本发明总体上涉及一种射频(rf)通信硬件。更具体地，本发明涉及一种射频天线组件和系统。
背景技术：
为了使射频天线系统在比如在6-67ghz的频率范围内的高频恰当地操作，有必要使其中的射频天线元件精确地对准。一些已知的射频天线系统使用昂贵的波导式双锥形构型来实现这种对准。然而，这些系统过于复杂并且需要昂贵的劳动密集型制备和制造过程来实现精确对准。
其他已知的射频天线系统使用刚性泡沫间隔件来使其中的射频天线元件对准。然而，这些射频天线系统难以制造，并且刚性泡沫间隔件不足以使射频天线元件精确地对准，由于各种间隔件因素，这些射频天线元件的位置可能发生移位，这些间隔件因素包括由制造过程形成的尺寸不准确以及由压缩负载形成的压缩移位，由此使得难以保持射频天线元件之间的同轴关系并且对射频天线系统的性能和可靠性产生不利影响。特别地，刚性泡沫间隔件的密度的很多变化可能对其介电常数和耗散因数产生负面影响，并且来自撞击和振动的最终使用应力可能导致对这些天线系统的使用或部署的限制。
技术实现要素：
鉴于上述情况，对改进的天线组件和系统的需求一直持续存在。根据本发明的第一方面提供了一种射频天线组件，所述射频天线组件包括：顶部对准套环；底部对准套环，所述底部对准套环通过压配连接部联接至所述顶部对准套环；以及天线元件，所述天线元件通过所述顶部对准套环和所述压配连接部固定而不会在所有自由度上移动、并且被对准以实现一致的射频操作。优选地，其中，所述天线元件包括盘，所述盘固定在所述顶部对准套环与所述底部对准套环之间的压配连接部内。优选地，其中，所述天线元件是双锥形的，并且包括上锥体和下锥体，所述上锥体由所述顶部对准套环固定，所述下锥体固定在所述顶部对准套环与所述底部对准套环之间的压配连接部中。优选地，其中，所述天线元件包括在所述下锥体与所述上锥体之间的套筒间隔件，其中，所述套筒间隔件联接至馈电电缆的中心导体，并且其中，所述套筒间隔件将所述中心导体与所述上锥体的压配合接收座对准并且将所述中心导体连接至所述压配合接收座。优选地，其中，所述套筒间隔件的一部分嵌入在所述下锥体中。优选地，该射频天线组件进一步包括：接地套筒，所述接地套筒通过嵌入在所述下锥体中的紧固件联接至所述馈电电缆和所述下锥体。优选地，其中，所述接地套筒至少部分地嵌入在所述下锥体中。优选地，其中，所述压配连接部包括单向卡扣配合连接部，其中，所述顶部对准套环包括所述单向卡扣配合连接部的环形固位机构，其中，所述底部对准套环包括所述单向卡扣配合连接部的环形部，并且其中，所述环形部与所述环形固位机构接合，以将所述底部对准套环联接至所述顶部对准套环并且在所述底部对准套环和所述顶部对准套环的壁内创建精确对准槽，所述精确对准槽将所述下锥体固定在所述压配连接部中并且将所述下锥体与所述上锥体对准。优选地，该射频天线组件，进一步包括：压缩泡沫套环，所述压缩泡沫套环联接至所述顶部对准套环的顶部，以将所述上锥体固定在所述顶部对准套环的壁中的精确对准槽内并且将所述上锥体与所述下锥体对准。优选地，其中，所述压配连接部包括单向卡扣配合连接部。根据本发明的第二方面提供了一种射频天线系统，所述射频天线系统包括：壳体；天线罩，所述天线罩通过第一单向卡扣配合连接部联接至所述壳体；馈电电缆；以及射频天线组件，所述射频天线组件由所述壳体支撑且联接至所述馈电电缆并被所述天线罩覆盖，其中，所述射频天线组件包括顶部对准套环、通过第二单向卡扣配合连接部联接至所述顶部对准套环的底部对准套环、以及天线元件，所述天线元件由所述顶部对准套环和所述第二单向卡扣配合连接部固定而不会在所有自由度上移动、并且被对准以实现一致的射频操作。优选地，其中，所述天线元件是双锥形的，并且包括上锥体和下锥体，所述上锥体由所述顶部对准套环固定，所述下锥体固定在位于所述顶部对准套环与所述底部对准套环之间的第二单向卡扣配合连接部中。优选地，其中，所述天线元件包括在所述下锥体与所述上锥体之间的套筒间隔件，其中，所述套筒间隔件联接至馈电电缆的中心导体，并且其中，所述套筒间隔件将所述中心导体与所述上锥体的压配合接收座对准并且将所述中心导体连接至所述压配合接收座。优选地，其中，所述套筒间隔件的一部分嵌入在所述下锥体中。