專利名稱：基于波導管的無線分配系統(tǒng)和操作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線(無線電)分配系統(tǒng)，尤其涉及用于在諸如辦公室、工 廠、倉庫、學校、住所以及政府設施的建筑物中以及在諸如體育館、公園、 高速公路和鐵路的開闊地點分配和收集無線信號的系統(tǒng)。
背景技術：
本背景信息提供于可應用本發(fā)明一個或多個方面的公開主題的具體問 題的情況中在距離和結構障礙或其他目標可能減損無線信號的強度和質量 的辦公室或其它建筑物的內部和外部高效地分配無線信號，以及在開闊區(qū)域 高效地分配無線信號。
現在人們普遍使用便攜式通信單元和其他用戶裝置，諸如筆記本電腦、 個人數字助手、傳呼機、手機、便攜式音頻和視頻接收器以及遙測儀表，這 些裝置采用頻率處于1000MHz或更高范圍內的無線通信。對于這些類型的 裝置的易于使用的無線通信服務的需求已經明顯增加，同時用戶還期待在建 筑物內以及他們常去的其他室內和室外地點也可使用無所不在的、可靠的無 線連接。便攜式和固定的基于無線的通信裝置的使用的快速增加需要在建筑 物結構內部和外部的特定區(qū)域中進行更高效和精確的無線電信號覆蓋，從而 充分地使用目前存在的政府管控的無線電頻譜分配。
編碼為數字和模擬無線信號的逐漸增加的更高速度數據、聲音和視頻信 息的采用正在增加對于建筑物和其他設施中的天線系統(tǒng)的設計的需要，而在 建筑物和其他設施中，障礙、距離或管控可能會限制無線電傳輸的范圍。在
政府管控和行業(yè)標準將傳輸功率限制為較低水平的情況下，尤其是這樣。同 時也需要限制便攜式個人無線裝置的傳輸功率從而減小對于便攜式電源諸
7如電池的消耗，并且也減J、對附近系統(tǒng)的相同信道的干涉。
從兩個或多個方向同時到達接收天線并且可導致無線電頻譜上的編碼 數據衰減和時間偏差的無線電信號的結構和目標感應多重反射被提供至接 收器。需要具有最小衰減和到達時間偏差的高強度和高質量信號以可靠地、
低成本地、高速地傳輸和接收無線電承載的信息。例如，基于當前IEEE 802.11a/b/g標準的無線熱點無線電一般使用簡單的非定向天線或者適中方 向性天線，以覆蓋建筑物中的區(qū)域。標準熱點無線電裝置可采用一個或可能 高達三個的天線設置在建筑物結構中的壁上的單一特定位置。然后，可嘗試 盡可能遠地輻射信號通過以及圍繞建筑物的障礙和內部構件到達用戶的無 線裝置。采用基于接收器的軟件處理來自于多個共同定位的接收天線的信號 可對信號質量作出 一些改善，但是僅可在信號的反射性物理混和路徑中使所 傳送的已經經受明顯時間延遲擴散偏差和幅度偏差的信號適中地恢復。
當采用集中天線時，由于由通過墻壁、隔板、地板、樓道和其他結構以 及一般在建筑物中存在的物體的無線信號經受幅度衰減和反射延遲，所以越 來越難以為用戶提供更高速度的無線數據、聲音和視頻服務。
持續(xù)的(以及增加的)挑戰(zhàn)為以足夠和可預測的信號強度和質量覆蓋 設施中的所有所需區(qū)域，以在政府管控的限制無線傳輸器的最大輸出功率的 環(huán)境內提供可靠的通信。尤其地，數字無線系統(tǒng)中的逐漸提高數據率以及它 們附帶的更高編碼水平正需要更高的信噪比以及更高的信號質量支持全速 的、可靠的操作。
通過改善所述頻率范圍內的無線接收器敏感度來解決這些無線通信問 題正逐漸經受挑戰(zhàn)，因為在當前系統(tǒng)設計中，接收器技術正接近其敏感度的 理論極限。使用高速數字信號處理器可某種程度上改善數據恢復，但是需要 以消耗更多地消耗電源為代價，這導致便攜式系統(tǒng)中電池壽命的降低，并且 需要采用復雜的軟件和增加的成本。在發(fā)送器輸出電力和接收器敏感度受限 的情況下，采用較高數據率以及當前系統(tǒng)設計的系統(tǒng)被限制于較短的操作范 圍，因此需要更多的無線電發(fā)送接收器覆蓋給定的區(qū)域，這會導致系統(tǒng)成本 增加以及必須共享通用信道頻率的附近區(qū)域中無線電的干涉的風險增加。
除了正EE 802.11a/b/g通信，其他類型的以2.4GHz和更高頻率范圍操 作的無線系統(tǒng)，諸如藍牙、ZigBee和RFID系統(tǒng)需要更高效的信號分配系統(tǒng)。 這些技術的標準需要更簡單的編碼格式、更低的數據率、更低的傳輸功率以及更低的接收器敏感度，從而最小化部件、減小每個功能的成本并且減小電 源的整體裝置消耗。這些因素結合起來會限制這些類型系統(tǒng)的通信范圍或使 用的經濟性。雖然在一些情況下需要受限的范圍，但是大多數無線系統(tǒng)經受 覆蓋范圍和/或能力的限制，無法以限定的信號強度和質量覆蓋所需的區(qū)域。
在相同頻率波段中操作不同類型的無線電裝置之間的不兼容也是個逐 漸顯現的問題，尤其當每個的基部單元天線必須鄰近地定位，并且附近的享 用相同頻譜的無線電發(fā)送器以提高的功率操作從而能夠獲得穿過各結構和 其他物體的最大通信范圍。
已經采用一種方法來克服由結構性障礙造成的衰減和/或延遲偏差，即使
用"滲漏(leaky)"輻射器在設施的一部分中分配信號。這種類型的輻射器 通常釆用專門類型的同軸電纜的形式，在其外導體中設置孔或狹槽以允許受 控量的輻射"滲漏"，即輻射過電纜的整個長度。但是，由于在滲漏共軸電 纜的實際直徑中固有的相對高的縱向信號衰減，所以這種類型的滲漏線性輻 射器在高頻下具有許多缺點。這一特性快速地限制其可使用的縱向和垂直覆 蓋距離，尤其在微波頻率下。滲漏同軸輻射器的其他缺點包括不能改變耦合 量，即沿著電纜的長度的滲漏率已補償電纜中的線性損失，以及在垂直于該 電纜的360度區(qū)域中以及沿其總長度的無益輻射和接收特性。完全的徑向輻 射在多數應用中是不利的，因為所需的用戶一^:位于例如電纜下方。在這種 情況下，從電纜向上的輻射被上方建筑物結構中的吸收作用所浪費，并且也 使得源自于滲漏線上方的信號可能侵入。在電纜從其上和其下通過的無益區(qū) 域中的滲漏電纜的輻射也是不理想的，浪費信號功率并且難于避免，因為難 于采用將信號選擇性地應用至特定區(qū)域而非其他區(qū)域的滲漏電纜系統(tǒng)。
當使用時，通常將滲漏共軸電纜輻射器安裝在天花板上方的空間。現代 辦公室建筑物通常使用這些空間作為用于加熱、通風和空氣調節(jié)(HVAC) 系統(tǒng)的循環(huán)空氣的返回強制通風系統(tǒng)。多數的政府托管聯邦防火規(guī)則都對安 裝在這種類型的環(huán)境的部件的組成作出嚴格規(guī)定，以防止在出現火災期間強 制通風空間中產生將要循環(huán)通過HVAC系統(tǒng)進入人用區(qū)域的有害煙氣。因 此，共軸電纜，以及設計成在強制通風空間中使用的任何其他類型的信號傳 送部件必須在它們的構造中使用專門的絕緣材料，諸如DuPont的聚四氯乙 晞("Teflon"),這使得由這種類型的材料制成的射頻共軸電纜成本過高，在 許多應用中受到限制。由于這些限制，當前采用的技術無法提供設計用于
9HVAC強制通風空間的實用、高效、隱藏無線分配系統(tǒng)，也不存在設計成無 法在強制通風空間看到的無線分配系統(tǒng)。
本發(fā)明所示的新技術和方法提供解決現有技術中的這些和其他缺點的 方案。

發(fā)明內容
這里公開的技術和概念提供無線(無線電)分配系統(tǒng)，尤其涉及用于在 諸如辦公室、工廠、倉庫、學校、住所以及政府設施的建筑物中以及在諸如 體育館、公園、高速公路和鐵路的開闊地點分配和收集無線信號的高效基于 波導管的系統(tǒng)。
根據所公開主題的一個方面，提供一種簡單的、高效的基于波導管的無 線分配系統(tǒng)。所公開的基于波導管的無線分配系統(tǒng)將信號源的無線信號傳送 至鄰近信號接收器的地點。該無線波導管包括中空剖面結構性構造。該中空 剖面結構性構造包括傳導內表面。至少一個無線通信信號耦合裝置局部地插 入無線波導管的沿著無線波導管的至少 一個預定孔位置。阻抗匹配電路將耦 合裝置的輸出連接至用于至少一個無線信號輻射器的至少一個連接點。因為 所公開的系統(tǒng)的結構和操作，可采用許多不同的構造和實施方式。
所公開主題的這些和其他優(yōu)勢以及其他新穎性特征清楚地記載在這里 提供的說明書中。本發(fā)明內容的目的并不是全面地說明要求保護的主題，而 是簡短地概覽本主題的一些功能。在研讀隨后的附圖以及詳細說明書的基礎 上，本領域技術人員將清楚地得知這里提供的其他系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)勢。 包括在本說明書中的所有這些其他系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)勢都可認為是處于 所附的權利要求的范圍內。


所公開主題的特征、本質和優(yōu)勢將結合附圖根據下述詳細說明書得以清 楚地了解，在附圖中，類似的附圖標記表示在整個說明書中對應出現的各種
元件，其中
圖l示出根據本發(fā)明各方面的基于波導管的無線分配系統(tǒng)的實施例；
圖2A和2B分別示出用于三間辦公室和一個無線電屏蔽工作區(qū)域的示 例性基于波導管的無線分配系統(tǒng)天線覆蓋計劃的側視圖和俯視圖；圖3A至3C示出將波導管區(qū)段安裝在建筑特征中的備選實施例；
圖3D和3E分別示出安裝或集成承載托盤的主題波導管系統(tǒng)實例的實
圖4A至4C示出共同定位無線分配系統(tǒng)從而以不同頻率范圍(諸如IEEE
802.11a和XM無線電)操作的不同通信沖莫式的備選實施例；
圖5A和5B示出通過使用(a)電場耦合(b)磁場耦合以及(c)狹槽
輻射器將無線信號耦合入或離開波導管的備選實施例；
圖5C和5D示出用于形成波導管終端的端部組件的示例性實施例，包
括共軸于波導管的過渡部分；
