CN105723562A - 天线组件以及相关方法 - Google Patents

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CN105723562A CN201380080807.4A CN201380080807A CN105723562A CN 105723562 A CN105723562 A CN 105723562A CN 201380080807 A CN201380080807 A CN 201380080807A CN 105723562 A CN105723562 A CN 105723562A
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Abstract

描述了天线组件和相关方法。天线组件(1)包括可延伸的天线杆(2)，该天线杆被构造和布置成使得能在卷绕形式与延伸形式之间进行配置。延伸的天线杆(2)被弹性偏压成具有沿其长度的狭缝的细长管的形式。卷绕的天线杆围绕与天线杆的纵向长度横向地延伸的轴线盘绕。天线(6)一体地耦接至天线杆，这样使得当延伸时，天线杆支撑并定位天线，并且当卷绕时，天线杆和天线一起被卷绕。

Description

天线组件以及相关方法
本发明涉及天线组件、制造天线组件的方法、展开(deploy，部署)天线组件的方法以及收纳(stow，贮藏)天线组件的方法。
狭缝管状结构(通常以STEM著称)自1950年代已用作伸缩或连接装置的替代物，以从小的初始包封提供可延伸的构件。狭缝管状结构由纵向的狭缝管构成，该狭缝管能沿着狭缝线打开并被卷绕以用于紧凑的存储或者在卷绕形式与延伸形式之间受驱动以提供受驱动臂、天线杆或吊杆。
简单的狭缝金属管主要用于太空船或主要需要紧凑尺寸的其他领域，这是因为其难于操纵并具有很低的扭转刚度。对于除了将弹簧金属的简单线圈释放以用于单一用途之外的任何申请，其需要相对大和重的约束结构，这消除了基础装置的许多优势。
在1990年代，装置通常指的是双稳态螺旋复合体(BRCs)，如在WO97/35706中描述的普遍使用。这些装置通过从设计成使得易于卷绕和处理的材料形成STEM类型结构(特别地它们中的许多展示出在延伸的和卷绕的状态中的稳定几何形状)处理这些难以处理和复杂机制的问题。
从2000年代早期，这些双稳态管已经用作天线支撑件。由英国、美国以及其他武装力量在作战行动的主流电影(currenttheatres)中大量使用，这是因为其提供以比伸缩、连接或枢接的杆或管小得多的空间的方式运输天线杆的装置。例如，这允许在背包侧边袋中携带与英国武装力量“弓箭手”(Bowman)通信***一起使用的五米天线杆，而不是用1.2米长的部分玻璃纤维管的袋(这是之前用于该***的标准)携带。它们的简易性以及接头的取消也意味着它们在战场上更加不可能出现故障，其中由于冷热天气状态交替或相关地较小撞击事件，变形的接头或对伸缩段的局部损坏通常导致故障。
同时，这些天线杆提供用于更可靠的以及更紧凑得多的方式升起天线以改进性能，在前一代天线杆上使用的天线本身是大且笨重的，其与用于支撑天线的新一代BRC天线杆相比有时在运输中占据更多空间并且更重。
根据本发明的第一方面提供了一种天线组件，该天线组件包括：
可延伸的天线杆，该天线杆被构造和布置为使得能卷绕形式和延伸形式之间进行配置，其中，当延伸时，天线杆被弹性偏压成具有沿其长度的狭缝的细长管的形式，并且其中，当卷绕时，天线杆围绕与天线杆的纵向长度横向地延伸的轴线盘绕；以及
天线，该天线一体耦接至天线杆，这样使得当延伸时，天线杆支撑并定位天线，并且当卷绕时，天线杆和天线一起被卷绕。
因此，天线组件提供了具有一体式天线的可延伸的天线杆，其有利地允许天线和天线杆一起卷绕和延伸，这显著简化了这种装置的展开、存储和运输。天线组件能以其卷绕形式存储和运输，然后通过简单地延伸天线杆来展开，这样使得天线定位成以用于接收/发送信号。在用于在战场中展开天线现有技术的方案中，该天线是标准天线，而并不被设计用于任何特定天线杆，该天线将与天线杆分开运输，然后在竖起天线杆的位置处固定至天线杆的端部。这种现有技术方案与本发明相比是明显麻烦且有问题的。
