CN206076502U - 垂直极化吸顶天线及双极化全向吸顶天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种垂直极化吸顶天线及双极化全向吸顶天线，在垂直极化吸顶天线中采用倒锥耦合馈电，保证了阻抗在频率带宽内的稳定性，从而最大程度展宽天线频段。此外，在天线满足方向图不圆度指标上在垂直极化设计引入了短路支撑与底板连接。而在双极化全向天线中，采用底板、垂直极化贴片、水平极化阵子三层结构，天线通过馈电锥给贴片电磁耦合馈电，天线上端设计了天线罩，整个天线结构简单且性能指标佳。

Description

垂直极化吸顶天线及双极化全向吸顶天线

技术领域

本实用新型涉及一种移动通信系统天线，尤其是指适用在移动通信天线室内分布系统一种垂直极化吸顶天线及双极化全向吸顶天线。

背景技术

现代人的生活中，人们可以通过手机进行通讯，智能手机更如同一款随身携带的小型计算机，通过4G等移动通讯网络实现无线网络接入后，可以方便的实现个人信息管理及查阅资料信息、新闻、天气、交通、商品信息、应用程序下载、音乐图片下载等。

目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频率利用效率。

4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。TD-LTE将智能天线与MIMO技术相结合，提高系统在不同应用场景的性能，对室内多天线系统覆盖。

在当前随着城市化进程，需要大型楼宇车站场所的无缝覆盖，要满足人们通信的需求，室内良好覆盖是整个通信网的重要组成部分。室内覆盖是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种通信方案。室内覆盖系统为上述问题提供了较佳的解决方案。其原理是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖。

室内覆盖系统的建设，可以较为全面地改善建筑物内的通话质量，提高移动电话接通率，开辟出高质量的室内移动通信区域；同时，使用微蜂窝系统可以分担室外宏蜂窝话务，扩大网络容量，从整体上提高移动网络的服务水平。

然而现有室内吸顶天线受限于结构，常规单极子天线高度约为1/4λ，天线为垂直极化，仅配备有垂直极化的天线，且结构设计优化不足，导致天线尺寸较大。

而若要现有室内吸顶天线满足双极化要求，现有技术中做法在天线垂直极化馈电面上设计水平极化阵子。这种结构对垂直极化的辐射特性破坏性较大，且极化隔离不好。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种结构更为合理小巧的，且满足TD-LTE系统室内覆盖要求的垂直极化吸顶天线及双极化全向吸顶天线。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种垂直极化吸顶天线，包括底板、馈电锥、短路支撑、垂直极化微带贴片及天线罩；所述天线罩连接底板并于两者间形成容置腔，所述馈电锥、短路支撑、垂直极化微带贴片设置于容置腔中；所述垂直极化微带贴片通过馈电锥与底板电连接，垂直极化微带贴片边缘设有短路支撑连接垂直极化微带贴片与底板。

上述中，所述垂直极化微带贴片为圆形、圆环或多边形中的任意一种。

上述中，所述垂直极化微带贴片为圆形；所述短路支撑包括至少四个，四个短路支撑沿圆形垂直极化微带贴片的边缘圆周分布。

本实用新型还涉及一种双极化全向吸顶天线，包括如上所述垂直极化吸顶天线，于天线罩连接底板并于两者间形成容置腔中还设置有介质支撑及水平极化阵子；所述水平极化阵子通过介质支撑间隔与垂直极化微带贴片设置；所述水平极化阵子包括线路板，于线路板一侧表面设有水平阵子，另一侧表面设有馈电网络，并于另一侧表面边缘设有阵子引向片。

上述中，所述水平阵子包括四个平面设置的半波偶极子，四个半波偶极子围绕线路板呈90均布。

上述中，所述水平阵子包括四个平面设置的半波偶极子采用微带巴伦耦合馈电。

上述中，所述阵子引向片包括四组、每组两个；四组阵子引向片断开的设置于线路板另一侧表面的边缘。

上述中，所述水平极化阵子与垂直极化微带贴片间距为中频的1/4波长。

上述中，所述馈电网络包括四个7字形的馈电支，四个馈电支围绕线路板呈90均布。

本实用新型的有益效果在于：垂直极化吸顶天线中采用倒锥耦合馈电，保证了阻抗在频率带宽内的稳定性，从而最大程度展宽天线频段。此外，在天线满足方向图不圆度指标上在垂直极化设计引入了短路支撑与底板连接。

