天线装置的制作方法

本公开总体上涉及电信，并且更具体地，涉及一种用于高密度射频rf网络的天线装置。

背景技术：

1、伴随电信技术的发展，对改善用户体验的需求不断增长，这在许多情况下表现为每个用户所需带宽和所需节点数量的增加。同时，在与需要且消耗带宽的位置相关的网络设备的部署方面，需要更大的自由度。

2、随着移动设备屏幕尺寸的增大和功耗的增加，越来越多的手持设备降低功耗的压力也随之增大。所有这些愿望都对用于这些手持设备的通信实施方式和通信基础设施产生影响。

3、因此，由于如下多种原因，带有天线的电信杆的密度随着时间的推移而增加：

4、-由于内容和改进的设备，每个用户的带宽有所增加；

5、-随着每一代通信技术的发展，从2g到3g、4g和5g，杆的数量有所增加，这是因为希望增加每个用户的带宽；

6、-能源消耗随着距离而增加，这意味着附近的蜂窝通信塔延长了消费性设备的电池寿命，而远处的蜂窝通信塔降低了消费性设备的电池寿命；

7、-靠近蜂窝通信塔降低了电磁(em)波谱的“干扰范围”的“污染”，这意味着当蜂窝通信塔以较高密度出现在公共空间中时，网络可以更频繁地重复使用频谱。

8、拥有越来越多的用于电信应用(4g、5g等)的天线杆在投资、许可请求和程序方面是一个巨大的问题。此外，人们对附近有这样一根杆越来越抵触。更常见的是，更不可能在理想位置拥有这样的杆。

9、对于这些位置中的每一个，至少需要电力、空间和许可来实现这些通信杆。此外，任何新的天线杆都增加了景观和建筑物屋顶的杂乱程度。

10、在此背景下，设计了一种包括线性天线阵列的天线结构，旨在使天线的部署更加灵活。线性天线阵列的天线元件设置在柔性的支撑结构上，允许在几乎任何地方分布天线，而不会使屋顶或立面杂乱。

11、然而，线性天线阵列的柔性结构使其应用受到限制，这是因为户外自由悬挂可能需要额外的载体结构，从而提供在长距离上安装线缆所需的拉力，并密封以防止环境影响。

12、因此，确实需要一种改进的天线装置，其保持类似水平的灵活性并且更加坚固且机械强度更高，从而允许应用场景更加多样化和可靠。

13、us2019229428a1涉及一种用于蜂窝通信系统的缝隙天线。

14、ep2871708a1涉及一种用于均匀分布数据信号的通信线缆，其包括：具有芯导体的漏泄馈线结构；围绕芯导体的绝缘屏蔽件；围绕绝缘屏蔽件的外导体，该外导体沿其长度具有多个孔；以及至少部分地覆盖外导体的护套。照明装置至少沿着线缆的长度的部分布置。

15、wo2016066564a1涉及一种无线led筒灯装置，包括：至少部分透明的筒；在所述筒内的至少一个led布置；至少一个led驱动器；led控制器；耦合到控制器用于接收和发送无线命令的rf天线。

技术实现思路

1、在本公开的一方面，提出了一种天线装置，其包括：

2、-细长管状导电体；

3、-多个缝隙，其形成在导电体中并被布置为充当包括多个天线元件的天线阵列，每个天线元件包括缝隙，天线阵列的多个天线元件整体上沿导电体的纵向分布；以及

4、-设置在导电体内的馈电结构，该馈电结构包括多个馈电元件，每个馈电元件被布置为激励天线阵列的天线元件。

5、本公开基于这样的认识：当形成在诸如金属管的管状导电体中的缝隙被电信号激励时，缝隙可以起到或充当天线元件的作用。因此，具有由设置在导电体内的馈电结构所激励的多个缝隙的细长管状导电体为背景技术中描述的柔性线性天线阵列提供了方便且有效的替代方案。受激缝隙形成带缝隙的天线阵列，可以产生电磁(em)场或各电磁场的组合，从而产生电磁场前沿，并针对多输入和多输出(mimo)天线进行了最优化。该天线装置包括设置在馈电结构上的至少一个附加装置，该附加装置是用于照明的照明装置。

6、带缝隙的导电管可以生成良好的且明确的天线图案以用于mimo，而无需在附近放置任何导电材料。

7、通过在细长管或线缆的外导体中制作大量缝隙，可以创建电磁场或智能天线阵列，从而实现到多个用户或客户端设备的非常高的比特率连接。此外，这种天线装置的生产容易且廉价。

8、通过使用机械刚性的导电材料作为导电体，本公开所公开的天线装置是坚固的并且不容易弯曲或改变几何形状。

9、在本发明的一实施例中，所述多个缝隙沿所述导电体的纵向排列成至少一排，所述馈电结构包括：多个集成电路(ic)，其设置于至少一细长印刷电路板(pcb)上，每个pcb上的ic被排列以向排列成一排的多个天线元件供电。

10、由于导电管为三维结构，缝隙可以排成多排，每排中的缝隙可以方便地通过其上设置有ic的细长pcb来激励，每个ic激励一个缝隙。与二维条形天线相比，这种结构在三维天线图案方面具有更大的灵活性。

