室內雙極化全向吸頂天線的製作方法

2023-04-25 20:37:56 3

專利名稱：室內雙極化全向吸頂天線的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種移動通信室內分布天線，尤其涉及一種包括垂直極化天線和水平極化天線的室內雙極化全向吸頂天線。
背景技術：
室內分布系統是當今無線通信系統重要的組成部分，室內分布天線的性能直接影響系統的整體表現。隨著移動通信系統的飛速發展，系統的複雜度越來越高，對天線也提出了新的要求與挑戰。因此設計並採用新型高性能的室內分布天線對室內分布系統而言至關重要。目前室內吸頂天線的實現形式有單錐、單錐加球冠或雙錐結構的，但是這些天線都是單極化的，在室內信號覆蓋方面存在著固有的盲區和陰影區，而且在當今高效、高質量、高容量、高速率傳輸數據的情況下，容易產生網絡阻塞以致掉話，不能應用於TD-SCDMA、TD-LTE等系統中。為了提高無線通信系統的頻譜利用率，在不增加頻譜資源的情況下，儘可能大地提高系統傳輸數據的能力，則需要採用新型雙極化吸頂天線。尤其是在室內多徑反射顯著的場合中，雙極化吸頂天線可以通過極化分集實現信號的良好覆蓋，同時可以兼容2G、3G以及TD-LTE等移動通信系統，實現站點共用，節省工程資源。但是要在保證吸頂天線性能的前提下實現雙極化，天線的尺寸普遍會變得很大，在使用過程中容易受到用戶的排斥。2010年7月14日公布的申請公布號為CN 101777704A的中國發明專利申請公開說明書，公開了一種室內全向天線，其包括一垂直極化天線和一水平極化天線，垂直極化天線與水平極化天線之間設有隔板，可提高兩個極化天線之間的非相關性(即隔離度)，滿足LTE系統對室內全向天線雙極化的要求。但是該專利中的水平極化天線的帶寬有限，而且高頻段的輻射方向圖圓度特性欠佳，不能滿足TD-SCDMA/TD-LTE的帶寬要求。2010年12月15日公布的申請公布號為CN 101916909A的中國發明專利申請公開說明書，公開了一種雙極化全向吸頂天線，由水平與垂直兩種極化構成，上錐振子、介質基板和下錐振上下依次排列，上錐振子和下錐振子分別與同軸電纜的芯線和外導體連接，構成垂直極化的全向天線；對稱振子及寄生單元位於介質基板的背面，饋電巴倫線位於介質基板的正面，同軸電纜的外導體與對稱振子相連，同軸電纜的芯線與饋電巴倫相連，4 一6個對稱振子在介質基板上組成圓環陣列，構成水平極化的全向天線。該雙極化室內分布系統天線垂直極化就能夠滿足GSM系統覆蓋需求；LTE系統收發天線由垂直和水平兩種極化構成，使得水平和垂直極化能實現MMO功能，極化復用使LTE室內信號覆蓋和利用達到最佳狀態。適用於GSM、DCS、TD-SCDMA、TD-LTE、WCDMA、CDMA2000等多制式系統的室內覆蓋。但是這種雙極化全向吸頂天線尺寸較大，極化隔離度較差，無法滿足系統要求。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種能同時工作在2G、3G以及TD-LTE頻段，尺寸小、結構緊湊、隔離度高的室內雙極化全向吸頂天線，它能顯著改善室內信號覆蓋，實現站點共用，節省工程資源。為了解決上述技術問題，本實用新型室內雙極化全向吸頂天線包括提供有頂部端面的垂直極化天線和水平極化天線，所述垂直極化天線包括作為輻射振子使用的錐形振子，所述水平極化天線包括設置在水平極化介質板上的水平輻射振子，所述水平極化介質板置於所述垂直極化天線所提供的頂部端面上方，所述水平輻射振子置於所述水平極化介質板的頂面與底面之內，所述水平極化介質板的直徑小於或等於所述垂直極化天線頂部端面的直徑。