專利名稱：用于天線、無線電收發(fā)設(shè)備和轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器的支承結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于天線、無線電收發(fā)設(shè)備和轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器的支承結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
與有線通訊相比，無線通訊具有許多有吸引力的優(yōu)點(diǎn)。例如，由于不需要用機(jī)械挖溝或鋪設(shè)電纜或電線，并且使用者的位置可以非常迅速地安裝和拆除，無線系統(tǒng)的安裝費(fèi)用要低得多。
如果由于能夠分配給每個(gè)用戶的帶寬增加，無線信號(hào)的帶寬必需同樣地增加，而需要大的帶寬(數(shù)據(jù)傳輸速度)，這是無線系統(tǒng)的特點(diǎn)。此外，能夠用于無線傳輸?shù)念l率必需精細(xì)地被管制。因?yàn)檩^低的無線電頻率已被分配完畢，實(shí)際上只能使用在微波頻率(也就是在吉赫茲(GHz)范圍)或更高的頻率的這樣的大帶寬。
使用微波或更高頻率的問題是，在被諸如建筑物、車輛、樹木等遮斷時(shí)這些無線電頻率格外地被衰減或完全被阻擋。這樣的遮斷對(duì)兆赫茲(MHz)波段的信號(hào)并不造成很大的衰減，但是在吉赫茲波段就成為嚴(yán)重的問題。因此，通常認(rèn)為微波或更高的頻率很難用于提供與大量的分散用戶的通訊的公共訪問網(wǎng)絡(luò)。
在對(duì)無線電帶寬有許多需求時(shí)，任何無線通訊系統(tǒng)的譜效率都是特別重要的。實(shí)際上，管理和發(fā)許可證的當(dāng)局只能批準(zhǔn)無線電頻譜的相對(duì)窄的范圍。
使用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)廣播的蜂窩系統(tǒng)，為了提供給用戶滿意的帶寬，對(duì)無線電頻譜有高的需求，因此不是非常有譜效率。
在這樣的系統(tǒng)中為了把數(shù)據(jù)從一個(gè)站點(diǎn)傳到其它站點(diǎn)在許多應(yīng)用中使用中繼器或繼電設(shè)備是已知的。通常，這樣的中繼器用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式轉(zhuǎn)播信號(hào)，因此類似于蜂窩方式，并且相應(yīng)地缺乏譜效率。
使用多重許多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線傳輸?shù)摹熬W(wǎng)狀”通訊系統(tǒng)，能夠比蜂窩系統(tǒng)更有效地使用無線電頻譜。一個(gè)網(wǎng)狀通訊系統(tǒng)的例子披露在我們的國際專利申請(qǐng)WO-A-98/27694中，其整個(gè)公開內(nèi)容歸并在此以備參考。在網(wǎng)狀通訊系統(tǒng)的典型實(shí)施中，許多節(jié)點(diǎn)通過使用許多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線電線路相互鏈接。每個(gè)節(jié)點(diǎn)一般是靜止的或固定的，并且節(jié)點(diǎn)都可包含有用于把用戶或使用者連接到系統(tǒng)的設(shè)備。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有通過許多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線電線路傳輸和接收無線信號(hào)的設(shè)備，并且如果由上述節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)包含有給其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)就會(huì)被安排轉(zhuǎn)發(fā)這些數(shù)據(jù)。至少某些，最好是大多數(shù)，在某些情況下是全部節(jié)點(diǎn)，在相互連接的節(jié)點(diǎn)的完全建立的網(wǎng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都與一個(gè)用戶聯(lián)系，這個(gè)用戶可能是自然人或諸如公司、大學(xué)等等的組織。每個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)一般作為這個(gè)用戶專用的連接的終點(diǎn)(也就是作為數(shù)據(jù)傳輸源和接收器)，并且也作為其它節(jié)點(diǎn)的傳輸數(shù)據(jù)的分布式網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成整體所需的部分?？赡苡袩o用戶的節(jié)點(diǎn)，無用戶的節(jié)點(diǎn)被系統(tǒng)操作員操作，以便為系統(tǒng)的用戶提供更好的地理覆蓋范圍。使用的頻率可能是，例如至少大約1GHz。也可以使用大于2.4GHz或4GHz的頻率。實(shí)際上可以使用28GHz、40GHz、60GHz或甚至200GHz的頻率。在無線電頻率以上，諸如數(shù)量級(jí)為100,000GHz(紅外區(qū))的其它更高的頻率也能被使用。
在網(wǎng)狀通訊系統(tǒng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過獨(dú)立的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線傳輸鏈接與一個(gè)或多個(gè)相鄰的節(jié)點(diǎn)鏈接。如果在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中兼?zhèn)溆兄欣^功能，則它可以通過網(wǎng)路以不同路徑發(fā)送信息。信息以一系列的“跳躍”圍繞系統(tǒng)從節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)從源頭傳輸?shù)侥康牡亍Ｍㄟ^適當(dāng)?shù)剡x擇節(jié)點(diǎn)的相互連接，有可能構(gòu)成提供多條可選路徑的網(wǎng)絡(luò)，這樣能改善服務(wù)的有效性。
網(wǎng)狀通訊系統(tǒng)通過沿著兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間直的視線，例如用高定向的光束，定向點(diǎn)到點(diǎn)的無線傳輸能夠更有效地使用頻譜。這樣使用空間定向的傳輸減小了在其它空間區(qū)域的不希望的傳輸?shù)乃?，并且也提供顯著的定向增益，這樣使用空間定向傳輸作為節(jié)點(diǎn)之間的連接，使連接比用較小定向光束能達(dá)到更遠(yuǎn)的跨越范圍。相反，蜂窩系統(tǒng)必須跨越一個(gè)廣闊的空間區(qū)域傳輸，以便支持點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳輸。在蜂窩系統(tǒng)中通常是通過設(shè)有一個(gè)蜂窩系統(tǒng)的基站做到這一點(diǎn)，基站發(fā)射一個(gè)無線電波束，這個(gè)波束有方位角(通常是60度、120度的扇形或全向的)非常寬的波束寬度。但它在垂直面(elevation)內(nèi)有較窄的波束寬度，也就是說從蜂窩系統(tǒng)的基站發(fā)射出的波束通常相對(duì)在水平方向是平展的和寬的。
除改進(jìn)的譜效率外，網(wǎng)狀通信系統(tǒng)通過使用引導(dǎo)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線傳輸?shù)母咴鲆嫣炀€能夠從改進(jìn)的性能受益，由此也改進(jìn)這種傳輸?shù)馁|(zhì)量。另外，網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以提供改善的覆蓋，因?yàn)楦鞣N各樣的無線鏈接的方向可以被調(diào)整以引導(dǎo)無線傳輸繞過障礙物。
可以設(shè)想一種由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接的靜態(tài)結(jié)構(gòu)組合而成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，在這種靜態(tài)結(jié)構(gòu)中鏈接的方向在安裝時(shí)被確定。然而，如果節(jié)點(diǎn)能改變一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接的方向，那么改善的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是可能的。這種改變鏈接的方向和結(jié)構(gòu)的能力可以被用于支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)和發(fā)展，因?yàn)樗馕吨?jié)點(diǎn)能重新安排節(jié)點(diǎn)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接。
