一種室內無線通訊場強覆蓋方法
2023-07-21 17:46:01
專利名稱：一種室內無線通訊場強覆蓋方法
技術領域：
本發明涉及無線通訊技術領域，尤其涉及無線通訊信號在建築物的覆蓋技術領域。
背景技術：
隨著科技的發展，無線通訊技術日益成熟，且廣泛應用於生產生活領域，已經成為人類必不可少的通訊方式。其中，應用最為廣泛的是稱之為移動通訊的無線通訊技術，或者被叫做蜂窩式無線網絡通訊。無線通訊技術應用於日常生活中，如小區、商場、地鐵、隧道、礦區等室內時，由於建築屏蔽、隔牆、樓層、信號多徑衰落的影響，常常導致建築頂部出現導頻汙染、孤島效應； 建築中部發生桌球效應；大型商場或展覽中心發生網絡繁忙；電梯、地下室、隧道、礦區等成為盲區或者弱信號區。解決上述室內信號分布問題，現有的做法是在室內安裝室內分布系統，室內分布系統結構主要由三部分組成信源部分、傳輸介質部分(中繼設備/器件)、天饋部分。其中，信源部分一般是宏基站、微蜂窩、BBU+RRU、直放站等。傳輸介質部分包括同軸電纜、光纖、洩漏電纜等。天饋部分包括饋線、功分器、耦合器、天線等。上述室內分布系統中，根據建築內信號覆蓋的需要，均需要在建築內安裝對信號進行放大的設備(如幹線放大器)，將信源部分經過傳輸介質部分傳輸的無線通訊信號，進行處理和放大，再經過建築內的電纜布線傳輸，再通過信號耦合器和功率分配器分配至各個位置的天線，以實現整個建築物內的無線通訊信號全面覆蓋。雖然上述技術可以解決建築內實現無線通訊信號覆蓋的難題，但其不足之處在於室內分布系統的整套設備的硬體成本過高，其硬體設備數量越多，無線通訊信號覆蓋越全面，但同時硬體成本也成倍的增加；每套設備在大樓施工均要獨立布線，大大增加了建築成本；並且每套設備均要消耗電能，如果設備越多，電量消耗也是十分可觀的；另外，上述技術中，建築內的無線通訊場強分布不均勻，有的地方強、有的地方弱，導致通信質量差。本申請人於申請日為2010. 01. 04、申請公布號為C101778398A的發明專利，公開了一種在建築物內實現移動通訊信號場覆蓋的方法，該方法是將不同移動通訊信號通過合路器多通道輸入後被合路器輸出至信號耦合器，所述的信號耦合器將信號耦合至建築物內的鋼筋結構，建築物內的鋼筋結構大地端設置有高頻阻波器進行阻波。該方法中，採用合路器和信號耦合器配合，其間不可避免具有一定的能量損失。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種室內無線通訊場強覆蓋方法，在建築樓頂設置能量耦合器，通過該能量耦合器將信號耦合到建築物內的鋼筋結構，從而將能量耦合器耦合到建築物中的能量損失大大減少。為了解決上述技術問題，本發明一種室內無線通訊場強覆蓋方法，包括在建築樓頂設置能量耦合器，所述能量耦合器將信源部分傳輸過來的信號耦合進來；調試所述能量耦合器，使其阻抗與建築物內的鋼筋結構的固有阻抗相匹配；所述能量耦合器將耦合的信號耦合至建築物內的鋼筋結構，以建築物內的鋼筋結構為場強覆蓋系統天線，使建築物中空間信號場強較為均勻的分布。其中，阻抗匹配是無線電技術中常見的一種工作狀態，它反映了輸人電路與輸出電路之間的功率傳輸關係。當電路實現阻抗匹配時，將獲得最大的功率傳輸。反之，當電路阻抗失配時，不但得不到最大的功率傳輸，還可能對電路產生損害。阻抗匹配常見於各級放大電路之間、放大器與負載之間、測量儀器與被測電路之間、天線與接收機或發信機與天線之間，等等。 所述能量耦合器包括定向耦合器和天線線圈，定向耦合器和天線線圈相鄰放置，定向耦合器將信號耦合到天線線圈，通過天線線圈做阻抗匹配將信號送入建築物內的鋼筋結構。所述天線線圈包括磁性體磁芯、包圍該磁性體磁芯的繞線管和卷繞在該繞線管上的線圈組成；通過調節繞線管上的線圈的圈數，使其阻抗與建築物內的鋼筋結構的固有阻抗相匹配。該匹配阻抗的方式可通過直接調節的方式和間接調節的方式，直接調節的方式是通過一邊調節繞線管上的線圈的圈數，一邊查看是否發生諧振現象，如果諧振，則達到了阻抗匹配的目的，否則繼續調節。間接調節的方式，可首先使用阻抗測試儀來測試鋼筋結構的阻抗，然後再調節繞線管上的線圈的圈數至相同的阻抗，最終實現阻抗匹配。優選採用惠普的阻抗測試儀。作為一個優選的技術方案，所述定向耦合器選用平行耦合微帶定向耦合器。更進一步的，所述定向耦合器是以聚四氟乙烯為板材。本發明可廣泛應用於小區、商場、地鐵、隧道、礦區等建築，且不需要在建築室內安裝幹線放大器等信號放大設備，只需要在建築樓頂配置能量耦合器即可，從而節約了硬體成本、建築成本和電量使用成本；
