CN104993219A - 一种增益的4g室内吸顶天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种增益的4G室内吸顶天线，其结构包括天线罩与底盘，该天线罩与底盘围合形成的空间内安装双锥天线和微带圆盘天线，所述双锥天线是由上锥体、下锥体组成，该上锥体和下锥体之间通过连接螺母、塑料套帽相连，形成垂直化波的辐射；该微带圆盘天线包括采用F4B材料成的2层板型PCB基板，PCB基板由多条支撑棒支承于上锥体和下锥体之间，于该PCB板的正面具有多个勾状连接形成闭合区域的覆铜部分，背面具有多个T字形连接形成闭合区域的覆铜部分，形成水平极化波的辐射，藉由此种设计能有效降低天线驻波比，有效提升天线性能，降低方向图不圆度。
Description
技术领域
本发明涉及天线领域技术，尤其是指一种增益的4G室内吸顶天线。
背景技术
室内分布系统是当今无线通信系统重要的组成部分，室内分布天线的性能直接影响系统的整体表现。随着移动通信系统的飞速发展，系统的复杂度越来越高，对天线的性能也提出了新的要求与挑战。而且随着用户对天线辐射的防护意识的增强，对室内分布系统的尺寸提出了更严格的要求。因此设计并采用新型小型化高性能的室内分布天线对室内分布系统而言至关重要。
目前室内吸顶天线的实现形式有单锥、单锥加球冠或双锥结构的，但是这些天线都是单极化的，在室内信号覆盖方面存在着固有的盲区和阴影区，而且在当今高效、高质量、高容量、高速率传输数据的情况下，容易产生网络阻塞以致掉话，不能应用于TD-SCDMA、TD-LTE等系统中。
为了提高无线通信系统的频谱利用率，在不增加频谱资源的情况下，尽可能大地提高系统传输数据的能力，则需要采用新型双极化吸顶天线。尤其是在室内多径反射显著的场合中，双极化吸顶天线可以通过极化分集实现信号的良好覆盖，同时可以兼容2G、3G以及LTE 4G等移动通信系统，实现站点共用，节省工程资源。但是要在保证吸顶天线性能的前提下实现双极化，天线的尺寸普遍会变得很大，在使用过程中容易遭到用户的排斥，因此小型化双极化吸顶天线的研制意义重大。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种增益的4G室内吸顶天线，有效降低天线驻波比，有效提升天线性能，降低方向图不圆度。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种增益的4G室内吸顶天线，包括天线罩与底盘，该天线罩与底盘围合形成的空间内安装双锥天线和微带圆盘天线，所述双锥天线是由上锥体、下锥体组成，该上锥体和下锥体之间通过连接螺母、塑料套帽相连，形成垂直化波的辐射；该微带圆盘天线包括采用F4B材料成的2层板型PCB基板，PCB基板由多条支撑棒支承于上锥体和下锥体之间，于该PCB板的正面具有多个勾状连接形成闭合区域的覆铜部分(32)，背面具有多个T字形连接形成闭合区域的覆铜部分(33)，形成水平极化波的辐射。
作为一种优选方案，所述塑料套帽是由ABS材料制成，该塑料套帽高7.1mm，直径13mm，于塑料套帽中心设有通孔(241)，通孔半径为0.6mm。
作为一种优选方案，所述上锥体和下锥体是由铝合金制成。
作为一种优选方案，所述上锥体的结构包括一环形壁、形成于环形壁底部的圆锥体，于该圆锥体的底部开设有通孔。
作为一种优选方案，所述环形壁高39.9mm，该环形壁的直径52.2mm，该通孔大小为3mm。
作为一种优选方案，所述下锥体包括一平顶，由平顶向下延伸形成的圆锥体，于圆锥体的底部向外延伸有水平底边。
作为一种优选方案，所述平顶直径为19.6mm，于平顶中心开设有孔径 为6mm的通孔(224)，该圆锥体的外半径为92.1mm，圆锥体上开设有多个半径为4mm的通孔(225)，该水平底边的外半径为100mm。
