CN111816979B - 表面波激励器和通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种表面波激励器和通信系统。本申请的表面波激励器，包括：第一激励本体、第二激励本体、辐射天线和同轴馈电，第一激励本体和第二激励本体相互卡合，相互卡合的第一激励本体和第二激励本体之间形成有通孔，通孔用于设置传输线，传输线与第一激励本体和第二激励本体绝缘，辐射天线的一端与第二激励本体连接，另一端与同轴馈电连接，辐射天线与传输线之间存在间隙。本申请实施例可以实现一种非接触式表面波激励器，该表面波激励器的安装安全。

Description

表面波激励器和通信系统

技术领域

本申请实施例涉及无线通信技术，尤其涉及一种表面波激励器和通信系统。

背景技术

随着通信技术的快速发展，各种新兴业务的不断涌现，带宽的需求不断增加。为了满足用户对带宽的需求，表面波通信被提出。表面波通信具有高带宽、低衰减的传输特性。利用传输表面波的方式进行通信是一种大带宽、低成本的通信方式。

表面波通信通常在电线杆上布放表面波激励器，利用现有电力传输线缆传输表面波。其中，由于电力传输线缆通常为高压传输线，在安装表面波激励器过程中存在安全隐患。

发明内容

本申请实施例提供一种表面波激励器和通信系统，以提升安装过程中的安全性。

第一方面，本申请实施例提供一种表面波激励器。该表面波激励器包括：第一激励本体、第二激励本体、辐射天线和同轴馈电。所述第一激励本体和所述第二激励本体相互卡合，相互卡合的所述第一激励本体和所述第二激励本体之间形成有通孔，所述通孔用于设置传输线，所述传输线与所述第一激励本体和所述第二激励本体绝缘。所述辐射天线的一端与所述第二激励本体连接，另一端与所述同轴馈电连接。所述辐射天线与所述传输线之间存在间隙。

该第一方面提供一种非接触表面波激励器，该表面波激励器的安装安全。使用表面波激励器实现表面波通信，表面波通信具有高带宽、低衰减的传输特性，从而可以提升通信传输速率和传输可靠性。

在一种可能的设计中，所述第一激励本体与所述第二激励本体对称。

本设计中，对称设置的第一激励本体与第二激励本体可以便于将该表面波激励器安装至传输线上。

在一种可能的设计中，相互卡合的所述第一激励本体和所述第二激励本体的中心轴与所述传输线的中心轴重合。

在一种可能的设计中，所述第一激励本体包括相互连接的第一固定部和第一表面波激励部；所述第二激励本体包括相互连接的第二固定部和第二表面波激励部；所述第一固定部与所述第二固定部相互卡合，将所述第一激励本体和所述第二激励本体固定在所述传输线上；所述第一表面波激励部和所述第二表面波激励部匹配形成激励腔体。

本设计中，可以采用上下扣合的方式将表面波激励器安装在传输线上，从而实现表面波激励器的快捷安装。

在一种可能的设计中，所述第一表面波激励部包括相互连接的第一横电磁激励部和第一横磁激励部；所述第二表面波激励部包括相互连接的第二横电磁激励部和第二横磁激励部；所述第一横电磁激励部与所述第二横电磁激励部匹配形成圆柱形腔体；所述第一横磁激励部与所述第二横磁激励部匹配形成圆锥形腔体；所述圆柱形腔体的直径小于所述圆锥形腔体的最大直径。

本设计中，通过第一横电磁激励部与第二横电磁激励部匹配形成的圆柱形腔体，第一横磁激励部与第二横磁激励部匹配形成圆锥形腔体，实现电磁波至TM模式的表面波转换，可以提升通信传输速率和传输可靠性。

在一种可能的设计中，所述表面波激励器还包括绝缘部，所述绝缘部设置在所述传输线与所述第一固定部和所述第二固定部之间。

在一种可能的设计中，所述辐射天线为锥形天线，所述锥形天线的底面与所述第二激励本体连接，所述锥形天线的顶部与所述同轴馈电连接。

在一种可能的设计中，所述锥形天线的底面为弧形。

在一种可能的设计中，所述锥形天线的底面的边缘圆角化。

在一种可能的设计中，所述表面波激励器还包括介质套筒，所述介质套筒套设在所述辐射天线外侧。

在一种可能的设计中，所述辐射天线用于将从所述同轴馈电接收到的电信号转换为电磁波，并将所述电磁波辐射至所述传输线上，所述第一激励本体和所述第二激励本体用于将所述电磁波转换为表面波，所述表面波沿着所述传输线传输；或者，所述第一激励本体和所述第二激励本体用于将接收到的表面波转换为电磁波，所述辐射天线用于接收所述电磁波，并将所述电磁波转换为电信号，并将所述电信号传输至所述同轴馈电，所述表面波沿着所述传输线传输。