圖5E示出在相同波導管中使用兩種不同的同時傳輸模式的方法；
圖6示出用于使無線信號離開波導管的示例性電場信號耦合器；
圖7示出用于使無線信號離開波導管的示例性磁場信號耦合器；
圖8A至8C分別示出用于連接波導管區(qū)段的示例性實施例的組裝和分
解視圖9A和9B分別示出使用預設定形狀中的金屬箔形成波導管或者使用 內部金屬管形成有用波導管的備選實施例；
圖IOA至10C分別示出可借助遙控器選擇性地構造的用于實現波導管
系統(tǒng)備選實施例的示例性波導管系統(tǒng)和相關電動信號耦合器；
圖10D示出這里公開的結合入以及組合滅火系統(tǒng)的功能的概念，如商 用、工業(yè)用、私用以及政府建筑物中使用的那樣；
圖11示出采用片狀金屬或塑料材料形成波導管區(qū)段的示例性實施例；
圖12示出使用固緊件來通過機械和電性連接兩個完整的波導管區(qū)段而 組裝波導管的示例性實施例；
圖13示出使用連續(xù)的電阻焊接器組裝波導管的半區(qū)段以形成連續(xù)的完 整的波導管區(qū)段的示例性實施例；
圖14至16提供從表明使用所公開主題得到的結果的示例性測試系統(tǒng)得 到的測試數據的曲線圖。
具體實施例方式
所公開的主題包括上述附圖所示的基于波導管的無線分配系統(tǒng)的各種 實施例，其中，在所有視圖中，類似的附圖標記表示類似的部件和組件。對各個實施例的引用不會限制所要求保護的主題的范圍。
術語"無線"和"無線電，，在詳細說明書中是同義使用的。 一般地，說 明書指代任何形式的無線，即，在任何可應用頻率下的無線電信號通信，除
非說明具體的通信模式和/或頻率(諸如IEEE 802.11b、藍牙等)。 波導管系統(tǒng)
圖1示出根據所要求保護主題的方面構造的基于波導管的無線分配系統(tǒng) 10在預定帶通頻率范圍中的示例性實施例?；诓▽Ч艿臒o線分配系統(tǒng)10 包括波導管11,該波導管具有帶有孔24和/或54和/或狹槽28的一個或多個 波導管區(qū)段12、區(qū)段連接件22、端部組件14和16以及所連接的輔助組件 30、 52和34。
本發(fā)明內容集中討論無線信號能量從線號源經由波導管傳輸至輻射無 線通信裝置，通過自由空間，到達連接至接收裝置的天線。應該理解，基于 波導管的無線分配系統(tǒng)將雙方向操作，將無線信號分配至一個或多個無線電 裝置，以及從一個或多個無線電裝置接收無線信號。因此，例如，連接至附 著于波導管11的信號耦合器或者形成在波導管11中的狹槽輻射器的天線將 雙方向操作，從而傳送和接收無線信號。
波導管11通過使用區(qū)段連接器組件22機械和電性地將波導管12串聯 到一起而形成。 一個或多個波導區(qū)段可包括預形成的耦合器孔24和54，適 于分別連接電耦合器或磁性耦合器52或34，和/或可包括輻射器狹槽28。用 于將信號耦合入波導管11和從波導管11解耦的示例性實施例結合圖5A至 5E、 6和7進行說明。用于連接波導管區(qū)段12的示例性區(qū)段連接器結合圖 8A至8C進行說明。
圖1所示的基于波導管的無線分配系統(tǒng)10和波導管11構造成注入/提取 波導管端部組件14 (表示源頭端部)的信號能量，波導管11的相對端部組 件16終止于阻抗等于波導管的阻抗。根據所公開主題的各方面，波導管11 沿著該波導管設置有預定載荷(天線)連接點，其采用連接器裝置和阻抗轉 換電路以高效地耦合波導管11的無線信號。備選構造包括(a)使波導管端 部組件14和16配置有匹配的阻抗終端并且將一個或多個中間波導管區(qū)段配 置成采用信號注入/提取，以及(b)使用不同的頻率和適當的濾波器/混合器 將波導管端部組件14和16二者配置為信號注入/提取，每個端部也配置為處 于從其相對端注入的信號頻率的匹配阻抗終端。波導管端部組件14安裝在波導管源頭端部并且包括共軸連接器20。無
線信號提供至波導管11或者從波導管提取，諸如通過信號接口組件30，從 其共軸連接器42連接至對應波導管端部組件14的共軸連接器20，其包括適 當的四分之一波長或者其他適當的探針以激活波導管。例如，信號接口組件 30可實現為傳送器、接收器、發(fā)送接收器、濾波器、濾波器組、混合器、雙 工器、放大器、放大器組或者這些器件的任何組合，或者任何其他的無源或 有源無線電頻率裝置，以適于實現無線信號進入和/或離開波導管11的傳送。 信號接口組件30可直接地連接至端部組件13的共軸連接器20,或者可通過
于無線分配的信息通過輸入端口 32耦合入信號接口組件30,該組件可具有 一個或多于一個的信號路徑。
提供至波導管端部組件14的無線信號傳播通過波導管11,并且耦合至 分別連接至電或磁耦合器52或34的電或磁探針。耦合器52或34連接和插 入于沿著波導管11長度的選定點24處。任何類型的耦合器的輸出再通過阻
管11中的信號也可直接地通過示例性輻射器狹槽28傳送至自由空間。如圖 5A和5B進一步說明的那樣，對于優(yōu)選實施例，波導管區(qū)段12的至少一些 包括預形成的耦合器孔24和54或者輻射器狹槽28。這些預形成的孔被初始 地覆蓋(諸如通過導電粘合帶)以在沿著波導管的孔位置處沒有采用耦合器 或狹槽的情況下保持波導管11的信號完整性。耦合器孔和/或狹槽輻射器處 的選定天線連接點在該系統(tǒng)的配置或安裝期間在波導管區(qū)段12的選定位置 處未被遮蓋，從而實現沿著波導管11位置處的信號提取/輻射。通過天線36 和/或輻射器狹槽28輻射的信號26由無線電接收器40接收和解碼。
如結合圖5A至5E和圖6和7進一步說明的那樣，信號耦合器34和52 設置在沿著波導管的選定位置處并且主要用于提供一種通過使用可調節(jié)信 號探針耦合波導管11的預定量的能量的方法。也在耦合器的探針阻抗與天 線阻抗(一般為50歐姆)之間提供匹配。
將電磁信號25耦合入和離開波導管11的所有方法通過所連接的客戶天 線38在傳送至電臺的信號的幅度方面都是可調的，其位于天線36或輻射器 狹槽28的任何一個的接收區(qū)域內。
根據這里要求保護的主題的基于波導管的無線分配系統(tǒng)的具體實施方式
，包括相關天線/信號覆蓋計劃，是以詳細說明書的教導和公知波導管設計
原則為基礎的設計選擇。主要的設計考慮包括(a)波導管配置(諸如橫截 面以及其內部導電性)，(b)天線選擇/設計，(c)天線設置，以及(d)信號 耦合系數(即，從波導管提取的信號能量)。這些設計考慮表示本領域技術 人員所熟知的相互關聯的設計權衡方案。
如進一步結合圖5A和5B所說明的那樣，波導管11的優(yōu)選橫截面構造 是中空的橢圓形橫截面，包含高傳導的平滑內表面。這一橫截面構造是一種 設計選擇。例如，矩形或圓形橫截面形狀也通常用于波導管并且可如將支持 所需頻率下的波導管傳播的一致橫截面和尺寸的任何縱向形狀那樣應用。波 導管區(qū)段12的設計考慮包括頻率帶通、傳播效率、物理魯棒性、安裝限制/ 要求以及可能的建筑/美學考慮。
圖2A和2B分別示出在三間辦公室和無線電屏蔽區(qū)域112的環(huán)境中的 示例性天線/信號覆蓋計劃，其中結構性元件74是房頂或者地上地板，結構 性元件96是地板。波導管11 (具有選定橫截面)的路徑為經由通過降低天 花板78和房頂/地板結構性元件74圍成的空間76，并且如圖所示在頂部位 置72進入該區(qū)域，在頂部位置84離開該區(qū)域。該波導管系統(tǒng)可沿任一或兩 個方向延伸超過頂部位置72或84，最終終止于波導管端部，如圖1所示。
吊頂(drop celling)78上方的空氣體積76是強制通風空間， 一般用于加 熱、通風和空氣調節(jié)(HVAC)系統(tǒng)中的返回空氣。通常，在這種類型的區(qū) 域中設置的材料類型需要受到 一些限制，因為在強制通風空間中出現火情或 者過熱配線期間，從發(fā)煙或易燃物質產生的某些氣體的毒性可能對建筑物中 的人員造成傷害。本發(fā)明的波導管系統(tǒng)的實施例適于符合HVAC強制通風空 間的防火和安全規(guī)程的需要。所有的波導管組件11可采用金屬構成，除了 在共軸連接器20和信號耦合器52和34中使用的絕緣體，所有的這些都可 使用非常小量的強制通風比率絕緣材料構成。
波導管11的路徑可穿過現有墻壁或其它結構性元件，諸如防火墻80。 可選擇地，波導管11可終止于墻壁的一側上(諸如在圖1所示的終端端部 組件16中)，然后連接至適當的共軸電纜，也可以是強制通風比率的，如果 必要的話，其路徑穿過墻壁，隨后連接至墻壁另一側上的另一波導管區(qū)段的 源頭端部組件14。
對于給定的波導管裝置，根據天線增益和形狀、天線設置和信號耦合系
14數通過常規(guī)設計平衡方案確定天線/線號覆蓋計劃。所有這些因素組合起來以 提供指定用戶區(qū)域中的所需信號水平。圖2A和2B所示的天線/信號覆蓋計
劃提供一個信號分配圖(圖2B所示的地板照射)，具有用于三間辦公室的信 號區(qū)域104和110 (包括重疊的信號區(qū)域108)，以及無線電屏蔽區(qū)域112中 的分離信號區(qū)域覆蓋。
因此，通過兩個天線/耦合器36A和36B覆蓋三間辦公室，天線36A定 向成為兩件辦公室提供主覆蓋，使得通過重疊信號區(qū)域108完全覆蓋三間辦 公室。天線/耦合器36A和36B采用信號耦合器，諸如圖1所示的34和52， 結合圖5A至5D以及圖6和7更詳細地討論。它們根據相應于每個區(qū)域的 所需信號耦合系數耦合來自于波導管11的信號能量。
天線/耦合器36A和36B以通過每個信號耦合系數和天線設計而設定的 預選擇信號水平進行輻射，經由吊頂78照射相應的信號區(qū)域104和110,其 既不吸收也不反射大量的微波能量。