而在双极化全向天线中，采用底板、垂直极化贴片、水平极化阵子三层结构，天线通过馈电锥给贴片电磁耦合馈电，天线上端设计了天线罩，整个天线结构简单且性能指标佳。

附图说明

下面结合附图详述本实用新型的具体结构

图1为本实用新型的整体结构爆炸示意图；

图2为本实用新型的天线部分结构爆炸示意图；

图3为本实用新型的水平极化阵子的一侧表面结构示意图；

图4为本实用新型的水平极化阵子的另一侧表面结构示意图；

图5为本实用新型实施的V极化水平面方向图；

图6为本实用新型实施的H极化水平面方向图。

1-底板；2-垂直极化微带贴片；3-短路支撑；4-馈电锥；5-水平极化阵子；6-介质支撑；7-天线罩；8-螺栓；9-安装螺母；51-线路板；52-水平阵子；521-半波偶极子；53-阵子引向片；54-馈电网络。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1以及图2，一种垂直极化吸顶天线，包括底板1、馈电锥4、短路支撑3、垂直极化微带贴片2及天线罩7。所述天线罩7连接底板并于两者间形成容置腔，所述馈电锥4、短路支撑3、垂直极化微带贴片2设置于容置腔中；所述垂直极化微带贴片2通过馈电锥4与底板1电连接，垂直极化微带贴片2边缘设有短路支撑3连接垂直极化微带贴片2与底板1。

常规单极子天线的设计，由对称阵子演变而来。由对称阵子特性阻抗表达式Wa＝120ln(D/a)(其中D/a表示天线各点到馈电点的距离与直径之比)得到，当D/a值不变，即随着天线单极子阵子高度尺寸变大，阵子直径也成比例加粗，天线的特性阻抗保持不变。按照此理论设计的结构渐变且旋转对称的双锥天线，阻抗均具有宽带特性。如果将双锥天线的一个臂变成平面，则演变成锥形单极子天线。锥形单极子天线也常常作为宽带全向天线应用，对锥形结构尺寸优化微调，可以使天线阻抗带宽，方向图，高度尺寸等指标改善。

本技术的天线设计中，首先天线要满足宽频的需求，时下通常是要满足移动通信频率TD-LTE频段880-2690MHZ，本专利中垂直极化(V)采用倒锥耦合馈电，馈电锥4作为馈电体，可保证了阻抗在频率带宽内的稳定性，从而最大程度展宽天线频段。实验测试表明对于垂直极化，天线在860-2700MHZ频段内回波损耗满足15db。底板A≈1/2λ低频，短路支撑5≈1/10λ低频。

设计可宽带全向天线应用，对锥形结构尺寸优化微调，可以使天线阻抗带宽，方向图，高度尺寸等指标改善。此外，天线要满足方向图不圆度指标，故在本专利中，垂直极化设计引入了短路支撑与底板连接。

实施例1

上述中，垂直极化微带贴片2形状可以采用各种形状，如为圆形、圆环或多边形中的任意一种。同样能够达到宽频的效果。

实施例2

上述中，所述垂直极化微带贴片2为圆形；所述短路支撑3包括至少四个，四个短路支撑3沿圆形垂直极化微带贴片2的边缘圆周分布。

垂直极化微带贴片2采用圆形贴片。短路支撑3优选4个沿贴片边缘圆周均布。采用耦合馈电给圆形贴片，故阻抗带宽展宽。中心耦合馈电圆形辐射贴片形成全向辐射方向图。天线要满足方向图不圆度指标，垂直极化在设计中引入短路支撑与底板连接，水平极化由四个单元组成圆环阵。

