CN107785660A - 一种全向辐射天线、终端设备和基站 - Google Patents

一种全向辐射天线、终端设备和基站 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种全向辐射天线、终端设备和基站，其中，所述全向辐射天线包括：金属贴片、L型金属壁和天线支臂；其中，所述L型金属壁包括：第一金属壁和第二金属壁；所述第一金属壁的长度小于所述第二金属壁的长度；所述金属贴片和所述天线支臂对称且平行设置在所述L型金属壁两侧；所述金属贴片分别与所述第一金属壁和所述第二金属壁连接；所述天线支臂与所述第一金属壁连接。通过本发明解决了现有的全向天线存在的电性能差、空间占用率大、制造难度大和成本高的问题。

Description

一种全向辐射天线、终端设备和基站
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种全向辐射天线、终端设备和基站。
背景技术
随着无线移动通信技术的高速发展，为了解决无线网络容量问题，通常需要更小的蜂窝网络架构，以及在设备内部集成更多的天线。例如，可以在小型RRU(Radio RemoteUnit，射频拉远单元)设备内部集成多个全向天线。
然而，在小型RRU设备内部集成多个全向天线存在诸多问题：由于小型RRU设备内部空间十分有限，各个射频器件与RF(Radio Frequency，无线射频)屏蔽腔距离天线非常近，将会导致天线的电性能剧烈恶化；而且由于环境造成的内置天线阻抗匹配问题，会导致在设备内不同位置上的天线，其性能与结构也不尽相同，增加了产品制造难度。同时增加了制造成本。
例如，目前普遍采用的一些全向天线有：面倒F天线或平面单极子、偶极子天线。这些全向天线在辐射时其四周是开放的，因此，辐射出的电磁波很容易与设备内部周边的金属器件产生强耦合效应，导致天线的匹配及辐射性能下降。而且，为了保证全向天线的性能，一般都会在设备内部距离天线预留出至少5mm的净空区域，这不但增大了PCB(PrintedCircuit Board，印制电路板)电路板及设备的整体尺寸，还增加了设备的整体成本。
发明内容
本发明提供一种全向辐射天线、终端设备和基站，以解决现有的全向天线存在的电性能差、空间占用率大、制造难度大和成本高的问题。
为了解决上述问题，本发明公开了一种全向辐射天线，包括：金属贴片、L型金属壁和天线支臂；其中，所述L型金属壁包括：第一金属壁和第二金属壁；所述第一金属壁的长度小于所述第二金属壁的长度；
所述金属贴片和所述天线支臂对称且平行设置在所述L型金属壁两侧；
所述金属贴片分别与所述第一金属壁和所述第二金属壁连接；
所述天线支臂与所述第一金属壁连接。
优选的，所述天线支臂包括：第一支臂、第二支臂、L型切口和连接部；
所述第一支臂和所述第二支臂通过所述连接部连接；
所述L型切口位于所述第一支臂和所述第二支臂之间；
所述第一支臂远离所述L型切口的一侧上设置有凹型调节切口。
优选的，所述第一支臂的宽度大于所述第二支臂的宽度。
优选的，所述金属贴片的长度与所述第二金属壁的长度相同；
所述金属贴片的宽度与所述第一金属壁的长度相同；
所述金属贴片与所述天线支臂的长度相同；
所述金属贴片的宽度大于所述天线支臂的宽度；
所述金属贴片与所述天线支臂之间的间隔等于所述L型金属壁的宽度。
优选的，所述金属贴片和所述天线支臂分别与所述L型金属壁垂直设置。
本发明还公开了一种终端设备，所述终端设备中包括一个或多个上述的全向辐射天线。
本发明还公开了一种基站，所述基站中包括一个或多个上述的全向辐射天线。
与现有技术相比，本发明包括以下优点：
本发明实施例公开了一种全向辐射天线，所述全向辐射天线包括：金属贴片、L型金属壁和天线支臂；其中，所述L型金属壁包括：第一金属壁和第二金属壁；所述第一金属壁的长度小于所述第二金属壁的长度；所述金属贴片和所述天线支臂对称且平行设置在所述L型金属壁两侧；所述金属贴片分别与所述第一金属壁和所述第二金属壁连接；所述天线支臂与所述第一金属壁连接。可见，在本发明实施例中，在天线支臂的辐射单元周边添加了金属贴片和L型金属壁，所述金属贴片和L型金属壁具有屏蔽边缘电磁场的作用，从而实现了所述全向辐射天线与附近的其它元件的电磁隔离，降低了耦合效应，有效避免了电磁波向四周扩散，增强了所述全向辐射天线的抗干扰能力，提高了全向辐射天线的电性能。
