專利名稱：寬頻帶雙極化全向吸頂天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信覆蓋技術(shù)，尤指移動(dòng)通信室內(nèi)分布系統(tǒng)的MM0(MultipleInput Multiple Output,多輸入多輸出)相關(guān)技術(shù),具體涉及一種寬頻帶雙極化全向吸頂天線。
背景技術(shù)：
·室內(nèi)分布系統(tǒng)是當(dāng)今無線通信系統(tǒng)重要的組成部分，室內(nèi)分布天線的性能直接影響系統(tǒng)的整體表現(xiàn)。隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展，系統(tǒng)的復(fù)雜度越來越高，對(duì)天線的性能也提出了新的要求與挑戰(zhàn)。而且隨著用戶對(duì)天線輻射的防護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)的尺寸提出了更嚴(yán)格的要求。因此設(shè)計(jì)并采用新型小型化高性能的室內(nèi)分布天線對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)而言至關(guān)重要。目前室內(nèi)吸頂天線的實(shí)現(xiàn)形式有單椎、單椎加球冠或雙錐結(jié)構(gòu)的，但是這些天線都是單極化的，在室內(nèi)信號(hào)覆蓋方面存在著固有的盲區(qū)和陰影區(qū)，而且在當(dāng)今高效、高質(zhì)量、高容量、高速率傳輸數(shù)據(jù)的情況下，容易產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)阻塞以致掉話，不能應(yīng)用于TD-SCDMA、TD-LTE等系統(tǒng)中。為了提高無線通信系統(tǒng)的頻譜利用率，在不增加頻譜資源的情況下，盡可能大地提高系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的能力，則需要采用新型雙極化吸頂天線。尤其是在室內(nèi)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(shí)現(xiàn)信號(hào)的良好覆蓋，同時(shí)可以兼容2G、3G以及TD-LTE等移動(dòng)通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)共用，節(jié)省工程資源。但是要在保證吸頂天線性能的前提下實(shí)現(xiàn)雙極化，天線的尺寸普遍會(huì)變得很大，在使用過程中容易遭到用戶的排斥，因此小型化雙極化吸頂天線的研制意義重大。CN101916909A號(hào)專利申請(qǐng)揭示的一種寬頻帶雙極化全向吸頂天線的技術(shù)方案，其利用一上錐形振子與一下錐形振子形成雙錐形結(jié)構(gòu)作為垂直極化天線，并在一塊介質(zhì)基板上環(huán)形設(shè)置若干半波振子以形成水平極化天線，其中的水平極化天線所載的介質(zhì)基板置于上錐形振子與下錐形振子正中。盡管該技術(shù)方案聲稱其取得較為良好的技術(shù)效果，然而，本申請(qǐng)人利用該技術(shù)方案所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，該技術(shù)方案并不能達(dá)到所聲稱的效果，因此，對(duì)該技術(shù)方案是否可行存疑。本申請(qǐng)人認(rèn)為，上錐形振子與下錐形振子對(duì)準(zhǔn)連接，在兩者的對(duì)準(zhǔn)位置處形成的磁場最強(qiáng)，在該位置處設(shè)置水平極化天線，將對(duì)垂直極化天線的駐波帶來很大程度的干擾，也使吸頂天線無法小型化。而且，吸頂天線應(yīng)當(dāng)追求整體技術(shù)效果，而針對(duì)在吸頂天線中同時(shí)設(shè)置垂直極化天線和水平極化天線這種情況，該技術(shù)方案并未考慮解決由此帶來的隔離度高的問題。因而，業(yè)內(nèi)需要一種更具實(shí)用性的技術(shù)方案替代之。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能顯著改善室內(nèi)信號(hào)覆蓋的寬頻帶雙極化全向吸頂天線，在保證雙極化天線性能的前提下，應(yīng)用小型化技術(shù)使天線尺寸減小同，不僅能替代現(xiàn)網(wǎng)中的吸頂天線，而且能同時(shí)工作在2G、3G以及TD-LTE頻段，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)共用，節(jié)省工程資源。