如图1-4，本实用新型还涉及一种双极化全向吸顶天线，包括如上所述垂直极化吸顶天线，于天线罩连接底板并于两者间形成容置腔中还设置有介质支撑及水平极化阵子；所述水平极化阵子通过介质支撑间隔与垂直极化微带贴片设置；所述水平极化阵子包括线路板，于线路板一侧表面设有水平阵子，另一侧表面设有馈电网络，并于另一侧表面边缘设有阵子引向片。

本技术中，天线整体分成三层，即：底板、垂直极化贴片、水平极化阵子，天线通过馈电锥给贴片电磁耦合馈电，天线上端设计了天线罩，天线罩7与底板1机械连接，整个天线结构简单。

电缆通过安装螺母9和螺栓8给垂直极化馈电，水平极化电缆需要沿底板1平面由短路支撑3绕行到垂直极化微带贴片2平面，由中心部位向上给水平极化阵子馈电。测试证明，这样设计有效解决水平极化馈电线缆对垂直极化的方向图影响。

实施例1

上述中，所述水平阵子包括四个平面设置的半波偶极子，四个半波偶极子围绕线路板呈90均布。

实施例2

上述中，所述水平阵子包括四个平面设置的半波偶极子采用微带巴伦耦合馈电。

本实施例中，单个偶极子采用微带巴伦耦合馈电，无焊点可提高互调指标。

实施例3

上述中，所述阵子引向片包括四组、每组两个；四组阵子引向片断开的设置于线路板另一侧表面的边缘。

受限于天线的空间尺寸，单个偶极子阻抗带宽不能满足高频段带宽，1710-2700MHZ，相对带宽有45％。为了解决带宽，本设计中在阵子背面，即馈电网络同一平面给阵子加载引向片，改善阻抗带宽。引向片4共4组，且每组呈断开结构。

实施例4

上述中，所述水平极化阵子与垂直极化微带贴片间距为中频的1/4波长。

垂直极化微带贴片在达到垂直极化辐射的作用，同时对于水平极化充当反射面的作用，有效提高了天线辐射仰角和增益。

实施例5

上述中，所述馈电网络包括四个7字形的馈电支，四个馈电支围绕线路板呈90均布。

参见图5、6，采用本专利技术设计的天线可达到以下性能指标：

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种垂直极化吸顶天线，其特征在于：包括底板、馈电锥、短路支撑、垂直极化微带贴片及天线罩；所述天线罩连接底板并于两者间形成容置腔，所述馈电锥、短路支撑、垂直极化微带贴片设置于容置腔中；所述垂直极化微带贴片通过馈电锥与底板电连接，垂直极化微带贴片边缘设有短路支撑连接垂直极化微带贴片与底板。

2.如权利要求1所述的垂直极化吸顶天线，其特征在于：所述垂直极化微带贴片为圆形、圆环或多边形中的任意一种。

3.如权利要求1所述的垂直极化吸顶天线，其特征在于：所述垂直极化微带贴片为圆形；所述短路支撑包括至少四个，四个短路支撑沿圆形垂直极化微带贴片的边缘圆周分布。

4.一种双极化全向吸顶天线，其特征在于：包括如权利要求1-3任意一项所述垂直极化吸顶天线，于天线罩连接底板并于两者间形成容置腔中还设置有介质支撑及水平极化阵子；所述水平极化阵子通过介质支撑间隔与垂直极化微带贴片设置；所述水平极化阵子包括线路板，于线路板一侧表面设有水平阵子，另一侧表面设有馈电网络，并于另一侧表面边缘设有阵子引向片。

5.如权利要求4所述的双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述水平阵子包括四个平面设置的半波偶极子，四个半波偶极子围绕线路板呈90均布。

6.如权利要求5所述的双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述水平阵子包括四个平面设置的半波偶极子采用微带巴伦耦合馈电。

7.如权利要求5所述的双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述阵子引向片包括四组、每组两个；四组阵子引向片断开的设置于线路板另一侧表面的边缘。

8.如权利要求5所述的双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述水平极化阵子与垂直极化微带贴片间距为中频的1/4波长。

9.如权利要求5所述的双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述馈电网络包括四个7字形的馈电支，四个馈电支围绕线路板呈90均布。