其次，由于金属贴片和L型金属壁有效避免了电磁波向四周扩散，因此，在设备内部可以不设置净空区域，有效减少了对设备的空间占用，进而降低了设备的整体体积。而且，本发明实施例所述的全向辐射天线对于设备内部空间位置不明感，可以在设备内部多个位置部署所述全向辐射天线，一致性好，降低了产品制造难度，减少了开模成本，进一步减降低了设备整体成本。
附图说明
图1是本发明实施例中一种全向辐射天线的结构示意图；
图2是本发明实施例中一种全向辐射天线的尺寸标注示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，示出了本发明实施例中一种全向辐射天线的结构示意图。
在本实施例中，所述全向辐射天线包括：金属贴片10(YX平面靠内的一面)、L型金属壁20(YZ平面和XZ平面)和天线支臂30(YX平面靠内的一面)；其中，所述L型金属壁20包括：第一金属壁201和第二金属壁202；所述第一金属壁201的长度小于所述第二金属壁202的长度。
其中，
所述金属贴片10和所述天线支臂30对称且平行设置在所述L型金属壁20两侧。
所述金属贴片10分别与所述第一金属壁201和所述第二金属壁202连接；所述天线支臂30与所述第一金属壁201连接。换而言之，可以将所述金属贴片10视为是与所述L型金属壁20全连接，所述天线支臂30与所述L型金属壁20半连接(所述天线支臂30仅与所述第一金属壁201连接，不与所述第二金属壁202连接)。
综上所述，本实施例所述的一种全向辐射天线包括：金属贴片、L型金属壁和天线支臂；其中，所述L型金属壁包括：第一金属壁和第二金属壁；所述第一金属壁的长度小于所述第二金属壁的长度；所述金属贴片和所述天线支臂对称且平行设置在所述L型金属壁两侧；所述金属贴片分别与所述第一金属壁和所述第二金属壁连接；所述天线支臂与所述第一金属壁连接。可见，在本实施例中，在天线支臂的辐射单元周边添加了金属贴片和L型金属壁，所述金属贴片和L型金属壁具有屏蔽边缘电磁场的作用，从而实现了所述全向辐射天线与附近的其它元件的电磁隔离，降低了耦合效应，有效避免了电磁波向四周扩散，增强了所述全向辐射天线的抗干扰能力，提高了全向辐射天线的电性能。
其次，由于金属贴片和L型金属壁有效避免了电磁波向四周扩散，因此，在设备内部可以不设置净空区域，有效减少了对设备的空间占用，进而降低了设备的整体体积。而且，本实施例所述的全向辐射天线对于设备内部空间位置不明感，可以在设备内部多个位置部署所述全向辐射天线，一致性好，降低了产品制造难度，减少了开模成本，进一步减降低了设备整体成本。
在本实施例的一优选方案中，所述天线支臂30具体可以包括：第一支臂301、第二支臂302、L型切口303和连接部304。所述第一支臂301和所述第二支臂302通过所述连接部304连接。所述L型切口303位于所述第一支臂301和所述第二支臂302之间。
其中，需要说明的是，将所述天线支臂30分为第一支臂301、第二支臂302、L型切口303和连接部304只是为了便于说明，并不应当作为对所述天线支臂30结构的划分，可以理解为是在所述天线支臂30上的适当位置处设置有所述L型切口303。进一步优选的，所述第一支臂301远离所述L型切口303的一侧上设置有凹型调节切口305。
优选的，所述第一支臂301的宽度大于所述第二支臂302的宽度。
优选的，所述金属贴片10的长度与所述第二金属壁202的长度相同。
优选的，所述金属贴片10的宽度与所述第一金属壁201的长度相同。
优选的，所述金属贴片10与所述天线支臂30的长度相同。
优选的，所述金属贴片10的宽度大于所述天线支臂30的宽度。
优选的，所述金属贴片10与所述天线支臂30之间的间隔等于所述L型金属壁20的宽度。
优选的，所述金属贴片10和所述天线支臂30分别与所述L型金属壁20垂直设置。
其中，需要说明的是，在本实施例中，所述金属贴片10、L型金属壁20、天线支臂30、L型切口303和所述凹型调节切口305的具体尺寸大小、以及所述L型切口303和所述凹型调节切口305的设置位置可以根据所述全向辐射天线的具体实际应用场景来设置。例如，可以根据实际场景对应的频点、频率、波长等属性信息，通过仿真实验数据或其他任意适当的方式来确定所述金属贴片10、L型金属壁20、天线支臂30、L型切口303和所述凹型调节切口305的具体尺寸大小、以及所述L型切口303和所述凹型调节切口305的设置位置。
