[发明专利]具有圆顶状辐射器的双带天线

说明书

一种双带天线(AN)，该双带天线配置为定位在坑盖的表面上并能够响应于经由馈电线施加的电信号而在两种频带下进行无线信号发射。例如圆顶状的凸形导电表面放置在导电接地平面元件上方，其中，该圆顶状辐射器元件的边缘的至少一部分、例如边缘的20％到40％与该导电接地平面元件电接触。进一步地，该凸形导电表面经由该馈电线进行连接。这种天线设计允许第一谐振频率和第二谐振频率在比如1.8倍至2.2倍以内，这允许将天线设计为例如针对与仪表读取数据相关的两种频带450MHz至470MHz以及902MHz至928MHz，并且允许将天线设计为具有与可以预期的常规天线尺寸相比更小的尺寸。具有凸形顶表面的壳体形成围绕该天线部分导电接地平面元件和该圆顶状辐射器元件的包封结构，该壳体具有被布置为面向该坑盖的表面的底表面，并且该馈电线从该底表面离开该壳体。

技术领域

本发明涉及天线领域，具体地涉及用于安装在坑盖和其他结构上的天线，这些天线配置为发射表示耗量表的无线射频信号。

背景技术

地面和其他限制辐射的结构使得对锁定在坑或其他地下位置中的比如水表等智能仪表的远程读取变得复杂。因此，位于地面上方或建筑物外部的外部天线(通常称为坑盖天线(pit lid antenna))通常需要能够与此类仪表通信。

由于坑盖天线通常布置在坑盖上，因此它们必须稳健且大小紧凑，以避免干扰经过的车辆和人员。另外，由于远程仪表的读取通常是以VHF带或UHF带中的相对较低的发射频率进行的，因此坑盖天线受到大小限制，即，不能太小以便提供与低发射频率相匹配的谐振频率。例如，为了能够提供与450MHz至470MHz的频带相匹配的谐振频率，常规的全向贴片天线通常将会太大而无法贴合在坑盖上。进一步地，其中使用坑盖天线的比如高级计量基础设施等系统的性质需要天线的高增益，以实现可接受的链路预算。因此，需要相对于天线尺寸的高增益。

坑盖天线通常相对于坑盖的通孔放置，其辐射元件至少部分地在坑盖顶部上的地面上方，并且天线馈电部穿过通孔进入到坑中。因此，至关重要的是，天线主要在地面上方进行辐射并具有适于塔承接收器的方向模式，以实现良好的结果。

坑盖由不同的材料制成，比如金属、聚合物、混凝土、或比如金属增强型聚合物等混合物。为了减少对不同天线变体的需求，重要的是，天线的性能与坑盖的材料无关。

发明内容

因此，根据以上描述，本发明的目的是提供一种紧凑的适合于低发射频率(比如VHF带中的频率和/或UHF带中的频率)的天线。另一个目的是提供一种天线，该天线具有相对于天线尺寸的高增益并且提供与地面上的位置相匹配的方向性模式，以便向位于地面上方更高处的其他天线发射信号和从这些其他天线接收信号。本发明的附加目的是提供一种与坑盖的材料无关地进行辐射的坑盖天线。

在第一方面，本发明提供一种双带天线(AN)，该双带天线配置为定位在坑盖的表面上并被布置为响应于经由馈电线施加的电信号而在第一无线发射频率和第二无线发射频率下发射无线信号，该坑盖天线包括：导电接地平面元件，导电圆顶状辐射器元件，该导电圆顶状辐射器元件定位在该导电接地平面元件上方，其凸形上表面背离该导电接地平面元件，其中，该圆顶状辐射器元件的边缘的至少一部分与该导电接地平面元件电接触，其中，该圆顶状辐射器元件电连接到该馈电线，并且其中，该导电接地平面元件和该圆顶状辐射器元件被设计为提供用于与该第一无线发射频率和该第二无线发射频率相匹配的第一谐振频率和第二谐振频率，以及例如由聚合物材料制成的壳体，该壳体被布置为形成围绕该导电接地平面元件和该圆顶状辐射器元件的包封结构，该壳体具有被布置为面向该坑盖的表面的底表面以及凸形顶表面。

这种天线有利于发射表示来自耗量表(例如，水表)的仪表读取数据的无线信号。天线可以被设计为具有紧凑的尺寸，并且因此天线元件可以被布置在紧凑的壳体中。尽管尺寸紧凑，但是天线仍能提供位于显著较低频率处(例如，在VHF带中和/或UHF带中)的两种谐振频率。与类似尺寸的现有技术全向贴片天线设计相比，这种天线的另一有利效果是显著更高的增益。因此，壳体可以保持适中的大小以便贴合到坑盖或其他结构上，而不会对环境造成任何不必要的干扰。