CN1241292C - 无线电中继广播装置及其天线塔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由一个天线塔构成无线电中继广播装置，该天线塔的上部支承至少一个与电子设备连接的天线，该电子设备包括HF放大器，其特征在于：所述电子设备被设置在天线塔的上部分中。

Description

无线电中继广播装置及其天线塔

技术领域

本发明涉及无线电中继广播设备的领域。

这种设备被设置在地面上用于远距离通信，如用于GSM系统(移动通信全球系统)及PCS(个人通信服务)系统，更普遍地用于电话的无线电中继通信的天线这样的远距离通信界面，以及需要空中联系的其它的现有或未来的技术设备。

背景技术

在现有技术的各种方案中已公知了用于远程通信的天线杆及发射塔。

尤其是公知了可伸缩的天线杆，它的基本优点是允许逐渐减小高度的结构，以保持对风的最佳阻抗。

作为例子，法国专利FR2745423描述了一种天线支架，它包括平行地铰接在刚性支架基部的端部两侧附近并固定在一个杆上的两个销，以在一个垂直平面中形成一个可变形的四边形，以便调整天线的倾斜。

PCT专利WO9858420涉及一个蜂窝位置上的杆组件，它组合了不同的天线及组成部件，以便使该组件易于安装在蜂窝位置上，而不用借助延伸的缆索或类似物。该组件还包括一个轻的玻璃纤维的座，它围绕着天线但不干扰其工作。该组件具有一个均衡系统，用于抬高及压低玻璃纤维的座，以便通往天线。

PCT专利WO9966589描述了一种天线结构，它尤其使用于蜂窝电话系统及用于乡村环境。该天线装置包括一个空心钢支承柱及套有一种如玻璃纤维加强的塑料材料作的空心壳。该支承柱及壳被设计成其模拟树皮的外表，如欧洲赤松。该柱用螺栓固定在一个位于地面以下的水泥底座上，及具有模拟树根的覆盖层。该壳带有及包围一个天线，它同向地连接着一个穿过柱及穿过一个位于水泥底座的套管的供电线。蜂窝电话系统基站的设备室与天线的供电线相连接。

名称为“用于支承天线的套接伸缩杆”的欧洲专利EP106069设有套接伸缩杆的气动调节装置，它的优点是在现场可很快地安装及高紧凑度。

名称为“套接伸缩天线杆”的欧洲专利EP57002描述了一种装置，它的优点是仅在前面放置用于使装置上升到一定高度的套接伸缩系统。

在这些支架系统中，人们总是寻求最为坚固的系统，以便保持天线更加完善的定位，传输频率更高及支承点距离更远，由此使性能更好。实际上，频率的增大意味着辐射更好的方向性(趋于“光”性能的传播)，因此，要求更高的发射精确度。如果缺乏该精确度，通信的覆盖区域不完善，通信网也处于性能不足。

其结果是提高支架的刚度通常导致更加坚固的结构，及由此将使用质量更好的材料。

为了减少必需设置更大及更重的天线塔所导致的费用，尤其是在现在我们关注的、典型用于GSM的支承天线塔的情况下，当前惯用的方式是使用桁架系统，即由铆接和/或焊接的金属型材部分构成的桁架系统。这些金属结构的计算的出发点是负荷规定，它尤其规定了耐恶劣天气的能力，在风作用下的变形，以便保证网的功能及发射的覆盖区域。

作为说明例子，对于GSM，在强风情况下定向失调值i不应超过约20′。

当前一代的移动电话系统和与其相关及将与其相关的服务(访问数据库及互联网)使对天线支承塔的需要变得更显著，但同时也存在材料成本及这些支架制造的问题，准备期限及它们的运输、组装及设立的问题。尤其在城区，为了保证对用户完善的覆盖，安装人员将在很高的楼顶上设立天线，这就存在许多安装固定问题，因为我们知道，由于所需的刚性当前的支架需要大量的支索。

最后，对于环境规划，用于一定容量的GSM的天线塔的空前增多可能会破坏风景。

对于所公开的现有技术的天线支承塔，除了需要减轻系统负荷外，还有其它的基本要求，例如安装的快速性，流体阻力的减小，更快的固定，免除对环境的破坏(孤立支柱的情况)…。