在一個(gè)典型的網(wǎng)狀通信系統(tǒng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要支持多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線鏈接，每個(gè)無線鏈接都使節(jié)點(diǎn)與一個(gè)相應(yīng)的其它節(jié)點(diǎn)聯(lián)系。為了支持這樣多路的無線鏈接和能夠改變一個(gè)或多個(gè)無線鏈接的方向，最好節(jié)點(diǎn)能控制用來沿著鏈接發(fā)射和接收無線傳輸?shù)奶炀€。
在WO-A-94/26001中披露了能控制用在無線局域網(wǎng)中的天線的裝置。在這個(gè)特殊的例子中描述到，三個(gè)筒狀天線被設(shè)置成一個(gè)在另一個(gè)之上，第四個(gè)、全向的天線位于這三個(gè)筒狀天線之上。每個(gè)筒狀(pillbox)天線大體上由兩部分組成，一個(gè)固定的基礎(chǔ)部分和一個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的上部或反射器部分。每個(gè)筒狀天線具有一個(gè)扇形形式的反射/接收輻射圖。借助于能轉(zhuǎn)動(dòng)的反射器部分，扇形的方向能圍繞一個(gè)水平的平面被轉(zhuǎn)動(dòng)。重要的是，僅僅是每個(gè)筒狀天線的一部分被轉(zhuǎn)動(dòng)，而不是各個(gè)筒狀天線的全部。每個(gè)筒狀天線的固定的基礎(chǔ)部分能使傳送波導(dǎo)管通過筒狀天線和全向天線之間。因?yàn)橛糜谕矤钐炀€的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，這些傳送波導(dǎo)管被定位在筒狀天線的旋轉(zhuǎn)軸線之外，特別是在筒狀天線的外側(cè)。這本身又意味著，傳送波導(dǎo)管不可避免地妨礙用于筒狀天線至少某個(gè)方向的從筒狀天線處的發(fā)射或在筒狀天線處的接收。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種用于支承多個(gè)天線的支承結(jié)構(gòu)，這種支承結(jié)構(gòu)具有多個(gè)天線支架，每個(gè)支架至少支承一個(gè)天線，每個(gè)天線支架具有第一和第二末端；每個(gè)天線支架被支承用以圍繞第一和第二末端之間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；至少一個(gè)天線支架能選擇性地相對(duì)于這個(gè)或每個(gè)其他的天線支架轉(zhuǎn)動(dòng)，使得由上述至少一個(gè)天線支架支承的天線隨同轉(zhuǎn)動(dòng)。
因?yàn)樵诿糠N情況下整個(gè)天線支架都能轉(zhuǎn)動(dòng)，裝配在天線支架上的天線不可避免地隨同轉(zhuǎn)動(dòng)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸線是明顯離開的，這意味著天線的饋線可以簡(jiǎn)單地適應(yīng)沿著轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。這也簡(jiǎn)化了用于支承結(jié)構(gòu)的機(jī)械裝置及其部件，并且也使在天線饋線中的損失被減到最小。另外，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)中，與扇形系統(tǒng)或準(zhǔn)扇形系統(tǒng)相反，所使用的波束寬度與實(shí)際能在傳輸頻率上實(shí)現(xiàn)的一樣窄。這又意味著任何較大尺寸的物理障礙物都可能對(duì)發(fā)射或接收的波束有顯著不利的影響。例如，參考WO-A-94/26001中的裝置，波導(dǎo)管在天線的某個(gè)方向妨礙天線，工作在28GHz的波導(dǎo)管可能大約1.5cm寬。這樣的障礙物不僅在某個(gè)方向完全遮蔽天線，而且也影響在其他方向的輻射方向圖。在通信系統(tǒng)中按照批準(zhǔn)的頻率工作，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)(如由ETSI設(shè)定的規(guī)定)這一般是不許可的。(這里應(yīng)當(dāng)指出，許多無線局域網(wǎng)在沒有被批準(zhǔn)的頻率下工作，因此一般不討論無線局域網(wǎng)。)在使用中，支承結(jié)構(gòu)一般垂直布置，一個(gè)天線支架垂直地定位于其它的天線支架之上。
至少兩個(gè)天線支架優(yōu)選端-對(duì)-端地布置，即一個(gè)上述天線支架的第一末端與另一個(gè)上述天線支架的第二末端相對(duì)。
每個(gè)天線支架最好能獨(dú)立于每個(gè)其他的天線支架地轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)際上在典型的實(shí)施例中，當(dāng)一個(gè)天線支架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一般需要把第一個(gè)天線之上緊挨著的天線支架轉(zhuǎn)回到原始位置，以便把除了這一個(gè)天線支架之外的所有天線支架都保持它們的原始位置。
轉(zhuǎn)動(dòng)裝置必須設(shè)置用于將一個(gè)天線支架相對(duì)于一相鄰的天線支架轉(zhuǎn)動(dòng)。
可以設(shè)置多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，每個(gè)都用于將一相應(yīng)的天線支架相對(duì)于一相鄰的天線支架轉(zhuǎn)動(dòng)。
這個(gè)或每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置可以有固定于上述天線支架之一的電動(dòng)機(jī)和在相鄰天線支架上的齒圈，該齒圈能被相對(duì)于其他天線支架轉(zhuǎn)動(dòng)上述天線支架之一的電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)地嚙合。
第一個(gè)上述天線支架可以具有與相鄰的第二個(gè)天線支架的第二末端相對(duì)的第一末端，用于第二個(gè)天線支架的軸承可以有在上述第一個(gè)天線支架的第一末端上的第一個(gè)環(huán)形的軸承半體和在上述的第二個(gè)天線支架的第二末端上的第二個(gè)環(huán)形的軸承半體。
每個(gè)天線支架最好能獨(dú)立于每個(gè)其它的天線支架轉(zhuǎn)動(dòng)。
相應(yīng)的天線可以被安裝在每個(gè)天線支架上，用來發(fā)射和接收無線信號(hào)。
相應(yīng)的波導(dǎo)管可以沿著每個(gè)天線支架的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線安置，用來在安裝于上述的天線支架中的天線和無線電收發(fā)機(jī)之間引導(dǎo)電磁波。
在一個(gè)實(shí)施例中，至少兩個(gè)相鄰的天線支架有重合的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線、包括安裝在上述相鄰天線支架之一中的無線電收發(fā)機(jī)的支承裝置、安裝在上述相鄰天線支架的另一個(gè)中的天線、第一波導(dǎo)管和第二波導(dǎo)管，第一波導(dǎo)管以第一末端連接于上述無線收發(fā)機(jī)，而以第二末端上連接于第二波導(dǎo)管的第一末端，第二個(gè)波導(dǎo)管的第二末端被連接于上述的天線，第一和第二波導(dǎo)管之間的連接是能轉(zhuǎn)動(dòng)的連接，以便使第一和第二波導(dǎo)管能像上述相鄰的天線支架彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一樣彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。能轉(zhuǎn)動(dòng)的連接具有與上述相鄰的天線支架的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。在只需要一個(gè)單獨(dú)的能轉(zhuǎn)動(dòng)的連接并使相鄰的天線支架相互獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這種布置能以簡(jiǎn)單的方式把無線收發(fā)機(jī)分配到安裝在一個(gè)天線支架中的一個(gè)上的天線和安裝在上述的相鄰的天線支架中的另一個(gè)中的天線之間。
支承裝置可以具有外部的天線屏蔽器。
支承裝置可以具有外部的天線屏蔽器，至少一個(gè)天線支架的軸承至少部分地由天線屏蔽器構(gòu)成。
至少一個(gè)天線支架可以至少部分地由對(duì)于被支承結(jié)構(gòu)支承的天線發(fā)射的頻率不透明的不透明(opaque)材料構(gòu)成。
最末端的天線支架可以能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在支承結(jié)構(gòu)的固定的基座上，支承結(jié)構(gòu)具有使上述最末端的天線支架相對(duì)于基座轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。