优选地，所述射频天线系统进一步包括：接地套筒，所述接地套筒通过嵌入在所述下锥体中的紧固件联接至所述馈电电缆和所述下锥体。优选地，其中，所述接地套筒至少部分地嵌入在所述下锥体中。优选地，其中，所述顶部对准套环包括所述第二单向卡扣配合连接部的环形固位机构，其中，所述底部对准套环包括所述第二单向卡扣配合连接部的环形部，并且其中，所述环形部与所述环形固位机构接合，以将所述底部对准套环联接至所述顶部对准套环并且在所述底部对准套环和所述顶部对准套环的壁内创建精确对准槽，所述精确对准槽将所述下锥体固定在所述第二单向卡扣配合连接部中并且将所述下锥体与所述上锥体对准。优选地，所述射频天线系统，进一步包括：压缩泡沫套环，所述压缩泡沫套环联接至所述顶部对准套环的顶部，以将所述上锥体固定在所述顶部对准套环的壁中的精确对准槽内并且将所述上锥体与所述下锥体对准。优选地，其中，所述天线元件包括盘，所述盘固定在所述顶部对准套环与所述底部对准套环之间的所述第二单向卡扣配合连接部内。优选地，其中，所述壳体包括卡扣环，所述卡扣环螺纹连接到底座上，其中，所述卡扣环包括所述第一单向卡扣配合连接部的环形固位机构，其中，所述天线罩包括所述第二单向卡扣配合连接部的环形部，其中，所述环形部与所述环形固位机构接合，以将所述天线罩联接至所述壳体，并且其中，o形环布置在所述天线罩与所述卡扣环之间，以密封所述壳体。
附图说明
图1是根据所披露实施例的使用锥形元件的射频天线组件的截面视图；
图2是根据所披露实施例的射频天线组件的一部分的截面视图；
图3是根据所披露实施例的射频天线系统的截面视图；
图4是根据所披露实施例的射频天线系统的一部分的截面视图；以及
图5是根据所披露实施例的使用盘形元件的射频天线组件的截面视图。
具体实施方式
尽管本发明具有许多不同形式的实施例，但是在附图中示出并且将在本文中详细描述其具体实施例，以理解本披露应被认为是对本发明的原理的例示。不旨在将本发明限制为具体的所展示实施例。
本文所披露的实施例可以包括射频天线组件和系统，该射频天线组件和系统可以采用成本有效的几何形状和制造方法来控制公差变化，由此在制造和操作期间精确地控制射频天线组件的天线元件。特别地，本文所描述的射频天线组件和系统可以包括顶部对准套环和底部对准套环，该顶部对准套环和该底部对准套环可以对天线元件进行固定和对准，以提供适合于在6-67ghz的频率范围内操作的特征和电特性。在一些实施例中，顶部对准套环和底部对准套环可以具有圆柱形形状，并且天线元件可以是双锥形的、并且包括上锥体和下锥体，该上锥体和该下锥体可以通过在顶部对准套环与底部对准套环之间的第一环形卡扣连接部或另外的压配合型连接部而被固持在一起。
在一些实施例中，顶部对准套环、底部对准套环、以及压缩泡沫阻尼衬垫在组装起来时可以约束上锥体和下锥体的所有自由度。例如，第一环形卡扣连接部可以将顶部对准套环和底部对准套环在360度上卡扣一起并且可以在表面上包括用于在组装期间进行预对准的引导部。此外，在一些实施例中，第一环形卡扣连接部的截面可以涂覆有聚四氟乙烯(ptfe)并且利用ptfe的低摩擦系数和自润滑性质的优点，由此获得低轴向插入力和高轴向拆卸或移除力。
在一些实施例中，顶部对准套环和底部对准套环可以通过精密加工、注塑成型、均衡和压缩成型、或如本领域普通技术人员已知或理解的任何其他制造方法或过程进行制备。当组装起来时，顶部对准套环和底部对准套环可以使天线元件的任何未对准最小化，否则这种未对准会随时间和温度变化而导致弱的射频性能。
在一些实施例中，半刚性同轴电缆子组件可以馈送天线元件并且可以以精密的加工特征焊接至接地套筒，以控制所得的焊点(solderjoint)的任何润湿和流动。此外，在一些实施例中，为了将受控制的射频焊料从半刚性同轴电缆过渡到下锥体，接地套筒可以嵌进下锥体中，由此缓解了天线元件中的任何散热影响。
在一些实施例中，套筒间隔件可以插入到下锥体中并且插入到半刚性同轴电缆的中心导体上，以将中心导体引导成以免焊接触与上锥体精确同轴对准并且与其连接。此外，在一些实施例中，上锥体可以包括压配合接收座，该压配合接收座可以接纳、引导、并且产生与中心导体的合适的压力接触，以产生可以使天线元件完整的穿板式连接器构型。在一些实施例中，压配合接收座可以包括连接器终端，诸如2.4或2.92k型的微波连接器。然而，考虑到不同频率范围和所期望的性能水平，可设想其他连接器终端。
