CN2733627Y - 用于基站的移动式无线电天线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于基站的移动式无线电天线装置，本申请提出：在天线罩(3)内部设一沿纵向和/或垂直方向延伸的回转轴或回转装置(21)；在回转装置或回转轴(21)上至少间接地固定和安装反射器(13)；天线罩(3)内腔(3′)的尺寸确定为，通过处于天线罩(3)内部的回转装置或回转轴(21)，处于天线罩(3)内部的反射器(13)和所设的辐射器(15)可沿方位角方向相对于天线罩(3)回转。由此，通过非常简单的措施使天线装置尤其是天线阵列的可调性得以改进。

Description

用于基站的移动式无线电天线装置

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述用于基站的移动式无线电天线装置。

背景技术

天线和天线阵列，尤其在移动式无线电领域作为基站的固定式天线装置，是详尽地已知的。例如在DE 19722742A1、DE 19627015A1、US 5710569或WO 00/39894中说明了相应的天线装置。

此类天线结构通常包括一垂直布置的反射器，反射器在其左和右相对的两侧可设垂直延伸的接片或边段，它们从反射器平面通常向前伸出。因为一般采用一个以上辐射器装置，所以它们垂直错开地上下排列。

在这里可涉及简单极化的，通常涉及双极化的辐射器装置，它们可在两个互相成直角的极化平面内辐射和接收。在这种情况下优选地将辐射器和辐射器组布置为，使两个互相垂直的极化平面定向为相对于水平面(并因而相对于垂直面)成一个+45°和-45°的角度。

同样，还已知一些天线和天线阵列，它们简单极化或双极化后不仅能在一个频带而且尤其在两个(或更多个)频带发射和/或接收。在这里人们也称双频带天线或宽频带天线。

最后，还已知一些天线阵列，其中，多个辐射器不仅沿垂直方向上下(可以说只在一个天线阵列的一行内)排列，而且设至少两个或更多个垂直延伸和水平并列地定位的行，在这里，上下排列在一行内的辐射器或辐射器组通常总是共同馈电。

如已提及的那样，辐射器可由双辐射器组成，也就是说，由一些单偶极子，例如由十字形组合的偶极子对，或由构成正方形偶极子的一些偶极子组成。也可以采用类似于正方形偶极子的辐射器，它们在电方面的特性与十字辐射器一样。这类也称为矢量辐射器的偶极子结构例如由已提及的WO 00/39894已知。但除此之外也可以采用例如由WO 02/50940 A2已知的转接辐射器(中继辐射器，Patch-strahler)。

所有这些天线或天线阵列取决于辐射器元件的设计、沿垂直方向使用的辐射器数量和必要时多个沿水平方向互相错开排列的多个辐射器的数量，有一个完全确定的通常垂直于反射器平面定向的主辐射方向。

因为尤其在移动式无线电领域为每个基站天线配设一规定的、在其中通过涉及的基站天线进行移动式无线电通信的小室(Zelle)，所以应能必要时不同调整此涉及的小室的尺寸。为此已知对于此类天线规定主辐射方向可调整为有不同的下降角(Absenkwinkel)，即所谓不同的翻平角(down-tilt-winkel)。这种翻平角理论上可通过机械地回转整个天线装置实现，所以整个天线装置包括支承它的支架、反射器板、设在反射器板正面的一些辐射器以及围绕天线装置的天线罩，以这样的方式手动或借助电动机绕一水平轴线回转，即，使主辐射方向或多或少显著下降。

按照当代的这些相应的天线装置，翻平角不同的调整电动地通过不同的相位控制进行。通过垂直地上下排列的辐射器和辐射器组不同的相位控制，可只借助电的相位控制调整相应的不同翻平角，无需任何机械的回转运动。