每個(gè)天線支架最好被軸承支承，軸承被構(gòu)造和設(shè)置成明顯地離開每個(gè)天線支架的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。這使得天線饋電裝置、電線等能適于沿著轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種無線電收發(fā)設(shè)備，這種設(shè)備具有至少兩個(gè)天線，每個(gè)天線能獨(dú)立地圍繞其自身的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；以及，至少一個(gè)連接于上述的至少兩個(gè)天線中的每一個(gè)的無線電收發(fā)機(jī)，無線電收發(fā)機(jī)能相對(duì)于上述的至少兩個(gè)天線中的每一個(gè)獨(dú)立地圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
至少兩個(gè)天線的和至少一個(gè)無線電收發(fā)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線最好平行或重合。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供一種用于能轉(zhuǎn)動(dòng)地把兩個(gè)波導(dǎo)管連接在一起的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器，這種轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器具有第一個(gè)波導(dǎo)管段；第二個(gè)波導(dǎo)管段；具有被絕緣體分離的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的同軸傳輸段，用于把在第一個(gè)波導(dǎo)管段的波導(dǎo)管傳輸借助同軸傳輸段與在第二個(gè)波導(dǎo)管段中的波導(dǎo)管傳輸相耦合；以及，在使第一個(gè)波導(dǎo)管相對(duì)于第二個(gè)波導(dǎo)管獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，把第一個(gè)波導(dǎo)管和第二個(gè)波導(dǎo)管保持在一起的夾子。
這樣的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器特別是用在上述的把一個(gè)天線支架中的波導(dǎo)管與相鄰的天線支架中的波導(dǎo)管相連接的支承結(jié)構(gòu)中。然而，轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器也可以用于其它的用途。轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器可供被連接的波導(dǎo)管之間的轉(zhuǎn)動(dòng)用，以及，在優(yōu)選的實(shí)施例中，使波導(dǎo)管簡(jiǎn)單地連接在一起，并且如果需要，還可以被拆開。
同軸傳輸段最好是軸對(duì)稱的。
同軸傳輸段的外導(dǎo)體可以由第一波導(dǎo)管段的凸緣構(gòu)成。夾子可以被安裝到第二波導(dǎo)管段中，并且這樣設(shè)置，使得當(dāng)?shù)谝缓偷诙▽?dǎo)管段組裝在一起時(shí)，第一波導(dǎo)管段的凸緣可以被推進(jìn)夾子中并被夾子卡住。
夾子基本上是圓筒形的，并且有多個(gè)彈性的腿，在腿的自由端有朝向里面的突起，當(dāng)?shù)谝缓偷诙▽?dǎo)管段相互組裝在一起時(shí)，這些自由端被卡在第一波導(dǎo)管段的凸緣的后面。


現(xiàn)在參考附圖通過例子對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式予以說明，其中圖1是按照本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的部分剖視圖、部分分解的透視圖；圖2是圖1的支承結(jié)構(gòu)的天線支架的縱向剖開的透視圖；圖3是圖1的支承結(jié)構(gòu)的軸承的細(xì)部剖開的透視圖；圖4是按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器的實(shí)施例的縱向剖視圖；圖5是圖4的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器的局部透視圖；圖6是圖4的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器的夾子的透視圖；圖7和8分別是按照本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例的示意透視圖和示意縱剖視圖；圖9和10分別是按照本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例的示意透視圖和示意縱剖視圖；圖11是網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡(luò)的一部分的示意圖；圖12a和12b示出由網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡(luò)的天線發(fā)射的波束的典型輻射圖的例子；以及圖13a和圖13b示意地示出一個(gè)天線的實(shí)施例的后視圖和側(cè)向剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參看圖1至3，示出用于支承多個(gè)天線11的支承結(jié)構(gòu)10的第一個(gè)例子。支承結(jié)構(gòu)10在使用中通常與如上和如下進(jìn)一步描述的網(wǎng)狀通信系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)有關(guān)系，在這種通信系統(tǒng)中許多節(jié)點(diǎn)使用許多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線電線路相互聯(lián)系。
在這個(gè)例子中示出，支承結(jié)構(gòu)10基本上是圓筒狀的。這個(gè)例中的每個(gè)天線11適合于發(fā)射或接收無線電頻率或更高的頻率，例如2.4GHz、4GHz、28GHz、40GHz、60GHz或甚至200GHz；超過無線電頻率的范圍，其它更高的頻率，例如大約100,000GHz(紅外)數(shù)量級(jí)也可能被使用。每個(gè)天線11背向支承結(jié)構(gòu)10的中心縱向軸線12。在這個(gè)例子中每個(gè)天線11形狀都是橢圓形的，并且其短軸與支承結(jié)構(gòu)10的中心縱向軸線12平行，而其長(zhǎng)軸與中心縱向軸線12成直角。在使用中，支承結(jié)構(gòu)10一般垂直取向，使其中心縱向軸線12垂直，并因此使每個(gè)天線11一般沿基本在垂直方向(elevation)上集中在水平面上的方向發(fā)射和接收，即通常在這個(gè)水平面的大約±5°內(nèi)。
每個(gè)天線11被安裝在它自己的天線支架13內(nèi)。在這個(gè)例子中示出，每支承一個(gè)相應(yīng)的天線11有四個(gè)天線支架13。為了經(jīng)濟(jì)地制造，最好所有的天線支架13都基本相同(即除次要的或無關(guān)緊要的區(qū)別外，包括那些由制造過程中的變動(dòng)所可能引起的區(qū)別，結(jié)構(gòu)和/或功能上彼此相同)。
在這個(gè)例子中的每個(gè)天線支架13一般都是圓形截面的空心圓柱形。每個(gè)天線支架13都能圍繞通過天線支架13的第一或上端15和第二或下端16的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線14轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)天線支架13的圓筒形側(cè)壁17在一側(cè)設(shè)有凹入部分以容納天線11，并且設(shè)有螺釘固定孔18，它可以容納用于把天線11固定于天線支架13的螺釘。在這個(gè)例子中，外天線屏蔽器20包圍著天線支架13。
為了使各種部件制造簡(jiǎn)單和為了減少能轉(zhuǎn)動(dòng)的波導(dǎo)管聯(lián)結(jié)器的數(shù)量(下面進(jìn)一步討論)，最好所有能轉(zhuǎn)動(dòng)的天線支架13的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線14都相互重合，并且最好所有能轉(zhuǎn)動(dòng)的天線支架13的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線14都與支承結(jié)構(gòu)10的中心縱向轉(zhuǎn)動(dòng)軸線12重合。
天線支架13末端對(duì)末端地垂直堆疊，使一個(gè)天線支架13的第一末端15與相鄰的天線支架13的第二末端16相對(duì)。最下邊的天線支架13的第二或下端16與圓柱形的基座單元19相對(duì)，基座單元19在使用中是不動(dòng)的，并且一般被固定在用戶的房屋上。在這個(gè)例子中在圖1至3中示出，相鄰的天線支架13用軸承30連接在一起，軸承30設(shè)置在天線支架13之間的連接處，并且使相鄰的天線支架13能相互相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。類似的軸承30設(shè)置在最下邊的天線支架13和基座單元19之間的連接處，使最下邊的天線支架13能相對(duì)于基座單元19轉(zhuǎn)動(dòng)。