在一些实施例中，射频天线组件(包括顶部对准套环、底部对准套环、以及天线元件)可以位于壳体内，该壳体可以包括底座和天线罩。此外，在一些实施例中，底座可以包括带螺纹的卡扣环，该带螺纹的卡扣环可以通过单向卡扣配合连接部连接至天线罩，以保护射频天线组件免受水的进入和其他外部元件的影响以及天线元件的退化。例如，在一些实施例中，单向卡扣配合连接部可以包括第二环形卡扣连接。另外地或替代性地，在一些实施例中，单向卡扣配合连接部可以包括在天线罩与带螺纹的卡扣环之间的集成的o形环密封件，该o形环密封件可以保护射频天线组件免受水的进入和其他外部元件的影响，并且可以限制天线罩的旋转。
图1是根据所披露实施例的使用锥形元件的射频天线组件20的截面视图。如图1可见，在一些实施例中，射频天线组件20可以包括天线元件28、顶部对准套环22、以及通过压配连接部26联接至顶部对准套环22的底部对准套环24。如图1进一步可见，在一些实施例中，为了一致的射频操作，顶部对准套环22和压配连接部26可以固定天线元件28在所有自由度上的移动并且使天线元件28对准。
在一些实施例中，天线元件28可以是双锥形的，并且包括上锥体30和下锥体32，该上锥体由顶部对准套环22固定，该下锥体固定在顶部对准套环22与底部对准套环24之间的压配连接部26中。此外，在一些实施例中，天线元件28可以包括馈电连接件，该馈电连接件包括馈电电缆38、接地套筒42、以及下锥体32与上锥体30之间的套筒间隔件34，使得套筒间隔件34可以在下锥体32与上锥体30之间建立特性间隔。在一些实施例中，套筒间隔件34可以联接至馈电电缆38的中心导体40，以将中心导体40与上锥体30的压配合接收座41对准并且将中心导体40连接至压配合接收座41，并且在一些实施例中，套筒间隔件34的一部分可以嵌入在下锥体32中。
在一些实施例中，接地套筒42可以联接至馈电电缆38。另外，在一些实施例中，接地套筒42通过嵌入在下锥体32中的紧固件44联接至下锥体32。例如，在一些实施例中，紧固件44可以包括三个彼此分隔开120度的紧固元件，并且在一些实施例中，接地套筒42可以至少部分地嵌入在下锥体32中。
在一些实施例中，射频天线组件20可以包括压缩泡沫套环36，该压缩泡沫套环联接至顶部对准套环22的顶部，以将上锥体30固定在顶部对准套环22的壁中的精确对准槽内并且使上锥体30与下锥体32对准。此外，在一些实施例中，压缩泡沫套环36可以包括低损耗的粘合剂衬里压缩泡沫阻尼衬垫，该低损耗的粘合剂衬里压缩泡沫阻尼衬垫可以增加射频天线组件20的振动稳定性并且限制上锥体30的旋转。
图2是图1的射频天线组件20的部段a的截面视图。如图2可见，在一些实施例中，压配连接部26可以包括单向卡扣配合连接部，并且在这些实施例中，顶部对准套环22可以包括环形固位机构46，而底部对准套环24可以包括环形部48。例如，在一些实施例中，环形部48可以与环形固位机构46接合以将底部对准套环24联接至顶部对准套环22并且在顶部对准套环22和底部对准套环24的壁内创建精确对准槽50，该精确对准槽可以将下锥体32固定在压配连接部26中并且使下锥体32与上锥体30对准。
图3是根据所披露实施例的射频天线系统52的截面视图。如图3可见，射频天线系统52可以包括壳体54、天线罩56、以及射频天线组件20。如图3进一步可见，馈电电缆38可以位于壳体54内，并且射频天线组件20可以被壳体54支撑并且被天线罩56覆盖。在一些实施例中，壳体54可以包括底座60和螺纹连接至底座60的卡扣环62，并且如图3可见，在一些实施例中，天线罩56可以通过单向卡扣配合连接部64联接至卡扣环62。
图4是图3的射频天线系统52的区段b的截面视图。如图4可见，在一些实施例中，卡扣环62可以包括环形固位机构66，而天线罩56可以包括环形部68。在操作中，环形部68可以与环形固位机构66接合，以将天线罩56联接至壳体54，并且在一些实施例中，o形环80可以集成在天线罩56与卡扣环62之间，以密封壳体54。