天线组件原则上可与根据需要的多种天线类型以及不同尺寸的天线杆一起操作。该天线杆优选地由相对薄的材料或有助于卷绕的材料制成，例如在1mm至5mm之间。天线元件或多个天线元件包括天线，该天线优选的也很薄，例如，不大于2mm，从而不至于显著地影响天线杆卷绕的能力。因此，天线可被完整包含在天线杆的影响区域(footprint)内，而不会显著地增加总组件空间。
在实施方式中，天线由一个或多个天线元件形成。该天线元件或每个天线元件均可具有在天线杆纵向方向上的相当大的长度，例如大于5cm，或大于20cm，在一些实例中大于50cm。
在一些实施方式中，天线充分延伸天线杆的全部长度。在其他实施方式中，天线与天线杆的底部间隔开例如至少天线杆纵向延伸的至少四分之一、或一半、或三分之一，从而在天线竖起时被升起。
天线杆从被卷绕逐渐延伸至其狭缝管形式。因此，在实施方式中，当展开时天线杆能根据需要而完全或部分地延伸。
在一实施方式中，天线不由天线杆的任何结构部分提供，例如，完全或显著地提供保持天线杆竖起所需的轴向刚度或弯曲刚度的材料，或者当处于狭缝管形式时提供弹性所需的环模量，以及当展开或支撑天线时作用在天线杆上的一般抵抗应力和应变。因此，天线不限于延伸天线杆的整个长度。天线和天线杆也可由不同的材料形成。
在一实施方式中，天线结合至天线杆的表面。可根据用于天线和天线杆的材料使用任意合适的粘合或结合技术。
在一实施方式中，天线结合在天线杆的结构部分内。因此，在天线杆的材料内，天线一体地位于天线杆内，这对天线杆的结构特性有贡献。
在一实施方式中，天线杆的结构部分包括导电材料，该组件包括布置在导电元件与天线之间的绝缘层。这允许在操作中不影响天线请前提下使用导电材料。
在一实施方式中，天线包括纺织材料、编织或穿孔材料以适应当天线被卷绕时在天线中引起的应变。在实施方式中，天线结合至天线杆的表面或接近该表面，这些用于天线的材料的使用有助于避免由于有关卷绕和延伸天线杆应变而使组件分层或损坏组件。
在一实施方式中，天线定位在天线杆的弯曲的中性轴处。这提供用于将天线结合至天线杆的另一技术，以有助于避免由于与卷绕和延伸天线杆有关的应变而使组件分层或损坏组件。
在一实施方式中，天线杆包括袋状物，该袋状物接收天线，这样使得天线相对天线杆滑动。换言之，天线松散地附接至天线杆，使得二者之间存在相对运动以适应当天线杆卷绕或延伸时的应变。例如，该袋状物可由天线杆形成，该天线杆包括位于在不同周向位置处附接的剩余天线杆的前表面或后表面上的薄片材料或多个薄片材料，从而在其后面形成空间，即该袋状物。薄片或多个薄片可对天线杆的结构需求不产生明显贡献。因此，薄片可以很薄，这有助于避免与能卷绕和延伸的剩余天线杆的任何抵触。
在一实施方式中，天线杆包括增强复合材料。因此，天线杆可由纤维增强聚合物等的层制成。在一实施方式中，天线杆包括双稳态材料。可以预期到，在很多申请中，这些材料将是用于形成天线杆的优选材料。
在一实施方式中，天线杆的结构部分包括导电材料，其中，该部件也用作天线。例如，天线杆可由纤维增强复合材料结构形成，其中，复合材料增强层是导电的。例如，一个或多个层可由玻璃纤维形成，并且一个或多个其它层可由碳纤维形成，该层是导电的且能用作天线。
在一实施方式中，天线组件包括位于天线杆上的连接器，以用于将天线组件连接至通信***。其中，天线完整地被包围在天线杆的材料内，天线杆中的孔或突出穿过天线杆的电线可设置成供天线的进入以及连接至电线。
在一实施方式中中，连接器定位在天线杆上距天线一距离处，该组件包括沿着天线杆的一部分一体地耦接至天线杆的线缆，以连接天线和连接器，天线杆和线缆一起被卷绕。