在相鄰的天線支架13之間的軸承30包括一個(gè)形成在最下邊的天線支架13的第一或上端15上的第一軸承半體31和一個(gè)形成在上面的天線支架13的下或第二端16上的第二軸承半體32。下邊的軸承半體31有徑向向外突出的凸緣33，凸緣33在其上表面有一環(huán)形槽34。類似地，上軸承半體32有徑向向外突出的凸緣35，凸緣35有與下軸承半體31的環(huán)形槽34相對(duì)的V形的環(huán)形槽36。相對(duì)的環(huán)形槽34，36形成容納滾珠軸承的(未畫出)的溝道，并且使天線支架13能彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。類似的布置可以用于支承結(jié)構(gòu)10的最下邊的天線支架13和基座單元19之間的軸承30。
在這個(gè)例子中示出，在每個(gè)天線支架13的第二或下端16上的徑向凸緣35有多個(gè)分離的下垂的腿37，每個(gè)腿37在其自由端都設(shè)有向里的卷邊38。卷邊38貼合在相鄰的天線支架13的第一或上端15上的鄰接的徑向凸緣33之下，或貼合在用于最下邊的天線支架13的基座單元19的相應(yīng)結(jié)構(gòu)之下，以便使天線支架13和基座單元19能簡(jiǎn)單地、但牢固的夾在一起。
在圖1至3中示出的實(shí)施例中的用于天線支架13的軸承30由分別在相鄰的天線支架13以及最下邊的天線支架13和基座單元19上的軸承半體31、32相配合構(gòu)成，軸承也可以由其它的布局構(gòu)成。例如，軸承30的整體可以由獨(dú)立構(gòu)成天線支架13的分離的部件構(gòu)成。在其它的可供選擇的布局中，用于任何特別的天線支架13的軸承30可以設(shè)在這個(gè)天線支架13和外天線屏蔽器20或其他的外部結(jié)構(gòu)之間，使天線支架13能轉(zhuǎn)動(dòng)地被天線屏蔽器20或其他的外部結(jié)構(gòu)支承。
在這些布局的任何一個(gè)中，軸承30使相鄰的天線支架13之間和最下邊的天線支架13和基座單元19之間能整體地自由轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，它也可以根據(jù)需要限制一個(gè)天線支架13相對(duì)于它的一個(gè)或多個(gè)天線支架轉(zhuǎn)動(dòng)的量，例如防止支承結(jié)構(gòu)10中的電纜被過度卷繞或被纏繞。為了使任何一個(gè)天線支架13能滿360°轉(zhuǎn)動(dòng)，相鄰的天線支架13應(yīng)該彼此相對(duì)能被轉(zhuǎn)動(dòng)720°或最好超過720°。
為了使一個(gè)天線支架13能相對(duì)于相鄰的天線支架轉(zhuǎn)動(dòng)，一驅(qū)動(dòng)裝置，例如電動(dòng)機(jī)50，被固定在每個(gè)天線支架13內(nèi)部朝向它的第二或下端16。其它的驅(qū)動(dòng)裝置，特別是提供步進(jìn)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)裝置是可能的，例如包括液壓的、氣動(dòng)的、或棘輪型的驅(qū)動(dòng)裝置。電動(dòng)機(jī)50具有一齒輪51，齒輪51與相鄰的天線支架13的齒圈53的向里的齒52嚙合，齒圈53設(shè)置在每個(gè)天線支架13的第一或上端15。當(dāng)電動(dòng)機(jī)50被啟動(dòng)以轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪51時(shí)，在齒輪51和齒圈53之間的嚙合使天線支架13彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)50最好是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以便精細(xì)地和靈敏地控制天線支架13的運(yùn)動(dòng)。也要看到，上部的相鄰天線支架13在電動(dòng)機(jī)50的作用下在那個(gè)天線支架13上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，最下邊的相鄰天線支架13保持相對(duì)靜止不動(dòng)。在最下邊的天線支架13和基座單元19之間設(shè)有相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)和齒圈裝置(未畫出)，以便能使最下邊的天線支架13能相對(duì)于基座單元19轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)在圖1至3所示出的實(shí)施例的天線支架13通過在一個(gè)天線支架上的電動(dòng)機(jī)50與在直接下邊的天線支架13或基座單元19上的齒圈53的嚙合被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在這種情況下在此如果設(shè)有一外天線屏蔽器20或其他的外部結(jié)構(gòu)，那么天線支架13被具有一驅(qū)動(dòng)設(shè)備，例如電動(dòng)機(jī)被轉(zhuǎn)動(dòng)，寧可在每個(gè)天線支架13和天線屏蔽器20或其他的外部結(jié)構(gòu)之間動(dòng)作，而不是如上述的例子那樣在相鄰的天線支架13/基座單元19之間動(dòng)作。
上述的支承結(jié)構(gòu)10使每個(gè)天線支架13能圍繞它的轉(zhuǎn)動(dòng)軸14完全獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)至少滿360°。這使得每個(gè)天線11能指向任何方向的方位。也可以理解，例如如果需要轉(zhuǎn)動(dòng)任何個(gè)別的天線支架13，不過要把在這個(gè)天線支架13之上的天線支架13保持在現(xiàn)在的位置上，在圖1中示出的裝置中由作用在相鄰的天線支架13或最低的天線支架13和基座單元19之間的力導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)(而不是例如由于作用于外天線屏蔽器20的力)，如果一個(gè)天線支架13被轉(zhuǎn)動(dòng)通過某一轉(zhuǎn)動(dòng)角度，就需要在緊挨著這個(gè)天線支架13之上的天線支架13沿相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度。換句話說，如果一個(gè)天線支架13被轉(zhuǎn)動(dòng)，通常需要轉(zhuǎn)動(dòng)緊挨著這個(gè)第一個(gè)天線支架13之上的天線支架13返回它的原始位置，以便把除這一個(gè)天線支架13之外的所有其它的天線支架13保持在其原始位置。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施中，用于轉(zhuǎn)動(dòng)天線支架13的控制系統(tǒng)被這樣設(shè)置，使得自動(dòng)地使被轉(zhuǎn)動(dòng)的天線支架13之上的天線支架13產(chǎn)生準(zhǔn)確相等的和相反的轉(zhuǎn)動(dòng)。這通過串聯(lián)和反相的連接相鄰天線支架13的電動(dòng)機(jī)50就能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。
天線支架13所有上述的轉(zhuǎn)動(dòng)都能在與支承結(jié)構(gòu)10有關(guān)的適當(dāng)編程的控制器的控制下自主地或至少半自主地實(shí)現(xiàn)。這可以例如在操作者遠(yuǎn)程的控制下實(shí)現(xiàn)，或者通過使天線支架13每個(gè)都轉(zhuǎn)動(dòng)直到來自合適節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)信號(hào)在每個(gè)天線11上被接收到，這樣使得天線11去“尋找”其它合適定位的節(jié)點(diǎn)。
在圖1至3示出的例子中，每隔一個(gè)天線支架13都裝有一個(gè)單個(gè)的無線電收發(fā)機(jī)單元60，盡管其它的布置，例如一個(gè)單個(gè)的無線電收發(fā)機(jī)單元用于所用的天線也是可行的。一般地，無線收發(fā)機(jī)單元60是射頻模塊。無線電收發(fā)機(jī)單元60含有所有通過天線11發(fā)射和接收信號(hào)的必需的電路。每個(gè)無線電收發(fā)機(jī)單元60為同一個(gè)天線支架13中的天線11服務(wù)，也為相鄰天線支架13中的天線11服務(wù)(在這個(gè)例子中示出，為下面的天線支架13)。在這個(gè)例子中示出，以微波頻率(大約1GHz或更高)無線傳輸?shù)教炀€11和從天線11發(fā)出，用波導(dǎo)管100將射頻模塊60連接于各個(gè)天線11。
像所有的軸承和轉(zhuǎn)動(dòng)部件都設(shè)置成離開支承結(jié)構(gòu)10的中心縱向軸線12和天線支架13的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線14一樣，上述的裝置明顯離開支承構(gòu)件10的中心縱向軸線12和天線支架13的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線14。這使得波導(dǎo)管100或其他的天線饋線能部分地沿著支承構(gòu)件10的中心縱向軸線12和天線支架13的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線14通過。
