КОНСТРУКЦИЯ СОЕДИНЕНИЯ МЕЖДУ АНТЕННЫМ УСТРОЙСТВОМ И УСТРОЙСТВОМ РАДИОСВЯЗИ
CONNECTION STRUCTURE BETWEEN ANTENNA DEVICE AND RADIO COMMUNICATION DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к конструкции соединения между антенным устройством и устройством радиосвязи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В системах мобильной связи, таких как системы мобильной телефонной связи, создаются сети доступа для соединения с базовыми радиостанциями. Сеть доступа с использованием микроволновой радиосвязи имеет ценовое преимущество при конструировании сети и предоставляет свободу относительно места установки базовой радиостанции. Оборудование радиосвязи для конструирования такого рода сети доступа включает в себя: антенное устройство, установленное на свободном от окружающих препятствий и высоко расположенном месте, например, на стальной опоре, на крыше здания; устройство радиосвязи, установленное в непосредственной близости от антенного устройства; и отделенный от них внутренний аппарат, установленный внутри помещения, который выполняет операцию модуляции и демодуляции передаваемого сигнала.
[0003] Антенное устройство и устройство радиосвязи посылают и принимают высокочастотные сигналы через волновод. Более конкретно, участок волновода, выполненный для антенного устройства, и участок волновода, выполненный для корпуса устройства радиосвязи, взаимно ориентируются и плотно сочленяются, образуя волновод, через который распространяются высокочастотные сигналы. Однако если между участком волновода антенного устройства и участком волновода корпуса устройства радиосвязи имеется зазор, то высокочастотные сигналы утекают из волновода через зазор, приводя к потерям сигнала при распространении через него высокочастотных сигналов.
[0004] В связи с этим в конфигурации, описанной в Патентном документе 1, в соединении между участком волновода антенного устройства и участком волновода корпуса устройства радиосвязи помещается подвижная прокладка. Таким образом, участок волновода антенного устройства и участок волновода корпуса устройства радиосвязи соединяются прокладкой так, что образуется волновод без зазора.
ДОКУМЕНТЫ ИЗ УРОВНЯ ТЕХНИКИ
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
[0005] Патентный документ 1: JP 2001-156501 А
Патентный документ 2: JP 2003-188601 А
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
[0006] Конфигурация, описанная в Патентном документе 1, требует большого количества деталей и имеет сложную конструкцию. Поскольку невозможно полностью совместить внутренние диаметры компонентов волновода, т.е. участка волновода антенного устройства и участка волновода корпуса устройства радиосвязи, с внутренним диаметром прокладки, диаметр волновода варьируется наполовину по месту. Это негативно влияет на характеристики распространения сигнала в волноводе.
[0007] Когда участок волновода антенного устройства и участок волновода корпуса устройства радиосвязи стыкуются друг с другом без использования прокладки, как описано в Патентном документе 1, то возникает некоторый зазор вследствие того, что появляется несимметричный контакт между торцевыми поверхностями участков волновода, что приводит к потерям сигнала вследствие утечки сигнала. В связи с этим применяется дроссельная канавка на фланцах (смыкаемых поверхностях) двух участков волновода для предупреждения случая, когда между двумя фланцами появляется зазор. Однако поскольку эта конфигурация основана на том предположении, что контактные поверхности участков волновода примыкают одна к другой, часть контактной поверхности вначале входит в частичный контакт одна с другой, приводя к несимметричному контакту и наклону и, поэтому, все же имеется проблема с образованием зазора, размер которого варьируется в зависимости от положения в периферическом направлении. То есть, имеется возможность того, что где-то по волноводу будет образовываться зазор, и размер зазора не будет однородным. В результате размер дроссельной канавки, сформированной на контактной поверхности, не сможет быть надлежащим образом подобран для соответствия зазору. Кроме того, для смыкания контактных поверхностей двух участков волновода без какого-либо зазора, как описано в Патентном документе 2, необходимо фиксировать прецизионные части, или участки волновода, приложением давления к каждому участку волновода, что может привести к деформации или повреждению общего волновода, состоящего из участков волновода. Кроме того, давление может спровоцировать отрицательное воздействие на окружающие элементы участков волновода, приводя к короблению и деформации корпуса устройства радиосвязи, что может дополнительно спровоцировать отрицательное воздействие на печатную плату, поддерживаемую корпусом, и на электронные элементы, смонтированные на печатной плате.
[0008] Задача настоящего изобретения заключается в решении вышеупомянутых проблем и в предоставлении конструкции соединения между антенным устройством и устройством радиосвязи, которая имеет простую конфигурацию и которая может предотвратить негативный эффект, вызванный давлением, приложенным к волноводу, и может эффективно предотвратить утечку сигнала из зазора волновода.
СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ
[0009] Конструкция соединения между антенным устройством и устройством радиосвязи включает в себя: неконтактные противостоящие поверхности и участки волновода, проходящие через неконтактные противостоящие поверхности, каждый из которых выполнен для антенного устройства и устройства радиосвязи; дроссельная канавка, сформированная вне участков волновода на любой одной или на обеих неконтактных противостоящих поверхностях антенного устройства и устройства радиосвязи, и волновод, сформированный из участков волновода, противостоящих один другому с просветом между ними в состоянии, в котором антенное устройство и устройство радиосвязи прикреплены один к другому и неконтактные противостоящие поверхности непосредственно противостоят друг другу с просветом между ними и помещаются параллельно друг другу.
[0010] Конструкция соединения может дополнительно включать в себя: монтажные участки, выполненные для антенного устройства и устройства радиосвязи, причем когда антенное устройство и устройство радиосвязи прикреплены друг к другу, монтажные участки смыкаются и скрепляются друг с другом.
[0011] Предпочтительно, чтобы неконтактные противостоящие поверхности были плоскими.
ЭФФЕКТ ОТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0012] В соответствии с настоящим изобретением оказывается возможным при простой конфигурации предотвратить негативное воздействие, вызванное давлением, приложенным к волноводу, и эффективно предотвратить утечку сигнала из зазора волновода. Также оказывается возможным получить высокую надежность характеристик распространения волн в волноводе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0013] Фиг. 1 изображает вид в перспективе ситуации использования антенного устройства и устройства радиосвязи.
Фиг. 2 - вид в разрезе, показывающий конструкцию соединения антенного устройства и устройства радиосвязи в соответствии с примерным вариантом реализации настоящего изобретения.
Фиг. 3 - частично увеличенный вид на Фиг. 2.
Фиг. 4 - частично увеличенный вид, показывающий другие примеры дроссельной канавки.
ПРИМЕРНЫЙ ВАРИАНТ РЕАЛИЗАЦИИ
[0014] Ниже описывается конструкция соединения антенного устройства и устройства радиосвязи в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.
[0015] Как показано на Фиг. 1, в данном примерном варианте реализации, устройство радиосвязи (также обозначаемое как ODU: уличный блок) прикреплен к полюсу Р, расположенному вне помещения, при том, что антенное устройство закреплено на устройстве 1 радиосвязи. Данный примерный вариант реализации описывается ниже посредством конфигурационного примера, в котором антенное устройство содержит единственную антенну 2. Однако число антенн не ограничивается и может быть больше единицы. В устройстве 1 радиосвязи прочный полый контейнер сформирован корпусом 3 и крышкой 4, которые соединены между собой. Как показано на Фиг. 2 и 3, внутри полого контейнера, образованного корпусом 3 и крышкой 4, устройство 1 радиосвязи вмещает в себя электронные схемы, например схему передатчика, схему приемника, и т.п., размещаемые на печатной плате 5, например гибкой печатной плате, электрические элементы 6, размещаемые на печатной плате 5, и т.п. Антенна 2 представляет собой так называемую параболическую антенну, которая включает в себя отражательный блок 7 и блок 8 основания, поддерживающий отражательный блок 7 и соединенный с корпусом 3 устройства 1 радиосвязи.
[0016] Корпус 3 устройства 1 радиосвязи имеет множество (четыре в примере, показанном на Фиг. 1) фланцевых монтажных участка (фиксирующие участки) по его внешней периферии. На внутренней периферии корпуса 3 выполнен цилиндрический участок 10, выступающий по направлению к блоку 8 основания присоединяемой антенны 2. Цилиндрический участок 10 сформирован с кольцевым установочным выступом 11, размещаемым по внешней периферии цилиндрического участка 10, участком 12 волновода (первым волноводом), который располагается в центре цилиндрического участка 10 и который проходит через корпус 3, неконтактной противостоящей поверхностью 13 как торцевой гранью участка 12 волновода, и дроссельной канавкой 14, сформированной вокруг отверстия неконтактной противостоящей поверхности 13.
[0017] Поскольку участок 12 волновода выполнен как одно целое с корпусом 3 устройства 1 радиосвязи, этот примерный вариант реализации имеет упрощенную конструкцию, и процесс изготовления оказывается проще по сравнению с конфигурацией, при которой волноводы изготавливаются отдельно от корпуса 3 и прикрепляются к корпусу посредством соединительной детали. Кроме того, поскольку корпус 3, включающий в себя участок 12 волновода, формируется литьем из металла (например, алюминиевого сплава), то могут быть получены и хорошая атмосферостойкость, и низкая стоимость производства.