重量减少的后果将转嫁到原材料的成本上，并也转嫁到运输及实施所需的材料成本上。

在已经描述了当前天线塔支架的获取及开发的困难后，以下我们将专注于给出由本发明带来的优点。

在后面我们将更具体地描述一个用于GSM信号发射的天线塔支架的方案。

发明内容

因此本发明的目的是克服上述的缺点。

本发明旨在获得可带来以下优点的一种新式天线塔支架的构思：

·对风的流线阻力小

·重量及地面占用量小

·保持天线的定向，不管可控制的弯曲性如何

·制造，运输/安装及开发的成本低

·易于在现场组装

·美观。

本发明还旨在产生一种性能良好的天线塔支架，它的获取及开发成本低，有利于更好的环境规划及对于用户更便利及质量更高。

并且，由这些可能性带来的多种应用在标准天线塔支架方面打开了新的前景。

本发明根据其构思普遍地涉及一种由一个天线塔构成无线电中继广播装置，该天线塔的上部支承至少一个与电子设备连接的天线，该电子设备包括高频放大器，其特征在于：所述电子设备被设置在天线塔的上部分中。

有利地，电子设备被封闭在与天线塔连接的成型保护罩(shelter)中。

最好所述电子设备由设置在该装置上部分的光电池供电。

根据一个有利方案，该装置在其上部分中包括一个旋转惯性块(masse)，以产生陀螺仪的稳定效应。

本发明还涉及根据以上所述的无线电中继广播装置的天线塔，其特征在于：该天线塔由至少一个可弯曲的中心支撑杆组成，在其上部分具有一个设置在基本上与所述支撑杆垂直的平面中的头部，所述支撑杆装有铰接的横向连杆，该天线塔还包括一个不可伸展的头部连接装置，所述连杆及天线塔基部构成可变形的平行四边形的组件，以基本上保持连杆、头部及底座的平行度。

根据一个方案，连接装置由至少两个不可伸展的、布置在支撑杆的一侧及另一侧的支索组成，它一方面固定在天线塔的基部端部，另一方面固定在头部端部，以便形成一个可变形的平行四边形使头部保持在基本恒定的平面中。

最好，支索与每个连杆连接，以便形成单元，各单元的底部及顶部被保持在平行的平面中。

根据一个特殊的实施方式，连杆通过沿着支撑杆的轴嵌入的铰接部分与支撑杆连接，及至少在一个横向上是自由的以及可相对至少一个横向轴转动。

根据一个方案，连杆由基本平面状的部件构成；及连接装置包括三个支索。

根据一个特殊的实施方式，连杆由基本平面状的部件构成；及连接装置包括可弯曲的多个杆。

最好，头部具有一个可沿一个垂直轴定向的流线型部分。

根据一个有利的方案，头部以自由转动方式安装，并呈现为空气动力学的驱动装置，用于产生陀螺仪的稳定效应。

根据一个优选实施形式，支撑杆由多个可嵌入的部件组成。

本发明还涉及一种用于安装包括下部圆锥形部件的天线塔的方法，其特征在于：安装圆锥形部件；在所述圆锥形部件的上端部安装一个升降机(treuil)；及提升顶部部件，直到达到允许嵌入下个部件的高度，及接着继续进行下去，直到用于插入到圆锥形下部件中的部件被安装为止。

附图说明

在以下的附图中概要地以简单的非限定性的例子表示出几个具体的实施方式，以易于理解：本发明的原理，允许实现本发明的装置及方法。

图1表示传统的可变形天线的示意图，其中可看到以角度w为特征的定向失调；

图2表示包括在一个平面中的垂直平行四边形的变形的示意图；

图3是以变形的方式表示的根据本发明的天线塔支架轮廓的示意图，

图4是可变形的收紧装置级或星形级的示图；

图5表示天线支架的整体上部星体；

图6表示最好通过万向节连接的铰接头；

图7表示其它的实施例。

具体实施方式

如果考虑实现一种根据本发明的、及更具体地根据本发明的应用方式的以及根据认为有必要给予优先考虑的组成部分的实现方式的、允许保持天线瞄准方向的可弯曲的天线塔支架，我们将以下面所述的方式或类似的方式进行。

我们将根据以下构思构成一个可弯曲的天线塔支架：

-中心主体由天线塔构成，确切地说，或是以传统的桁架方式，或是以管段的方式，或对于很小的尺寸以单管(monotube)的方式构成。在我们图示的优先选择中，管段为套管式嵌入圆锥部分。