現(xiàn)在參看圖4至6，這里示出轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101的例子。轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101在上述支承結(jié)構(gòu)10的例子中特別用于將一個(gè)天線支架13中的波導(dǎo)管100與相鄰的天線支架13中的波導(dǎo)管100連接，雖然轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101也可以用于其它的用途。轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線X沿著天線支架13的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線12。轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101的第一或上波導(dǎo)管段102與上邊的天線支架13中的波導(dǎo)管100連接，波導(dǎo)管100又與上邊的天線支架13中的無線電收發(fā)機(jī)單元60連接。轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101的第二波導(dǎo)管段103與下邊的天線支架13中的波導(dǎo)管100連接，該波導(dǎo)管100又與下邊的天線支架13中的天線11連接。與第一個(gè)波導(dǎo)管段102連接的第一波導(dǎo)管過渡段104把在第一個(gè)波導(dǎo)管段102中的波導(dǎo)管傳輸變換為同軸傳輸，反過來也一樣。同軸傳輸段105進(jìn)行同軸傳輸?？梢岳斫?，同軸傳輸段105具有軸對(duì)稱的傳輸圖形。與第二波導(dǎo)管段103連接的第二波導(dǎo)管傳輸段106把在第二波導(dǎo)管段103中的波導(dǎo)管傳輸變換為同軸傳輸，反過來也一樣。
同軸傳輸段105的外導(dǎo)體由第一波導(dǎo)管段102的凸緣107充當(dāng)。凸緣(nose)107的方向沿著連接器101的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線X的方向，并且插入第二波導(dǎo)管段103的凹座108中。彈性的夾子109，可能是塑料的，使凸緣107保持在凹座108中，以將第一和第二波導(dǎo)管段102、103固定在一起。單獨(dú)示出在圖5中的夾子109基本上是圓筒形的，具有一個(gè)徑向向外突出的環(huán)形的凸緣110和多個(gè)下垂的腿111。在組裝好的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101中，環(huán)形凸緣110插入凹座108的環(huán)形槽112中，以便把夾子109固定在第二波導(dǎo)管段103上，腿111圍繞第一波導(dǎo)管段102的凸緣107。在腿111的自由端上的向里的突起113卡入在凸緣107后面的環(huán)形槽114，從而把第一和第二波導(dǎo)管段102、103固定在一起。
第一波導(dǎo)管段102的凸緣107有一個(gè)中心的帶肩的通孔115，它用于容納作為同軸傳輸段105的中心導(dǎo)體的銷子116。最好由低損耗絕緣材料，例如PTFE制成的絕緣套117，在凸緣107中圍繞著銷子116的大部分以形成同軸傳輸段的中心部分。在銷子116與第一和第二波導(dǎo)管段102、103之間的氣隙118用于形成在絕緣套117之上和之下的同軸傳輸段?？梢钥闯?，第一波導(dǎo)管段102的帶肩的通孔115和第二波導(dǎo)管段103的相接合的表面使絕緣套117固定就位。這樣選擇銷子116、絕緣套117，以及氣隙118的尺寸，使得在波導(dǎo)管過渡段104、106和同軸傳輸段105之間在工作頻率上傳輸阻抗達(dá)到電匹配，并且降低傳輸?shù)膿p耗和反射。類似地，在凸緣107的末端上外導(dǎo)體的厚度(即接合處的徑向深度)最好選擇為對(duì)應(yīng)于以徑向傳輸模式工作頻率的四分之一波長(zhǎng)的距離，以限制通過接合處電磁輻射的泄漏，并且減少傳輸損耗和反射。
當(dāng)接合處被組裝好后，凸緣107的末端和第二波導(dǎo)管段103的接合表面就在同軸傳輸段的外導(dǎo)體上形成電連結(jié)。在一種可選的裝置中，最好能夠在凸緣107的末端和第二波導(dǎo)管段103鄰接的表面之間設(shè)有低損耗絕緣材料制成的薄的絕緣墊圈119或氣隙，以形成電絕緣接觸。方便地，墊圈119由也具有低摩擦的材料，例如PTFE(聚四氟乙烯)制造。
第一波導(dǎo)管段102被做成兩個(gè)半體，兩個(gè)半體可以用某些合適的措施，例如螺釘、膠粘劑等固定在一起。第一波導(dǎo)管段102中空的內(nèi)部形成矩形截面的波導(dǎo)管腔。第一波導(dǎo)管段102的形狀這樣構(gòu)成，即，波導(dǎo)管腔的寬邊的方向最初從鄰接其末端的連接的波導(dǎo)管100開始平行于轉(zhuǎn)動(dòng)軸X延伸，然后經(jīng)由一個(gè)基本上U形的彎曲部與第一波導(dǎo)管段102垂直地，然后平行地，然后再垂直于在鄰接于其第二末端的凸緣107的轉(zhuǎn)動(dòng)軸X。在組裝好的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101中，銷子116穿過一個(gè)在第一波導(dǎo)管102壁上的小的圓孔120進(jìn)入第一波導(dǎo)管段102的腔室內(nèi)。
第二波導(dǎo)管段103同樣被做成兩個(gè)半體，兩個(gè)半體可以用某些合適的措施，例如螺釘、膠粘劑等固定在一起。第二波導(dǎo)管段103中空的內(nèi)部形成矩形截面的波導(dǎo)管腔。第二波導(dǎo)管段103的形狀這樣構(gòu)成，即，波導(dǎo)管腔的寬邊的方向最初從鄰接于其末端的波導(dǎo)管100開始平行于轉(zhuǎn)動(dòng)軸X延伸，然后在與其第二末端鄰接的容納第一波導(dǎo)管段102的凸緣107的凹座108處垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)軸X。在組裝好的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101中，銷子116穿過一個(gè)在第一波導(dǎo)管102壁上的小的圓孔120進(jìn)入第二波導(dǎo)管段103的腔室中。
為了組裝兩個(gè)相鄰的天線支架13，兩個(gè)第一波導(dǎo)管段102半體與銷子116和定位在凸緣107中的絕緣套管117一起被固定。組裝好的第一波導(dǎo)管段102然后被連接到上邊的天線支架13中的波導(dǎo)管100上(在這個(gè)例子中波導(dǎo)管100被連結(jié)到上邊的天線支架13中的無線收發(fā)模塊60上)。兩個(gè)第二波導(dǎo)管段103半體同樣地與插在環(huán)形槽112中的夾子109的環(huán)形凸緣110一起被固定。組裝好的第二波導(dǎo)管段103然后被連接在下邊的天線支架13中的波導(dǎo)管100上(在這個(gè)例子中波導(dǎo)管100被連接在下邊的天線支架13中的天線11上)。然后兩個(gè)天線支架13被組裝在一起，把轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101的第一和第二波導(dǎo)管段102、103也組裝在一起。在組裝時(shí)，夾子109的腿111覆蓋在凸緣107上直到朝向內(nèi)部的突起113進(jìn)入凸緣107后面的槽114，這樣把第一和第二波導(dǎo)管段102、103固定在一起。如果需要的話，通過施加適度的力將向里的突起111與槽114分離，就能夠拆下轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101。這樣夾子109能使第一和第二波導(dǎo)管段102、103容易地連接，以及如果需要，也容易地分離。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在如上所述的同軸傳輸段105中傳輸微波或類似的頻率時(shí)，電磁場(chǎng)對(duì)于同軸軸線(這個(gè)軸線既平行于內(nèi)導(dǎo)體116也平行于外導(dǎo)體117)是圓形對(duì)稱的。這個(gè)特性使得同軸傳輸段105能不影響傳輸效率地圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，上述的裝置保證同軸傳輸段105盡可能的短，以便使傳輸損失最小。
可以理解，傳輸可以從第一波導(dǎo)管段102傳向第二波導(dǎo)管段103，或反過來也一樣，這是根據(jù)與第二波導(dǎo)管段103連接的天線11是在接收還是在發(fā)射。
上述的和特別是由圖1至3示出的裝置，可選擇地和圖4至6的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器101一起，使在一個(gè)天線支架13中的天線11和在相鄰的天線支架13中的天線11共用一個(gè)單獨(dú)的射頻模塊或無線電收發(fā)機(jī)單元60，而使這兩個(gè)天線支架13仍然能彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在無線電收發(fā)機(jī)單元60和天線11之間的任何接合處只需要使單個(gè)的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器達(dá)到最大。用于支承結(jié)構(gòu)的可替換的裝置也是可以的。