通過金屬覆蓋墻壁92和金屬覆蓋天花板86限定的無線電屏蔽區(qū)域112 表示屏蔽的射頻障礙，這些障礙通常在包含例如食品存儲區(qū)域中的巨型冰 拒、藥廠中的放射室以及在墻壁構造中使用金屬側壁和金屬板的建筑物部分 的結構中遇到。用于覆蓋這種類型的無線電屏蔽區(qū)域112的示例性實施例使 用共軸電纜90,該電纜連接至耦合器83，路徑經過金屬天花板86中的開口 82,然后連接至照射無線電屏蔽區(qū)域中的天線94。
天線/耦合器36A和36B可以是任何輻射和耦合裝置，可滿足信號強度 的設計考慮以及照射指定區(qū)域所需的三維信號區(qū)域覆蓋圖案，其需要符合其 所安裝的每間辦公室、學校、政府設施、工廠、倉庫、住宅或者其他結構的 所有者提出的建筑物標準、規(guī)程、環(huán)境約束和美學要求。
作為如天線36A和36B所示的天線/耦合器構造的備選方案，作為天線 的輻射狹槽(諸如圖1所示的輻射狹槽28)可用于例如狹槽輻射器的不太聚 焦的輻射圖案足以覆蓋所需區(qū)域的情況中。離開波導管的信號的量可通過調 節(jié)例如圖3B中的132和134所迷的預安裝狹槽的有效尺寸而進行改變。
內部建筑墻壁98可見相對于天線/耦合器36A和36B的輻射是透明的并 且允許信號基本上垂直地入射在這些墻壁上并穿過。這一效果是由于建筑物 的構造包括木材或金屬銷造成的，在一般墻壁中，通過干燥壁(薄片石)材 料覆蓋，當在一個方向中以直角接近時，允許微波能量通過，所造成的信號
15衰減或反射為低至中等。在一結構中的兩間或多間房間可通過使用采用本發(fā) 明技術的這一方法由微波信號照射。
在結構中使用頂部輻射器照射信號區(qū)域的所述方法可解決當前單點無 線電裝置經受的許多附帶問題，該裝置依賴于一個或甚至若干共同定位的接 收天線從而恢復已經由于一般設施中的金屬銷、家具、機器、人員(靜止和 走動的)和設備的吸收和多通道反射而經受廣泛信號衰變的無線電信號。本 發(fā)明的基于波導管的無線分配系統(tǒng)允許將可選擇的、預設定信號強度應用在 每個指定信號區(qū)域中并且?guī)眍~外的優(yōu)勢，即由于由多反射導致的包線延遲 失真已降低，所以信號質量降低得較小。該系統(tǒng)也允許極大地擴展覆蓋區(qū)域， 使服務區(qū)中的客戶無線電裝置的信號具有改善的信號強度、 一致性、質量和 數據率保證。可能對所需區(qū)域外部的其他接收器造成干涉的過渡信號也會被
極大地減小并且允許這種附近的服務共存，例如，IEEE 802.11/b/g與藍牙或 ZigBee。
圖3A和3B分別示出根據本發(fā)明各方面的將波導管11集成入建筑結構 中的備選實施例。圖3A示出描述建筑物中建筑表面的典型相交的水平表面 120和垂直表面122。波導管11封裝在位于這些表面交叉部分中的示例性美 觀遮蓋修飾板124中。天線126如這里所示是偶極天線，可經由天線耦合器 52或34耦合至波導管11，并且可用于將信號26輻射至客戶的電臺40的天 線38。波導管輻射器方法也可包括類似的輻射器狹槽28，在這種情況下， 任何覆蓋波導管11的材料必須是對微波能量透明或者幾乎透明。
圖3B描述構造為扶手的波導管區(qū)段12,通過固緊件134和136連接至 垂直支承柱142。輻射器狹槽28如圖所示處于許多可能位置中的兩個位置。 由于輻射器狹槽28有必要穿過波導管(扶欄)的壁，所以它們可由涂覆材 料諸如塑料覆蓋，這將密封波導管防止灰塵和有害物體侵入。該覆蓋材料需 要對離開波導管的信號僅造成低的削減。狹槽的尺寸可以在空間中固定，或 者可現場調整，從而適應在該位置處從波導管輻射的信號水平的量和方向的 變化。雙重目的固緊件134是機械地將波導管11固緊至支承柱142的備選 方法，并且采用可變的輻射器狹槽132,該狹槽通過改變狹槽132的一個或 多個尺寸來調節(jié)波導管區(qū)段12的輻射量。
圖3C是示出用作安裝在墻壁140上的扶手的波導管11的3B的變形方 案，具有輻射器狹槽128。輻射器狹槽28、 128和132都經由到達客戶天線
1638的輻射信號26與電臺40通信。每個設計的元件可在3B與3C之間替換， 以適于具體應用。
圖3D和3E示出安裝于或者集成入一般存在于辦公室和工業(yè)地點中的 頂部空間中的承載托盤。托盤121—般支承電纜、管道或導管123。參照圖 3D，示例性波導管125、 127和129連接至托盤121。通過將電纜/管道/導管 承載托盤121與一個或多個波導管元件組合，復合結構允許更簡單、多功能 的裝置，其中可與波導管共同安裝電纜、管道或導管以作為根據本公開主題 各方面的基于波導管的無線分配系統(tǒng)。
天線36在沿著波導管的預選定位置經由信號耦合器52或34耦合至波 導管125、 127和129，以提取/耦合可具有支持波導管傳播的任何橫截面形 狀的波導管125、 127和129的能量。對于每個天線36,示例性電子信號耦 合器52連接至天線連接器44，將前述波導管的預定量的信號能量耦合至根 據選定天線/信號覆蓋計劃進行輻射的天線36。波導管125、 127和129中的 狹槽輻射器也可用于執(zhí)行相同的功能。
圖3E示出包括與托盤結構波導管元件131和133集成(制造為一部分) 的一個或多個示例性波導管元件131和133的承載托盤124可以采用支持波 導管傳播的任何橫截面形狀。如圖3D所示，信號耦合器52或34可用于從 波導管元件131和/或133高效地提取能量，以由天線36輻射，可選擇地， 狹槽輻射器可用于代替電耦合器52/天線36或者磁性信號耦合器3W天線36。
圖4A、 4B和4C示出組合用于以不同頻帶操作的兩個或多個不同通信 模式的單獨無線分配系統(tǒng)的備選實施例，諸如IEEE 802.11a和XM Radio。 圖4A和4B示出當在基礎操作模式下使用時以不同帶通頻率操作的較大波 導管150和相對較小波導管152的橫截面。可通過使用這一模式以及通過使 用RF混合器/雙工器技術將可應用的頻率組混合在每個波導管中來調整許多 頻率組。波導管150和152可在一個過程中制造到一起，諸如通過金屬或塑 料擠壓，或者分離地制造，然后機械地連接到一起。波導管150和152的內 表面包括平滑的高傳導性的表面，諸如銅、銀、鋁或金。
圖4C示出將兩個波導管150和152封裝在一個共同的外罩155中的示 例性方法。用于連接至外部天線的波導管連接端口 160可從連接至波導管 150和152的信號耦合器(未示出)拉出?？蛇x擇地，外罩155可定向為允 許狹槽輻射通過其墻壁，在這種情況下，其可由不會明顯地阻止^1波能量通過的材料制成，諸如適當的塑料或陶瓷材料。作為另一備選方案，輻射器狹
槽156可以是由金屬形成的外周155中的開口，其位置鄰近于例如波導管150
中的內部輻射狹槽(未示出)，并且大小足以不會明顯地使內部狹槽輻射器 的輻射場圖案的特性產生偏差。 波導管和信號提取
圖5A至5E示出使用信號耦合器34和52從波導管區(qū)段12輸出信號能 量的示例性實施例，如圖1所示。優(yōu)選地，波導管區(qū)段12連接到一起以形 成波導管11。圖6和7分別示出兩種類型的耦合器的優(yōu)選實施例-電性和磁 性的。
參照圖5B,對于優(yōu)選實施例，波導管區(qū)段12是中空的，具有橢圓形橫 截面，采用能夠高效地包含和傳播射頻能量的任何材料制成。橢圓形波導管 區(qū)段12例如可以采用金屬或塑料通過擠壓、拉伸或者改進預制件或者任何 其他裝置制成，從而獲得其最終橫截面的適當尺寸和比例，以高效地傳播微 波能量。所得波導管的內表面應該是平滑的高傳導性的表面，諸如銅、4呂、 銀或金表面。每個波導管區(qū)段12的端部形成為允許輔助的邊緣至邊緣的配 合，或者采用其他波導管區(qū)段12或者采用圖5C和SD所示的形成為裝配在 波導管區(qū)段12端部外的波導管端部罩組件18。
制造波導管區(qū)段12的其他方法包括采用諸如銅、鋁、銀或金的高傳導 材料嵌入或涂覆選定塑料或金屬縱向形狀的內表面，如圖9A和9B中的涂 層314和320所示。如果使用這一方法，可以進行調整從而通過使傳導內表 面持續(xù)至波導管區(qū)段12端部表面而將信號耦合器34和52的導線和端部組 件14或16直接地連接至涂層314和320。
對于本發(fā)明原理的給定實施方式的波導管規(guī)格是基于具體應用的設計 這種考慮所做的設計選擇，包括使用其他橫截面構造的中空波導管，諸如矩 形或圓形，或者使用并非中空的波導管，諸如槽型、共軸或帶線類型的傳送 線。
所有的中空波導管形狀可采用多于一種傳輸模式進行操作。本實施例可 采用這些模式的一個或多個同時操作，諸如，如果波導管的橫截面是橢圓形， eHll和oHll模式可由那些通過這些模式高效傳播的頻率范圍使用。優(yōu)選地， 橢圓形波導管的尺寸將被選擇為分離應用至兩個模式的每個的頻率組。例 如，oHll模式的截留頻率可選擇為高于在分離的共存的eHll模式中的使用的最高頻率。如果選定的波導管橫截面是橢圓形，并且將僅傳播一個頻率組， 那么eHll模式中的操作是優(yōu)選的。
參照用于波導管區(qū)段12的圖5A和5B，信號提取可優(yōu)選地使用連接至 波導管的信號耦合器34和52實現和/或信號可通過形成在波導管中的一個或 多個輻射器狹槽28進行提取。這些信號耦合器和/或狹槽定位在波導管12 中的預先設定的位置或者后期制作可選擇點處，從而形成理想的無線信號分 配圖，例如圖2A和2B所示。信號耦合器34和52的優(yōu)選實施例結合圖6 和7進行:說明。
如圖5B所示，電信號耦合器52插入位于橢圓形波導管區(qū)段12寬面中 的優(yōu)選預形成的耦合器孔24中，或者磁信號耦合器34插入波導管區(qū)段12 窄面的優(yōu)選預形成的耦合器孔54，從而允許優(yōu)選eHll波導管模式中的每個 的操作。孔的優(yōu)選位置將通常沿著波導管表面的中線，但是，可以偏離中線 位置并且按照各個應用的需要。電信號耦合器52和磁信號耦合器34可在制 造時預設耦合系數，或者在現場進行調整從而符合特定應用的要求。