作为一种优选方案，所述微带圆盘天线的圆环(34)之内部涂覆阻焊材料，圆(35)处于覆铜部分(33)的闭合区域内，但此圆(35)内为非覆铜部分。
作为一种优选方案，所述PCB基板的中心设有非金属化通孔(36)，非金属化通孔的半径为23.8mm。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，由于双锥天线是由上锥体、下锥体组成，该上锥体和下锥体之间通过连接螺母、塑料套帽相连，形成垂直化波的辐射；该微带圆盘天线的PCB基板由多条支撑棒支承于上锥体和下锥体之间，于该PCB板的正面具有多个勾状连接形成闭合区域的覆铜部分，背面具有多个T字形连接形成闭合区域的覆铜部分，形成水平极化波的辐射。本发明采用APDS设计系统对整个天线整体结构进行细致优化，将天线上下锥体的比例，结构尺寸调整到最优，在微带圆盘天线上修改覆铜结构，覆铜面积适量增加，从而有效降低天线驻波比，相较与以往吸顶天线整体性能有很大提升，方向图不圆度下降。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明之实施例的4G室内吸顶天线的整体结构示意图；
图2是本发明之实施例的内部结构示意图；
图3是本发明之实施例的主视图；
图4是本发明之实施例的塑料套帽的主视图；
图5是本发明之实施例的塑料套帽的仰视图；
图6是本发明之实施例的连接螺母的示意图；
图7是本发明之实施例的上锥体的主视图；
图8是本发明之实施例的上锥体的俯视图；
图9是本发明之实施例的下锥体的主视图；
图10是本发明之实施例的下锥体的俯视图；
图11是本发明之实施例的微带圆盘天线的PCB板正面示意图；
图12是本发明之实施例的微带圆盘天线的PCB板反面示意图；
图13是本发明之实施例的垂直极化双锥天线驻波比S(1，1)的数据；
图14是本发明之实施例的垂直极化双锥天线电压驻波比(VSWR)的数据；
图15是本发明之实施例的垂直极化双锥天线0.806GHz方向图；
图16是本发明之实施例的垂直极化双锥天线0.96GHz方向图；
图17是本发明之实施例的垂直极化双锥天线1.71GHz方向图；
图18是本发明之实施例的垂直极化双锥天线2.205GHz方向图；
图19是本发明之实施例的垂直极化双锥天线2.7GHz方向图；
图20是本发明之实施例的水平极化微带圆盘天线驻波比S(2，2)的数据；
图21是本发明之实施例的水平极化微带圆盘天线电压驻波比(VSWR)的数据；
图22是本发明之实施例的水平极化微带圆盘天线1.88GHz方向图；
图23是本发明之实施例的水平极化微带圆盘天线2.29GHz方向图；
图24是本发明之实施例的水平极化微带圆盘天线2.7GHz方向图。
附图标识说明：
10、天线罩 20、双锥天线
21、上锥体 211、环形壁
212、圆锥体 213、通孔
22、下锥体 221、平顶
222、圆锥体 223、水平底边
224、通孔 225、通孔
23、连接螺母 231、螺纹孔
24、塑料套帽 241、通孔
30、微带圆盘天线 31、PCB基板
32、覆铜部分 33、覆铜部分
34、圆环 35、圆
36、非金属化通孔 37、非金属化通孔
38、支承棒。
具体实施方式
请参照图1至图3所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，是一种增益的4G室内吸顶天线，其结构包括天线罩10与底盘(图未示)，于该天线罩10与底盘围合形成的空间内安装双锥天线20和微带圆盘天线30。该双锥天线20为工作于806-960MHz与1710-2700MHz两个频段的垂直极 化辐射部分，所述微带圆盘天线30为工作于1880-2700MHz频段的水平极化辐射部分，从而形成能满足LTE 4G双极化高增益吸顶天线的全向辐射要求。