在一实施方式中，天线组件包括位于天线杆的侧边缘的袋状物，连线被保持在袋状物中。由于天线杆的狭缝管形式，两侧边缘形成为沿着天线杆的纵向延伸行进，两侧边缘中的任一个或两者可设置有形成在天线杆材料中的袋状物，或来自结合或固定至天线杆的其他材料。在卷绕构造中，天线杆在管的狭槽处变扁平，使得侧边缘位于卷的侧边。因此，袋状物中的线缆和天线杆在卷的侧边一起卷绕，这样使得线缆位于天线杆的影响区域之外，即线缆不在卷绕的天线杆的空隙空间中，这意味着线缆的卷绕不干扰天线杆的卷绕。
在一实施方式中，天线组件包括用于容纳卷绕的天线杆并且随着天线杆延伸而引导天线杆的壳体。该壳体可具有用于卷绕或延伸天线杆或者用于卷绕并延伸天线杆的盘绕机构。因此，天线组件可被手动地延伸和收回，以允许通过约束卷绕组件的机构的释放而自延伸，从设计成保持卷绕的装置或机构的容器延伸以允许通过手摇或借助于动力***进行展开。在提供当前发明的具体实例中，可通过上述任意方式进行使用。
根据本发明的第二方面，提供了一种制造天线组件的方法，包括：
将天线一体地耦接至可延伸的天线杆，该天线杆被构造和布置成能在卷绕形式与延伸形式之间进行配置，其中，当延伸时，天线杆被弹性偏压成具有沿其长度的狭缝的细长管的形式，并且其中，当卷绕时，天线杆围绕与天线杆的纵向长度横向地延伸的轴线盘绕，这样使得当延伸时，天线杆支撑并定位天线，并且当卷绕时，天线杆和天线一起被卷绕。
根据本发明的第三方面，提供了一种展开天线组件的方法，该天线组件包括：
可延伸的天线杆，该天线杆被构造和布置成能在卷绕形式与延伸形式之间进行配置，其中，当延伸时，天线杆被弹性偏压成具有沿其长度的狭缝的细长管的形式，并且其中，当卷绕时，天线杆围绕与天线杆的纵向长度横向地延伸的轴线盘绕；以及天线，该天线一体地耦接至天线杆，这样使得当延伸时，天线杆支撑并定位天线，并且当卷绕时，天线杆和天线一起被卷绕，
该方法包括将天线杆从卷绕形式定位并延伸至延伸形式，从而升起天线。
根据本发明的第四方面，提供了一种收纳天线组件的方法，该天线组件包括：
可延伸的天线杆，该天线杆被构造和布置成能在卷绕形式与延伸形式之间进行配置，其中，当延伸时，天线杆被弹性偏压成具有沿其长度的狭缝的细长管的形式，并且其中，当卷绕时，天线杆围绕与天线杆的纵向长度横向地延伸的轴线盘绕；以及天线，该天线一体地耦接至天线杆，这样使得当延伸时，天线杆支撑并定位天线，并且当卷绕时，天线杆和天线一起被卷绕，
该方法包括从延伸形式卷绕天线杆。
在实施方式中，上文描述的方法中的任一项与根据本文描述的任何实例或实施方式的天线组件一起使用。
将认识到，本文中表达为“在一实例中”或表达为“优选的”的任何特征或实施方式可与在和本发明的任一个或多个其他方面一起的任一个或多个其他这种特征相结合地提供。
现将参考附图通过实例方式描述本发明的实施方式，在附图中：
图1示出了根据本发明一实施方式的天线组件实例的立体图；
图2示出了适于与图1中的天线组件一起使用的可延伸天线杆的实例的立体图；
图3示出了天线组件的实例的截面；
图4示出了天线组件的另一实例的截面；
图5示出了天线组件的再另一实例的截面；
图6示出了处于延伸构造的天线组件的实例的立体图；
图7示出了处于卷绕构造中的图6的天线组件的立体图；
图8示出了天线组件的又另一实例的截面；
图9示出了用于分配天线组件的壳体的截面；
图10示出了用于分配天线组件的另一壳体的截面；
图1示出了天线组件1的实例。组件1包括结合有一体式天线6的可延伸的天线杆2，该一体式天线由一个或多个天线元件沿着其一些或全部长度(图1的实例中以虚线示出)形成。在这里，对于天线杆2或天线组件的纵向或周向方向的引用通常是指天线杆延伸的方向。天线杆6具有顶盖3和底盖4，该顶盖和底盖附接至该天线杆的端部。可选地，拴绳5附接至天线杆的顶部或顶盖3，并且销接至地面以帮助将天线组件1锚固在适当位置。可替换地，组件1可以是自支撑的(self-supporting)。
天线组件1具有连接器7，通过连接器能在方便位置由电缆8(例如，共轴电缆)对天线组件进行连接，以用于将天线组件1连接至通信***9。连接器7与天线6相距一些距离，天线杆可包括电缆18以连接该天线和连接器。