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明的寬頻帶雙極化全向吸頂天線，包括圓形的底板、天線罩、垂直極化天線以及水平極化天線，底板與天線罩相組裝以罩設(shè)所述垂直極化天線和水平極化天線，其中所述垂直極化天線包括中部設(shè)置有通孔的圓形垂直極化金屬板、固定在該通孔上且?guī)в袑?dǎo)線孔的金屬支撐座、豎立設(shè)置在該金屬支撐座上的輻射振子；所述水平極化天線包括圓形的水平極化介質(zhì)板、設(shè)置在該水平極化介質(zhì)板底面的由若干對(duì)稱振子周向排列組成的圓環(huán)陣列，以及設(shè)置在該水平極化介質(zhì)板頂面上用于對(duì)所述圓環(huán)陣列的對(duì)稱振子進(jìn)行功率分配饋電的功分網(wǎng)絡(luò)；所述水平極化介質(zhì)板居于所述底板的上方，所述垂直極化金屬板居于所述水平極 化介質(zhì)板的上方，若干支撐柱穿過所述水平介質(zhì)板，分別固定支撐所述垂直極化金屬板和底板。較佳的，所述底板的直徑大于或等于垂直極化金屬板、水平極化介質(zhì)板的直徑。進(jìn)一步，所述垂直極化金屬板上，布置有若干調(diào)節(jié)片，每個(gè)調(diào)節(jié)片一端與垂直極化金屬板相固定，另一端與所述輻射振子相固定。優(yōu)選的，所述對(duì)稱振子為半波振子、對(duì)數(shù)周期振子、Vivaldi振子中任意之一。進(jìn)一步，一為垂直極化天線提供信號(hào)的第一同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體經(jīng)過該導(dǎo)線孔與所述輻射振子相連接，而其外導(dǎo)體在垂直極化金屬板上固定并接地；一為水平極化天線提供信號(hào)的第二同軸電纜的外導(dǎo)體與對(duì)稱振子連接，而其內(nèi)導(dǎo)體與功分網(wǎng)絡(luò)相連接。所述第一同軸電纜、第二同軸電纜穿過所述底板設(shè)置。優(yōu)選的，所述垂直極化天線的輻射振子呈錐體、片狀或者鞭狀。較佳的，所述垂直極化天線的輻射振子為一體成型件，包括呈圓柱體的上部和呈倒圓錐體的下部，以其下部支撐于所述支撐座上設(shè)置。較佳的，所述水平極化天線的對(duì)稱振子個(gè)數(shù)為3-6個(gè)。所述支撐座的頂面設(shè)有倒錐形凹槽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢I、通過為垂直極化天線設(shè)置獨(dú)立的垂直極化金屬板，將設(shè)有圓環(huán)陣列的水平極化介質(zhì)板沉降到垂直極化金屬板下方的位置，提高兩個(gè)極化之間的隔離度，從而確保駐波比達(dá)到較佳效果。2、通過在垂直極化金屬板頂面設(shè)置調(diào)節(jié)片，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，經(jīng)實(shí)測，在TD-SCDMA和TD-LTE頻段，兩個(gè)極化的隔離度< -30dB，交叉極化比< -20dB。3、本發(fā)明的吸頂天線，確保能同時(shí)工作在2G、3G以及TD-LTE頻段，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)共用，節(jié)省工程資源，有效地代替現(xiàn)網(wǎng)中的吸頂天線；在不增加頻譜資源的情況下，極大地增強(qiáng)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的能力，提高無線通信系統(tǒng)的頻譜利用率；在室內(nèi)多徑反射顯著的場合，可以通過極化分集實(shí)現(xiàn)室內(nèi)信號(hào)的良好覆蓋。4、本發(fā)明的吸頂天線，通過結(jié)構(gòu)上的緊湊型設(shè)計(jì)，尤其將水平極化天線置于垂直極化金屬板下方，能確保電氣性能較佳，在這種情況下，進(jìn)一步將吸頂天線的體積變得更為小巧，而結(jié)構(gòu)可靠性又高，造價(jià)成本也比較低。