作為本實用新型的一種優選方案，錐形振子包括倒圓錐體部；還可以包括圓柱或圓臺體部，圓柱或圓臺體部位於倒圓錐體部的上方，可以一體成型。作為本實用新型的另一種優選方案，錐形振子的倒圓錐體部與一支撐座相連接，支撐座呈圓柱狀，中心開有貫通的導線孔，頂部有一倒錐形凹槽，該凹槽與倒圓錐體部端部配合安裝。支撐座下方連接具有反射板功能的垂直極化金屬板，垂直極化金屬板為圓板形，中心開有圓孔，支撐座的導線孔安裝在圓孔上，圓孔底部與一提供信號輸入的第一同軸電纜的外導體連接以便接地，第一同軸電纜的內導體可穿過圓孔、支撐座的導線孔與錐形振子連接。作為本實用新型的又一種優選方案，水平輻射振子包括分別置於水平極化介質板頂面和底面周向均勻分布、呈中心放射狀的頂面振子陣列和底面振子陣列。頂面振子陣列和底面振子陣列可以分別由3至6個對數周期振子陣或Vivaldi振子陣構成。底面振子陣列與提供信號輸入的第二同軸電纜的外導體連接，頂面振子陣列與提供信號輸入的第二同軸電纜的內導體連接。上述結構設計，將水平極化介質板置於垂直極化輻射振子的上方，其上水平輻射振子的徑向尺寸小於或等於垂直極化天線頂部端面的直徑，在實現小型化的同時，提高了兩個極化之間的隔離度，相對於現有技術的水平輻射振子位於中間的結構來說，隔離度可以提高5-10dB，從而確保駐波比達到較佳效果。經實測，在TD-SCDMA和TD-LTE頻段，兩個極化的隔離度< -35dB，交叉極化比< -20dB。本實用新型的產品能同時工作在2G、3G以及TD-LTE頻段，在保證較好的電氣性能的同時，使吸頂天線的整體尺寸變得更為小巧，而結構可靠性提高，造價成本降低；實現站點共用，增強系統傳輸數據的能力，提高無線通信系統的頻譜利用率；在室內多徑反射顯著的場合，可以通過極化分集實現室內信號的良好覆蓋。

圖1是本實用新型的室內雙極化全向吸頂天線的內部透視圖(天線罩和第一同軸電纜、第二同軸電纜未示出)；圖2是圖1所示的室內雙極化全向吸頂天線的俯視圖；圖3是垂直極化天線輻射振子的主視圖；圖4是垂直極化金屬板的主視圖和右視圖；圖5是調節片的不意圖；圖6支撐座的縱剖圖；[0020]圖7是水平極化介質板的俯視圖；圖8是水平極化介質板的仰視圖；圖9是室內雙極化全向吸頂天線的極化隔離度特性曲線圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明:請參閱圖1、圖2，本實用新型室內雙極化全向吸頂天線包括提供有頂部端面的垂直極化天線和水平極化天線，水平極化天線置於垂直極化天線所提供的頂部端面上方。此夕卜，為了封裝垂直極化天線與水平極化天線，還應設置一與所述天線底板相組裝的天線罩(未圖示)，將垂直極化天線與水平極化天線封裝於兩者形成的內部空間中。如圖1所示，垂直極化天線包括錐形振子1、調節片2、支撐座3以及垂直極化金屬板4。所述錐形振子I如圖3所示，包括呈圓柱體的上部11和呈倒圓錐體的下部12，上部11與下部12可一體成型。垂直極化錐形振子採用上部圓柱體加下部倒圓錐體，圓錐到圓柱的漸變形式實現了垂直極化天線的超寬帶特性，同時也儘可能減小了天線的整體尺寸。本實施例上部11為一圓柱體，在其他實施例中，也可以圓臺體代替本實施例中的呈圓柱體的上部11，還可以省略該上部11。