本设计中，可以实现信号的接收与发送，从而利用表面波实现通信，以提升通信传输速率和传输可靠性。

第二方面，本申请实施例提供一种通信系统，包括基站、无线电单元和至少一个如第一方面任一所述的表面波激励器，所述表面波激励器设置在电力传输线上。

本申请实施例的表面波激励器和通信系统，该表面波激励器包括第一激励本体、第二激励本体、辐射天线和同轴馈电，第一激励本体和第二激励本体相互卡合，相互卡合的第一激励本体和第二激励本体之间形成有通孔，通孔用于设置传输线，传输线与第一激励本体和第二激励本体绝缘，辐射天线的一端与第二激励本体连接，另一端与同轴馈电连接，辐射天线与传输线之间存在间隙，从而实现一种非接触式表面波激励器，该表面波激励器的安装安全。本申请实施例的表面波激励器实现表面波通信，表面波通信具有高带宽、低衰减的传输特性，从而可以提升通信传输速率和传输可靠性。

附图说明

图1为本申请实施例的一种应用场景的示意图；

图2为本申请实施例的一种表面波激励器的拆分结构示意图；

图3为本申请实施例的另一种表面波激励器的拆分结构示意图；

图4为本申请实施例的另一种表面波激励器的拆分结构示意图；

图5为本申请实施例的另一种表面波激励器的结构示意图；

图6为本申请实施例的另一种表面波激励器的辐射天线的局部结构示意图；

图7为本申请实施例的两个表面波激励器的通信的示意图。

具体实施方式

图1为本申请实施例的一种应用场景的示意图，如图1所示，本申请实施例的表面波激励器(11、12)可以设置在电线杆2上，利用电力传输线传输表面波，以实现通信。例如，表面波激励器与收发器(未示出)连接，该收发器上设置有天线(未示出)。终端设备(未示出)发送无线电磁波，该天线接收终端设备发送的无线电磁波，天线将无线电磁波转换为电信号，并传输给收发器，由收发器将该电信号传输给本申请实施例的表面波激励器12，表面波激励器12利用电力传输线3将表面波传输至表面波激励器11，表面波激励器11接收表面波，并将表面波转换为电信号，并传输给无线电单元4，由无线电单元4将电信号传输给基站5，从而可以实现上行传输。

相同的原理，在实现下行传输过程中，基站5将携带下行信息的电信号发送给无线电单元4，由无线电单元4传输给本申请实施例的表面波激励器11，由表面波激励器11利用电力传输线3传输表面波至表面波激励器12，表面波激励器12通过与其连接的收发器和天线，将携带下行信息的无线电磁波发送给终端设备。

由此可见，可以通过本申请实施例的表面波激励器实现表面波通信，表面波通信具有高带宽、低衰减的传输特性，从而可以提升通信传输速率和传输可靠性。

本申请实施例的表面波激励器可以在不改动现有电力传输线的情况下，方便、安全的安装至电力传输线上。本申请实施例的表面波激励器的具体结构可以参见下述实施例的具体解释说明。

本申请所涉及的终端设备：可以是无线终端也可以是有线终端，无线终端可以是指向用户提供语音和/或其他业务数据连通性的设备，具有无线连接功能的手持式设备、或连接到无线调制解调器的其他处理设备。无线终端可以经无线接入网(Radio AccessNetwork，RAN)与一个或多个核心网进行通信，无线终端可以是移动终端，如移动电话(或称为“蜂窝”电话)和具有移动终端的计算机，例如，可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置，它们与无线接入网交换语言和/或数据。例如，个人通信业务(Personal Communication Service，PCS)电话、无绳电话、会话发起协议(SessionInitiation Protocol，SIP)话机、无线本地环路(Wireless Local Loop，WLL)站、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等设备。无线终端也可以称为系统、订户单元(Subscriber Unit)、订户站(Subscriber Station)，移动站(Mobile Station)、移动台(Mobile)、远程站(Remote Station)、远程终端(Remote Terminal)、接入终端(AccessTerminal)、用户终端(User Terminal)、用户代理(User Agent)、用户设备(User Deviceor User Equipment)，在此不作限定。

