CN101895014A - 双频宽带壁挂式天线 - Google Patents
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Abstract
本发明的双频宽带壁挂式天线，包括反射板，低频辐射单元和高频辐射单元，反射板上还设有馈电网络对低频辐射单元和高频辐射单元进行馈电，馈电网络包括介质基板和以微带线印制在介质基板上的分别对低频辐射单元和高频辐射单元进行馈电的低频匹配网络和高频匹配网络，及将该低频匹配网络和高频匹配网络进行合分路的双工器；高频辐射单元包括半波对称的高频振子，低频辐射单元包括低频振子，高频振子和低频振子均采用微带线形式实现，所述高频振子的振子臂呈扇形，所述低频振子整体呈E字型。本发明的天线具有低剖面、宽频带及辐射性能指标优良等优点。
Description
【技术领域】
本发明涉及移动通信天线的室内覆盖领域，具体涉及一种双频宽带壁挂式天线。
【技术背景】
“室内天线”是室内分布系统的最关键部件之一，其性能的优劣直接影响到室内覆盖效果，壁挂式室内天线就是其中的一种。室内环境对天线的尺寸、外观要求较为苛刻，例如：壁挂天线必须具有外观精美、尺寸小、低剖面特点，便于与墙体共型，特殊场所甚至要求隐形天线。由于常规的对称振子与底板的距离为四分之一波长，在低频段工作时，天线高度在80mm左右，而这个高度运营商是难以接受的。但现有较小尺寸的壁挂天线，其性能不理想，主要集中在两个方面，一是带宽不够，二是辐射性能指标差，特别是水平面的半功率波束宽度在整个频段内离散性大，不够收敛。以上两个问题，无疑影响到室内网络覆盖质量。同时为节约投资成本，避免工程的重复建设，运营商希望天线能工作在尽可能宽的频带内，而现有的壁挂天线很难兼顾整个频段，即使电路指标可以满足宽频带要求，但辐射指标难以满足运营商提出的要求。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种结构简单、尺寸小巧且能保证辐射性能指标的双频宽带壁挂式天线。
为实现该目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的双频宽带壁挂式天线，包括反射板，低频辐射单元和高频辐射单元，反射板上还设有馈电网络对低频辐射单元和高频辐射单元进行馈电，馈电网络包括介质基板和以微带线印制在介质基板上的分别对低频辐射单元和高频辐射单元进行馈电的低频匹配网络和高频匹配网络，及将该低频匹配网络和高频匹配网络进行合分路的双工器；高频辐射单元包括半波对称的高频振子，低频辐射单元包括低频振子，高频振子和低频振子均采用微带线形式实现，所述高频振子的振子臂呈扇形，所述低频振子整体呈E字型。
所述高频振子的扇形振子臂的弧段被制作成多段线状。所述高频振子的振子臂的扇形夹角呈一定角度。该角度小于或等于90度。
所述呈E字型的低频振子，具有一连接带和三个基于连接带同向伸出的伸出带，居中的伸出带用于对低频振子进行馈电。
所述低频辐射单元包括低频馈电片，低频馈电片两端分别与低频振子和馈电网络相卡合，以使低频匹配网络与低频振子电性连接。
所述高频辐射单元包括高频馈电部，高频馈电部一面印刷有馈电电路，高频馈电部另一面印刷平衡-不平衡转换器，以便对高频辐射单元进行平衡馈电。高频馈电部两端分别与高频振子和馈电网络相卡合，以使该馈电电路导通馈电网络的高频匹配网络与高频振子的电性连接。
所述反射板四周设有翻边。所述高频振子和/或低频振子与馈电网络之间设有非导电介质支撑杆。
较佳的，所述高频振子距离反射板的高度为1/4λ0，高频振子自身厚度小于或等于1mm；所述低频振子距离反射板的高度为1/8λ0，低频振子自身厚度小于或等于1mm；其中λ0为中心频点的空间自由波长。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：以微带线形式实现的扇形高频振子和E字型低频振子，可以使天线整体厚度大大降低到不超过50mm的程度，而且，在保证低剖面效果的同时，其辐射性能指标驻波比、方向图等也得以大大改善，天线带宽得以扩展，可以同时用于CDMA800、GSM900、DCS1800、PCS1900、IMT-2000、WLAN等通信频段。
【附图说明】
图1为本发明双频宽带壁挂式天线的立体结构示意图
图2为本发明的馈电网络的布线面的微带线结构示意图；
图3为本发明的低频馈电片的外轮廓示意图；
图4为本发明的高频馈电部的布线面的结构示意图；
图5为本发明的低频振子的结构示意图；
图6为本发明的高频振子的结构示意图；
图7为本发明双频宽带壁挂式天线的驻波测试示意图，其横轴表征频率，纵轴表征驻波比，测试频段始于806MHz至2500MHz；
图8为本发明双频宽带壁挂式天线的低频(806MHz～960MHz)实测方向图示意图；
图9为本发明双频宽带壁挂式天线的高频(1710MHz～2500MHz)实测方向图示意图。
【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：