圖5A所示的探針設置假定采用橢圓波導管模式eHll。在所描述位置處 使用時，任一探針都將激活eHll模式。如果使用另一模式諸如模式oHll， 例如，圖5A所示的兩種類型的探針的位置應該相反。由具體波導管支持的 其他模式也可選擇，諸如采用明顯高于波導管自然(低)截留頻率的頻率的 "過模式，，操作。過模式操作需要在波導管內部采用模式抑制裝置，諸如葉 片 (vane )。
如結合圖6進一步說明的那樣，電信號耦合器52的耦合系數可通過控 制電探針210插入波導管區(qū)段12的深度來改變。如結合圖7進一步說明的 那樣，磁信號耦合器34的耦合系數可通過改變采樣環(huán)268的面積和/或通過 圍繞采樣環(huán)的軸線旋轉該采樣環(huán)268由此使探針環(huán)268的最大面積經受波導 管區(qū)段12中信號的正交磁場線來調整磁信號耦合器34的耦合系數。
圖5B示出具有兩個示例性輻射器狹槽28、用于電信號耦合器52的耦 合器孔24和磁信號耦合器34的耦合器孔54的波導管區(qū)段12。波導管區(qū)段 12的所有孔(開口 )可在現場使用前由傳導材料170覆蓋?？刹捎霉叹o傳導 材料170的機械裝置，或者采用適當的粘合性材料固緊該傳導材料170，以 允許170帶電地作為波導管區(qū)段12連續(xù)壁的一部分，并且當傳導材料170 定位時材料170不會明顯地干擾波導管內部的信號傳播。圖5C和5D示出端部組件14或16與波導管11端部處的波導管過渡部 分共軸。共軸連接器20采用電性和機械接地連接174固緊至端部罩18。共 軸控制器20的中心導體在端部組件內部連接至探針21,在操作頻率，該探 針與端部組件的反射端178間隔大概四分之一波長。探針21優(yōu)選地直徑為 大概0.02波長并且在所需的操作頻率為大概四分之一波長的長度，但是可以 在一些應用中采用更大或更小的直徑并且可選擇為探針與波導管優(yōu)化阻抗 匹配。通過調整探針21距離反射端178的距離并且同時調整端部組件內部 的探針21的長度來獲得從波導管11至探針21的能量傳遞的最大效率。
的橫截面形狀，從而允許端罩18在波導管區(qū)段12上滑動配合并且進行良好 的機械和電性接觸。端罩18優(yōu)選地采用高傳導金屬構成，壁厚盡可能薄， 以最小化制造成本，但是具有適當的強度以支持其所需的形狀。減壓狹槽175 提供一種當其設置在波導管區(qū)段12端部上并且壓縮為允許端罩18電性和機 械接觸至波導管區(qū)段12時稍微減小該組件的凸緣的外周的方法。端罩18可
來保持定位并且與波導管區(qū)段12實現良好的電接觸。端罩18的另一可接受 橫截面形狀是匹配波導管區(qū)段12的端部形狀和尺寸的形狀。在這種情況下， 端罩18將采用機械連接器和夾持方法連接至波導管區(qū)段12，諸如類似于圖 8C所示的方式。
端罩18的內表面179是高傳導性材料，諸如銅、鋁、銀或金，在最低 操作頻率下，具有大于有效射頻導電外罩深度大概五倍的優(yōu)選厚度，從而最 小化波導管組件14或16內部的能量消散。
圖5E示出波導管區(qū)段12構造成同時插入和提取兩組分離頻率Fl和F2 的備選實施例?；鞠嗤碾娦盘栺詈掀?2正交地插入橢圓形波導管中兩 個軸的表面的中線。雖然可使用相同組的頻率，但是優(yōu)選地，兩組頻率表示 分離的頻帶，從而最小化從一個軸線至另一軸線的耦合的模式(模式跳躍) 中的可能沖突。頻帶的分離可通過正確地選擇選定波導管類型的尺寸而得以 增強，如技術文獻中所記載的?？蛇x地，磁信號耦合器34可代替圖5E中兩 個軸線的電信號耦合器52。如果同時使用兩個模式，那么端部組件14和16 必須也裝配有額外的垂直探針，如圖5D所示，其將允許第二模式的傳播和 終結。該第二探針173具有與探針21相同的特性，并且應該優(yōu)選地定位在沿著該表面中線的孔中，并且定位成使得其優(yōu)選為距離探針21大概四分之 三波長并且遠離波導管的端部。 信號耦合器
圖6示出用于使無線信號離開和進入波導管區(qū)段12的優(yōu)選電信號耦合 器。電信號耦合器52包括四個區(qū)段48、 216、 218和220。
區(qū)段48包括共軸連接器輸出端口外觀并且包括螺紋接地殼186、絕緣間 隔件184和中心導體182。共軸控制器48和其類似的共軸構造可選擇地設計
凹入或兩種兼?zhèn)?。中心導體182的外直徑、接地殼186以及相對絕緣常數的 尺寸參數確定連接器的阻抗，并且基于公知的公式和設計標準提供選擇。如 果區(qū)段216直接地連接至天線的饋送系統(tǒng)，那么共軸連接器48可取消。
從波導管的電場提取能量需要控制插入波導管的探針的深度。優(yōu)選地， 由所插入探針導致的波導管中的場的干擾量應該被最小化，同時提取預定量 的信號能量。如果現有技術中已經公知，由插入波導管中的電探針提取的信 號能量的量大體與插入和平行于波導管中最大電場區(qū)域的探針的長度成比 例。如果小于最大量的能量將從波導管送出，那么可使用具有小于四分之一 波長的長度的探針。將小于四分之波長的探針視為短天線，那么可發(fā)現，短 天線對于諸如50歐姆的外部、標準、理想、共軸阻抗是非常差的阻抗匹配。
相對于圖6中的電信號耦合器52，探針210構造成螺釘，在波導管系統(tǒng) 的制造、安裝或設定期間以可調整的量延伸入波導管區(qū)段12內部。如果沒 有執(zhí)行阻抗匹配，那么插入波導管中的探針的長度需要過長從而將探針的足 夠能量傳送至非匹配的標準的非電抗性載荷。插入波導管中的過度探針長度 將在波導管中產生無益的電阻，這樣可能會導致波導管中的有害反射并且可 能限制從波導管系統(tǒng)提取的總的能量，并且也可跨過所采用的頻帶導致波導 管的幅度響應的無益、過度變化。例如，設置在傳導接地面諸如波導管區(qū)段 12內部上的大概O.l波長的短探針具有饋送點阻抗，具有大概幾歐姆范圍內 的電阻分量，以及幾百歐姆的電容電阻分量。在該范圍中的未校正阻抗至標 準50歐姆載荷的功率傳輸效率將非常低。
區(qū)段216、 218和可選元件208和230的目的是將所插入探針210的阻 抗變換且校正為標準阻抗，諸如50歐姆，或者任何其他的標準阻抗，以輸 出至共軸連接器48，從而最大化從最小插入探針210至連接到信號耦合器輸
21出的載荷的功率傳輸。電信號耦合器52提供獨特的設計以高效地傳送波導 管的能量。
尋跡信號從外部源流過電信號耦合器52,信號電壓首先施加在共軸連接 器48的中心導體182上，該連接器又連接至中空中心導體192。共軸連接器 48和其類似共軸構造可與任何標準或非標準的具有任何適當阻抗的共軸連 接器匹配。接地殼188環(huán)繞中空共軸中心導體192,該導體192又由絕緣體 190圍繞，該絕緣體可以是任何適當的絕緣體，具有正確的絕緣常數和所需 操作頻率下的低消耗損失。區(qū)段216形成所需操作頻率下的四分之一波傳送 線并且計算為具有適當的低于電信號耦合器52通過共軸連接器48所連接的 載荷阻抗的特性阻抗。區(qū)段218是額外的四分之一波區(qū)段，其阻抗低于區(qū)段 216。通過增加中心導體200的直徑和/或采用具有在所需頻率下增加的相對 絕緣常數和低消耗因數的絕緣材料198環(huán)繞中心導體200來實現區(qū)段218的 較低阻抗。如果使用具有較高相對絕緣常數的絕緣體，那么區(qū)段218的速度 因數降低，導致物理上較短的區(qū)段218,如該示例性構造所示。
因此，采用串聯方式，區(qū)段216和218在所需操作頻率下和接近所需操
作頻率形成兩階段的、四分之一波阻抗變壓器。中心導體192環(huán)繞形成探針
210的螺釘，該探針通過與中心導體192的內表面電性和機械接觸的金屬間
隔件/接觸件194保持在中心導體192中。區(qū)域202底部與間隔件/接觸件l94
的底部之間的空間形成共軸傳送線的較短區(qū)段的內部容積，其長度可變，但 是小于操作頻率下的四分之一波長。
物理線的電子角的正切與共軸線的特性阻抗的乘積，所以通過探針210的內 部區(qū)段和中心導體192的內表面形成的阻抗是添加至從波導管區(qū)段12內部 看到電信號耦合器52的阻抗的可變電感性電抗。這一電感是串聯的并且用 于抵消由插入波導管區(qū)段12的短探針長度所示出的高電容電抗。再次參照 輸出載荷，區(qū)段218和216將電抗已經被抵消的探針的低電阻變換為標準的 高電阻的低電抗，從而實現將最大功率傳輸至連接于共軸連接器48的載荷。 間隔件/接觸件194的中心設置有螺紋從而允許探針210相對于波導管區(qū) 段12的內表面204在210的螺紋上提升或降低，同時間隔件194在192中 是固定的，允許探針210穿入波導管12的深度的變化。間隔件/接觸件194 也可在中心導體192中移動，從而允許探針穿入波導管區(qū)段12的不同深度，同時保持與中心導體192的內部實現良好的電接觸，允許最優(yōu)的探針插入深
度，通過將間隔件/接觸件194定位在中心導體192中以改變所封裝傳送線的 長度來將必要的電感電抗同時加入，從而調節(jié)電容探針電抗。
可選的金屬柱208可做為電容帽添加從而增加探針210的表面面積，因 此當使用短探針長度時可進一步降低探針的電容電抗。類似地，絕緣附件230 可附加至柱208，以在需要短探針時進一步減小該探針的電容電抗并且獲得 更接近的阻抗匹配，同時減小對波導管區(qū)段12內部的場的干擾。探針210 優(yōu)選地采用其表面上的高傳導材料諸如銅、銀、鋁或金構造成。這一探針的 表面材料的厚度優(yōu)選地應該大于操:作頻率下的射頻層深度的五倍。
套管206機械和電性地連接至接地殼188,作為導引電信號耦合器52 穿過波導管壁226的孔24的裝置，同樣提供電信號耦合器52底面與波導管 區(qū)段12接觸的接地接觸表面。套管206可采用電信號耦合器52的預安裝結 構構件的形式和/或可以是波導管區(qū)段12的壁226中的孔24的一部分。
