建筑物中用于受控覆盖范围的天线系统的制作方法

建筑物中用于受控覆盖范围的天线系统
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背景技术：

3.随着高数据速率无线连接不仅成为预期，而且成为必需品，建筑物不仅必须允许无线信号的传输，而且还必须促进这类传输。当如5g无线网络情况一样无线连接移向更高频率载波频带时，情况尤其如此。


技术实现要素：

4.根据一些实施方案，建筑物中的数据通信网络包括一个或多个外部天线。外部天线中的至少一个设置在建筑物的屋顶或外部上并且与窗、天空传感器或数字架构元件相关联。一个或多个外部天线经由一条或多条数据承载线路和/或无线链路耦合到建筑物的网络基础设施。网络基础设施包括一条或多条数据承载线路、一个或多个网络交换机和至少一个控制面板。
5.在一些示例中，外部天线中的至少一个可被配置用于与外部无线网络通信。
6.在一些示例中，网络基础设施可包括安装在建筑物中和/或建筑物上并且被配置成在建筑物的内部中和/或在建筑物附近提供无线数据连接的一个或多个建筑物网络天线和关联的无线电装置。
7.在一些示例中，无线电装置可被配置成在建筑物的内部中和/或在建筑物附近提供wi-fi、cbrs或蜂窝无线数据连接。
8.在一些示例中，一个或多个外部天线可包括被配置用于与外部蜂窝网络通信的一个或多个施主天线。
9.在一些示例中，至少一个控制面板可被配置成经由包括高速电缆的回程连接到外部蜂窝网络。
10.在一些示例中，网络基础设施的一条或多条数据承载线路可支持1gb/秒或更快的数据通信。
11.在一些示例中，至少一个控制面板可耦合到一个或多个窗控制器以连接到一个或多个igu。
12.在一些示例中，设置在数字架构元件中或与数字架构元件相关联的外部天线中的至少一个可包括设置在建筑物外部的辐射元件，该辐射元件通过直通布置与设置在建筑物的内部中的电连接器耦合。在一些示例中，直通布置可被配置成提供建筑物内部与建筑物外部之间的防风雨密封。在一些示例中，直通布置可包括电连接器与辐射元件之间的电耦合。在一些示例中，电连接器可被配置成与建筑物的网络基础设施连接。
13.根据一些实施方案，一种提供到外部无线网络的连接的方法包括：使用一个或多
个外部天线来与外部无线网络进行通信，外部天线中的至少一个设置在天空传感器或在建筑物的屋顶或外部上包括传感器组件的数字架构元件中或与其相关联；以及使用一条或多条数据承载线路和/或无线链路来在一个或多个外部天线与建筑物的网络基础设施之间传送数据。网络基础设施包括一条或多条数据承载线路、一个或多个网络交换机和至少一个控制面板。
14.在一些示例中，网络基础设施可包括安装在建筑物中和/或建筑物上的一个或多个建筑物网络天线和关联的无线电装置并且该方法包括一个或多个建筑物网络天线在建筑物的内部中和/或在建筑物附近提供无线数据连接。
15.在一些示例中，该方法可进一步包括关联的无线电装置在建筑物的内部中和/或在建筑物附近提供wi-fi、cbrs或蜂窝无线数据连接。
16.在一些示例中，一个或多个外部天线可包括与外部蜂窝网络进行通信的一个或多个施主天线。
17.在一些示例中，该方法可进一步包括至少一个控制面板经由包括高速电缆的回程与外部蜂窝网络进行通信。
18.在一些示例中，该方法可包括在改变工作参数之前向天线和/或无线电装置指配天线和/或无线电装置协议，其中工作参数是频率或功率。
19.在一些示例中，该方法可进一步包括顺序地改变天线和/或无线电装置中的每一个的工作参数，同时根据改变后的参数测量其他天线和/或无线电装置处的信号强度并且基于所测量到的信号强度为天线和/或无线电装置中的每一个选择工作参数的值。
20.根据一些实施方案，一种系统包括分布在建筑物中的多个天线和/或无线电装置；以及至少一个逻辑装置。至少一个逻辑装置包括用于通过以下步骤来配置多个天线和/或无线电装置的逻辑：向天线和/或无线电装置供应电力，改变天线和/或无线电装置中的至少一个的工作参数同时根据改变后的工作参数测量其他天线和/或无线电装置处的信号强度，并且基于所测量到的信号强度选择用于操作天线和/或无线电装置中的至少一个的工作参数的值。
21.在一些示例中，用于配置多个天线和/或无线电装置的逻辑可进一步包括确定这些天线中的每一个在建筑物中的位置。
22.在一些示例中，工作参数可以是天线和/或无线电装置协议、频率或功率。
23.在一些示例中，用于配置多个天线和/或无线电装置的逻辑可包括在改变工作参数之前向天线和/或无线电装置指配天线和/或无线电装置协议，其中工作参数是频率或功率。
24.在一些示例中，逻辑可进一步包括顺序地改变天线和/或无线电装置中的每一个的工作参数，同时根据改变后的参数测量其他天线和/或无线电装置处的信号强度并且基于所测量到的信号强度为天线和/或无线电装置中的每一个选择工作参数的值。
25.在一些示例中，至少一个逻辑装置可以是本地逻辑装置或远程逻辑装置。
26.根据一些实施方案，建筑物中的数据通信网络包括建筑物内部的一个或多个天线和建筑物外部的一个或多个天线以及至少一个外部天线与至少一个内部天线之间的有线或无线耦合。至少一个外部天线与外部蜂窝网络通信地耦合。至少一个内部天线被配置成向建筑物内部或接近于建筑物的一个或多个位置传送由外部天线从外部蜂窝网络接收到
的无线信号。数据通信网络被配置成控制一个或多个位置的无线覆盖范围。
27.在一些示例中，一个或多个位置中的一些位置可在建筑物内部而一个或多个位置中的其他位置可在建筑物外部。
28.在一些示例中，至少一个外部天线可经由一条或多条数据承载线路和/或无线链路耦合到建筑物的网络基础设施并且网络基础设施可包括一条或多条数据承载线路、一个或多个网络交换机和至少一个控制面板。
29.在一些示例中，多个内部天线可分布在建筑物内。
30.在一些示例中，网络基础设施可具有位于建筑物楼层之间的垂直数据平面和全部位于单个楼层或多个邻接楼层内的水平数据平面。在一些示例中，垂直数据平面包括多个控制面板和高容量数据承载线路。
31.在一些示例中，建筑物可包括至少一个屋顶施主天线和至少一个控制面板，该至少一个控制面板被配置成与经由物理电或光线路与外部蜂窝网络进行通信。在一些示例中，屋顶施主天线可被配置成提供到建筑物中的下行链路以向居住者和/或内部装置提供无线服务。
32.将在下面参考附图更详细地描述这些及其他特征和实施例。
附图说明
33.图1示出了可在可着色窗中使用的电致变色装置涂层的横截面视图。
34.图2a示出了构造为igu的可着色窗的横截面侧视图。
35.图2b示出了igu的拐角部分的透视截面图。
36.图3描绘了具有一个或多个可着色窗的窗控制系统的窗控制网络的示例。
37.图4a是针对房间的包括控制面板、天线和各种装置的建筑物网络基础设施的简化视图。
38.图4b是依照本公开的某些实施例的控制面板的简化视图。
39.图5是提供若干竖框来将窗支撑在立面或其他建筑物外部结构上的框架结构的一部分的简化视图。
40.图6a-g呈现了包括被配置成支撑一个或多个天线的竖框的窗框架结构的各种视图。
41.图7示出了包括用于接收和/或传送无线信号的屋顶安装的天线的网络建筑物基础设施的特征。
42.图8a-c呈现了用于构建外部天线的用例的三个示例。
43.图9、图9a、图9b和图9c图示了有线高速建筑物数据通信网络的部件，包括与一个或多个通信服务提供商系统接口的部件。
44.图10a至图10d呈现了设置在例如窗的表面上并定向为与窗的表面大体上平行的具有导电材料的贴片天线的示例。
45.图11呈现了例如在两片igu的标识表面上形成的单极天线的辐射图案。
46.图12a-c示出了具有如下两个主结构部件的槽式天线的示例：蛇形导电天线元件和外壳体。
47.图13a和图13b描绘了包括手柄形天线元件的手柄天线的示例。
48.图14a和图14b描绘了包括印刷电路板或类似的大体平面结构和由导电材料制成或包括导电材料的外壳的开槽同轴天线的示例。
49.图15a和图15b描绘了可在建筑物中采用的微带贴片天线的示例。
50.图16呈现了确定用于建筑物中的多个天线的工作参数的天线配置过程的流程图。
51.图17a呈现了可在某些实施例中采用的示例软件可定义无线电装置的框图。
52.图17b呈现了常规硬件无线电装置和软件可定义无线电装置的网络栈的比较。
具体实施方式
53.引言
54.某些公开的实施例提供了可用于诸如向建筑物的居住者和/或建筑物外部的用户提供高带宽无线通信服务的各种目的的网络基础设施。在后者情况下，网络基础设施可与蜂窝运营商的基础设施协同或者作为蜂窝运营商的基础设施的部分替换工作。网络基础设施设置在任选地包括电可切换窗的建筑物中。有时随网络基础设施包括的部件的示例包括高速回程，包括例如电缆和交换机、物理天线以及收发器或无线电装置。
55.所公开的网络基础设施可在建筑物的内部中提供附加覆盖范围(超过由蜂窝运营商它本身提供的覆盖范围)和/或提供或补充蜂窝运营商在建筑物外部(通常在建筑物近旁，例如，在建筑物的约一百米内，有时在视线内)提供覆盖范围和容量的能力。在一些情况下，建筑物和关联的网络基础设施甚至能够用作蜂窝塔。
56.诸如5g的高速高频率通信协议在它们被广泛地接受和部署之前面临许多挑战。例如，与较低频率通信频带相比，高频频带需要更多的天线。例如，据估计在给定区域中部署5g蜂窝服务将需要的天线是为4g提供相同水平的蜂窝服务所需要的天线的两倍多。那些天线中的一些天线可设置在建筑物或建筑物的一部分中。
57.考虑在城市峡谷如在诸如纽约曼哈顿或新加坡的主要大都市区域的街道中提供5g或其他无线覆盖范围的示例。5g服务将需要许多天线来提供足够的覆盖范围和足够的容量。存在运营商能在其中部署天线以提供足够的5g覆盖范围和容量的不足公用空间，如电话线杆。为此，沿城市峡谷排列的私人建筑为5g天线提供位置。
58.遗憾的是，5g和其他高频率协议容易受衰减影响。5g通信(特别在其如约6ghz至30ghz范围内的高频带下)特别易受通过导电结构的衰减影响，这些导电结构诸如墙壁中的钢筋混凝土、建筑墙壁和地板中的铝涂层隔热材料、玻璃上的低e膜以及可能玻璃上的电致变色装置。为了解决这个，可在建筑物中提供诸如重发器的有源元件。例如，蜂窝重发器可设置在使无线信号衰减的墙壁、窗、地板和/或天花板上或附近。
59.注意，当描述本文公开的蜂窝协议时，常常使用5g作为示例。然而，所公开的实施例涉及任何无线通信协议或协议的组合。
60.功能：
61.本文描述的通信基础设施可为各种功能服务，这里列举了各种功能中的一些功能。
62.1.本文描述的一些系统被配置成以可控方式选择性地阻挡和传送无线信号。在各种实施例中，系统被配置成使得无线通信的传输基于位置、时间和/或其他准则并且被完全地控制。在一些实施例中，这是通过使用转换并重传信号的可控有源元件来实现的。例如，
接收天线在墙壁或窗的一侧面向一个方向，而传送器天线在墙壁或窗的另一侧面向通常相反的方向。在接收器与传送器之间，有源元件包括一个或多个收发器或其他信号转换器。当元件接通或活动时，它在传送信号，而当元件关闭或不活动时，它不在传送信号。在一些实施例中，接收并自动地重传无线通信信号的有源元件是重发器。重发器可增强信号和/或将其传送到否则不会接收到信号的位置。
63.重发器或其他有源元件可包括特定天线组合，其中一种类型的天线位于建筑物的内部并且不同类型的天线位于建筑物的外部(或位于内墙或窗的对立面)。关于本文对各种天线类型的描述，一些实施例采用在建筑物的外部耦合到位于建筑物的内部的其他天线之一(例如，微带天线)的手柄天线。在一些实施方案中，一个或两个天线设置在诸如美容帽的竖框特征上。
64.已经观察到，取决于传输频率，电致变色窗可提供10-20db插入损耗范围内的信号阻挡，同时在较高频率下发生较大的损耗。因此，一些实施例采用无线重传器或重发器来规避通过电致变色窗的阻挡。在一些实施例中，此类重传器设置在igu上或接近于igu。
65.在某些实施例中，窗或墙壁包含完全地阻挡特定频谱范围上的无线传输的层或结构。在一个示例中，阻挡层完全覆盖片的一个表面，例如igu的表面3。在2017年9月19日提交的美国专利申请no.15/709,339中描述了用于窗的阻挡结构的示例，该申请通过引用整体地并入本文。采用重发器的安全系统可采用有效地阻挡电磁信号在频谱的某些区域中(例如，在至少5g区域)的传输的墙壁和窗。
66.信号重发器或重传器不需要直接跨越墙壁或窗重传无线信号。在一些情况下，它可选择性地通过建筑物向远离接收信号的地方的一个或多个位置传送无线信号。它可使用运行诸如以太网的协议的有线网络来承载所接收到的信号。例如，在外部生成的无线信号在建筑物的屋顶或外墙上的传感器上被接收，并且从那里，通过电线传送到建筑物内的遥远位置，诸如屋顶以下十层或甚至到地下室。
67.在一些情况下，重传系统在选择的时间向选择的建筑物位置传送蜂窝信号(或其他适当的无线信号)，这可能从当最初接收到无线信号时延迟。换句话说，通信可被存储(例如，在缓冲器中)和/或在延迟之后被重传。重传可独立于在何处和何时接收到蜂窝信号中体现的通信而完成。
68.2.考虑到在诸如某些大城市中心的建筑密集区域中预期需要大量5g天线以获得足够的覆盖范围和容量，在建筑物的外部部分上部署5g天线可补充蜂窝运营商的网络的数据承载和天线基础设施。在一些情况下，此类天线可连接到诸如建筑物内的以太网网络基础设施的高带宽网络基础设施。在转让给本发明的受让人并通过引用整体地并入本文的wo 2019/246497中描述了用于支持此类5g应用的完全或部分有线网络基础设施的示例。
69.可部署各种天线布置以支持5g蜂窝和其他通信服务。可在设计无线通信基础设施时考虑覆盖范围和容量两者。可通过提供战略性地定位来向定义区域提供蜂窝服务的各种天线来解决覆盖范围。可通过具有高带宽数据承载线路和交换机来解决容量。在先前通过引用整体地并入本文的美国临时专利申请no.wo 2019/246497中提供了高容量基础设施的一些示例。还可通过在定义区域内提供多个天线来解决容量。
70.在某些实施例中，个别天线专用于特定协议，每种协议具有它自己的基带无线电。例如，一个或多个天线可被设计用于与包括cbrs基带无线电的低功率民用宽带无线电
(cbrs)一起使用。注意，在美国cbrs是3.5ghz频带(3550mhz至3700mhz)的150mhz宽广播频带，其可用于提供未经美国联邦通信委员会授权的无线服务。可根据特定协议为蜂窝通信提供其他天线和关联的基带无线电装置。可将所需要的基带无线电装置安装在建筑物中的各种位置处，包括例如在数字架构元件中。
71.各种实施例支持多个频带和/或多种协议。示例包括蜂窝(3g、4g、5g等)、wi-fi、cbrs和各种无线网络，包括wlan和关联的应用，如wlan语音。在一些情况下，给定天线或天线的组合以及有时关联的传送器和/或接收器是协议无关的。例如，运营商a和运营商b可使用不同的无线电和/或协议，其中的一些可由同轴多媒体联盟(moca)定义。在一些实例中，类似的天线结构可用于针对多种协议发送和/或接收信号。
72.某些基础设施包含用于经由5g协议进行内部(建筑物内)通信而不支持wi-fi的装置。因为5g限于相对小的视线，所以必须在整个建筑物中部署许多5g天线。可将这些设置在wi-fi天线通常驻留在的位置处。在一些安装中，5g将具有足够的带宽和覆盖范围来为wi-fi当前服务的所有功能服务。
73.可着色窗、igu和窗网络
74.在各种实施例中，尽管不是所有实施例，建筑物网络基础设施支持用于一个或多个可着色窗如电致变色窗的控制系统。虽然所公开的实施例集中于电致变色窗(也被称为光学可切换窗、可着色智能窗)，但是本文公开的构思可适用于其他类型的可切换光学装置，包括例如液晶装置和悬浮粒子装置等等。例如，液晶装置或悬浮粒子装置而不是电致变色装置可并入到一些或全部所公开的实施方案中。
75.可着色窗
76.可着色窗(有时被称为光学可切换窗)是当施加刺激时例如施加电压表现出光学性质的可控且可逆变化的窗。可着色窗能够用于通过调节太阳能的传输以及因此强加在建筑物的内部上的热荷载来控制建筑物内的照明条件和温度。控制可以是手动的或自动的并且可用于维持居住者的舒适性，同时降低加热、空调和/或照明系统的能量消耗。在一些情况下，可着色窗可对环境传感器和用户控制做出响应。在本技术中，最常参考位于建筑物或结构的内部与外部之间的电致变色窗描述可着色窗。然而，不必是这种情况。可着色窗可操作使用液晶装置、悬浮颗粒装置、微机电系统(mems)装置(如微型快门)、或被配置成通过窗来控制光传输的现在已知或者以后开发的任何技术。2015年5月15日提交并且标题为“multi-pane windows including electrochromic devices and electromechanical systems devices”的第14/443,353号美国专利申请中进一步描述了具有用于着色的mems装置的窗，所述专利申请以全文引用的方式并入本文中。在一些情况下，可着色窗可位于建筑物的内部内，例如在会议室与走廊之间。在一些情况下，可着色窗可用于汽车、火车、飞机和其他车辆中代替无源或非着色窗。