圖I和圖2是本發(fā)明的寬頻帶雙極化全向吸頂天線的兩個(gè)不同視角的整體結(jié)構(gòu)示意圖，其中，省略天線罩和第一同軸電纜、第二同軸電纜未示出；圖3是本發(fā)明的寬頻帶雙極化全向吸頂天線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的寬頻帶雙極化全向吸頂天線的垂直極化天線輻射振子結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的寬頻帶雙極化全向吸頂天線的垂直極化金屬板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的寬頻帶雙極化全向吸頂天線的調(diào)節(jié)片的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是本發(fā)明的寬頻帶雙極化全向吸頂天線的支撐座的縱中剖面示意圖；圖8是本發(fā)明的寬頻帶雙極化全向吸頂天線的水平極化介質(zhì)板底面示意圖，其上設(shè)置由對(duì)稱振子70組成的圓環(huán)陣列；圖9是本發(fā)明的寬頻帶雙極化全向吸頂天線的水平極化介質(zhì)板頂面的示意圖，其上設(shè)置有功分網(wǎng)絡(luò)；圖10是本發(fā)明的寬頻帶雙極化全向吸頂天線的極化隔離度測試圖，示出本發(fā)明兩個(gè)極化端口之間的極化隔離度，其橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明本發(fā)明主要是為了提高無線通信系統(tǒng)的頻譜利用率，在不增加頻譜資源的情況下，盡可能大地提高系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的能力，通過極化分集實(shí)現(xiàn)信號(hào)的良好覆蓋，同時(shí)可以兼容2G、3G以及TD-LTE等移動(dòng)通信系統(tǒng)，不僅能替代現(xiàn)網(wǎng)中的吸頂天線，而且創(chuàng)新地解決了TD-LTE與現(xiàn)有室分共天線的問題，通過多頻段合路與現(xiàn)有GSM/TD-SCDMA系統(tǒng)合路，通過雙極化振子在一副物理天線中實(shí)現(xiàn)MM0，使得TD-LTE的室分建設(shè)、改造的工程造價(jià)顯著下降。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在現(xiàn)有垂直極化吸頂天線的基礎(chǔ)上，引入一工作于TD-LTE頻段的水平極化天線，形成水平、垂直雙極化吸頂天線。請(qǐng)參閱圖I、圖2以及圖3，本發(fā)明寬頻帶雙極化全向吸頂天線包括作為輻射振子使用的錐形振子I、調(diào)節(jié)片2、支撐座3、垂直極化金屬板4、支撐柱5、水平極化介質(zhì)板6、對(duì)稱振子70及由多個(gè)對(duì)稱振子70周向環(huán)形排列組成的圓環(huán)陣列7、功分網(wǎng)絡(luò)8、和天線底板
9。此外，為了封裝垂直極化天線與水平極化天線，還設(shè)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于兩者形成的內(nèi)部空間中。所述的垂直極化天線包括錐形振子I、調(diào)節(jié)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4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—體成型。所述垂直極化金屬板4如圖5所示呈圓形，其中部開設(shè)有圓孔40，圓孔40底部與一提供信號(hào)輸入的第一同軸電纜(未圖示)的外導(dǎo)體連接以便接地，第一同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)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(gè)調(diào)節(jié)片2進(jìn)行連接，調(diào)節(jié)片2如圖6所示呈曲折狀，各調(diào)節(jié)片2 —端緊鎖于垂直極化金屬板4上，另一端則被緊鎖在錐形振子I上，并由各調(diào)節(jié)片2將錐形振子I支撐起。此外，錐形振子I在其呈倒圓錐體的下部12底方處還連接有一如圖7所示的支撐座3，該支撐座3采用金屬材質(zhì)，其高度和直徑均可根據(jù)天線阻抗匹配的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。支撐座3還沿其縱長方向開設(shè)有貫通的導(dǎo)線孔30，支撐座安裝在所述垂直極化金屬板4的圓孔40上，供所述第一同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體穿過其導(dǎo)線孔30設(shè)置，以便該內(nèi)導(dǎo)體與錐形振子I的下部實(shí)現(xiàn)連接，此連接可采用焊接或者螺母緊固的方式實(shí)現(xiàn)。