具有改善的阻擋填補特性的天線的製作方法

2023-05-22 16:38:51

專利名稱：具有改善的阻擋填補特性的天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及天線的RF覆蓋區，和具體涉及改善由於設備機殼部分地遮擋覆蓋區的天線的RF覆蓋區。
相關技術說明使用微型蜂窩網絡覆蓋區涉及提供有限RF傳播特性區域中的天線安放。使用微型蜂窩網絡允許對蜂窩網絡中的特別高業務區更好地覆蓋。現存的天線和基站設備的配置通過同軸電纜彼此連接。可是，這種配置已由集成天線和設備機殼的配置所取代。天線與設備機殼的結合減小安裝要求。可是，這種解決方案產生了由靠近天線安放的設備機殼引起的RF信號阻塞問題。
靠近設備機殼安放天線在天線的RF覆蓋區中產生一個陰影。該陰影是由設備機殼阻塞了機殼方向傳播的全部信號所引起。這降低或消除了機殼方向的RF覆蓋。一個解決此問題的方案是在設備上方或下方安放天線以便提供全向覆蓋。儘管此辦法可實際上簡單實現，在天線和機殼配置容易看到的室內應用中卻不美觀和效果不好。
微型蜂窩網絡中的另一種室內應用形式使用微帶貼片天線。當對著牆壁安放時這種形式的天線是完全勝任的，但不適合安放在房間中心或大露天區。不適應性是由微帶貼片天線的有限覆蓋區引起的，該天線只提供90度波束寬度。這樣，在微網孔應用中需要一種天線和設備機殼配置，它使實現對於有限盲點或無盲點覆蓋區天線的全向RF覆蓋方式成為可能。
本發明概述本發明用提供RF阻擋填補能力的集成天線封裝克服前面的和其它的問題。本發明的基站配置由用於容納接收機、發射機、和控制設備的一個設備機殼及設備機殼集成的對圍繞天線區域提供RF覆蓋的一個天線組成。天線和設備機殼以設備機殼遮擋圍繞天線RF覆蓋的部分區域的方式連接，這樣，阻礙了對天線的全向覆蓋。
將天線的輻射反射到設備機殼阻礙RF覆蓋區域的裝置是與天線和設備機殼封裝相關聯的。這能使RF覆蓋提供給基本上全部圍繞天線的區域。在一個實施例中，反射裝置包括一個包圍天線的透明罩，該罩具有安裝在罩內表面的反射器用於將天線的輻射反射過設備機殼和進入RF覆蓋遮擋區。
在第二實施例中，一對橢圓反射器安裝在天線相反的兩側，且天線安放在橢圓反射器之間形成的橢圓焦點上。此配置使入射到反射器上的來自天線的任何輻射被橢圓反射器反射通過另一個橢圓焦點進入RF覆蓋遮擋區。可是，此反射方案在RF覆蓋區中留下一個與設備機殼等寬的陰影。
附圖簡要說明通過聯繫附圖參考下面詳細說明可更完整地理解本發明的方法和設備

圖1表示由靠近設備機殼安放天線引起的RF覆蓋區域阻擋問題。
圖2表示本發明的使用安裝在天線罩內表面的一對反射器的天線的第一個實施例。
圖3表示本發明的使用一對反向橢圓反射器的天線的第二個實施例。
附圖的詳細說明現在參照附圖，和具體參照圖1，說明了由靠近基站設備機殼安放天線引起的問題。如圖中所見，天線10靠近基站機殼12安放產生遮擋的RF覆蓋區域14，該區域極大地限制了天線的RF覆蓋區。信號陰影14能防礙一個網孔覆蓋區的大區域上的天線效率使得天線無效和明顯地減小了實際網孔覆蓋。當基站設備機殼12和天線10佔據同一水平面時此問題最明顯，以及天線與機殼之間的空間間隔和面對天線的基站設備機殼的面16的尺寸一樣。取決於天線10與設備機殼12間的距離，RF覆蓋的阻擋可多達180度。儘管上述和以下描述中的阻擋是由基站機殼12引起的，下面的實施例將有助於減少或消除任何與天線相連的結構產生的一個陰影區。