其中，所述双锥天线20是由上锥体21、下锥体22组成。所述上锥体21和下锥体22之间通过连接螺母23、塑料套帽24相连，形成垂直化波的辐射。如图4和图5所示，该塑料套帽24是由ABS材料制成。塑料套帽24高7.1mm，直径13mm，于塑料套帽24中心设有通孔241，通孔241半径为0.6mm。如图6所示，所述连接螺母23具有螺纹孔231，螺纹孔231的半径为3mm，螺纹的类型与深度由用户所选馈线接头决定。
该上锥体21和下锥体22是由板厚为1mm的铝合金制成，采用不易氧化的铝合金，可以避免长期氧化导致性能降低。如图7和图8所示，上锥体21的结构包括一环形壁211、形成于环形壁211底部的圆锥体212，于该圆锥体212的底部开设有通孔213。该环形壁211高39.9mm，该环形壁211的直径52.2mm，该通孔213设计为3mm大小，通孔213内需要嵌入半径为1mm，外半径为1.4mm的黄铜环，方便馈线焊接。
如图9和图10所示，所述下锥体22包括一平顶221，由平顶221向下延伸形成的圆锥体222，于圆锥体222的底部向外延伸有水平底边223。于该下锥体22的平顶221中心开设有孔径为6mm的通孔224。本实施例中，该平顶221直径为19.6mm，圆锥体222的外半径为92.1mm，水平底边223的外半径为100mm。此外，于圆锥体222上开设有多个半径为4mm的通孔225，以供支撑棒38穿过该通孔225以将微带圆盘天线30支承在上锥体21和下锥体22之间。
藉由通过对该上、下锥体21、22的尺寸比例控制，使结构尺寸调整到最优，从而有效降低天线驻波比。
承上，所述支撑棒38可直接加工在底盘上，支撑棒38高度为45.4mm，半径设计为3mm较佳。本实施例仅选用四条支撑棒38支承微带圆盘天线30。
如图11和图12所示，微带圆盘天线30实现水平极化波的辐射。该微带圆盘天线30包括采用F4B材料成的2层板型PCB基板31，介电常数为4.4，板厚为1.5，PCB基板31外半径为69.2mm。该PCB基板31的正面具有多个勾状连接形成闭合区域的覆铜部分32，背面具有多个T字形连接形成闭合区域的覆铜部分33。该PCB基板31的正反面均不涂覆阻焊材料，但不包括圆环34之内部，该圆环34之内部必须涂覆阻焊材料。圆34处于覆铜部分32、33的闭合区域内，但此圆34内为非覆铜部分，用于防止馈线内导体与外导体短路。此外，于该PCB基板31的中心设有非金属化通孔36、37，非金属化通孔36、37的半径为23.8mm，其中，非金属化通孔36接触下锥体22，而非金属化通孔37用于连接支撑棒38。
藉由在微带圆盘天线30上修改覆铜结构32、33，覆铜面积适量增加，从而有效降低天线驻波比。
生产时，该室内吸顶天线的天线罩10、底盘(图未示)和支撑棒38均采用ABS塑胶材料，而上锥体21、下锥体22采用不易氧化的铝合金材料。
组装时，除图1所示的整体结构外，还需要增加同轴电缆，该同轴电缆的最好可为SYV-50-3，内直径0.9mm，绝缘外直径3mm，电缆外直径5mm，之间绝缘体为聚乙烯，介电常数为2.22，特性阻抗为50Ω。
以下用仿真数据说明本发明的吸顶天线的优越性能：
图13显示了垂直极化双锥天线驻波比S(1，1)的数据。
图14显示了垂直极化双锥天线电压驻波比(VSWR)的数据。
图15显示了垂直极化双锥天线0.806GHz方向图。
图16显示了垂直极化双锥天线0.96GHz方向图。
图17显示了垂直极化双锥天线1.71GHz方向图。
图18显示了垂直极化双锥天线2.205GHz方向图。
图19显示了垂直极化双锥天线2.7GHz方向图。