本申请中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

图2为本申请实施例的一种表面波激励器的拆分结构示意图，如图2所示，本实施例的表面波激励器100可以包括：第一激励本体101、第二激励本体102、辐射天线103和同轴馈电104。

第一激励本体101和第二激励本体102相互卡合，相互卡合的第一激励本体101和第二激励本体102之间形成有通孔，该通孔用于设置传输线，该传输线与第一激励本体101和第二激励本体102绝缘。

辐射天线103的一端与第二激励本体102连接，另一端与同轴馈电104连接。辐射天线103与传输线之间存在间隙。

由此可见，本申请实施例的表面波激励器100分为两部分，即第一激励本体101和第二激励本体102。在已经布放的基础电力设施上可以方便的设置本申请实施例的表面波激励器100。例如，在安装该表面波激励器100时，先将该第一激励本体101和第二激励本体102分离，将第一激励本体101和第二激励本体102分别设置在传输线的两侧，再将第一激励本体101和第二激励本体102相互卡和，从而将表面波激励器100设置在传输线上。并且，第一激励本体101、第二激励本体102与传输线之间绝缘，从而使得即使传输线为高压传输线，也可以保证安全安装该表面波激励器100。

由于表面波激励器100的辐射天线103与传输线之间存在间隙，所以本申请实施例的表面波激励器100为一种非接触式表面波激励器，辐射天线103可以向传输线辐射电磁波，或者从传输线接收电磁波，该间隙的尺寸可以根据需求进行设置。本申请实施例的非接触式表面波激励器也可以提升安装过程中的安全性。

可以理解的，为了减轻传输线的承重，可以将表面波激励器通过其他固定结构固定在电线杆上，该固定结构可以是任意一种具有固定功能的结构，本申请实施例不一一举例说明。

在一些实施例中，第一激励本体101和第二激励本体102对称。例如，第一激励本体101和第二激励本体102为上下对称，该上下是指安装有该表面波激励器的传输线的上下方位，图1作为一种举例示意，如图1所示的表面波激励器的第一激励本体101和第二激励本体102为上下对称。再例如，该第一激励本体101和第二激励本体102为左右对称，其可以根据需求进行灵活设置。

在一些实施例中，为了提升表面波传输的可靠性，相互卡合的第一激励本体101和第二激励本体102的中心轴与传输线的中心轴重合。

一种可实现方式，该辐射天线103可以是探针天线，其功能用于辐射电磁波，或者接收电磁波。

本实施例的表面波激励器包括第一激励本体、第二激励本体、辐射天线和同轴馈电，第一激励本体和第二激励本体相互卡合，相互卡合的第一激励本体和第二激励本体之间形成有通孔，通孔用于设置传输线，传输线与第一激励本体和第二激励本体绝缘，辐射天线的一端与第二激励本体连接，另一端与同轴馈电连接，辐射天线与传输线之间存在间隙，从而实现一种非接触式表面波激励器，该表面波激励器的安装安全。本申请实施例的表面波激励器实现表面波通信，表面波通信具有高带宽、低衰减的传输特性，从而可以提升通信传输速率和传输可靠性。

图3为本申请实施例的另一种表面波激励器的拆分结构示意图，如图3所示，本实施例的装置在图2所示装置结构的基础上，第一激励本体101可以包括相互连接的第一固定部1011和第一表面波激励部1012，第二激励本体102可以包括相互连接的第二固定部1021和第二表面波激励部1022。

第一固定部1011与第二固定部1021相互卡合，将第一激励本体101和第二激励本体102固定在传输线上，第一表面波激励部1012和第二表面波激励部1022匹配形成激励腔体110。

该激励腔体110具有一个开口，该开口朝向表面波的传输方向。例如，两个表面波激励器的激励腔体的开口相对，其中，一个表面波激励器可以向另一个表面波激励器发送表面波，也可以接收来自另一个表面波激励器发送的表面波。

