用于易爆环境的天线装置

摘要

描述了一种用于在易爆环境下进行无线通信的天线组件。一种示例天线组件具有外壳、位于该外壳的一端的底座构件以及延伸穿过该底座构件并进入该外壳的天线。该底座构件内的密封剂封装该天线以在该底座构件处对该天线进行密封。

权利要求

1.一种用于易爆环境下的天线组件，包括：

外壳；

在该外壳的一端处的底座构件；

延伸穿过该底座构件并进入该外壳的印刷电路天线板，该印刷电路天线板具有位于该天线组件外部的天线末端；和在该底座构件内的密封剂，该印刷电路天线板延伸进入并穿过该密封剂，该密封剂封装该印刷电路天线板以在该底座构件处对该印刷电路天线板进行密封。

2.如权利要求1所述的天线组件，其中同轴电缆连接到位于该底座构件外部的该天线末端。

3.如权利要求1所述的天线组件，进一步包括位于该底座构件处并连接到该印刷电路天线板的弹性构件，并且该印刷电路天线板包括与该弹性构件相邻的柔性电路。

4.如权利要求3所述的天线组件，其中该印刷电路天线板包括具有狭窄宽度的一段，并且其中该柔性电路布置在该段内。

5.如权利要求3所述的天线组件，其中该弹性构件的第一端至少局部被该密封剂封装。

6.如权利要求5所述的天线组件，其中该弹性构件的第二端以可操作的方式连接到该外壳。

7.如权利要求1所述的天线组件，进一步包括第二底座构件，该第二底座构件在该外壳的所述一端处且连接到弹性构件，从而以可操作的方式将该外壳连接到该弹性构件。

8.如权利要求1所述的天线组件，其中该印刷电路天线板包括与该底座构件相邻的至少一个横向突起部分以将该印刷电路天线板固定在该密封剂内。

9.如权利要求8所述的天线组件，其中该印刷电路天线板包括在该印刷电路天线板的每一侧的至少一个横向突起部分。

10.如权利要求8所述的天线组件，其中该横向突起部分具有矩形、正方形、椭圆形、圆形、不规则形或分叉端的至少部分的形状。

11.如权利要求1所述的天线组件，进一步包括在该印刷电路天线板上的电气部件，该电气部件与该印刷电路天线板上的导电路径相连。

12.如权利要求1所述的天线组件，其中该印刷电路天线板包括具有狭窄宽度的一段，并且其中该段布置得与该底座构件相邻，以提供位于该段之外且位于该外壳之内的该印刷电路天线板的柔性。

13.如权利要求1所述的天线组件，其中该印刷电路天线板包括延伸穿过该底座构件至少到达该外壳的下平台，该下平台具有至少一个导电路径;在该外壳内的上天线部分；和

在该导电路径与该上天线部分之间的电气连接；

该下平台延伸到该密封剂中，该密封剂封装该下平台以在该底座构件处对该下平台进行密封。

14.如权利要求13所述的天线组件，进一步包括在该下平台上且电气连接到该导电路径的电气部件。

15.如权利要求14所述的天线组件，其中该电气连接是同轴电缆或柔性电线中的至少一种。

16.如权利要求13所述的天线组件，进一步包括在该上天线部分上且连接到该电气连接的电气部件，其中该电气连接优选包括柔性带状电缆。

17.如权利要求13所述的天线组件，进一步包括在该下平台的一端的与该导电路径相连的连接器。

18.如权利要求13所述的天线组件，其中该底座构件包括延伸部分，以使该底座构件能附于另一物体上。

说明书

用于易爆环境的天线装置

技术领域

[0001] 本公开总的来说涉及用于在易爆环境下进行无线通信的天线装置，更具体地说，涉及一端被封装在外壳的底座构件处的天线装置。

背景技术

[0002] 用于制造、存储、运输或使用诸如烃之类的易燃材料的设施，由于存在被环境中的火焰或火花意外点燃的可能性而属于危险环境。因此，最小化着火或爆炸的可能性的规则和标准规定在这种危险环境下建筑物的建造和诸如防爆设备之类的设备的使用。这些规则和标准包括密封和/或限制要求，使得在危险环境下危险气体不会产生电弧或火花不会点火或爆炸。术语“防爆”用来表示指定的一台设备或结构将不允许诸如火花或火焰之类的着火源蔓延到空气中，并且如果该设备或结构内确实发生了爆炸，也将该爆炸安全地限制在套内，并且将爆炸产生的压力安全地释放。

