[go: up one dir, main page]

CN116636090A - 具有高增益天线布置的无线收发器 - Google Patents

具有高增益天线布置的无线收发器 Download PDF

Info

Publication number
CN116636090A
CN116636090A CN202180086408.3A CN202180086408A CN116636090A CN 116636090 A CN116636090 A CN 116636090A CN 202180086408 A CN202180086408 A CN 202180086408A CN 116636090 A CN116636090 A CN 116636090A
Authority
CN
China
Prior art keywords
conductive
reflector
wireless transceiver
antenna elements
conductive support
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180086408.3A
Other languages
English (en)
Inventor
罗伯特·厄普顿
瓦伦·赫格德
迈克尔·赖特
保罗·克拉克
马修·富勒
奈杰尔·金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cambium Networks Ltd
Original Assignee
Cambium Networks Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cambium Networks Ltd filed Critical Cambium Networks Ltd
Publication of CN116636090A publication Critical patent/CN116636090A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
    • H01Q19/192Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface with dual offset reflectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • H01Q19/19Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface
    • H01Q19/193Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces comprising one main concave reflecting surface associated with an auxiliary reflecting surface with feed supported subreflector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/125Means for positioning
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/13Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source being a single radiating element, e.g. a dipole, a slot, a waveguide termination
    • H01Q19/132Horn reflector antennas; Off-set feeding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/17Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source comprising two or more radiating elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/18Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces having two or more spaced reflecting surfaces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065Patch antenna array
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/40Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with phasing matrix

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

一种用于无线通信网络的具有高增益天线布置的无线收发器具有包括主反射器盘(3)的偏移格雷戈里天线布置、包括次反射器(6)和导电支撑壁(5)的导电反射器部件(7),被布置为用于向所述次反射器(6)发送射频信号和/或用于从所述次反射器(6)接收射频信号的馈送的天线元件(8)的平面阵列,以及被配置为支撑天线单元(8)的平面阵列的导电支撑块(9)。导电支撑壁(5)直接连接到导电支撑块(9),并且导电支撑壁(5)被配置以大致垂直于天线元件(8)的平面阵列。