77.电致变色(ec)装置涂层
–
ec装置涂层(有时被称为ec装置(ecd))是包括当跨ec装置施加电势时表现出从一种光学状态到另一种光学状态的变化的至少一层电致变色材料的涂层。电致变色层从一种光学状态到另一种光学状态的转变可由可逆离子插入到电致变色材料中(例如，通过嵌入)和对应的电荷平衡电子注入引起。在一些情况下，负责光学转变的一部分离子在电致变色材料中不可逆地结合。在许多ec装置中，一些或所有不可逆结合的离子可用于补偿材料中的“盲电荷”。
78.在一些实施方案中，合适的离子包含锂离子(li )和氢离子(h )(即质子)。在一些其他实施方案中，其他离子可能是合适的。锂离子嵌入到例如氧化钨(wo
3-y
(0《y≤～0.3))使氧化钨从透明状态变为蓝色状态。如本文所述的ec装置涂层位于可着色窗的可视部分内，使得ec装置涂层的着色可用于控制可着色窗的光学状态。
79.根据一些实施例的电致变色装置100的示意性横截面示出在图1中。ec装置涂层附接到衬底102、透明导电层(tcl)104、电致变色层(ec)106(有时也称为阴极显色层或阴极着色层)、离子导电层或区域(ic)108、反电极层(ce)110(有时也称为阳极显色层或阳极着色层)和第二tcl 114。元件104、106、108、110和114被统称为电致变色堆叠120。可操作跨电致变色堆叠120施加电势的电压源116实现电致变色涂层从例如清澈状态到着色状态的转变。在其他实施例中，层的顺序相对于衬底反转。也就是说，层按以下顺序：衬底、tcl、反电极层、离子导电层、电致变色材料层、tcl。
80.在各个实施例中，离子导体区108可由ec层106的一部分和/或由ce层110的一部分形成。在此类实施例中，电致变色堆叠120可被沉积为包含与阳极显色的反电极材料(ce层)直接物理接触的阴极显色的电致变色材料(ec层)。然后，可形成离子导体区域108(有时被称为界面区域或离子导电基本上电绝缘层或区域)，其中ec层106和ce层110例如通过加热和/或其他处理步骤相遇。于2012年5月2日提交并且标题为“电致变色装置(electrochromic devices)”的第13/462,725号美国专利申请中进一步讨论了在不沉积相异离子导体材料的情况下制造的电致变色装置，所述申请以全文引用的方式并入本文中。在一些实施例中，ec装置涂层还可包含一个或多个附加层，如一个或多个无源层。例如，无源层能够用于改善某些光学性质、提供水分或提供抗划伤性。这些或其他无源层也可用于气密密封ec堆叠120。另外，可用抗反射或保护性氧化物或氮化物层处理包含透明导电层(如104和114)的各种层。
81.在某些实施例中，电致变色装置被配置成在清澈状态与着色状态之间可逆地循环。在清晰状态下，向电致变色堆叠120施加电势，使得堆叠中可使电致变色材料106处于着色状态的可用离子主要驻留在反电极110中。当反转施加到电致变色堆叠上的电势时，将离子跨离子导电层108传送到电致变色材料106，并且使材料进入着色状态。
82.应理解，对清澈状态与着色状态之间的转变的提及是非限制性的，并且仅提出了许多可实施电致变色转变中的一个示例。除非本文另有说明，否则每当提及清晰-着色转变时，对应装置或过程涵盖其他光学状态转变，如非反射-反射、透明-不透明等。进一步，术语“清晰”和“漂白的”是指光学中性状态，例如未着色、透明或半透明。仍进一步，除非本文另有说明，否则电致变色转变的“颜色”或“着色”不限于任何特定波长或波长范围。如本领域的技术人员所理解的，适当的电致变色和反电极材料的选择决定了相关光学转变。
83.在某些实施例中，构成电致变色堆叠120的材料中的所有材料均为无机的、固体的(即，呈固态)或无机的和固体的两者。由于有机材料趋向于随时间推移而降解，特别是当作为着色建筑物窗暴露于热和uv线时，无机材料供应可在延长的时间段起作用的可靠电致变色堆叠的优势。固态材料还提供不具有如液态材料通常具有的封闭和泄漏问题的优势。应理解，堆叠中的层的任何一个或多个可含有一些量的有机材料，但是在许多实施方案中，层中的一个或多个含有很少或不含有机物。对于可少量存在于一个或多个层中的液体也可这样说。还应理解，固态材料可通过采用液体组分的工艺沉积或以其他方式形成，如采用溶
胶-凝胶或化学气相沉积的某些工艺。
84.图2a和图2b示出了依照一些实施方案的以绝缘玻璃单元(“igu”)200体现的示例可着色窗的横截面视图。一般而言，除非另有说明，否则术语“igu”、“可着色窗”和“光可切换窗”可互换使用。例如，通常使用此描绘的惯例，因为它是常见的，并且因为当提供用于安装在建筑物中时，可能希望使igu用作保持电致变色窗格(也称为“片”)的基本构造。igu片或窗格可以是单个衬底或多衬底构造，如两个衬底的层压件。igu，尤其是具有双窗格或三窗格配置的那些，可提供优于单窗格配置的许多优势；例如，当与单窗格配置相比时，多窗格配置可提供增强的隔热、隔音、环境保护和/或耐用性。多窗格配置还可为ecd提供例如增强的保护，因为电致变色膜以及相关联的层和导电互连可形成于多窗格igu的内部表面上，并且由igu的内部容积208中的惰性气体填充物保护。惰性气体填充物提供了igu的至少一些(热)隔离功能。电致变色igu已经凭借吸收(或反射)热和光的可着色涂层增加了热阻断能力。
85.图2a示出了包括具有第一表面s1和第二表面s2的第一窗格204的igu 200的示例实施方案。在一些实施方案中，第一窗格204的第一表面s1面向外部环境，如室外或外部环境。igu 200还包含具有第一表面s3和第二表面s4的第二窗格206。在一些实施方案中，第二窗格206的第二表面s4面向内部环境，如家庭、建筑物或车辆的内侧环境，或家庭、建筑物或车辆内的房间或隔间。
86.在一些实施方案中，第一窗格204和第二窗格206中的每一个是透明或半透明的-至少对于可见光谱中的光来说如此。例如，窗格204和206中的每一个可由玻璃材料，以及尤其建筑玻璃或其他防碎玻璃材料形成，例如基于氧化硅(so
x
)的玻璃材料。作为更特定示例，第一窗格204和第二窗格206中的每一个可以是钠钙玻璃衬底或浮法玻璃衬底。此类玻璃衬底可由例如约75％的二氧化硅(sio2)以及na2o、cao和几种微量添加剂组成。然而，第一窗格204和第二窗格206中的每一个可由具有合适的光学、电学、热学和机械性质的任何材料形成。例如，可用作第一窗格204和第二窗格206中的一个或两个的其他合适的衬底可包含其他玻璃材料以及塑料、半塑料和热塑性材料(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、烯丙基双甘油碳酸盐、san(苯乙烯丙烯腈共聚物)、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚酯、聚酰胺)或镜面材料。在一些实施方案中，第一窗格204和第二窗格206中的每一个可例如通过回火、加热或化学强化来加强。
87.通常，第一窗格204和第二窗格206中的每一个以及整个igu 200都是矩形的。然而，在一些其他实施方案中，可能有并且可能期望其他形状(例如，圆形、椭圆形、三角形、曲线形、凸形或凹形)。在一些具体实施方案中，第一窗格204和第二窗格206中的每一个的长度“l”可处于大约20英寸(in.)到大约10英尺(ft.)的范围内，第一窗格204和第二窗格206中的每一个的宽度“w”可处于大约20in.到大约10ft.的范围内，并且第一窗格204和第二窗格206中的每一个的厚度“t”可处于大约0.3毫米(mm)到大约10mm的范围内(尽管根据具体用户、管理者、管理员、建造者、建筑师或所有者的需要，可能有并且可能期望更小以及更大的其他长度、宽度或厚度)。在衬底204的厚度t小于3mm的示例中，通常将衬底层压到更厚的附加衬底，从而保护薄衬底204。另外，虽然igu 200包含两个窗格(204和206)，但是在一些其他实施方案中，igu可包含三个或更多个窗格。更进一步，在一些实施方案中，窗格中的一个或多个本身可以是两层、三层或更多层或子窗格的层压结构。
88.第一窗格204和第二窗格206通过间隔件218彼此间隔开，所述间隔件通常是框架结构，以形成内部容积208。在一些实施方案中，内部容积填充有氩气(ar)，但是在一些其他实施方案中，内部容积108可填充有另一种气体，如另一种贵重气体(例如，氪气(kr)或氙气(xe))、另一种(非贵重)气体或气体的混合物(例如空气)。用如ar、kr或xe等气体填充内部容积208可因为这些气体的低热导电性而减少通过igu 200的导电热传递，以及可由于其增加的原子重量而改善声隔离。在一些其他实施方案中，内部容积208可被抽空空气或其他气体。间隔件218通常确定内部容积208的高度“c”；即，第一窗格204与第二窗格206之间的间隔。在图2a中，ecd、密封剂220/222和汇流条226/228的厚度未按比例绘制；这些部件通常非常薄，但为了便于说明而在这里被夸大。在一些实施方案中，第一窗格204与第二窗格206之间的间距“c”处于大约6mm到大约30mm的范围内。间隔件218的宽度“d”可处于大约5mm到大约25mm的范围内(但是可能有并且可能期望其他宽度)。
89.尽管未在横截面视图中示出，但是间隔件218通常围绕igu 200的所有侧面(例如，igu200的顶部、底部、左侧和右侧)形成框架结构。例如，间隔件218可由泡沫或塑料材料形成。然而，在一些其他实施方案中，间隔件可由金属或其他导电材料形成，例如，具有至少3个侧面的金属管或通道结构，两个侧面用于密封到衬底中的每一个，并且一个侧面用于支撑和分离薄片，并且作为在其上涂覆密封剂224的表面。第一主密封件220粘附并气密密封间隔件218和第一窗格204的第二表面s2。第二主密封件222粘附并气密密封间隔件218和第二窗格206的第一表面s3。在一些实施方案中，主密封件220和222中的每一个可由粘性密封剂形成，例如，聚异丁烯(pib)。在一些实施方案中，igu 200进一步包含辅助密封件224，所述辅助密封件气密密封围绕间隔件218外部的整个igu 200的边界。为此，可距第一窗格204和第二窗格206的边缘距离“e”插入间隔件218，距离“e”可处于大约4mm到大约8mm的范围内(但是可能有并且可能期望其他距离)。在一些实施方案中，辅助密封件224可由粘性密封剂形成，例如，抗水并且为组件增加结构支撑的聚合材料，如硅树脂、聚氨酯和形成防水密封的类似结构密封剂。
90.在图2a所示的实施方案中，ecd 210形成在第一窗格204的第二表面s2上。在一些其他实施方案中，ecd 210可形成于另一个合适的表面上，例如，第一窗格204的第一表面s1、第二窗格206的第一表面s3或第二窗格206的第二表面s4。ecd 210包含电致变色(“ec”)堆叠212，所述ec堆叠本身可包含一个或多个层，如参考图1所述。
91.窗控制器
92.窗控制器可与一个或多个可着色窗相关联并且被配置成通过向窗施加刺激—例如，通过向ec装置涂层施加电压或电流来控制窗的光学状态。如本文所述的窗控制器相对于它们控制的光可切换窗可具有许多大小、格式和位置。通常，控制器可附接到igu或层压件的片，但是所述控制器也能够处于容纳igu或层压件的框架中或者甚至在分开的位置中。如前所述，可着色窗可包含一个、两个、三个或更多个单独的电致变色窗格(透明衬底上的电致变色装置)。另外，电致变色窗的各个窗格可具有电致变色涂层，所述电致变色涂层具有独立可着色区。如本文所述的控制器可控制与此类窗相关联的所有电致变色涂层，无论电致变色涂层是整体的还是分区的。
93.如果不是直接地附接到可着色窗、igu或框架，窗控制器通常位于接近可着色窗。例如，窗控制器可邻近窗、在窗的窗片中的一个的表面上、在窗旁边的墙壁内或在独立的窗
组件的框架内。在一些实施方案中，窗控制器是“原位”控制器；也就是说，控制器是窗组件、igu或层压件的一部分，并且可不必与电致变色窗匹配，并且在现场安装后，例如，控制器与窗一起作为组件的一部分从工厂转运。控制器可安装在窗组件的窗框架中，或者是igu或层压组件的一部分，例如，安装在igu的窗格上或窗格之间或在层压件的窗格上。在控制器位于igu的可见部分上的情况下，控制器的至少一部分可以是基本上透明的。在于2015年11月14日提交并且标题为“self contained ec igu”的第14/951,410号美国专利申请中提供了“玻璃上”控制器的另外示例，所述专利以全文引用的方式并入本文中。在一些实施例中，本地化控制器可被设置为多于一个部分，其中至少一个部分(例如，包含存储关于相关联的电致变色窗的信息的存储器部件)被设置为窗组件的一部分，并且至少一个其他部分是分开的，并且被配置成与窗组件、igu或层压制品的部分的至少一个部分配合。在某些实施例中，控制器可以是不在单个壳体中而是例如在igu的辅助密封件中间隔开的互连部分的组件。在其他实施方案中，控制器是例如在单个壳体中或者在将例如对接件和壳体组件组合的两个或更多个部件中的紧凑型单元，所述紧凑型单元靠近玻璃，不在可视区域中或者安装在可视区域中的玻璃上。
94.在一个实施方案中，在安装可着色窗之前，窗控制器并入到igu中或其上和/或窗框架中或至少与窗相同的建筑物中。在一个实施方案中，在离开制造设施之前，将控制器并入到igu中或其上和/或窗框架中。在一个实施方案中，基本上在辅助密封件内将控制器并入到igu中。在另一个实施方案中，将控制器并入到igu中或其上，部分地、基本上或完全在由密封分隔件与衬底之间的主密封件限定的周长内。
95.控制器可能是igu的一部分和/或窗组件，例如，它可与igu或窗单元一起移动。当控制器是igu组件的一部分时，igu可拥有控制器的逻辑和特征。
96.例如，如果一个或多个电致变色装置的特性随时间改变(例如，通过降解)，则可使用表征功能，例如，以更新用于驱动色调状态转变的控制参数。在另一示例中，如果已经安装在电致变色窗单元中，则可使用控制器的逻辑和特征来校准控制参数，以匹配预期的安装，并且例如如果已经安装，则可重新校准控制参数，以匹配一个或多个电致变色窗格的性能特性。
97.在其他实施方案中，控制器不与窗预先关联，而是例如具有对任何电致变色窗通用的部分的对接部件与工厂的每个窗相关联。在窗安装之后，或者在现场以其他方式，将控制器的第二部件与对接部件组合，以完成电致变色窗控制器组件。对接部件可包含芯片，在工厂用对接件所附接的特定窗(例如，在安装之后将面向建筑物的内部的表面上，有时称为表面4或“s4”)的物理特性和参数对所述芯片进行编程。第二部件(有时称为“载体”、“外壳”、“壳体”或“控制器”)与对接件配合，并且当通电时，第二部件可读取芯片，并且根据存储在芯片上的特定特性和参数配置自身为窗供电。以此方式，装运的窗仅需要将其相关联的参数存储在芯片上，所述芯片与窗成一体，而更复杂的电路系统和部件可在以后组合(例如，分开装运并且在玻璃工已经安装窗之后，由窗制造商安装，随后由窗制造商调试)。下文将更详细地描述各种实施例。在一些实施方案中，芯片包含在附接到窗控制器的电线或电线连接器中。此类具有连接器的电线有时被称为尾纤(pigtail)。
98.如所讨论，“igu”包含两个(或更多个)基本上透明的衬底，例如，两个玻璃窗格，其中至少一个衬底包含安置在其上的电致变色装置，并且窗格具有安置在它们之间的分隔
件。igu通常是气密密封的，具有与周边环境隔离的内部区域。“窗组件”可包含igu或例如独立的层压制品，并且包含用于将igu连接或将一个或多个电致变色装置层压到电压源、开关等的电引线，并且可包含支撑igu或层压制品的框架。窗组件可包含如本文所述的窗控制器和/或窗控制器的部件(例如，对接件)。