发明内容

本发明的目的是，对于相应的天线装置和尤其天线阵列的可调性采取最简单的措施加以改进，天线和尤其天线阵列可用于移动式无线电领域作为固定的天线装置。

按本发明此目的按权利要求1所述特征达到。从属权利要求中说明了本发明有利的设计。

按本发明创造了一种简单的可能性，对于有至少一个安置在反射器前的辐射器的天线，可以调整主辐射方向在水平面内的不同定向。

原则上已知，在至少双行的天线阵列中采用一种方法，使得在水平面内，亦即沿方位角方向，不同地调整主辐射方向。这也可以通过沿水平方向错开布置的辐射器和辐射器组不同的相位控制实现。但在单行天线阵列的情况下这是不可能的。

原则上可以设想包括一根天线杆在内的整个天线装置进行旋转。但这样一来通常在下侧延伸到天线罩内部的或在天线罩下侧连接在固定法兰上的电缆必须一起运动。然而，若相应的天线外壳，亦即所谓的天线罩，固定在外壳壁上或后侧的壁状支架上，则根本不可能转动。

现在按本发明规定，尽管绕纵轴线和/或垂直轴线回转运动，但按本发明基本上只是反射器和位于其前面的一个或多个辐射器和辐射器组回转，当然不是围绕包括反射器在内的整个天线装置的天线罩本身回转。也就是说设一个沿纵向或垂直方向延伸并处于天线罩内部的回转轴，以便只是回转为接收和发射必需的天线电气部分(亦即反射器和辐射器)，而不回转天线罩。由此，天线罩有足够大的内部空间。天线罩本身可如在传统的天线装置中那样也例如安装在一杆状的支柱上，但也同样可以安装在房屋或类似物的墙壁上，因为即使在天线装置主接收方向水平回转时，天线罩本身也不旋转。

在此结构中所有的接头均保持得到保护，因为通常设计在天线罩下侧上用于馈电电缆的电接头设置为固定的以及不必随同回转。

沿方位角方向的回转原则上可以手动实施。但优选地借助电动机实现此回转。

此外，与手动或借助电动机绕垂直轴调整以达到主辐射方向沿方位角方向不同的调整无关，附加地还可以规定沿仰角方向改变主辐射方向的不同调整的可能性。换句话说，可以除此之外也不同地调整翻平角，优选地如按先有技术已知的那样，电动地通过上下排列的不同辐射器或辐射器组不同的相位控制。

虽然原则上由WO 02/27863A1和EP 1175741已知，在对于无线电波是透明的大保护罩下方，设一个或多个通常沿侧向彼此错开布置的天线，它们可回转地装在保护罩的下面。在这种情况下通常使用圆顶状保护罩，在它下方可对齐地定位一些天线。但这类大多规定用于点间天线或其它定向天线的保护罩与本具体申请对象没有共同点，本申请的主题涉及用于基站的移动式无线电天线装置，其中，天线罩通常以小的间距保护性地围绕着辐射器或辐射器组。

附图说明

下面借助实施例进一步说明本发明。附图具体为：

图1按本发明的天线装置示意透视图，天线装置安装在支柱上的天线罩内；

图2与图1相应的视图，其中按本发明的天线借助其天线罩安装在一壁上，例如房屋墙壁上；

图3至7各单行式天线阵列的示意前视图，包括多个互相沿垂直方向排列的不同辐射器和辐射器组，它们全部可以在本发明的范围内应用；

图8通过按本发明的单行天线阵列处于中立的基本位置时的示意水平剖面；

图9与图7相应的水平剖面，其中按本发明的天线阵列已绕垂直轴回转了一个角度α；

图10与图7相应的视图，但针对双行天线阵列；

图11与图9相应的视图，但其中为了改变主辐射方向，双行天线阵列已沿方位角方向绕垂直轴旋转了一个角度α；

图12通过一个处于基本位置时的天线装置水平横截面图，此天线装置包括三个彼此以120°错开定向的单行天线阵列；以及

图13与图12对应的视图，其中两个单行天线阵列已在圆形天线罩内部沿方位角方向旋转了一个角度α。

具体实施方式

图1表示按本发明的天线装置1的示意透视图，它包括保护罩3，亦即所谓的天线罩，天线罩保护天线装置的电气部分防止受环境影响。在按图1的实施例中，天线装置1通过天线罩3安装在形式上为立柱5的支架上。