Description

具有高增益天线布置的无线收发器
技术领域
本发明涉及一种具有高增益天线布置的无线收发器,具体地,但不限于,涉及一种用于固定无线接入无线通信网络的无线收发器,该无线收发器具有偏移格雷戈里天线布置(offset Gregorian antenna arrangement)。
背景技术
随着对增加的带宽的需求的持续以及随着射频电子设备的成本的下降,对于在增加的高频下操作的无线系统存在增长的市场。具体是对于固定无线接入系统,需要具有高天线增益的无线电台,具体是安装在用户的房屋内,用于与通常位于天线塔上的接入点(access point)通信。例如在专业卫星通信系统领域中,已知使用格雷戈里天线布置来提供高天线增益。然而,现有的格雷戈里天线布置通常不适用于消费者和商业应用,其可以在60GHz及以上的频率下操作,并且其需要紧凑和低成本,同时保持对天线波束方向的精确控制。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种用于无线通信网络的无线收发器,该无线收发器具有偏移格雷戈里天线布置,包括:
主反射器盘;
导电反射器部件,该导电反射器部件包括次反射器和导电支撑壁;
天线元件的平面阵列,该天线元件被布置为用于将射频信号传输到该次反射器和/或用于从该次反射器接收射频信号的馈送;以及
导电支撑块,该导电支撑块被配置成用于支撑该天线元件的平面阵列,
其中,所述导电支撑壁直接连接到所述导电支撑块,且所述导电支撑壁被配置以大致垂直于所述天线元件的平面阵列。
这种布置提供了次反射器相对于天线元件的平面阵列的精确定位。此外,导电支撑壁防止来自天线元件的平面阵列的寄生辐射。
在示例中,导电反射器元件是金属的并且形成为单件。
这种布置提供了减少的金属界面,从而减少了无源互调干扰源。
在示例中,导电支撑块具有垂直于天线元件的平面阵列的侧面,导电反射器部件的导电支撑壁通过固定部件保持抵靠在侧面上。
其中,来自所述侧面的突起被配置为限制所述导电支撑壁在垂直于所述天线元件的平面阵列的方向上在朝向所述主反射器盘的方向上的移动。
这种布置提供了导电反射器部件相对于天线元件的平面阵列的精确定位,并且具体地允许将平面阵列和次反射器之间的距离精确控制为格雷戈里天线布置被配置为发射和/或接收的射频发射的波长的一小部分。此外,导电支撑壁在远离次反射器的方向上延伸超过导电支撑块的面避免了与导电支撑块的面向次反射器的面对准的界面,这可能允许寄生辐射。
在示例中,导电反射器部件通过铸造形成,并且导电支撑壁离次反射器最远的端部包括加工表面,该加工表面被配置成抵靠着突起的相应加工表面,由此将次反射器定位在相对于天线元件的平面阵列的预定位置。
这种布置允许以足够的公差制造导电反射器部件,以精确控制平面阵列和次反射器之间的距离。
在示例中,导电反射器部件电连接到馈送支撑部件。
这种布置减少了寄生电磁辐射。
在示例中,偏移格雷戈里天线布置包括非导电外壳,该非导电外壳被配置成围封导电反射器部件、天线元件的平面阵列和导电支撑块,并且不围封主反射器盘。
这种布置将通过非导电外壳的辐射限制到外壳的小部分,该小部分可以制成薄壁而不损害机械强度,以减少对通过外壳的信号的射频信号损耗。
在示例中,非导电外壳具有直接在主反射器盘和导电反射器部件之间的视线中的薄壁部分,该薄壁部分在偏移格雷戈里天线布置的工作频率下的厚度小于波长的一半。
这种布置减少了对通过外壳的信号的射频信号损耗。
在示例中,偏移格雷戈里天线布置的焦点位于外壳的薄壁部分和导电反射器部件之间。
这使得薄壁部分的尺寸减小,从而减小了外壳的机械强度。
在示例中,偏移格雷戈里天线布置的焦点位于比导电反射器部件更靠近外壳的薄壁部分。
通过将薄壁部分设置在射频辐射在小面积上传播的位置,这允许薄壁部分的特别减小的尺寸。
在示例中,非导电外壳由聚碳酸酯构成。
这种材料提供了低射频信号损耗和环境稳定性的组合。
在示例中,导电支撑块形成为馈送支撑部件的第一端,馈送支撑部件在与第一端相对的端部处直接连接到被配置成支撑主盘的支撑主体。
这种布置提供了天线元件的平面阵列和次反射器相对于主反射器盘的精确定位,由此提供了由天线元件的平面阵列形成的辐射波束与天线布置的取向之间的可预测的对准,以便于安装者的精确安装。
在示例中,支撑主体包括孔径,该孔径具有平行于射频主波束方向的轴线,偏移格雷戈里天线布置被配置为形成该射频主波束,该孔径提供沿着该轴线的视线。