凸緣224在連接點222處機械和電性地連接至接地殼188。凸緣224接 觸波導管區(qū)段12的外表面228并且用作將電信號耦合器52固緊至波導管區(qū) 段12的連接帶或其他方法的壓縮點，并且執(zhí)行物理安裝機構的一部分以及 使電信號耦合器52的底部在波導管區(qū)段12外表面228處適當地接地。
本領域技術人員可理解許多常規(guī)的設計優(yōu)化方法和其他可能的構造，以 實現電信號耦合器52,或者用于離開波導管的耦合信號能量的通用目的的電 耦合器的其他實施例。實現所需的阻抗匹配可包括不使用或使用一個或多于 一個的四分之一波長阻抗變換區(qū)段，或者除了四分之一波長長度之外的傳送 線區(qū)段，代替或者結合，電抗抵消的所述方法，或者采用錐形線區(qū)段或者集 中的常數網絡，為了電抗變換和校正。
圖7示出用于使無線信號送入波導管區(qū)段12或離開波導管區(qū)段12的示 例性磁信號耦合器34。信號耦合器34包括四個區(qū)段49、 274、 276和278。
區(qū)段49包括具有接地殼242、絕緣間隔件244和中心導體246的共軸連 接器輸出端口。共軸連接器49和其類似的共軸構造可與具有任何適當阻抗 的任何標準或非標準的共軸連接器配合，并且可以是凸起、凹入或兩種兼?zhèn)洹?中心導體246的外直徑、接地殼242以及間隔件244的相對絕緣常數的尺寸 參數確定連接器的阻抗，并且基于公知的公式和設計標準提供設計選擇。如 果區(qū)段274直接地連接至天線的饋送系統(tǒng)，那么共軸連接器49可取消。
23在共軸連接器49之后的是區(qū)段274，包括同心地環(huán)繞中心導體254的接 地殼248，該中心導體由絕緣體252環(huán)繞，該絕緣體可以是任何適當的電介 質，包括空氣，并且具有在理想操作頻率下的低耗散損失。中心導體254通 過金屬間隔件250在內部連接至螺釘262。螺釘262在264處電性地且機械 地連接至磁性環(huán)狀探針268的一端。
導體環(huán)狀探針268插入波導管區(qū)段12中的增強磁場區(qū)域中，從而注入 或提取波導管的能量。優(yōu)選地，由所插入的導體環(huán)狀探針引起的波導管中的 場的干擾量應該被最小化。本領域公知地，由插入波導管中的磁性探針提取 的信號能量的量通常成比例于由該環(huán)截取的^f茲場線的量，其通過該環(huán)的面積 以及波導管的磁場的方向得以確定。如果小于最大值的能量傳送離開波導 管，那么可使用具有小橫截面面積的環(huán)狀探針。從小的環(huán)狀天線觀看，具有 小橫截面面積(線的長度小于大概O.l波長)的環(huán)狀探針的阻抗與標準、理 想的共軸阻抗形成非常差的匹配，諸如50歐姆。
從波導管區(qū)段12高效地提取能量需要最小化導體環(huán)狀探針268的橫截 面積，從而將干擾量限制為波導管區(qū)段12中的電磁場，同時從波導管提取 預定量的能量。如果小于最大值的能量從波導管傳出，那么環(huán)狀探針268所 具有的橫截面面積被減小至最小值，同時仍然從波導管區(qū)段12中傳出足夠 的能量。
探針268的表面優(yōu)選地采用具有高傳導材料的導體構成，諸如銅、銀、 鋁或金。該探針的表面材料的厚度優(yōu)選地應該大于操作頻率下的射頻外層厚 度的五倍。較小的探針268的阻抗一般具有低電阻(0.1歐姆至一些歐姆) 并且具有高達幾百歐姆的感抗。阻抗校正和變換需要優(yōu)化來自于插入波導管 區(qū)段12中的小尺寸的環(huán)狀探針268的信號傳送。對于最大效率的能量傳送， 探針268的阻抗被校正并且變換為連接至共軸連接器49的載荷的阻抗。如 果阻抗匹配沒有執(zhí)行，那么插入波導管區(qū)段12中的導體環(huán)狀探針的尺寸將 需要過度的大，并且形成比波導管內部所需的環(huán)更大的環(huán)，從而將非匹配條 件下的足夠功率從導體環(huán)狀探針268傳送至標準的非電抗性載荷，諸如50 歐姆。插入波導管中的過大的反應性的環(huán)狀探針268也將在波導管中產生有 害的反射并且可限制從波導管系統(tǒng)提取的能量的總量，并且也可造成跨過所 采用的頻帶幅度響應的過大變化。
磁性環(huán)狀探針268可調整地延伸入波導管區(qū)段12,從而可選擇地增加波導管內部增強磁場區(qū)域內的環(huán)狀探針268在波導管區(qū)段12內部的橫截面積。磁信號耦合器34如270所述的旋轉也可用于調節(jié)當前環(huán)狀探針268從而可變地將其導向至波導管區(qū)段12中的磁場，從而實現不同程度的信號傳送。串聯的區(qū)段276和274將所插入環(huán)狀探針的阻抗的低輻射電阻分量轉換為50歐姆，或者任何其他理想的標準的阻抗。區(qū)段274形成在理想操作頻率下的四分之一波共軸傳送線并且計算為具有相比于磁性耦合器240通過共軸連接器49連接鎖止的載荷阻抗來說適當的較低的特性阻抗。區(qū)段276是阻抗低于區(qū)段274的另外四分之一波共軸區(qū)段。相比于區(qū)段274，區(qū)段276的較低阻抗通過下述實現增加中心導體254的直徑，如區(qū)域260所述，和/或采用絕緣材料256環(huán)繞260，該絕緣材料具有在所需頻率下的提高的相對電介質常數以及低耗散因數。如果使用較高的相對電介質常數絕緣材料，那么區(qū)段276的速度因數被降低，導致物理上較短的區(qū)段276。采用串聯的形式，區(qū)段276和274形成雙階段共軸阻抗變換器。區(qū)段276和274將探針的低電阻變換為有用的標準阻抗，以將最大的能量傳送至連接于共軸連接器49的載荷。
螺釘262通過與內表面254電性和機械接觸的金屬柱250固緊在導體254中。柱250的底部與區(qū)域260的底部之間的空間形成較短區(qū)段的共軸傳送線，該區(qū)段的長度在操作頻率下在四分之一和二分之一波長之間是可變的。由于這一波長的較短傳送線的阻抗是電容性的并且成比例于物理共軸線的電子角的正切與共軸線的特性阻抗的乘積，所以通過262和內表面254形成的阻抗是添加至從波導管區(qū)段12內部看到的電信號耦合器52的阻抗的可
柱250形成中心導體254中的滑動接觸，允許螺釘262相對于區(qū)域260底部提升或降低，從而用于改變波導管區(qū)段12中的導體環(huán)268的長度，以設定波導管中環(huán)狀探針的橫截面面積。柱250可在中心導體254中移動，同時保持與中心導體254的內部進行良好的電接觸，允許環(huán)狀探針268的感抗通過導體254中的柱250的調節(jié)位置而抵消。
套管277機械和電性地連接至信號耦合器34的接地殼248。該套管用作導引耦合器組件通過波導管壁226的裝置，并且提供耦合器組件的底部與波導管區(qū)段12的地面接觸點。套管277可采用信號耦合器34的預安裝機械和電性接地連接器的形式和/或可以是接合區(qū)段12的壁226中的孔的一部分。凸緣272在接合點266機械和電性地連接至環(huán)狀探針268，以及波導管區(qū)段 12的外表面228，但是在最終固緊之前允許耦合器組件34進行旋轉。凸緣 272用作對帶進行保持或者將信號耦合器34固緊至波導管區(qū)段12的任何其 他方法的壓縮點，即作為安裝機構也使信號耦合器34的底面在波導管外表 面228處適當地接地至波導管區(qū)段12。
本領域技術人員應該理解，該基于波導管的無線分配系統(tǒng)的一部分包括 用于實現導體環(huán)信號耦合器34的許多潛在設計優(yōu)化方案，或者該磁性耦合 器的其他實施例，通常用于使信號能量離開波導管。實現所需的阻抗匹配可 不使用或者使用一個或多于一個的四分之一波阻抗區(qū)段，錐形傳送線，集中 常數阻抗變換網絡，或者可調整長度的任何類型的傳送線區(qū)段，代替或者組 合所述阻抗抵消方法。
區(qū)段連接
圖8A至8C示出示例性接合區(qū)段連接實施例的分解和組裝視圖。優(yōu)選 的橢圓波導管區(qū)段12采用區(qū)段連接器組件22機械和電性地連接至另一波導 管區(qū)段12。參照圖8B和8C，區(qū)段連接器組件22包括金屬連接器罩300、 帶298以及可選的夾具接收器組件296。帶298由帶扣304固緊，其可使用 通用的螺旋螺釘驅動類型軟管夾具拉伸機構，或者可以是任何類型的機構， 將拉伸力施加至帶298,諸如優(yōu)選地帶298上的折疊類型的固緊帶扣，在它 們的閉合位置中具有預調節(jié)拉伸?？蛇x的夾具組件296連接在罩300的相對
兩個波導管區(qū)段12的完整連接的組裝通過優(yōu)選地首先將金屬罩300的 內表面清潔為光亮的金屬層面而實現。波導管區(qū)段l2端部的外表面也制備 為光亮的金屬層面，以與罩400形成高電接觸傳導性。波導管區(qū)段l2的兩 端然后從相對方向插入連接器罩300。波導管區(qū)段12的兩端優(yōu)選地定位成在 罩300的中部相遇，波導管12的兩個區(qū)段定向為軸線共線。也圍繞罩300 設置環(huán)形夾具298，其與罩300的最接近可選夾具292的端部相對，并且將 該夾具足夠緊地圍繞罩300固緊，從而保持其定位，而不使罩300相對于其 下的波導管區(qū)段12的端部滑動?？蛇x帶扣296和294然后接合從而將波導 管區(qū)段12的兩個端部牽引為彼此鄰近。兩個波導管區(qū)段12端部應該優(yōu)選地 在罩300內部相遇，但是大約1-3毫米的間隙可接受以實現正確的操作。所 有的帶扣然后完全固緊，使得罩300環(huán)繞并且固緊至波導管區(qū)段l2上并且形成良好的電接觸。圍繞罩300固緊夾具298也使得波導管區(qū)段的端部的形 狀產生任何小的變化從而符合平均的優(yōu)選形狀。當完成時，罩300的縱向邊 緣應該優(yōu)選地接近波導管區(qū)段12的寬表面其中之一的中線。 波導管
