[发明专利]盖子

说明书

将无源无线电中继器构建到井的盖子中，以便在基站与诸如井底处的水表之类的无线通信装置之间中继无线电信号。在盖的外表面(41、48)内设有上贴片天线和下贴片天线(42、47)。下天线(47)具有与盖的平面成直角向下延伸的辐射图，以使该下天线与井底处的装置进行通信。上天线(42)具有沿高程面的定向波束图，该定向波束图是通过以高于基模的模态激励上天线来实现的。这两个天线通过设置有馈线(92、98)的带状线印刷电路板(45)进行联接，以生成所需波束图。

本发明涉及能够将无线电更好地传入和传出洞或井的装置。将要描述的实施方式被应用于水表包围盒(water meter boundary box)以支持使用无线电网络的“智能”计量，但是其它应用也是可能的。

对于住宅和小型商业地产，公用事业仪表(特别是水表)通常位于接地面之下，能够通过0.5m至1m深的管道或洞向下进入，并且用盖子(cover)或盖(lid)保护着。在“智能计量”应用中，出于诸如监测和计费的目的，在某些警报条件下按照预定的计划表，或者响应于计费中心发送的提示，仪表使用无线连接将其读数发送至后端服务器。为此，仪表装配有无线电单元。由于这样的洞中的空间有限，所以与这样的单元相关联的天线通常非常小并且被并入仪表本身中，因而也是朝向洞底的。

由于天线小且在地下，去往和来自仪表的无线电信号会受到衰减，使得无线电信号需要穿过地面和/或井盖(pit lid)行进很远的距离。而且，来自无线电单元的发送功率通常非常有限，这是因为通常水表是没有电源供电的，所以它们是由电池或水流进行供电的。因此，只有在附近存在基站的情况下，这种“智能”水表才能有效运行。增加基站数量通常不是成本有效的解决方案。

已知在仪表洞顶处使用位于地平面的天线来改善无线电信号。这些天线可以通过导线连接至仪表本身，但是这可能不方便，并且在移开盖时损坏连接。美国专利US6072405A描述了一种安装在井盖上的单元，该单元装配有有源电子设备和微处理器。这需要电源。美国专利US6218995B1描述了一种使用电容耦合将无线电覆盖范围扩展到地下计量单元的装置。这两者均需要将相对昂贵且精密的电子设备安装在井盖中，如果为了进入井中而移开盖，很容易发生误操作；或者如果大的物体掉落在盖上、或者在盖上进行拖动或推动，那么电子设备容易损坏。这也使得所述盖很昂贵，并且由于需要重新连接电气部件，因此使盖的更换变得复杂。

还已知使用嵌入在盖中作为无源中继器的天线。无源中继器接收并重传信号而无需解译该信号，并且不需要增加电力。这更便宜且更易于安装，但是由于电力有限，因此，如果在顶部和底部使用的天线是简单的类型，且辐射图与盖面成直角延伸，那么可能仅在一定范围上有很小的改善(如有)。

根据本发明，提供了一种井盖，该井盖包括中继器天线，该中继器天线被配置成将无线电信号重传入和重传出所述井，并且具有通过带状线联接的上贴片天线和下贴片天线，上贴片天线具有以相对于贴片平面的预定角度沿向上方向集中的辐射图，并且下贴片天线具有沿大致垂直于贴片平面的向下方向辐射的辐射图，并且被调整为具有以下尺寸的波导：所述尺寸适于形成大小适于容纳所述井盖的孔。因此，该下贴片天线能够被配置以被调整至该下贴片天线要装配的井的尺寸，使得该井可以充当波导。

优选地，上天线是使用高于基模的模态来激励的。可以将带状线联接至接地面并且通过电介体与上天线分隔开，该电介体具有多个孔，并且一个或更多个通柱(via post)穿过所述孔，以将所述接地面联接至所述上天线，从而在所述天线中感应更高模态。

在本发明的实施方式中，上天线的辐射图是方位角对称的。在其它实施方式中，井盖具有圆不对称性，并且辐射图能够被构造成沿相对于所述盖的预定方位方向聚焦。

优选地，上贴片天线被保护材料覆盖，该保护材料具有不平坦形状的表面，以阻止会使所述上贴片天线的发送失真的物体被放置在所述盖上。