其中,所述孔径被配置成接纳中空管并保持所述中空管与该孔径对准,由此允许所述偏移格雷戈里天线布置与无线通信网络的另一无线电台的视觉对准。
中空管允许安装者将偏移格雷戈里天线布置与无线通信网络的另一无线电台进行视觉对准,其精度足以使另一无线电台处于可以电子地操纵来自天线布置的波束的角方向范围内,以提供波束的更精确对准。
在示例中,主反射器盘在平面图中从平行于射频主波束方向的方向看大致是矩形的,偏移格雷戈里天线布置被配置成形成该射频主波束。
已经发现这种布置提供了具有高射频增益的紧凑设计。
在示例中,天线元件的平面阵列被形成为基板上的贴片天线元件的矩形阵列,其中导电支撑块被配置为支撑基板。
这种布置提供了天线元件阵列的精确定位。
在示例中,所述基板承载包括波束形成器的射频集成电路,所述射频集成电路位于所述基板的与其上形成贴片天线元件阵列的一侧相对的一侧上,所述导电支撑板设置有容纳所述射频集成电路的凹槽。
这种布置提供了射频集成电路的有效电磁屏蔽。
在示例中,无线收发器适于在60GHz的频率下操作。
由所要求保护的机械布置提供的严格公差特别适合于在波长较短的高频下操作,并且通常需要将这些部分对准到波长的一小部分。
本发明的其它特征和优点将从以下参照附图对本发明实施例的描述中变得显而易见。
附图说明
为了更容易地理解本发明,现在将参考附图描述本发明的示例,其中:
图1是示出具有天线元件的平面阵列作为馈送的偏移格雷戈里天线布置的操作原理的示意图;
图2是示出本发明的实施例中的偏移格雷戈里天线布置的示意图;
图3示出了偏移格雷戈里天线布置的横截面;
图4示出了用于偏移格雷戈里天线布置的馈送装置的横截面;
图5示出了天线元件的平面阵列和导电支撑块相对于天线元件阵列的平面中的导电支撑壁的横截面的平面图;
图6A和图6B是分别以竖直和水平截面的截面示出主反射器盘和副反射器的形状的示意图;
图7是示出了具有偏移格雷戈里天线布置并具有可视对准管的无线收发器的示意图;
图8示出了具有偏移格雷戈里天线布置的无线收发器的倾斜立体图;
图9示出了具有偏移格雷戈里天线布置的无线收发器的另一倾斜立体图;以及
图10是从射频主波束的方向观察的无线收发器的平面图,偏移格雷戈里天线布置被配置为形成该射频主波束。
具体实施方式
本发明的示例是在具有用户模块形式的高增益天线布置的无线收发器的上下文中描述的,该天线布置与在59GHz至65GHz频带中操作的地面固定无线接入无线通信系统一起使用。然而,应当理解,本发明的实施例可以涉及其它应用和其它天线增益,以及其它频带。
所描述的示例中的用户模块是旨在在固定无线接入无线通信系统中使用的高增益用户模块,该固定无线接入无线通信系统包括通常位于塔上的接入点和多个用户模块,该多个用户模块可以是高增益用户模块和低增益用户模块的混合,通常固定到安装在例如可以是商业或私人住宅的用户住宅处的杆。
在一些情况下,低增益用户模块可以相对靠近接入点安装,在这种情况下,具有较低增益的天线布置可能就足够了。这种天线布置可以包括天线元件阵列,该天线元件连接到波束形成器,该波束形成器可以是市场上可以买到的波束形成射频集成电路的形式。例如,天线元件阵列可以是间隔大约半个波长的贴片天线元件的8×8阵列。波束形成器通常可以被布置为形成从多个预配置波束中选择的波束,在示例中,120个预配置波束。在示例中,预配置波束可以分布在方位角大约+/-40度和仰角大约+/-20度的角度扇区上。在这种情况下,在接入点的方向上安装具有至少一些波束的低增益用户模块相对简单。可以通过在用户模块处扫描可能的波束,然后选择可用于通信的波束来选择要使用的最佳波束。可以在接入点处进行类似的处理,该接入点可以具有类似的天线布置,从而可以选择用户模块处的最佳波束和接入点处的最佳波束。
然而,用户模块可以安装在离接入点更远处,例如在1km或更远的距离处。在这种情况下,由于更大的传播距离引起的更大的信号损耗,可能需要该示例的高增益用户模块。
这个示例的高增益用户模块使用天线元件的阵列和波束形成器,类似于已经描述的具有较低增益的用户模块中使用的天线元件的阵列和波束形成器,但是天线元件的阵列被用作偏移格雷戈里天线系统的馈送。由天线元件的阵列产生的波束被偏移格雷戈里天线系统的次反射器反射到主反射器盘上,以从主反射器盘产生比由阵列产生的波束更窄的波束。例如,由阵列产生的波束在3dB点之间可以是大约+/-8度,而由主反射器盘发射或接收的波束在3dB点之间可以是大约0.7度。这种减小的波束宽度给出了增益的改进,与单独的天线阵列的增益相比,这可以提供大约22dB的增益增加。高增益用户模块的天线布置的总增益对于该布置可以是大约44dBi(与各向同性相比是分贝)。