可延伸的天线杆2具有STEM(slittubularextendiblemember，可延伸狭缝管构件)的形式。因此，如在图2中更详细地示出的，天线杆2由类似薄片材料(即，该构件的截面很薄，例如，通常在1mm至5mm之间)的细长构件形成。该构件能被打开为扁平形式以允许其盘绕成卷11。延长部分12被弹性偏压成具有弯曲的截面，在这个实例中，为圆形或部分圆形的形式。因此，当完全延伸时，该构件被弹性偏压成狭缝管的形式。管的侧面可以接触或重叠以形成完整的管，或者可以留下间隙。也可以使用非圆形截面。例如，也能制造椭圆形和用于截面的其他连续非圆弧形。该截面可具有弯曲部分之间的笔直部分而同时是大体上弯曲的。天线与可延伸的天线杆成一体，以使得能够与天线杆2一起被卷绕或不卷绕。在下文中描述了用于实现这一点的不同技术。
由此，在移除顶盖3和底盖4的情况下，天线组件1能围绕与其长度垂直的轴线在完全卷绕的形式与完全延伸的形式之间逐渐地盘绕/不盘绕。如果期望的话，壳体可提供于容纳该卷绕的天线组件，并且有助于引导天线杆的延伸。
本文中描述的技术允许生产STEM类型天线杆2，该天线杆将天线功能与可卷绕的天线杆2的功能结合为一体，从而减少包装大小和常重并且显著简化通信天线的展开。同时，该技术能允许使用落入STEM的普通种类的任何天线杆2生产一体式的天线杆和天线***，所提供的用于天线杆2的材料基础并不干扰天线6的RF需求，可以预料到在很多实例中将使用复合材料、纤维增强塑料(或聚合物)(FRPs)或双稳态可卷绕复合材料型装置实施，这是因为它们的特征充分地适于这种类型的使用。可使用诸如有良好弹性的聚合物或金属的其他材料，但FRP通常生产出优秀性能的产品。
FRP本身是已知的，在此不再详细描述。然而，简言之，FRP是由用纤维增强的聚合物基质制成的复合材料。纤维通常是玻璃纤维、碳或芳香族聚酰酩(aramid)，而聚合物通常是环氧的、乙烯基的或聚酯的热硬化性塑料或热塑性塑料，诸如，聚丙烯、聚乙烯尼龙或聚醚醚酮(poly-ether-ether-ketone)。尽管热硬化性树脂的使用已经形成FRP制造业的传统基础，热塑性基质聚合物由于其生产速度和常态优秀机械性能而被越来越多地使用。纤维材料的使用机械地增强了塑料的强度和弹性。不具有纤维增强的原塑料材料作为基质是已知的。基质是硬的但相对脆的塑料，其通过更强更硬的增强细丝或纤维来增强。在纤维增强塑料中，基于纤维和基质两者的机械性能、其相对于彼此的体积以及在基质内的纤维长度和定向，增强纤维增强了塑料的强度和弹性。通常，FRP通过将不同材料的层凝固或层压在一起而制造。如下文描述，通过将天线放置在层中，该层压技术能用于将天线一体式地耦接至天线杆。
在一个实例中，用于天线杆2的材料是BRC，其包括双稳态构件，不论是由FRP或其他方式制造。这种双稳态构件具有：处于卷绕形式的第一稳定状态，其中构件的截面通常是扁平的；以及处于延伸形式的第二稳定状态，其中，构件的截面如前文描述的是弯曲的。优选地，双稳态构件能在其卷绕形式与延伸形式之间进行多次结构翻转。在下列国际专利申请中公开了合适的结构，其中的任一个均通过引用结合于本文中：WO-A-88/08620，WO-A-97/35706，WO-A-99/62811，以及WO-A-99/62812。这样的双稳态结构可从英国莱明顿的劳拉管道技术有限公司(RolaTubeTechnologyLimitedofLymington,UnitedKingdom)购得。
如上述引用的专利申请描述的，这样的双稳态构件通常包括，产生朝向配置处于延伸形式中的材料(例如，在该实例中具有圆形截面)偏压的材料，以及产生与第一偏压(例如，使构件向其扁平的、收回和或卷绕的形式偏压)相反的偏压的材料。该构件能包括例如由金属制成的弹性基底，其朝向延伸形式偏压(例如，朝向使构件具有圆形截面偏压)且与塑料层一起层压，该塑料层旨在朝向收回形式(例如，具有扁平的截面)偏压该构件。可替换地，该构件能包括附接有或嵌入有预应力装置的热塑性材料制成的带或薄片。一个详细的实例是，热塑性的带中具有预应力纤维(诸如玻璃纤维、碳或聚合材料)。纤维可以相对于彼此成不同角度地位于卷绕构件的平面内，诸如包括，纵向延伸的一组纤维以及横向延伸的第二组纤维。这样的纤维增强复合构件(例如，热塑性树脂，诸如嵌入有另一材料纤维的聚乙烯或聚丙烯，该另一材料纤维诸如为玻璃、碳或芳香族聚酰酩)优选地用于本发明。