該系統(tǒng)所需的基本波導管形狀可以通過擠壓或者拉伸為所需形狀而制 成，或者形成為中間形狀，該形狀隨后形成最終形狀。如果采用金屬，那么 波導管的優(yōu)選金屬包括鋁或銅。如果采用塑料，那么高傳導涂層設置在完整 的波導管內表面上?？稍谝贿^程中形成的任何材料，諸如聚乙烯基氯化物 (PVC),都是可接受的。另一制造方法是采用通常存在的金屬或塑料的標 準形狀形成波導管橫截面，并且通過一過程諸如壓縮對其進行修改，從而將 其形成為所需橫截面的形狀。
圖9A和9B分別示出使用金屬箔或者金屬管形成波導管區(qū)段的備選實 施例。圖9A中的外管310可以是將保持所需形狀從而構成所需頻率下的波 導管橫截面的任何材料。材料312然后被插入外管310,或者在制造階段或 者隨后，諸如在安裝期間。優(yōu)選地，材料312相對較薄，諸如金屬箔或者塑 料片材料，其已經涂覆有平滑的傳導表面314,具有足夠的厚度以及所需微 波頻率下的傳導性，從而沿著內表面314縱向高效地傳播波導管能量。如果 使材料312分離從而插入310，那么間隙316應該被最小化并且沿著波導管 內壁中的至少當前流線的波導管長度向下取向。
圖9B示出采用具有一致縱向橫截面的形狀318產生波導管的備選方法。 高傳導涂層320添加至內表面318,從而支持微波能量傳播經過形狀318的 內表面320的長度。涂層320可以是任何導體，提供足夠的傳導性從而實現 波導管組件中的低損失傳播并且可通過將平滑、高傳導表面提供至形狀31S 內表面的任何方法施加。能夠在所需頻率下傳播無線電頻率能量的一致橫截 面形狀的任何中空形狀可用于構成圖9A和9B所示的實例。如果采用9A和 9B中的波導管構造方法，那么應該將適當的接地方法添加至耦合器34和52, 從而將它們連接至所述內導體。該接地方法可包括例如將9A或9B中的內 導體延伸至波導管區(qū)段12的端部和外邊緣。
可配置的波導管系統(tǒng)
圖IOA、 IOB和IOC示出要求保護的主題的基于波導管的無線分配系統(tǒng) 的示例性實施方式，適于沿著波導管11使用電動信號耦合器在后期安裝中調整傳送至信號連接器的信號，在安裝之后，信號耦合器的每個都可在遠端 可選擇地調節(jié)。
參照圖IOA，可配置的波導管系統(tǒng)如圖所示具有連接至具有端部組件14
和16的波導管11的控制器348,包括共軸連接器20和內部傳送探針(圖 5C和5D中的探針21),其分別構成啟動和終結組件。用于將微波能量注入 或者提取信號離開波導管11端部。信號例如從信號接口組件30 (如圖1所 示，但是這里沒有示出)連接至端部組件14上的共軸連接器20。在該實施 例中，端部組件14和16以及信號接口組件30具有參照圖1所述的相同屬 性和能力?？刂破?48和336在沿著總體組裝波導管11長度的所需位置處 連接至設置于波導管區(qū)段12中的孔。它們控制電性或導體環(huán)狀波導管探針 的耦合系數，或者輻射孔開口。集成入控制器348中的阻抗校正區(qū)段提供輸 出至外部無線電頻率連接器，隨后直接地連接至天線，或者于天線連接的共 軸電纜，或者使用共軸電纜連接至另一波導管系統(tǒng)，或者任何其他類型的傳 送線互聯方法。
控制信號組件332可包括具有足夠傳導性的一個或多個導體的電纜，從 而傳送必要的能量并且控制連接于系統(tǒng)中的控制器348和336的所有的信 號。組件332中的分離導體或多個導體可分配至每個控制器3"和336，或
者電纜中減少數量的導體可在并行或串行配置的多工信號控制系統(tǒng)中使用。 在控制器組件348和336中控制信號的編碼可通過主動或被動裝置實現。諸 如標準建筑物內Ethernet或電話布線裝置中存在的電纜是適當類型的電纜的 優(yōu)選實施例，可用于連接控制器348和336。所用的電纜的類型不論是強制 通風類型的或者非強制通風類型的，將通過單獨應用情況進行確定。
每個控制器處的連接點344可通過使用絕緣唯一類型連接作為連接方法 將連接器預安裝在332和/或348和336上來實現，如果使用電纜，隨著其通 過或者鄰近控制器348和336的一部分?？墒褂蒙僦烈桓€提供功率并且控 制所有的控制器，如果序列控制信號和功率供給饋送多工操作至信號導體 上，波導管11用作功率和信號的適當返回路徑。分離的外部凹槽或通道可 在制造期間結合入波導管區(qū)段12的長度，用于在信號組件為電纜時，物理 地保持信號組件332。共軸連接器346是經由阻抗校正區(qū)段349通過控制器 348從波導管恢復的信號的輸出端口，其特性基本上與結合圖6或圖7所討 論的相同。連接器346可以是任何標準或非標準的無線電頻率連接器。輻射
28從可變波導管狹槽孔334直接地進行，該孔的尺寸特性因此輻射特性通過控
制組件332的命令由控制器336進行控制。
檢測器342的輸入如圖所示連接至端部組件16的共軸連接器20。檢測 器342是將無線電頻率信號變換為與由波導管11提供的無線電頻率信號水 平成比例的電壓的任何裝置。檢測器342的輸出可以放置在信號組件332上 并且檢測為校準和測試信號從而調節(jié)波導管系統(tǒng)的正確操作。檢測器342可 以是任何微波檢測器，采用無源或有源設計，并且測量波導管中的信號水平， 在波導管端部或者任何中間點，使用低損失(四分之一波)探針，或者信號 耦合器。例如，檢測器342可以包括連接至低損失波導管探針的無線電頻率 二極管檢測器，在波導管端部終結基本上非反射載荷中的波導管阻抗，或者 用在沿著波導管的中間點，其將與電信號耦合器52或磁信號耦合器34共同 使用，從而允許從波導管采用的能量最小化，同時提供信號測量。
由于連接入完整波導管系統(tǒng)的波導管區(qū)段12的多個串聯長度的無載荷 損失可在足夠精度下預測，那么可將信號源與檢測器342之間的波導管系統(tǒng) 中的任何其他端口處的信號提取得到的由檢測器342示出的信號水平變化預 測為每個控制器348或狹槽控制器336放置在波導管上的RF載荷量的函數。 相反地，每個耦合器控制器348或狹槽控制器336可通過監(jiān)視在調整每個控 制器期間的檢測器342的檢測輸入水平而調節(jié)至所需的耦合器系數?？蓪⒖?手動調節(jié)的探針與探針控制器348和336組合使用從而配置所需的波導管信 號分配系統(tǒng)。
在檢測器342的一些應用情況下，可理想地調節(jié)至從波導管吸收最少量 的微波能量，與可靠的檢測信號水平一致。在這一事件中，檢測器3"可配 置有可選擇的后期檢測放大器，通過信號電纜332提供能量。電性接口 330 可允許經由信號組件332遠端地手動地控制控制器348和336，同時操作人 員監(jiān)視一個或多個檢測器342的輸出?？蛇x擇地，接口 330可在電腦的控制 下操作。在后一種情況下，電腦可用于通過使用由一個或多個檢測器342報 告的水平以及波導管11的公知衰減特性、確定每個控制器336和348的正 確設置的計算方法、計算提供于波導管系統(tǒng)上的控制器348和孔334的輸出 連接器346上的每個所需信號水平的調整。
控制器348上的輸出連接器346可直接地連接至信號輻射器(未示出) 或者通過共軸電纜連接至信號輻射器，或者可連接至作為延伸傳送線的分離波導管系統(tǒng)的額外共軸連接器20和/或服務額外區(qū)域的分離基于波導管的無 線分配系統(tǒng)。當互連額外的完整無線分配系統(tǒng)時，將濾波、混合和其他標準 技術和裝置加入各區(qū)段之間以選擇性地允許或不允許一個或多個頻率組。
當波導管11的一個區(qū)段延伸出其實際長度限制342時電纜332端部處 的電纜340可持續(xù)至額外的控制器348和336 (未示出)，20和18然后移動 至延伸的波導管11 (各)區(qū)段的端部。波導管11的最大長度由波導管12的 串聯區(qū)段的總體無載荷衰減進行確定，由所有連接端口所需的信號能量的 和，相對于從提供至波導管系統(tǒng)的源或多個源的總體信號能量。 一個或多個 檢測器342可添加至波導管11長度的隨后延伸部分，從而有利于監(jiān)視下游 信號水平。
圖10B示出經由波導管的壁226連接至波導管區(qū)段12的外表面228的 探針控制器348的功能詳細內容。探針352可以是電性或傳導的環(huán)狀探針組 件。如果是電性的，那么耦合變化會由如351所示插入波導管內部的352的 量實現。如果探針是磁性的，那么耦合的量由環(huán)狀探針面積以及350所示的 通過探針環(huán)352旋轉入波導管區(qū)段12的內部磁場的量二者進行確定。任何 類型的探針通過例如參照圖6或7所述的阻抗變壓器354阻抗匹配于端口 346的外部連接器阻抗，并且可包含串聯的一個或多個區(qū)段的適當四分之一 波傳送線區(qū)段或者為其阻抗變換特性選擇的另 一類型的阻抗匹配技術，并且 也可包含用于適當地抵消變壓器354的輸入區(qū)段中引發(fā)的電抗的電路。變壓 器354也可包含檢測器功能，類似于這里所述的檢測器342，并且可用于檢 測每個探針控制器348的輸出的目的，從而精確地設定從波導管區(qū)段l2送 出的正確功率。
探針352被致動從而通過齒輪箱341的作用分別在波導管11中插入或 旋轉電性或磁性探針，該齒輪箱由馬達343驅動，馬達接收馬達驅動電路345 的命令，馬達驅動電路由編碼模塊347的模擬和/或數字本質的數據信號驅 動，該編碼模塊與控制器330經由信號組件332通信。位置傳感器349的位 置指示可經由信號組件332回讀至控制器330，從而分別確定電信號耦合器 52或傳導環(huán)耦合器34的移位或旋轉位置數據。