高增益天线布置导致在其上可以形成波束的角度扇区的减少。在上述示例中,预配置波束可以分布在距主反射器盘约+/-2度方位角和+/-1度仰角的角度扇区上。
由于较窄的波束,以及波束可以在其上被操纵的较小的角度扇区,高增益用户模块的安装过程可能比低增益用户模块更苛刻。为了使用对波束进行扫描以找到最佳波束的技术,有必要首先将用户模块安装在一个方向上,在该方向上波束可以被操纵的角度扇区包括接入点的方向。为此,由天线布置形成的波束的方向和用户模块的主体之间的关系被很好地控制是很重要的。为了实现这点,重要的是将偏移格雷戈里天线系统的部件保持在正确的相对位置以达到精确的公差。在该示例中,公差通常是在大约60GHz的工作频率处的波长的一小部分。已经发现,次反射器和天线元件阵列的相对位置的公差在控制波束方向方面特别重要。例如,可能需要0.5mm或更小的公差。
为了将次反射器相对于天线元件的阵列保持在严格控制的位置,次反射器连接到块,天线元件的阵列通过导电板安装在该块上。导电板可以称为导电支撑壁。典型地,次反射器和导电支撑壁由金属制成,并且通常通过铸造形成为单件。这提供了可以固定到其上安装有天线元件的阵列的块的刚性件,通常通过将其附接到块的侧面的一个或多个螺钉。次反射器和块之间的距离通过在块的侧面上提供突起或止挡件而被紧密地控制。在该示例中,导电支撑壁的端部具有加工端部,并且该端部由螺钉保持在邻接止挡件的位置,该止挡件也具有加工表面。导电支撑壁还具有阻止来自天线元件的阵列的寄生辐射直接从阵列辐射的优点。可以认为,使导电物体如此靠近阵列和次反射器可能不利地影响由天线布置产生的辐射图。导电支撑壁被设置为垂直于天线元件的阵列的平面,具体地,导电支撑壁的内表面垂直于天线元件的阵列的平面。已经发现,在支撑壁的这种取向中,来自支撑壁的辐射的任何反射都不会不利地影响天线布置的辐射图。该导电支撑壁典型地在该阵列的整个宽度上延伸,从而封闭可能以其他方式形成在该次反射器与该天线阵列的支撑块之间的任何孔径。支撑壁位于靠近阵列的位置,通常距阵列的距离为阵列宽度或长度的四分之一或更小。次反射器在其面向阵列的内表面上具有双曲率轮廓,该双曲率轮廓是在竖直和垂直平面中的抛物线截面,该竖直平面是格雷戈里天线布置的对称轴线。
在这种布置中用于天线元件的阵列的支撑块形成刚性铸造金属臂的端部,该刚性铸造金属臂连接到支撑无线电电路的收发器的刚性铸造金属主体。适当的电线和同轴线电缆通常在槽中穿过臂,以在无线电电路和附接到天线元件的阵列的波束形成器之间提供电磁兼容保护。该刚性组件以及次反射器相对于阵列的精确附接提供了由波束形成器电子选择的波束的可预测定向,并且允许安装者确信角度扇区的定向,通过该角度扇区可以实际形成波束以连接到远程接入点。为了允许安装者将高增益用户模块与接入点对准,用户模块的主体设置有孔径,中空管可以以预定取向固定到该孔径中,该取向通常与扇区中心处的波束对准,波束可以通过该扇区中心被操纵。使用用于与接入点视觉对准的中空管,通常在用户模块和接入点之间存在用于在60GHz频带中传播的视线路径,允许安装者充分可靠地定向用户模块,使得波束搜索方法可以选择用于通信的可工作波束。通常,对于发射波束,从接入点反馈具有最大信号强度的波束的标识符,或者对于接收波束,记录从接入点接收的具有最大信号强度的波束的标识符。如果所选择的波束不在波束可以被操纵通过的扇区的中心,则可以从无线网络中的控制处理器(通常是接入点或用户模块的控制器)向安装者发送消息,该消息指示应当在指定的方向上调整方位以将波束扇区的中心与接入点对准。该消息可以被发送到安装者的用户设备。可以使用由天线布置形成的波束的角度与电子设置的波束标识符之间的已知关系来计算调整方向。一旦安装,用户模块在其支架上的任何移动,例如由于风负载,可以通过重新选择波束来处理。如果用户模块的初始安装允许在角度扇区的中心使用波束进行通信,则这是最有效的,波束可以被操纵通过该角度扇区。