支撐座3的頂部設(shè)形成一倒錐形凹槽31，以便與所述垂直極化天線的錐形振子I的下部12尖端相配合安裝。本實(shí)施例以上揭示的所述垂直極化天線的輻射振子的形狀為錐體，而在其它未圖示的實(shí)施例中，所述輻射振子也可以是片狀或者鞭狀。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖I至圖3，所述的垂直極化天線下方裝設(shè)所述水平極化天線，具體包括水平極化介質(zhì)板6、對(duì)稱振子70及由多個(gè)對(duì)稱振子70周向環(huán)形排列組成的圓環(huán)陣列7和用于對(duì)圓環(huán)陣列7的各個(gè)對(duì)稱振子70進(jìn)行功率分配饋電的功分網(wǎng)絡(luò)8。所述的水平極化介質(zhì)板6是一種單層雙面介質(zhì)板，呈圓形片狀。如圖8所示，由3-6個(gè)對(duì)稱振子70環(huán)形排列設(shè)置組成圓環(huán)陣列7，周向等距離地分布于水平極化介質(zhì)板6的底 面上，與提供信號(hào)輸入的第二同軸電纜(未圖示)的外導(dǎo)體連接；如圖9所示，所述功分網(wǎng)絡(luò)8用于為圓環(huán)陣列7的各個(gè)對(duì)稱振子70饋電，是一等功分等相位的一進(jìn)多出的功分器，其輸出端通過耦合連接的方式分別對(duì)所述的對(duì)稱振子70饋電，功分網(wǎng)絡(luò)8位于水平極化介質(zhì)板6的底面，與第二同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體連接。所述的對(duì)稱振子70，以上本發(fā)明的實(shí)施例中采用半波振子，而其它未圖示的實(shí)施例中，可以優(yōu)選為對(duì)數(shù)周期振子或Vivaldi振子。所述的第一同軸電纜與第二同軸電纜均穿過所述天線底板9設(shè)置，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(shè)于天線底板的底面上，因常見于公知方案，故不詳述。請(qǐng)參閱圖10，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金屬板隔開，具有較高的極化隔離度，在TD-SCDMA和TD-LTE頻段，極化隔離度< _30dB，交叉極化比< -20dB。表現(xiàn)在物理結(jié)構(gòu)上，請(qǐng)?jiān)賲㈤唸DI至圖3，所述水平極化介質(zhì)板6設(shè)有若干通孔60，個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的若干支撐柱5對(duì)應(yīng)穿過該水平極化介質(zhì)板6的若干通孔，并使水平極化介質(zhì)板6固定在一定的位置。所述若干支撐柱5的兩端，一端固定在天線底板9頂面，另一端固定于垂直極化金屬板4的底面，由此，各支撐柱5形成了對(duì)垂直極化金屬板4和天線底板9的支撐。這種結(jié)構(gòu)，使得垂直極化金屬板4、水平極化介質(zhì)板6、天線底板9之間相互隔開一定的距離，所述水平極化介質(zhì)板6居于所述天線底板9的上方，所述垂直極化金屬板4居于所述水平極化介質(zhì)板6的上方，三者又能將被支撐柱5連接成一體，由此而組成一副完整的寬頻帶雙極化全向吸頂天線。需要指出的是，為了確保覆蓋效果，所述天線底板9的直徑應(yīng)大于或等于所述垂直極化金屬板4、水平極化介質(zhì)板6的直徑,而垂直極化金屬板4與水平極化介質(zhì)板6的直徑均應(yīng)小于或等于所述天線底板9的直徑。容易看出，按照本發(fā)明制造的天線具有較強(qiáng)的環(huán)境適用性，駐波比低，隔離度高，天線性能優(yōu)越，而且結(jié)構(gòu)簡單緊湊、易于制造、價(jià)格便宜以及安裝使用方便。概而言之，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范 圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種寬頻帶雙極化全向吸頂天線，包括圓形的底板、天線罩、垂直極化天線以及水平極化天線，底板與天線罩相組裝以罩設(shè)所述垂直極化天線和水平極化天線，其特征在于 所述垂直極化天線包括中部設(shè)置有通孔的圓形垂直極化金屬板、固定在該通孔上且?guī)в袑?dǎo)線孔的金屬金屬支撐座、豎立設(shè)置在該金屬支撐座上的輻射振子； 