该第一固定部1011和第二固定部1021相互卡合，以形成上述实施例中的通孔，以使得该表面波激励器可以安装在传输线上。该第一固定部1011和第二固定部1021可以是金属部件，也可以是非金属部件。该第一固定部1011和第二固定部1021是金属部件时，可以设置绝缘部，将该绝缘部设置在传输线与该第一固定部1011和第二固定部1021之间。该绝缘部具有绝缘的作用，还可以具有提升传输线与通孔的匹配度，例如，该绝缘可以是弹性材质。

该第一固定部1011可以为半圆柱形，该第二固定部1021可以是半圆柱形。第一固定部1011和第二固定部1021可以采用上下扣合的方式将表面波激励器安装在传输线上。

该第二表面波激励部1022的下方设置如上述实施例所述的辐射天线103和同轴馈电104，以辐射电磁波或接收电磁波。

本实施例的表面波激励器，在图2所示的表面波激励器的基础上，通过设置相互连接的第一固定部和第一表面波激励部，以及相互连接的第二固定部和第二表面波激励部，以实现可以采用上下扣合的方式将表面波激励器安装在传输线上，从而实现表面波激励器的快捷安装。

图4为本申请实施例的另一种表面波激励器的拆分结构示意图，如图4所示，本实施例的装置在图3所示装置结构的基础上，第一表面波激励部1012包括相互连接的第一横电磁激励部10121和第一横磁激励部10122，第二表面波激励部1022包括相互连接的第二横电磁激励部10221和第二横磁激励部10222。

该第一横电磁激励部10121与该第二横电磁激励部10221匹配形成圆柱形腔体。该第一横磁激励部10122与第二横磁激励部10222匹配形成圆锥形腔体。该圆柱形腔体的直径小于该圆锥形腔体的最大直径。

该第一横电磁激励部10121与该第二横电磁激励部10221用于将从辐射天线103接收到的电磁波转换为线上同轴横电磁(Transverse Electric Magnetic，TEM)模式的表面波，该第一横磁激励部10122与第二横磁激励部10222用于将TEM模式的表面波转换为横磁场(Transverse Magnetic，TM)模式的表面波。

辐射天线103连接在第二横电磁激励部10221的下方，该辐射天线的中心轴与第二固定部1021的侧面距离为1/4电磁波长，以使得TEM模式的阻抗匹配。

本实施例的表面波激励器，通过第一横电磁激励部与第二横电磁激励部匹配形成的圆柱形腔体，第一横磁激励部与第二横磁激励部匹配形成圆锥形腔体，实现电磁波至TM模式的表面波转换，可以提升通信传输速率和传输可靠性。

在上述任一实施例的基础上，一种可实现方式，辐射天线103为锥形天线，该锥形天线的底面与第二激励本体102连接，锥形天线的顶部与同轴馈电104连接。

图5为本申请实施例的另一种表面波激励器的结构示意图，如图5所示，该锥形天线的底面的直径大于顶部的直径，该锥形天线可以增加该锥形天线向传输线辐射的能量，减少了锥形天线侧壁的辐射能量。

为了进一步减少锥形天线侧壁的辐射能量，该表面波激励器还可以包括介质套筒，该介质套筒套设在该辐射天线外侧。该介质套筒可以降低由于阻抗不匹配带来的辐射。

在一些实施例中，还可以设置该锥形天线的底面的边缘圆角化，以使得辐射能量居于锥形天线的底面，而非边缘，改善边缘辐射。

图6为本申请实施例的另一种表面波激励器的辐射天线的局部结构示意图，如图6所示，该锥形天线的底面为弧形。例如，该锥形天线的底面的弧度与传输线的圆弧度相匹配，以达到辐射均匀的目的，从而将电磁波均匀辐射至传输线上。

本申请实施例的表面波激励器，通过设置锥形天线的底面为弧形，实现将电磁波均匀辐射至传输线上，其实现成本低，且可以提升传输可靠性。

下面以两个本申请实施例的表面波激励器为例，对使用本申请实施例的表面波激励器实现通信的原理进行说明。

图7为本申请实施例的两个表面波激励器的通信的示意图，如图7所示，两个表面波激励器中一个作为发送端，另一个作为接收端。

作为发送端的表面波激励器的通信原理如下：表面波激励器的辐射天线用于将从同轴馈电接收到的电信号转换为电磁波，并将电磁波辐射至传输线上，第一激励本体和第二激励本体用于将电磁波转换为表面波，表面波沿着传输线传输至接收端。

