CN110447145B - 用于天线的反射器 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于天线的反射器(1)。反射器(1)包括用于支撑至少一个辐射元件(3)并用于提供反射器(1)的机械刚度的支撑结构(2)，以及用作附接到支撑结构(2)的电反射表面并覆盖支撑结构(2)的至少一部分的单独的导电件(4)。

Description

用于天线的反射器

技术领域

本发明涉及用于天线的反射器领域，尤其涉及用于基站天线的反射器。

背景技术

基站天线设有用于确保对辐射元件的支撑并反射来自辐射元件的电信号的反射器。典型的现有反射器由诸如铝的均质表面金属板制成，并且根据其材料、尺寸、和元件数量具有一定的重量。该重量是天线整体重量的重要因素。

天线包括至少一个辐射元件，并且通常包括另外的导电部件，以成形辐射元件的波束。导电部件通常布置在辐射元件附近。此外，一般称为波束成形元件的导电部件通常作为单独制造并需要额外组装步骤的单独部件。辐射元件以及通常还有波束成形元件必须电流地或电容地连接到反射器。

基本上，在本说明书的上下文中，“导电”是指对天线辐射信号频率的交流电导通，“不导电”是指对天线辐射信号频率的交流电不导通，“反射”是指对天线辐射信号频率的交流电流反射。

减轻天线重量以便于天线的安装、安置、和维护是一般目标，因为所需工时是重要的成本因素，而天线的安装、安置、和维护需要在艰难的环境中进行大量的人工处理。减轻重量的另一个方面是为了减少对现场结构的要求(特别是杆塔的强度和成本)以及安装成本。

典型的减重技术包括选择具有低密度和高应力耐受性的轻质材料。通过改变诸如厚度或成分等材料特性，可以制造重量较轻的部件。然而，由于机械限制，不能无限地执行诸如厚度减小和低密度材料的特征。某些材料由于不适合无源互调(passiveintermodulation,PIM)稳定设计而不能使用。因此，由例如碳纤维化合物制成的结构通常是不适合的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是弥补上述缺点并提供一种重量减轻的反射器。

该目的通过独立权利要求的特征实现。根据从属权利要求、说明书、和附图，本发明进一步的发展显而易见。

根据一方面，一种用于天线(例如，基站天线)的反射器包括用于支撑至少一个辐射元件并用于提供反射器的机械刚度的支撑结构，以及用作附接到支撑结构的电反射表面并覆盖支撑结构的至少一部分的单独的导电件。

由于提供了用于提供机械刚度的支撑结构和用于反射辐射信号的单独的导电件，因此可以在减重和功能特性方面单独优化反射器的这两个组成部分。支撑结构的形状可以被实现为使得功能元件(例如波束成形元件、电缆支架、辐射元件支撑结构、天线罩、移相器等)、连接结构(诸如用于其他附加连接器、或用于孔集成、卡扣、或任何其他类型互连的焊盘)、以及滑块(用于插入诸如印刷电路板(printed circuit board,PCB)、焊盘等附加元件)的形状已集成在易于被导电件覆盖的支撑结构中。导电件可通过粘合层或任何其他合适类型的附接件附接到支撑结构。

根据该方面的反射器的第一实施方式，支撑结构具有多个切口。

因为多个切口是通过在支撑结构中生成孔来形成的，所以通过提供多个切口可以减轻反射器的支撑结构的重量。通过从支撑结构完全移除材料生成孔，或者，通过重塑支撑结构的切开部来生成孔，使得由重塑材料提供上述附加功能，由于用于实现附加功能的附加构件不是必须的，因此这反过来减轻了重量。通过设置多个切口，可以减小支撑结构的体积，从而减轻其重量。

根据第一实施方式的反射器的第二实施方式，支撑结构包括用于支撑多个辐射元件的多个支撑部以及与多个切口相邻的多个接合部，使得多个支撑部通过多个接合部彼此连接。

考虑到为多个辐射元件提供所需的支撑结构强度和刚度并且减小体积以减轻重量，通过提供具有合适尺寸和位置的多个切口，可以优化用于支撑与多个切口相邻的多个辐射元件的多个支撑部的面积以及与多个切口相邻的多个接合部的形状。