例如，參看圖7和8，其中示出支承結(jié)構(gòu)10的第二個(gè)實(shí)施例。具有與上述的部件相同或相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)和功能的部件一般具有相同的附圖標(biāo)記，也不再說明。
在圖7和8的實(shí)施例中，在專用的無線電收發(fā)機(jī)支架80的每一邊都設(shè)有天線支架13，無線電收發(fā)機(jī)支架80是與天線支架13同軸的單獨(dú)的部件。無線電收發(fā)機(jī)支架80包含有公共的無線電收發(fā)機(jī)單元60，無線電收發(fā)機(jī)單元60通過各自的波導(dǎo)管100連接到兩個(gè)天線11上。為了使天線支架13能相對(duì)于無線電收發(fā)機(jī)支架80轉(zhuǎn)動(dòng)，在波導(dǎo)管100與在無線電收發(fā)機(jī)支架80中的公共無線電收發(fā)機(jī)單元60之間分別設(shè)有能轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)結(jié)器101?？梢岳斫猓M管在圖中沒有畫出，設(shè)有用于轉(zhuǎn)動(dòng)天線支架13的軸承和裝置，在所有情況下，或是在天線支架13和無線電收發(fā)機(jī)支架80之間或是在天線支架13和外天線屏蔽器或其它的外部結(jié)構(gòu)之間，都與上面討論的一樣。
支承結(jié)構(gòu)10的第三個(gè)實(shí)施例示出在圖9和10中。同樣，具有基本與上述的部件相同或相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)和功能的部件具有相同的附圖標(biāo)記，也不再說明。在第三個(gè)實(shí)施例中，圖7和8的裝置通過在每一端添加一個(gè)天線支架13實(shí)際上被延長(zhǎng)。在示出在圖9和10的實(shí)施例中，環(huán)形軸承30被裝在外天線支架13和內(nèi)天線支架13之間。
在這個(gè)實(shí)施例中單獨(dú)的公共無線電收發(fā)機(jī)單元60為所有的天線11服務(wù)。公共的無線電收發(fā)機(jī)單元60和最里邊的天線11之間的連接可以與參照?qǐng)D7和8在上面說明的第二個(gè)實(shí)施例的一樣。對(duì)于公共無線電收發(fā)機(jī)單元60和最外邊的天線11之間的連接，另外的波導(dǎo)管100從公共無線電收發(fā)機(jī)單元60出發(fā)穿過最里邊的天線支架13到達(dá)裝在最里邊和最外邊的天線支架13的界面上的各自能轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)結(jié)器101。在最外邊的天線支架13中的另外的各自的波導(dǎo)管100通過能轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)結(jié)器101和在最外邊的天線支架13內(nèi)的天線11之間。
作為對(duì)在圖1至10中示出的實(shí)施例的改進(jìn)，吸收電磁輻射的材料，例如加碳的塑料，可以混在某些或所有天線支架13的材料中以吸收來自天線11和/或無線電發(fā)射單元60的不希望有的電磁輻射。作為另外一個(gè)實(shí)施例，反射材料，例如涂金屬的塑料，可以被用于某些或所有天線支架13的材料以形成對(duì)天線支架13的里面的東西的電磁屏蔽。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，通過把吸收或反射材料加入轉(zhuǎn)動(dòng)的天線支架13，吸收/反射性能與天線11的角度位置無關(guān)地以不變的方式影響電磁輻射的輻射方向圖，從而可以保證電磁性能基本上與天線11的方向無關(guān)。
改進(jìn)的另外一個(gè)實(shí)施例這樣構(gòu)筑每個(gè)天線支架13的圓筒形側(cè)壁17，使它形成對(duì)，例如雨、雪等的環(huán)境保護(hù)。這可以通過使用防水材料構(gòu)筑圓筒形的側(cè)壁17，并且在天線支架13之間設(shè)置不透水的密封實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)該意識(shí)到，任何的環(huán)境保護(hù)、電磁輻射反射和電磁輻射吸收性能都可以提供。把環(huán)境保護(hù)、電磁輻射反射和/或電磁輻射吸收性能加到天線支架13自身中意味著，不再需要外天線屏蔽器20，因?yàn)樘炀€支架13在實(shí)際上能形成它們自己的天線屏蔽器。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，通過把添加材料加在天線11的前面可以減小必須的電磁信號(hào)，并從而省掉外天線屏蔽器20可以達(dá)到全面的低的信號(hào)損失。
現(xiàn)在參看圖11，其中示意地示出如上所述的網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡(luò)501的實(shí)施例，上述的裝置可以被用在這種網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)501有許多的節(jié)點(diǎn)A-H(在圖11中只畫出了八個(gè))，這些節(jié)點(diǎn)通過在多對(duì)節(jié)點(diǎn)A-H之間的各個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸鏈接502在邏輯上和物理上相互連接，以便形成相互連接的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)A-H之間的鏈接502使用充分單方向的(即高定向的)射頻傳輸，即每個(gè)信號(hào)不是廣播的，而是指向特別的節(jié)點(diǎn)，用能沿著鏈接502在兩個(gè)方向通過的信號(hào)。傳輸頻率一般至少是1GHz，例如，可以是2.4GHz、4GHz、28GHz、40GHz、60GHz或甚至200GHz。在無線電頻率以上，其它更高的頻率，如100,000GHz的數(shù)量級(jí)(紅外區(qū))也可以被使用。
每個(gè)節(jié)點(diǎn)A-H有多個(gè)為潛在的為其它節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸鏈接而配備的天線。在典型的實(shí)施例中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)A-H有四個(gè)天線，并因而可以與多達(dá)四個(gè)或更多的其它節(jié)點(diǎn)接通。在圖11中示意地示出的實(shí)施例中，相互聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)A-H的網(wǎng)絡(luò)501與干線503連接。數(shù)據(jù)通信從干線503傳出的點(diǎn)在這里被稱為干線網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)(“TNCP”)504。TNCP504和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)1之間的連接一般是通過網(wǎng)絡(luò)插入點(diǎn)(“MIP”)505。MIP505一般包括標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)551，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)551具有與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)501的節(jié)點(diǎn)A-H相同的物理構(gòu)造，并通過饋電線連接553連接到專門的配合節(jié)點(diǎn)552。專門的配合節(jié)點(diǎn)552通過合適的(無線電)到TNCP504的鏈接554保證高的數(shù)據(jù)傳輸速率連接，配合節(jié)點(diǎn)552又有適用的設(shè)備用于在高的數(shù)據(jù)傳輸速率下發(fā)射和接收。
在通信網(wǎng)絡(luò)501中每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的天線如上所述可以被安裝在支承結(jié)構(gòu)上或無線電收發(fā)機(jī)裝置上?？梢苑奖愕馗鶕?jù)例如各個(gè)節(jié)點(diǎn)的物理或地理位置，把一種特殊型式的支承結(jié)構(gòu)或無線電收發(fā)裝置用于某些節(jié)點(diǎn)，而把不同型式的支承結(jié)構(gòu)或無線電收發(fā)裝置用于其它的節(jié)點(diǎn)。
如在我們的同樣待定的國際專利申請(qǐng)no.(代理卷號(hào)P8220WO)中描述的，每個(gè)天線11發(fā)射的波束可以是不對(duì)稱的，并且特別是最好在水平方向(azimuth)比在垂直方向(elevation)窄。這示意地示出在圖12A和12B中，在圖中畫出了被發(fā)射的波束400，其在垂直方向的波束寬度401大于在水平方向的波束寬度402。換句話說，在天線發(fā)射的波束400上，對(duì)著波束400的主波瓣405的半功率點(diǎn)403、404的角，在垂直方向上大于在水平方向上的，如由圖12A和12分別示出的。這有許多優(yōu)點(diǎn)，特別是在上文中使用節(jié)點(diǎn)之間的許多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線傳輸?shù)木W(wǎng)狀通信網(wǎng)絡(luò)中使用時(shí)?？梢岳斫?，實(shí)際上波束400可能在水平或基本水平的方向上被發(fā)射(即波束方向在垂直方向上集中在或基本集中在水平面上，也就是一般在水平面的約±5°之內(nèi))。