-在下部分中，一个基础(例如是圆形的，或最简单的方形)或是用螺栓固定在稳固结实的结构上，或是直接地嵌入或插入。

-在上部分中，具有三个分支的中心刚性的星体，它的各端部用作收紧装置的上部钩挂点(图5)。

-在中间不同位置上，具有用作收紧装置的三个分支的星体由水平臂(连杆)构成，每个臂沿一个与一同心圆相切的水平轴与中心支架铰接。这些臂是由整体方式或桁架形式的三维结构组成的。相继的臂为垂直方向共面的，以致仅三个以120°相交的垂直面足以包括上部及中间部分的分支的所有对称面(图3)，(图4)。

-为了很好地确定由天线塔杆，连杆及收紧装置段组成的基本平行四边形，收紧装置段用封严套形式的部件固定在臂的端部位置上，在该封严套中穿过圆截面的收紧装置一如一个缆索。用螺帽的随意固定可以使这些部分连接。

-在一个优先选择中，上部星体的铰接被布置成跟随在万向节连接部分的下座架后及连接在天线塔支架的端部并同时其转动被阻止。上座架本身与发射及接收天线的支架相连接，而不管该天线支架的形式如何；并同样被阻止转动，因此该万向节作为在轴之间传递运动的部件不能转动。该万向节可能的运动仅是绕水平横臂的轴的转动(图5)。一个等效的机械系统是球窝节，它的外包与天线塔支架的端部轴连接在一起。

-一些天线塔支架包括一个保护罩(英语称为shelter)，通常用于仪器的保护，具有两种安装可能性，即直接安装在天线塔主体上或与天线屏蔽支架连接，以使得该保护罩在所有弯曲状态下都能保持其水平定向。

趋于减小整体流体阻力的一种可能性在于，将保护罩定位在尽可能低的位置上，而不会使设备可能遭受损坏。

-支索系统：在本发明的一个优先选择中允许取消支索。然而，即使在某些情况下必需设置支索-例如出于基础安全性不够的原因，或对弯曲少许的限制-本发明能极大地限制其使用，及可减小覆盖的地面和支索附着点的数目。

此外，天线塔的固定点被限制在下面区域，而不是分布在整个高度上。

天线塔支架对风的反应：

由上所述不难理解，本发明超过了以往对天线塔稳定性的要求，并可保证在所有状态下天线的定向，当天线塔的弯曲性已知时本发明可被更好地应用，该弯曲性则可由材料阻力的通常计算得到。其机械特性很好确定的收紧装置的三个缆索将被计算，以便在天线塔支架主体上保持一定的预应力。以此方式，天线塔支架主体的任何弯曲将允许一个受风的收紧缆索使天线屏蔽支架恢复到水平位置，另外两个收紧缆索实际上不可能松弛，而起到持续稳定的作用。

当然，仅通过精心的计算就能根据工作状态确定出预应力的值。但是，应看到了编排程序的简单性。

对于组成部件，本发明突出以下保证安装精度及安全性以及耐久工作的专门部件的实施：

-装有插入封严套的轻质、坚固的臂，

-截锥形部分，对于它我们提出确定其比例及特殊的固定方式，

终身润滑无磨损的铰接部分。

对于整体桁架系统具有在管内部布置电缆导体以避免不良天气的可能性。

此外，整个装置本身的获得及使用方式可以有多种改变，尤其是根据总体尺寸，安置位置及可预见的气候条件。

并且，对于当前20米左右尺寸的天线塔支架，中心主体的简单设计是用两个或三个截锥叠置，借助螺栓通过法兰使一个截锥安装在另一个上。如果运输条件不会构成非常不利或严重有防碍的因素时，可更简单地，设计一个整体的主体。

还应该指出，本发明的优选结构允许在电缆的内部通道中增添电缆屏蔽层。

当然可设想，本发明可具有多种变型方案，尤其是取决于材料，环境情况及美术观点，…等。

已提到过的本发明的一个毫无疑问的有利设计由一个用多个截锥形的套接式截锥部分安装的中心主体组成，它的一个特别简单及有利的结构在于通过法兰的坚固装配，即对于给定连接位置：通过嵌接在上面截锥下部分内部的法兰及嵌接在下面的管内部上部分内部的法兰装配。

另一方案涉及一种结构，它具有一个由桁架作的基础部分，其上安装由封闭套如管作的截锥形上部分。

在上部星体位置上，可使用两种结构来保证自由铰接连接：第一种结构由平圆环形式的铰接锥体构成，它设置在倾斜相交的脚部分上；及第二种结构由有弹性的球窝节组成，它类似于某些玩具的操纵杆(英语为“joystick”)。

