述波导(110)的不同长度坐标(11、12)处提供的不同开口(120_1、120_2)相对于所述椭圆形横截面的长轴(al)被布置在不同的角位置(α 1、α2)处。
6.根据权利要求5所述的系统(100)，其中所述角位置(α)随着距所述椭圆形波导(110)的馈送端(130a)的距离(I)而增加。
7.根据前述权利要求中的任何一项所述的系统(100)，其中所述多个开口(120_1、120_2、120_3)中的不同开口包括不同几何形状和/或相对于所述波导(110)的表面和/或纵向轴(ca)的不同定向。
8.根据前述权利 要求中的任何一项所述的系统(100)，其中所述至少一个椭圆形波导(110)被配置成发射具有至少4GHz的频率的电磁波。
9.根据前述权利要求中的任何一项所述的系统(100)，其中对于具有约6GHz的频率的电磁波，所述至少一个椭圆形波导(Iio)包括每100米约4dB的纵向衰减。
10.根据前述权利要求中的任何一项所述的系统(100)，其中所述系统(100)包括至少一个发射机(140)和/或至少一个接收机(150)，所述发射机(140)用于向所述至少一个椭圆形波导(110)发射RF信号，所述接收机(150)用于从所述至少一个椭圆形波导(110)接收RF信号。
11.一种用于制造分布式天线系统(100)的方法，其中椭圆形波导(110)被提供，并且其中在所述椭圆形波导(110)内产生(210)多个开口 (120_1、120_2、120_3)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述开口(120_1、120_2、120_3)通过研磨和/或钻孔和/或激光切割来产生。
13.根据权利要求11至12之一所述的方法，其中在现场安装所述波导(110)的步骤之后，产生所述开口(120_1、120_2、120_3)中的至少一些开口，其中在现场安装所述波导(110)的所述步骤优选地包括使所述波导(110)的至少一个部分弯曲。
【文档编号】H01Q13/12GK103907240SQ201280052737
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年10月2日 优先权日:2011年10月26日
【发明者】A·托马斯, E·马兰特 申请人:阿尔卡特朗讯