图1是示出具有主反射器盘3和次反射器2的偏移格雷戈里天线布置的操作原理的示意图。天线元件1的阵列用于利用形成为具有第一波束宽度的第一波束的射频辐射来照射次反射器2。馈送到阵列的各个元件/从阵列的各个元件接收的信号的幅度和/或相位被设置为具有适当的值,以形成具有预期方向和波束宽度的波束。馈送到各个元件/从各个元件接收的信号的幅度和/或相位通常由射频集成电路实现的波束形成器来控制。主反射器盘3和次反射器2的组合的效果是增加第一波束的增益,产生具有减小的波束宽度的第二波束。例如,第一波束可以具有大约8度的波束宽度,该波束宽度被测量为具有比波束中心的增益低3dB的增益的辐射波束的点之间的角距离,并且第二波束可以具有大约0.5度的波束宽度。而且,第一波束与垂直于阵列的方向的给定偏差将导致第二波束的较小偏差。
图2示出了在高增益用户模块的示例中的偏移格雷戈里天线布置的实现的示例。次反射器6被设置为导电反射器部件7的一部分,该导电反射器部件7包括次反射器6和导电支撑壁5。天线元件的平面阵列8被布置为用于向次反射器6发射射频信号和/或用于从次反射器6接收射频信号的馈送。导电支撑块9被配置为支撑天线元件的平面阵列8。在图2的示例中,导电支撑块9形成为馈送支撑部件15的第一端,该馈送支撑部件在与第一端相对的端部处直接连接到被配置成支撑主盘10的支撑主体11。这种布置提供了天线元件的平面阵列8和次反射器6相对于主反射器盘的精确定位,提供了由天线元件的平面阵列形成的辐射波束和天线布置的方位之间的可预测的对准。
如图2所示,导电支撑壁5直接连接到导电支撑块9。导电支撑壁5大致垂直于天线元件的平面阵列8。这种布置提供了次反射器6相对于天线元件的平面阵列8的精确定位。此外,导电支撑壁5防止来自天线元件的平面阵列8的寄生辐射。
次反射器6用作主反射器盘10的馈送,如结合图1所述。
在所描述的实施例中,导电反射器部件7是金属的并且形成为单件,包括次反射器6和导电支撑壁5。这种布置提供了比如果次反射器连接到单独的支撑结构所导致的减少的金属界面,从而减少了无源互调干扰源。如图2所示,导电支撑块9具有垂直于天线元件的平面阵列8的侧面13,导电反射器部件7的导电支撑壁5通过诸如一个或多个螺钉的固定部件14保持抵靠在侧面上。
如图2所示,侧面13的突起12被配置为限制导电支撑壁5在垂直于天线元件的平面阵列8的方向在通常朝向主反射器盘10的方向上的移动。这种布置提供了导电反射器部件7相对于天线元件的平面阵列8的精确定位,并且具体地允许将平面阵列8和次反射器6之间的距离精确地控制为偏移格雷戈里天线布置被配置为发射和/或接收的射频发射的波长的一小部分。此外,导电支撑壁5在通常远离次反射器6的方向上延伸超过导电支撑块9的表面避免了与导电支撑块9的面向次反射器6的表面对准的界面,这可以允许寄生辐射。
在示例中,导电反射器部件7通过铸造形成,并且导电支撑壁5的离次反射器6最远的端部包括加工表面,该加工表面被配置成紧密抵靠突起12的相应加工表面,由此将次反射器6定位在相对于天线元件的平面阵列8的预定位置。这种布置允许将导电反射器部件7制造成具有足够的公差,以精确控制平面阵列8和次反射器6之间的距离。通常,导电反射器部件7电连接到馈送支撑部件9。这种布置减少了寄生电磁辐射。
图3示出了示例中具有偏移格雷戈里天线布置的无线收发器的横截面。图3的视图包括截面图,除了示出了切割边缘之外,还示出了如果收发器被切割时将可见的部分。该图示出了无线电收发器电路板25和无线电收发器外壳26,以及围绕偏移格雷戈里天线布置的馈送的非导电外壳20。非导电外壳形成天线罩,以允许信号的发射和/或接收,同时为馈送提供环境保护。在示例中,非导电外壳由聚碳酸酯构成,其提供低射频信号损耗和环境稳定性的组合。
从图3中可以看出,非导电外壳20被配置成围封导电反射器部件7、天线元件的平面阵列8和导电支撑块9,但不围封主反射器盘10。这种布置将通过非导电外壳的辐射限制到外壳的小部分,该小部分可以制成薄壁而不损害机械强度,以减少通过外壳的信号的射频信号损耗。
从图3的示例中可以看出,非导电外壳20具有直接在主反射器盘10和导电反射器部件7之间的视线中的薄壁部分19。在这个示例中,薄壁部分19在偏移格雷戈里天线布置的工作频率下厚度小于波长的一半。通常,薄壁部分的厚度是外壳远离薄壁部分的典型部分的厚度的一半或更小。薄壁部分的厚度可以是除了薄壁部分之外的外壳的壁的平均厚度的一半或更小。
这种布置减少了穿过外壳的信号的射频信号损耗。
如图3所示,偏移格雷戈里天线布置的焦点21位于外壳的薄壁部分19和导电反射器部件7之间。这使得薄壁部分的尺寸减小,从而减小了外壳的机械强度。