显然的，天线杆2由简单的金属或另外其自身能导电的STEM制成，事实上，天线杆被用作天线的形式并且对天线杆的必需的结构特征有贡献的。然而，这没有导致其本身在大部分的现代通信***中使用。这主要是因为，需要独立于期望升起工作天线的高度来裁剪天线6的长度。大部分高的天线被分成多段，配平电路的使用需要放置在天线元件的接合处，并且有效RF设计的其他要求都意味着这种简单的途径只能在少数环境中使用。高频(例如现代移动通信的2至4GHz波段)的天线可能仅横跨几厘米，但在空气中良好的接收可能需要几米天线。
因此，在大部分情况下，可以预期的是，天线杆2和天线6将包括分别不同的材料。为了在单个组件1中结合天线6和天线杆2的功能，从上述讨论中显而易见的，各自不同材料需要以天线6不会被STEM天线杆2的重复卷绕和不卷绕不利地影响的方式被结合。
如果天线6较小，例如上述2GHz至4GHz类型，则这能通过将简单的导电箔天线结合至天线杆2(如图3所示)或通过将导电元件嵌入复合材料(例如，FRC或BRC)天线杆(如图4所示)内实现。
如果天线6被完全嵌入，则规定要么导线或其他元件穿过表面以允许连接，要么在STEM2的结构中必需制造出洞或孔14(如图4所示)以允许天线6连接至外部通信设备9。
如果STEM的材料是导电的，绝缘层15必需被设置成用作STEM2与天线元件6或多个元天线件之间的屏障，如图5所示。
在较长的天线元件的情况中，对于现在以防止天线组件1的卷绕动作引起其损坏的方式将天线2结合至天线杆2以的额外问题，能使用同样的常规技术，如图3至5所示。例如，这能用以下概括的方式实现：
·通过以允许天线6相对于天线杆2的材料滑动的方式附接该天线，由此在卷绕和延伸期间，在天线杆2的表面处发生天线与应变分离；
·通过由能经受延伸和收回的重复循环的材料形成天线6；
·通过将天线6定位在在天线杆2的弯曲的中性轴上或定位在该中性轴附近，这样使得当卷绕或延伸时天线6经受的应变最小。
在天线6松散地耦接的情况中，允许相对于STEM天线杆2滑动，如果其性质是使其不干扰STEM天线杆2的卷绕，从电学观点上适用的任何材料均可用于形成天线6。在实践中这意味着其通常由薄的材料、金属薄膜、金属涂敷聚合物薄膜、纺织或编织的金属丝布或其他导电聚合物或能成功应用的材料中的纤维材料而形成。同时，在大多数情况中，存在对用于铁素体电感和不平衡变换器的形式中的一些较厚元件的需要，或存在对需要位于天线馈电点附近的一些电路的需要，这些需要被局限，诸如在STEM的卷绕轮廓中形成小的局部间断，以便不妨碍其卷绕。对于具有物理尺寸和形状的部件可存在电性需求，这样使得其不能间隙地与STEM一起滚动，存在使其位于STEM的边缘上的选项。
图6示出了一实例，其中，STEM2的内表面具有沿着气长度间隔开的多个“板条(slats)”20a、20b、20c…。每个板条20a、20b、20c在其端部附接至横跨STEM2的两个点，这样使得在板条20a、20b、20c后面形成一袋状物。一些板条(诸如板条20c)在图6中示出为处于其从STEM2的内表面升高到所示状态的位置。天线6能定位在由板条20生成的袋状物内。为了确保天线6延伸和收回的循环上不会累积地滑动，天线6的一端可被固定至天线杆2。理想地将天线杆2的另一端与可延伸的弹性耦接件附接，以便防止天线6的弯曲并确保顺利延伸和收回。在该方式中，天线6在拉力下保持对抗另一端的固定附接。因此，天线6能以这样的方式一体地被天线杆2包括，该方式为，天线杆2能与天线6一起在卷绕与延伸的(如图6所示)之间的空隙空间中被卷绕(如图7所示)。