[0003] 防爆天线组件用于在危险环境下发射和/或接收无线通信。天线可包含或容纳在天线罩内，以将该天线与周围的危险环境隔离。通常，天线连接到导线或电缆，导线或电缆延伸穿过在天线罩的一端处的套或接头。该套必须为导线或电缆和天线罩提供防火接合，使得火花或爆炸不会离开天线罩。

发明内容

[0004] 用于易爆环境下的天线组件包括外壳、位于该外壳的一端的底座构件、延伸穿过该底座构件并进入该外壳的天线以及位于该底座构件内的密封剂，并且该天线延伸进入并穿过该密封剂，该密封剂封装该天线以在底座构件处密封该天线。

附图说明

[0005] 图1是用于易爆环境下的一个示例天线组件的局部剖面示意图。

[0006] 图2是用于易爆环境下的另一示例天线组件的局部剖面示意图。

[0007] 图3是封装在底座构件处的密封剂中的示例天线的局部示意图。

[0008] 图4是用于易爆环境下的、具有天线以及安装在该天线上的集成电路的又一示例天线组件的示意图。

[0009] 图5是用于易爆环境下的再一示例天线组件的局部示意图。

[0010] 图6是用于易爆环境下的又一示例天线组件的局部示意图。

[0011] 图7是用于易爆环境下的再一示例天线组件的局部示意图。

具体实施方式

[0012] 通常，这里所述的用于易爆环境下的无线通信的示例天线组件可被各种设备以及在各种环境下用来进行通信。另外，尽管这里公开的示例是结合诸如烃处理行业之类的易爆环境下的防爆无线通信来描述的，但是这里所述的示例可出于不同的目的更普遍地应用于各种通信。

[0013] 图1是用于易爆环境下的示例天线组件100的局部剖面示意图。示例天线组件100包括通常由诸如来自纽约斯卡奈塔第的通用电气公司的 之类的塑料材料制成的天线罩或外壳110、印刷电路板天线120、金属底座构件或套130、位于底座构件130内的密封剂或防爆封装材料140以及连接到天线120的同轴电缆150。密封剂140可包括多种灌注混合物(pottingcompounds)中的任意灌注混合物，例如来自马萨诸塞州艾默生&康明有限公司的 环氧树脂。

[0014] 同轴电缆150可连接到示例天线组件100的其它电路系统或电气部件，例如，集成电路(未示出)。外壳110可通过诸如螺纹连接、搭扣配合连接、压配合和/或粘合连接之类的多种连接中的任一种连接附于底座构件130。天线120从位于天线组件100外部的天线末端122延伸，穿过底座构件130，并进入外壳110。同轴电缆150例如通过焊接连接到印刷在天线120上的电路124。将天线120封装在末端构件130处的密封剂140内以将天线120定位并保持在外壳110内。如图1清楚地所示，天线120延伸进入并穿过末端构件130和密封剂140。

[0015] 图1中示出的示例天线组件100提供了一种低成本的防爆天线组件。连接到非同轴导线的天线，尤其是高频天线，通常受到由导线、末端构件和天线的材料的不同类型而引起的不期望的阻抗变化。为了保持对天线阻抗的正确控制以进行阻抗匹配，通常使用同轴电缆。另外，当导线或同轴电缆延伸穿过密封材料到天线时，导线或同轴电缆通常使其外部绝缘体去除或剥离，以防止火焰在外部绝缘体与内部导线或电缆之间传播。然而，示例天线组件100包括印刷电路板天线120，该印刷电路板天线120延伸穿过末端构件130和密封部件140到达同轴电缆150所连接到的天线末端122。通过将印刷电路板天线120延伸到并通过包含于末端构件130中的密封剂140，天线组件100提供天线120、密封剂140和末端构件130之间的防火密封，消除了从延伸穿过末端构件和密封材料的导线或同轴电缆去除绝缘体的必要，并显著减少了阻抗变化。

