CN102110876B - 长期演进lte双频高增益全向天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LTE双频高增益全向天线，主要克服现有全向天线使用频段带宽窄增益低的缺点。该全向天线包括：n个辐射振子、两个匹配网络和中空外导体，其中：每个辐射振子包括上辐射器(1)和下辐射器(2)，上、下辐射器之间通过环氧介质环状介质套(3)连接，该介质套(3)的中间穿有金属短路器(4)，环状介质套(3)的一边焊接有第一馈电馈同轴线(7)，形成频带为1880MHz-2600MHz的宽带单独馈电辐射单元；上匹配网络(17)和下匹配网络(18)分别连接在中空外导体(6)的中端和底端，实现天线输入阻抗匹配与直流接地。本发明具有结构简单、宽双频带增益高的优点，可用于宽带移动通信网络系统。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体地说是一种LTE双频高增益全向天线阵，可用于频率范围是1880MHz-1920MHz，2500MHz-2575MHz，的移动通信网络系统。
背景技术
随着TD-SCDMA网络的大规模部署，其性能及业务都得到很好的展示，网络日渐成熟，也具备了开始下一代移动通信技术研究的条件。TD-LTE偏重高速数据业务，对覆盖和通讯质量要求较高，在前期的网络引入中，系统面临的电磁环境日益复杂，为了减少不同系统之间的相互干扰，新建的网络系统对天线的种类提出了新的需求。由于现在的通信设备都要求多功能，小型化及与周边环境的不断发展，小型化，高增益天线的研究已成为国内外移动通信行业的开发难题，它涉及到的天线就是适合于不同小区信号覆盖和宽带匹配网络的设计以及多频段共用天线的集成设计，即把多个频段集成为一种天线结构是当前天线技术发展的一种趋势。以往的全向天线都是带宽比较窄，尺寸体积比较大，不同的通信网络系统要独立设计天线，系统之间无法兼容，有些通信产品系统集成时由于要使用频率合路器，既不便于安装，又提高了成本。目前有些全向天线都是采用串馈方式，但这种天线增益较低，结构复杂，加工成本较高，而且天线的方向图不圆度差，不能完全满足现有移动通信对网络覆盖和通信质量要求较高的发展和应用。
发明内容
本发明的目的载于克服现有技术中的不足，提供一种结构简单、稳定性和一致性好的LTE双频高增益全向天线，以扩展天线的频段，提高天线的性能。
为实现上述目的，本发明的LTE双频高增益全向天线包括：
包括n个辐射振子和上、下两个匹配网络，其中：每个辐射振子包括上辐射器和下辐射器，上、下辐射器之间通过环氧介质环状介质套连接，该介质套的中间穿有金属短路器，环状介质套的一边焊接有第一馈电同轴线，形成频带为1880MHz-2600MHz的宽带单独馈电辐射单元；每个辐射单元套在中空外导体上，且每两个辐射振子单元之间套有介质套，构成天线阵；上匹配网络和下匹配网络分别连接在天线阵的中端和底端，实现天线输入阻抗匹配与直流接地。
所述的上匹配网络的输入端接上馈线，输出端口分别与第一馈电同轴线、第二馈电同轴线、第三馈电同轴线和第四馈电同轴线连接，该四条同轴线的长度相等。
所述的下匹配网络的输入端接下馈线，输出端口分别与上馈线、第五馈电同轴线、第六馈电同轴线、第七馈电同轴线和第八馈电同轴线连接。
所述的环状介质块加在辐射振子的上、下两个辐射器中间，通过调节环状介质块的厚度对天线特性阻抗进行调试，使之与主馈线特性阻抗相匹配。
所述的中空外导体的腔体内设有各辐射振子馈电的同轴线和匹配网络，以屏蔽匹配网络和同轴线向外辐射电磁能量。
本发明具有如下优点：
1)本发明由于在辐射振子的两个上下辐射器中间加有环状环氧介质套，不仅可对天线特性阻抗进行进一步调试，使天线的输入阻抗接近于50欧姆，使之与主馈线特性阻抗相匹配，而且辐射效率高、易于安装和固定，能实现天线的多频工作，便于系统集成。
2)本发明由于将每个辐射振子套在中空外导体上，起到截流的作用，弥补了由于辐射振子短上端电流弱的缺点，使电流形成回路，减少了电流的反射。
3.本发明由于将同轴线并联馈电组阵，可以有效的实现宽带辐射特性、驻波带宽宽和高增益等优点。
4.本发明由于将上下匹配网络单独馈电，可以有效的设计不等功率分配的匹配网络，能有效的调整天线V面辐射方向图特性。
附图说明
图1是本发明天线的整体结构示意图；
图2是本发明天线的辐射振子结构示意图；
图3是在f＝1884MHz的实测V、H面方向图；
图4是在f＝1920MHz的实测V、H面方向图；
图5是在f＝2545MHz的实测V、H面方向图；
图6是在f＝2575MHz的实测V、H面方向图。
具体实施方式
参照图1，本发明包括上匹配网络17，下匹配网络18，中空外导体6、射频电缆头19和8个辐射振子单元，但不限于8个。其中：