在天线装置1的下侧通常设计法兰1′，在法兰上设多个接头7。一系列电缆9，例如用于辐射器的馈电电缆，通向这些接头7并连接在接头7上。

在按图2的实施例中，天线装置1安装在另一种支架上，也就是说不安装在立柱5上，而例如安装在垂直的壁5′上。

在天线罩3的内部可设完全不同的辐射器和辐射器种类，在这里只考虑通常在移动式无线电领域内用于固定的移动式无线电天线的辐射器和辐射器类型。

这在下面借助示意图3至6说明之。

图3在前视图中举例表示有一个垂直延伸的反射器13的天线装置1。在反射器13上可在左或右的垂直边上或向内与之错开处设计从反射平面向前伸出的接片。在图3所示的实施例中设三个上下排列的辐射器15，它们例如由十字形辐射器15a组成。在这里涉及偶极子辐射器。按图3的辐射器装置可以在两个相对于水平面或垂直面成45°角定向互相垂直的极化平面内发射和接收。这种十字形偶极子辐射器例如原则上由DE 19627015 A1、DE 19722472 A1或也由DE 10150150A1是已知的，可明确地参阅它们。

在按图4的实施例中，使用沿垂直方向上下排列的偶极子辐射器156，它们仅在一个垂直的极化平面内辐射和接收。例如由US 5710569A已知这种偶极子天线装置。

在按图5的实施例中设例如三个沿垂直方向互相错开排列的形式上分别是一个正方形偶极子15c的辐射器15，它们仍同样可以在两个互相垂直的极化平面内辐射和接收，因此正方形偶极子相对于水平面或垂直面沿+45°和-45°角定向地延伸。因为此天线例如涉及一种双极化的双频带天线，所以在正方形偶极子之间还设十字形偶极子15a，它们的尺寸确定为，使它们适合在第二频带内辐射或接收。相应地，原则上也可以设计一种用于三频带范围的天线，因此换句话说原则上可以采用更多种不同的辐射器或辐射器类型，它们可以在不同的频带内接收和/或发射，例如在900MHz范围内，在1800MHz范围内和例如在UMTS范围内和超过2000MHz。这种辐射器例如由DE19823749 A1已知，所以在这方面可以明确地参阅前面提及的公开文件。

在这里，相应的天线阵列可设计为只用于在一个频带内发射和/或接收，或也可设计为双频带天线或一般的多区域天线。在按图5的示意俯视图中例如表示了一个多区域天线，如原则上由DE19823749 A1已知的那种天线，因此可参阅其全部公开的内容并已将它们作为本申请的内容。图5中画在正方形偶极子15c之间的十字形偶极子辐射器15a，在这里用于在一个较高的频带范围内发射和接收。

在按图6的实施例中例如使用了一种有所谓矢量偶极子15d的辐射器结构，这种辐射器结构原则上由WO 00/39894是已知的。在这方面可全面参阅上述公开文件并将其作为本申请的内容。由此，类似于按图3和5的实施例，也可以在两个互相垂直的极化平面内实施辐射接收。

在按图7的实施例中采用两个转接辐射器15e，它们例如同样可在两个相对于水平面为+45°和-45°的极化平面内辐射和/或接收，并为此可有相应的励磁槽16。这种转接辐射器例如由先公开文件WO02/50940 A2已知。(转接天线例如也可以通过电流或电容耦合励磁。)

由上面的描述可知，按本发明的天线可以使用所有已知的不同辐射器类型，本发明不限于使用一种规定的辐射器类型。

在这里借助图3还表示，已谈论的天线和天线阵列不必强制性地是单行的。图3用虚线表示，图3中表示的单行天线阵列例如也可以设计为双行的。第二行17用虚线表示。但原则上还可以使用多于两行的多行天线阵列。