图7表示一种变型实施形式。

该装置(图7)包括一个支撑杆，它具有一个由圆锥形金属桁架作的下截锥(100)，及向上延伸出彼此嵌接的多个截锥(101至104)。

该杆的上端部支承着一个铰接的头部(105)，它可绕轴转动及横向地位移。

支索(110，111)可保证头部(105)与该装置的基部的平行，及保持头部在一个基本恒定的平面中，即使当支撑杆在风的作用下弯曲时也如此。

连杆(120至123)相对支撑杆铰接并与支索形成可变形的单元，以保持连杆的平行。

上部分具有多个平台(130，131)，它们如连杆那样被支索(110，111)平行地保持且可绕轴转动及可横向移动地被铰接着。这些平台允许布置天线(132)。

支撑杆还支承着一个保护罩(shelter)(140)，其中包含电子设备。这样可以避免由连接天线及通常放置在天线塔基部的电子设备之间的连接电缆引起的线路损耗。

保护罩具有双层罩，以改善热交换。

组装首先从安装圆锥形桁架(100)开始。

然后，在该结构(100)的上端部安装一个升降机。

接着，借助该升降机提升装有头部的上截锥(103)，一直到其底部达到能嵌入下截锥(102)的高度。再借助升降机重新进行该操作，即重新提升该插入的截锥，用于放置下个截锥，及这样继续进行下去，直至该支撑杆被竖起。

在该操作开始时就将支索固定在头部上，用于在预先阶段借助支索固定，及接着施加一个小的应力以平衡支撑杆。

Claims (15)

1.一种用于无线电中继广播装置的天线塔，包括至少一个支撑杆及横向连杆，其特征在于：横向连杆相对支撑杆通过铰链连接及与支索构成用于保持所述连杆平行度的单元。

2.根据权利要求1的天线塔，其特征在于：还包括一个不可伸展的头部连接装置，所述连接装置由至少两个不可伸展的、布置在支撑杆的一侧及另一侧的支索组成，它一方面固定在天线塔的基部端部，另一方面固定在头部端部，以便形成一个可变形的平行四边形使头部保持在基本恒定的平面中。

3.根据权利要求2的天线塔，其特征在于：支索与每个连杆连接，以便形成单元，各单元的底部及顶部被保持在平行的平面中。

4.根据权利要求1至3中任一项的天线塔，其特征在于：连杆通过沿着支撑杆的轴嵌入的铰接部分与支撑杆连接，及至少在一个横向上是自由的以及可相对至少一个横向轴转动。

5.根据权利要求1至3中任一项的天线塔，其特征在于：连杆由基本为平面状的部件构成；及连接装置包括三个支索。

6.根据权利要求1至3中任一项的天线塔，其特征在于：连杆由基本为平面状的部件构成；及连接装置包括可弯曲的多个杆。

7.根据权利要求1至3中任一项的天线塔，其特征在于：头部具有一个可沿一个垂直轴定向的流线型部分。

8.根据权利要求1至3中任一项的天线塔，其特征在于：头部以自由转动方式安装，并呈现为空气动力学的驱动装置，用于产生陀螺仪的稳定效应。

9.根据权利要求1至3中任一项的天线塔，其特征在于：支撑杆由多个可嵌入的部件组成。

10.根据权利要求9的天线塔，其特征在于：下部的部件是圆锥形的。

11.一种用于安装根据权利要求10的天线塔的方法，其特征在于：安装圆锥形部件；在所述圆锥形部件的上端部安装一个升降机；及提升顶部部件，直到达到允许嵌入下个部件的高度，及接着继续进行下去，直到用于插入到圆锥形下部件中的部件被安装为止。

12.一种无线电中继广播装置，由根据权利要求1至10中的任一项的天线塔构成，该天线塔的上部支承至少一个与电子设备连接的天线，该电子设备包括被设置在天线塔的上部分中的高频放大器，所述天线塔由至少一个可弯曲的中心支撑杆组成，在其上部分具有一个设置在基本上与所述支撑杆垂直的平面中的头部，所述支撑杆装有铰接的横向连杆，该天线塔还包括一个不可伸展的头部连接装置，所述连杆及天线塔基部构成可变形的平行四边形的组件，以基本上保持连杆、头部及底座的平行度。

13.根据权利要求12的无线电中继广播装置，其特征在于：所述电子设备被封闭在与天线塔连接的成型保护罩中。

14.根据权利要求13的无线电中继广播装置，其特征在于：所述电子设备由设置在该装置上部分的光电池供电。

15.根据权利要求12至14中任一项的无线电中继广播装置，其特征在于：该装置在其上部分中包括一个旋转惯性块，以产生陀螺仪的稳定效应。

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