根据第二实施方式的反射器的第三实施方式，支撑结构包括用于将支撑结构附接到天线的壳体或外部固定系统的附接部，与多个切口相邻的多个支撑部通过多个接合部连接到附接部。

为了以减重的方式将支撑结构附接到天线的外壳或外部固定系统，在支撑部和附接部之间设置了考虑到为辐射元件提供所需的强度和刚度并通过设置具有合适尺寸和位置的相邻切口来减小尺寸而优化的多个接合部。

根据第二或第三实施方式中的任一实施方式的反射器的第四实施方式，上述多个接合部是多个支柱状部。

支柱状的接合部提供易于配置以便为辐射元件提供所需的强度和刚度并易于减小体积的简单形状。

根据第一至第四实施方式中的任一实施方式的反射器的第五实施方式，单独的导电件覆盖多个切口中的至少一些切口。

当多个切口中的至少一些切口被覆盖时，可以生成部分连续的减重的电反射表面。

根据第二至第五实施方式中的任一实施方式的反射器的第六实施方式，支撑结构包括板形部，板形部包括突出部，其中，突出部由切开部形成，除在接合部的邻近多个切口中的至少一个切口的边缘，切开部沿多个切口中的至少一个切口的轮廓从板形部分离，并沿该边缘折叠，例如，切开部从板形部伸出。

从支撑结构的板形部突出的突出部使得附加功能易于集成到支撑结构中。此外，由于突出部是由沿切口的除在接合部的邻近切口的边缘的轮廓从支撑结构的板形部分离的切开部形成的，所以形成突出部和生成切口可以在集成的制造步骤中进行。

根据第六实施方式的反射器的第七实施方式，突出部由一个切开部形成。

通过仅使用一个切开部，突出部的尺寸和形状可以相对于切口的尺寸和形状独立地减小，以使突出部小于切口，使得诸如波束成形元件能够实现合适的形状，并且可以最大限度地减小波束成形元件的尺寸从而减轻重量。

根据第六或第七实施方式的反射器的第八实施方式，突出部包括固定元件，固定元件用于将另外的构件固定到支撑结构或用于将支撑结构固定到天线的壳体或外部固定系统。

突出部包括诸如孔、螺母、或闩锁的固定元件，使得能够以简单方式让诸如辐射元件、波束成形元件、移相器、或天线罩的其他构件易于固定，而无需使用会导致额外的元件成本和装配工作的诸如支架的其它单独的特定固定元件。

根据第六到第八实施方式中的任一实施方式的反射器的第九实施方式，支撑结构包括至少一个附加加强构件，该至少一个附加加强构件连接到多个支撑部中的一个支撑部和/或连接到与支撑部相邻的多个接合部中的至少一个接合部。

使用连接到多个支撑部中的一个支撑部和/或连接到与支撑部相邻的多个接合部中的至少一个接合部的附加加强构件，使得支撑结构的区域(例如，附接有较重元件的区域)能够得到特定加强。加强构件的设置使得增加支撑结构的其余部分的稳定性和随后的支撑结构的总重量的增加变得可靠。另一方面，有必要例如增加整个支撑结构的厚度，从而增加其重量，或者选择具有最终更高密度的更强材料，并因此再次增加整个支撑结构的重量。

根据第六到第九实施方式中的任一实施方式的反射器的第十实施方式，支撑结构由金属板制成。

与金属板的厚度和由此的重量相比，金属板提供了大的强度和刚度。

根据该方面或第一至第九实施方式中的任一实施方式的反射器的第十一实施方式，支撑结构由非导电材料制成。

通过使用非导电材料作为分隔至少两个导电件的介电元件，有利于至少两个相对的导电件的电容耦合。

根据该方面或前述实施方式中的任一实施方式的反射器的第十二实施方式，导电件是导电箔。

导电箔能够易于将导电件的尺寸和形状调节到由于支撑结构和反射器的若干部分的功能特性而要求的尺寸和形状。此外，因为反射性的电功能不需要相关厚度，箔可以非常薄，因此重量轻，使其几乎不会增加反射器的重量。