参阅图1，在一由铝材制成的具有四周翻边10结构的反射板1上，用螺钉和螺母固定有馈电网络4，馈电网络4上表面如图2所示以微带线印制有低频匹配网络41、高频匹配网络42以及连接低频匹配网络41和高频匹配网络42的双工器40，馈电网络4的上表面上，对应低频匹配网络41和高频匹配网络42处，还分别竖立低频馈电片31和高频馈电部21，低频馈电片31上方装设低频振子301，高频馈电部21上方则装设高频振子201。低频馈电片31和高频馈电部21除在结构上起分别对低频振子301和高频振子201进行支撑的作用外，还通过其各自印制的微带线馈电电路起到将低频匹配网络41与低频振子301电性连接和将高频匹配网络42与高频振子201电性连接完成馈电的作用，此外，一同轴电缆5，通过微带至同轴互转接头与馈电网络4的微带线48电性连接，同轴电缆5的内芯焊接在微带线48上，外皮焊接在焊盘上，并通过一个拱形卡夹50固定在反射板1上，在同轴电缆5的末端通过一个N型接头51与外部通信部件相连。
结合图1和图2，所述的馈电网络4，包括一可覆铜的微波介质基板401，厚度为1mm，也可更薄，介质基板401上以微带线形成的电路结构包括低频匹配网络41、高频匹配网络42以及双工器40。低频匹配网络41由多节阻抗变换线和短路线、开路线构成；高频匹配网络42由多节阻抗变换线构成；该双工器40低频部分由多节开路线构成并与低频匹配网络41相连，高频部分由多节短路线构成并与高频匹配网络42相连。在低频匹配网络41和高频匹配网络42中，分别设置有穿过介质基板401的贯通槽410，420，以分别用于装设所述低频馈电片31和高频馈电部21，藉此实现与低频振子301和高频振子201的电性连接。
结合图1和图3，竖立在馈电网络4的低频匹配网络41处贯通槽410上的金属材质的低频馈电片31，低频馈电片31的两端311，312被制成凸台状，其一端311插置并卡合在低频匹配网络41处的相应贯通槽410上实现与馈电网络4的介质基板401的固定，另一端插置并卡合在低频振子301的贯通槽302中，藉由低频馈电片31，低频振子301实现与低频匹配网络41的电性连接。
结合图1和图4，竖立在馈电网络4的高频匹配网络42处贯通槽420上的高频馈电部21，其一面印刷一馈电电路213，另一面印刷一平衡-不平衡转换器214，同理，高频馈电部21两端211，212被制成凸台状，其一端211插置并卡合在高频匹配网络42处的相应贯通槽420上实现与馈电网络4的介质基板401的固定，且高频馈电部21上的馈电电路213刚好抵触介质基板401上的微带线实现与高频匹配网络42的电性连接。
请结合图1和图5，低频馈电片31的上方装设以介质基板30印制微带线的形式实现的印刷E字型低频振子301，其高度约为1/8λ0，λ0为中心频点的空间自由波长，低频振子301具有一连接带3010和三条自连接带3010同侧伸出的伸出带3011，3012，3013，三条伸出带中，居中的伸出带3012上设置一贯通槽302。低频振子301的印制微带线的介质基板30的厚度为1mm，也可更薄，所述低频馈电部31长度略大于E字型低频振子301的高度，便于低频馈电片31两端311，312分别与低频振子301和馈电网络4的焊接，高频馈电部厚度为0.5mm。为了使连接结构更稳固，低频振子301用两个非导电介质支撑杆6支撑于金属反射板1的上方，支撑杆6一端用铆接螺钉固定于金属反射板1上，一端用盘头螺钉与低频振子301相连。低频振子301用低频馈电片31与低频匹配网络41电性相连，连接时将低频馈电片31的一凸台状末端312插入卡合于低频振子301上的贯通槽302中，另一凸台状末端311插入卡合于馈电网络4中低频匹配网络41处的贯通槽410中，使低频馈电片31分别与低频振子301的居中伸出带3012和低频匹配网络41电性连接，加以焊接固定。
请结合图1和图6，高频馈电部21上方装设以介质基板20印制微带线的形式实现的印刷半波对称高频振子201，其高度为约为1/4λ0，λ0为中心频点的空间自由波长，介质基板20的厚度为1mm，也可更薄。高频振子201为半波对称振子，两个振子臂2010完全对称，振子臂2010大致呈扇形，具有一定角度夹角和一远离该夹角的弧段，该角度大小以小于或等于90度为佳，其弧段处被制作成多段线状，多段线的各个分段2011之间可以等宽，且保持同心，即到夹角顶点的垂直距离相等。高频振子201用高频馈电部21支撑于金属反射板1的上方，高频振子201的介质基板20设有供高频馈电部21插入的贯通槽202，连接时，将高频馈电部21的一凸台状末端212插入卡合于高频振子201的贯通槽202中，将高频馈电部21的另一凸台状末端211插入卡合于馈电网络4上高频匹配网络42处的贯通槽420中，使高频馈电部21上的馈电电路213分别与高频振子201的两个振子臂2010和高频匹配网络42电性连接，加以焊接固定。同理，结合机械强度的考虑，高频振子201与反射板1之间必要时也可设置支撑杆，因图未示出，恕不赘述。