图20显示了水平极化微带圆盘天线驻波比S(2，2)的数据。
图21显示了水平极化微带圆盘天线电压驻波比(VSWR)的数据。
图22显示了水平极化微带圆盘天线1.88GHz方向图。
图23显示了水平极化微带圆盘天线2.29GHz方向图。
图24显示了水平极化微带圆盘天线2.7GHz方向图。
由数据图可知，本发明设计采用APDS设计系统对整个天线整体结构进行细致优化，将天线上下锥体22的比例，结构尺寸调整到最优，在微带圆盘天线上修改覆铜结构，覆铜面积适量增加。从而有效降低天线驻波比，相较与以往吸顶天线整体性能有很大提升，方向图不圆度下降。
综上所述，本发明的设计重点在于，由于双锥天线20是由上锥体21、下锥体22组成，该上锥体21和下锥体22之间通过连接螺母23、塑料套帽24相连，形成垂直化波的辐射；该微带圆盘天线30的PCB基板31由多条支撑棒38支承于上锥体21和下锥体22之间，于该PCB板的正面具有多个勾状连接形成闭合区域的覆铜部分32，背面具有多个T字形连接形成闭合区域的覆铜部分33，形成水平极化波的辐射。本发明采用APDS设计系统对整个天线整体结构进行细致优化，将天线上下锥体22的比例，结构尺寸调整到最优，在微带圆盘天线上修改覆铜结构，覆铜面积适量增加。从而有效降低天线驻波比，相较与以往吸顶天线整体性能有很大提升，方向图 不圆度下降。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种增益的4G室内吸顶天线，包括天线罩与底盘，其特征在于：该天线罩与底盘围合形成的空间内安装双锥天线和微带圆盘天线，所述双锥天线是由上锥体、下锥体组成，该上锥体和下锥体之间通过连接螺母、塑料套帽相连，形成垂直化波的辐射；该微带圆盘天线包括采用F4B材料成的2层板型PCB基板，PCB基板由多条支撑棒支承于上锥体和下锥体之间，于该PCB板的正面具有多个勾状连接形成闭合区域的覆铜部分(32)，背面具有多个T字形连接形成闭合区域的覆铜部分(33)，形成水平极化波的辐射。
2.根据权利要求1所述的一种增益的4G室内吸顶天线，其特征在于：所述塑料套帽是由ABS材料制成，该塑料套帽高7.1mm，直径13mm，于塑料套帽中心设有通孔(241)，通孔半径为0.6mm。
3.根据权利要求1所述的一种增益的4G室内吸顶天线，其特征在于：所述上锥体和下锥体是由铝合金制成。
4.根据权利要求1所述的一种增益的4G室内吸顶天线，其特征在于：所述上锥体的结构包括一环形壁、形成于环形壁底部的圆锥体。
5.根据权利要求4所述的一种增益的4G室内吸顶天线，其特征在于：所述环形壁高39.9mm，该环形壁的直径52.2mm，于该圆锥体的底部开设有通孔(213)，该通孔(213)大小为3mm。
6.根据权利要求1所述的一种增益的4G室内吸顶天线，其特征在于：所述下锥体包括一平顶，由平顶向下延伸形成的圆锥体，于圆锥体的底部向外延伸有水平底边。
7.根据权利要求6所述的一种增益的4G室内吸顶天线，其特征在于：所述平顶直径为19.6mm，该圆锥体的外半径为92.1mm，该水平底边的外半径为100mm，于平顶中心开设有孔径为6mm的通孔(224)，圆锥体上开设有多个半径为4mm的通孔(225)。
8.根据权利要求1所述的一种增益的4G室内吸顶天线，其特征在于：所述微带圆盘天线的圆环(34)之内部涂覆阻焊材料，圆(35)处于覆铜部分(33)的闭合区域内，但此圆(35)内为非覆铜部分。
9.根据权利要求8所述的一种增益的4G室内吸顶天线，其特征在于：所述PCB基板的中心设有非金属化通孔(36)，非金属化通孔的半径为23.8mm。
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