从生产和使用的观点，允许在天线6与天线杆的结构之间滑动的技术引起一些额外挑战。将天线6与STEM的主体机械的分离，尽管能够提供多种宽松地覆盖件(在该覆盖件内保护其不受外部环境的影响)，但制造为例如层叠在STEM上的具有非结合区域(un-bondedarea)的覆盖件以用作供天线放置的袋状物，会导致装置具有更多的潜在故障点，并且滑动动作可能潜在地导致天线和STEM二者的磨损。因为这个原因，如下文描述的，在一些实例中将天线6结合至天线杆2的其他技术可以是优选的。
如果天线元件或多个天线元件6被结合至STEM的表面或STEM的与中性轴相距较大距离的一部分，则材料的选择需要使得STEM的延伸和卷绕不引起性能退化。在实践中，该装置使用沿着STEM的主轴可高度地延伸的材料。简单的金属箔或金属聚合物薄膜在本文中表现较差。其不仅难以结合至本文中当前使用的大多数基于纤维增强聚合物的STEM结构，而且其对循环应变的响应较差。该问题最简单的解决方案是使用由纺织或编织的导电纤维形成的天线元件，其中，纤维角度位于相对于STEM的主轴相当大的角度。这用于提供两种可行方案：
·材料的疏松纹理允许STEM的聚合物基质在生产期间或在后固定操作期间连续通过疏松纺织物或编织物。即使材料的粘附对于直接粘附结合不足够好以发生操作的重复循环应变，这也确保良好的机械固定。
·纺织或编织的结构示出很高的泊松比。因此，当STEM卷绕时，沿轴线的延伸导致纤维互相以格构围栏(latticefence)的方式相对移动，随着其被卷绕，沿长轴的延伸导致沿着环轴(hoopaxis)的缩短与STEM的表面应变一致。在延伸时，则反之。该作用是将单独导电纤维上的应变降低至很低的水平。典型地，在BRC类型的STEM中，轴向表面应变将大约为2％。在对于纺织物的轴线具有45度角度的织物中，纤维应变将被降低至约0.15％至0.3％之间，其为对于大部分导电材料的循环应变的公差内的合适水平。这可通过改变纤维角度来操作，以允许对于天线材料的性质和天线杆结构的变化的一些补偿。实践中，大部分双稳态结构在表面层中制造有相对于结构的长轴的在正负30度之间的纤维角度，这也将趋于用于纺织或编织的天线元件的情况。
在BRC型STEM中利用了表面层中的泊松比效用，以产生它们的双稳定的工程水平的基本特性以及一致的延伸和卷绕。如果使用在BRCSTEM上，则因此导电纤维与下面的结构同步地操作，并因此天线相对于下面的STEM的剪切应变降低至接近于零，这进一步改进了结合完整性并且使操作中故障的可能性最小化。
如果天线元件6作为不连续层或薄层而被完全嵌入到下面的STEM的材料的结构内，则倘若接近于STEM的弯曲的中性轴，那么循环应力显著降低并且可在不用特别关注其性能方面的情况下选择天线材料。任何材料在弯曲时都将经受在拱面上的延伸以及在内弧面上的收回。那么因此，在材料平面内的一些位置处的平面将既不经受延伸也不经受收回，这作为弯曲的中性轴是已知的。对于均质的且正交的材料而言，中性轴将位于或接近于材料的与弯曲的主轴和次轴法向的中央平面。尽管对于非均质的材料(诸如层状复合材料)而言，零轴向应变的点的位置在弯曲期间可能从中央平面稍微移动，在弯曲期间，将相对不延伸的材料放置在天线杆的材料内的位置将使得通过其经受的应变最小化。
然而，当包括在STEM天线杆2的结构内时，天线材料的结合至STEM天线杆2的结合变得至关重要。
如果天线元件6被定位为形成其一部分的分离层(discreetlayers)，则不考虑STEM的性质将通过限定变成由导电天线的任一侧的绝缘结构元件构成的层状结构。这意味着层状物的结合必须使得降低任何对于不发生非结合(de-bonding)的位置的局部剪力的任何潜在影响。
这可由下文提出：
·对于天线6使用纺织的或编织的或穿孔的导电材料，在上述许多相同的方式中，除了在纺织物或编织物中的纤维的角度对于导电纤维上的循环应变不再重要。使用穿孔的材料有利的是，以能沿着传孔角度在穿孔线之间(而不是弯曲的主轴和次轴)画出连续线的方式布置穿孔，由此降低了应用至该材料的连续应变。
·对于天线6使用与STEM2的材料兼容的材料，这样使得在生产期间得到足够良好的粘合—例如，某些环氧树脂可产生对金属足够良好的结合，其中，由环氧基质复合材料形成的STEM可容许其结构内的金属的内含物或其他导电层。