垂直極化金屬板4同時具有反射板的功能,如圖4所不為圓板形，中心開有圓孔40，圓孔40底部與一提供信號輸入的第一同軸電纜(未圖示)的外導體連接以便接地，第一同軸電纜的內導體可穿過該垂直極化金屬板4的中心圓孔40與錐形振子I連接。錐形振子I與垂直極化金屬板4之間通過3至6個調節片2進行連接，調節片2如圖5所示呈曲折狀，各調節片2 —端緊鎖於垂直極化金屬板4上，另一端則被緊鎖在錐形振子I上，並由各調節片2將錐形振子I支撐起。通過在垂直極化金屬板4頂面設置調節片2，既解決了垂直極化天線直流接地的功能，又確保了垂直極化天線低駐波比的特性。如圖6所示，錐形振子I的呈倒圓錐體的下部12與支撐座3相連接，該支撐座3呈圓柱狀，可採用金屬材質，其高度和直徑均可根據天線阻抗匹配的需要進行調節。在支撐座3的中心開有貫通的導線孔30，支撐座3的導線孔30安裝在垂直極化金屬板4的圓孔40上，第一同軸電纜的內導體穿過圓孔40、導線孔30與錐形振子I的下部實現連接，此連接可採用焊接或者螺母緊固的方式實現。支撐座3的頂部有一倒錐形凹槽31，凹槽31與垂直極化天線的錐形振子I的下部12端部配合安裝。請參閱圖1、圖2，所述的垂直極化輻射振子I上方裝設所述水平極化天線，該水平極化天線包括水平極化介質板6，水平極化介質板6為一種單層雙面介質板，呈圓形片狀。如圖7、圖8所示，水平極化介質板6的頂面和底面分別周向均勻分布、呈中心放射狀的由3 - 6個對數周期振子陣環形排列設置組成的頂面圓環振子陣列5和底面圓環振子陣列7。其中，底面圓環振子陣列7與提供信號輸入的第二同軸電纜(未圖示)的外導體連接，頂面圓環振子陣列5與提供信號輸入的第二同軸電纜(未圖示)的內導體連接。在本實施例中，頂面圓環振子陣列5和底面圓環振子陣列7均採用對數周期振子陣形式，在其它實施例中，也可以優選為Vivaldi振子陣。為了確保覆蓋效果及極化隔離度要求，水平極化介質板6及其頂面圓環振子陣列5和底面圓環振子陣列7的徑向尺寸小於或等於錐形振子I的直徑。[0031]第一同軸電纜與第二同軸電纜均穿過垂直極化金屬板4(未圖示)，通常，為第一同軸電纜和第二同軸電纜各提供饋電連接器，饋電連接器裝設於垂直極化金屬板4的底面上(未圖示)，此結構為目前的慣用技術手段，故不詳述。圖9是本實用新型的室內雙極化全向吸頂天線極化隔離度測試圖像，示出了本實用新型兩個極化埠之間的極化隔離度，其橫坐標表示頻率，縱坐標表示隔離度數值。所述垂直極化天線與所述水平極化天線在空間上由垂直極化輻射振子I隔開，且水平極化介質板6的徑向尺寸不超過垂直極化輻射振子I的直徑，具有較高的極化隔離度，在TD-SCDMA和TD-LTE頻段，極化隔離度< -35dB，交叉極化比< -20dB。使用上述結構的室內雙極化全向吸頂天線,天線的整體尺寸進一步減小，無線通信系統的頻譜利用率提高，在室內多徑反射顯著的場合，可以通過極化分集實現室內信號的良好覆蓋。該室內雙極化全向吸頂天線可以同時兼容2G、3G以及TD-LTE等移動通信系統，不僅能替代現網中的吸頂天線，而且解決了 TD-LTE與現有室分共天線的問題，通過多頻段合路與現有GSM/TD-SCDMA系統合路，通過雙極化振子在一副物理天線中實現ΜΜ0，使得TD-LTE的室分建設、改造的工程造價顯著下降。容易看出，按照本實用新型製造的天線具有較強的環境適用性，駐波比低，隔離度高，天線性能優越，而且結構簡單緊湊、易於製造、價格便宜並且安裝使用方便。以上實施例僅用以說明本實用新型而並非限制本實用新型所描述的技術方案。因此，儘管本說明書參照上述的各個實施例對本實用新型已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本實用新型進行修改或者等同替換；而一切不脫離本實用新型的精神和範圍的技術方案及其改進，均應涵蓋在本實用新型權利要求保護的範圍之中。