作为壁挂式天线的壁挂结构(未图示)，因众所周知而未示出，本领域内技术人员均可知晓，壁挂结构的安装方式非常灵活，可以在金属反射板1底面装设。
以微带线设计的扇形振子臂高频振子201和E字型低频振子301与壁挂式反射板1的结合，能使壁挂式天线在保证低剖面的前提下，获得较大带宽及改善辐射性能指标的效果。请结合图7、图8及图9，由上述结构形成的双频带壁挂天线能获得良好的宽频特性，在电压驻波比较低的前提下，能获得相对较高的频带宽度和方向图特性，具体而言，806MHz-960MHz频段实测增益为6±1dBi，水平面方向图半功率波束宽度满足90±10°(参阅图8)，电压驻波比小于1.4，典型值为1.3；1710MHz-2170MHz频段实测增益为8±1dBi，水平面方向图半功率波束宽度75±10°(参阅图9)，适当调整底板及翻边的尺寸大小，水平面方向图半功率波束宽度亦可得到优化调整。电压驻波比小于1.4，典型值为1.3，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具有结构简单和高性能的优点，且成本低，安装方便。本发明的天线可同时用于CDMA800、GSM900、DCS1800、PCS1900、IMT-2000、WLAN等频段的通信用途。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种双频宽带壁挂式天线，包括反射板，低频辐射单元和高频辐射单元，反射板上还设有馈电网络对低频辐射单元和高频辐射单元进行馈电，其特征在于：
馈电网络包括介质基板和以微带线印制在介质基板上的分别对低频辐射单元和高频辐射单元进行馈电的低频匹配网络和高频匹配网络，及将该低频匹配网络和高频匹配网络进行合分路的双工器；
高频辐射单元包括半波对称的高频振子，低频辐射单元包括低频振子，高频振子和低频振子均采用微带线形式实现，所述高频振子的振子臂呈扇形，所述低频振子整体呈E字型。
2.根据权利要求1所述的双频宽带壁挂式天线，其特征在于：所述高频振子的扇形振子臂的弧段被制作成多段线状。
3.根据权利要求2所述的双频宽带壁挂式天线，其特征在于：所述高频振子的振子臂的扇形夹角呈一定角度。
4.根据权利要求3所述的双频宽带壁挂式天线，其特征在于：该角度小于或等于90度。
5.根据权利要求1所述的双频宽带壁挂式天线，其特征在于：所述呈E字型的低频振子，具有一连接带和三个基于连接带同向伸出的伸出带，居中的伸出带用于对低频振子进行馈电。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的双频宽带壁挂式天线，其特征在于：所述低频辐射单元包括低频馈电片，低频馈电片两端分别与低频振子和馈电网络相卡合，以使该低频匹配网络与低频振子电性连接。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的双频宽带壁挂式天线，其特征在于：所述高频辐射单元包括高频馈电部，高频馈电部一面印刷有馈电电路，高频馈电部另一面印刷平衡-不平衡转换器，高频馈电部两端分别与高频振子和馈电网络相卡合，以使该馈电电路导通馈电网络的高频匹配网络与高频振子的电性连接。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的双频宽带壁挂式天线，其特征在于：所述反射板四周设有翻边。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的双频宽带壁挂式天线，其特征在于：所述高频振子和/或低频振子与馈电网络之间设有非导电介质支撑杆。
10.根据权利要求1至5中任意一项所述的双频宽带壁挂式天线，其特征在于：所述高频振子距离反射板的高度为1/4λ0，高频振子自身厚度小于或等于1mm；所述低频振子距离反射板的高度为1/8λ0，低频振子自身厚度小于或等于1mm；其中λ0为中心频点的空间自由波长。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20230804 Address after: 510730, No. 6, Jin Lu, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangdong, Guangzhou Patentee after: COMBA TELECOM TECHNOLOGY (GUANGZHOU) Ltd. Patentee after: COMBA TELECOM SYSTEMS (GUANGZHOU) Ltd. Address before: 510730 No. 6, layered Road, Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangdong Patentee before: COMBA TELECOM TECHNOLOGY (GUANGZHOU) Ltd. |
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