·将天线6形成为纤维增强复合材料结构的纤维增强的一体部分。该技术在于形成复合材料增强层，这样使得其区域的一部分可以例如由导电的玻璃或其他碳纤维形成。在这个方式中，能制造一预成型薄片的增强材料，其具有天线存在于该增强材料内的模式，这归因于其结构的一些区域中的纤维增强性质的改变。然后，对于本领域的从业者能以任何已知方式加工形成复合材料STEM。
在大部分情况中，天线6将电性终止于与支撑STEM天线杆2的任一端部相距以一距离处。尽管在天线6的馈电点可以进行与分离线缆8的电连接，但也期望能够在对使用者方便的一些位置处进行这种连接。为此，线缆可嵌入在STEM天线杆2中以将天线2连接至连接器7。
图8示出通过使线缆18在袋状物16内沿着STEM天线杆2的边缘走线实现该方案的一个方式。这特别良好地适于与共轴线缆或为了功能而需要相当大直径的其他线缆一起使用。通过将线缆2定位在边缘处，结构总厚度的任何增加能被消除或保持最小，所以使其对天线杆2卷绕的能力的影响最小化。相反，如果线缆定位在天线杆2的表面上，则整个结构在卷绕过程中将扭曲为其一部分由额外的线缆间隙隔开，而其余部分不隔开。然后将需要在其他位置处增加STEM的厚度以进行补偿，从而导致较大且难处理的卷。
可替换地，通过与STEM天线杆2的表面结合的一个或多个薄导电元件沿其长度行进，能实现至天线6的连接。可替换地，通过可嵌入在STEM天线杆2的材料内的一个或多个的薄导电元件沿其长度行进，能实现至天线6的连接。
实践中，选择将与天线元件6的性质有关。如果这需要共轴馈送，则其将通常可证明共轴线缆18在袋状物16中沿着长边缘行进是优选的。如果不需要共轴馈送，那么如果天线6结合至STEM天线杆2的表面，则可证明将导体结合至表面是更直接的。类似地，如果天线6嵌入在STEM天线杆2的结构内，则可证明将导向至连接器点7的导电元件嵌入在STEM天线杆2的结构内是更直接的。
本文描述的技术允许生产将天线功能凸缘可卷绕天线杆2的功能集成起来的STEM类型天线杆2，从而减少包装尺寸和常重并且显著简化了通信天线的展开。如图示的，根据本文公开的远离制造的天线组件的实例具有一种天线杆，该天线杆为5米高、具有7.5cm直径，其具有提高的偶极天线元件，该偶极天线元件的底部与天线杆的底部相距2.5m。该天线组件1可卷绕进直径为18cm、高度为25cm且重量约为4kg的柱形空间中。
组件1可设置有壳体50，该壳体容纳卷绕的天线杆2，该天线杆可从壳体全部或部分地延伸。当展开时，该壳体50可形成用于支撑延伸的天线组件的基部。图8示出壳体50，该壳体提供了简单“推-拉”盒，其将卷11保持在适当位置并且允许天线杆2推-拉延伸和收回。该壳体50可包括可释放机构，该可释放机构约束天线杆2的卷绕部分11，这样使得释放该机构允许天线杆自卷绕。壳体50可包括手动操作的或马达驱动的机构以用于使天线杆2盘绕/延伸，其布置成使得在延伸的状态12与卷绕的状态11之间驱动天线杆2。例如，图9示出了壳体50，该壳体包括可操作成驱动天线杆2的压轮(pinch-wheel)51。
如将理解到的，许多其他方式用于提供壳体50以及对马达2的驱动。壳体50可提供完全容纳或由围绕卷11布置的杆或辊构成，其在使用时足够接近的间隔开以防止其进入杆或辊之间，但由此降低了在卷表面上的摩擦力。
具体参考图示的实例描述了本发明的实例。然而，将理解到的是，可对本发明范围内描述的实例作出变化和修改。

Claims (21)

1.一种天线组件，包括：
能延伸的天线杆，所述天线杆被构造和布置成使得能在卷绕形式与延伸形式之间进行配置，其中，当延伸时，所述天线杆被弹性偏压成具有沿所述天线杆的长度的狭缝的细长管的形式，并且其中，当卷绕时，所述天线杆围绕与所述天线杆的纵向长度横向地延伸的轴线盘绕；以及
天线，所述天线一体地耦接至所述天线杆，使得当延伸时，所述天线杆支撑并定位所述天线，并且当卷绕时，所述天线杆和所述天线一起被卷绕。
2.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述天线结合至所述天线杆的表面。