从图3中还可以看出,偏移格雷戈里天线布置的焦点21位于比导电反射器部件7更靠近外壳的薄壁部分19的位置。通过将薄壁部分布置在射频辐射在小面积上传播的位置,这允许薄壁部分19的特别减小的尺寸。
图4以更大的放大倍数示出了图4中标记为“B”的部分。具体地,示出了导电反射器部件7到导电支撑块9的安装布置。从图4可以看出,导电支撑块9具有垂直于天线元件的平面阵列8的侧面13。将导电反射器部件7的导电支撑壁5保持在侧面13上的固定部件在图5的横截面中未示出。示出了从侧面13突出的突起12,并且其可以看起来被配置为限制导电支撑壁5在垂直于天线元件的平面阵列8的方向上的移动。此外,从图4中可以看出,导电支撑壁5的离次反射器最远的端部包括表面27,该表面27被配置成紧密抵靠突起12的相应表面,以将次反射器6定位在相对于天线元件的平面阵列8的预定位置。
图5示出了天线元件的平面阵列8和导电支撑块9相对于导电支撑壁5在天线元件的阵列的平面中的横截面的平面图的示例。在这个示例中,存在天线元件的矩形阵列,在这种情况下,示出了8×8阵列,每个天线元件包括贴片天线元件28。通常,贴片天线元件之间的间隔在天线布置的工作频率下大约为波长的一半,在该示例中大约为60GHz。可以使用天线元件的其它配置。可以看出,导电支撑壁5通常延伸跨过支撑块9的宽度w,在平行于大致平坦的支撑壁5的平面中测量的支撑块的宽度w。天线元件的阵列8形成为在诸如印刷电路板或陶瓷砖的基板上的贴片天线元件28的矩形阵列。导电支撑块9被配置为支撑基板。在图4的示例中,基板承载包括波束形成器的射频集成电路,该射频集成电路位于基板的与其上形成贴片天线元件阵列的一侧相对的一侧上,导电支撑板9设置有凹槽22以容纳射频集成电路。这种布置提供了射频集成电路的有效电磁屏蔽。
图6A示出了在与图3的横截面的平面类似的平面中穿过偏移格雷戈里天线布置的竖直横截面中的典型轮廓。示出了主反射器盘10和次反射器6的反射器表面。实际实现可以包括图6A和图6B所示的理论曲线的简化部分。还示出了天线元件的平面阵列8。图6B示出了穿过偏移格雷戈里天线布置的水平截面的典型轮廓,再次示出了主反射器盘10和次反射器6的反射器表面,以及天线元件的平面阵列8。主反射器盘10在竖直和水平截面上都具有抛物线形状。次反射器盘6在竖直和水平截面上也具有抛物线形状。
图7是示出具有视觉对准管18的偏移格雷戈里天线布置的示意图。在图7所示的示例中,支撑主体11(在该示例中为铝铸件)形成用于安装天线布置的机械基础,该支撑主体11包括孔径16,该孔径16具有平行于射频主波束的方向24的轴线23,偏移格雷戈里天线布置被配置为形成该射频主波束,该孔径提供沿着轴线23的视线。孔径16被设置成接纳中空管18并保持中空管18与孔径16对准。所述孔径可以具有V形截面的凹槽和螺纹,以接纳平头螺钉17,所述平头螺钉17被配置为抵靠在管18上,以允许偏移格雷戈里天线布置与无线通信网络的另一无线电台的视觉对准。中空管允许安装者将偏移格雷戈里天线布置与无线通信网络的另一无线电台视觉对准到通常大约+/-2度的精度,该精度足以使另一无线电台在角度方向范围内,在该角度方向范围内,来自天线布置的波束可电子地操纵以提供波束的更精确对准。
图8示出了具有示例中的偏移格雷戈里天线布置的无线收发器的倾斜立体图,示出了用于保持对准管的孔径16、主反射器盘10和非导电外壳20。
图9示出了具有偏移格雷戈里天线布置的无线收发器的另一倾斜立体图,还示出了用于保持对准管的孔径16、主反射器盘10和非导电外壳20。另外,示出了支撑主体11和无线电收发器外壳26。
图10是在示例中从射频主波束的方向观察的偏移格雷戈里天线布置的平面图,偏移格雷戈里天线布置被配置为形成该射频主波束。可以看出,从平行于射频主波束方向的方向观察,主反射器盘10在平面图中大致是矩形的,偏移格雷戈里天线布置被配置为形成该射频主波束。主反射器盘可以由压制金属形成。已经发现这种布置提供了具有高射频增益的紧凑设计。图10中还示出了用于保持对准管和主绝缘外壳20的孔径16。
应当理解,关于任何示例描述的任何特征可以单独使用,或者与描述的其他特征组合使用,并且还可以与任何其他示例的一个或多个特征组合使用,或者与任何其他示例的任何组合使用。此外,在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下,还可以采用上面没有描述的等同物和修改。

