CN101340019B - 宽频全向吸顶天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种宽频全向吸顶天线，包括：用于完成移动通信系统信号的室内覆盖，包括：金属底板；辐射振子，设置于金属底板上方，具有片状一体成形的第一部分和第二部分，第一部分呈半广义椭圆形，第二部分具有与第一部分相异的形状；至少一个金属耦合器，每个金属耦合器的至少一端与金属底板电性和物理连接；连接馈线，与辐射振子电性连接。按照本发明制造的该天线能获得较低的全频段驻波比和优异的水平和垂直方向图；这种天线具有结构简单紧凑和高性能的优点，且易于制造、和方便安装使用。而且与当前吸顶天线的主要形式相比，本发明成本极低，具有非常可观的经济价值。

Description

宽频全向吸顶天线

【技术领域】

本发明涉及一种适于室内覆盖的宽频全向吸顶天线。

【技术背景】

室内分布天线是移动通信室内覆盖系统的重要组成部件，具有广阔的应用前景，吸顶天线就是其中的一种。

随着无线通信技术的飞速发展，室内覆盖的系统种类越来越多，要求的频段丰富，主要包括806-960MHz、1710-2170MHz的移动话务系统，WLan系统，2300-5800MHz的Wimax系统等。这样就给用于室内覆盖的天线提出了更高的要求，在外形美观，尺寸小的同时，具有竞争力的天线产品要求实现超宽频段工作。

在实现形式上现有的天线有采用双锥的，也有采用单锥体加球冠的，这类天线在保证天线方向性能良好的基础上，难以实现全频段低驻波比等指标的要求；此外，设计上的缺陷导致结构工艺一致性差，而且这些设计给成本带来很大压力，面对激烈的竞争难以脱颖而出。

【发明内容】

为此，本发明的目的就是要克服上述不足，提供一种宽频带全向吸顶天线，以简洁紧凑的结构、低廉的成本、美观的设计，在保证天线方向性能良好的基础上，实现更优的全频段低驻波比。

为实现该目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的宽频全向吸顶天线，用于完成移动通信系统信号的室内覆盖，其特征在于，包括：

金属底板；

辐射振子，设置于金属底板上方，关于一个垂直于金属底板中心的垂直面对称，具有片状一体成形的第一部分和第二部分，第一部分呈半广义椭圆形，第二部分具有与第一部分相异的形状，且，在该第一部分向第二部分延伸的方向上，第一部分所具有的高度大于该第二部分所具有的高度；

至少一个金属耦合器，每金属耦合器的至少一端与金属底板电性和物理连接；

连接馈线，与辐射振子电性连接。

所述辐射振子的第二部分可呈梯形、多边形、或部分切除的半广义椭圆形。为了完成天线良好的匹配，还可在该第二部分开设缺口或在辐射振子整体上开设通孔。此外，该辐射振子具有折弯结构，使其在辐射振子被纵中剖开时，其截面呈折弯状。

辐射振子与金属底板之间的相对位置关系可以灵活设置，该辐射振子以与其第一部分所具有的长轴相切的一个切点作为端点垂直设置于金属底板上方。

出于直流接地告警的需要，所述金属耦合器的另一端电性和物理连接在辐射振子上。存在偶数个金属耦合器，对称分居于辐射振子两侧的金属底板上。

所述金属底板可呈圆形或规则多边形。所述辐射振子与金属底板之间的最近距离介于0.5-1mm之间。当所述辐射振子第一部分所具有的短轴和长轴之比为1:1，即形成1/2圆形，这样将能得到较优异的效果。

所述辐射振子第一部分为椭圆形时，其所具有的短轴和长轴之比适宜小于等于1:1且大于等于1:1.3。

连接馈线为同轴线缆，金属底板中部设有通孔，通孔供设置同轴连接器，连接馈线的内芯通过同轴连接器与该辐射振子第一部分电性连接。

该天线还包括天线罩，与金属底板固定并盖设辐射振子和金属耦合器。所述辐射振子可与天线罩相固设，也可与该同轴连接器相固设，或者通过其它绝缘件支撑在金属底板上。

与现有技术相比，本发明具备如下优点：

首先，本发明的结构非常简洁紧凑，尤其是因为辐射振子的第二部分具有较小的高度而使产品进一步缩小体积，由此类改进可使成本得以节省，也便于维护和安装，而且可通过合理设计天线罩以改进整体外观的美感，达致隐蔽化设计的效果；