[0018] На внешней периферии блока 8 основания антенны 2 размещаются монтажные участки (фиксирующие участки) 15, противостоящие монтажному участку 9 корпуса 3. На внутренней периферии блока 8 основания формируется цилиндрический участок 16, который выступает в направлении присоединяемого корпуса 3 и который имеет больший диаметр, чем диаметр цилиндрического участка 10 корпуса 3. Цилиндрический участок 16 сформирован с кольцевой установочной канавкой 18, которая поддерживает водонепроницаемую прокладку 17 и в которую вставляется установочный выступ 11 цилиндрического участка 10, участком 19 волновода (второй волновод), который располагается в центре цилиндрического участка 16 и который проходит через блок 8 основания, и неконтактной противостоящей поверхностью 20 как торцевой гранью участка 19 волновода.
[0019] В этой конфигурации, когда размер монтажных участков 9 и 15 и размер цилиндрических участков 10 и 16 устанавливаются приблизительно так, что монтажный участок 9 корпуса 3 устройства 1 радиосвязи и монтажный участок 15 блока 8 основания антенны 2 смыкаются друг с другом, неконтактная противостоящая поверхность 13 цилиндрического участка 10 и неконтактная противостоящая поверхность 20 цилиндрического участка 16 поддерживаются параллельными друг другу и разделенными друг от друга просветом 22, если не приложена какая-либо внешняя сила. Одновременно установочный выступ 11 вставляется в установочную канавку 18 и его край смыкается с водонепроницаемой прокладкой 17 для герметичной изоляции неконтактных противостоящих поверхностей 13 и 20 от окружающей среды. В этом состоянии монтажные участки 9 и 15 скрепляются друг с другом крепежным средством, т.е. болтами 21 так, чтобы сформировать волновод из участков 12 и 19 волновода, которые противостоят друг другу, и завершить конструкцию соединения между антенной 2 и устройством 1 радиосвязи. Техническое значение этой конфигурации описывается ниже.
[0020] В данном примерном варианте реализации торцевые грани участков 12 и 19 волновода не являются примыкающими поверхностями, которые предполагаются входящими в контакт друг с другом, как в Патентном Документе 1, но располагаются для формирования неконтактных противостоящих поверхностей 13 и 20, которые не смыкаются друг с другом. Неконтактные противостоящие поверхности 13 и 20 располагаются без контакта между собой или отделены друг от друга просветом 22, например, величиной 0,2-0,8 мм, так чтобы находиться прямо противоположно друг другу без каких-либо элементов между ними.
[0021] В случае, когда смыкаемые поверхности формируются так, как в Патентном Документе 1, то предполагается, что смыкаемые поверхности входят в контакт друг с другом. Соответственно, смыкаемые поверхности сдвигаются до смыкания друг с другом. В этом случае, если шероховатость, или плоскостность, поверхности мала, то возникнет ситуация неравномерного контакта, при которой часть двух смыкаемых поверхностей входит в контакт между собой, тогда как другие части двух смыкаемых поверхностей останутся несомкнутыми. В результате смыкаемые поверхности будут установлены не параллельно, или будут установлены под углом друг к другу. И напротив, данный примерный вариант реализации выполнен так, что неконтактные противостоящие поверхности 13 и 20 не должны смыкаться между собой, или выполнен в предположении того, что неконтактные противостоящие поверхности 13 и 20 не должны находиться слишком близко друг к другу и, поэтому, не должны быть в контакте друг с другом. Поскольку неконтактные противостоящие поверхности 13 и 20 не смыкаются между собой, то оказывается возможным поддерживать взаимно параллельное положение неконтактных противостоящих поверхностей 13 и 20. Даже при том, что имеется частичная неровность неконтактных противостоящих поверхностей 13 и 20, когда шероховатость, или плоскостность, мала, то оказывается легко установить поверхности практически параллельными друг другу.