Claims (16)

1.一种用于无线通信网络的无线收发器,所述无线收发器具有偏移格雷戈里天线布置,所述无线收发器包括:
主反射器盘;
导电反射器部件,所述导电反射器部件包括次反射器和导电支撑壁;
天线元件的平面阵列,所述天线元件的平面阵列被布置为用于将射频信号传输到所述次反射器和/或用于从所述次反射器接收射频信号的馈送;以及
导电支撑块,所述导电支撑块被配置成支撑所述天线元件的平面阵列,
其中,所述导电支撑壁直接连接到所述导电支撑块,并且所述导电支撑壁被配置为大致垂直于所述天线元件的平面阵列。
2.根据权利要求1所述的无线收发器,其中,所述导电反射器部件是金属的并且形成为单件。
3.根据权利要求2所述的无线收发器,其中,所述导电支撑块具有垂直于所述天线元件的平面阵列的侧面,所述导电反射器部件的所述导电支撑壁通过固定部件保持抵靠所述侧面,
其中,来自所述侧面的突起被配置为限制所述导电支撑壁在垂直于所述天线元件的平面阵列的方向上在朝向所述主反射器盘的方向上的移动。
4.根据权利要求3所述的无线收发器,
其中,所述导电反射器部件通过铸造形成,并且所述导电支撑壁的离所述次反射器最远的端部包括加工表面,所述加工表面被配置成紧密抵靠所述突起的相应加工表面,由此将所述次反射器定位在相对于所述天线元件的平面阵列的预定位置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的无线收发器,其中,所述导电反射器部件电连接到馈送支撑部件。
6.根据前述权利要求中任一项所述的无线收发器,包括非导电外壳,所述非导电外壳被配置成围封所述导电反射器部件、所述天线元件的平面阵列和所述导电支撑块,而不围封所述主反射器盘。
7.根据权利要求6所述的无线收发器,其中,所述非导电外壳具有直接在所述主反射器盘和所述导电反射器部件之间的视线中的薄壁部分,所述薄壁部分在所述偏移格雷戈里天线布置的工作频率下的厚度小于波长的一半。
8.根据权利要求7所述的无线收发器,其中,所述偏移格雷戈里天线布置的焦点位于所述外壳的所述薄壁部分和所述导电反射器部件之间。
9.根据权利要求8所述的无线收发器,其中,所述偏移格雷戈里天线布置的所述焦点位于比所述导电反射器部件更靠近所述外壳的所述薄壁部分的位置。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的无线收发器,其中,所述非导电外壳由聚碳酸酯构成。
11.根据前述权利要求中任一项所述的无线收发器,其中,所述导电支撑块形成为馈送支撑部件的第一端,所述馈送支撑部件在与所述第一端相对的端部处直接连接到被配置为支撑所述主盘的支撑主体。
12.根据权利要求11所述的无线收发器,其中,所述支撑主体包括孔径,所述孔径具有平行于射频主波束方向的轴线,所述偏移格雷戈里天线布置被配置为形成所述射频主波束,所述孔径提供沿着所述轴线的视线,
其中,所述孔径被配置成接纳中空管并保持所述中空管与所述孔径对准,由此允许所述偏移格雷戈里天线布置与所述无线通信网络的另一无线电台的视觉对准。
13.根据前述权利要求中任一项所述的无线收发器,其中,从平行于射频主波束方向的方向观察,所述偏移格雷戈里天线布置被配置为形成所述射频主波束,所述主反射器盘在平面图中大致是矩形的。
14.根据前述权利要求中任一项所述的无线收发器,其中,所述天线元件的平面阵列被形成为基板上的贴片天线元件的矩形阵列,其中,所述导电支撑块被配置为支撑所述基板。
15.根据权利要求14所述的无线收发器,其中,所述基板承载包括波束形成器的射频集成电路,所述射频集成电路在所述基板的与在所述基板上形成所述贴片天线元件的阵列的一侧相对的一侧上,所述导电支撑板设置有容纳所述射频集成电路的凹槽。
16.根据前述权利要求中任一项所述的无线收发器,所述无线收发器适于在60GHz的频率下操作。
CN202180086408.3A 2020-11-19 2021-11-18 具有高增益天线布置的无线收发器 Pending CN116636090A (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN202021050389 2020-11-19
IN202021050389 2020-11-19
GB2107164.2 2021-05-19
US17/443,759 US11715885B2 (en) 2020-11-19 2021-07-27 Wireless transceiver having a high gain antenna arrangement
US17/443,759 2021-07-27
PCT/GB2021/052993 WO2022106828A1 (en) 2020-11-19 2021-11-18 A wireless transceiver having a high gain antenna arrangement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116636090A true CN116636090A (zh) 2023-08-22