11、在本公开的示例中，天线装置还包括布置在导电体的中心处的内部导电体。

12、内部导电体与管状导电体一起形成同轴结构，这有助于改善信号沿着导电体向馈电pcb上的ic的传播。

13、在本公开的示例中，多个缝隙成形为适于来自天线元件的电磁波以定向方式进行传播的形状。

14、如本领域技术人员可以想到的，取决于天线装置的具体应用，缝隙可以成形为适于生成期望的天线图案的各种形状。

15、在本发明的一个实施例中，所述形状包括沿所述导电体的纵向、周向或螺旋方向延伸的细长缝隙和x形缝隙中的至少一种。

16、如本领域技术人员可以想到的，细长缝隙通常用在缝隙天线中，缝隙天线可以沿导电体的各个方向布置，例如沿其纵向或周向或者甚至沿螺旋方向布置。另一种替代形状是十字形或x形缝隙。这些缝隙可以容易地形成并且不需要附加的或额外的制造技术。

17、在本公开的示例中，天线元件是单独可控的。

18、特别地，天线元件可单独激活或去激活。通过选择性地打开或关闭激励每个缝隙的ic，可以单独或成组地激活天线元件，以创建不同的mimo组，从而根据需要产生不同的图案。

19、在本发明的一实施例中，所述天线装置还包括至少一附加装置，所述至少一附加装置设置于所述馈电结构上或设置于所述导电体的外表面上，具体地，所述至少一附加装置是一种照明装置。

20、本公开提出的天线装置的结构使得其能够方便地部署在天线杆部署困难或不可行的位置。值得注意的是，这些地点在许多情况下还具有其他需求，例如提供足够的照明以及监控或控制人员的量。通过将附加装置直接设置或布置在天线装置的馈电结构上，将诸如照明装置的附加装置与天线装置组合，允许利用单一物理结构方便地满足此类需求，而不会过度杂乱或恶化其中部署有天线装置和附加设备的整体环境。

21、在本发明的一实施例中，所述至少一附加装置相应地设置于靠近所述多个缝隙之一的馈电元件旁边。

22、为了避免妨碍附加装置的正常功能，可以将附加装置设置在馈电结构上的馈电元件(即ic)旁边。因此，它确保附加设备靠近或接近缝隙中的一个，从而允许其性能保持不受妨碍。

23、在本发明的一实施例中，所述导电体还形成有至少一具有密封的透明窗口的开口，所述至少一附加装置相应地设置于所述至少一开口的其中之一附近。

24、作为替代，特别地，另外的开口可以用于附加装置。在这种情况下，附加装置设置在另一开口附近。

25、具体地，当附加装置是照明装置时，另一开口可以是密封的透明窗口，其允许照明装置发出的光容易地传输出导电体。

26、另外，形成天线元件的缝隙也可以被密封。

27、实际上，“密封”对天线功能的电磁性能影响很小。如果需要的话，即，当至少一个附加装置是照明装置时，密封意味着对于照明目的是光学透明的。

28、“密封”的材料的相对介电常数是天线装置的性能的唯一影响因素。应用这种密封可能需要使充当天线元件的缝隙比空气中的开口稍小或稍大。其原因是，电磁波穿过某材料的速度不同，因此应进行调整以匹配所需的谐振频率，包括其匹配的阻抗。

29、在本公开的示例中，密封的透明窗口被布置为充当光学元件。

30、具体地，取决于所需的光学效果，密封的透明窗口还可在光学上充当漫射器、准直器或透镜。有利的是，这些开口指向一个方向，使得光设计者可以适当地放置天线装置，以便实现某种光设计。当包括微透镜的光学箔用于密封窗口时，密封的透明窗口可以用作具有多个透镜的透镜结构。

31、在本公开的示例中，天线装置还包括围绕导电体的屏蔽盖。

32、屏蔽盖用于保护天线结构以及馈电结构，例如使其免受恶劣天气和环境条件的影响。

33、在本发明的一个实施例中，所述屏蔽盖由导热的且透光的或半透明的材料制成。

34、因此，其有助于消除由例如天线装置和照明设备的ic产生的热量，并且有助于向周围环境发射光。

35、光学透明或半透明的材料通常具有不太理想的导热性能，但如果温度保持在规格范围内，例如85摄氏度，则可以使用这种材料。

36、作为本公开的具体示例，屏蔽盖至少在邻近设置有至少一个附加装置的缝隙和开口的位置处是光学透明或半透明的。

37、在本发明的一实施例中，屏蔽盖包括由至少一开口激发的至少一光波导。

38、光波导可用于在导电体的外表面上显示形状的漂亮图案、纹理。这样，天线功能保持完整，同时用于附加装置的光学透明开口仅用于激励光波导。

39、在本公开的示例中，光波导包括可由至少一个附加装置产生的波长所激发的磷光体材料。

40、例如为led的附加装置可以被选择来发射激发磷光体的波长，该磷光体可以以不同的波长发光。这可以使整个管看起来发光。

41、在本公开的示例中，天线装置还包括传感器和致动器之一。

42、致动器可以例如是振动电机或压电装置。这些装置可用于促进天线装置的良好维护，例如在冬季通过将管状导电体上的雪完全震动掉落而从管状导电体上除去雪。振动作用也可能有助于驱除鸟类。这可以防止管上有鸟粪，因为只要线缆上没有鸟，线缆上有鸟粪的可能性就很低。这种振动致动器还能够产生听得见的信号和/或用于公共播音扬声器。

43、传感器可以包括存在传感器、光传感器、麦克风等。传感器可用于监视(半)公共区域、收集数据或基于传感器数据控制有源天线阵列和/或光输出。

44、在本公开的示例中，天线装置还包括用于容纳一个或多个用于通信的电子设备的密封的外壳。

45、这种电子设备允许形成网状的网络而无需任何进一步的数据连接。

46、通过以下参考附图的描述，将更好地理解本公开的上述和其他特征和优点。在附图中，相似的附图标记表示相同的部件或执行相同的或相当的功能或操作的部件。