CN106229642A - 垂直极化全向天线 - Google Patents

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岳震震
张强
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Abstract

本发明提出了一种垂直极化全向天线，用于解决现有垂直极化全向天线加工难度大和体积大的技术问题。包括底板(1)、馈电连接件(2)、辐射振子(3)和连接片(4)；底板(1)为带卷边的圆盘结构，位于馈电连接件(2)的下方；馈电连接件(2)为圆台结构，位于辐射振子(3)的下方；辐射振子(3)包括圆锥部(31)、圆柱部(32)和圆弧部(33)，该圆锥部(31)顶端为平面结构；连接片(4)采用3个间隔为120°的短路连接件组成，每一个短路连接件为弯折金属结构，每一个短路连接件的两端分别与底板(1)和圆柱部(32)短路连接。本发明结构简单，体积小，易于加工，可覆盖现有的移动通信频段。

Description

垂直极化全向天线
技术领域
本发明属于天线技术领域，特别涉及一种垂直极化全向天线，适用于室内覆盖系统。
背景技术
随着移动通信的不断发展，网络覆盖的不断延伸，为改善比如酒店、大型商场、车站、隧道等通信盲区的服务质量，通常采用室内分布系统，其中垂直极化全向天线是最为常见的一种。在实际使用中，为实现多网络共用，要求所使用的天线具有足够宽的带宽以实现移动通信的全频段覆盖。目前，覆盖806MHz～960MHz以及1710MHz～2690MHz可以同时满足中国移动、中国联通、中国电信的使用要求。
现有的垂直极化全向天线一般采用盘锥或者双锥形式，其中盘锥天线的辐射振子多采用金属材料制成的旋转壳体。比如中国专利申请，授权公告号为CN203085736U，名称为“全向吸顶天线”，该申请公开了一种全向吸顶天线，其包含连接螺杆、电缆、底板、辐射体和三个短接片，辐射体由呈倒圆锥状部分和呈圆柱状部分以及圆弧顶端构成，倒圆锥状部分末端又有一圆台状突起，如图1所示。这种结构的天线在实际加工中，其圆台状突起需要2～3步工序才能加工完成，不利于生产。另一方面，为保证辐射方向图的稳定性，这种结构的天线需要较大的底板，使得天线的体积难以缩小，制造成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出一种垂直极化全向天线，以减小体积，降低成本，易于生产加工。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种垂直极化全向天线，自下而上包括底板1、馈电连接件2、辐射振子3，底板1与辐射振子3之间通过连接片4连接，其特征在于：
所述底板1采用带卷边的圆盘结构；
所述馈电连接件2采用圆台结构；
所述辐射振子3包括圆锥部31、圆柱部32和圆弧部33，该圆锥部31顶端为平面结构；
作为优选，所述连接片4采用3个间隔为120°的短路连接件组成，每一个短路连接件为弯折金属结构，每一个短路连接件的两端分别与底板1和圆柱部32短路连接。
作为优选，所述底板1的半径R1为72mm～82mm，卷边高度H1为1mm～7mm。
作为优选，所述馈电连接件(2)的上表面半径R2为1mm～4mm，下表面半径R3为3mm～7mm，高度H2为1mm～3mm。
作为优选，所述辐射振子(3)的整体高度H3为57mm～67mm，圆锥部(31)顶端半径R5为1.5mm～6mm，圆柱部(32)的半径R4为36mm～46mm，圆弧部(33)的半径R6为10mm～20mm。
作为优选，所述短路连接件，其高度H4为30mm～40mm，长度L1为25mm～35mm。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明中的辐射振子，圆锥部顶端采用平面结构，避免了向外突出的连接部，简化了加工步骤，有利于大量生产。
2、本发明中的底板结构，采用新型的带卷边结构，在保证天线辐射方向图稳定性的同时，显著减小了底板面积，从而减小了天线整体体积，节约了原材料，降低了成本。
附图说明
图1是现有垂直极化全向天线的结构示意图；
图2是本发明的整体结构示意图；
图3是本发明的结构分解示意图；
图4是本发明实施例1的驻波特性仿真图；
图5是本发明实施例1的增益特性仿真图；
图6是本发明实施例1分别在0.8GHz、0.96GHz水平面仿真的辐射方向图；
图7是本发明实施例1分别在1.7GHz、2.2GHz、2.7GHz水平面仿真的辐射方向图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：
参照图2和图3，本发明的垂直极化全向天线，包括底板1、馈电连接件2、辐射振子3和连接片4，底板1与辐射振子3之间通过连接片4连接，其中：
底板1采用带卷边的圆盘结构，位于馈电连接件2的下方；
馈电连接件2采用圆台结构，位于辐射振子3的下方；
辐射振子3包括圆锥部31、圆柱部32和圆弧部33，该圆锥部31顶端为平面结构；
连接片4采用3个间隔为120°的短路连接件组成，每一个短路连接件为弯折金属结构，每一个短路连接件的两端分别与底板1和圆柱部32短路连接。
通过改变底板1、馈电连接件2、辐射振子3，连接片4的相关参数，可以实现天线对于不同频段的覆盖，以下给出三种实施例：
实施例1，可覆盖800MHz～960MHz和1700MHz～2700MHz的垂直极化全向天线。
该天线结构包括底板1、馈电连接件2、辐射振子3，连接片4。
底板1采用铝制板材，其形状为带卷边的圆盘结构，圆盘半径R1为77mm，卷边高度H1为4mm。
馈电连接件2采用铝制板材，其形状为圆台结构，圆台的上表面半径R2为1.5mm，下表面半径R3为5mm，高度H2为2mm，整个圆台位于底板1的上方。