[0022] В этой конфигурации, просвет 22 формируется в середине волновода, образованного участками 12 и 19 волновода. Кроме того, для предотвращения утечки из просвета 22 высокочастотного сигнала, распространяющегося через волновод, в неконтактной противостоящей поверхности 13 формируется дроссельная канавка 14. То есть, дроссельная канавка 14 для предотвращения утечки высокочастотного сигнала, проходящего через два участка 12 и 19 волновода (первый волновод и второй волновод), формируется на внешней периферии отверстия неконтактной противостоящей поверхности 13. Как показано на Фиг. 3, часть высокочастотного сигнала, распространяющегося через волновод, проходит в направлении наружу из просвета 22. Затем часть высокочастотного сигнала, распространяющегося из просвета 22 наружу, вначале входит в дроссельную канавку 14 и затем снова возвращается в просвет. При этом высокочастотный сигнал В, который вначале вошел в дроссельную канавку 14 и затем снова вернулся в просвет 22, распространяется дольше, чем высокочастотный сигнал А, который распространяется непосредственно через просвет 22, не входя в дроссельную канавку 14 так, что первый оказывается сдвинут по фазе относительно второго в соответствии с разностью расстояний распространения. Если высокочастотный сигнал В, который вначале вошел в дроссельную канавку 14 и затем снова вернулся в просвет 22, противоположен по фазе сигналу А, который распространяется непосредственно через просвет 22, не входя в дроссельную канавку 14, то два сигнала компенсируют друг друга так, что возникает состояние, когда в просвете 22 отсутствует распространяющийся наружу высокочастотный сигнал. То есть, достигается состояние с нулевой утечкой высокочастотных сигналов в просвет 22.
[0023] Для предотвращения утечки высокочастотного сигнала в просвет 22 посредством предоставления дроссельной канавки 14, таким образом, как указано выше, требуется, чтобы траектория распространения высокочастотного сигнала В имела бы соответствующую длину. Траектория распространения высокочастотного сигнала В определяется расстоянием L1 между участком 12 волновода и дроссельной канавкой 14 (расстояние от внутреннего края участка 12 волновода до дроссельной канавки 14), глубиной L2 дроссельной канавки 14 (расстояние в направлении, перпендикулярном к неконтактной противостоящей поверхности 13 или в направлении толщины цилиндрического участка 10), шириной L3 дроссельной канавки 14 в направлении к участку 12 волновода (ширина в направлении периферической окружности цилиндрического участка 10) и размером L4 просвета 22. То есть, когда расстояния L1, L2, L3, L4 правильно выбраны, утечка высокочастотного сигнала в просвет 22 может быть предотвращена.
[0024] Допустим, торцевые грани участков 12 и 19 волновода не параллельны друг другу, так что просвет 22 неоднороден и варьируется, тогда размер просвета 22 будет непостоянным. В результате высокочастотный сигнал В, который вначале входит в дроссельную канавку 14 и затем снова возвращается в просвет 22, не будет строго в противофазе относительно сигнала А, который распространяется непосредственно через просвет 22, не входя в дроссельную канавку 14, так что имеется риск того, что утечка высокочастотного сигнала не сможет быть в достаточной степени предотвращена. Однако поскольку в настоящем примерном варианте реализации неконтактные противостоящие поверхности 13 и 20 не смыкаются между собой и, поэтому, просвет 22 остается, неконтактные противостоящие поверхности 13 и 20 поддерживаются параллельными друг другу, так что получается просвет 22 желаемого размера. В результате оказывается возможным предотвратить утечку высокочастотного сигнала вследствие эффекта, который возникает из-за формирования дроссельной канавки 14, несмотря на наличие просвета 22.
[0025] В частности, когда для длины волны λ высокочастотного сигнала, распространяющегося через волновод, расстояние L1 составляет λ/4 и расстояние L2 составляет λ/4, то утечка высокочастотного сигнала в просвет 22 может быть эффективно предотвращена.
[0026] Если корпус 3 выполнен литьем из металла для достижения хорошей устойчивости к неблагоприятным внешним условиям и для реализации низкой стоимости производства, то предпочтительно, чтобы выполнялось соотношение L2≤3×L3 для сохранения высокой надежности технологического процесса. В частности, если выполняется L2=3×L3, то оказывается возможным легко сформировать дроссельную канавку 14 и эффективно предотвратить утечку высокочастотных сигналов.
[0027] Настоящий примерный вариант реализации предварительно был сконструирован так, что неконтактные противостоящие поверхности 13 и 20 не контактируют друг с другом, когда монтажные участки 9 и 15 смыкаются друг с другом. То есть, участки 12 и 19 волновода специально выполняются короткими. Таким образом, неконтактные противостоящие поверхности 13 и 20 не входят в контакт друг с другом, так что корпус 3 не деформируется, даже если к цилиндрическому участку 10 приложена сила, и нет необходимости беспокоиться о том, что участки 12 и 19 волновода, печатная плата 5 и электрические элементы 6 будут повреждены.