根据该方面或前述实施方式中的任一实施方式的反射器的第十三实施方式，导电件被配置为通过机械固定装置附接到支撑结构。

作为粘合层的替代或补充，导电件通过机械固定装置附接到支撑结构。机械固定装置可以是例如铆钉或热铆合销。导电件和支撑结构之间的连接应设计成不会对射频性能产生负面影响，例如：连接被设计成电耦合，连接不得出现无源互调等。

根据该方面或前述实施方式中的任一实施方式的反射器的第十四实施方式，支撑结构具有面向由天线的射频信号的波束方向定义的预定方向的前侧，并且导电件被配置为附接到前侧。

通过将导电件附接在支撑结构的前侧，可以直接反射支撑结构的辐射信号，其中，该反射在任何可能的影响下不失真。

根据该方面或前述实施方式中的任一实施方式的反射器的第十五实施方式，支撑结构具有背离由天线的射频信号的波束方向定义的预定方向的后侧，并且导电件被配置为附接到后侧。

导电件附接到后侧使得例如连接到导电件的电元件能够简单焊接或电容耦合。这种电元件可以包括例如提供平衡-不平衡转换器(baluns，即巴伦)的PCB。平衡-不平衡转换器的这种实现的好处是它们通过导电件与辐射元件电隔离。这种PCB还可以为馈电电缆提供接口。该接口的好处是没有导电件的穿透。

附图说明

在本公开的以下详细部分中，将结合附图中示出的示例性实施例对本发明进行详细说明，其中：

图1示出了本发明实施例的反射器的一部分的分解透视图；

图2示出了图1的反射器的支撑结构的平面图；

图3a示出了设有放置在支撑结构前侧上的导电件的支撑结构的主截面侧视图；

图3b示出了设有放置在支撑结构后侧上的导电件的支撑结构的主截面侧视图；

图4a示出了设有放置在支撑结构后侧上的导电件和辐射元件的支撑结构的主截面侧视图；

图4b示出了设有放置在支撑结构后侧上的导电件和提供平衡-不平衡变换器的电结构的支撑结构的主截面侧视图；

图4c示出了设有放置在支撑结构后侧上的导电件和连接到电缆的PCB的支撑结构的主截面侧视图；

图5示出了设有突出部的支撑结构的一部分的透视图；

图6示出了设有包括固定元件的突出部的支撑结构的一部分的截面侧视图；

图7示出了包括附加加强构件的支撑结构的主截面侧视图；

图8示出了单件导电件的透视图；

图9示出了由若干导电件片构成的导电件的透视图；

图10示出了设有通过铆钉附接的导电件的支撑结构的主截面侧视图；以及

图11示出了设有通过热熔接特征附接的导电件的支撑结构的主截面侧视图。

相同的附图标记用于相同或至少功能上等同的特征。

具体实施方式

图1示出了本发明实施例的反射器1的一部分的分解透视图。反射器1是天线的组件，特别是基站天线的组件。反射器1包括支撑结构2和单独的导电件4，支撑结构2用于支撑多个辐射元件3并用于提供反射器1的机械刚度，单独的导电件4提供附接到支撑结构2的电反射表面并覆盖支撑结构2的至少一部分。此外，波束成形元件26附接到支撑结构2。

支撑结构2例如由金属板制成。可选地，支撑结构2仅有一部分由金属板制成，而其余部分由例如模塑塑料件制成。

该金属板由铝制成；但是，也可以使用钢或其他导电材料。此外，支撑结构可以由压铸构件、注射成型构件、通过SMC工艺制造的构件、或由碳复合物或泡沫金属制成的构件制成或包括以上构件。制造支撑结构的其他可能的选择是例如，铣削、水射流切割、激光切割、线切割、或冲孔。此外，支撑结构可以例如通过光聚合物进行化学处理。