圖10C示出3夾槽控制器336的功能詳細內容，控制器336作為控制器 348的變形方案。該控制器控制波導管區(qū)段12中的狹槽孔334的窗口尺寸， 允許從波導管以直接的可控制的程度輻射入波導管系統(tǒng)附近的所需要的區(qū)域中?；瑒咏M件351,波導管區(qū)段12的外表面228上的共形和傳導性材料片 被齒輪箱341的移位移動353采用機械方式驅動從而可變地咬合狹槽334, 該齒輪箱由馬達343驅動，馬達由馬達驅動器345電性驅動，馬達驅動器接 收由解碼器347解碼的命令，解碼器經由信號組件332從控制器330接收信 號?？刂破?30可通過遠程電子控制手動地操作，或者可通過電腦控制進行 操作。位置指示器349檢測滑動組件351的位置并且將該位置通過電纜332 報告至控制器330?；瑒咏M件351可通過平行于或垂直于狹槽334的長軸的 移動或者這些移動的組合咬合狹槽334。
圖10D示出要求保護的主題的一項實施例，用于分配無線信息并且共同 用作靜態(tài)滅火系統(tǒng)的雙重目的。波導管區(qū)段355制成為具有適當的強度，能 夠容納用作"干式"滅火系統(tǒng)中的空氣壓力，當在使用時加壓，并且也可具 有涂覆有適當導體諸如銅、鋁、銀或金的內表面，用于無線電信號的波導管 傳播。該區(qū)段與管接頭356連接到一起。該管的形狀優(yōu)選為橢圓形，但是也 可以使用任何其他形狀，諸如圓形或矩形橫截面，只要這些形狀能夠作為波 導管傳導無線信號。各信號經由耦合器357傳送離開波導管355,該耦合器 具有與耦合器34和/或52所述的相同的特性，并且應用至發(fā)送器頭部/天線
干燥的，并且采用空氣或其它氣體諸如氮氣加壓。當檢測到熱量時，頭部358 打開一路徑并且釋放355中的空氣壓力，或者它們作為連接至波導管3"的 天線。氣動/液體管道安裝以及波導管傳送技術的通常要求必須在構造該系統(tǒng) 中同時滿足。 波導管形成
圖11示出用于采用平的、滾壓、片金屬原料形成波導管區(qū)段的示例性 實施例，當形成時，保持高度傳導平滑的內表面?？墒褂弥T如涂覆或粘合有 銅、鋁或任何其他高傳導材料的鋼的同類金屬或基礎金屬的平滑表面片狀金 屬的供給輥。形成一部分最終形狀所需的片狀金屬的所需寬度以供給形狀旋 轉，諸如輥,在支承于臺架382上的成形機390的一端處。優(yōu)選的材料需要
具有高傳導金屬表面，諸如鋁或同，在成型過程之后具有良好的尺寸保持性。 塑性材料也可使用，如果其可形成為或者保持所需的形狀。應該具有良好的
結構性強度并且通過機械或電性過程涂覆有高傳導材料，諸如銅、鋁、銀、 金或具有足夠高導電性的任何其他材料?？蛇x擇地，可以在將成為波導管區(qū)
31段12內表面的一個寬表面上預涂覆足夠的傳導材料。
將單層材料372供給至第一打孔臺374,在該打孔臺出，打出所需的孔 和/或輻射器孔和/或組件孔。然后，使打孔后的片金屬或金屬化材料通過成 形部分376，在該部分中，使該材料形成為波導管的倒數第二個形狀。
384、386和388中示出通過成形才幾390中的處理得到的一些可能的預波 導管橫截面形狀。在材料被打孔和成形后，切割器378用于將波導管部分切 割為具有所需長度的部分，該長度可根據設施中的具體情況形成為從幾英寸 至幾百英尺。波導管的一區(qū)段的總長度僅僅通過示例性片金屬輥370中包含 的供給長度的限制。預波導管形狀384示出一些可能的橫截面，這些橫截面 可形成為具有原始材料的兩個外部、縱向邊緣，需要封蓋以形成完整的波導 管區(qū)段。示例性成形波導管區(qū)段384中所示的邊緣的設置處于傳播模式的優(yōu) 選位置，其中這些波導管區(qū)段12進行正常操作。用于采用例如織物密封邊 緣384、 386和388的目的的額外階^殳可添加至一幾器390的成形過程。
可通過成形機390生產的其他可能形狀如386所示。雖然這些形狀需要 用于封閉的兩個密封操作，它們也較容易傳送，因為它們可通過彼此進行定 向而高效地堆疊。形狀386然后通過壓接、焊接或夾持方法現場連接，從而 完成整個波導管區(qū)段12,以安裝在基于波導管的無線分配系統(tǒng)中。
通過所述成形系統(tǒng)執(zhí)行的任何和所有操作可通過手動或自動裝置進行 控制，諸如編程的存儲有邏輯的控制器或者可編程電腦。如果是可編程的， 那么成形系統(tǒng)390將包含所需的傳感器和自動操作所需的致動器。
圖12示出用于連接波導管區(qū)段12的另一示例性實施例，使用固緊件組 裝采用片金屬形成為兩半的組裝波導管，并且采用分離使用的概念，用于機 械地和電性地連接完整波導管區(qū)段的兩個區(qū)段。
具有內部、高傳導、平滑的金屬涂層402和預定位孔404的成形波導管 區(qū)段400連接到一起并且通過銷406和保持夾具408保持定位。也可在該過 程中使用鉚釘。如果用作兩個波導管區(qū)段之間的連接器，那么區(qū)段400的尺 寸將形成為比其所附著的成形波導管區(qū)段稍微大些，但是將在它們連接的兩 個波導管的兩個端部上緊密和緊固地裝配。在這種情況下，預定位孔404將 與待連接的波導管區(qū)段12端部的邊緣中定位的孔排列對齊。當波導管區(qū)段 12采用384、 386或388所示的半區(qū)段形成時，用于孔的預定位凹口可設置 為剛性的線，和/或每個形狀波導管的其他寬或窄表面，從而當使用圖12的連接方法時適應信號耦合器。輻射孔也可在制造時類似地設置在波導管12 中。
圖13A和13B示出使用連續(xù)的阻焊將成形片金屬的半區(qū)段組裝為完整 波導管以完成連接過程的示例性實施例。圖13A是示例性焊接系統(tǒng)的平面 圖?；?22支承四個彈性加載或液體壓縮的電焊輪424，這些輪連續(xù)轉動 并且供給高電流通過待連接的波導管420的縫，同時壓縮半區(qū)段420的兩個 縫。施加足夠高的電流從而在接觸點426處局部地熔化半區(qū)段的縫。如果材 料是金屬，例如兩個縫焊接為具有緊密縫的完整波導管區(qū)段，如端部圖428 所示。圖13B示出阻焊系統(tǒng)的端部視圖。用于焊接的足夠電流從連接至與電 力導體440附連的連接器438的電源、經由低電阻刷形組件442和430并且 經由直接地連接至輪424的觸頭434被傳送至輪424。電流經由電纜432返 回至焊接電源。
測試結果
圖14示出根據本發(fā)明構成的波導管11的無載荷200英尺橢圓橫截面方 案的電壓駐波比(VSWR)特性的測量結果，使用與圖8A、 8B和8C基本 相同的所述和所示的波導管區(qū)段12和區(qū)段連接器，以及圖5C和SD所述和 所述的端部區(qū)段，但是該測試中沒有沿著波導管11采用中間信號耦合器或 者輻射狹槽。當波導管的遠端在該遠端區(qū)段上的共軸連接器處以50歐姆載 荷為終端，Anritsu模式331A Sitemaster掃描儀器用于射出從2400MHz至 2500MHz的掃描無線電頻率信號并且檢測該系統(tǒng)一端處的返回信號功率。 VSWR然后采用該數據進行計算。如上所述，跨過所需頻帶示出非常低水平 的信號反射。
圖15示出圖14所述的無載荷200英尺波導管的另一測試。Hewlett Packard Company的型號為8620C/86290C的微波信號發(fā)生器的9毫瓦的未 調制信號從2400MHz至2500MHz進行掃描，從而測試200英尺無載荷波導 管的端對端損失。該波導管端部的功率采用Hewlett Packard Company的型 號為435B/8485A的功率測量儀器進行測量。跨過該頻帶測量的從輸入共軸 連接器20至遠端處的終端輸出共軸連接器20的平均損失稍微大于 0.5dB/100英尺波導管長度。這些測得損失包括端部區(qū)段中的共軸連接器和 探針所固有的波導管端部的啟動和獲取損失。該發(fā)生器的功率輸出的校準執(zhí) 行于在信號發(fā)生器與波導管輸入點之間使用的互連電纜的端部，并且采用電纜斜面補償以補償連接在信號發(fā)生器與波導管傳送端之間的大概2.5米
RG-58共軸電纜的頻率衰減。波導管本身的基本損失特性因此優(yōu)于所顯示的數據。
圖16是圖14中所述的200英尺波導管的另一測試。在該測試中，六個 信號耦合器52設置在距離波導管傳送端部處的40英尺、60英尺、80英尺、 IOO英尺、120英尺和140英尺處。圖14所述的相同信號發(fā)生和功率測量儀 器用于該測試。將10毫瓦的輸入功率射入波導管傳送系統(tǒng)的開始端部共軸 連接器。六個耦合器的每個經調整以提供1.10毫瓦的輸出。在該系統(tǒng)端部處， 在所示頻率范圍中的平均功率是2.01毫瓦。在所測試頻率中，在該系統(tǒng)端部 處的信號水平的平均偏差大概為+/-1.5dB 。
目前公開的簡單的、高效的用于在信號源與臨近信號接收器的至少一個 位置之間傳送無線信號的分配系統(tǒng)可以采用各種方式實現。因此，優(yōu)選實施 例的前述說明僅用于使得本領域技術人員能夠制造或使用要求保護的主題。 本領域技術人員將容易地得知對這些實施例的各種改進，這里所限定的基本 原理可在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下應用至其他實施例。因此，所要求保護 的主題并不意在限制于這里所示的實施例，但是符合與這里公開的原理和新 穎性特征一致的最寬范圍。
權利要求
1、一種簡單的高效的分配系統(tǒng)，用于在至少一個信號源與臨近信號接收器的至少一個位置之間傳送無線信號，包括用于從所述無線信號源將所述無線通信信號通信至所述無線接收器位置的無線波導管，所述無線波導管包括中空剖面結構性構造，所述中空剖面結構性構造包括高傳導的內表面；沿著所述無線波導管插入所述無線波導管的至少一個預定位置的至少一個無線信號耦合裝置；阻抗匹配電路，該電路的阻抗將所述耦合裝置的輸出變換并連接至至少一個無線信號連接器。
2、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述波導管包括連接到一起從而形成所述無線波導管的兩個或多個物理分離的區(qū)段。