[0028] Дроссельная канавка 14 настоящего примерного варианта реализации может быть сформирована вдоль всей внешней периферии по окружности участка 12 волновода. Однако дроссельная канавка 14 может быть также сформирована только вдоль части внешней периферии по окружности участка 12 волновода. Например, когда сечение волновода представляет собой прямоугольник, то возможно сформировать линейную дроссельную канавку в положении, противостоящем каждой из двух длинных сторон прямоугольного сечения участка 12 волновода, без дроссельной канавки, сформированной в положениях, противостоящих двум коротким сторонам прямоугольного сечения участка 12 волновода.
[0029] Когда дроссельная канавка 14 выполняется в неконтактной противостоящей поверхности 20 антенны 2, вместо неконтактной противостоящей поверхности 13 устройства 1 радиосвязи, также оказывается возможным получить эффект предотвращения утечки высокочастотных сигналов в просвет 22. Кроме того, когда дроссельные канавки 14 выполняются и на неконтактной противостоящей поверхности 13 устройства 1 радиосвязи, и на неконтактной противостоящей поверхности 20 антенны 2, надежность предотвращения утечки высокочастотных сигналов может быть улучшена в дополнение к получению того же самого эффекта, который описан выше.
[0030] На Фиг. 4(а)-(с) показан другой пример дроссельной канавки согласно настоящему изобретению. В показанном на Фиг. 4(а) примере множество дроссельных канавок 23а, 23b, 23с и 23d разных размеров сформированы в неконтактной противостоящей поверхности 13. В примере, показанном на Фиг. 4(b), секторальная дроссельная канавка 24 сформирована в неконтактной противостоящей поверхности 13. В примере, показанном на Фиг. 4(с), приблизительно треугольная дроссельная канавка 25 сформирована в неконтактной противостоящей поверхности 13. Поскольку показанная на Фиг. 4(а) конфигурация имеет множество дроссельных канавок 23а-23d, каждая из которых имеет отличающееся расстояние L2, то оказывается возможным получить эффект, в котором предотвращается утечка в просвет 22 множества высокочастотных сигналов, имеющих различные длины волн. Поскольку в показанных на Фиг. 4(b) и Фиг. 4(с) конфигурациях расстояние L2 непрерывно изменяется в единственной дроссельной канавке 24 или 25, эти конфигурации позволяют расширить частотный диапазон сигналов, утечка которых может быть предотвращена, или эти конфигурации могут предотвратить утечку сигналов несмотря на флуктуации частоты (непрерывная вариация) в широком диапазоне.
[0031] В соответствии с настоящим изобретением торцевые грани (неконтактные противостоящие поверхности) двух участков волновода, формирующих волновод, специально сконструированы так, чтобы они не смыкались друг с другом, тем самым, исключая возможность того, что две торцевые грани войдут в контакт между собой в некоторых частях, но будут отстоять друг от друга в других частях. То есть, торцевые грани не будут частично смыкаться друг с другом, так что окажется легко поддерживать торцевые грани параллельными между собой без их наклона и реализовать размер просвета постоянным по всей окружности. В результате оказывается возможным легко создать дроссельную канавку с размером, соответствующим просвету в промежуточном положении волновода и, следовательно, эффективно предотвратить утечку сигнала, таким образом достигая высокой надежности характеристик распространения сигнала в волноводе. Кроме того, поскольку две поверхности сконфигурированы как не смыкаемые друг с другом, то отсутствует риск того, что полый участок, а также и различные другие элементы, будут повреждены, когда к участкам волновода прикладывается давление. Кроме того, поскольку нет необходимости формирования с высокой точностью неконтактных противостоящих поверхностей, эта конфигурация может быть легко реализована при низкой стоимости производства.
[0032] Описанные выше примерные варианты реализации относятся к структуре соединения для подключения антенного устройства с единственной антенной 2 к устройству 1 радиосвязи. Однако настоящее изобретение может быть применено к структуре соединения для подключения антенн и направленного ответвителя (гибрида) к устройству радиосвязи. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными примерными вариантами реализации. Различные комбинации, вариации и модификации раскрытого содержания примерных вариантов реализации должны быть включены в настоящее изобретение.
[0033] Это заявка испрашивает приоритет на основе Японской патентной заявки №2012-035118, поданной 21 февраля 2012 года, и включает в себя все раскрытие Японской патентной заявки №2012-035118.
ОПИСАНИЕ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 устройство радиосвязи (ODU)
2 антенна
3 корпус
4 крышка
5 плата
6 электрический элемент
7 отражательный блок
8 блок основания
9, 15 монтажный участок (фиксирующий участок)
10,16 цилиндрический участок
11 установочный выступ
12, 19 участки волновода
13, 20 неконтактная противостоящая поверхность
14, 23a, 23b, 23c, 23d, 24, 25 дроссельная канавка
17 водонепроницаемая прокладка
18 установочная канавка