使用在水平方向波束寬度窄的波束，可以提高通信網(wǎng)絡(luò)501的譜效率。這是因?yàn)?，在典型的?shí)施中，相同的頻率可能被用在許多不同的空間位置上，相同頻率的重復(fù)使用可能導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的需要的信號(hào)被來自其他節(jié)點(diǎn)的不需要的信號(hào)干擾，不希望的干擾包括許多干擾的傳輸，例如由使用相同頻率的其它無線傳輸引起的同頻道干擾和由使用相鄰頻率的無線傳輸引起的相鄰頻道干擾。如上所述通過在網(wǎng)狀系統(tǒng)中使用不對(duì)稱定向的天線，能夠減少同頻道干擾和相鄰頻道干擾的合計(jì)的水平，這使得對(duì)于給定的干擾水平和/或干擾的絕對(duì)水平的降低和/或?yàn)橛脩舻脑O(shè)備服務(wù)需要的頻譜量的減少能更多地重復(fù)使用某些頻率。通常，使用在水平方向矩形的波束寬度降低譜效率。此外，假定傳輸對(duì)準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)與發(fā)射傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)可能在不同的垂直面內(nèi)，具有在垂直面內(nèi)相對(duì)寬的波束寬度(即高波束)意味著，波束最可能到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，而不用在垂直面內(nèi)調(diào)整發(fā)射天線。換句話說，實(shí)際上可能需要或甚至必須對(duì)發(fā)射節(jié)點(diǎn)的天線在水平面內(nèi)進(jìn)行控制，不對(duì)稱的波束使得發(fā)射節(jié)點(diǎn)的天線較少可能需要在垂直面內(nèi)可操控。應(yīng)該意識(shí)到，如果需要或必須使發(fā)射節(jié)點(diǎn)的天線在水平面內(nèi)是能操控的，那么上述的天線可能是能被機(jī)械地調(diào)整或被電子地調(diào)整或兩者皆可，機(jī)械的調(diào)整可被用于粗調(diào)，而電子的調(diào)整被用于細(xì)調(diào)，一旦天線指向接近正確的方向時(shí)。類似的考慮也用于接收節(jié)點(diǎn)的天線。
不對(duì)稱波束的另外的優(yōu)點(diǎn)是，能夠降低天線上的風(fēng)力載荷的影響，實(shí)際上在天線裝置被安裝在戶外時(shí)這一點(diǎn)可能很重要。例如，對(duì)于安裝在桿子或類似物上面的天線，風(fēng)力載荷的影響通常使桿子彎曲，導(dǎo)致天線支架傾斜離開水平面。天線的這種移動(dòng)可能導(dǎo)致在垂直面內(nèi)的明顯的偏離(depointing)，但在水平面內(nèi)部不產(chǎn)生或產(chǎn)生較小的偏離。具有在垂直方向較大的波束寬度意味著，天線裝置對(duì)風(fēng)力載荷偏離的影響不太敏感。
不對(duì)稱波束的再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它對(duì)天線裝置整體高度的影響。特別是，為了產(chǎn)生波束寬度在水平方向比在垂直方向窄的波束，天線一般從頂?shù)降紫鄬?duì)要短(以便在垂直方向產(chǎn)生相對(duì)較大的波束寬度)，而從邊到邊相對(duì)要寬(以便在水平方向產(chǎn)生相對(duì)較窄的波束寬度)。這意味著，對(duì)于相同的頻率和天線增益，天線裝置的整體高度可以例如比如果使用對(duì)稱波束要小?？梢岳斫?，計(jì)劃調(diào)整和美學(xué)可能意味著相對(duì)短的天線裝置是高度合乎需要的。
此外，對(duì)于給定的天線尺寸，可以通過提高頻率來實(shí)現(xiàn)較高的增益和定向性(即減小的波束寬度)。在典型的實(shí)施中，天線裝置與在上述類型的網(wǎng)狀通信系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)相聯(lián)系，這個(gè)影響可以被用于補(bǔ)償出現(xiàn)在工作在較高頻率上工作的無線傳輸鏈接中的增加的通道損失。例如，如果一節(jié)點(diǎn)被重新設(shè)計(jì)為以較高的頻率工作，而保持天線的整體尺寸不變，天線可以被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生高增益的(對(duì)于上述給定的尺寸)，而這可以補(bǔ)償工作在上述較高頻率時(shí)的增加的通道損失。
現(xiàn)在參看圖13A和13B，示出一種受到優(yōu)選的天線，通稱為扭轉(zhuǎn)反射器天線。線性極化的喇叭形天線200朝向如箭頭所示的極化-敏感的平面副反射器201，箭頭示出TEM波的傳播方向。由副反射器201將能量反射到拋物面的波紋形的主反射器202上。主反射器202的波紋這樣布置，使波束的極化在反射時(shí)扭轉(zhuǎn)90°。由于極化的扭轉(zhuǎn)，當(dāng)能量再一次碰到平面的副反射器201時(shí)，它便穿進(jìn)遠(yuǎn)端場(chǎng)。應(yīng)該注意到，主反射器202的波紋的布置造成精確的相移，該相移影響反射時(shí)的極化扭轉(zhuǎn)，相移與頻率有關(guān)。類似地，副反射器201的厚度一般這樣選擇，使從其最里面的和最外面的表面的反射被消除，這又是與頻率有關(guān)的效果。
上面簡(jiǎn)要說明的基本天線在WO-A-98/49705中有更充分的說明，其全部?jī)?nèi)容合并于此以備參考。然而，因?yàn)槿缟厦嫠懻摰淖詈帽惶炀€11發(fā)射的波束是不對(duì)稱的，并且特別是與在垂直方向是高的相比在水平方向較窄，主反射器202和對(duì)應(yīng)的副反射器201在優(yōu)選的實(shí)施方式中是橢圓形的，并且橢圓的短軸垂直放置。
在上述的網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)一般這樣布置，節(jié)點(diǎn)之間的無線傳輸以在1GHz至100GHz的范圍內(nèi)的頻率進(jìn)行。特別優(yōu)選的頻率在大約24GHz到大約30GHz的范圍內(nèi)或在大約40GHz到大約44GHz的范圍內(nèi)。對(duì)于在大約24GHz到大約30GHz的范圍內(nèi)的頻率，在水平方向的波束寬度最好在5°至7°的范圍內(nèi)，垂直方向的波束寬度最好在9°至12°的范圍內(nèi)。對(duì)于在大約40GHz到大約44GHz的范圍內(nèi)的頻率，在水平方向的波束寬度最好在3.5°至5°的范圍內(nèi)，垂直方向的波束寬度最好在6.5°至9.5°的范圍內(nèi)。通常，頻率升高，在水平方向和垂直方向的波束寬度都減小。一般說來，最好在水平方向的波束寬度小于大約9°，而在垂直方向的波束寬度小于大約15°。
對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)地參照所舉的實(shí)施例作了說明。然而，應(yīng)該意識(shí)到，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)所述的實(shí)施例做出變更和改動(dòng)。例如，上述的任何一個(gè)實(shí)施例的支承結(jié)構(gòu)10都可以通過添加另外的天線支架13而延長(zhǎng)。依傳輸頻率而定，可以不用波導(dǎo)管，而用其他裝置在無線電收發(fā)機(jī)單元和天線之間傳輸信號(hào)。
權(quán)利要求
1.用于支承多個(gè)天線的支承結(jié)構(gòu)，這種支承結(jié)構(gòu)具有多個(gè)每個(gè)至少支承一個(gè)天線的天線支架，每個(gè)天線支架具有第一和第二末端每個(gè)天線支架能圍繞第一和第二末端之間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)地被支承；至少一個(gè)天線支架能被選擇地相對(duì)于另一個(gè)或每個(gè)其它的天線支架轉(zhuǎn)動(dòng)，使被上述的至少一個(gè)天線支架支承的天線與該天線支架一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的支承結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少兩個(gè)天線支架末端對(duì)末端排列，使上述天線支架中的一個(gè)的第一末端與上述天線支架中的另一個(gè)的第二末端相對(duì)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的支承結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)使一天線支架相對(duì)于相鄰的天線支架轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的支承結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)每個(gè)都使各個(gè)天線支架相對(duì)于相鄰的天線支架轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的支承結(jié)構(gòu)，其特征在于，這個(gè)或每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置具有一固定在上述天線支架中的一個(gè)上的電動(dòng)機(jī)和一在相鄰天線支架上的齒圈，該齒圈可被電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)地嚙合，以便使上述天線支架中的一個(gè)相對(duì)于其它的轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.按照權(quán)利要求1至5之一項(xiàng)所述的支承結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述天線支架中的第一個(gè)具有與相鄰的第二天線支架的第二末端相對(duì)的第一末端，并且第二天線支架的軸承具有在上述的第一天線支架的上述的第一末端上的第一環(huán)形軸承半體和在上述的第二天線支架的上述的第二末端上的第二環(huán)形軸承半體。