辐射振子3采用铝制板材，其形状为由圆锥部31、圆柱部32和圆弧部33组成的一体结构，该圆锥部顶端半径R5为3mm，圆柱部半径R4为41mm，圆弧部半径R6为15mm，该辐射振子的整体高度H3为62mm，且位于馈电连接件2的上方。
连接片4采用铝制板材，由3个间隔为120°的短路连接件组成，每一个短路连接件为弯折金属结构，其两端分别与底板1和圆柱部32短路连接。该短路连接件的高度H4为36mm，长度L1为31mm。
实施例2，可覆盖880MHz～960MHz和1710MHz～2700MHz的垂直极化全向天线。
本实施例的结构与实施例1相同，其参数改变如下：
底板1的半径R1为72mm，卷边高度H1为1mm；
馈电连接件2的上表面半径R2为1mm，下表面半径R3为3mm，高度H2为1mm；；
辐射振子3的整体高度尺寸H3为57mm，圆锥部顶端半径R5为1.5mm，圆柱部半径R4为36mm，圆弧部半径R6为10mm。
连接片4中，每一个短路连接件的高度H4为30mm，长度L1为25mm。
实施例3，可覆盖750MHz～960MHz和1700MHz～2400MHz的垂直极化全向天线。
本实施例的结构与实施例1相同，其参数改变如下：
底板1的半径R1为82mm，卷边高度H1为7mm；
馈电连接件2的上表面半径R2为4mm，下表面半径R3为7mm，高度H2为3mm；；
辐射振子3的整体高度尺寸H3为67mm，圆锥部顶端半径R5为6mm，圆柱部半径R4为46mm，圆弧部半径R6为20mm。
连接片4中，每一个短路连接件的高度H4为40mm，长度L1为35mm。
以下结合仿真结果，对本发明的技术效果作进一步描述：
仿真1，利用仿真软件HFSS对上述实施例1的电压驻波比在0.8GHz～2.8GHz范围内进行仿真计算，结果如图4所示。从图4可见，本发明实施例1在整个0.8GHz～0.96GHz以及1.7GHz～2.7GHz频段范围内天线的电压驻波比均小于1.4，说明本发明具有良好的阻抗带宽特性。
仿真2，利用仿真软件HFSS对上述实施例1的增益在0.8GHz～2.8GHz范围内进行仿真计算，结果如图5所示。从图5可见，本发明实施例1的增益随频率的增高而增高，满足实际要求。
仿真3，利用仿真软件HFSS对上述实施例1的水平面方向图在0.8GHz～0.96GHz进行仿真计算，0.8GHz、0.96GHz的水平面方向图如图6所示，其中图6(a)为0.8GHz水平面方向图，图6(b)为0.96GHz水平面方向图。
仿真4，利用仿真软件HFSS对上述实施例1的水平面方向图在1.7GHz～2.7GHz进行仿真计算，1.7GHz、2.2GHz、2.7GHz的水平面方向图如图7所示，其中图7(a)为1.7GHz水平面方向图，图7(b)为2.2GHz水平面方向图，图7(c)为2.7GHz水平面方向图。
从图6和图7可见，本发明实施例1在整个0.8GHz～0.96GHz以及1.7GHz～2.7GHz频段范围内均保持良好的全向辐射特性。
对上述0.8GHz、0.96GHz、1.7GHz、1.9GHz、2.1GHz、2.3GHz、2.5GHz、2.7GHz处方向图不圆度进行整理，结果如表1所示。
表1实施例1方向图不圆度统计表
频率/GHz 0.8 0.96 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7
方向图不圆度/dB 0.17 0.51 1.38 2.17 2.6 2.26 1.97 1.64
从表1可见，本发明实施例1的方向图不圆度在0.8GHz～0.96GHz小于1dB，在1.7GHz～2.7GHz内小于3dB，满足实际要求。
上述仿真结果说明本发明通过简化辐射振子的结构形式和采用新型底板，保持了良好的辐射性能。
以上描述和实施例，仅为本发明的优选实例，不构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解本发明内容和设计原理后，都可能在基于本发明的原理和结构的情况下，进行形式上和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种垂直极化全向天线，自下而上包括底板(1)、馈电连接件(2)、辐射振子(3)，底板(1)与辐射振子(3)之间通过连接片(4)连接；其特征在于：底板(1)采用带卷边的圆盘结构；馈电连接件(2)采用圆台结构；辐射振子(3)包括圆锥部(31)、圆柱部(32)和圆弧部(33)，该圆锥部(31)顶端为平面结构。
2.根据权利要求1所述的垂直极化全向天线，其特征在于连接片(4)采用3个间隔为120°的短路连接件组成，每一个短路连接件为弯折金属结构，每一个短路连接件的两端分别与底板(1)和圆柱部(32)短路连接。
3.根据权利要求1所述的垂直极化全向天线，其特征在于所述底板(1)的半径R1为72mm～82mm，卷边高度H1为1mm～7mm。
4.根据权利要求1所述的垂直极化全向天线，其特征在于所述馈电连接件(2)的上表面半径R2为1mm～4mm，下表面半径R3为3mm～7mm，高度H2为1mm～3mm。
5.根据权利要求1所述的垂直极化全向天线，其特征在于所述辐射振子(3)的整体高度H3为57mm～67mm，圆锥部(31)顶端半径R5为1.5mm～6mm，圆柱部(32)的半径R4为36mm～46mm，圆弧部(33)的半径R6为10mm～20mm。
6.根据权利要求2所述的垂直极化全向天线，其特征在于所述短路连接件，其高度H4为30mm～40mm，长度L1为25mm～35mm。
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