且本發明的能量耦合器由定向耦合器和天線線圈組成，定向耦合器和天線線圈相鄰設置，與採用合路器和信號耦合器配合的方案對比，因合路器主要應用於使一套室內分布系統同時工作於CDMA頻段、GSM頻段等特定頻段，因而具有一定的能量損失，而本發明採用的定向耦合器和天線線圈，對所有頻段的信號進行耦合，大大減少了能量損失，具有良好的實用性；
另外，本發明的能量耦合器可直接利用建築物內的鋼筋結構，即以建築物內的鋼筋結構為場強覆蓋系統天線，通過定向耦合器將信源部分傳輸過來的信號耦合到天線線圈進行阻抗變換，由天線線圈調整與建築物內的鋼筋結構的固有阻抗匹配，使之傳輸損耗最小，從而在整個建築物內的鋼筋結構所構成的天線體中進行場強較為均勻的覆蓋，則本發明以低廉的成本，使得整個建築無通訊盲區的願景成為可能。
圖I是本發明的實施例的定向耦合器示意 圖2是本發明的實施例的定向耦合器的工作原理 圖3是本發明的實施例的定向耦合器的結構示意圖；圖4是本發明的實施例的天線線圈的示意 圖5是本發明的實施例的能量耦合器的原理示意圖。
具體實施例方式現結合具體實施方式
對本發明進一步說明。本發明的一種室內無線通訊場強覆蓋方法，包括在建築樓頂設置能量耦合器，所述能量耦合器將信源部分傳輸過來的信號耦合進來；調試所述能量耦合器，使其阻抗與建築物內的鋼筋結構的固有阻抗相匹配；所述能量耦合器將其放大的信號耦合至建築物內的鋼筋結構。之後，以建築物內的鋼筋結構為場強覆蓋系統天線，使建築物中場強分布較為均勻。
能量耦合器包括定向耦合器和天線線圈，定向耦合器和天線線圈相鄰放置，定向耦合器將信號耦合到天線線圈，通過天線線圈做阻抗匹配將信號送入建築物內的鋼筋結構。作為一個具體實施例，定向耦合器選用平行耦合微帶定向耦合器，圖I是定向耦合器的示意圖。該定向耦合器以聚四氟乙烯為板材，另外，也可以由其他吸波超材料製成，例如深圳光啟高等理工研究院研製的吸波超材料，應用上述吸波超材料，使能量耦合器具有獨特的結晶結構，使得電磁波不產生渦流，可將其周圍的電磁波主動的進行吸收，效果更佳。如圖2所示，該定向耦合器是一個四端器件，它是由1-4，2-3兩根耦合傳輸線組成，其中，①為輸入端，④為直通端，②為耦合端，③為隔離端，Ztl為匹配負載。當信號從①端輸入時，除了一部分能量直接從④端輸出外，同時還有一部分能量耦合到②-③導體中，從
②端輸出。在理想的情況下，①端有輸入信號，②端有輸出信號，而③端應無輸出信號。如圖3所示，該定向耦合器I的結構如下包括矩形的耦合器本體，耦合器本體左側壁設有連接信號輸入端接頭101的接口，右側壁設有連接信號輸出端接頭102的接口，前側壁的左部設有連接信號耦合端接頭103的接口，信號輸入端接頭101的接口、信號輸出端接頭102的接口、信號耦合端接頭103的接口的壓接面採用整體壓接技術製作，使其與耦合器本體側壁一體成型。信號輸入端接頭101對應圖2中的輸入端①，信號輸出端接頭102對應圖2中的直通端④，信號耦合端接頭103對應圖2中的耦合端②，負載109對應圖2中的隔離端③。信號輸入端接頭101、信號輸出端接頭102、信號耦合端接頭103各通過一個N型接頭106固定在耦合器本體的對應接口上。耦合主線111的兩端分別通過卡塊110與信號輸入端接頭101、信號輸出端接頭102連接。耦合副線112的兩端分別通過卡塊110與信號耦合端接頭103、負載109連接。負載109設於耦合器本體上的腔體104內，且位於腔體104的靠近輸出端接頭102的位置處。耦合器本體上的腔體104的內表面設有若干個掏空區105，相鄰掏空區105間的耦合器側壁上設有裝配孔107，耦合器本體後側壁上設有兩個安裝孔108。耦合器本體頂面上還設有其密封作用的蓋板(圖上未示出)。其內部的耦合主線111和耦合副線112均分為兩段，具體的，耦合主線111包括第一耦合主線1111和第二耦合主線1112，耦合副線112包括第一耦合副線1121和第二耦合副線1122，第一耦合主線1111和第一耦合副線1121是等寬平行的帶狀板，第二耦合主線1112和第二耦合副線1122是等寬平行的帶狀板，其由銅板製作而成。第一耦合主線1111和第一耦合副線1121之間的寬度略大於第二耦合主線1112和第二耦合副線1122之間的寬度。