最后，图5是根据所披露实施例的使用盘形元件的射频天线组件20’的截面视图。如图5可见，在一些实施例中，射频天线组件20’可以包括顶部对准套环22’和通过连接部26’联接至顶部对准套环22’的底部对准套环24’。如图5进一步可见，在一些实施例中，为了一致的射频操作，顶部对准套环22’和连接部26’可以固定天线元件28’在所有自由度上的移动并且对准天线元件28’。在一些实施例中，天线元件28’可以包括固定在顶部对准套环22’与底部对准套环24’之间的连接部26’内的盘。
在一些实施例中，连接部26’可以是带螺纹的。另外地或替代性地，在一些实施例中，连接部26’可以包括单向卡扣配合连接部，并且在这些实施例中，顶部对准套环22’可以包括环形固位机构46’，而底部对准套环24’可以包括环形部48’。例如，在一些实施例中，环形部48’可以与环形固位机构46’接合，以将底部对准套环24’联接至顶部对准套环22’并且创建精确对准槽50’，该精确对准槽可以将天线元件28’固定在连接部26’内。
如图5可见，在一些实施例中，顶部对准套环22’和底部对准套环24’可以完全相同并且在采用多个天线元件28’的天线系统中用作间隔件。在这些实施例中，天线元件28’可以模制到顶部对准套环22’和/或底部对准套环24’中或其上，以为多个天线元件28’中每一个天线元件之间的相应间隔提供通用性和控制，由此将对多个天线元件28’中每一个天线元件之间的相应间隔的控制转移到在制造期间的模制操作。
虽然以上已经详细地描述了几个实施例，但其他修改是可能的。例如，可以向所描述的系统添加其他部件或从其中移除其他部件，并且其他实施例可以落入本发明的范围内。
根据前述内容将观察到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以实现许多变体和修改。应该理解的是，并不意使或不应该推断出关于本文所描述的特定系统或方法的限制。当然，旨在覆盖如落入本发明的精神和范围内的所有这种修改。
1.一种射频天线组件，所述射频天线组件包括：
顶部对准套环；
底部对准套环，所述底部对准套环通过压配连接部联接至所述顶部对准套环；以及
天线元件，所述天线元件通过所述顶部对准套环和所述压配连接部固定而不会在所有自由度上移动、并且被对准以实现一致的射频操作。
2.如权利要求1所述的射频天线组件，其中，所述天线元件包括盘，所述盘固定在所述顶部对准套环与所述底部对准套环之间的压配连接部内。
3.如权利要求1所述的射频天线组件，其中，所述天线元件是双锥形的，并且包括上锥体和下锥体，所述上锥体由所述顶部对准套环固定，所述下锥体固定在所述顶部对准套环与所述底部对准套环之间的压配连接部中。
4.如权利要求3所述的射频天线组件，其中，所述天线元件包括在所述下锥体与所述上锥体之间的套筒间隔件，其中，所述套筒间隔件联接至馈电电缆的中心导体，并且其中，所述套筒间隔件将所述中心导体与所述上锥体的压配合接收座对准并且将所述中心导体连接至所述压配合接收座。
5.如权利要求4所述的射频天线组件，其中，所述套筒间隔件的一部分嵌入在所述下锥体中。
6.如权利要求4所述的射频天线组件，进一步包括：
接地套筒，所述接地套筒通过嵌入在所述下锥体中的紧固件联接至所述馈电电缆和所述下锥体。
7.如权利要求6所述的射频天线组件，其中，所述接地套筒至少部分地嵌入在所述下锥体中。
8.如权利要求3所述的射频天线组件，其中，所述压配连接部包括单向卡扣配合连接部，其中，所述顶部对准套环包括所述单向卡扣配合连接部的环形固位机构，其中，所述底部对准套环包括所述单向卡扣配合连接部的环形部，并且其中，所述环形部与所述环形固位机构接合，以将所述底部对准套环联接至所述顶部对准套环并且在所述底部对准套环和所述顶部对准套环的壁内创建精确对准槽，所述精确对准槽将所述下锥体固定在所述压配连接部中并且将所述下锥体与所述上锥体对准。
9.如权利要求3所述的射频天线组件，进一步包括：
压缩泡沫套环，所述压缩泡沫套环联接至所述顶部对准套环的顶部，以将所述上锥体固定在所述顶部对准套环的壁中的精确对准槽内并且将所述上锥体与所述下锥体对准。
10.如权利要求1所述的射频天线组件，其中，所述压配连接部包括单向卡扣配合连接部。
技术总结