CN103730724A - 高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，由一个垂直极化天线和一个水平极化天线共体而构成。其中，所述垂直极化天线包括共体接地板和通过介质支撑座及数个短接片安装于共体接地板上端的垂直极化辐射体，所述水平极化天线包括设置在共体接地板上表面并由数个对称振子构成的环形阵以及设于共体接地板下方并与共体接地板间隔一定距离设置的水平极化寄生元件和设于共体接地板下表面的水平极化馈电网络。本发明全向吸顶天线相对现有同类产品具有高隔离、宽频带、结构简单、体积小、成本低、外形美观等明显优势。

Description

高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线
技术领域
本发明涉及一种移动通信室内分布天线，尤其是一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线。
背景技术
现代移动通信技术日新月异，如今MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)技术被广泛应用于新一代移动通信系统，如WLAN、WiFi、WiMax、TD-SCDMA、LTE等等。MIMO技术的重要特征之一就是无线通信系统的发射及接收终端配置多个天线。
采用MIMO技术的无线通系统相对于传统的单天线(SISO)系统具有明显的优势。MIMO技术将多径无线信道的发射与接收视为一个整体进行优化，通过对数字信号处理的算法使系统容量和频谱利用率显著提高，MIMO技术提高了无线信道的可靠性、降低了误码率，大大改善了无线通信系统的性能，增加了无线覆盖范围。
在城市街道及室内环境的无线通信系统，多径效应对于传统单天线(SISO)系统而言是恶化系统性能的有害因素，而对于多天线(MIMO)系统而言恰恰相反，MIMO技术是一种近于最优的空域与时域联合分集和干扰对消处理，从而实现更高的通信容量和频谱利用率，明显改善了多径效应对传统单天线(SISO)系统造成的信号衰落现象。简言之，MIMO技术使多径效应变害为利。
由上述可见，MIMO技术对于新一代移动通信系统具有划时代意义，尤其是对于城市街道及室内环境多径效应严重的场景。室内信号分布系统是移动通信网络的重要组成部分。双极化全向吸顶天线集传统的垂直极化全向吸顶天线和水平极化全向吸顶天线于一身，其中：垂直极化全向吸顶天线具有传统全向吸顶天线的性能可以满足2G、3G、WiFi及TD-LTE等移动通信系统技术要求，水平极化全向吸顶天线可以满足3G、WiFi及TD-LTE等移动通信系统技术要求，在采用MIMO技术的多天线室内信号分布系统中，一个双极化全向吸顶天线可以替代两个传统的垂直极化全向吸顶天线，其所占用的物理空间减少一半，且天线安装的工程量减少一半，更重要的是双极化全向吸顶天线对于改善多径信号极化失配的不良影响优于两个传统的垂直极化全向吸顶天线。因此，配置双极化全向吸顶天线是采用MIMO技术室内信号分布系统的优选方案。
目前，已有技术的双极化全向吸顶天线存在以下不足：1、极化端口之间的隔离度不高，多数在20-25dB量级；2、水平极化全向天线带宽窄，一般为1880-2500MHz；3、结构复杂且体积较大，导致成本高、视觉效果差；4、布线不便，水平极化同轴馈线和垂直极化同轴馈线从不同的方向引入天线内部，影响美观，也增加了工程安装时的麻烦。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种具有高隔离度、宽频带，且结构简单、体积小、外形美观、布线和安装方便、成本低的室内双极化全向吸顶天线。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，包括垂直极化天线和水平极化天线，所述垂直极化天线包括共体接地板和安装于共体接地板上端的垂直极化辐射体，所述水平极化天线包括设置在共体接地板上的水平极化辐射体。
进一步的，所述水平极化辐射体为设置在共体接地板上表面并由数个对称振子构成的环形阵。
进一步的，所述水平极化天线还包括设于所述共体接地板下方并与共体接地板间隔一定距离设置的水平极化寄生元件。
进一步的，所述水平极化寄生元件包括数个与所述对称振子对应的弧形金属块，各弧形金属块呈环状排布。
进一步的，所述水平极化天线还包括设于所述共体接地板下表面的水平极化馈电网络。
进一步的，所述共体接地板采用上、下表面为导体中间充满介质或空气的微带结构。
进一步的，所述垂直极化天线还包括介质支撑座，所述垂直极化辐射体通过介质支撑座安装于所述共体接地板的上端。
进一步的，所述垂直极化天线还包括数个呈直角折弯状的垂直极化寄生元件和数个呈连续曲折状的短接片，所述垂直极化寄生元件沿圆周方向对称设置在所述共体接地板的上表面，所述短接片与垂直极化寄生元件交错设置，且短接片一端固定于所述垂直极化辐射体上，另一端固定于所述共体接地板上。
进一步的，所述垂直极化辐射体包括呈倒圆锥体的下部、呈圆柱体的中部和呈部分球冠体的上部。
进一步的，还包括天线底盖和安装在所述天线底盖中心位置的水平极化同轴馈线和垂直极化同轴馈线；所述水平极化同轴馈线的外导体与所述水平极化辐射体连接，所述水平极化同轴馈线的内导体与所述水平极化馈电网络连接；所述垂直极化同轴馈线的外导体与所述水平极化辐射体连接，所述垂直极化同轴馈线的内导体与所述垂直极化辐射体连接。
本发明采用上述技术方案具有如下有益效果：
本发明由于采用了独有的水平极化全向天线与垂直极化全向天线接地板共体的技术方案，实现了≥30dB的极化端口隔离度、水平极化全向天线工作带宽可达1880-2690MHz。同时本发明具有结构简单、体积小、成本低，以及布线、安装方便，外形美观等优点。此外，相对已有技术的双极化全向吸顶天线，本发明在降低成本、量产化方面具有明显优势。
附图说明