為使耦合主線111和耦合副線112間的耦合最大，耦合主線111和耦合副線112為入/4的奇數倍，為縮小體積，耦合主線111和耦合副線112可取λ/4。如圖4所示，天線線圈2包括磁性體磁芯201、包圍該磁性體磁芯201的繞線管202和卷繞在該繞線管202上的線圈203組成；通過調節繞線管202上的線圈203的圈數，使其阻抗與鋼筋結構的固有阻抗相匹配。阻抗匹配是指負載阻抗與激勵源內部阻抗互相適配，得到最大功率輸出的一種工作狀態。該匹配阻抗的方式可通過直接調節的方式和間接調節的方式，直接調節的方式是通過一邊調節繞線管202上的線圈203的圈數，一邊查看是否與鋼筋結構發生諧振現象，如果諧振，則達到了阻抗匹配的目的，否則繼續調節。間接調節的方式，可首先使用阻抗測試儀來測試鋼筋結構的阻抗，然後再調節繞線管202上的線圈203的圈數至相同的阻抗，最終實現阻抗匹配。優選採用惠普的阻抗測試儀。如圖5所示的能量耦合器的整體原理圖，將定向耦合器I和天線線圈2相鄰放置於建築樓頂。其中定向耦合器I的信號輸入端通過一個N型接頭連接信號源，其信號輸出 端通過一個N型接頭以及一個電阻R接地，其信號耦合端通過一個N型接頭以及一個電阻R接地。其中，經多次實驗確定，電阻R選用50Ω得到的效果最佳。通過天線線圈2的線圈的圈數，使其阻抗與建築物內的鋼筋結構的固有阻抗相匹配，這樣，使建築物中場強較為均勻分布。定向耦合器I將信源部分傳輸過來的信號耦合進來，天線線圈2將其耦合的信號耦合至建築物內的鋼筋結構，進而以建築物內的鋼筋結構為場強覆蓋系統天線，從而形成較為均勻的場強分布。本發明具有非常好的社會效益和經濟效益。儘管結合優選實施方案具體展示和介紹了本發明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的精神和範圍內，在形式上和細節上可以對本發明做出各種變化，均為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種室內無線通訊場強覆蓋方法，其特徵在於包括以下過程 在建築樓頂設置能量耦合器，所述能量耦合器將信源部分傳輸過來的信號耦合進來； 調試所述能量耦合器，使其阻抗與建築物內的鋼筋結構的固有阻抗相匹配； 所述能量耦合器將耦合的信號耦合至建築物內的鋼筋結構。
2.根據權利要求I所述的一種室內無線通訊場強覆蓋方法，其特徵在於所述能量耦合器包括定向耦合器和天線線圈，定向耦合器和天線線圈相鄰放置，定向耦合器將信號耦合到天線線圈，通過天線線圈做阻抗匹配將信號送入建築物內的鋼筋結構。
3.根據權利要求2所述的一種室內無線通訊場強覆蓋方法，其特徵在於所述天線線圈包括磁性體磁芯、包圍該磁性體磁芯的繞線管和卷繞在該繞線管上的線圈組成；通過調節繞線管上的線圈的圈數，使其阻抗與建築物的鋼筋結構的固有阻抗相匹配。
4.根據權利要求3所述的一種室內無線通訊場強覆蓋方法，其特徵在於通過調節繞線管上的線圈的圈數，使其阻抗與建築物的鋼筋結構的固有阻抗相匹配，具體是通過一邊調節繞線管上的線圈的圈數，一邊查看是否與鋼筋結構發生諧振現象，如果諧振，則達到了阻抗匹配的目的，否則繼續調節。
5.根據權利要求3所述的一種室內無線通訊場強覆蓋方法，其特徵在於通過調節繞線管上的線圈的圈數，使其阻抗與建築物的鋼筋結構的固有阻抗相匹配，具體是首先使用阻抗測試儀來測試建築物的鋼筋結構的阻抗，然後再調節繞線管上的線圈的圈數至相同的阻抗，最終實現阻抗匹配。
6.根據權利要求2所述的一種室內無線通訊場強覆蓋方法，其特徵在於所述定向耦合器是平行耦合微帶定向耦合器。
7.根據權利要求2所述的一種室內無線通訊場強覆蓋方法，其特徵在於所述定向耦合器是以聚四氟乙烯為板材。
全文摘要
本發明涉及無線通訊技術領域，尤其涉及無線通訊信號在建築物的覆蓋技術領域。本發明一種室內無線通訊場強覆蓋方法，包括建築樓頂設置能量耦合器，所述能量耦合器將信源部分傳輸過來的信號耦合進來；調試所述能量耦合器，使其阻抗與建築物內的鋼筋結構的固有阻抗相匹配；所述能量耦合器將耦合的信號耦合至建築物內的鋼筋結構。本發明應用於降低能量耦合到建築物中的能量損失。
文檔編號H01P5/18GK102932805SQ20121043800
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月6日 優先權日2012年11月6日
發明者林志華 申請人:福建凱微通信電子技術有限公司