99.如本文所用，术语外侧意味着更靠近外部环境，而术语内侧意味着更靠近建筑物的内部。例如，在igu具有两个窗格的情况下，位于更靠近外部环境的窗格被称为外侧窗格或外窗格，而位于更靠近建筑物的内部的窗格被称为内侧窗格或内窗格。如关于图2a和图2b所图示的，可将igu的不同表面称为s1、s2、s3和s4(假设双窗格igu)。s1是指外侧窗片的面向外部的表面(即，可由站在外部的人物理地触摸的表面)。s2是指外侧窗片的面向内部的表面。s3是指内侧窗片的面向外部的表面。s4是指内侧窗片的面向内部的表面(即，可由站在建筑物内部的人物理地触摸的表面)。换句话说，从igu的最外面的表面开始并且向内计数，表面标记为s1-s4。在igu包括三个窗格的情况下，适用此趋势(s6是可由站在建筑物内部的人物理地触摸的表面)。在采用两个窗格的某些实施例中，电致变色装置(或其他光学可切换装置)安置在s3上。在某些实施例中，一个或多个表面具有用于阻挡电磁辐射的传输的结构。在图2b中，这被图示为s3上的“imi”(多个导电层的屏蔽叠层)。在2017年9月19日提交的美国专利申请no.15/709,339中呈现了屏蔽叠层结构的附加方面，该申请通过引用整体地并入本文。
100.窗控制器和其特征的另外示例呈现在于2012年4月17日提交并且标题为“controller for optically-switchable windows”的第13/449,248号美国专利申请；于2012年4月17日提交并且标题为“controller for optically-switchable windows”的第13/449,251号美国专利申请；于2016年10月26日提交并且标题为“controllers for optically-switchable devices”的第15/334,835号美国专利申请；和于2017年3月3日提交并且标题为“method of commissioning electrochromic windows”的第pct/us17/20805号国际专利申请中，所述专利中的每一个以全文引用的方式并入本文中。
101.窗控制系统
102.当建筑物配备有可着色窗时，窗控制器可彼此连接和/或通过通信网络连接到其他实体，所述通信网络有时被称为窗控制网络或窗网络。网络和通过网络(例如，有线或无线电力传送和/或通信)连接的各种装置(即，控制器和传感器)在本文中被称为窗控制系统。窗控制网络可向窗控制器提供色调指令，向主控制器或其他网络实体提供窗信息等。窗信息的示例包含当前着色状态或由窗控制器收集的其他信息。在一些情况下，窗控制器具有一个或多个相关联的传感器，包含例如通过网络提供感测信息的光电传感器、温度传感器、占用传感器和/或气体传感器。在一些情况下，通过窗通信网络传输的信息不必影响窗控制。例如，在被配置成接收wifi或lifi信号的第一窗处接收的信息可通过通信网络传送到被配置成将信息作为例如wifi或lifi信号无线地广播的第二窗。窗控制网络不必限于提供用于控制可着色窗的信息，而是还可为与通信网络介接的例如hvac系统、照明系统、安全系统、个人计算装置等其他装置传达信息。
103.图3提供了窗控制系统300的控制网络301的示例。网络可分发控制指令和反馈两者，以及用作配电网络。主控制器302与多个网络控制器304通信并且起作用，其网络控制器中的每一个能够寻址多个窗控制器306(有时在本文中被称为叶控制器)，所述窗控制器施
加电压或电流，以控制一个或多个光学可切换窗308的着色状态。通信控制器(304、306和308)可经由有线(例如，以太网)连接或经由无线(例如，wifi、cbrs、蜂窝或lifi)连接发生。在一些实施方案中，主控制器向网络控制器发出高级指令(如电致变色窗的最终着色状态)，并且然后网络控制器将指令传达到对应的窗控制器。通常，主控制器被配置成与一个或多个面向外网络309进行通信。窗控制网络301可包含具有各种能力或功能的任何适当数量的分布式控制器，并且不需要布置在图3所描绘的分层结构中。网络301还可用作充当通信节点到其他装置或系统(例如，309)的分布式控制器(例如，302、304、306)之间的通信网络。
104.在一些实施例中，面向外的网络309是建筑物管理系统(bms)的一部分或连接到所述建筑物管理系统。bms是基于计算机的控制系统，所述控制系统可安装在建筑物中，以监测和控制建筑物的机械和电气装置。bms可被配置成控制hvac系统、照明系统、电力系统、电梯、消防系统、安全系统和其他安全系统的操作。bms频繁地用于大型建筑物中，其中它们用于控制建筑物内的环境。例如，bms可监测和控制建筑物内的照明、温度、二氧化碳水平和湿度。这样做，bms可控制熔炉、空调、鼓风机、通风口、气体管线、供水管线等的操作。为了控制建筑物的环境，bms可根据例如建筑物管理者制定的规则开启和关闭这些各种装置。bms的一个功能是为建筑物的居住者维持舒适的环境。在一些实施方案中，bms不仅可被配置成监测和控制建筑物条件，而且优化各种系统之间的协同作用
–
例如，以节省能量和降低建筑物操作成本。在一些实施方案中，bms可被配置有灾难响应。例如，bms可发起使用备份发电机和关闭供水管线和气体管线。在一些情况下，bms具有更集中的应用—例如，简单地控制hvac系统—而并行系统，如照明、可着色窗和/或安全系统则独立存在或与bms交互。
105.在一些实施例中，网络309是远程网络。例如，网络309可在云中或在远离具有光学可切换窗的建筑物的装置上操作。在一些实施例中，网络309是提供信息或允许通过远程无线装置控制光学可切换窗的网络。在一些情况下，网络309包含地震事件检测逻辑。窗控制系统和其特征的另外的示例呈现在于2016年10月26日提交的并且题为“controllers for optically-switchable devices”的美国专利申请第15/334,832号和于2016年11月23日提交的并且题为“automated commissioning of controllers in a window network”的国际专利申请第pct/us17/62634号中，两个申请均通过引用以其整体并入本文。
106.尽管所描绘的实施例示出了窗308和窗控制网络301，但是应当理解，一些实施例不包含ec窗或任何其他类型的光学可切换窗。此外，在某些实施例中，网络包含控制器，但是控制器不控制窗。在一些实施例中，网络具有类似于图3所示的拓扑，但是它不一定用于控制窗。此类网络可用于各种其他目的，并且可包含或可不包含提供用于控制光学可切换窗或其他建筑物功能的着色状态的指令。在一些情况下，最初部署网络时没有光学可切换窗，但后来安装了此类窗并将其连接到网络。不管是否附接了窗，网络都可提供与窗控制无关的各种功能。例如，在某些实施例中，描述了具有或不具有可切换窗的建筑物外立面(围护结构)计算和配电系统。此类系统可在建筑物的建造过程早期安装，并且因此提供电力和计算能力，例如，边缘计算平台和/或云，其可用于完成建造和/或在建筑物建造完成并且建筑物已被用于其预期目的时由建筑物的居住者使用。参见例如2019年5月2日提交的pct专利申请no.pct/us19/30467的讨论，该申请通过引用整体地并入本文。
107.应该理解，如本文公开的通信基础设施可被提供有或没有光学可切换窗。在后者
情况下，即，在没有窗基础设施的情况下，网络不需要连接电可切换窗，包含窗控制器，和/或具有用于确定窗的适当光学状态的逻辑。
108.通信基础设施部件
109.构建网络基础设施通常包括各种部件，诸如用于接收和/或传送无线信号的天线、用于在天线与电缆之间耦合信息的高速开关或其他网络装置、以及用于向或从天线承载信息的高容量线路。
110.可采用高容量电缆、双绞线导体或其他数据承载线路。在某些实施例中，此类线路被配置成承载至少1吉比特/秒以太网通信或至少10吉比特/秒以太网通信。在某些实施例中，此类线路是耦合到如先前通过引用整体地并入本文的2019年2月8日提交的美国临时专利申请no.62/803,324中描述的moca电路系统的同轴电缆。
111.关于天线，这些中的一些可面向建筑物内部(例如，天线被定位和定向成在建筑物的房间或其他内部部分的方向上发送和/或接收电磁信号)。在一些情况下，一个或多个天线面朝外，远离建筑物内部。此类天线可被定位和定向成在建筑物外部发送和/或接收电磁信号(例如，蜂窝信号)。还有其他天线可以是全向的或几乎全向的。
112.网络基础设施可包括与天线一起工作的一个或多个无线电装置。对于建筑物中采用的各种通信协议，可采用各种无线电装置。无线电装置可包括来自各种供应商的射频(rf)无线电芯片组。无线电装置可采用一个或多个电路来从天线接收无线信号并且将电信号提供到通过适当格式如moca(参见例如来自加利福尼亚州卡尔斯巴德的maxlinear的moca收发器装置)通信的电缆上。
113.本文描述的网络基础设施可为由建筑物居住者和建筑物它本身提供的各种装置服务。通常，基础设施可为使用通信的任何装置服务。示例包括移动电话、平板、物联网(iot)装置、传感器、计算机、显示器等。
114.在一些情况下，建筑物网络基础设施通过在建筑物外部具有接收器天线并且在建筑物内部具有一个或多个重传器天线来提供受控传输。然而，在建筑物与更广泛的地理蜂窝通信基础设施一起工作的情况下，建筑物可在建筑物外部具有一个或多个传送器天线，并且在建筑物内部和/或外部具有接收器天线。在某些实施例中，例如设置在建筑物的屋顶上的外部天线被配置成与诸如4g或5g通信的蜂窝通信接口。这类天线可与具有一个或多个空气或天气传感器的天空或环形传感器集成或以其他方式并置，诸如在2016年10月6日提交并通过引用整体地并入本文的美国专利申请no.15/287,646中描述的。在某些实施例中，天空或环形传感器包括多个空气传感器、诸如辐射传感器(例如，红外和/或可见光谱光电传感器)的环境传感器或其他类型的传感器。在一些实施例中，传感器中的一个或多个被定向或以其他方式配置成捕获用于确定和/或预测建筑物处的天气的信息。例如，光电传感器和/或红外传感器可用于确定云状况(例如，云覆盖的类型、位置和量)、温度、辐射通量等。可随着时间推移和/或在多个方向上监测这些参数中的任一个。
115.在一些情况下，一些辐射传感器围绕水平地或大体上水平地定向的环或其他平面结构在方位角上分布，并且面朝外，远离安装有它们的环或其他结构。在一些实施例中，除了在方位角上分布的传感器之外，天空或环形传感器还包括面朝上或大体上朝上的一个或多个附加传感器，以检测来自上方的辐射。在各种实施例中，天空或环形传感器被安装在建筑物的屋顶上，其感测的量可用于确定窗色调状态和/或其他建筑物参数设置的例程中。如
本文更充分地说明的，天空或环形传感器可包括被配置成发送和/或接收蜂窝通信(例如，5g蜂窝通信)的一个或多个天线。除非另外指定，否则当本公开涉及安装在建筑物的屋顶上的天线时，可在天空或环形传感器中实现这类天线。
116.如指示的，建筑物网络基础设施可采用有源耦合和传输，其中电磁信号在一个位置处被接收，转换为数字或模拟格式，然后在不同位置处作为电磁信号传送。在一些情况下，建筑物网络基础设施包括用作重发器的部件，从而将在天线处发送或接收的电磁信号耦合到建筑物网络基础设施上的数据传输(有线的或非有线的)。
117.建筑物网络基础设施部件可被集成在建筑物或建筑物楼层内的各个级别中的任何级别。在各种实施例中，建筑物楼层或楼层的一部分具有控制面板，其中多条线路从它出来以用于将信号分布到内部天线。在一些情况下，网络基础设施是基于租户分隔的，其中一个或多个租户接收对一些网络资源而非其他网络资源的访问，然而其他租户接收一套不同的网络服务。
118.图4a图示了建筑物的楼层的房间或其他部分中的建筑物通信基础设施401的一部分的示例。可在建筑物中的楼层的其他区域中并且跨建筑物中的多个楼层(如果它们存在)中复制通信基础设施的类似部分。
119.如图4a所图示的，控制面板403提供建筑物基础设施401中的通信装置与诸如广域网、互联网、一个或多个基于云的存储和/或处理资源等的外部网络405之间的接口。控制面板403可包括用于向建筑物的其部分提供通信和配电资源的各种部件。可在控制面板403中提供的通信资源的示例包括主控制器和/或网络控制器。可在控制面板403中包括的配电资源的示例包括向窗控制器和/或网络基础设施中的其他装置提供1类或2类电力的变压器和接口。为了获得关于控制面板以及主控制器和网络控制器的更多信息，参见例如2016年11月30日提交的美国专利申请no.15/365,685以及2016年10月26日提交的美国专利申请no.15/365,685，两者均通过引用整体地并入本文。
120.控制面板403包括被配置成在诸如具有同轴信号承载线路的网络的一个或多个内部网络上提供高速通信的一个或多个装置。例如，出于此目的可采用moca装置/接口。参见例如先前通过引用整体地并入本文的2019年2月8日提交的美国专利申请no.62/803,324。控制面板403可附加地包括被配置成通过诸如控制器局域网络(can)的单独网络向窗控制器提供数据和指令的一个或多个装置。如图4a中描绘的，控制面板403可包括moca收发器404。
121.在所图示的示例中，导电线路409(例如，同轴电缆)被配置成承载控制面板403与诸如数字墙壁接口和数字架构元件411的一个或多个数字元件之间的高速通信(例如，经由以太网)。类似地，导电线路413被配置成承载控制面板403与沿着房间的墙壁或建筑物楼层住房基础设施401的一部分设置的一个或多个窗控制器415之间的数据和通信(例如，经由canbus)。在所图示的示例中，每个窗控制器415控制关联的电可切换窗417。在一些情况下，单个窗控制器控制两个或更多个电可切换窗。
122.在所图示的示例中，通信基础设施401包括被配置成在建筑物(或建筑物的一部分)外部的位置与建筑物住房基础设施401的一部分之间发送和/或接收无线通信信号的面向外部的天线419。如图所示，通信链路421(有线的或无线的)将天线419连接到控制面板403。结果，即使蜂窝信号不能穿透建筑物的墙壁和窗，通过例如蜂窝信号提供的在外部生
成的通信也可耦合到建筑物的内部或建筑物的一部分。
123.在某些实施例中，数字架构元件411中的一个或多个包括相应的天线423，其可被配置成提供与建筑物或建筑物的一部分中的通信装置的wi-fi、蜂窝(例如，5g)、蓝牙等通信。数字架构元件411可具有各种传感器、用户接口装置、计算/处理装置和/或音频装置。在先前通过引用整体地并入本文的2019年2月8日提交的美国专利申请no.62/803,324中描述数字架构元件的各方面。
124.可采用各种装置来将天线耦合到诸如moca协议以太网通信的以太网通信。此类装置可位于例如控制面板中和/或位于诸如数字架构元件411的数字元件中。在某些实施方案中，可采用单个芯片或收发器装置来将来自天线的模拟信号转换为通过同轴电缆提供的千兆以太网通信，并且反之亦然。在其他实施方案中，可能需要多个集成电路来执行转换。在一个示例中，合适的装置具有三个端口，一个用于同轴电缆，例如，适合于根据moca协议发送和接收千兆以太网通信的一个端口、用于外围组件互连(pci)总线(例如，pci express(pcie)总线)的一个端口、以及用于常规千兆以太网通信的第三端口。在另一示例中，合适的装置还具有三个端口，但是其中一个用于同轴电缆和moca通信，而两个其他端口用于常规千兆以太网通信。提供这类能力的合适的装置的示例包括由加利福尼亚州卡尔斯巴德的maxlinear生产的mxl3710和mxl3712。
125.建筑物数据通信网络基础设施的控制面板403或其他元件可用作头端。在一些实施方案中，头端被配置成将传输带宽划分成时间片，每个时间片被分配给特定客户(例如，水平数据平面上的特定装置)。可以特定保证时延实现时分复用。在一些实施方案中，头端被配置成提供点对多点连接。例如，头端可为一定数量(例如，三分之一)下游客户端中的每一个服务。这些客户端中的每一个可参与单独的对话或会话。在一些实施方案中，客户端不能相互交谈。这基于有线电视模型。
126.以这种方式设计或配置的芯片或其他逻辑装置可在一侧经由同轴电缆与建筑物网络中的数字元件接口并且使用moca协议参与通信，而在另一侧使用pcie或千兆以太网端口来与另一集成电路或装置接口，该另一集成电路或装置用作用于在来自天线的模拟天线信号与通过由其他集成电路或装置即在同轴千兆以太网与通过其他两个端口之一的千兆以太网之间转换的电路或装置支持的其他通信链路之一提供的数字千兆以太网之间接口或转换的收发器。
127.网络主干部件可采用支持通过同轴电缆进行千兆以太网通信的网络或数据转换芯片和电缆线路。如提及的，出于此目的可采用moca通信协议。
128.在图4b中图示了用于建筑物的给定楼层的控制面板441的简单框图。控制面板441可包括常规10-40gb/秒以太网交换机443。控制面板441还可包括用于在贯穿建筑物的楼层(或跨多个楼层)串接的电缆上与moca兼容的高带宽以太网接口的装置445。例如，瑞典gavle的incoax为moca供应传送器，它能够接收10gb/秒的输入信号(以太网)并且传送四个2.5gb/秒的输出信号(以太网)。
129.在图4b的特定示例中，控制面板441以例如超过10gb/秒的数据速率馈送四个moca线路449。换句话说，系统支持贯穿例如单个楼层串接的10gb/秒moca线路。控制面板441还馈送四条can线路451。
130.系统可为每条电缆提供单独的平行干线线路(例如，在此示例中为八条干线线路)
或者它可提供共享干线线路，使得在此示例中总共会有两条或四条干线线路。以太网moca电缆是同轴电缆，例如，诸如rg-6的低阻抗同轴电缆或用于catv等的或更高规格电缆。can总线连接可使用例如两条双绞线电缆来实现并且具有例如总共五个导体。在一个示例中，一对双绞线包含用于向装置提供dc电力的高规格导体(例如，14规格)，第二对双绞线包含用于can总线通信的阻抗受控导体(例如，22规格)，并且最后导体用于接地。在此示例中，控制面板可供应两个网络(图中左侧和右侧)，每个网络具有两条或更多条干线线路。例如，每条干线线路可包括moca电缆和can电缆。
131.在各种实施例中，经由来自干线线路的分接线(分接线路电缆)提供到诸如窗控制器或其他计算硬件的固定节点的通信能力。在一些情况下，仅楼层上的几个节点需要提供高带宽通信能力的电缆分接点。例如，如本文别处所描述的，一些节点可由诸如由数字元件中的一个或多个提供的无线连接适当地服务。
132.注意，moca协议采用两个频带，一个频带处于700mhz以下的频率，而另一个频带处于700mhz以上的频率。在700mhz以下频带不发送catv信号或手机信号的某些网络中，该网络可包括具有对约3吉比特/秒以太网能力来说足够的以500mhz为中心的频带的传送器。并且网络可采用在700mhz以上的频率(例如，多达约1455mhz)下操作并且还递送大约3吉比特以太网能力的不同装置。在这两个装置之间，根据一些实施例的网络可寻址多达约126个端点(例如，手机和其他无线通信装置)。
133.moca标准使用时域调制信号。所以如果网络在任何时刻具有使用该网络的相对少的装置(例如，约十到二十个装置)，则每个装置可能有效地接收全带宽(例如，比6吉比特能力的1/126多得多)。
134.可支持任何moca标准；例如，系统可支持moca mesh和moca access(例如，moca access 2.5或moca access 3.0)。moca mesh被设计来支持网状网络，然而moca access被设计来支持源到目的地路由。任何一个标准支持每网络63个装置。两个moca通道一起能够支持126个装置。为了比较，can网络能够支持128个装置。
135.应该理解，并非骨干或其他建筑物网络基础设施的所有通信链路都需要是有线的，一些可以是无线的。例如，图4a所示的线路409和413可以是有线的或无线的。可采用各种无线协议，诸如蜂窝(4g、5g等)、wi-fi和lifi。在2019年4月1日提交的美国临时专利申请no.62/827,674中呈现了将lifi集成到建筑物网络基础设施中的示例实施例，该申请通过引用整体地并入本文。还应该理解，天线可设置在除图4a中描绘的位置以外的位置处。在本文中别处讨论各种示例。例如，天线可直接设置在窗上、在窗控制器上、在窗框架、竖框和/或任何类型的其他结构元件上。在下面列举了天线类型的示例。其中是贴片天线、手柄天线、微带天线、开槽同轴天线和槽式天线。
136.天线(建筑物中的集成)
137.通常
138.可将本文描述的天线安装在建筑物中的不同位置处。在一些情况下，天线被安装在窗表面如双片igu的表面s1-s4中的任一个上。参见示出了这些表面的图2a和图2b。玻璃上的天线可以是透明天线。在一些情况下，天线被安装在与窗或igu相关联的部件上。示例包括igu间隔件、窗框架零件、安装到窗或igu间隔件的窗控制器等。参见图2a以及igu和关联部件的关联描述。在一些情况下，天线被安装在结构元件上，该结构元件通常是建筑物的
永久元件，诸如在施工期间提供的元件。此类元件可以是永久的，即不容易从建筑物中移除。示例包括墙壁、隔墙(例如，办公室空间隔墙)、门、梁、楼梯、立面、模制件、竖框和横梁等。在各种示例中，建筑物结构元件位于建筑物或房间周边上。结构元件任选地与一个或多个窗(例如，竖框)相关联。在一些情况下，天线被安装在固定物上，这可以是施工后的建筑物安装。示例包括一些类型的照明、工作区结构，诸如小隔间、吊顶板材等。在一些情况下，天线被安装在诸如家具的不固定元件上。在上面上可安装天线的家具的示例包括桌子、椅子、橱柜、艺术品等。
139.在上面可安装天线的窗部件和关联的建筑物结构元件的示例包括：框架，即围绕并支撑包括头部、门框和窗台的整个窗系统的框架，其中头部是形成窗框架的顶部的水平部分；门框是形成窗框架的侧面从而邻接或形成建筑物的固定部分的一部分(即，通常在两侧不被窗接触)的垂直部分；而窗台是形成窗的框架的底部的水平部分；门框衬里，即位于窗框架各侧的为窗扇提供滑配合的条带；格栅，即在视觉上分隔窗板从而给予玻璃多个玻璃窗格的外观的的装饰件；细分窗的羊肉、薄木片或其他材料(例如，门中的多个小窗)；以及竖框，即使两个或更多个窗分开同时支撑它们的主要垂直或水平件。
140.羊肉通常是装饰性的而不是结构性的并且可被水平地或垂直地定向。竖框是在窗或屏幕的单元之间形成分隔的垂直或水平元件，并且/或者被装饰性地使用。当分隔相邻的窗单元时，竖框可向窗的镶嵌玻璃提供刚性支撑。它还可向窗开口上方的拱门或门楣提供结构支撑。在上方使门的头部与窗分开的水平元件既是头部门框也是水平竖框并且有时被称作“横梁”。在图5中描绘了提供若干竖框来将窗支撑在立面或其他建筑物外部结构上的框架结构的示例。所图示的竖框的网络可为电和/或光承载线路和光纤提供通路，例如，在所图示的框架结构中为通路510。它们还可提供用于安装天线、无线电装置、控制器、传感器等的附接点。
141.这些元件中的任一个可在上面涂漆或以其他方式覆盖。
142.在某些实施例中，可将天线安装在诸如数字架构元件或数字墙壁固定物的数字元件上。在2018年11月16日提交的美国临时专利申请no.62/803,324中描述了数字架构元件，该申请通过引用整体地并入本文。可将建筑物中的数字元件安装在诸如竖框的各种位置处。
143.数字架构元件(dae)可包含各种传感器、处理器(例如，微控制器)、网络接口和一个或多个外围接口。用于元件的传感器的示例包括光传感器(任选地包括图像捕获传感器，诸如相机(视觉或红外图像))、音频传感器(诸如音圈或麦克风)、空气质量传感器(粒子传感器、诸如二氧化碳、挥发性有机物等的气体传感器)和接近传感器(例如，某些ir和/或rf传感器)。网络接口可以是诸如吉比特(或更快的)以太网接口的高带宽接口。外围装置的示例包括视频显示监测器、附加扬声器、移动装置、电池组充电器等。外围接口的示例包括标准蓝牙模块、端口如usb端口和网络端口等。另外或可替代地，端口包括用于第三方装置的各种专有端口中的任一个。
144.在某些实施例中，数字架构元件与为光可切换窗系统(例如，窗上的显示器)提供的其他硬件和软件结合工作。在某些实施例中，数字架构元件包括窗控制器或其他控制器，如主控制器、网络控制器等。
145.在某些实施例中，数字架构元件包括一个或多个信号产生装置，如扬声器、光源
(例如，和led)、信标、天线(例如，wi-fi或蜂窝通信天线)等。在某些实施例中，数字架构元件包括储能组件和/或功率采集组件。例如，元件可包含一个或多个电池组或电容器作为储能装置。这类元件可附加地包括光伏电池。在一个示例中，数字架构元件具有一个或多个用户接口部件(例如，麦克风或扬声器)和一个多个传感器(例如，接近传感器)以及用于高带宽通信的网络接口。
146.在各种实施例中，数字架构元件被设计或配置成附接到建筑物的结构元件或以其他方式与其并置。在一些情况下，数字架构元件具有与和其相关联的结构元件融合的外观。例如，数字架构元件可具有与相关联的结构元件融合的形状、大小和颜色。在一些情况下，数字架构元件不容易被建筑物的居住者看到；例如，元件被完全或部分伪装。然而，这类元件可与如视频显示监测器、触摸屏、投影仪等的不融合的其他部件接口。
147.数字架构元件可附接到的建筑物结构元件包括各种建筑物结构中的任一种。在某些实施例中，数字架构元件附接到的建筑物结构为在建筑物建造期间，在一些情况下在建筑物建造早期安装的结构。在某些实施例中，用于数字架构元件的建筑物结构元件为充当建筑物结构功能的元件。此类元件可以是永久的，即不容易从建筑物中移除。示例包括墙、隔墙(例如，办公室空间隔墙)、门、梁、楼梯、立面、模制件、竖框和横梁等。在各种示例中，建筑物结构元件位于建筑物或房间周边上。在一些情况下，数字架构元件被提供为附接到建筑物结构元件的单独的模块化单元或盒子。在一些情况下，数字架构元件被提供为建筑物结构元件的立面。例如，数字架构元件可提供为竖框、横梁或门的一部分的覆盖物。在一个示例中，数字架构元件设置在竖框中或竖框上。如果数字架构元件被附接到竖框，则可将其螺栓在竖框的刚性零件上或者以其他方式附接到竖框的刚性零件。在某些实施例中，数字架构元件能够卡扣到建筑物结构元件上。在某些实施例中，数字架构元件充当模制件，例如冠状模制件。在某些实施例中，数字架构元件为模块化的；即，其充当用于较大系统(如，通信网络、功率分配网络和/或采用外部视频显示器和/或其他用户接口组件的计算系统)的一部分的模块。
148.在一些实施例中，数字架构元件为被设计成部署在房间、楼层或建筑物中的一些但不是所有竖框上的数字竖框。在一些情况下，数字竖框以规则或周期性方式部署。例如，每六个竖框可部署一个数字竖框。
149.在某些实施例中，除了高带宽网络连接(端口、交换机、路由器等)和外壳之外，数字架构元件还包括以下数字和/或模拟部件中的多个：
150.相机，其可包括用于对可见光、ir(参见下面的热成像仪的使用)或其他波长区域中的特征进行成像的传感器和处理逻辑；各种分辨率是可能的，包括hd或更高分辨率。
151.接近或移动传感器—在一些情况下，此传感器是红外传感器，例如ir传感器。在一些实施例中，接近传感器为雷达或类似雷达的装置，其使用测距功能来检测距物体的距离以及物体之间的距离。雷达传感器还可用于经由检测居住者的生物计量功能，例如检测其不同的呼吸移动来区分间隔较近的居住者。当使用雷达或类似雷达的传感器时，当不受阻碍地或在数字架构元件的塑料盒后面设置时，可促进更好的操作。
152.占用传感器—在一个实施例中，占用传感器包括多像素热成像仪，其在被配置有适当的计算机实现的算法时能够用于检测和/或计数房间中居住者的数量。在一个实施例中，来自热成像仪或热相机的数据与来自雷达传感器的数据相关，以在进行的特定确定中
提供更好的置信度水平。在实施例中，热成像仪测量可用于评估特定位置的其他热事件，例如，由打开的窗和门、入侵者的存在和/或火灾引起的空气流改变。
153.色温传感器，其能够用于分析特定位置中存在的光照的频谱并且提供能够用于按需或视需要而定实现光照变化的输出，例如，以改进居住者的健康或情绪。
154.生物计量传感器(指纹、视网膜或面部识别)；这些中的任一个可作为独立传感器被提供或与诸如相机的另一传感器集成。
155.扬声器(这些可以是相对小的；例如大约一英寸宽)
156.用于扬声器的功率放大器—在一些实施例中，扬声器和放大器共同地被配置为声音条；即，包含多个扬声器的条形装置。装置可被设计或配置成提供高保真声音。
157.麦克风(有时带有关联的均衡器)—在一些实施例中，用于处理麦克风信号的逻辑(例如，装置的均衡器和/或主处理器)检测由扬声器生成但被房间中的墙壁或物体反射的声音信号，并且逻辑自动地调整扬声器输出以校正频率变化、回声以及负面地影响用户对声音的感知的其他因素。麦克风、逻辑和扬声器还可被配置为协同工作以消除环境或白噪声。
158.空气质量传感器(任选地能够测量以下空气组分中的一种或多种：挥发性有机化合物(voc)、二氧化碳温度、湿度、粒子)可与hvac控件相结合地使用；控制空气循环
159.用于到传感器、扬声器、麦克风等的电力和/或数据连接的集线器。集线器可以是usb集线器、蓝牙集线器等。集线器可包括诸如usb端口、hdmi端口等的一个或多个端口。可替代地或另外，元件可包括用于外部传感器、灯具、外围装置(例如，相机、麦克风、扬声器)、网络连接、电源等的连接器坞站。
160.用于在与架构元件相关联的igu上或附近的显示器(例如，透明oled装置)的视频驱动器。驱动器可为有线的或光耦合的；例如，通过光传输将光信号发射到窗中；参见，例如，可切换布拉格光栅，其包括具有光引擎和透镜的显示器，所述显示器聚焦在穿过玻璃传输并且垂直于视线传播的玻璃波导上。
161.wi-fi接入点
162.可以为wi-fi接入点的一部分或者为不同目的服务的天线。在某些实施例中，架构元件本身或覆盖全部或一部分架构元件的面板充当天线。可采用各种方法来隔离架构元件并且使其定向传输或接收。可替代地，可采用预制天线或窗天线，如在2017年5月4日提交的pct专利申请第pct/us17/31106号中所述，其以全文引用的方式并入本文中。在某些实施例中，wi-fi接入点被配置成经由ieee 802.11at标准提供通信。
163.经由信标或其他机制的定位服务
164.诸如储能装置(例如，可再充电电池组或电容器)等的电源。在一些实施方案中，包括功率采集装置；例如，光伏电池或电池板。这允许装置为独立的或部分独立的。光采集装置可为透明的或不透明的，这取决于它附接的位置。例如，光伏电池可附接到数字竖框的外部，并且部分地或完全地覆盖数字竖框的外部，然而透明光伏电池可覆盖数字架构元件上的显示器或用户接口(例如，刻度盘、按钮等)。
165.被配置有处理器以在某些条件下发出光例如在装置活动时发信号通知的光源(例如，led)。
166.被配置成提供各种嵌入式或非嵌入式应用的处理器。处理器可以是微控制器。在
某些实施例中，处理器是具有存储器并且被配置成运行托管应用和数据的轻量级安全操作系统的低功率mcu(移动计算单元)。在某些实施例中，处理器是嵌入式系统、片上系统或扩展。
167.辅助处理装置，诸如图形处理单元或均衡器或被配置成解释音频信号的其他音频处理装置。
168.建筑物特征可具有一个或多个天线。这些可在表面上或在元件的内部中被预先构造并附接到或嵌入在元件中。可替代地或另外，天线可被制作为使得数字架构元件或建筑物结构元件的结构用作天线组件。例如，竖框的导电金属件可用作天线元件或接地平面。在一些实施例中，数字架构元件或建筑物结构元件的一部分被移除(或添加)，使得其余部分充当调谐天线元件。例如，可冲压出竖框的一部分以提供调谐天线元件。通过将同轴电缆或其他电缆附接到元件和rf传输器或接收器，建筑物结构元件和/或相关联的数字架构元件可充当天线元件。天线部件可能需要被设计有例如与rf传送器的阻抗匹配的阻抗(例如，约50欧姆)。
169.取决于构造，天线元件可用作wi-fi天线、蓝牙天线、蜂窝通信天线(4g、5g、)等。天线可以是贴片天线、单极天线、偶极天线或如在下面呈现的其他示例。它可被配置成在任何适当的波长范围内传送或接收电磁信号。在2017年5月4日提交的pct专利申请no.pct/us17/31106中描述了可在光学可切换窗系统中采用的天线部件的示例，该申请通过引用整体地并入本文。
170.图6a呈现了在可被配备有一个或多个天线的典型配置中具有相邻igu 603的竖框601的横截面视图(向下看)。如所示，竖框601具有结构腔605。竖框601由igu 603跨接。
171.在所描绘的实施例中，竖框601具有孔607，其中电力和通信线路615(有时被称为尾纤)从igu 603中的光学可切换窗设置到竖框的结构腔605，在那里它可连接到分接线路或干线线路(未图示)。可在通过孔馈送尾纤或其他线路之后对孔施加密封剂。
172.在所图示的示例中，压力板609被拧入或以其他方式附接到竖框601，并且推靠在跨接竖框的两个相邻igu上的边缘点。可有若干压力板围绕igu的周边设置，彼此分开例如约2英尺(60厘米)。参见igu的前视图的图6b，其中多个压力板围绕其周边设置。当压力板609与竖框接合时，垫圈611将相邻igu上的点密封靠竖框601。
173.压力板在没有覆盖物的情况下将从建筑物外部可见。美容帽613用来覆盖两个igu 603之间的竖框601上的个别压力板。单个美容帽可隐藏多个压力板。美容帽613以使igu之间的区域看起来连续的方式隐藏压力板609。美容帽可以各种方式例如通过卡扣固定。取决于窗的大小，美容帽可以是相对长的，例如，多达约20英尺长。可将诸如槽式天线或手柄天线(在下面描述)的天线安装在美容帽613上。在一个示例中，例如，槽式天线用作美容帽613它本身。
174.图6c图示了被配置成既覆盖安装在竖框上的压力板又提供面向外的槽式天线或其他天线的h形美容帽613c的示例。
175.应领会，面向外部的天线辐射元件可能需要与内部馈电件电耦合。还应领会，在某些上下文中从建筑物的内部安装、升级和/或维护面向外部的天线可以是有利的。在一些实施例中，馈电件可被配置成穿过竖框和/或美容帽。因此，可设想包括建筑物外部和内部之间的防风雨密封的直通布置。图6d图示了包括这样的直通布置的天线组件650的简化示例。
首先参考细节a，在所图示的示例中，天线组件被配置成在外部部分上包括辐射元件651。辐射元件651的内部部分通过可铰接连杆653与直通部分652耦合。可铰接连杆653可提供一个或两个旋转轴，可围绕该旋转轴手动地或用致动装置(未图示)铰接辐射元件651。直通布置652被配置有法兰656(i)和656(o)，每个法兰具有关联的密封构件(例如o形环)655(i)和655(o)。耦合布置的内端与电连接器657耦合，该电连接器可与辐射元件651且与来自网络建筑物基础设施的馈电件(未图示)电耦合。在一些实施例中，电连接器657可以是同轴连接器。
176.天线组件650可被配置用于安装有竖框601，类似于图6a中所描绘的。参考细节b，可观察到通过垫圈611与igu 603耦合并在它们之间的竖框601包括结构腔605并配置有进入孔620和621。细节c图示了将天线组件650安装到竖框601上的示例，使得辐射元件651突出到建筑物的外部，然而电连接器在建筑物的内部上容易接近。密封构件655(i)和655(o)与垫圈611一起可被配置成在建筑物外部和内部之间提供防风雨密封。在细节c中，辐射元件651被描绘为具有大体上与直通布置对齐的长轴。在细节d中，辐射元件651被描绘为已绕可铰接连杆653铰接，使得辐射元件与水平面成锐角。
177.在由图6d所图示的示例中，为了清楚已省略了美容帽(例如图6a的美容帽613)，但是应领会，可设想美容帽。在一些实施方案中辐射元件651中的一些或全部突出到美容帽之外。在一些实施方案中辐射元件651可能不突出到美容帽之外。在此类实施方案中，美容帽可被配置成通过选择帽材料和/或几何形状来避免rf信号在至少一些方向上的相当大衰减。在一些实施方案中通常为金属的美容帽可包括低衰减间隙、孔或部分，其可在接近于辐射元件的位置处被非金属材料的“贴片”覆盖。
178.在一些实施方案中，例如，辐射元件651相对于竖框的典型宽度可相当小。例如，可将5g兼容的多输入多输出(mimo)天线阵列方便地收容在典型尺寸的美容帽的内部或外部表面上。在此类实施方案中，直通布置652可被配置成容纳来自例如4x4或8x8mimo天线阵列的许多馈电件。在一些实施方案中辐射元件可具有形状因数，使得它以与常规玻璃层压件类似的方式安装在框架系统中。在其他实施方案中，可将辐射元件层压到igu片的玻璃上。在仍然其他的实施方案中，辐射元件可被配置成具有与标准竖框和/或美容帽类似的形状因数。
179.图6e图示了由本公开设想的防风雨直通的另一个示例，其提供从竖框的内部部分到igu的外侧的电直通而不损害建筑物的镶嵌玻璃系统的完整性。在由图6e设想的示例中，由igu603跨接的竖框601与柔性密封元件667耦合。如细节e所示，在安装天线结构661之前(和/或在移除天线结构661之后)，弹簧状元件665(i)和665(o)可将密封元件667压向闭合位置。如细节f所示，当天线结构651被安装(有利地，从建筑物内部进行)时，密封元件667膨胀以配合天线结构并且径向地向外推动弹簧状元件665(i)和665(o)。例如，密封元件667可提供防止湿气侵入到竖框601中的防风雨密封。尽管为了图示的清楚被省略，但是天线结构661可包括与图6d的可铰接连杆653类似的一个或多个可铰接连杆以使得天线结构601的辐射元件能够相对于igu 603处于期望的角度。因此，天线辐射元件在被安装时可设置在建筑物外部，然而安装仅从建筑物内部受到影响。
180.可替代地或另外，竖框可容纳天线辐射元件阵列，例如mimo阵列，或沿着水平地、垂直地或对角线地定向的竖框对齐的一系列隔开的分立辐射元件。参考图6f和图6g，在一
些示例中，美容帽可被配置成包封体积614。辐射元件(未图示)可设置在美容帽的外部或内部表面上或在体积614内。例如，可从建筑物外的观察者的视野中隐藏此类辐射元件。在图6f中美容帽613f的平坦部分可为设置在平坦部分的内部或外部上的任何数量的辐射元件提供安装空间。在替代实施例中，图6g图示了美容帽613g可被配置有弯曲方面(在所图示的示例中，近似半球形)，使得设置在其上的辐射元件相对于igu 603具有不同的定向。有利地，相对于其中每个辐射元件被定向成面向公共方向的布置，这样的布置可增加有效的天线覆盖范围。
181.可替代地或另外，辐射元件可与美容帽613的外表面齐平地设置或从其最少地突出以便最小化对建筑物的建筑美学的影响。
182.在某些实施例中，竖框被配备有多个面向外部的天线，诸如两个或更多个或三个或更多个此类天线。在一些实施方案中，两个或更多个面向外部的天线沿着垂直竖框彼此垂直地分开。在一些实施方案中，两个或更多个面向外部的天线沿着水平竖框彼此水平地分开。在某些实施例中，两个或更多个面向外部的天线被配置成在它们中的一个发生故障的情况下提供冗余，否则这可能需要昂贵和/或复杂的更换。在一些情况下，两个或更多个面向外部的天线被配置成提供互补的服务，诸如互补的频率范围和/或互补的覆盖范围体积。
183.在一些实施例中，其中收容与天线辐射元件相关联的无线电装置或其他电子仪器的竖框或腔用作电子装置的散热器。在一些实施方案中，无线电装置或其他关联的电子仪器被维持为与天线辐射元件极为接近。例如，电子仪器可设置在辐射元件的约一米或更小内或在约0.5米或更小内。
184.天线可在建筑物中水平地、垂直地或对角线地定向。这些方向可不仅是指天线沿着其主轴的物理定向，而且附加地或可替代地是指信号强度或极化(由天线传送或接收)的定向。在某些实施例中，天线被安装到垂直地定向的建筑物结构元件或其他建筑物特征。例如，可将天线安装到延伸直至天花板的垂直地定向的数字架构元件。这类天线可沿着数字架构元件的长度垂直地延伸(例如，天线的最长维度的轴与垂直方向大体上平行)，并且在遇到天花板时，改变方向以水平地延伸(例如，天线元件具有t或l形状)。在某些实施例中，天线被水平地安装并且提供延伸到建筑物居住者通常工作和/或交互的房间中的水平地定向的辐射图案。
185.蜂窝用例(示例)
186.因为5g是高频率协议，所以5g信号不能远传并且不能穿透许多材料。因此5g通信有时在传送天线与接收天线之间需要清澈视线。然后，蜂窝基础设施和服务提供商面临将5g通信引入建筑物的挑战不足为奇了。在本文的某些实施例中，在建筑物的屋顶上提供一个或多个天线，并且这类天线用作到建筑物的蜂窝通信的网关。在一些实施方案中，位于屋顶的天线可以是到建筑物的蜂窝服务的唯一或主要点。屋顶位置可提供各种优势。例如，在一些实施方案中，屋顶天线可从360度接入(比较仅看到90度的立面安装的天线)。此外，建筑物的屋顶常常具有相对较少的信号衰减障碍物，如树。更进一步，屋顶通常具有可用于容纳天线的显著空间并且它们提供可接受的美学折衷。
187.被配置为用于到和/或来自建筑物的蜂窝通信(例如，5g通信)的网关的屋顶天线可打开各种通信通路。例如，屋顶天线可被配置成接收蜂窝信号并重播到建筑物以获得室
内覆盖范围。这可使用与建筑物中的其他通信节点(例如，数字架构元件)的有线或无线连接来实现。在一些情况下，屋顶蜂窝天线被配置成将蜂窝通信传送到安装有屋顶天线的同一建筑物中或其上的一个或多个其他天线。例如，屋顶天线可被配置成将蜂窝通信重播到屋顶安装的传感器，该传感器收容不同的蜂窝天线。在另一示例中，屋顶天线被配置用于在安装在建筑物立面上的天线之间(从和/或到其)重传信号。在一些情况下，屋顶天线被配置用于与一个或多个外部通信节点(诸如独立蜂窝塔或附近建筑物的蜂窝塔)进行蜂窝通信。
188.在某些实施例中，可将一个或多个屋顶天线包括在具有一个或多个传感器的结构中。在先前通过引用整体地并入本文的2016年10月6日提交的美国专利申请no.15/287,646中描述了此类传感器的示例。在一些情况下，屋顶天线设置在屋顶安装的天线塔中，该天线塔可与传感器组件分开。在一些情况下，天线塔具有相对显著的高度(例如，在屋顶上方约5米或更高)并且其构造被优化用于发送和接收蜂窝通信。
189.可部署和配置单个屋顶天线或多个屋顶天线以用于传送和/或接收蜂窝信号。屋顶天线部署可考虑大小、位置、冗余等。当屋顶天线是屋顶传感器的一部分时，可选取部署以优化蜂窝信号接收和感测能力的组合(用于确定将影响窗色调判定的天空条件和进场天气条件)。在一些实施方案中，蜂窝屋顶天线支持来自多个运营商的蜂窝服务，每个运营商可具有它自己的收发器。
190.图7示出了采用屋顶安装的天线703来接收和/或传送无线信号的网络建筑物基础设施701的特征。天线703可用作网络建筑物基础设施701与诸如蜂窝塔的外部蜂窝通信节点之间的桥接器或网关。在所描绘的实施例中，天线703经由导电线路705耦合到网络建筑物基础设施701的剩余部分。在替代实施例中，天线703经由一个或多个无线链路耦合到网络建筑物基础设施701的剩余部分。如图所示，线路705将天线703电连接到控制面板707。可在天线703或控制面板707中提供收发器。控制面板707包括输入电力线路709和到外部网络或内部主干的一个或多个通信连接，诸如在所图示的示例中，光纤连接711和以太网连接713。
191.控制面板707可被配置成经由电源插入线路717、干线线路719和分接线路721向窗控制器715提供电力和数据。可如所示采用各种连接器和端接器。窗控制器715提供电力以控制igu 723中的电可切换装置的色调状态。窗控制器715经由igu连接线路725和igu尾纤727连接到igu 723。
192.在图8a-c中描绘了用于构建外部天线的三个示例用例。在图8a中，两个屋顶安装的天线803和805在彼此的视线内。它们中的任何一个或两个可用作(a)用于特定运营商(例如，sprint 5g)的蜂窝塔和/或(b)用于关联的建筑物(例如，在上面安装有屋顶天线的建筑物807或809)中的蜂窝服务的网关。建筑物807和809可彼此合理接近地定位，例如，在邻域内或在单个城市街区内。
193.在图8b中，屋顶安装的天线811在不同建筑物817的立面上或附近的天线813的视线内。天线813具有被配置成接收蜂窝通信(例如，5g通信)并且将它们转换为数字(或模拟)通信以供在建筑物的网络基础设施(包括例如高带宽线路819和天线821)上递送的关联的无线电装置815，所述天线被任选地配置成传送和/或接收wi-fi或5g蜂窝通信。为了清楚省略了诸如控制面板和wi-fi收发器的网络基础设施的细节。注意，由天线821采用的一个或多个频带不必与由屋顶安装的天线811采用的频带相同。
194.在图8c中描绘在建筑物833外部提供蜂窝覆盖范围的又一用例。相关蜂窝基础设施包括安装在建筑物833的外壁中或外壁上并且被配置成在建筑物833外部传送和接收蜂窝信号(例如，5g信号)的天线831。天线831可被配置成利用建筑物833的某些网络基础设施，包括连接到包括电缆837的高速通信骨干网的无线电装置835。天线831可作为蜂窝运营商的基础设施的部件被采用并且在建筑物833外提供蜂窝服务。
195.在一些意义上，可将如本文所描述的建筑物网络基础设施视为具有多个插接口的平台，每个插接口能够接收可被配置用于无线通信协议的部件。此类协议的示例包括wi-fi、cbrs无线电、小小区(例如，微小区或毫微微小区)、运营商特定协议、诸如vran(虚拟无线电接入网络)的运营商不可知蜂窝服务等。平台是网络基础设施，包括例如足够规格的数据传输电缆(同轴、utp、光纤等)、高速交换机、路由器和/或能够与一种或多种网络协议(例如，以太网、光纤通道、moca等)、天线、无线电装置等一起工作的其他网络装置。
196.图9、图9a、图9b和图9c图示了高速建筑物数据通信网络的部件，包括与一个或多个通信服务提供商系统接口的分布式天线系统和部件。在某些实施例中，建筑物网络基础设施具有垂直数据平面(在建筑物楼层之间)和水平数据平面(全部在单个楼层或多个邻接楼层内)。在一些情况下，水平数据平面和垂直数据平面具有相同或类似的数据承载能力和部件。在其他情况下，这两个数据平面具有不同的数据承载能力。例如，垂直数据平面可包含用于更快的数据传输速率和/或带宽的部件。在一个示例中，垂直数据平面包含支持10吉比特/秒或更快的以太网传输(例如，使用utp电线和/或光纤电缆)的部件，然而水平数据平面包含经由同轴电缆支持1吉比特/秒或更快的千兆以太网传输的部件。在一些情况下，水平数据平面支持经由moca 2.5标准或moca 3.0标准的数据传输。在某些实施例中，垂直数据平面上的楼层之间的连接采用带有高速以太网交换机的控制面板。这些相同的控制面板经由moca接口和水平数据平面上关联的同轴电缆与给定楼层上的节点进行通信。在图9和图9c中描绘了单个建筑物结构中的水平数据平面和垂直数据平面。
197.数据传输和在一些实施例中语音服务可经由到和/或来自建筑物的居住者的无线通信在建筑物中提供。然而，即使用诸如3g或4g蜂窝网络的相对低频率协议，这也部分地由于通过建筑物结构如墙壁、地板、天花板和窗的衰减而成为有问题的。衰减在诸如5g的更高频率协议情况下变得更严重。为了解决此挑战，建筑物有时被配备有用作蜂窝信号的网关或端口的部件。此类网关耦合到在建筑物内部中经由内部天线和实现wi-fi、小小区服务(例如，经由微小区或毫微微小区装置)、cbrs等的其他基础设施提供无线服务的基础设施。用于此类服务的网关或进入点可包括来自运营商中心局的高速电缆(通常在地下)和/或在战略性地位于建筑物外部上的天线(例如，位于建筑物的屋顶上的施主天线或天空传感器)处接收的无线信号。到建筑物的高速电缆有时被称为“回程”。
198.图9和图9c图示了建筑物中的分布式天线系统的部件的不同视图。图9c图示了建筑物的表皮以及参与建筑物外部的通信和/或促进建筑物内部的通信的各种天线。图9强调了在逐楼层基础上促进有线信号分发的控制面板或类似的内部网络部分。在上面参考图4a和图4b描述了控制面板的一些功能。
199.图9和图9c示出了允许建筑物服务网络与一个或多个通信服务提供商系统以无线方式接口的部件。作为连接点，在所图示的示例中，建筑物包括多个屋顶施主天线905以及天空传感器907以用于发送和接收无线信号。建筑物还具有被配置成经由物理线路909(例
如，诸如单模光纤的光纤)连接到提供商的中心局911的至少一个控制面板913。控制面板913可包括被配置成提供例如信号源承载头端、光纤分发头端和双向放大器或重发器的功能的硬件和/或软件。共同地，屋顶施主天线905、天空传感器907和控制面板913允许建筑物居住者和/或装置访问通信服务提供商的无线系统。这些接口元件中的每一个可提供对相同服务提供商的系统、不同服务提供商的系统或一些变体的访问，例如两个接口元件提供对一个提供商的系统的访问并且不同接口元件提供对第二提供商的系统的访问。
200.如图9所图示的，垂直数据平面可包括多个控制面板917和高容量数据承载线路919，诸如足够规格的单模光纤或utp铜线路。在一些实施例中，在每个楼层上提供单独的控制面板917。在一些实施例中，一条高容量线路直接将顶层中的控制面板917与底层中的控制面板913连接。注意，控制面板917直接连接到屋顶天线905和/或天空传感器909，然而控制面板913直接连接到服务提供商中心局911。
201.如图所示，仍然参考图9，水平数据平面可包括控制面板917(或底层上的913)和数据承载线路之一，所述数据承载线路包括干线线路921。在某些实施例中，干线线路由同轴电缆制成。控制面板可被配置成经由诸如moca的协议在干线线路921上提供数据。每个水平数据平面可向一个或多个数字元件923(例如，如在本文中别处描述的数字架构元件)和/或天线925提供高速网络访问，所述天线中的一些或全部任选地与数字元件923集成。天线925(和关联的无线电装置，未示出)可被配置成通过包括例如蜂窝(例如，处于或接近28ghz的一个或多个频带)、wi-fi(例如，处于2.4、5和60ghz的一个或多个频带)、cbrs等的各种协议中的任一种来提供无线接入。分接线路(例如，分接线路927)可将数字元件923连接到干线线路921。在一些实施例中，水平数据平面被部署在建筑物的单个楼层上。
202.如图9和图9a所示，一个或多个施主天线905可经由高速线路(例如，单模光纤或铜线)929连接到控制面板917。在所描绘的示例中，控制面板可位于建筑物的上部楼层中。同样如所描绘的，到施主天线905的连接可经由一个或多个vran无线电装置915和同轴电缆。
203.如图9和图9b所图示的，通信服务提供商中心局911经由高速线路909(例如，用作回程的一部分的光纤)连接到底层控制面板913。服务提供商到建筑物的这个进入点有时被称为主进入点(mpoe)，并且它可被配置成允许建筑物分发语音和数据业务两者。
204.如指示的，在某些实施例中，一个或多个蜂窝服务网关采用vran。vran技术在例如服务器硬件上虚拟化基带功能。vran的部件是能够支持多种不同运营商通信协议的无线电装置，但通常一次只能支持一种协议。例如，天线和关联的vran可被配置成一次发送和接收一个运营商(例如，att)的数据并且被重新配置为在不同时间发送和接收不同运营商(例如，t-mobile)的数据。可在vran无线电装置中设置的运营商特定参数当中的是载波频率(例如，在800mhz和1.2ghz附近分配的载波频谱)、调制模式、数据包装(例如，cdma对gsm)、加密协议、服务质量等。被配置成实现vran的无线电装置可包含可配置逻辑(编程、固件等)以允许从用于一个运营商的第一参数集容易转换为用于不同运营商的第二参数集。为了随建筑物处的总蜂窝业务的增加而缩放，可在建筑物上部署附加天线和vran无线电装置。如果一个运营商的总业务的一部分增加或减少，则可重新配置vran无线电装置以重新平衡建筑物中的总蜂窝运营商专用基础设施。如图9和图9a中描绘的，多个屋顶天线905中的每一个可具有其能够被配置成承载特定运营商的无线业务的vran无线电装置915。施主天线和/或天空传感器天线可经由vran通信。
205.在各种实施方案中，vran无线电装置依靠管理该无线电装置的一组命令。可为由天线和vran无线电装置支持的每个蜂窝运营商提供单独的管理。可在到vran无线电装置的专用或共享线路中提供管理通信。
206.屋顶天线905和/或天空传感器907中的天线可被配置成用作施主天线。施主天线通常用于为特定地理区域中的蜂窝运营商的服务提供点对点无线连接。它们可与彼此和/或与用于给定蜂窝运营商的专用蜂窝塔进行通信。它们能够扩展来自特定塔的蜂窝运营商的服务的可及范围，而无需运营商建造新塔。它们还可解决影响无线蜂窝通信的变化条件，诸如由新建筑物、树等投下的阴影。它们可通过在专用塔与无线服务的手机或其他消费者之间提供新路径来解决此类挑战。在一些情况下，施主天线还可通过经由有线电缆链路连接到蜂窝运营商的中心局和/或连接到建筑物内的内部天线来提供到建筑物中的下行链路以向居住者和/或内部装置提供无线服务。在前者情况下，施主天线可简单地使用建筑物的垂直数据平面；在后者情况下，施主天线可使用建筑物的垂直数据平面和水平数据平面。
207.如果建筑物位于没有从运营商中心局到建筑物的物理线路的区域中，则到建筑物的蜂窝服务可能需要依靠附近建筑物上的一个或多个施主天线，并且依靠建筑物它本身上的一个或多个施主天线。施主天线可用作到建筑物它本身的蜂窝服务的网关。
208.在一些实施例中，建筑物中的所有节点(例如，天线和关联的无线电)被设置为相同服务。例如，单个运营商向整个建筑物供应服务。中心局和施主天线向整个建筑物提供蜂窝服务，可能经由建筑物的多个楼层上的若干内部天线。只要建筑物舒适地使用单个运营商的服务，这就可能没问题。但是如果建筑物管理决定转变到不同运营商的蜂窝服务，则新运营商在建筑物中安装它自己的运营商特定硬件。选项包括在同一建筑物中使用多个小小区系统并且使用vran技术来允许经由多个运营商通信。
209.历史上，小小区运营商服务(例如，微小区和毫微微小区)依靠经由回程连接连接小装置的线路。这类服务向手机提供无线访问，所述手机否则由于例如远程位置或建筑物衰减而具有有限的访问。服务使用诸如tcp/ip的网络通信协议通过电线承载数据。给定小小区服务通常限于单个运营商。
210.在一些情况下，至少部分地经由天空传感器中的一个或多个天线给建筑物提供小小区系统。参见设置在面向天空的多传感器装置上或与之相关联。此类面向天空的多传感器装置在例如2016年10月6日提交并且先前通过引用整体地并入本文的美国专利申请no.15/287,646中有所描述，并且可在本文中被称为“天空传感器”。天空传感器的使用可提供其他优点，诸如促进到(在地理上)增加的区域的蜂窝覆盖范围，类似于上述用于施主天线的模式。在一些情况下，至少部分地经由一个或多个施主天线给建筑物提供小小区系统。
211.在(例如，经由公用事业)广泛地部署高容量、高速光纤的大城市中，对施主天线的需要至少在光纤用作建筑物之间的无线服务的链路的限度内减少了。在蜂窝服务演进到地理区域中，服务可首先由ran提供，在这种情况下单个运营商提供服务并且所有数据都以无线方式传送。接下来在演进中，地理区域中的本地服务可由vran服务提供。当附加运营商进入市场但仍然没有高速光纤可用于发送数据时发生这个。当高速光纤在地理区域中可用时，演进中的下一阶段可能发生。此时，蜂窝服务可经由小小区服务提供，其中在建筑物中为每个运营商提供单独的小小区基础设施。一个或多个天空传感器和/或施主天线中的天线可促进此服务。
212.在一些建筑物通信系统中，数据或语音信息被以一种协议从建筑物发送和接收但是递送给建筑物的居住者或者以不同协议提供给建筑物的居住者。当例如诸如5g的特定蜂窝协议未部署在建筑物内但由建筑物使用以发送和接收与建筑物外部的运营商或其他无线通信系统的通信时，可采用此类系统。如在本文中别处说明的，可经由一个或多个屋顶天线和/或天空传感器在例如建筑物的屋顶上部署外部天线。
213.在某些实施例中，建筑物与建筑物外部的一个或多个其他通信结构(例如，蜂窝塔或具有屋顶天线的其他建筑物)之间的无线通信使用在一个频率下操作的第一协议来进行，同时建筑物内的通信以在一个或多个其他频率下操作的一个或多个部分协议进行。在一些实施例中，由建筑物使用来在建筑物外部通信的协议的频率以比建筑物内的提供给建筑物的居住者的通信高的频率进行。例如，5g蜂窝协议可用于建筑物与外部通信结构(例如，蜂窝塔)之间的通信，然而4g、wi-fi(包括2.4、5和60ghz标准)、cbrs或其他协议用于建筑物内的通信。在一些情况下，建筑物内的通信至少部分通过诸如使用moca协议的同轴电缆或使用常规以太网的非屏蔽双绞线电缆的有线基础设施递送。另外，如所描述的多协议系统可采用具有用于在建筑物外部发送和接收5g(或其他第一协议)无线通信的第一收发器以及用于在建筑物内部发送和接收wi-fi、cbrs或其他第二协议无线通信的第二收发器的重发器或其他类似结构。
214.此类方法可用于避免将经由甚高频信号(例如，5g)递送的通信带入建筑物并且在建筑物中的潜在数千个位置处以相同频率重新广播它们。在某些实施例中，建筑物外部(但包括建筑物)的通信信号是经由5g以30-300ghz中或附近的波长做出的，但是这些信号在建筑物内作为3.5ghz cbrs信号重新广播。如万维网网站fiercewireless.com/wireless/next-release-cbrs-specs-will-support-5g处所指出的，能够使cbrs变得与5g兼容。因此，支持或依靠5g协议的建筑物不必在建筑物内部中提供30-300ghz信号。
215.当窗、墙壁和/或其他建筑结构阻挡或强烈地衰减5g信号并且有效地防止5g通信直接进入到建筑物中时，上述双协议方法可以是特别适当的。
216.在一些情况下，窗和其他建筑物结构能够以至少在某些频率范围内阻挡大体上所有电磁辐射的方式修改或制造；使得房间、建筑物的区域或整个建筑物被有效地包含在各种法拉第笼中。对于大体上阻挡某些电磁辐射的结构的示例的描述，参见2017年9月19日提交的美国专利申请no.15/709,339，该申请通过引用整体地并入本文。在某些实施例中，此类结构被设计或调谐为阻挡一种协议(例如，5g)的频率同时允许其他协议的频率穿透，并且此类结构被部署在窗或其他建筑结构上以支持多协议系统。
217.因此，在某些实施例中，屋顶天线或其他外部天线从建筑物外部与5g蜂窝接口，然而电线和/或内部天线经由非5g协议与建筑物居住者接口。并且如果使用内部天线和无线电装置(而不是布线)，则天线/无线电装置可以低于5g的频率例如低于约10ghz的频率通信。在此类情况下，合适的内部通信的示例包括4g和3g蜂窝、wi-fi、cbrs等。在一些情况下，内部通信是至少部分地经由电线和/或经由lifi做出的。在2019年4月1日提交的美国专利申请no.62/827,674中描述了用于与建筑物进行lifi通信的系统的示例实施方案，该申请通过引用整体地并入本文。
218.在某些实施例中，建筑物通信系统包含用于经由多个蜂窝运营商(例如，verizon、sprint等)的授权频带(例如，由诸如美国联邦通信委员会的通信机构授权)在建筑物内部
提供无线通信的基础设施并且单独或任选地与诸如cbrs频带的未授权频带相结合地在建筑物内部使用他们的频带。在某些实施例中，建筑物通信基础设施能够作为蜂窝运营商可授权或租用以便经由它们的fcc授权频带促进到建筑物内部的蜂窝通信的网关。如在别处说明的，蜂窝运营商能够使用建筑物通信系统基础设施来补充他们的现有系统。
219.天线(传送和接收性质)
220.辐射图案
221.给定天线的传送或接收辐射图案可被成形和调整大小以覆盖建筑物的特定区域，诸如楼层、大厅或楼层内的房间。水平覆盖范围和垂直覆盖范围可通过天线的设计及其在建筑物中的位置来控制。在某些实施例中，天线的辐射图案具有通常半球形的形状。在一些情况下，这类图案适于覆盖建筑物的整个侧面或多个楼层。然而，一些建筑物在楼层之间具有金属结构(例如，波纹金属板)，并且此类结构可强烈地衰减在楼层之间垂直地通过的任何辐射信号。考虑到这个或其他考虑实现，天线的辐射图案在水平方向上可以是平坦的或扇形的。此类图案对于覆盖单个楼层或楼层的一部分可以是有效的。此类图案在垂直地定向的信号上浪费相对少的功率，所述信号否则可能被楼层或天花板中的建筑物结构衰减。在某些实施例中，天线被设计为使得其辐射图案的水平形状或角度扩展是有限的(例如，90度对180度)。在某些实施例中，天线产生心形辐射图案。
222.在某些实施例中，使用彼此分开(例如，放置在房间或楼层的相对墙壁上)的两个或更多个天线来控制辐射图案的形状。例如，两个分开的天线可向连接两个天线的虚拟线路的前部和后部提供最大的功率分布。
223.天线设计的各种特征影响辐射图案的形状。示例包括(i)天线元件导体的整体形状(直线、叶形、波浪形、手柄形、条形等)、(ii)导体内部中的任何狭槽或孔、(iii)是否使用接地平面等。
224.在一些实施方案中，建筑物天线设有能够产生仅有限范围的信号的收发器；例如，信号有效地传播仅有限距离，诸如约十米或更短。此类有限范围收发器和关联的天线可具有在经受诸如美国联邦通信委员会约束的某些监管限制的域外部操作的好处。此类天线对于在建筑物的内部区域中传送和接收信号可以是特别有用的。
225.极化：
226.由天线发射的无线电波常常具有特定极化。类似地，接收天线可能主要对特定极化的无线电波敏感。由建筑物天线发射或从建筑物天线接收的辐射可具有优先极化，诸如线性极化或圆形极化。线性极化信号可以是例如水平地极化的或垂直地极化的。地球上的电离层噪声通常是垂直地定向的。因此许多常规室外天线发送和接收主要水平地极化的信号。然而，在建筑物中，电离层噪声的影响并不那么明显。因此非水平地极化的信号可能是可接受的。
227.频率：
228.建筑物天线可在单个频率下或在多个频率(例如，wi-fi、4g蜂窝、5g蜂窝和毫米波频带中的任何一个或多个)上发送或接收信号。某些天线实施方案需要在多个频带下传输或接收，在这种情况下系统包括能够在多个所需频率上发送和/或接收信号的单个天线，或者它可包括多个单频带天线，每个单频带天线被配置成在所需频率之一下发送和/或接收信号。在后者情况下，系统可采用一组天线，诸如紧密地隔开的天线阵列，其中每个天线被
配置成在它自己的不同频率下发送/接收。每个这样的天线还需要它自己的连接器和电缆—其可彼此平行地运行—并且在一些情况下每个这样的天线需要它自己的收发器。可采用在不同收发器的控制下操作的多个天线的另一应用是由某些蜂窝协议采用的多输入多输出(mimo)配置。mimo天线设计有时用于支持高带宽。通过在天线和关联硬件中为输入和输出提供多个通道或频率增加它具有到周围无线通信信号(例如，3g、4g、5g蜂窝信号或wi-fi信号)的良好连接的可能性。
229.在使用多频天线的情况下，天线及其收发器仅需要单个电缆，从而减少必须被安装和维护的电缆或线路的数量。在一个示例中，多频天线在各种频率下例如在2-5个频带下、在宽范围例如约700mhz至约60ghz上发送/接收信号。
230.天线(类型的示例)
231.一般的
232.在建筑物中使用并提供本文描述的网络或服务功能的天线可具有各种设计中的任一种。在下面提供几个示例。在通过引用整体地并入本文的以下专利申请中呈现其他示例：2017年5月4日提交的pct专利申请no.pct/us17/31106(pct专利申请公开号2017192881)；2016年10月6日提交的美国专利申请no.15/287,646(美国专利申请公开号20170122802)；以及2018年5月25日提交的pct专利申请no.pct/us18/29460(pct专利申请公开号2018200740)。
233.贴片天线
234.可将贴片天线实现为片的表面。它们可作为导电材料的平坦贴片设置在窗的表面上并且大体上平行于窗的表面定向。参见例如图10a至图10d中提供的示例。此类天线可设置在窗的面向内部或外部的侧面上。在双窗格igu中，例如，此类天线可设置在四片表面中的任一个上。在某些实施例中，贴片天线设置在igu的表面3或4上。在某些实施例中，提供接地平面(在各图中未示出)。在一些实施方案中，接地平面被设置为导电表面，诸如透明导电材料(例如，氧化铟锡)的层或在与贴片天线平行的表面上(例如，在包含贴片天线的igu的片表面上)的非常细的(人类视觉无法察觉的)导电线路或曲线的网格。在2017年5月4日提交的专利申请no.pct/us17/31106(pct专利申请公开号no.2017192881)中描述了用于窗的贴片天线的各种示例，该申请特此通过引用整体地并入。
235.图10a在上面板中呈现了贴片天线元件1001a在玻璃或其他窗衬底1003a上的布局。贴片的形状—注意在贴片上连接并具有定义间距的矩形和翼形特征—影响从贴片天线发射的辐射的各种性质。此类性质的示例包括频带的数量和位置、此类频带的宽度、极化以及由天线发射和/或接收的辐射的强度分布。例如，矩形的间距可对应于发射或接收的辐射的波长。电连接器被示出在天线的左下侧。图10a的下面板示出了贴片天线1001a元件的辐射强度剖面。第一曲线1010a表示天线在y-z平面中的辐射强度分布而第二曲线1020a表示天线在x-y平面中的辐射强度分布，在两者情况下其中0度对应于y轴的方向。在所图示的示例中，曲线是假定贴片的薄层电阻为约1ohm/sq而生成的。在某些实施例中，所描绘的贴片天线传送和/或接收以约5ghz的频率为中心的辐射。
236.图10b在上面板中呈现了贴片天线元件1001b在玻璃或其他窗衬底1003b上的布局。与天线元件1001a的贴片设计一样，天线元件1001b的形状—注意在贴片上连接并具有定义间距的其多个分开的矩形特征—影响从贴片天线发射的辐射的各种性质。此类性质的
