[发明专利]用于耦合和附接辐射天线元件的设备和天线组装方法

说明书

技术领域

本发明涉及借助于辐射元件发射超高频场中的无线电波的电信天线领域。本发明更特别地涉及如下设备，该设备使得在天线组装期间快速、可靠且低成本地将辐射元件耦合和紧固到平坦金属支架上成为可能。

另外，其还涉及包括这种设备的天线和用于组装这种天线的方法。

背景技术

天线的构造包括将其组件机械地紧固到彼此的步骤。如今，大部分天线制造商都使用如下机械组装件，该机械组装件包括底盘，该底盘构成中央机械轴，所有其他组件被紧固到该中央机械轴上，该其他组件诸如辐射元件、功率分配器、移相器、反射壁、寄生元件等。一旦已经围绕底盘组装了所有元件，就用雷达天线罩包围该组装件。

为了承受由于组件重量和由于环境而导致的机械力，这一底盘由具有足够硬度和厚度的金属材料制造。这一初始约束限制了后来的机械选择。其需要在设计时特别地在电和机械的因素与制造成本之间进行折中，这主要是在考虑到确保性能稳定性的情况下由机械要求来主导。例如，在约2GHz的频带内工作的大约2m长的天线包括厚度在1.5mm与2.5mm之间的铝底盘。然而，只要涉及趋肤效应的深度被考虑在频域内，则所需的厚度将仅为小于0.1mm。金属连接的存在及其在组件之间的定位使得有必要选择机械解决方案，诸如用螺钉固定或焊接。这些结合技术必然伴随附加成本，特别是由执行该操作所需的时间以及由于需要对所得到的连接进行高级的质量控制，并且它们使得拆卸变得危险甚至是不可能。换言之，由于电接触的不可避免的恶化，如果这些恶化发生在电磁场强度较大的位置上，则天线可能面临互调产物(IMP)问题，IMP问题导致行进通过天线的信号发生失真，诸如性能损失。

平板天线包括辐射元件阵列，这些辐射元件可以是紧固到作为平坦反射体的金属底盘上的偶极。因此，问题在于发现使得如下情形成为可能的设备，即快速、可靠、可逆且低成本地将这些偶极定位和紧固到底盘上，以便获得在机械上和电学上高效且无互调产物的链接。

所探索的解决方案必须特别地同时将以下要求考虑在内：

-避免用螺钉固定和/或焊接以机械地组装偶极和反射体；

-创建电容性电链接，即其中无直接金属-金属接触。

文献US-6,933,906描述了一种天线，包括偶极，该偶极借助于耦合和紧固结构以无接触方式电容性地链接到反射体，该耦合和紧固结构不是导电性的，部署在辐射元件的脚与反射体之间。该耦合和紧固结构是由介电材料制成的插头。偶极的基座被插入和握持到配备了突起的插头中，然后该插头通过旋转被固定到孔中，以匹配的形状和尺寸被置入反射体。为了将插头拉拔到位，提供了附加的紧固装置，诸如插入到由塑料制成的插头的孔洞中并且插入到反射体的孔洞中的螺钉，其中需要当心，不应建立与偶极的电连接。

然而，这一耦合和紧固结构表现出如下缺陷，即仍然需要使用基于螺钉的紧固装置来确保紧固可靠性，特别是防止插头旋转和插头从孔脱落。另外，从耦合表面的角度而言，这种组装件是有害的。大部分表面区域被置入到反射体中的孔占据，其表面区域等于或大于插头的表面区域，相应地减小了反射体与偶极之间的耦合表面。

发明内容

本发明的目的在于消除现有技术的缺陷，并且特别地公开了一种用于将天线的辐射元件耦合和紧固到平坦金属支架上的、从而最大化耦合表面区域的设备。

本发明的目的还在于公开一种用于将辐射元件耦合和紧固到平坦金属支架上的、不需要用螺钉固定或焊接的设备。

本发明的目的还在于公开一种天线，其包括紧固到平坦金属支架上的辐射元件，该支架的厚度小于现有技术，而不牺牲天线的机械强度。

本发明的目的还在于公开一种用于将辐射元件耦合和紧固到平坦金属支架上的方法，该方法比现有技术的方法更快速，但又与现有技术的方法一样可靠。

本发明的目的是一种用于耦合和紧固辐射天线元件的设备，该辐射天线元件包括脚，该脚在偶极之下安装到平坦导电支架，该平坦导电支架配备有孔。该设备包括介电部分，该介电部分包括：

-基座，其尺寸大于置入该支架的该孔的尺寸，

-与该基座结合的至少一个杆，延伸到与该基座的平面垂直的方向上，

-布置在该杆的末端的至少一个凸起，能够与该辐射元件配合以对其进行保持，

该设备还包括介电层，放置在该辐射元件与该导电支架之间以避免任何直接接触。

辐射元件与支架之间的介电层的存在使得有可能保证电绝缘，并由此创建辐射元件与反射体之间的电容性耦合。由于介电部分不再需要提供这一功能，因此该介电部分由此可以针对可以对辐射元件进行紧固的容易程度进行优化。