Family

ID=76550777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180086408.3A Pending CN116636090A (zh) 2020-11-19 2021-11-18 具有高增益天线布置的无线收发器

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11715885B2 (zh)
EP (1) EP4248523A1 (zh)
CN (1) CN116636090A (zh)
GB (2) GB2601208B (zh)
WO (1) WO2022106828A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4260482A1 (en) 2020-12-11 2023-10-18 Cambium Networks Ltd Establishing wireless communication in a system forming a beam by selecting from a pre-determined plurality of antenna weight vectors
GB2613751B (en) * 2020-12-11 2024-03-27 Cambium Networks Ltd Establishing wireless communication in a system forming a beam by selecting from a pre-determined plurality of antenna weight vectors
EP4068517A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-05 Nokia Solutions and Networks Oy Antenna apparatus

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE668085A (zh) * 1964-08-11 1965-12-01
US3417394A (en) * 1967-02-20 1968-12-17 Elgeo Instr Of America Inc Geodetic instrument
US4203105A (en) * 1978-05-17 1980-05-13 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Scanable antenna arrangements capable of producing a large image of a small array with minimal aberrations
US4521783A (en) * 1982-09-27 1985-06-04 Ford Aerospace & Communications Corporation Offset microwave feed horn for producing focused beam having reduced sidelobe radiation
US4755826A (en) * 1983-01-10 1988-07-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Bicollimated offset Gregorian dual reflector antenna system
GB8625375D0 (en) * 1986-10-23 1986-11-26 Gen Electric Co Plc Protective cover for antenna feed
IL93738A (en) * 1990-03-14 1994-10-07 Israel State Single axis optical system made from a single portion of material
US6081235A (en) * 1998-04-30 2000-06-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High resolution scanning reflectarray antenna
US6043788A (en) * 1998-07-31 2000-03-28 Seavey; John M. Low earth orbit earth station antenna
US6317093B1 (en) * 2000-08-10 2001-11-13 Raytheon Company Satellite communication antenna pointing system
US6512485B2 (en) * 2001-03-12 2003-01-28 Wildblue Communications, Inc. Multi-band antenna for bundled broadband satellite internet access and DBS television service
US6611696B2 (en) * 2001-05-02 2003-08-26 Trex Enterprises Corporation Method and apparatus for aligning the antennas of a millimeter wave communication link using a narrow band oscillator and a power detector
US6580399B1 (en) * 2002-01-11 2003-06-17 Northrop Grumman Corporation Antenna system having positioning mechanism for reflector
CN2694516Y (zh) * 2003-09-15 2005-04-20 上海赛天通信技术有限公司 车载卫星通信天线
US20110171901A1 (en) * 2007-10-18 2011-07-14 Gregory Thane Wyler Multiple feed antenna and methods of using same
US9270013B2 (en) * 2012-10-25 2016-02-23 Cambium Networks, Ltd Reflector arrangement for attachment to a wireless communications terminal
US9929474B2 (en) * 2015-07-02 2018-03-27 Sea Tel, Inc. Multiple-feed antenna system having multi-position subreflector assembly
US20170194714A1 (en) * 2016-01-06 2017-07-06 The SETI Institute Cooled antenna feed for a telescope array
JP6874829B2 (ja) * 2017-04-07 2021-05-19 株式会社村田製作所 アンテナモジュールおよび通信装置
WO2019231538A1 (en) * 2018-05-30 2019-12-05 M.M.A. Design, LLC Deployable cylindrical parabolic antenna
US11626663B2 (en) * 2019-01-24 2023-04-11 Intellian Technologies, Inc. Band changer and communication system including the band changer
KR102226965B1 (ko) 2019-01-24 2021-03-15 (주)인텔리안테크놀로지스 밴드 체인저 및 이를 포함하는 통신 시스템
US12009574B2 (en) * 2020-11-13 2024-06-11 Viasat, Inc. Integrated antenna array with beamformer IC chips having multiple surface interfaces

Also Published As

Publication number Publication date
US20230327344A1 (en) 2023-10-12
GB2613473A (en) 2023-06-07
GB2601208A (en) 2022-05-25
GB202107164D0 (en) 2021-06-30
EP4248523A1 (en) 2023-09-27
GB2601208B (en) 2023-02-22
GB2613473B (en) 2023-12-27
WO2022106828A1 (en) 2022-05-27
US12266857B2 (en) 2025-04-01
US11715885B2 (en) 2023-08-01
US20220158356A1 (en) 2022-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12266857B2 (en) Wireless transceiver having a high gain antenna arrangement
KR970010834B1 (ko) 누설과 도파관 슬롯어레이 안테나
US7224320B2 (en) Small wave-guide radiators for closely spaced feeds on multi-beam antennas
US20150116154A1 (en) Lens antenna with electronic beam steering capabilities
KR100957548B1 (ko) 전자파 저지대를 구비한 안테나 장치
US20120154239A1 (en) Millimeter wave radio assembly with a compact antenna
US6445360B2 (en) Antenna structure for fixed wireless system
US20230163462A1 (en) Antenna device with improved radiation directivity
CN104025383A (zh) 包括双频带溅散板支撑的反射器天线
US20060125706A1 (en) High performance multimode horn for communications and tracking
US6384795B1 (en) Multi-step circular horn system
US6801789B1 (en) Multiple-beam antenna
US10109917B2 (en) Cupped antenna
JP3364829B2 (ja) アンテナ装置
US6980170B2 (en) Co-located antenna design
JPH05275920A (ja) 鏡面修正アンテナ
JPH05267928A (ja) 反射鏡アンテナ
US6876335B2 (en) Arrangement for feeding a centrally focused reflector antenna
US20090109107A1 (en) Apparatus and Method for Providing Single Plane Beam Shaping
US12148999B1 (en) Multimode vivaldi antenna structures
US12355158B1 (en) Vivaldi antenna structures with concurrent transmit and receive
JP4978682B2 (ja) 導波管スロットアレーアンテナ装置
WO2025188756A1 (en) H-plane antenna system and method for use thereof
WO2024003695A1 (en) Omnidirectional vehicle antenna apparatus
WO2025188760A1 (en) Triple horn antenna system and method for use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination