一種低剖面寬頻全向吸頂天線的製作方法
2023-08-22 07:47:26
專利名稱：一種低剖面寬頻全向吸頂天線的製作方法
技術領域：
本發明涉及天線結構領域，更具體的說涉及一種低剖面寬頻全向吸頂天線，其用 於完成移動多媒體廣播信號的室內覆蓋，並具有頻段寬、尺寸小以及美觀的特點。
背景技術：
近年來，隨著中國移動多媒體廣播CMMB(China Mobile Multi media Broadcasting)行業標準的制定，無線數位電視網絡在全國得到廣泛應用。目前，CMMB網絡 覆蓋還是以室外覆蓋為主，主要針對城市公交等移動車載電視，其在室內信號覆蓋方面還 處於初期階段。在國內，CMMB移動多媒體廣播大部分沿用UHF(470-800MHZ)頻段，在信號 到達室內時會存在較大衰減，比如在大樓中心位置，信號已經無法穿透牆體。這一現象也廣 泛存在於移動通信系統中。針對上述問題，通常需加裝室內覆蓋系統，而全向吸頂天線則是室內覆蓋 系統的重要組成部件。為了儘量不破壞原裝修和影響視覺上的美觀，吸頂天線體積 需設置得較小，從而便於融入環境當中。目前，市面上採用的全向吸頂天線主要用於 800-960/1710-2500MHz移動通信和WLAN(Wireless Local Area Networks)等民用網絡，天 線對應的波長較短，尺寸也較小。上述天線都存在一個共同特點低頻800-960MHZ帶寬較 窄；天線高度約0. 25波長，天線直徑約0. 5波長，對應尺寸普遍為直徑160 180mm、高度 80 IOOmm左右。但是，按照天線理論，天線的尺寸和頻率成反比，對應470-800MHZ頻段的天線，其 直徑為280 310mm、高度140 170mm左右，在室內覆蓋中，這一體積很難融入室內環境當 中。同時，CMMB網絡覆蓋不同城市採用不同的頻率，470-800MHZ全頻段都會被使用，頻率範 圍接近倍頻。由此，目前的吸頂天線體積過大、不夠美觀；同時其無法保證寬頻度工作，從而 無法適應於不同城市的頻率需求，即具有普遍適用性差的缺點。有鑑於此，本發明人針對現有吸頂天線的上述缺陷深入研究，遂有本案產生。
發明內容
本發明的目的在於提供一種低剖面寬頻全向吸頂天線，以解決現有吸頂天線體積 大以及頻段較窄的問題。為了達成上述目的，本發明的解決方案是一種低剖面寬頻全向吸頂天線，其中，包括底板、固定設置在底板上的階梯狀錐形 振子、位於階梯狀錐形振子椎體頂部的金屬平板振子、饋電同軸線以及設置在階梯狀錐形 振子和金屬平板振子之間並支撐金屬平板振子的絕緣墊，該饋電同軸線穿過底板中心和階 梯狀錐形振子軸線，並該饋電同軸線的外導體與階梯狀錐形振子錐頂部位保持電連接，而 該饋電同軸線的內導體則穿過絕緣墊中心而與金屬平板振子電連接。進一步，該低剖面寬頻全向吸頂天線還具有天線外罩，該天線外罩罩設在階梯狀 錐形振子和金屬平板振子的外部。
進一步，該饋電同軸線端部還連接有用於傳輸射頻信號的射頻連接器。進一步，該階梯狀錐形振子與金屬平板振子之間還設置有金屬短路片，該金屬短 路片包括設置在階梯狀錐形振子兩側並呈相對設置的兩片，且每一金屬短路片兩端分別與 階梯狀錐形振子和金屬平板振子電連接。進一步，該金屬平板振子還連接有金屬引向器，該金屬引向器亦包括設置在階梯 狀錐形振子兩側的兩個，且每一金屬引向器與金屬短路片呈正交狀。進一步，該階梯狀錐形振子的軸線與垂直於金屬平板振子的中心線重合。進一步，該階梯狀錐形振子由具有不同錐度的多個圓錐體級聯構成，該多個圓錐 體的錐度隨與金屬平板振子之間距離的縮短而逐漸變小。進一步，該階梯狀錐形振子由多個圓錐體一體成型。進一步，該階梯狀錐形振子由多個圓錐體分體成型並組合相連。進一步，該多個圓錐體中錐度最大的圓錐體的底部還設置有圓環形金屬帶，該圓 環形金屬帶與底板固定相連。採用上述結構後，本發明涉及的一種低剖面寬頻全向吸頂天線，射頻信號通過饋 電同軸線傳遞到金屬平板振子與階梯狀錐形振子之間並形成激勵，電流分別沿著金屬平板 振子和階梯狀錐形振子向外輻射；本發明由於設置有階梯狀振子，故使得整個吸頂天線具 有寬帶的工作頻率，從而增加吸頂天線的適用範圍；同時由於採用金屬平板振子而取代了 現有常見的圓錐體結構，從而能大大降低天線高度。
圖1為本發明較佳實施例的結構示意圖；圖2為本發明較佳實施例另一個角度的結構示意圖；圖3為本發明較佳實施例的駐波圖；圖4為本發明較佳實施例頻帶在470MHz的垂直面方向圖；圖5為本發明較佳實施例頻帶在470MHz的水平面方向圖；圖6為本發明較佳實施例頻帶在550MHz的垂直面方向圖；圖7為本發明較佳實施例頻帶在550MHz的水平面方向圖；圖8為本發明較佳實施例頻帶在650MHz的垂直面方向圖；圖9為本發明較佳實施例頻帶在650MHz的水平面方向圖；圖10為本發明較佳實施例頻帶在750MHz的垂直面方向圖；圖11為本發明較佳實施例頻帶在750MHz的水平面方向圖；圖12為本發明較佳實施例頻帶在800MHz的垂直面方向圖；圖13為本發明較佳實施例頻帶在800MHz的水平面方向圖。圖中吸頂天線100底板1
階梯狀錐形振子2第一圓錐體21
圓環形金屬帶211第二圓錐體22
第三圓錐體23金屬平板振子3
饋電同軸線4絕緣墊5
天線外罩6 射頻連接器 7金屬短路片8 金屬引向器 9
具體實施例方式為了進一步解釋本發明的技術方案，下面通過具體實施例來對本發明進行詳細闡 述。如圖1至圖2所示，其示出的為本發明涉及的一種低剖面寬頻全向吸頂天線100， 其包括底板1、階梯狀錐形振子2、金屬平板振子3、饋電同軸線4以及絕緣墊5 ；該底板1可 以採用圓形或者多邊形，並且該垂直於底板的中心線和階梯狀錐形振子2的軸線重合，該 底板1可以採用絕緣材質，也可以採用金屬材質，其主要是起到支撐的作用；該階梯狀錐形 振子2固定設置在底板1上，該金屬平板振子3則位於階梯狀錐形振子2的椎體頂部，並優 選的，該階梯狀錐形振子2的軸線與垂直於金屬平板振子3的中心線重合，該絕緣墊5則設 置在該金屬平板振子3與階梯狀錐形振子2之間，其用於支撐金屬平板振子3，同時還可以 通過選擇不同厚度的絕緣墊5來實現對階梯狀錐形振子2與金屬平板振子3之間距離的控 制優化駐波比，具體的，該絕緣墊的厚度優選設置為I-IOmm之間，更一步地該絕緣墊的厚 度設置為4mm ；該饋電同軸線4則穿過底板1中心和階梯狀錐形振子2軸線，並且，該饋電 同軸線4的外導體與階梯狀錐形振子2錐頂部位保持電連接，而該饋電同軸線4的內導體 則穿過絕緣墊5中心而與金屬平板振子3電連接。這樣，本發明涉及的一種低剖面寬頻全向吸頂天線100，射頻信號通過饋電同軸線 4傳遞到金屬平板振子3與階梯狀錐形振子2之間，並形成激勵，電流分別沿著金屬平板振 子3和階梯狀錐形振子2向外輻射；本發明由於設置有階梯狀振子，故使得整個吸頂天線 100能通過不同錐度的椎體而向外發射，即具有較寬的工作頻率，從而增加吸頂天線100的 適用範圍；同時本發明由於採用金屬平板振子3而取代了現有常見的圓錐體結構，從而能 大大降低天線高度。為了讓整個吸頂天線100具有外觀美觀的特點，該低剖面寬頻全向吸頂天線100 還具有天線外罩6，該天線外罩6罩設在階梯狀錐形振子2和金屬平板振子3的外部，同時 該天線外罩6還能阻擋外界雜質進入而保證整個吸頂天線100的使用壽命。為了便於將饋電同軸線4接收射頻信號，該饋電同軸線4端部還連接有射頻連接 器7，該射頻連接器7用於接收射頻信號，並將射頻信號通過饋電同軸線4而往振子傳輸。作為進一步的改進，該階梯狀錐形振子2與金屬平板振子3之間還設置有金屬短 路片8，該金屬短路片8包括兩片，並且該兩片金屬短路片8設置在階梯狀錐形振子2的兩 側且呈相對設置，同時，每一金屬短路片8兩端分別與階梯狀錐形振子2和金屬平板振子3 電連接。這樣，輻射電流經過兩相對對稱排列的金屬短路片8，從而可以大大提高本發明涉 及吸頂天線100的低頻性能；而且採用兩金屬短路片8後，還可以進一步降低天線的高度， 同時還能起到直流接地的功效。另外，該金屬平板振子3還連接有金屬引向器9，該金屬引 向器9亦包括設置在階梯狀錐形振子2兩側的兩個，通過金屬引向器9的設置，能夠提高整 個吸頂天線100的高頻性能，從而拓寬天線的帶寬；優選的，每一金屬引向器9與金屬短路 片8呈正交狀，即上述兩金屬短路片8和兩金屬引向器9呈正交相對對稱排列，其輻射電流 相互抵消，從而能使得整個吸頂天線100的方向圖在整個帶寬內基本保持一致，其不圓度
5(1. 5dB，具有指標優良的功效。作為該階梯狀錐形振子2的一種具體實施例，該階梯狀錐形振子2由具有不同錐 度的多個圓錐體級聯構成，該多個圓錐體的錐度隨與金屬平板振子3之間距離的縮短而逐 漸變小(即從下到上逐漸變小)在本實施例中，該階梯狀錐形振子2是由不同錐度的第一 圓錐體21、第二圓錐體22和第三圓錐體23級聯組成，且從第一圓錐體21到第三圓錐體 23，其錐度逐漸變小；上述多個圓錐體可以為一體成型，也可以為先分體成型後再組合在一 起；優選的，該第一圓錐體21錐體角度優選為75-90度；該第二圓錐體的椎體角度優選為 45-75度；該第三圓錐體的椎體角度優選為25-45度，上述不同椎體角度可以根據從下到 上角度依次遞減的原則自由組合，實現低剖面寬帶工作；作為更優選的，其角度組合為30、 60,80度；該第一圓錐體21為錐度最大的圓錐體，並其底部還設置有圓環形金屬帶211，通 過該圓環形金屬帶211，能夠將底板1和天線外罩6均固定在階梯狀錐形振子2上。下面對本發明較佳實施例的優點進行如下總結本發明較佳實施例採用了上述階梯狀錐形振子2、金屬平板振子3、金屬短路片8 以及金屬引向器9，從而能使得整個吸頂天線100的高度從常規技術的1/4波長降低到1/8 波長，從而能將體積整整縮小一倍。而且在縮小體積的同時，天線方向圖在470-800MHZ全 頻段基本保持一致，其電壓駐波比亦< 1.6，不圓度< 士 1.5dB;具體請參照圖3至圖13所 示，其中圖3中為駐波比的示意圖，其在470-800MHZ內均滿足要求；圖4中，天線參數如下 測試頻率470Hz ；極化模式垂直；波束狀態垂直波束主極化；波半寬度96. 82° ；最大電 平-32. 52dB。圖5中，天線參數如下測試頻率470MHz ；極化模式 極化；最大電平-33. 45dB ；不圓度士 1. 42。圖6中，天線參數如下測試頻率550MHz ；極化模式 極化；波半寬度97. 82° ；最大電平-33. 99dB。圖7中，天線參數如下測試頻率550MHz ；極化模式 極化；最大電平-35. 95dB ；不圓度士0. 97。圖8中，天線參數如下測試頻率650MHz ；極化模式 極化；波半寬度=91. 93° ；最大電平-38. 83dB。圖9中，天線參數如下測試頻率650MHz ；極化模式 極化；最大電平-37. 44dB ；不圓度士 1. 34。圖10中，天線參數如下測試頻率750MHz ；極化模式垂直；波束狀態垂直波束 主極化；波半寬度86. 33° ；最大電平-42. 66dB。圖11中，天線參數如下測試頻率750MHz ；極化模式垂直；波束狀態水平波束 主極化；最大電平-40. 13dB ；不圓度士 1. 26。圖12中，天線參數如下測試頻率800MHz ；極化模式垂直；波束狀態垂直波束 主極化；波半寬度98. 78° ；最大電平-44. 23dB。圖13中，天線參數如下測試頻率800MHz ；極化模式垂直；波束狀態水平波束 主極化；最大電平-47. 04dB ；不圓度士0. 84。上述實施例和圖式並非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通 技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利範疇。垂直；波束狀態水平波束主 垂直；波束狀態垂直波束主 垂直；波束狀態水平波束主 垂直；波束狀態垂直波束主 垂直；波束狀態水平波束主
權利要求
一種低剖面寬頻全向吸頂天線，其特徵在於，包括底板、固定設置在底板上的階梯狀錐形振子、位於階梯狀錐形振子椎體頂部的金屬平板振子、饋電同軸線以及設置在階梯狀錐形振子和金屬平板振子之間並支撐金屬平板振子的絕緣墊，該饋電同軸線穿過底板中心和階梯狀錐形振子軸線，並該饋電同軸線的外導體與階梯狀錐形振子錐頂部位保持電連接，而該饋電同軸線的內導體則穿過絕緣墊中心而與金屬平板振子電連接。
2.如權利要求1所述的一種低剖面寬頻全向吸頂天線，其特徵在於，該低剖面寬頻全 向吸頂天線還具有天線外罩，該天線外罩罩設在階梯狀錐形振子和金屬平板振子的外部。
3.如權利要求1所述的一種低剖面寬頻全向吸頂天線，其特徵在於，該饋電同軸線端 部還連接有用於傳輸射頻信號的射頻連接器。
4.如權利要求1所述的一種低剖面寬頻全向吸頂天線，其特徵在於，該階梯狀錐形振 子與金屬平板振子之間還設置有金屬短路片，該金屬短路片包括設置在階梯狀錐形振子兩 側並呈相對設置的兩片，且每一金屬短路片兩端分別與階梯狀錐形振子和金屬平板振子電 連接。
5.如權利要求4所述的一種低剖面寬頻全向吸頂天線，其特徵在於，該金屬平板振子 還連接有金屬引向器，該金屬引向器亦包括設置在階梯狀錐形振子兩側的兩個，且每一金 屬引向器與金屬短路片呈正交狀。
6.如權利要求1所述的一種低剖面寬頻全向吸頂天線，其特徵在於，該階梯狀錐形振 子的軸線與垂直於金屬平板振子的中心線重合。
7.如權利要求1所述的一種低剖面寬頻全向吸頂天線，其特徵在於，該階梯狀錐形振 子由具有不同錐度的多個圓錐體級聯構成，該多個圓錐體的錐度隨與金屬平板振子之間距 離的縮短而逐漸變小。
8.如權利要求7所述的一種低剖面寬頻全向吸頂天線，其特徵在於，該階梯狀錐形振 子由多個圓錐體一體成型。
9.如權利要求7所述的一種低剖面寬頻全向吸頂天線，其特徵在於，該階梯狀錐形振 子由多個圓錐體分體成型並組合相連。
10.如權利要求7所述的一種低剖面寬頻全向吸頂天線，其特徵在於，該多個圓錐體中 錐度最大的圓錐體的底部還設置有圓環形金屬帶，該圓環形金屬帶與底板固定相連。
全文摘要
本發明公開一種低剖面寬頻全向吸頂天線，包括底板、固定設置在底板上的階梯狀錐形振子、位於階梯狀錐形振子椎體頂部的金屬平板振子、饋電同軸線以及設置在階梯狀錐形振子和金屬平板振子之間並支撐金屬平板振子的絕緣墊，該饋電同軸線穿過底板中心和階梯狀錐形振子軸線，並該饋電同軸線的外導體與階梯狀錐形振子錐頂部位保持電連接，而該饋電同軸線的內導體則穿過絕緣墊中心而與金屬平板振子電連接。本發明具有體積小以及頻帶較寬的特點，從而能適用於不同城市的移動多媒體廣播室內覆蓋系統。
文檔編號H01Q13/08GK101938036SQ20101027974
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月3日 優先權日2010年9月3日
發明者龔雲楓 申請人:泉州佳信天線有限公司