一種超寬頻帶全向吸頂天線的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種天線，特別涉及一種超寬頻帶全向吸頂天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 室內(nèi)分布系統(tǒng)是解決室內(nèi)覆蓋，吸收話務和數(shù)據(jù)量，提高用戶滿意度的直接有效 方式。隨著4G的兩種主流模式TDD-LTE和n)D-LTE步入商用，用戶對室內(nèi)分布天線的要求也 向全頻段和雙極化轉(zhuǎn)變。全頻段天線是為了滿足運營商多網(wǎng)公用的要求，雙極化是為了在 TDD系統(tǒng)中有效提高空間復用增益，提升數(shù)據(jù)吞吐量和接收信噪比。隨著國內(nèi)外運營商4G網(wǎng) 絡建設的深入，這兩種類型的室內(nèi)分布天線必將得到大量的應用。
[0003] 覆蓋2G/3G/4G/4G-LTE頻段的室內(nèi)分布天線如果全頻段工作，需要寬帶/超寬帶設 計。根據(jù)移動通信室內(nèi)分布系統(tǒng)天線設備規(guī)范指標，天線產(chǎn)品必須提供必要的增益、寬波 束、良好的極化隔離、較低的輸入駐波比和極低的互調(diào)等。其中有些參數(shù)之間相互制約，比 如高增益和寬波束，追求各指標的極限，就有必要采用多目標優(yōu)化設計技術(shù)來優(yōu)化天線結(jié) 構(gòu)。
[0004] 同時，由于室內(nèi)分布天線處于整個移動通信網(wǎng)絡覆蓋的最末端，采購數(shù)量會遠遠 大于基站天線，因此在產(chǎn)品設計上要實現(xiàn)標準化、系列化、小型化，減少原材料的耗用，將會 成為室內(nèi)分布天線的關鍵研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低且電氣性能好的超寬 頻帶全向吸頂天線。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種超寬頻帶全向吸頂天線，包括輻 射單元、接地單元、天線探針和饋線，福射單元通過絕緣結(jié)構(gòu)支承在接地單元上，天線探針 的一端與福射單元端部連接，天線探針的另一端與饋線連接;其創(chuàng)新點在于:所述福射單元 采用三維空間的單錐螺旋結(jié)構(gòu)，且該單錐螺旋結(jié)構(gòu)采用漸變式單錐螺旋金屬片;具體為:該 單錐螺旋金屬片沿天線探針的軸向呈圓錐形螺旋狀延伸，單錐螺旋金屬片的直徑自端部向 尾部逐漸增大，且單錐螺旋金屬片的片寬自端部向尾部逐漸減小。
[0007] 優(yōu)選的，所述單錐螺旋金屬片結(jié)構(gòu)中，單錐螺旋金屬片的內(nèi)、外側(cè)螺旋輪廓線分別 通過圍繞兩個同軸但不同錐度的內(nèi)、外側(cè)圓錐體形成;所述內(nèi)側(cè)圓錐體的側(cè)面與其軸線的 夾角Θ為25-27°。
[0008] 優(yōu)選的，所述單錐螺旋金屬片的螺距為P，P=38-40mm;單錐螺旋金屬片的圈數(shù)為N， N=16/9〇
[0009] 優(yōu)選的，所述單錐螺旋金屬片的端部片寬為WQ，WQ=14mm;單錐螺旋金屬片的尾部片 寬為Wi，Wi=5.2mm;所述單錐螺旋金屬片的端部距其軸線的最短距離為r〇，r()=4.9mm。
[0010] 優(yōu)選的，所述單錐螺旋金屬片的端部距接地單元的高度為h，h=4.6mm。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點在于： 與通常的螺旋結(jié)構(gòu)不同，這里的單錐螺旋結(jié)構(gòu)采用寬度漸變螺旋臂，并需要適當?shù)乜?制螺旋臂的空中姿態(tài)，以打破通常意義上的螺旋天線輻射模式限制，實現(xiàn)超寬帶寬波束輻 射。這個結(jié)構(gòu)中，單錐螺旋金屬片與接地單元間形成垂直極化，而螺旋片在水平面內(nèi)形成圓 極化，提供必要的水平極化。