3、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中空波導管能夠以一個或多個波導傳播模式進行操作。
4、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述波導管的中空剖面結構性構造包括大體橢圓的構造。
5、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述波導管的中空剖面結構性構造包括大體矩形的構造。
6、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述波導管的中空剖面結構性構造包括大體圓形的構造。
7、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述波導管的中空剖面結構性構造包括用于支持電磁能量以所需頻率范圍傳播的任何一種或多種形狀。
8、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述無線波導管包括基本金屬的構造。
9、 根據權利要求1所述的波導管，其中，所述波導管使用擠壓過程制成。
10、 根據權利要求1所述的波導管，其中，所述波導管使用改進的預制件中空形狀制成。
11、 根據權利要求1所述的波導管，其中，成形和穿孔過程用于采用坯料金屬片(starting sheet metal)制造無線波導管。
12、 根據權利要求11所述的過程，其中，所述波導管采用坯料金屬片原料局部地制成。
13、 根據權利要求11所述的過程，其中，所述坯料金屬片過程包括在至少變?yōu)樗鲎罱K無線波導管的內表面的表面上涂覆有高傳導涂層的金屬片。
14、 根據權利要求11所述的過程，其中，所述最終金屬片形狀通過壓邊或焊接而閉合。
15、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述無線波導管包括基本塑料的構造。
16、 根據權利要求15所述的波導管，其中，所述塑料形狀的內表面包括高傳導金屬。
17、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包含至少一個無線電頻率檢測器。
18、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，具有預定頻率的一個或多個信號通過使用一個或多個傳播模式在所述波導管中多道傳送至無線波導管上。
19、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，信號接口組件連接至所述波導管，所述信號接口組件是適于將無線信號傳送入和/或離開波導管的傳送器、接收器、收發(fā)信機、過濾器、過濾器組、混合器、雙工器、放大器、放大器組或者這些器件的任何組合，或者其他無源或有源的無線電頻率裝置。
20、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述無線波導管釆用機械方式連接至用于支承電纜或管道的結構。
21、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述無線波導管形成用于電纜或管道的支承結構的至少一部分。
22、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)集成入建筑物的結構特征中。
23、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述無線分配系統(tǒng)采用適當材料制成從而符合在建筑物的加熱、通風和空氣調節(jié)(HVAC)強制通風空間中安裝無線分配系統(tǒng)的相關防火安全規(guī)范。
24、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括沿著所述無線波導管定位的至少一個預定位的孔。
25、 根據權利要求24所述的預定位孔，其中，所述孔是從波導管至自由空間的直接輻射器。
26、 根據權利要求25所述的直接輻射孔，其中，所述孔的開口尺寸是可變的。
27、 根據權利要求24所述的預定位孔，其中，所述預定位孔初始地覆蓋有可移去材料，當將該材料放置在所述孔上時，該材料密封并且重新建立所述波導管的無線電頻率完整性。
28、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號耦合裝置局部地插入所述中空剖面結構性構造，從而提供從所述無線波導管內至阻抗匹配電路的一個或多個信號的所需水平的可變耦合，其中所述阻抗匹配電路的輸出連接至所述無線波導管外部的連接器端口。
29、 根據權利要求28所述的系統(tǒng)，其中，所述信號耦合器和阻抗匹配電路直接地連接至電磁輻射裝置，從而輻射所述無線波導管的電磁能量。
30、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號耦合裝置基本上通過對所述無線波導管中的電場進行采樣而操作。
31、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述阻抗匹配電路包括將所述無線波導管內部探針的較低電抗阻抗變換至較高的非電抗阻抗的電路，從而/人所述阻抗匹配電^各l餘出。
32、 根據權利要求1所述的信號耦合裝置，其中，將可變電感設置成與所述耦合裝置電性串聯，從而隨著所述電探針進入所述波導管的深度的變化而可變地抵消所述電探針的阻抗中固有的電容電抗。
33、 根據權利要求31所述的探針組件，其中，所迷可變電感形成在所述探針裝置的元件內部。
34、 根據權利要求32所述的信號耦合器，其中，隨著所述電探針延伸入所述波導管，所述可變電感的電感減小。
35、 根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述信號耦合裝置基本上通過采用所述無線波導管中的導體環(huán)對磁場進行采樣而操作。
36、 根據權利要求35所述的信號耦合裝置，其中，將可變電容設置成與所述耦合裝置電性串聯，從而隨著所述環(huán)狀探針在所述波導管的尺寸的變
37、根據權利要求36所述的信號耦合電路，其中，所述可變電容形成至所述導體環(huán)狀探針裝置的元件內部。
38、 根據權利要求36所述信號耦合電路，其中，所述可變電容隨著所述導體環(huán)狀探針延伸入所述波導管而增加。
39、 根據權利要求35所述信號耦合電路，其中，通過旋轉所述波導管中的導體環(huán)狀探針來改變所述無線波導管的耦合的量。
40、 根據權利要求1所述的無線波導管，其中，所述無線波導管的一個或多個區(qū)段通過使用環(huán)繞金屬套管而機械和電性地串聯連接。
41、 根據權利要求40所述的回繞套管，其中，所述套管采用一個或多個環(huán)繞夾具進行固緊。
42、 根據權利要求1所述的無線波導管，其中，所述無線波導管的兩個或多個區(qū)段使用固緊的夾殼形連接裝置機械和電性地進行連接。
43、 一種簡單的、高效的遠程可調節(jié)無線分配系統(tǒng)，用于在至少一個信號源與鄰近信號接收器的至少一個位置之間傳送無線信號，包括用于從所述無線信號源將所述無線通信信號通信至所述無線接收器位置的無線波導管，所述無線波導管包括中空剖面結構性構造，所述中空剖面結構性構造包括高傳導的內表面；至少一個遠端可調節(jié)無線信號耦合裝置，其沿著所述無線波導管在至少一個預定位置處至少局部地插入所述無線波導管；阻抗匹配電路，其將至少一個所述信號耦合裝置的阻抗進行阻抗變換并且連接至至少一個無線信號連接器。
44、 根據權利要求43所述的系統(tǒng)，還包括用于執(zhí)行電信號傳送功能的電性信號傳送和控制電路，用于控制和監(jiān)視所述遠端可調節(jié)無線信號耦合器裝置。
45、 根據權利要求43所述的系統(tǒng)，還包括至少一個無線電頻率檢測器，用于監(jiān)視所述無線波導管中至少一個預定點處的信號。
46、 根據權利要求43所述的遠端可調節(jié)無線信號耦合裝置，其中，所述耦合裝置具有至少一個傳感器，用于測量和報告所述耦合裝置的機械位置數據。
47、 根據權利要求15所述的系統(tǒng)，還包括電性或導體環(huán)信號耦合裝置。
48、 根據權利要求15所述的系統(tǒng)，還包括在所迷電性或磁性環(huán)信號耦合裝置與所述輸出連接器之間的阻抗匹配電路。
49、 一種雙功能的基于波導管的無線分配系統(tǒng)，包括至少一個無線波導管； 液體或氣體防火介質；至少一個組合功能天線和液體或氣體發(fā)出組件；以及 其中，所述至少一個無線波導管、天線和液體或氣體發(fā)出組件具有所述 雙功能基于波導管的無線分配和防火系統(tǒng)的組合功能。
全文摘要
提供一種簡單的、高效基于波導管的無線分配系統(tǒng)的設計和使用。低損失波導管用于將無線信號從信號源傳送至一個或多個接收器地點。一個或多個可調節(jié)信號耦合裝置局部地插入波導管的沿著該系統(tǒng)長度的預定位置處，從而提供可變的、受控的一個或多個無線信號的提取。低損失阻抗匹配電路設置有波導管耦合裝置和輸出連接器，從而保持高系統(tǒng)效率。該系統(tǒng)能夠將高強度和高質量的信號經由多個信號輻射器提供至寬的無線覆蓋區(qū)域中的大量接收器。本系統(tǒng)的一些實施例容易適配于HVAC強制通風空間中的無線分配服務。也公開一種兼具滅火和波導管無線分配功能的系統(tǒng)。
文檔編號H01Q13/02GK101496225SQ200680043122
公開日2009年7月29日 申請日期2006年9月15日 優(yōu)先權日2005年9月19日
發(fā)明者查爾斯·D·貝克爾 申請人:查爾斯·D·貝克爾