每个辐射振子单元，如图2所示，它是由上辐射器1，下辐射器2，环状介质块3，金属短路器4和同轴馈线7组成。环状介质块3加在辐射振子的上、下两个辐射器中间，将上辐射器1和下辐射器2连接为一体，通过调节环状介质块3的厚度对天线特性阻抗进行调试，金属短路器4焊接在介质块3的中间，同轴线7焊接在环状介质套3的一边，构成频带为1880MHz-2600MHz的宽带单独馈电辐射单元。
上匹配网络17和下匹配网络18，是由1.5mm厚的聚四氟乙烯双面覆铜板采用印制板光绘的加工工艺一次成型。
中空外导体6，是用一根其外径22mm，壁厚1mm的紫铜管加工而成的圆柱腔体。
电缆头19是采用国际标准的7/16-50KF型接头。
如图1所示，每个辐射振子单元套在中空外导体6上，且每两个辐射振子单元之间套有介质套5，该介质套5的厚度在10-20mm之间可调，通过调节介质套的厚度实现对各辐射振子单元之间间距的调节，形成天线阵排列。上匹配网络17连接在中空外导体6的中端，即8个辐射振子单元的中间位置，下匹配网络18连接在中空外导体6天线阵的底端，实现天线输入阻抗匹配与直流接地。每个辐射振子单元按照其馈电同轴线的序号依次连接，且射频电缆头19焊接于下馈线16的一端，下馈线16的另一端焊接在下匹配网络18的输入端，下匹配网络18输出端口分别与馈线11、第五馈电同轴线12、第六馈电同轴线13、第七馈电同轴线14和第八馈电同轴线15焊接。上匹配网络17的输入端与上馈线11焊接，上匹配网络17的输出端口分别与第一馈电同轴线7、第二馈电同轴线8、第三馈电同轴线9和第四馈电同轴线10焊接，该四条同轴线的长度相等。中空外导体6的腔体内设有各辐射振子单元馈电的同轴线和匹配网络，以屏蔽匹配网络和同轴线向外辐射电磁能量。整个天线阵的外部套有天线罩。
本发明的效果可通过以下实测图像进一步说明：
图3，图4，图5，图6是对本发明由8个辐射振子单元构成的全向天线阵，在1880-1920MHz和2545-2575MHz频段内，电压驻波比VSWR≤1.5的条件下测试的方向图。
从图3可见，在1880MHz这个频率点本发明在水平面方向图呈全向，天线不圆度小于≤1dB；垂直面半功率波束宽度为5度。
从图4可见，在1920MHz这个频率点本发明在水平面方向图呈全向，天线不圆度小于≤1dB；垂直面半功率波束宽度为5度。
从图5可见，在2545MHz这个频率点本发明在水平面方向图呈全向，天线不圆度小于≤1dB；垂直面半功率波束宽度为4.5度。
从图6可见，在2575MHz这个频率点本发明在水平面方向图呈全向，天线不圆度小于≤1dB；垂直面半功率波束宽度为4.5度。
综上，本发明可以有效的实现宽带辐射特性，天线辐射方向图一致性良好，电压驻波比带宽宽，辐射效率和增益高。
上述实例仅是本发明的一个优选实例，不构成对本发明的任何限制，即本发明不限于所述实施例给出的8个辐射振子单元，显然在本发明的思想下，可作出不同的改进，例如把10个或12个或14个多个宽频基本辐射阵子单元沿轴线并联，可以构成高增益全向天线阵，还可以做到宽频天线使用，这些均在本发明的保护之列。
Claims (3)
1.一种LTE双频高增益全向天线阵，包括n个辐射振子单元和两个匹配网络和中空外导体，其特征在于：每个辐射振子包括上辐射器（1）和下辐射器（2），上、下辐射器之间通过环氧介质环状介质套（3）连接，该介质块（3）的中间穿有金属短路器（4），环状介质套（3）的一边焊接有第一馈电同轴线（7），形成频带为1880MHz-2600MHz的宽带单独馈电辐射单元；上匹配网络（17）和下匹配网络（18）分别连接在中空外导体(6)的中端和底端，实现天线输入阻抗匹配与直流接地；
所述的上匹配网络（17）的输入端接上馈线（11），输出端口分别与第一馈电同轴线（7）、第二馈电同轴线（8）、第三馈电同轴线（9）和第四馈电同轴线（10）连接，该四条同轴线的长度相等；
所述的下匹配网络（18）的输入端接下馈线（16），输出端口分别与上馈线（11）、第五馈电同轴线（12）、第六馈电同轴线（13）、第七馈电同轴线（14）和第八馈电同轴线（15）连接；
所述的环状介质块（3）加在辐射振子的上、下两个辐射器中间，通过调节环状介质块（3）的厚度对天线特性阻抗进行调试，使之与主馈线特性阻抗相匹配；
所述的每个辐射振子单元套在中空外导体（6）上，且每两个辐射振子单元之间套有介质套（5），构成天线阵。
2.根据权利要求1所述的全向天线阵，其特征在于：介质套（5）的厚度在10-20mm之间可调，通过调节介质套的厚度实现对各辐射振子单元之间的间距调节。
3.根据权利要求1所述的全向天线阵，其特征在于：中空外导体（6）的腔体内设有各辐射振子馈电的同轴线和匹配网络，以屏蔽匹配网络和同轴线向外辐射电磁能量。
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