所述水平極化天線包括圓形的水平極化介質(zhì)板、設(shè)置在該水平極化介質(zhì)板底面的由若干對(duì)稱振子周向排列組成的圓環(huán)陣列，以及設(shè)置在該水平極化介質(zhì)板頂面上用于對(duì)所述圓環(huán)陣列的對(duì)稱振子進(jìn)行功率分配饋電的功分網(wǎng)絡(luò)； 所述水平極化介質(zhì)板居于所述底板的上方，所述垂直極化金屬板居于所述水平極化介質(zhì)板的上方，若干支撐柱穿過所述水平介質(zhì)板，分別固定支撐所述垂直極化金屬板和底板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的寬頻帶雙極化全向吸頂天線，其特征在于，所述底板的直徑大于或等于垂直極化金屬板、水平極化介質(zhì)板的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的寬頻帶雙極化全向吸頂天線，其特征在于，所述垂直極化金屬板上，布置有若干調(diào)節(jié)片，每個(gè)調(diào)節(jié)片一端與垂直極化金屬板相固定，另一端與所述輻射振子相固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任意一項(xiàng)所述的寬頻帶雙極化全向吸頂天線，其特征在于，所述對(duì)稱振子為半波振子、對(duì)數(shù)周期振子、Vivaldi振子中任意之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任意一項(xiàng)所述的寬頻帶雙極化全向吸頂天線，其特征在于，一為垂直極化天線提供信號(hào)的第一同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體經(jīng)過該導(dǎo)線孔與所述輻射振子相連接，而其外導(dǎo)體在垂直極化金屬板上固定并接地；一為水平極化天線提供信號(hào)的第二同軸電纜的外導(dǎo)體與對(duì)稱振子連接，而其內(nèi)導(dǎo)體與功分網(wǎng)絡(luò)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬頻帶雙極化全向吸頂天線，其特征在于，所述第一同軸電纜、第二同軸電纜穿過所述底板設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任意一項(xiàng)所述的寬頻帶雙極化全向吸頂天線，其特征在于，所述垂直極化天線的輻射振子呈錐體、片狀或者鞭狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任意一項(xiàng)所述的寬頻帶雙極化全向吸頂天線，其特征在于，所述垂直極化天線的輻射振子為一體成型件，包括呈圓柱體的上部和呈倒圓錐體的下部，以其下部支撐于所述支撐座上設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的寬頻帶雙極化全向吸頂天線，其特征在于，所述支撐座的頂面設(shè)有倒錐形凹槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任意一項(xiàng)所述的寬頻帶雙極化全向吸頂天線，其特征在于，所述水平極化天線的對(duì)稱振子個(gè)數(shù)為3-6個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種寬頻帶雙極化全向吸頂天線，包括圓形的底板、天線罩、垂直極化天線以及水平極化天線，底板與天線罩相組裝以罩設(shè)所述垂直極化天線和水平極化天線，其中，所述垂直極化天線包括中部設(shè)置有通孔的圓形垂直極化金屬板、固定在該通孔上且?guī)в袑?dǎo)線孔的金屬支撐座、豎立設(shè)置在該金屬支撐座上的輻射振子；所述水平極化天線設(shè)置在圓形的水平極化介質(zhì)板上；所述水平極化介質(zhì)板居于所述底板的上方，所述垂直極化金屬板居于所述水平極化介質(zhì)板的上方，若干支撐柱穿過所述水平介質(zhì)板，分別固定支撐所述垂直極化金屬板和底板。按照本發(fā)明制造的天線具有較強(qiáng)的環(huán)境適用性，駐波比低，隔離度高，天線性能優(yōu)越，而且結(jié)構(gòu)簡單緊湊。
文檔編號(hào)H01Q1/36GK102709673SQ201210097480
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者劉培濤, 劉少聰, 劉聰, 吳兵, 吳寶庭, 吳榮廣, 孫善球, 林巧新, 許時(shí)彰, 鐘錦慶 申請(qǐng)人:中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司, 京信通信系統(tǒng)(中國)有限公司