[0016] 图2是用于易爆环境下的另一示例天线组件200的局部剖面示意图。示例天线组件200包括通常由塑料材料制成的天线罩或外壳210、包括上天线部分225和下天线部分226的印刷电路板天线220、具有凸缘231的金属底座构件或套230、位于底座构件230内和天线220的下天线部分226周围的柔性圆弹簧或弹性构件235、天线底座构件237、位于底座构件230内的密封剂或防爆封装材料240以及连接到天线220的同轴电缆250。同轴电缆250可连接到示例天线组件200的其它电路系统或电气部件，例如集成电路(未示出)。

[0017] 在本示例天线组件200中，优选地，外壳210通过诸如螺纹连接、搭扣配合连接、压配合连接和/或粘合连接之类的多种连接中的任一种连接附于或粘结至天线底座构件237。外壳210具有外壳末端211，该外壳末端211通过例如在外壳末端211和末端构件230的凸缘231处的如图2所示的重叠配合，松散连接到底座构件230，并且包括位于外壳末端
211与凸缘231之间的诸如O环密封之类的密封212，从而使外壳210能相对于底座构件
230进行移动。

[0018] 天线220从位于示例天线组件200外部的下天线部分226处的天线末端222延伸，穿过底座构件230、密封剂240和弹性构件235，到达支撑柔性电路228的窄幅天线段227和外壳210中的上天线部分225。同轴电缆250例如通过焊接连接到印刷在天线220上的电路224。将下天线部分226封装在末端构件230处的密封剂240内，以将天线220定位在外壳210内。

[0019] 示例天线组件200提供一种外壳210内的天线220的增强的柔性。弹性构件235的第一端236被接纳于末端构件230处的密封剂240内，以相对于末端构件230定位弹性构件235。弹性构件235向上延伸到略微位于外壳210内并附于天线底座构件237的上端238。弹性构件235将天线底座构件237和外壳210柔性地连接到末端构件230。窄幅天线段227支撑柔性电路228，并将下天线部分226连接到上天线部分225。天线段227由柔性材料制成，例如 聚酰亚胺柔性基片，并支撑连接到电路224的柔性电路228。弹性构件235、天线段227和柔性电路228使天线220的上天线部分225能相对于下天线部分
226移动。

[0020] 图2中示出的示例天线组件200还提供一种低成本的防爆天线组件。印刷电路板天线220的下天线部分226延伸进入并穿过末端构件230和密封剂240，到达同轴电缆250连接到的天线末端222。如先前在上面针对图1的天线组件110所描述的，天线组件200也实现了天线220、密封剂240与末端构件230之间的防火密封，消除了从延伸穿过已知末端构件和密封材料到达外壳外部的区域的导线或同轴电缆中去除绝缘体的必要，并显著减少了阻抗变化。另外，弹性构件235的使用、窄天线段227和柔性电路228使外壳210中的上天线部分225的柔性增加。上天线部分225的增加的柔性使天线组件200能更好地经受外壳210内的爆炸的影响和/或对外壳210、末端构件230、天线末端222和/或同轴电缆250的冲击或其它震动。