權利要求1.一種室內雙極化全向吸頂天線，包括提供有頂部端面的垂直極化天線和水平極化天線，所述垂直極化天線包括作為輻射振子使用的錐形振子，所述水平極化天線包括設置在水平極化介質板上的水平輻射振子，其特徵在於:所述水平極化介質板置於所述垂直極化天線所提供的頂部端面上方，所述水平輻射振子置於所述水平極化介質板的頂面與底面之內，所述水平極化介質板的直徑小於或等於所述垂直極化天線頂部端面的直徑。
2.根據權利要求1所述的室內雙極化全向吸頂天線，其特徵在於:所述錐形振子包括倒圓錐體部。
3.根據權利要求2所述的室內雙極化全向吸頂天線，其特徵在於:所述錐形振子還包括圓柱或圓臺體部，所述圓柱或圓臺體部位於所述倒圓錐體部底部的上方。
4.根據權利要求3所述的室內雙極化全向吸頂天線，其特徵在於:所述錐形振子一體成型。
5.根據權利要求2、3或4所述的室內雙極化全向吸頂天線，其特徵在於:所述倒圓錐體部與一支撐座相連接，所述支撐座呈圓柱狀，中心開有貫通的導線孔，頂部有一倒錐形凹槽，該凹槽與所述倒圓錐體部端部配合安裝。
6.根據權利要求5所述的室內雙極化全向吸頂天線，其特徵在於:所述垂直極化天線包括具有反射板功能的垂直極化金屬板，所述垂直極化金屬板為圓板形，中心開有圓孔，所述支撐座的導線孔安裝在所述圓孔上，圓孔底部與一提供信號輸入的第一同軸電纜的外導體連接以便接地，第一同軸電纜的內導體可穿過圓孔、支撐座的導線孔與所述錐形振子連接。
7.根據權利要求6所述的室內雙極化全向吸頂天線，其特徵在於:所述錐形振子與所述垂直極化金屬板之間通過3至6個調節片支撐連接，所述調節片呈曲折狀，一端固定於垂直極化金屬板上，另一端固定於錐形振子上。
8.根據權利要求1至4任一項所述的室內雙極化全向吸頂天線，其特徵在於:所述水平輻射振子包括分別置於水平極化介質板頂面和底面周向均勻分布、呈中心放射狀的頂面振子陣列和底面振子陣列。
9.根據權利要求8所述的室內雙極化全向吸頂天線，其特徵在於:所述頂面振子陣列和底面振子陣列分別由3至6個對數周期振子陣或Vivaldi振子陣構成。
10.根據權利要求8所述的室內雙極化全向吸頂天線，其特徵在於:所述底面振子陣列與提供信號輸入的第二同軸電纜的外導體連接，所述頂面振子陣列與提供信號輸入的第二同軸電纜的內導體連接。
專利摘要本實用新型公開了一種能同時工作在2G、3G以及TD-LTE頻段，尺寸小、結構緊湊、隔離度高的室內雙極化全向吸頂天線，包括提供有頂部端面的垂直極化天線和水平極化天線，垂直極化天線包括作為輻射振子使用的錐形振子，水平極化天線包括設置在水平極化介質板上的水平輻射振子，水平極化介質板置於垂直極化天線所提供的頂部端面上方，水平輻射振子置於水平極化介質板的頂面與底面之內，水平極化介質板的直徑小於或等於垂直極化天線頂部端面的直徑。本實用新型實現了站點共用，提高無線通信系統的頻譜利用率；在室內多徑反射顯著的場合，可以通過極化分集實現室內信號的良好覆蓋。
文檔編號H01Q21/24GK203013939SQ201220646810
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者劉聰, 劉培濤, 孫善球 申請人:京信通信系統(中國)有限公司