示例包括频带的数量和位置、此类频带的宽度、极化以及由天线发射和/或接收的辐射的强度分布。例如，矩形特征的间距可对应于发射或接收的辐射的波长。天线元件1001b可设有或没有接地平面。电连接器被示出在天线的左下侧。图10b的下面板示出了贴片天线1001b元件的辐射特性。第一曲线1010b表示天线在y-z平面中的辐射强度分布而第二曲线1020b表示天线在x-y平面中的辐射强度分布，在两者情况下其中0度对应于y轴的方向。如在前一示例中一样，曲线是假定贴片的薄层电阻为约1ohm/sq而生成的。在某些实施例中，所描绘的贴片天线传送和/或接收以约2.4ghz的频率为中心的辐射。
237.图10c在上面板中呈现了贴片天线元件1001c在玻璃或其他窗衬底1003c上的布局。与天线元件1001b和1001a的贴片设计一样，天线元件1001c的形状—注意在贴片上连接并具有定义间距的其两个稍微不同形状的通常矩形特征—影响从贴片天线发射的辐射的各种性质。此类性质的示例包括频带的数量和位置、此类频带的宽度、极化以及由天线发射和/或接收的辐射的强度分布。例如，矩形特征的间距可对应于发射或接收的辐射的波长。天线元件1001c可设有或没有接地平面。电连接器被示出在天线的左下侧。图10c的下面板示出了贴片天线1001c元件的辐射特性。第一曲线1010c表示天线在y-z平面中的辐射强度分布而第二曲线1020c表示天线在x-y平面中的辐射强度分布，在两者情况下其中0度对应于y轴。如在先前示例中一样，曲线是假定贴片的薄层电阻为约1ohm/sq而生成的。在某些实施例中，所描绘的贴片天线传送和/或接收以约2.4ghz的频率为中心的辐射。
238.图10d呈现了天线元件1001d在玻璃或其他窗衬底1003d上的布局。注意，天线元件1001d的复杂网格结构具有相对于彼此不同的宽度和角度的超过十个分段。此网格结构影响从贴片天线发射的辐射的各种性质。此类性质的示例包括频带的数量和位置、此类频带的宽度、极化以及由天线发射和/或接收的辐射的强度分布。天线元件1001d可设有或没有接地平面。在某些实施例中，所描绘的贴片天线以多个频率传送和/或接收辐射。在某些实施例中，这是通过使不同的收发器连接到网格的不同电隔离元件(例如，在介质衬底的平面上彼此不电接触的个别天线元件)来实现的。
239.图11呈现了例如在两片igu的标识表面上形成的单极天线的辐射图案。ec表示“电致变色”，“ant”表示“天线”，“gp”表示“接地平面”，并且“tco”表示“透明导电氧化物”(例如，氧化铟锡)。所有这些都可作为层或部分层设置在igu的标识片表面上。
240.槽式天线
241.图12a-c示出了具有如下两个主部件的槽式天线1201的示例：蛇形导电天线元件1209和外壳体1203。图12a提供了外壳体1203的壁是透明的整个天线的透视图。图12b提供了x-z平面中的天线的横截面视图。最后，图12c提供了天线的端部处的y-z平面中的横截面视图，其中导体(用于与传送器和/或接收器电耦合)连接到天线元件1209。
242.天线的外壳体1203设置在两个部分中。第一部分1205是导电的并用作接地平面的部分包封结构(例如，通常浴缸形的部分)。第二部分1207覆盖第一部分的开口并且由对天线的频率处的电磁辐射更透明(与第一部分相比)的材料制成。第二部分1207可以是任选的。
243.在槽式外壳体1203内部的是通常蛇形导体1209，在本文中有时称为天线元件。在某些实施例中，天线元件1209具有通常起伏或波浪形，具有一个或多个波峰和一个或多个波谷。在一些情况下，天线元件1209具有至少两个波峰和至少两个波谷。在各种实施例中，
波峰和/或波谷具有通常正方形或矩形形状；例如，共同地它们可具有通常方波形状。其他实施例可采用弯曲、三角形或其他多边形波峰和/或波谷。在传送或接收期间，信号通过此导体传播。
244.导电脊或隔膜1211纵向穿过槽并且将导体1209分隔成两件或部分1210a和1210b。导体元件特别是隔膜1211以及部分1210a和1210b的形状、大小和相对定向确定所发射和/或接收的辐射的频带、极化和/或强度分布。例如，部分1210a和1210b的形状确定产生传播到相邻空间中的电磁辐射的特征形状和频率的相长和相消干涉的特定图案。取决于导体形状，辐射强度图案可以是扇形、半球形、心形、圆柱形等。导体形状和大小还规定天线发送/接收信号的频率分布和极化。槽式外壳体1203的剩余部分(未被蛇形导体占据的部分)任选地填充有介质材料。
245.在一些实施方案中，部分1210a的波峰和波谷彼此分开约所发射或接收的辐射的波长。类似地，部分1210b的波峰和波谷可分开约所发射或接收的辐射的波长，但是在这种情况下被定向为与1210a的波峰和波谷异相约180度。在部分1210a和1210b上传送或接收的信号可相应地异相约180度。所得的结构可产生通常在z方向上传播的通常平坦或扇形的辐射强度剖面。使驱动或接收辐射源的波长移位稍微低于或高于由部分1210a和1210b定义的波长使辐射强度分布稍微在x方向上移位，取决于波长偏移的方向为正的或负的。在某些实施例中，槽式天线1201发射通常在x方向上具有极化的辐射。
246.槽式天线1201包括位于槽式外壳体1203的底端之一处以用于将导电天线元件1209附接到延伸到收发器的导电线路的馈电点1213。另一线路将槽式第一部分1205连接到地。在某些实施例中，采用单个同轴电缆，其中电缆的外导体(接地)连接到第一部分1205并且中心导体连接到通常蛇形导体1209。
247.在各种实施例中，天线元件1209由金属或其他高度导电材料制成。示例包括铝、铜、黄铜等。在各种实施例中，外壳体1203的第一部分1205由诸如铝、铜、黄铜等的导电材料制成。在各种实施例中，外壳体1203的第二部分1207由介质材料制成。示例包括玻璃、聚合物和陶瓷。槽式天线能够被构造成在面对阳光暴露、风、降水、极端温度和大变化以及诸如振动和/或灰尘和其他粒子的其他环境挑战时耐用。
248.槽式天线可被定位在建筑物中或建筑物上的不同位置处。一般而言，可将其安装在上述天线位置中的任一个处。在一些实施例中，它被定位在建筑物的外部上。在一些实施例中，它被安装在诸如竖框、窗台或天花板的架构元件上，或者它可被安装在igu或窗上。在竖框的情况下，槽式天线可被安装在建筑物的竖框或其他架构元件里的狭槽中。
249.在某些实施例中，槽式天线的最长尺寸是约5-50cm或约10-40cm。在一些此类实施例中，剩余尺寸可介于约2cm与20cm之间。
250.传送的信号从槽式天线的部分包封结构1205中的开口发出。或者，如果槽式天线被配置成接收信号，则通过开口接收信号。在某些实施例中，从此开口发射(或接收)的信号具有平坦的扇形形状，从而具有通常与天线的长轴平行的通常平面形状。取决于天线被安装时的定向，扇形信号可以是水平地定向的。然而，蛇形导体的大小和形状允许实现信号的替代形状，诸如心形图案、部分半球、圆柱体等。在某些实施例中，所发射的信号在天线的长轴方向上极化；例如，天线可发射水平地极化的辐射。
251.在各种实施例中，槽式天线可被配置成在仅单个频带下操作。因此，在图12a-c所
示的槽式天线的某些实施方案中，导电天线元件1209被配置成在仅单个频带下发送和/或接收信号。如果系统将支持多种协议(例如，4g和5g蜂窝协议)，则系统可在房间或其他服务区域中采用多个槽形天线，每个感兴趣频率各一个。在某些实施例中，槽式天线被设计或配置成在约700mhz至60ghz的频率范围内传送或接收辐射。在某些实施例中，槽式天线被设计或配置成在约700mhz至6ghz的频率范围内传送或接收辐射。在某些实施例中，槽式天线被设计或配置成在约6ghz至30ghz的频率范围内传送或接收辐射。
252.手柄天线
253.如图13a和图13b所示，手柄天线包括手柄形天线元件1301。图13a提供了包括天线元件和该天线元件附接到的接地平面1307的手柄天线的透视图。图13b呈现了y-z平面中的侧视图，从而示出手柄形天线元件1301以及接地平面1307和支撑衬底1305的示例剖面。手柄形天线元件1301可被机械地安装在各种衬底(例如，各种建筑结构，如架构元件)中的任一种上。在某些实施例中，手柄天线具有用于将rf信号馈送到手柄形天线元件(例如，通过同轴电缆的中心导体)的导电连接器。参见图13b中在手柄天线元件1301左下侧的连接器1303。天线元件1301中的电能可在环或环的一部分中行进。
254.在一些实施方案中，天线元件(手柄)1301位于接地平面1307前面。例如，接地平面可以是设有天线元件的单独层，或者它可以是架构元件的导电部分，诸如竖框、美容帽或安装有天线元件的其他导电结构。这类接地平面可连接到第二导体，该第二导体连接到电接地，诸如同轴电缆的外导体。在某些实施例中，天线元件1301在元件的一端处例如在连接点1309处连接到地。
255.在一些情况下，以本文描述的手柄天线的方式使用一个或多个倒f形天线。实际上，在各种实施例中，手柄天线是倒f形天线的形式。倒f形天线可具有大体上与接地平面平行定向的单极天线元件。天线元件的一端连接到地，并且与接地端相距一定距离的天线元件的中间点被馈送有电信号。在某些实施例中，倒f形天线是平面倒f形天线。在一些情况下，倒f形天线是平面贴片倒f形天线。
256.手柄形天线元件1301的形状、尺寸和厚度至少部分地确定天线以之传送和/或接收电磁辐射的一个或多个频率以及天线的辐射图案的特性。通常，手柄形天线元件1301是大体上平坦的(图13a和图13b中的y-z平面)并且具有非直线(例如，波状)剖面。
257.在某些实施例中，当在图13b的y-z平面中观察时，手柄形天线元件1301在天线元件内部中具有狭槽、孔或无材料的其他区域(未示出)。这些区域结合手柄的外形状或剖面可能影响天线参数，诸如频带的数量和位置、此类频带的宽度、极化和天线的强度分布(辐射图案)。
258.天线元件可视需要而定在除图13b中描绘的连接点1303和1309之外的一个或多个附加位置处附接到衬底1305以确保天线被安全地且牢固地安装到衬底。
259.在一些实施方案中，天线结构包括多个手柄，每个手柄具有它自己的手柄剖面(和任选地内孔)。共同地，这类结构中的手柄提供多频天线。在一些情况下，多手柄天线的频率跨度相当大；例如，约700mhz至30ghz。作为示例，一个或多个手柄天线可在包括约700mhz、约900mhz、约2.1ghz的一个或多个频带下并且在介于约2.4ghz与5ghz之间的一个或多个频带下谐振。
260.手柄天线可被定位在建筑物中或建筑物上的不同位置处，诸如在建筑物内部或外
部上。给定手柄天线的鲁棒结构，它可被适当地附在建筑物的外部上。在某些实施例中，手柄天线设置在架构元件上；例如，天线被用螺栓拴紧或拧入到架构元件中。在一些实施方案中，通过竖框钻出孔以将尾纤或其他电线/电缆从光学可切换窗馈送到窗网络。可使用相同孔或类似孔来将手柄天线附到竖框。实际上，可采用竖框或其他架构元件中的这类孔来将本文描述的天线中的任一个附到架构元件。如上面关于图6c所描述的，竖框可具有具有能够收容天线的腔的h形美容帽。在一个示例中，手柄天线位于腔中。为了保护和隐藏天线，可用隐藏天线但是对由天线接收和传送的信号透明的塑料树脂或其他材料填充腔。因此框架或竖框看起来像任何其他东西，几乎没有它收容天线的指示。
261.手柄天线可相对小于上面讨论的槽式天线。在某些实施例中，手柄天线在其最长尺寸(例如，x方向)上介于约50mm与500mm之间(例如，约100-300mm)。在某些实施例中，手柄天线具有约10mm至400mm(例如，约40-100mm)的高度(z方向尺寸)。
262.单个手柄天线可被设计成发射或接收一个或多个频带。就天线结构包含多个不同形状和/或大小的手柄形天线元件而论，天线结构可在多个频率下发送和/或接收信号。在此类情况下，手柄天线可支持多种协议(例如，4g和5g)，并且可在房间或其他服务区域中使用这些天线结构中的一个。作为示例，一个或多个手柄天线可在包括以约700mhz、以约900mhz、以约2.1ghz为中心的一个或多个频带下并且在介于约2.4ghz与5ghz之间的一个或多个频带下谐振。
263.在某些实施例中，多个频带中的每一个由手柄形天线元件中的单独一个提供。当单个手柄天线不能覆盖足够大范围上的频率时或者当不同频带与各自需要它自己的收发器的不同通信协议相关联时，此方法可能是适当的。它也可能适于采用诸如在一些蜂窝通信协议(例如，5g mimo)中使用的多输入多输出(mimo)格式的多种天线格式的通信协议。
264.多个天线元件中的每一个可由单独的晶片或其他衬底制成，并且薄平坦的衬底可逐面堆叠。然而，个别手柄可具有独特剖面和/或大小并且被针对不同频率调谐。在一个示例中，天线具有至少四个不同的平坦手柄天线元件，每个具有独特的形状并且每个具有相应的频带，但是每个相对薄(例如，介于约0.1厘米与约2厘米之间厚)。这些单独的元件中的每一个可并排设置。这些手柄中的每一个可结合在一起，使得共同地手柄作为单片结构操作。
265.开槽同轴天线
266.如图14a和图14b中描绘的，开槽同轴天线1401包括印刷电路板或类似的大体平面结构1403和由导电材料制成或者包括导电材料的外壳1405。图14a提供了包括结构1403和外壳1405的开槽同轴天线的透视图。图14b呈现了x-y平面中的侧视图，还示出平面结构器1403和外壳1405。在某些实施例中，开槽同轴天线1401具有用于将rf信号馈送到平面结构1403(例如，通过同轴电缆的中心导体)的导电连接器1415。
267.如提及的，可将元件1403实现为印刷电路板或其他大体平面结构。它可包括由介质层分开的单个导电层或两个导电层。平面结构1403和包围外壳1405的组合可有效地形成波导；以一些方式平面结构1403和外壳1405可为同轴电缆的内导体和外导体的功能服务。在各种实施例中，平面元件1403具有用来调谐从元件发射的辐射的性质的各种狭槽。
268.在某些实施例中，元件1403包含两个大体平面导电层。能够调整导电层的间隔和那些层的横截面以提供特定阻抗。这两个层可被图案化。然而，通常有到元件1403的单个电
馈电。馈电可被分隔并提供给例如与元件1403中的每个狭槽相关联的导电元件。
269.如所示，电路板1403具有用来调谐功率分布的狭槽1411。狭槽的不同位置、大小和形状调谐所发射的辐射中的频率分布、极化和功率分布的形状。例如，来自与狭槽1411相邻的区域的个别馈电和发射的功率可同相组合以产生所发射的辐射的期望形状。在某些实施例中，狭槽1411彼此分开与所发射或接收的辐射的波长(或半波长)相对应的距离。
270.如图14a和图14b所示，外壳至少部分地环绕大体平面结构1403并且具有在操作期间从天线向外发射或接收辐射的开口或狭槽1413。此外，如所示，外壳1405还可具有用于保持大体平面结构1403的脊1417(限定凹槽)。
271.在某些实施例中，从开槽同轴天线发射(或接收)的信号具有扇形状。然而，由任何给定开槽同轴天线产生的实际辐射图案由狭槽设计以及印刷电路板和外壳中的导体中的狭槽的间隔控制。取决于天线被安装时的定向，信号可以是水平地或垂直地定向的。
272.开槽同轴天线可相对小于上面讨论的槽式天线。在某些实施例中，开槽同轴天线在其最长尺寸上介于约100mm与1000mm之间(例如，约300-800mm)。
273.开槽同轴天线可被定位在建筑物内部和/或外部的不同位置处。在一个示例中，开槽同轴天线设置在水平竖框、窗台上，在窗的顶部或底部上。在一些情况下，开槽同轴天线设置在与窗不相关联的结构上。例如，可将天线安装在吊顶板材、隔间墙壁等上。在某些实施例中，开槽同轴天线按水平定向设置在房间中相对高的高度处(例如，地板上方约两米或更高处)但是旋转以具有向下聚焦波束图案。这将无线信号聚焦在建筑物居住者能够利用它们的区域中。在某些实施方案中，水平地定向的向下聚焦的开槽同轴天线是诸如水平数字竖框的数字架构元件的一部分或安装在其中。当被水平地定向时，开槽同轴电缆可被配置成产生水平极化信号。
274.在某些实施例中，外壳1405用作建筑架构元件的全部或一部分，诸如竖框、横梁、数字架构元件箱等。例如，竖框的中空导电结构的一部分可用作外壳。
275.给定此天线的潜在紧凑大小，它们中的许多可设置在整个房间中的位置或建筑物的其他区域处，它们各自提供短距离覆盖范围，但是共同地它们覆盖宽区域。在一些实施方案中，开槽同轴天线设有产生有限范围的信号的收发器；例如，信号有效地传播仅有限距离，诸如约十米或更短。此类有限范围收发器具有不经受某些监管要求如由美国联邦通信委员会颁布的那些要求的好处。
276.在一个实施例中，多个开槽同轴天线设置在办公室空间中的隔间墙壁或其他工作区域结构上。天线的集体效应是为了覆盖具有覆盖范围但是具有信号从建筑物中或在一些实例中甚至从房间中外辐射出来的不足范围的工作区域。