現在參照圖2，說明了具有阻擋填補特性的天線10和機殼12配置的第一實施例。該配置包括封閉基站發射、接收和控制設備的設備機殼12，和連接機殼的天線10。圍繞天線10的是一個RF信號容易通過的RF透明罩18。如圖1中所討論的，設備機殼12的面16阻擋了天線周圍的RF覆蓋在β大小的角度上產生一個遮擋的RF覆蓋區14。
遮擋的RF覆蓋區14是通過在罩18的內表面加一對直角反射器20將天線10的RF輻射反射到遮擋的RF覆蓋區14而糾正的。這樣保證了圍繞天線10的全向RF覆蓋。理想地，該反射器20具有一個拋物線型的橫截面，其焦點放在天線10上。可是，一個圓形或甚至平面的反射器能提供近似相等的性能特性。在天線沒有罩18的情況下，任何用於反射器20的天線支撐結構對於本發明的目的都是有用的。
反射器20的尺寸必須使反射能量等於填補RF覆蓋區缺口所需的能量。這樣，如圖2所示當從天線方面看時如果設備對著角度β，每個反射器20也應對著略小於β/2的角度以提供必須的填補能量。反射器20必須按照b+c＝a+nλ+λ/2(這裡n＝一個大於0的整數和λ＝天線10輻射的波長)安放以在天線孔徑上提供單一的相位前沿。
現參照圖3，說明了使用一對相反的橢圓反射器22的本發明第二實施例。如前，天線10被靠近設備機殼12安放產生了一個遮擋的RF覆蓋區14。一對相反的橢圓反射器22被安放得使第一反射器22a安放在設備機殼12的面16上而橢圓表面25a向外面對天線10。第二橢圓反射器22b被安放在天線10的相反一側使得橢圓表面25b面對反射器22a的橢圓表面25a。橢圓反射器22的寬度對應設備機殼12的寬度。儘管未在圖3中說明，此實施例也可被封閉在一個罩內以保護天線元件。
橢圓反射器22的表面25與具有被設備機殼12等寬距離分開的焦點28a和28b的橢圓26(在圖3中以虛象表示)的表面相符合。天線10安放在橢圓26的一個焦點上。通過以此方式安放天線10和橢圓反射器22，反射器能向基站機殼12產生的遮擋的RF覆蓋區14上重分配天線的輻射。注意填補基站機殼12產生的遮擋的RF覆蓋區14的反射器22b也產生一個自己的遮擋RF覆蓋區30。可是，橢圓反射器22a填補了由橢圓反射器22b產生的遮擋RF區以便限制由反射器22a產生的任何另外阻擋。此反射方式只在機殼12的每側留下一個與設備機殼等寬的陰影。此陰影的邊緣平行於設備機殼12並不隨距機殼的距離而增加。另一種方式，當橢圓26接近一個圓形時簡單的圓形反射器可用來替代用於配置的橢圓反射器。
橢圓反射器22按照下面的原理工作。處於一個焦點28a的一個信號源(天線10)被反射器22的橢圓表面25反射並通過橢圓26的另一個焦點28b。這引起被反射信號進入遮擋的RF覆蓋區14、30中的一個區。為使反射信號的相位與未反射信號的相位匹配，兩信號路徑長的差Δ必須滿足下面的表達式，在此λ是波長，和n是一個大於或等於0的整數。
Δ＝λ(n+1/2)當橢圓26的主軸等於Δ時，反射信號的路徑將滿足對Δ的表達式。通過遵循這些條件，在橢圓26的反向焦點28b上產生出一個虛擬天線來覆蓋遮擋的RF區14、30。
儘管依據附圖和上面的詳細描述來說明了本發明的方法和設備的實施例，應理解本發明不受公開實施例的限制，在不脫離下列權利要求書所限定的本發明精神的情況下，可以進行許多重組、修改和替代。
權利要求
1.一個提供全向RF覆蓋的系統包括一個天線用於提供對此天線相關區域的RF覆蓋，其中與天線相連的一個結構遮擋該天線的第一區域，阻礙在此第一區域的RF覆蓋；和用於將來自天線的輻射反射進此第一區域以基本上對全部第一區域提供RF覆蓋的裝置。