7.按照權(quán)利要求1至6之一項(xiàng)所述的支承結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)天線支架都能獨(dú)立于每個(gè)其它的天線支架轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.按照權(quán)利要求1至7之一項(xiàng)所述的支承結(jié)構(gòu)，包括安裝在每個(gè)天線支架上的用于發(fā)射和/或接收無線電信號(hào)的各個(gè)天線。
9.按照權(quán)利要求1至8之一項(xiàng)所述的支承結(jié)構(gòu)，包括沿著每個(gè)天線支架的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的用于在安裝于上述天線支架上的天線與無線電收發(fā)機(jī)之間引導(dǎo)電磁波的各個(gè)波導(dǎo)管。
10.按照權(quán)利要求1至9之一項(xiàng)所述的支承結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少兩個(gè)相鄰的天線支架具有重合的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，并且具有一安裝在上述相鄰的天線支架中的一個(gè)中的無線電收發(fā)機(jī)，一安裝在上述相鄰的天線支架中的另一個(gè)中的天線，一第一波導(dǎo)管和一第二波導(dǎo)管；第一波導(dǎo)管以第一末端連接在上述的無線電收發(fā)機(jī)上，以第二末端連接于第二波導(dǎo)管的第一末端；第二波導(dǎo)管的第二末端與上述的天線連接；第一和第二波導(dǎo)管之間的連接結(jié)構(gòu)是能轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)結(jié)器，該能轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)結(jié)器使第一和第二波導(dǎo)管能像上述的天線支架彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一樣彼此相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，上述能轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)結(jié)器具有于上述相鄰的天線支架的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。
11.按照權(quán)利要求1至10之一項(xiàng)所述的支承結(jié)構(gòu)，包括一外天線屏蔽器。
12.按照權(quán)利要求1至11之一項(xiàng)所述的支承結(jié)構(gòu)，包括一外天線屏蔽器，其特征在于，用于至少一個(gè)天線支架的軸承至少部分地由天線屏蔽器形成。
13.按照權(quán)利要求1至12之一項(xiàng)所述的支承結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個(gè)天線支架至少部分地由對(duì)于被支承結(jié)構(gòu)支承的天線發(fā)射的頻率不透明的不透明材料構(gòu)成。
14.按照權(quán)利要求1至13之一項(xiàng)所述的支承結(jié)構(gòu)，其特征在于，最末端的天線支架能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在支承結(jié)構(gòu)的固定基座上，并且具有一用于使上述最末端的天線支架相對(duì)于基座轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。
15.按照權(quán)利要求1至14之一項(xiàng)所述的支承結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)天線支架由構(gòu)成和設(shè)置成明顯離開每個(gè)天線支架軸線的軸承支承。
16.無線電收發(fā)設(shè)備，該設(shè)備具有至少兩個(gè)天線，每個(gè)天線能圍繞它自己的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)；以及，至少一個(gè)無線電收發(fā)機(jī)與上述的至少兩個(gè)天線的每一個(gè)連接，該無線電收發(fā)機(jī)能相對(duì)上述的至少兩個(gè)天線的每一個(gè)圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)。
17.按照權(quán)利要求16所述的無線電收發(fā)設(shè)備，其特征在于，所述至少兩個(gè)天線的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與至少一個(gè)無線電收發(fā)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行或重合。
18.一種用于將兩個(gè)波導(dǎo)管可轉(zhuǎn)動(dòng)地聯(lián)結(jié)在一起的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器，該轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器具有第一波導(dǎo)管段；第二波導(dǎo)管段；具有被絕緣體分開的內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的、用于經(jīng)由該同軸傳輸段將在第一波導(dǎo)管段內(nèi)的波導(dǎo)管傳輸與在第二個(gè)波導(dǎo)管段內(nèi)的波導(dǎo)管傳輸相耦合的同軸傳輸段；以及，用于將第一波導(dǎo)管和第二波導(dǎo)管固定在一起，而使第一波導(dǎo)管能獨(dú)立于第二波導(dǎo)管轉(zhuǎn)動(dòng)的夾子。
19.按照權(quán)利要求18所述的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器，其特征在于，所述同軸傳輸段是軸對(duì)稱的。
20.按照權(quán)利要求18或19所述的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器，其特征在于，所述同軸傳輸段的外導(dǎo)體由第一波導(dǎo)管段的凸緣構(gòu)成。
21.按照權(quán)利要求20所述的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器，其特征在于，夾子安放在第二波導(dǎo)管段上，并且這樣布置，使得當(dāng)?shù)谝缓偷诙▽?dǎo)管段被組裝在一起時(shí)，第一波導(dǎo)管段的凸緣能被推入夾子中并被該夾子卡住。
22.按照權(quán)利要求21所述的轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)結(jié)器，其特征在于，夾子基本上是圓筒形的并具有多個(gè)彈性的腿，這些腿在其自由端具有朝向內(nèi)部的突起，當(dāng)?shù)谝缓偷诙▽?dǎo)管段被組裝在一起時(shí)，這些腿的自由端安裝在第一波導(dǎo)管段的凸緣的后邊。
全文摘要
用于支承多個(gè)天線(11)的支承結(jié)構(gòu)(10)具有多個(gè)每個(gè)支承至少一個(gè)天線(11)的天線支架(13)。每個(gè)天線支架(13)能圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)地被支承。至少一個(gè)天線支架(13)能選擇地相對(duì)于另一個(gè)或每個(gè)其它的天線支架(13)轉(zhuǎn)動(dòng)，使被上述的至少一個(gè)天線支架(13)支承的天線(11)與該天線支架(13)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號(hào)H01Q3/02GK1491460SQ0182273
公開日2004年4月21日 申請(qǐng)日期2001年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月19日
發(fā)明者帝莫西·杰克遜, 艾森·巴亞爾, 斯蒂芬·J·菲爾德, J 菲爾德, 巴亞爾, 帝莫西 杰克遜 申請(qǐng)人:輻射網(wǎng)絡(luò)公司