3.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述天线结合在所述天线杆的结构部分内。
4.根据任一前述权利要求所述的天线组件，其中，所述天线杆的结构部分包括导电材料，所述天线组件包括布置在导电元件与所述天线之间的绝缘层。
5.根据任一前述权利要求所述的天线组件，其中，所述天线包括纺织材料、编织或穿孔材料，以适应当所述天线被卷绕时在所述天线中引起的应变。
6.根据任一前述权利要求所述的天线组件，其中，所述天线定位在所述天线杆的弯曲的中性轴处。
7.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述天线杆包括袋状物，所述袋状物接收所述天线，使得所述天线能相对于所述天线杆滑动。
8.根据任一前述权利要求所述的天线组件，其中，所述天线杆包括增强复合材料。
9.根据任一前述权利要求所述的天线组件，其中，所述天线杆包括双稳态材料。
10.根据权利要求1所述的天线组件，其中，所述天线杆的结构部分包括导电材料，其中，所述结构部分也用作所述天线。
11.根据任一前述权利要求所述的天线组件，包括位于所述天线杆上的用于将所述天线组件连接至通信***的连接器。
12.根据权利要求11所述的天线组件，其中，所述连接器定位在所述天线杆上距所述天线一距离处，所述天线组件包括沿着所述天线杆的一部分一体地耦接至所述天线杆的线缆，以连接所述天线和所述连接器，所述天线杆和所述线缆一起被卷绕。
13.根据权利要求12所述的天线组件，包括位于所述天线杆的侧边缘的袋状物，所述线缆被保持在所述袋状物中。
14.根据任一前述权利要求所述的天线组件，包括用于容纳卷绕的所述天线杆并且随着所述天线杆延伸而引导所述天线杆的壳体。
15.根据权利要求14所述的天线组件，其中，所述壳体具有用于卷绕或延伸所述天线杆或者用于卷绕和延伸所述天线杆的盘绕机构。
16.一种制造天线组件的方法，包括：
将天线一体地耦接至能延伸的天线杆，所述天线杆被构造和布置为使得能在卷绕形式与延伸形式之间进行配置，其中，当延伸时，所述天线杆被弹性偏压成具有沿所述天线杆的长度的狭缝的细长管的形式，并且其中，当卷绕时，所述天线杆围绕与所述天线杆的纵向长度横向地延伸的轴线盘绕，使得当延伸时，所述天线杆支撑并定位所述天线，并且当卷绕时，所述天线杆和所述天线一起被卷绕。
17.一种展开天线组件的方法，所述天线组件包括：能延伸的天线杆，所述天线杆被构造和布置成使得能在卷绕形式与延伸形式之间进行配置，其中，当延伸时，所述天线杆被弹性偏压成具有沿所述天线杆的长度的狭缝的细长管的形式，并且其中，当卷绕时，所述天线杆围绕与所述天线杆的纵向长度横向地延伸的轴线盘绕；以及天线，所述天线一体地耦接至所述天线杆，使得当延伸时，所述天线杆支撑并定位所述天线，并且当卷绕时，所述天线杆和所述天线一起被卷绕，所述方法包括将所述天线杆从所述卷绕形式定位并延伸至所述延伸形式，从而升起所述天线。
18.一种收纳天线组件的方法，所述天线组件包括：能延伸的天线杆，所述天线杆被构造和布置成使得能在卷绕形式与延伸形式之间进行配置，其中，当延伸时，所述天线杆被弹性偏压成具有沿所述天线杆的长度的狭缝的细长管的形式，并且其中，当卷绕时，所述天线杆围绕与所述天线杆的纵向长度横向地延伸的轴线盘绕；以及天线，所述天线一体地耦接至所述天线杆，使得当延伸时，所述天线杆支撑并定位所述天线，并且当卷绕时，所述天线杆和所述天线一起被卷绕，所述方法包括从所述延伸形式卷绕所述天线杆。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，所述天线组件是根据权利要求1至15中任一项所述的。
20.一种基本上根据如前文参考附图所述的并如由附图所示的实例中的任一个的天线组件。
21.一种基本上根据如前文参考附图所述的并如由附图所示的实例中的任一个的方法。
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