图1为本发明双极化全向吸顶天线的分解示意图。
图2为本发明双极化全向吸顶天线的组装示意图。
图3为图2中垂直极化天线和水平极化天线的仰视示意图。
图4为图2中垂直极化辐射体的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图给出的实施例对本发明做进一步的说明。
如图1至图4所示，一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，包括垂直极化天线、水平极化天线以及用于将该二个天线封装的天线上罩（图中未示意）和天线底盖9。
垂直极化天线包括共体接地板1、介质支撑座2、垂直极化辐射体3、三至六个呈直角折弯状的垂直极化寄生元件4、三至六个呈连续曲折状的短接片5。共体接地板1采用上、下表面为导体中间充满介质或空气的微带结构。垂直极化辐射体3作为辐射振子使用，通过介质支撑座2安装在共体接地板1的上端。垂直极化寄生元件4具体可采用金属材质来设计，其沿圆周方向对称设置在共体接地板1的上表面。短接片5与垂直极化寄生元件4交错设置，且短接片5一端固定于垂直极化辐射体3上，另一端固定于共体接地板1上，通过短接片5的设计，既解决了垂直极化天线直流接地的功能，又确保了垂直极化天线低驻波比的特性。
垂直极化辐射体3包括呈倒圆锥体的下部31、呈圆柱体的中部32和呈部分球冠体的上部33，该结构中由圆锥到圆柱、再由圆柱到部分球冠的渐变形式实现了垂直极化天线的宽频带特性，同时也尽可能的减小了天线的整体尺寸。
水平极化天线包括设置在共体接地板1上的水平极化辐射体6、设于共体接地板1下方并与共体接地板1间隔一定距离设置的水平极化寄生元件7和设于共体接地板1下表面的水平极化馈电网络8。
水平极化辐射体6具体为设置在共体接地板1上表面并由四至六个对称振子61构成的环形阵。水平极化寄生元件7包括数个与对称振子61对应的弧形金属块71，各弧形金属块71呈环状排布，并通过螺丝12固定在天线底盖9的内表面。该寄生结构具有类似反射器的作用，一方面它对水平极化对称振子的辐射特性产生影响；另一方面，一定程度隔离安装环境（例如天线安装位置周围的物体材料）对水平极化天线的影响。
本发明双极化全向吸顶天线还包括安装在天线底盖9中心位置的水平极化同轴馈线10和垂直极化同轴馈线11。水平极化同轴馈线10的外导体与水平极化辐射体6连接，水平极化同轴馈线10的内导体与水平极化馈电网络8连接；垂直极化同轴馈线11的外导体与水平极化辐射体6连接，垂直极化同轴馈线11的内导体与垂直极化辐射体6连接。该结构使得水平极化同轴馈线10和垂直极化同轴馈线11在布线时，均能从天线底盖9的中心位置引入，确保产品外形的美观及工程安装的方便性。
本发明双极化全向吸顶天线之水平极化全向天线辐射体与垂直极化全向天线接地板共体设置，明显降低了交叉极化信号的耦合，提高了极化端口隔离度。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，包括垂直极化天线和水平极化天线，所述垂直极化天线包括共体接地板和安装于共体接地板上端的垂直极化辐射体，其特征在于：所述水平极化天线包括设置在共体接地板上的水平极化辐射体。
2.根据权利要求1所述的一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述水平极化辐射体为设置在共体接地板上表面并由数个对称振子构成的环形阵。
3.根据权利要求2所述的一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述水平极化天线还包括设于所述共体接地板下方并与共体接地板间隔一定距离设置的水平极化寄生元件。
4.根据权利要求3所述的一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述水平极化寄生元件包括数个与所述对称振子对应的弧形金属块，各弧形金属块呈环状排布。
5.根据权利要求2所述的一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述水平极化天线还包括设于所述共体接地板下表面的水平极化馈电网络。
6.根据权利要求1所述的一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述共体接地板采用上、下表面为导体中间充满介质或空气的微带结构。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述垂直极化天线还包括介质支撑座，所述垂直极化辐射体通过介质支撑座安装于所述共体接地板的上端。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述垂直极化天线还包括数个呈直角折弯状的垂直极化寄生元件和数个呈连续曲折状的短接片，所述垂直极化寄生元件沿圆周方向对称设置在所述共体接地板的上表面，所述短接片与垂直极化寄生元件交错设置，且短接片一端固定于所述垂直极化辐射体上，另一端固定于所述共体接地板上。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，其特征在于：所述垂直极化辐射体包括呈倒圆锥体的下部、呈圆柱体的中部和呈部分球冠体的上部。
10.根据权利要求5所述的一种高隔离度、宽频带室内双极化全向吸顶天线，其特征在于：还包括天线底盖和安装在所述天线底盖中心位置的水平极化同轴馈线和垂直极化同轴馈线；所述水平极化同轴馈线的外导体与所述水平极化辐射体连接，所述水平极化同轴馈线的内导体与所述水平极化馈电网络连接；所述垂直极化同轴馈线的外导体与所述水平极化辐射体连接，所述垂直极化同轴馈线的内导体与所述垂直极化辐射体连接。
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