可选地，支撑结构2可以由诸如塑料的非导电材料制成。

如图2所示，其示出了图1的反射器1的支撑结构2的平面图，支撑结构2具有多个用于减轻反射器1重量的切口5。可以看出，切口5是去除支撑结构的材料从而在支撑结构中形成孔的区域。或者，通过减小支撑结构的壁厚来形成凹槽。孔或凹槽在对支撑结构的强度和刚度没有贡献或仅有很小贡献的位置处形成。

支撑结构2还包括用于支撑多个辐射元件3和与多个切口5相邻的多个接合部件7的多个支撑部6，使得支撑部6通过接合部7彼此连接。

此外，支撑结构2包括用于将支撑结构2连接到天线的外壳(未示出)或外部固定系统(未示出)的多个附接部8，并且与多个切口5相邻的多个支撑部6通过多个接合部7连接到多个附接部8。多个接合部7是多个支柱状部。由于这种配置，支撑结构2具有骨架状。可选地，支撑结构2可以通过附接到或集成在支撑结构2中的其他构件附接到壳体或外部固定系统。

如图1所示，单独的导电件4覆盖多个切口5中的至少一些切口。在该实施例中，单独的导电件4还覆盖多个接合部7和多个附接部8。然而，在可选实施例中，单独的导电件4仅覆盖支撑结构2的提供所需功能所必需的区域。此外，也可以设置若干个单独的导电件4。

图3a(又如图1)示出了设有放置在支撑结构2前侧的单独的导构件4的支撑结构2的一部分的主截面侧视图。前侧被定义为使得支撑结构2具有面向由天线的射频(radiofrequency,RF)信号波束的方向定义的预定方向的前侧，并且导电件4被配置为附接到前侧。

可选地，如图3b和图4a至图4c所示，在支撑结构2的主截面侧视图中，导电件4放置在支撑结构2的后侧。后侧被定义为使得支撑结构2具有背离由天线的RF信号波束的方向定义的预定方向的后侧，并且导电件4被配置为附接到后侧。在一些实施例中，在该配置中，支撑结构是电透明的(electrically transparent)。

图4a还示出了辐射元件18。辐射元件18附接到支撑结构2的后侧，此外，辐射元件18的印刷电路板19例如通过焊接连接到导电件4。在这种配置中，可以从反射器的后侧同时焊接多个元件。在另一实施例中，电固定和/或机械固定可以直接在辐射元件联接片和导电件4之间例如通过焊接来实现。那么，可以省略印刷电路板19。

在另一可选实施例中，可以使用任何其他种类的辐射元件(切片、金属片、金属化塑料等)。

在图4b的主截面侧视图中，所示的支撑结构2设有PCB 20。PCB 20通过导电表面21连接到导电件4。导电件4也经由导电表面21连接到支撑结构。PCB 20设置有电结构22，该电结构22在此产生平衡-不平衡转换器。

图4c示出了设有连接到馈电电缆23的PCB 20的支撑结构2的主截面侧视图。PCB20通过导电表面21连接到导电件4。导电件4也经由导电表面21连接到支撑结构。馈电电缆23设置有内导体24和外导体25。内导体24和外导体25分别经由导电表面21连接到PCB 20。

图5示出了设有突出部10的支撑结构2的实施例的一部分的透视图。支撑结构2包括板形部9，该板形部9包括突出部10，其中，突出部10由切开部形成，除在接合部7的邻近多个切口5中的至少一个切口的边缘12，该切开部沿多个切口5中的至少一个切口的轮廓11从板形部9分离，并沿边缘12折叠，例如，切开部从板形部9伸出。图5所示的突出部10形成为波束成形元件。

突出部10由面积小于相关切口5的一个切开部形成。如图5所示，形成突出部10的切开部不是沿与切口5相邻的接合部7的整个边缘12折叠。在边缘12处，边缘12的除了形成突出部10的折叠切开部以外的剩余部分被切除，并且进一步地，与切口5的形状相比，切开部的尖端被截短以使得突出部10的尺寸和形状独立于切口5的尺寸和形状而减小，从而得到例如波束成形元件的合适形状。此外，切口5的尺寸可以独立于突出部10的形状而最大化，从而可以最大化减轻重量。