借助图8和9针对单行天线阵列说明按本发明的天线其他结构，其中例如使用多个垂直地上下定位的辐射器，如它们在图3、5、6或8的举例之一中所描述的那样。

由图8所示的水平横截面图可见，在天线罩3内部3′设一纵向或垂直支架19，确切地说为沿纵向或沿垂直方向延伸的回转轴21的形式。

在此实施例中，在可按箭头23所示沿方位角方向，亦即通常在水平面内，从左向右回转的支架19上固定一反射器13，在图示的实施例中反射器在位于外部的边缘区设有横向于反射器平面伸出的边段13′。这些边段并不强制性地必须垂直于反射器平面伸出，而例如可以反方向地向外弯曲，所以处于相对位置的边段从反射器平面彼此发散地沿主辐射方向定向。在这方面可以任意改变。

此外，在图示的实施例中还可以看出，在反射器平面前可见到一个辐射器或辐射器组15，它通过其支架15′或通过其对称化装置(Symmetrierung)15″至少间接地与反射器13连接。在此实施例中，真正的辐射器15坐落在反射器平面前平行于反射器平面定向。辐射器15可涉及在图3至8之一中所说明的辐射器。

这样一种天线可设计为，只使用按图3至6所示实施例之一的一个辐射器和只使用一个辐射器组。但通常使用多个垂直的各为辐射器或辐射器组，如作为举例借助图3至8^*表示的三个辐射器或三个辐射器组。

天线罩3内部的内腔3′的尺寸如此确定，即，可以或从外部手动地或借助电动机实施反射器13与至少一个辐射器或多个辐射器15一起绕回转轴21的回转。在图示的实施例中，回转范围可以为+α和-α，如图7中点划线所示。

图9用水平剖面图表示，天线装置1如何从图8所示中立的中央位置回转到一个最大的向左定向的回转位置。同样可以沿反方向实施向右的回转。

在按图10和11的实施例中表示了一个类似的，亦即至少可比的天线，然而它与按图9和10的实施例不同，由一个包括两行27的天线阵列组成。在每一行内设至少一个辐射器或一个辐射器组，优选地设多个沿垂直方向彼此错开排列的辐射器或辐射器组。

在此实施例中，天线阵列也可以从其按图10的中立的中央位置回转到图11所示的回转位置。

若借助电动机完成回转，则优选地设可电控或可借助无线电控制并可通过恰当的供电装置工作的电动机31，电动机31优选地同样装在天线罩的内部，优选地布置在天线罩的下端，以便可通过敷设的并通向电动机的电缆之一，控制包括反射器13的天线的回转，或可通过无线电遥控地实施此回转。

除了在绕其回转轴21回转运动的方面已说明的天线调整装置外，还可以设一个主辐射方向优选地电的下降装置，亦即不同地调整所谓的翻平角。对此可参阅已知的方案，其中尤其通过垂直地处于上下位置的辐射器不同的相位调整，可用电的方法不同调整翻平角。只是为了完整性起见应当指出，回转轴21不是强制性地必须准确地垂直定向。此轴可以从房屋出发例如略向前下沉，所以天线已经机械地调整为有一定的翻平角。尽管如此，仍然可以实施绕纵轴21回转，如已描述的那样。

图12和13表示另一种实施例，其中在空心圆柱形天线罩3的内部布置三个单行天线阵列，它们分别对应于按图8和9的实施例设计。(模式：半值宽度65°和1-3dB，在-10dB电平时波瓣宽度120°；这通常足够用于供电)

所有三个天线阵列围绕一公共的中心41(它通常是天线罩3的水平纵轴线)彼此错开120°排列和定向，在这种情况下，例如在每个天线阵列平均覆盖120°时，照到基站的这样一个天线的全部环境。这些单行天线装置的每一个，可分别绕其中心线21按已描述的方式回转，由此可以沿水平方向实施不同的调整。为此，每个天线可绕其纵轴线21回转一个角度+α或-α，优选地不是手动，而仍是借助电动机31，它优选地可以遥控或可通过馈电线或其他导线控制。电动机优选地也装在天线罩内部。在这里，天线罩本身处于固定状态和不随同回转。