[0021] 图3是封装在密封剂340中的示例天线320的局部示意图。尽管在图3中仅局部地示出，但是示例天线320可包括这里所述的其它天线组件的所有或部分结构元件或零件。天线320从下天线部分326延伸到天线末端322。金属末端构件330和密封剂或防爆封装剂340位于下天线部分326与天线末端322之间。示例天线320延伸进入并穿过示意性示出的金属末端构件330和密封剂340。本领域普通技术人员应当认识到，密封剂340可通过各种方法保持，这些方法包括使金属末端构件330的内表面331粗糙或具有纹理，从而使密封剂340可粘合地或从结构上粘结到金属末端构件330。另外，示例天线320包括一个或更多个延伸到点329以辅助将示例天线320紧固或附于金属末端构件330和密封剂340内的突出部分或横向突起部分或延伸部分328。尽管示为一对对立布置的各自延伸到点329的突出部分或横向突起部分或延伸部分328，但是横向突起部分或延伸部分328可具有多种形状和形式，例如矩形、正方形、圆形、椭圆形、不规则形、分叉段端等的部分，并且可以对齐或非对齐的形式位于示例天线320的一侧或两侧。一个或更多横向突起部分或延伸部分328的存在改进了示例天线320在金属末端构件330和密封剂340内的固定的定位。

[0022] 图4是具有天线420以及安装在该天线420上的诸如集成电路480之类的电气部件的又一示例天线组件400的示意图。如虚线所示，示例天线420可包含在天线罩或外壳410、末端构件430和密封剂或防爆封装剂440内。参见对图1和图2的描述，同轴电缆150和250各自在一端分别附于天线120和220的天线末端122和222，并且各自在另一端连接到其它电气系统、子系统或部件，例如微芯片、微处理器、集成电路等。然而，如图4所示，所选的电气系统、子系统或部件可安装在或附于天线420。例如，图4示出安装在或附于天线420的下天线部分426的诸如集成电路480之类的电气部件。下天线部分426包括一条或更多条导电路径482，这些导电路径482在与集成电路480的电气连接与在天线末端422处的连接器423之间延伸，以提供集成电路480与其它电气系统、子系统或部件之间的电气连接和通信。

[0023] 图5是用于易爆环境下的再一示例天线组件500的局部示意图。示例天线组件500包括以与以上针对其它示例公开的方式相似的方式连接到末端构件530的天线罩或外壳(未示出)。由于该外壳未示出，因此可更清楚地看到印刷电路板天线520。示例天线组件500包括天线520、电气部件或设备，例如集成电路580、天线520上的一条或更多条导电路径582、连接器523、金属底座构件或套530以及位于底座构件530内的密封剂或防爆封装材料540。天线520在末端构件530处被封装密封剂540内，以将下天线部分526定位且保持在末端构件530内。末端构件530包括具有一个或更多个开口533的凸缘531，每个开口533可接纳诸如螺丝钉、螺栓、铆钉等等之类的紧固件535。天线520包括在位于末端构件530外部的下天线部分526处的天线末端522，并延伸到并穿过底座构件530和密封剂540。下天线部分526通过窄幅天线段527连接到上天线部分525。天线电路524被支撑在上天线部分525上。天线末端522处的连接器523提供天线520与其它电气系统、子系统或部件之间的电气连接和通信。

[0024] 示例天线组件500提供在其外壳(未示出)内的天线520的增加的柔性。具体来说，窄幅天线段527比宽幅的下天线部分526和上天线部分525柔性更大，从而使上天线部分255能相对于其外壳的移动。

[0025] 图5中示出的示例天线组件500提供了一种低成本的防爆天线组件。印刷电路板天线520延伸穿过末端构件530和密封剂540到达天线末端522和连接器523。示例天线组件500提供天线520、密封剂540和末端构件530之间的防火密封，消除了从延伸穿过已知末端构件和密封材料到达外壳外部的区域的导线或同轴电缆中去除绝缘体的必要，并显著减少了阻抗变化。另外，窄幅天线段527的使用进一步改进了天线520的上部分525的柔性。上部分525的柔性的增加使示例天线组件500能更好地经受对外壳和/或末端构件530的冲击或其它震动。