[0012] 利用寬度漸變錐形螺旋單極天線，工作在3G/4G/4G-LTE頻段，工作頻率涵蓋 880MHz-2690MHz，可同時實現(xiàn)垂直極化及水平面的圓極化，既滿足了移動通信室內(nèi)分布系 統(tǒng)升級的迫切需要，也可兼顧移動通信未來演進發(fā)展(5G)的需求。且結(jié)構(gòu)簡單、加工方便， 制造成本低。
【附圖說明】
[0013] 圖1為傳統(tǒng)寬頻全向吸頂天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明超寬頻帶全向吸頂天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖3為本發(fā)明超寬頻帶全向吸頂天線的單錐螺旋金屬片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016 ]圖4為本發(fā)明中垂直極化駐波比曲線圖。
[0017]圖5為本發(fā)明中水平極化駐波比曲線圖。
[0018] 圖6為本發(fā)明中天線的水平面方向圖圓度。
[0019] 圖7為本發(fā)明中天線垂直面輻射方向圖。
[0020] 圖8為本發(fā)明中天線交叉極化比。
[0021] 圖9為本發(fā)明中天線隔離度視圖。
【具體實施方式】
[0022] 圖1示出了傳統(tǒng)寬頻全向吸頂天線的結(jié)構(gòu)，其采用雙錐結(jié)構(gòu)，包括單錐輻射單元1、 天線探針2、接地板3和饋線4,現(xiàn)有的室內(nèi)分布寬頻天線的頻率范圍是800~960/1710~ 2500MHz，在上述兩個頻度范圍內(nèi)駐波<1.4,而在960~1710頻段范圍內(nèi)駐波嚴重超標，甚至 大于2,因此上述結(jié)構(gòu)的天線只能工作在低頻800~960MHz，高頻1710~2500MHz范圍內(nèi)，而其 更寬頻段范圍內(nèi)無法滿足系統(tǒng)對天線的要求。
[0023] 本發(fā)明中超寬頻帶全向吸頂天線結(jié)構(gòu)，如圖2所示，其主要包括輻射單元1、接地單 元、天線探針2和饋線，福射單元1通過絕緣結(jié)構(gòu)支承在接地單元3上，天線探針2的一端與福 射單元1底部連接，天線探針的另一端與饋線連接。
[0024] 本發(fā)明中，如圖2所示，輻射單元采用三維空間式單錐螺旋金屬片結(jié)構(gòu)，該單錐螺 旋金屬片沿天線探針的軸向呈螺旋狀延伸，單錐螺旋金屬片延伸形成的螺旋線直徑自接地 單元側(cè)向外逐漸增大，且單錐螺旋金屬片橫截面寬度自接地單元側(cè)向外逐漸減小。
[0025] 本發(fā)明中單錐螺旋金屬片結(jié)構(gòu)中，單錐螺旋金屬片的內(nèi)、外側(cè)螺旋輪廓線分別通 過圍繞兩個同軸但不同錐度的內(nèi)、外側(cè)圓錐體形成;所述內(nèi)側(cè)圓錐體的側(cè)面與其軸線的夾 角Θ為25-27°。單錐螺旋金屬片的螺距為P，P=38-40mm;單錐螺旋金屬片的圈數(shù)為N，N=16/9。 單錐螺旋金屬片的端部片寬為W Q，WQ=14mm;單錐螺旋金屬片的尾部片寬單 錐螺旋金屬片的端部距其軸線的最短距離為ro，r〇=4.9mm。單錐螺旋金屬片的端部距接地單 元的高度為h，h=4.6mm。
[0026] 圖4、5示出了本發(fā)明天線的電壓駐波比曲線圖；該圖可以看出該天線在整個頻帶內(nèi)垂 直極化和水平極化駐波比均小于1.5。
[0027]表1示出了本發(fā)明天線的增益測試數(shù)據(jù)；
該圖結(jié)論:天線在工作頻帶內(nèi)增益符合設計要求。