在有些情况下天线罩有一种非空心圆柱形的横截面形状。

与按图12和13表示的实施例不同，在这里同样也可以取代单行天线阵列仍采用双行或甚至多行天线阵列，它们例如也可以沿周向彼此错开120°排列和按其基本位置定向，其中，这样一个例如借助图10和11说明的双行天线阵列，也同样优选可遥控地仍可回转一个角度+α或-α。但也可以与图12和13表示的不同，在这种天线罩3内，例如沿周向位置错开地布置两个单行或多行天线阵列，或四个单行或多行天线阵列，或更多个这种天线阵列。相应于按图12和13的实施例限制为数量3并不是强制性的。

Claims (16)

1.用于基站的移动式无线电天线装置，

-此天线装置按天线阵列的方式构造；

-天线装置包括多个沿垂直方向上下排列的辐射器或辐射器组(15)，

-辐射器或辐射器组(15)设在一沿垂直方向延伸的反射器(13)前，

-辐射器或辐射器组(15)和反射器(13)装在一天线罩(3)内，

-包括辐射器或辐射器组(15)、处于其内部的反射器(13)和设在反射器(13)前面的辐射器或辐射器组(15)的天线装置，预制为可统一操作的结构单元，以及

-天线装置安装或可安装在一杆或一结构上，其特征为：

-在天线罩(3)内部设一沿纵向和/或垂直方向延伸的回转轴或回转装置(21)，

-在回转装置或回转轴(21)上至少间接地固定和安装反射器(13)，

-天线罩(3)内腔(3′)的尺寸确定为，通过处于天线罩(3)内部的回转装置或回转轴(21)，处于天线罩(3)内部的反射器(13)和所设的辐射器(15)可沿方位角方向相对于天线罩(3)回转。

2.按照权利要求1所述的天线装置，其特征为：包括辐射器或辐射器组(15)、处在其中的反射器(13)和设在反射器(13)前的辐射器或辐射器组(15)以及附属的天线罩的天线装置预制为可统一操作的结构单元。

3.按照权利要求1所述的天线装置，其特征为：天线装置是单行的。

4.按照权利要求1所述的天线装置，其特征为：天线装置是多行的，亦即至少是双行的。

5.按照权利要求1所述的天线装置，其特征为：通往天线装置的电缆(9)，尤其馈电电缆和控制电缆(9)，不回转地导向天线罩(3)上的接头(7)。

6.按照权利要求2所述的天线装置，其特征为：通往天线装置的电缆(9)，尤其馈电电缆和控制电缆(9)，不回转地导向天线罩(3)上的接头(7)。

7.按照权利要求3所述的天线装置，其特征为：通往天线装置的电缆(9)，尤其馈电电缆和控制电缆(9)，不回转地导向天线罩(3)上的接头(7)。

8.按照权利要求4所述的天线装置，其特征为：通往天线装置的电缆(9)，尤其馈电电缆和控制电缆(9)，不回转地导向天线罩(3)上的接头(7)。

9.按照权利要求1至8之一所述的天线装置，其特征为：设置一手动操作机构，通过该手动操作机构来实施沿方位角方向的回转。

10.按照权利要求1至8之一所述的天线装置，其特征为：设置一用以驱动回转运动的电动机。

11.按照权利要求10所述的天线装置，其特征为：设有一电控尤其是遥控装置，通过它对回转运动进行控制。

12.按照权利要求11所述的天线装置，其特征为：电动机(31)设在天线罩(3)内部，优选地设在回转轴(21)的区域内，借此可实施回转运动。

13.按照权利要求1至8之一所述的天线装置，其特征为：还设有一用以对翻平角实施不同调整的装置，优选采用为垂直地上下排列的各反射器(15)所配备的相位控制装置。

14.按照权利要求1至8之一所述的天线装置，其特征为：在天线罩(3)内安装多个单行或多行的天线阵列，它们可分别优选地绕一自己的轴(21)一直回转到一个角度+α和/或-α。

15.按照权利要求1至8之一所述的天线装置，其特征为：在一公共的天线罩(3)内安装至少两个单行或多行的天线阵列，它们沿不同的方位角方向辐射，以及优选地可彼此不同地绕其纵轴线(21)调整一个角度+α或-α。

16.按照权利要求1至8之一所述的天线装置，其特征为：天线罩(3)横截面设计为空心圆柱形。

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