[0026] 图6是用于易爆环境下的又一示例天线组件600的局部示意图。示例天线组件600包括以这里针对其它示例描述的方式相似的方式连接到末端构件630的天线罩或外壳(未示出)。在图6中，外壳也没有被示出，因此，可以更清楚地看到印刷电路板天线620。示例天线组件600包括安装在外壳(未示出)中的天线620、在天线620上的电路624和诸如在下平台626上的集成电路680之类的电气部件或设备之间延伸的同轴电缆650、在下平台626上的延伸到下平台末端622处的连接器623的一个或更多个导电路径682、金属底座构件或套630以及位于底座构件630内的密封剂或防爆封装材料640。将下平台626封装在末端构件630处的密封剂640内以将下平台626定位并保持在末端构件630内。末端构件
630包括具有一个或更多个开口633的凸缘631，每个开口633可接纳诸如螺丝钉、螺栓、铆钉等的紧固件635。下平台626从位于末端构件630外部的平台末端622延伸进入并穿过底座构件630和密封剂640。在平台末端622处的连接器623提供集成电路680与其它电气系统、子系统或部件之间的电气连接和通信。

[0027] 示例天线组件600还提供在其外壳(未示出)内的天线620的柔性。同轴电缆650提供下平台626与天线620之间的柔性，以使天线620能相对于下平台626移动，下平台626被固定在末端构件630和密封剂640内的适当位置。可替代地，同轴电缆650可以是将集成电路680连接到天线620上的电路624的柔性电线。

[0028] 图6中示出的示例天线组件600还提供另一种低成本的防爆天线组件。下平台626延伸穿过末端构件630和密封剂640到达下平台末端622和连接器623。示例天线组件600提供下平台626、密封剂640和末端构件630之间的防火密封，并消除了从延伸穿过已知末端构件和密封材料到达外壳外部的区域的导线或同轴电缆中去除绝缘体的必要。另外，天线620的柔性使示例天线组件600能更好地经受对外壳和/或末端构件630的冲击或其它震动。

[0029] 图7是用于防爆环境下的又一示例天线组件700的局部示意图。示例天线700包括以与这里针对其它示例所描述的方式相似的方式连接到末端构件730的天线罩或外壳(未示出)。示例天线组件700包括安装在外壳(未示出)中的天线720、在诸如天线720上的集成电路780之类的电气部件或设备与下平台726上的一个或更多个导电路径782之间延伸的平带状电缆750、下平台末端722处的连接器723、金属底座构件或套730以及位于底座构件730内的密封剂或防爆封装材料740。如相似地针对图6的示例天线组件600所描述的，在图7中，将下平台726封装在末端构件730处的密封剂740内，并将下平台726定位和保持在末端构件730内。末端构件730包括凸缘731，凸缘731可具有一个或更多个开口(未示出)，每个开口接纳诸如螺丝钉、螺栓、铆钉等之类的紧固件。下平台726从位于末端构件730外部的平台末端722延伸进入并穿过底座构件730和密封剂740。平台末端722处的连接器723提供天线670与其它电子系统或子系统之间的电气连接和通信。平带状电缆750可以是柔性的，以使天线720能相对于下平台726移动，下平台726固定在末端构件730和密封剂740内的适当位置。

[0030] 图7中示出的示例天线组件700提供又一低成本防爆天线组件。下平台726延伸穿过末端构件730和密封剂740到达下平台末端722和连接器723。示例天线组件700提供下平台726、密封剂740和末端构件730之间的防火密封，并消除了从延伸穿过已知末端构件和密封材料到达外壳外部的区域的导线或同轴电缆中去除绝缘体的必要。另外，平带状电缆750的使用改进了在其外壳内的天线720的柔性。天线720的柔性的增加使示例天线组件700能更好地经受其外壳内爆炸的影响和/或对外壳、末端构件730、下平台末端722或连接器723的冲击或其它震动。

[0031] 尽管这里已经描述了特定示例天线，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利覆盖以字面方式或在等同原则下完全落入所附权利要求的范围的所有方法、装置和制品。例如，本领域普通技术人员应当认识到，这里描述的柔性电路也可以是天线的变窄部分，其可提供与柔性电路大致相似的挠度和结构柔度。另外，如所示的，集成电路可位于密封剂内，也可位于金属末端构件之上或之下，均不脱离本公开内容的精神和范围。