突出部也可以沿边缘12以肋状方式形成。因此，突出部10用作加强肋。通过这种加强肋，特别是当加强肋弯曲大约90度的角度以增加支柱状接合部7的截面模量并因此增加板形部9的截面模量时，可以增强支柱状接合部7的强度和刚度。

图6示出了支撑结构2的一部分的截面侧视图，该支撑结构2设有突出部10，该突出部10包括用于将另外的构件固定到支撑结构2或用于将支撑结构2固定到天线的壳体或外部固定系统的固定元件13。另外的构件可以是例如移相器、组合器、或天线罩。另外的构件通过固定元件13附接到支撑结构2。本文中的固定元件13被配置为孔，但是可选地，可以设置例如闩锁、螺母、或支架。

图7示出了包括附加加强构件14的支撑结构2的主截面侧视图。支撑结构2包括至少一个附加加强构件14，其连接到多个支撑部6中的一个支撑部和/或连接到与支撑部6相邻的多个接合部7中的至少一个接合部。根据支撑结构2的强度和刚度的要求，加强构件14例如通过粘接、钎焊(brazing)、熔焊(welding)、或通过铆钉或螺栓连接到支撑部6和/或连接部7。在通过模制工艺制造支撑结构2的情况下，加强构件14可以作为加厚部分或者通过包覆成型集成在支撑结构2中。通过加强构件14，可以局部地加强支撑结构2，以不会不必要地增加支撑结构2的重量。

图8和图9分别示出了导电件4的透视图。图8示出了单件导电件，其设置有与支撑结构2的切口5对应的孔。可选地，导电件不具有任何孔，或者导电件设置有不与支撑结构的切口5对应的孔。图9示出了由若干导电件片15构成的导电件。

导电件4形成为导电箔，该箔可以是薄金属片(金属箔)或金属化塑料膜。箔可以设置有用于将其附接到支撑结构的表面的粘合层。

可选地，导电箔可以按照其包括金属化部分上方的用作介电层的绝缘层的方式设计，其中，上方指的是与支撑结构侧相对的一侧。这使得箔的导电层易于电容耦合到诸如PCB的导电层的另一导电元件。

此外，箔可以包括小切口，该小切口提供箔两侧上的元件之间的互连并且不影响电功能。这种切口可以用于例如将一侧的辐射元件与另一侧的配电网络互连、通过铆钉或卡扣配合元件将一侧的辐射元件连接到另一侧的支撑结构、或者将一侧上的其他波束成形元件连接到另一侧上的支撑结构。

彼此相邻的两个导电件片可以以电容耦合的方式连接，这意味着两个相邻的导电件片经由气隙彼此隔离或分离，或者具有重叠的绝缘区域。可选地，两个相邻的导电件片具有电流DC连接，该电流DC连接由重叠的非绝缘区域形成，或者由两个导电件片之间填充有诸如导电胶的间隙形成。

可选地，导电件可以是印刷电路板，其也可以是柔性的并且可以在其所需区域上设置导电层。

在另一可选方案中，导电件通过支撑结构2的表面上的金属化来实现。在这种情况下，支撑结构2不导电，并且不具有切口，以便提供最均匀的表面以支持金属化。

根据要求，使用单件导电件或多个导电件片15。单件导电件能够实现高效组装，然而，对于天线的特定功能，使用多个导电件片15。

在另一实施例中，导电件4被配置为通过机械固定装置附接到支撑结构。图10示出了设有通过铆钉16附接到支撑结构2的导电件4的支撑结构2的主截面侧视图。

图11示出了设有通过热熔接特征17附接到支撑结构2的导电件4的主截面侧视图。热熔接特征17由支撑结构2的销形成，该销进入导电件4的孔中并且由适当的印模加热和压紧，使得销设置有将导电件4紧固到支撑结构2的凸起。