[0028]圖6為本發(fā)明中天線的水平面方向圖圓度。該圖結(jié)論:天線在工作頻帶內(nèi)方向圖圓 度滿足< ±2的要求。
[0029]圖7為本發(fā)明中天線垂直面輻射方向圖，該圖結(jié)論:天線垂直面波瓣寬度滿足40土 1〇(ν)要求。
[0030] 圖8為本發(fā)明中天線交叉極化比，該圖結(jié)論:天線交叉極化比滿足2 10的要求。
[0031] 圖9為本發(fā)明中天線隔離度視圖，該圖結(jié)論:天線隔離度滿足2 25的要求。
[0032]表2為本發(fā)明室內(nèi)分布天線的電氣性能和機械指標
綜上所述:本發(fā)明中的超寬頻全向吸頂天線各項主要電氣參數(shù)均符合國家電氣指標要 求。
【主權(quán)項】
1. 一種超寬頻帶全向吸頂天線，包括福射單元、接地單元、天線探針和饋線，福射單元 通過絕緣結(jié)構(gòu)支承在接地單元上，天線探針的一端與輻射單元端部連接，天線探針的另一 端與饋線連接;其特征在于： 所述輻射單元采用三維空間的單錐螺旋結(jié)構(gòu)，且該單錐螺旋結(jié)構(gòu)采用漸變式單錐螺旋 金屬片;具體為:該單錐螺旋金屬片沿天線探針的軸向呈圓錐形螺旋狀延伸，單錐螺旋金屬 片的直徑自端部向尾部逐漸增大，且單錐螺旋金屬片的片寬自端部向尾部逐漸減小。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻帶全向吸頂天線，其特征在于:所述單錐螺旋金屬片結(jié) 構(gòu)中，單錐螺旋金屬片的內(nèi)、外側(cè)螺旋輪廓線分別通過圍繞兩個同軸但不同錐度的內(nèi)、外側(cè) 圓錐體形成;所述內(nèi)側(cè)圓錐體的側(cè)面與其軸線的夾角Θ為25-27°。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超寬頻帶全向吸頂天線，其特征在于:所述單錐螺旋金屬片的 螺距為P，P=38-40mm;單錐螺旋金屬片的圈數(shù)為N，N=16/9。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超寬頻帶全向吸頂天線，其特征在于:所述單錐螺旋金屬片的 端部片寬為WQ，W Q=14mm;單錐螺旋金屬片的尾部片寬所述單錐螺旋金屬片 的端部距其軸線的最短距離為rQ， r〇=4.9mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬頻帶全向吸頂天線，其特征在于:所述單錐螺旋金屬片的 端部距接地單元的高度為h，h=4.6mm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超寬頻帶全向吸頂天線，包括輻射單元、接地單元、天線探針和饋線，其特征在于：所述輻射單元采用三維空間的單錐螺旋結(jié)構(gòu)，且該單錐螺旋結(jié)構(gòu)采用漸變式單錐螺旋金屬片；具體為：該單錐螺旋金屬片沿天線探針的軸向呈圓錐形螺旋狀延伸，單錐螺旋金屬片的直徑自端部向尾部逐漸增大，且單錐螺旋金屬片的片寬自端部向尾部逐漸減小。與通常的螺旋結(jié)構(gòu)不同，這里的單錐螺旋結(jié)構(gòu)采用寬度漸變螺旋臂，并需要適當?shù)乜刂坡菪鄣目罩凶藨B(tài)，以打破通常意義上的螺旋天線輻射模式限制，實現(xiàn)超寬帶寬波束輻射。這個結(jié)構(gòu)中，單錐螺旋金屬片與接地單元間形成垂直極化，而螺旋片在水平面內(nèi)形成圓極化，提供必要的水平極化。
【IPC分類】H01Q1/36
【公開號】CN105514581
【申請?zhí)枴緾N201510174306
【發(fā)明人】王剛, 梅京娜, 吳旭東, 王健, 陶琨
【申請人】江蘇華燦電訊股份有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年4月14日