作为接收端的表面波激励器的通信原理如下：表面波激励器的第一激励本体和第二激励本体用于将接收到的表面波转换为电磁波，辐射天线用于接收电磁波，并将电磁波转换为电信号，并将电信号传输至同轴馈电。作为接收端的表面波激励器的同轴馈电可以将电信号传输给与其连接的无线电单元(例如，RRU)，由无线电单元将电信号回传至基站。另一种可实现方式，可以将电信号传输给与其连接的另一个表面波激励器，由表面波激励器将电信号传输至下一跳表面波激励器。

本申请实施例的表面波激励器可以实现信号的接收与发送，从而利用表面波实现通信，以提升通信传输速率和传输可靠性。

本申请实施例还提供一种通信系统，该通信系统可以包括基站、无线电单元和至少一个如上述任一实施例所述的表面波激励器，该表面波激励器设置在电力传输线上。

本申请实施例的通信系统可以通过本申请实施例的表面波激励器实现表面波通信，表面波通信具有高带宽、低衰减的传输特性，从而可以提升通信传输速率和传输可靠性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”“、水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

Claims (10)

1.一种表面波激励器，其特征在于，所述表面波激励器包括：

第一激励本体、第二激励本体、辐射天线和同轴馈电；

所述第一激励本体和所述第二激励本体相互卡合，相互卡合的所述第一激励本体和所述第二激励本体之间形成有通孔，所述通孔用于设置传输线，所述传输线与所述第一激励本体和所述第二激励本体绝缘；

所述辐射天线的一端与所述第二激励本体连接，另一端与所述同轴馈电连接；

所述辐射天线与所述传输线之间存在间隙；

所述第一激励本体与所述第二激励本体对称；

相互卡合的所述第一激励本体和所述第二激励本体的中心轴与所述传输线的中心轴重合。

2.根据权利要求1所述的表面波激励器，其特征在于，所述第一激励本体包括相互连接的第一固定部和第一表面波激励部；所述第二激励本体包括相互连接的第二固定部和第二表面波激励部；

所述第一固定部与所述第二固定部相互卡合，将所述第一激励本体和所述第二激励本体固定在所述传输线上；

所述第一表面波激励部和所述第二表面波激励部匹配形成激励腔体。

3.根据权利要求2所述的表面波激励器，其特征在于，所述第一表面波激励部包括相互连接的第一横电磁激励部和第一横磁激励部；所述第二表面波激励部包括相互连接的第二横电磁激励部和第二横磁激励部；

所述第一横电磁激励部与所述第二横电磁激励部匹配形成圆柱形腔体；

所述第一横磁激励部与所述第二横磁激励部匹配形成圆锥形腔体；

所述圆柱形腔体的直径小于所述圆锥形腔体的最大直径。

4.根据权利要求2或3所述的表面波激励器，其特征在于，所述表面波激励器还包括绝缘部，所述绝缘部设置在所述传输线与所述第一固定部和所述第二固定部之间。

5.根据权利要求1至3任一项所述的表面波激励器，其特征在于，所述辐射天线为锥形天线，所述锥形天线的底面与所述第二激励本体连接，所述锥形天线的顶部与所述同轴馈电连接。

6.根据权利要求5所述的表面波激励器，其特征在于，所述锥形天线的底面为弧形。

7.根据权利要求6所述的表面波激励器，其特征在于，所述锥形天线的底面的边缘圆角化。

8.根据权利要求1至3、6、7任一项所述的表面波激励器，其特征在于，所述表面波激励器还包括介质套筒，所述介质套筒套设在所述辐射天线外侧。

9.根据权利要求1至3、6、7任一项所述的表面波激励器，其特征在于，所述辐射天线用于将从所述同轴馈电接收到的电信号转换为电磁波，并将所述电磁波辐射至所述传输线上，所述第一激励本体和所述第二激励本体用于将所述电磁波转换为表面波，所述表面波沿着所述传输线传输；或者，

所述第一激励本体和所述第二激励本体用于将接收到的表面波转换为电磁波，所述辐射天线用于接收所述电磁波，并将所述电磁波转换为电信号，并将所述电信号传输至所述同轴馈电，所述表面波沿着所述传输线传输。

10.一种通信系统，其特征在于，包括基站、无线电单元和至少一个如权利要求1至9任一项所述的表面波激励器，所述表面波激励器设置在电力传输线上。

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