其次，基于金属底板上的辐射振子独特的设计，在频率范围的高端，可以实现极低的电压驻波比，在安装了金属耦合器后，频率的低端电压驻波比也有明显改善，从而至少在806-906MHz、1710-5800MHz的频带范围内，电压驻波比被控制在1.5以下，获得全频段低驻波比的效果；

再者，还可通过金属耦合器两端分别连接辐射振子和金属底板解决直流接地的问题，一举两得。

【附图说明】

图1为本发明宽频全向吸顶天线最佳实施例的剖面结构示意图，其中辐射振子无折弯结构；

图2为图1的宽频全向吸顶天线未加天线罩时的立体结构图，示出辐射振子呈被去除上部的椭圆形；

图3为本发明宽频全向吸顶天线改进后的立体结构图，示出辐射振子呈被去除上部的正圆形；

图4为本发明宽频全向吸顶天线改进后的剖面结构示意图，示出辐射振子的第二部分呈梯形；

图5为本发明宽频全向吸顶天线改进后的剖面结构示意图，示出辐射振子的第二部分呈四边形(矩形)；

图6为本发明宽频全向吸顶天线改进后的剖面结构示意图，示出辐射振子的第二部分呈矩形且开设有缺口；

图7为本发明宽频全向吸顶天线改进后的剖面结构示意图，示出辐射振子设有通孔；

图8为本发明宽频全向吸顶天线改进后的剖面结构示意图，示出辐射振子具有一阶折弯结构；

图9为本发明宽频全向吸顶天线改进后的剖面结构示意图，示出辐射振子具有二阶折弯结构；

图10为本发明宽频全向吸顶天线的电压驻波比的示意图表；

图11为本发明宽频全向吸顶天线对于1710MHz频段的水平面方向图；

图12为本发明宽频全向吸顶天线对于1710MHz频段的垂直面方向图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：

请参阅图1和图2，本发明宽频全向吸顶天线，包括金属底板1、天线罩6、辐射振子3、金属耦合器2、连接馈线5以及同轴连接器5。因部分连接馈线5置于同轴连接器5内，故用标号5共同示出。

所述金属底板1呈正圆形薄片状，其形状不受本实施例的约束，可制成规则的多边形(具有四边以上)结构。金属底板1的中心位置设有通孔(未图示)，该通孔用于设置所述同轴连接器5。

辐射振子3包括第一部分31和第二部分32，第一部分31和第二部分32一体成形，呈薄片状。其中第一部分31为呈1/2广义椭圆形薄片状，所谓广义椭圆形是指满足椭圆方程的一切图形，包括一般几何意义上的正圆形和椭圆形，也即，正圆形是指长轴和短轴之比为1:1的广义椭圆形。辐射振子3的长轴和短轴之比适宜小于等于1:1且大于等于1:1.3。图2所示的本实施例中，第一部分31呈1/2椭圆形，第二部分32呈圆台状，二者实际上是一个椭圆形薄片去除了不足一半面积的残余部分，也即，圆台状的第二部分32由半个椭圆形部分切割形成。

辐射振子3的第一部分31如前所述也可为1/2正圆形，如图3所示。辐射振子3的第二部分32则可被加工成如图4所示的正梯形或如图5所示的多边形(四边以上)，在此基础上，该第二部分32还可如图6所示设置缺口320，该缺口320的形状可灵活变通，辐射振子3整体还可如图7所示开设圆形通孔38，再者，在图8和图9所示的辐射振子3的纵中截面上，还可将其设计成具有一阶或者二阶甚至多阶的形状。所有这些处理均为完成天线的良好匹配，本领域内普通技术人员可灵活进行设置。

金属底板1和辐射振子3的厚度应显著大于趋肤效应的穿透深度。辐射振子3整体关于垂直于金属底板1的一个面对称设置，由其第一部分31置于金属底板1中心位置的上方，且两者之间保持0.5-1mm的距离。辐射振子3以与其长轴或短轴相切的一点垂直置于金属底板1上方。

金属耦合器2既可采用如本实施例所示的微带状，其一端电性和物理连接于金属底板1上，另一端则与该辐射振子3第二部分电性和物理连接，以便直流接地；也可采用无源金属柱，以其一端直接固设在金属底板1上，而与辐射振子3无任何电性或物理连接。金属耦合器2的个数、形状及位置均不受本发明实施例的限制，其可根据天线匹配的需要进行具体设置。当存在偶数个金属耦合器2时，可以对称地分布在辐射振子3两侧的底板上，此举可获得较好的电气性能。