2.權利要求1的系統，其中用於反射的裝置包括安放的將來自天線的輻射反射進此第一區域的至少一個反射器。
3.權利要求2的系統，進一步包括圍繞天線的一個罩。
4.權利要求3的系統，其中至少一個反射器被安放在罩的一個內表面。
5.權利要求2的系統，其中反射器具有一個拋物面截面。
6.權利要求2的系統，其中反射器是圓形。
7.權利要求2的系統，其中反射器是平面。
8.權利要求2的系統，其中反射器具有使反射器反射的能量基本等於填補第一區域所需能量的尺寸。
9.權利要求2的系統，其中反射器被安放得能在天線孔徑處提供單一的波前。
10.權利要求1的系統，其中用於反射的裝置包括安放在天線第一側將來自天線的輻射反射進第一區域的第一橢圓反射器，第一橢圓反射器遮擋了一個第二區域的RF覆蓋；和安放在與第一反射器相對的天線第二側將來自天線的輻射反射進第二區域的第二橢圓反射器。
11.權利要求10的系統，其中第一和第二橢圓反射器是空間分離的以便它們的表面符合於第一和第二反射器之間的橢圓。
12.權利要求11的系統，其中橢圓焦點之間的距離對應於設備機殼的寬度。
13.權利要求11的系統，其中天線被安放在橢圓焦點上。
14.權利要求11的系統，其中第一和第二橢圓反射器是空間分離的以便它們的表面近似於具有圓形的表面。
15.權利要求14的系統，其中用於反射的裝置包括安放在天線第一側將來自天線的輻射反射進第一區域的第一簡化的圓形反射器，第一簡化的圓形反射器遮擋了一個第二區域的RF覆蓋；和安放在與第一反射器相對的天線第二側將來自天線的輻射反射進第二區域的第二簡化的圓形反射器。
16.一個用於提供天線全向RF覆蓋的系統，具有被一個阻擋結構部分遮擋的RF覆蓋區，包括連接天線的一個支撐結構；和安放在支撐結構上將來自天線的輻射反射過阻擋結構並進入部分遮擋的RF覆蓋區的多個反射器。
17.權利要求16的系統，其中多個反射器具有一個拋物面截面。
18.權利要求16的系統，其中多個反射器是圓形。
19.權利要求16的系統，其中多個反射器是平面的。
20.權利要求16的系統，其中多個反射器具有使反射器反射的能量基本等於填補遮擋的RF覆蓋區所需能量的尺寸。
21.權利要求16的系統，其中反射器被安放得能在天線孔徑處提供單一的波前。
22.權利要求16的系統，其中支撐結構包括一個罩。
23.權利要求16的系統，其中支撐結構包括一個罩設備用於基本上增加天線的RF覆蓋，包括安放在天線第一側上將來自天線的輻射反射進第一遮擋RF覆蓋區的第一橢圓反射器；和連接在天線第二側上設備機殼一端將來自天線的輻射反射進第二遮擋RF覆蓋區的第二橢圓反射器。
24.權利要求23的裝置，其中第一和第二橢圓反射器是空間分離的以便它們的表面對應於兩個反射器之間的橢圓。
25.權利要求23的裝置，其中橢圓焦點之間的距離對應於設備機殼的寬度。
26.權利要求23的裝置，其中天線被安放在橢圓焦點上。
27.權利要求23的裝置，其中第一和第二橢圓反射器是空間分離的以便它們的表面近似於具有圓形的表面。
全文摘要
揭示用於限制圍繞天線遮擋RF覆蓋區和緊密連接設備機殼的一個裝置。該設備機殼和天線緊靠著安放,以便由於此設備機殼或其它結構的面阻擋信號,天線的RF覆蓋區部分地被遮擋。藉助安放一個反射器將來自天線的發射信號反射進入遮擋的RF覆蓋區域,消除或基本上減小了該遮擋的RF覆蓋區。
文檔編號H01Q19/10GK1244298SQ97180283
公開日2000年2月9日 申請日期1997年10月1日 優先權日1996年10月4日
發明者T·F·隆肖雷, C·T·瓊斯 申請人:艾利森公司