277.在一些情况下，经安装的开槽同轴天线被水平地定向但是向上或向下倾斜少量(例如，约 /-10度)。这可帮助产生覆盖居住者预期居住的区域的扇形辐射图案。例如，如果天线被安装在大于大多数人类的高度的高度处，则天线可被定向成将辐射从水平向下引导几度。
278.在某些实施例中，开槽同轴天线被配置成传送和/或接收单个频带或宽带信号。
279.微带贴片天线
280.可在一些建筑物中采用微带贴片天线。在图15a和图15b中描绘了这类天线的示例。微带贴片天线的天线元件可以是诸如薄塑料衬底的介质衬底上的薄金属如箔(例如，约
2mm厚或更薄)。此结构不一定包括接地平面。然而，当介质基板粘附或以其他方式附到诸如竖框或美容板的导电和接地结构时，它能够用作天线。
281.天线元件导电结构可具有诸如单极子、偶极子和各种贴片天线配置的各种配置，诸如在通过引用整体地并入本文的2017年5月4日提交的pct公开专利申请pct/us17/31106(公开号2017192881)中描述的那些。
282.在某些实施例中，在上面安装有微带天线的天线元件的介质相对抗uv辐射和其他风化效应。在某些实施例中，放置在介质之上的金属带相对厚(例如，1mm或更大)，使得它在长时间段内暴露于uv和其他环境状况时不容易磨损掉。在一些情况下，在天线元件中使用的金属外部的一些或所有区域中切掉介质材料。
283.如图15a和图15b所示，微带贴片天线1501可包括大体上平坦的导电天线元件1503和介质衬底1505。图15a是透视图示并且图15b是安装在结构元件或装置1507上的微带贴片天线1501在x-y平面中的横截面图示。在某些实施例中，元件1507是诸如连接到地的美容帽的导电结构，从而可用作天线元件1503的接地平面。在某些实施例中，天线元件1503是金属的冲压件。天线元件1503可以是诸如铜、铝、钢等的适当的导电材料。在某些实施例中，天线元件的矩形或其他相对较大的连接部分彼此分开大约要发射或接收的辐射的波长或半波长。
284.微带贴片天线可相对小于上面讨论的槽式天线。在某些实施例中，微带贴片天线在其最长尺寸上介于约100mm与1000mm之间(例如，约300-800mm)。
285.在一些情况下，微带贴片天线被配置成粘在建筑物元件上或者以其他方式粘附到建筑物元件，诸如竖框、美容帽或数字架构元件的表面。因为，微带贴片天线能够简单地粘附到导电结构，所以可能不需要钻孔或者以其他方式修改天线粘附到的建筑物元件。微带贴片天线也可足够小和/或不显眼，使得它在被应用于结构元件或装置时不需要被隐藏。在一些实施例中，微带贴片天线被嵌入槽中，所述槽是为天线而设计的或者形成建筑物装置或结构元件如美容帽的一部分。在一些情况下，微带贴片天线被垂直地定向在建筑物结构元件或装置如igu或隔间上。在此类情况下，天线可被配置成发射和/或接收垂直地极化的电磁辐射。在一些情况下，微带贴片天线面向外安装，远离建筑物，就像当它被安装在美容帽上时的情况一样。在一些情况下，微带贴片天线面向内安装，朝向建筑物内部，就像当它被安装在竖框上时的情况一样。
286.与一些其他相对小的天线一样，一些微带贴片天线可产生有限范围的信号；例如，信号有效地传播仅有限距离，诸如约十米或更短。
287.在某些实施例中，微带贴片天线按大体水平定向安装(例如，y方向是大体上垂直的)。在此类情况下，天线可被配置成发射和/或接收垂直地极化的辐射。
288.与开槽同轴天线一样，微带贴片天线的相对紧凑的大小允许它们中的许多设置在整个房间中的位置或建筑物的其他区域处。尽管每个天线可提供短距离覆盖范围，但是共同地天线可覆盖宽区域。例如，微带贴片天线可设有产生有限范围的信号的收发器；例如，信号仅有效地传播有限距离，诸如约十米或更短，并且因此避免经受某些监管要求，诸如由美国联邦通信委员会颁布的那些要求。
289.在一些情况下，多个微带贴片天线设置在办公室空间中的隔间墙壁或其他工作区域结构上。天线的集体效应是为了覆盖具有覆盖范围但是具有信号从建筑物中或在一些实
例中甚至从房间中外辐射出来的不足范围的工作区域。
290.在一些情况下，经安装的天线如描述的那样被水平地定向，但是向上或向下倾斜少量(例如，约 /-10度)。
291.自组织天线结构(配置并重新配置天线和收发器)
292.在某些实施例中，安装一个或多个天线及其关联的无线电装置而不用首先指配特定协议或者在一些情况下，甚至指配频带。在一些情况下，在安装之前、在安装时或者在安装之后指配协议和/或频带，但是工作功率尚未被指配。在安装期间或之后，功率以及任选地协议和/或频率通过适当的编程来设置。此过程的目标可以是为了测试个别天线当中的干扰和可达性，并且酌情向每个无线电装置设置功率电平。
293.在一些实施方案中，配置或投用系统确定特定天线和关联的无线电装置将仅在它们被安装之后服务的功能和/或工作参数。此时，无线电装置被配置成并入所期望的功能和/或参数。然后固定功能/参数，除非或直到需要某种改变为止，在这种情况下可重新配置无线电装置。
294.在某些实施例中，过程在两个阶段中进行。初始阶段在安装期间或之后，任选地在发现阶段之后被执行以基于周围的通信基础设施和用户负载确定哪些新安装的天线具有特定可达性。此后，在正常操作期间，随着环境或状况改变，可重新配置天线和收发器以适应改变的需求或要求。例如，如果树或其他特征出现在天线前面，则可能需要增加天线的收发器功率和/或减少或以其他方式改变天线在网络基础设施中的作用。更进一步地，如果无线业务模式改变，即使达短持续时间，也可调整无线电装置/天线参数，尽管暂时以适应这类变化。
295.用于执行天线及其关联的无线电装置的这种自组织的逻辑可位于建筑物内或建筑物外部(并在建筑物内或在建筑物外部执行)。在任何一种情况下，逻辑可以是集中式的，或者可分布在多个处理节点当中。在一些情况下，负责天线/无线电装置的自组织的逻辑分布在专用于诸如天线和无线电装置的初始设置或配置的一种功能的处理能力之间，而其他逻辑专用于无线电装置的调整或适应以便解决改变的情况。在某些实施例中，诸如主网络控制器的本地(在建筑物中)逻辑装置被用于此目的。在其他实施例中，使用远程(在建筑物外部)逻辑装置或装置的集合(例如，基于云的资源)。
296.可在此过程中调整或设置的参数当中的是天线信号的频率、传送的天线信号的功率和采用的通信协议。可通过修改由各种天线采用的传送器和/或接收器中的设置来调整或设置这些。
297.在一个示例中，如图16的流程图中描绘的，天线配置过程1601从确定所有天线在建筑物中的位置以及那些位置中的天线的相关性质开始。参见框1603。这是因为某些位置信息可协助决定如何配置个别天线。例如，如果天线在下部楼层上，则它们可能更适于与在建筑物外部且与建筑物相邻的街道或广场上的手机用户进行通信或者向他们提供服务。相比之下，计费的上部楼层上的天线可能更适于提供与蜂窝塔的服务相关联的服务并且适于与蜂窝网络上的其他远程通信节点进行通信。在某些实施例中，定位天线被以与诸如在2017年10月6日提交并通过引用整体地并入本文的美国专利申请no.15/727,258中描述的窗或窗控制器投用类似的方式执行。在一些实施方案中，不需要知道或确定天线中的一些或全部的确切位置。
298.作为下一步骤，天线被通电并且跨可被它们利用的频率扫描以便确定它们能够与网络上的哪些其他蜂窝或其他无线节点进行通信。参见框1605和1607。任选地在逐天线基础上进行扫描。例如，每个天线/无线电装置被顺序地扫描(框1605)，并且邻近天线/无线电装置根据功率(或邻近天线中的其他参数调整)报告它们的传送和/或接收的信号的干扰(框1607)。
299.利用关于位置的信息以及个别天线处理特定蜂窝或其他无线网络要求的能力，系统确定如何为整个建筑物中的个别无线电装置中的特定无线电装置设置参数。参见框1609。考虑到这一点，系统现在可被配置成决定哪些无线电装置应该被给予哪些参数，例如，哪些无线电装置应该以哪些频率并以什么功率水平发送和接收。在适当的参数被确定情况下，配置系统应用那些参数。参见框1611。
300.任选地，在网络/通信基础设施的操作期间，系统监听或监测网络的操作、管理决策和/或值得为特定应用重新配置天线的使用模式，诸如为某些用户提供附加容量或覆盖服务。例如，如果许多用户例如在抗议或庆祝活动期间突然出现在建筑物附近的街角，则系统能够部署附加容量来处理对蜂窝或其他无线基础设施的新需求。可以各种方式如通过新闻馈送、周期性地重新扫描天线以查看它们能够连接到哪里、检测功率或其他性能降级等检测改变的状况。
301.在一些情况下，采用时间表来重新扫描或以其他方式检查天线的特性。例如，这类时间表可每天、每周、每月、每年等检查特性。如果检测到建议不同设置的任何状况，则系统可调整一个或多个天线的参数。注意，可能最初使用一种类型的计算基础设施来执行扫描和重置操作，然而后面的操作使用不同的计算基础设施来执行。
302.在某些实施例中，在具有至少约十个安装的无线电装置/天线要配置的建筑物中采用无线电装置/天线自组织过程。在某些实施例中，在具有至少约五十个或至少约一百个安装的无线电装置/天线要配置的建筑物中采用这类过程。
303.例如，典型高层建筑物的典型楼层可具有大约200个窗和大约100个竖框，其中的许多或全部可能已将天线与关联的无线电装置一起安装。在这类许多天线和伴生潜在干扰情况下，可调谐无线电装置以在用户穿过建筑物移动时确保无线连接(例如，手机或wi-fi信号)的有效转移。自组织网络被设计为使得个别无线电装置被适当地配置以提供有序切换；即，它们在建筑物中提供良好的覆盖范围，而不相互干扰。
304.在某些实施例中，大多数或所有无线电装置是sdr(软件可定义无线电装置)，其可以是vran的部件。vran在sdr前面包括应用处理器。sdr可具有可用的宽频谱频带，例如约20mhz至6ghz。在一些情况下，sdr在20mhz与6ghz之间的任何频带下支持任何协议。
305.在一些实施方案中，vran包括两个主部件，头端(he)和由he馈送的许多远程软件可定义无线电单元(rru)。在某些实施例中，he被实现在诸如图9所示的控制面板917的一个或多个控制面板中并且rru被实现在诸如同样图9所示的元件923的数字架构元件中。在某些实施例中，在经由moca标准实现的同轴电缆上从控制面板向rru递送数据。
306.然而，可采用其他实施方案，诸如其中一个或多个rru是未与传感器集成的独立单元等的系统。并且在一些实施方案中，he被实现在远程站点中或甚至在互联网之上，例如，经由云资源。
307.图17a是示例sdr/rru的框图。在此图中，从he向具有微控制器和可编程逻辑器件
(例如，fpga)或其他高性能处理器的板或其他部件提供数据和电力。此部件存储定义rru的工作性质(例如，无线电装置的协议、频带、调制模式和传送功率)的工作参数。它还执行用于操作无线电装置以进行关联的数据传输的软件指令。在某些实施例中，fpga或其他处理器被配置有实时操作系统以处理实况数据。它可被配置传送器id、特定频率、信道带宽、调制、功率等。fpga可由可授权的ip块例如用于rf处理器的arm a53核心和用于管理rf部分的arm a9应用核心的构建。在一个示例中，处理器是诸如可购自加利福尼亚州圣何塞的xilinx,inc.的zynq 7045的fpga。
308.sdr还可包括包括有rf功率放大器和模数转换器的无线电芯片。合适的无线电芯片的一个示例是可购自马萨诸塞州诺伍德市的analog devices,inc.的ad9361。合适的完整rru的一个示例是可购自加利福尼亚州圣克拉拉的ettus research的usrp e320。
309.图17b示出了用于数据传输的无线电装置的示例栈。如所示，对于基于硬件的无线电装置在栈中间的许多功能用硬件加以实现，然而对于sdr那些相同的功能可用软件加以实现。sdr的软件部件可采用诸如gnu radio的开源产品或诸如购自加利福尼亚州阿拉米达的wind river systems,inc.的“titanium cloud”的非开源软件。
310.用于自组织无线电特性过程的示例序列如下。假定多楼层建筑物的楼层上的一些或所有无线电装置(例如，它们中有100个)被指配了特定协议和频带(例如，cbrs频带48)。
311.1.打开楼层上的所有100个无线电装置并且发送指令以根据特定协议/频带(cbrs，频带48)、使用适当的频谱分配等来配置它们中的全部。在一些实施例中，现场服务工程师或网络操作中心中的操作员采取行动来指示无线电它们将在此协议中操作的无线电装置。在替代方法中，自动化过程选取各种无线电装置的协议、频带等。在某些实施例中，为一个频带选择天线的子集并且为不同频带选择另一子集。一般而言，为楼层上的每个天线/无线电装置选取频带和协议两者。在一个示例中，为不同蜂窝协议选取不同无线电装置/天线；例如，在28ghz频带下，为att选取一些无线电装置并且为verizon选取其他无线电装置。
312.2.工程师、操作员或自动化逻辑向无线电装置发送指令以调整其输出功率。这可以循环方式完成；例如，顺序地，每个无线电装置将其功率逐渐地增加到例如1mw。
313.3.轮询每个装置以确定其信号强度、它对邻近天线经历的任何干扰等。
314.4.基于2和3，确定将哪些无线电装置设置在哪些功率下(例如，确定哪些无线电装置要启动并且哪些要回拨)。作为示例，当第一天线位于楼层中间或房间中间并且在侧面与两个其他天线分开大约180
°
(相邻的邻居)时，操作2和3可能建议第一天线能够以相对高的功率操作。然而，位于楼层或房间角落处并且具有处于大约90
°
角度的相邻天线的第二天线可能将用于第二天线的无线电装置设置在与用于相邻天线的无线电装置的功率相比较低的功率。
315.总的来说，过程可提供相邻性和信号强度的剖面。可基于“仅在必要时大声讲话”的原则优化由个别天线提供的功率。在一些实施方案中，不需要知道或确定天线的确切位置，只需知道或确定相邻性。
316.过程可考虑异构无线电装置，其中一些在一种协议中操作而其他在一种或多种其他协议中操作。例如，楼层上的四分之一无线电装置可被配置成实现cbrs，楼层上的剩余四分之三无线电装置可实现5g蜂窝，在28ghz(多频带)下操作，它们任选地物理上连接到建筑
物外部的天线(例如，施主天线或天空传感器)。5g蜂窝可在不同运营商(例如，sprint对att)当中划分，每个运营商具有它自己的天线的子集。考虑到不同的无线电装置可在不同的频谱区域中操作，并且这些不同的无线电装置可能彼此相邻，它们可能不会相互干扰，或者至少不像在频谱的相同部分中操作的无线电装置一样明显。
317.如指示的，可以说明居住者使用模式的方式将无线电装置的配置调整为负载平衡。用于楼层上的天线或用于建筑物的某个其他部分的sdr控制系统可能将业务模式认为是时间的函数。在不同的时间，它然后通过例如给位于在任何特定时刻存在最大需要的地方的无线电装置/天线提供更多带宽来调谐对其无线电装置中的特定一个可用的带宽。
318.结论
319.应理解，本文所述的某些实施例可以模块化或集成方式使用计算机软件以控制逻辑的形式实施。基于本文提供的公开和教导，本领域普通技术人员将知道并理解使用硬件以及硬件和软件的组合来实施本发明的其他方式和/或方法。
320.本技术中描述的软件部件或功能中的任一个可实施为由处理器使用例如java、c 或python等任何合适的计算机语言、使用例如常规或面对物体的技术执行的软件代码。所述软件代码可作为一系列指令或命令存储在计算机可读介质上，例如随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、例如硬盘驱动器或软盘等磁介质，或例如cd-rom等光学介质。任何此类计算机可读介质可驻留在单个计算装置上或之内，并且可存在于系统或网络内的不同计算装置上或之内。
321.尽管出于清楚理解的目的已经在一些细节上描述了前述实施例，但是显而易见，可在所附权利要求的范围内实践某些更改和修改。应注意，存在许多实施本发明实施方案的过程、系统和装置的替代性方式。附加地，在不脱离本公开的范围的情况下，来自任何实施例的一个或多个特征可与任何其他实施例的一个或多个特征组合。进一步，在不脱离本公开的范围的情况下，可对任何实施方案进行修改、添加或省略。在不脱离本公开的范围的情况下，可根据特定需要集成或分离任何实施方案的部件。因此，本实施例被认为是说明性的而非限制性的，并且实施例并不限于文中给出的具体内容。