所述天线罩6呈图1所示的圆台状，可以最小化天线面积，使其实现较好的隐蔽效果。天线罩6与金属底板1固设，以便将金属耦合器2和辐射振子3等金属底板1之上的部件隐藏。

所述同轴连接器5用于与连接馈线5相连接，连接馈线5适宜使用同轴线缆，但并不受此局限。同轴连接器5固设在金属底板1的通孔处，同轴连接器5的内芯4通过同轴连接器5与辐射振子3相距最近的一端相连接，以便优化整体结构。

如图2所示，辐射振子3直接固设在该同轴连接器5上。同理，也可将辐射振子3与天线罩6内壁顶端相固设，或者通过一个绝缘件(未图示)将辐射振子3与金属底板1相固设。概括而言，任何以保证该辐射振子3与金属底板1之间的足够距离的公知手段均可用于本发明的天线中。

在图3所示的另一实施例中，除金属耦合器2如前所述不同之外，其它如金属底板1、同轴连接器5、连接馈线5等均可保持不变。可见，本发明的天线是可以根据本发明的精神对其结构进行适当的改变的。

本发明的宽频全向吸顶天线，在石膏天花板、水泥天花板、金属天花板等不同环境下测试，全频段具有优异的方向图，详见图5和图6所示。806～960MHz频段，不圆度在±1.0dB以内，电压驻波比小于1.5(请参阅图10)，实测增益大于2dBi。1710～2500MHz频段，不圆度在±2.0dB以内，电压驻波比小于1.3，实测增益大于4dBi。2500～5800MHz频段，实测增益大于4.5dBi，电压驻波比小于1.5。能够很好地满足移动通信系统的要求。

容易看出，按照本发明制造的该天线将具有结构简单紧凑和高性能的优点，且易于制造、和方便安装使用。而且与当前吸顶天线的主要形式相比，本发明成本极低，具有非常可观的经济价值。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种宽频全向吸顶天线，用于完成806-960MHz、1710-2500MHz、2500-5800MHz频段的移动通信系统信号的室内覆盖，其特征在于，包括：

金属底板；

辐射振子，设置于金属底板上方，具有片状一体成形的第一部分和第二部分，第一部分呈半广义椭圆形，第二部分具有与第一部分相异的形状；

至少一个金属耦合器，每金属耦合器的至少一端与金属底板电性和物理连接；

连接馈线，与辐射振子电性连接；

所述辐射振子关于一个垂直于金属底板中心的垂直面对称；

在第一部分向第二部分延伸的方向上，第一部分所具有的高度大于该第二部分所具有的高度；

所述第二部分呈梯形、多边形、或部分切除的半广义椭圆形。

2.根据权利要求1所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：所述第二部分设有缺口。

3.根据权利要求1所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：该辐射振子设有通孔。

4.根据权利要求1所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：该辐射振子具有折弯结构。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：该辐射振子以与其第一部分所具有的长轴相切的一个切点作为端点垂直设置于金属底板上方。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：该辐射振子第一部分与金属底板相垂直。

7.根据权利要求5所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：所述金属耦合器的另一端电性和物理连接在辐射振子上。

8.根据权利要求5所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：所述金属底板呈圆形或多边形。

9.根据权利要求5所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：所述辐射振子与金属底板之间的最近距离介于0.5-1mm之间。

10.根据权利要求9所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：所述辐射振子第一部分所具有的短轴和长轴之比为1∶1，即形成1/2圆形。

11.根据权利要求9所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：所述辐射振子第一部分所具有的短轴和长轴之比为小于等于1∶1且大于等于1∶1.3的半广义椭圆形结构。

12.根据权利要求5所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：存在多个金属耦合器，分居于辐射振子两侧的金属底板上。

13.根据权利要求5所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：连接馈线为同轴线缆，金属底板中部设有通孔，通孔供设置同轴连接器，连接馈线的内芯通过同轴连接器与该辐射振子第一部分电性连接。

14.根据权利要求13所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：该天线还包括天线罩，与金属底板固定并盖设辐射振子和金属耦合器。

15.根据权利要求14所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：所述辐射振子与天线罩相固设。

16.根据权利要求14所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：所述辐射振子与该同轴连接器相固设。

17.根据权利要求14所述的宽频全向吸顶天线，其特征在于：所述辐射振子通过一绝缘件与金属底板相固设。

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