在另一可选实施例中，使用化学连接。例如，将聚合物层放在支撑结构2上并使其干燥。随后，对聚合物层进行电镀或者通过使用诸如气溶胶喷射印刷或丝网印刷的技术在先前获得的表面上提供金属化层。

尽管已经结合本发明的具体特征和实施例对本发明进行了描述，但显然可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对其进行各种修改和组合。因此，说明书和附图应仅视为对由所附权利要求限定的本发明的说明，并且预期涵盖落入本发明范围内的任何和所有修改、变化组合或等同物。

Claims (15)

1.一种用于天线的反射器(1)，所述反射器包括：

支撑结构(2)，用于支撑至少一个辐射元件(3)并用于提供所述反射器(1)的机械刚度，其中，所述支撑结构(2)具有多个用于减轻所述反射器(1)重量的切口(5)以及位于所述切口(5)边缘处的波束成形元件；以及

单独的导电件(4)，用作附接到所述支撑结构(2)的电反射表面并覆盖所述支撑结构(2)的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的反射器(1)，其中

所述支撑结构(2)包括用于支撑多个所述辐射元件(3)的多个支撑部(6)，以及

所述支撑结构(2)包括与所述多个切口(5)相邻的多个接合部(7)，使得所述多个支撑部(6)通过所述多个接合部(7)彼此连接。

3.根据权利要求2所述的反射器(1)，其中

所述支撑结构(2)包括用于将所述支撑结构(2)附接到所述天线的壳体或外部固定系统的附接部(8)，以及

与所述多个切口(5)相邻的所述多个支撑部(6)通过所述多个接合部(7)连接到所述附接部(8)。

4.根据权利要求2所述的反射器(1)，其中

所述多个接合部(7)是多个支柱状部。

5.根据权利要求1所述的反射器(1)，其中

所述单独的导电件(4)覆盖所述多个切口(5)中的至少一些切口。

6.根据权利要求2所述的反射器(1)，其中

所述支撑结构(2)包括板形部(9)，以及

所述板形部(9)包括突出部(10)，其中

所述突出部(10)由切开部形成，除在所述接合部(7)的邻近所述多个切口(5)中的至少一个切口的边缘(12)，所述切开部沿所述多个切口(5)中的所述至少一个切口的轮廓(11)从所述板形部(9)分离，并沿所述边缘(12)折叠，所述切开部从所述板形部(9)伸出。

7.根据权利要求6所述的反射器(1)，其中

所述突出部(10)由一个所述切开部形成。

8.根据权利要求6所述的反射器(1)，其中

所述突出部(10)包括固定元件(13)，所述固定元件(13)用于将另外的构件固定到所述支撑结构(2)或用于将所述支撑结构(2)固定到所述天线的壳体或外部固定系统。

9.根据权利要求6所述的反射器(1)，其中

所述支撑结构(2)包括至少一个附加加强件(14)，所述至少一个附加加强件(14)连接到所述多个支撑部(6)中的一个支撑部和/或连接到与所述支撑部(6)相邻的所述多个接合部(7)中的至少一个接合部。

10.根据权利要求1所述的反射器(1)，其中，所述支撑结构(2)由金属板制成。

11.根据权利要求1所述的反射器(1)，其中

所述支撑结构(2)由非导电材料制成。

12.根据权利要求1所述的反射器(1)，其中

所述导电件(4)是导电箔。

13.根据权利要求1所述的反射器(1)，其中

所述导电件(4)被配置为通过机械固定装置附接到所述支撑结构(2)。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的反射器(1)，其中

所述支撑结构(2)具有面向由所述天线的射频信号的波束方向定义的预定方向的前侧，以及

所述导电件(4)被配置为附接到所述前侧。

15.根据权利要求1至13中任一项所述的反射器(1)，其中

所述支撑结构(2)具有背离由所述天线的射频信号的波束方向定义的预定方向的后侧，以及

所述导电件(4)被配置为附接到所述后侧。

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