综上所述，本实施例所述的一种全向辐射天线包括：金属贴片、L型金属壁和天线支臂；其中，所述L型金属壁包括：第一金属壁和第二金属壁；所述第一金属壁的长度小于所述第二金属壁的长度；所述金属贴片和所述天线支臂对称且平行设置在所述L型金属壁两侧；所述金属贴片分别与所述第一金属壁和所述第二金属壁连接；所述天线支臂与所述第一金属壁连接。可见，在本实施例中，在天线支臂的辐射单元周边添加了金属贴片和L型金属壁，所述金属贴片和L型金属壁具有屏蔽边缘电磁场的作用，从而实现了所述全向辐射天线与附近的其它元件的电磁隔离，降低了耦合效应，有效避免了电磁波向四周扩散，增强了所述全向辐射天线的抗干扰能力，提高了全向辐射天线的电性能。
其次，由于金属贴片和L型金属壁有效避免了电磁波向四周扩散，因此，在设备内部可以不设置净空区域，有效减少了对设备的空间占用，进而降低了设备的整体体积。而且，本实施例所述的全向辐射天线对于设备内部空间位置不明感，可以在设备内部多个位置部署所述全向辐射天线，一致性好，降低了产品制造难度，减少了开模成本，进一步减降低了设备整体成本。
进一步地，本实施例所述的全向辐射天线可以采用纯金属材料制造，使得本实施例所述的全向辐射天线具有造价极低，易于制造的优点
此外，L型切口和凹型调节切口的设置在进一步降低所述全向辐射天线的体积的同时提供了两条谐振路径，且这两个谐振模式非常接近，从而形成了在LTE(Long TermEvolution，长期演进)E频段的一个宽频特性。因此，本实施例所述的全向辐射天线还具有小型化宽带天线特性。
结合上述实施例，本实施例以一个具体实例对所述全向辐射天线的结构进行详细说明。在本实施例中，给定了一种可行的全向辐射天线的具体尺寸。
参照图2，示出了本发明实施例中一种全向辐射天线的尺寸标注示意图。在本实施例中，所述全向辐射天线的各个部件的尺寸可以如下：
所述全向辐射天线的体积尺寸可以为：29(长)x 10(宽)x 7(高)mm3。
所述金属贴片10的尺寸可以为：29(长)x10(宽)mm2。
所述第一金属壁201的尺寸可以为：10(长)x7(宽)mm2。
所述第二金属壁201的尺寸可以为：29(长)x7(宽)mm2。
所述天线支臂30的尺寸可以为：29(长)x9(宽)mm2。
所述第一支臂301远离所述第一金属壁201的一侧的宽度可以为：4.5mm。
所述第二支臂302远离所述第一金属壁201的一侧的宽度可以为：2.5mm。
所述凹型调节切口305的尺寸可以为：3(长)x1.5(宽)mm2。
如图2所示，L型切口303的尺寸可以为：长边长度为22mm、短边长度为19.5mm、最大宽度为3mm、短边和长边之间的间隔为2mm。
其中，所述凹型调节切口305的具体位置尺寸可以为：距所述第一金属壁201的水平距离为10mm。
在本实施例中，对基于上述尺寸和结构的全向辐射天线的性能进行了测试。其中，在天线反射系数S11测试中，天线反射系数S11的测试结果如下：所述全向辐射天线6dB的带宽范围在2.22GHz–2.50GHz，约280MHz带宽；所述全向辐射天线10dB带宽范围在2.27GHz–2.43GHz，约160MHz带宽。在垂直面辐射和水平面辐射测试中，所述全向辐射天线的增益为4.85dBi，垂直面波瓣宽为55度，水平面类似于全向天线，其波瓣宽度为90°。
其中，在实际应用中，所述全向辐射天线可以应用于一个实际设备(如，基站)中，对于不同位置处，所述全向辐射天线的S11参数基本没有发生变化，可见，本实施例所述的全向辐射天线抗干扰特性优势明显，几乎不需要对设备具有净空区域的要求，可有效的较少设备的整体体积，节省成本。
综上所述，本实施例所述的一种全向辐射天线包括：金属贴片、L型金属壁和天线支臂；其中，所述L型金属壁包括：第一金属壁和第二金属壁；所述第一金属壁的长度小于所述第二金属壁的长度；所述金属贴片和所述天线支臂对称且平行设置在所述L型金属壁两侧；所述金属贴片分别与所述第一金属壁和所述第二金属壁连接；所述天线支臂与所述第一金属壁连接。可见，在本实施例中，在天线支臂的辐射单元周边添加了金属贴片和L型金属壁，所述金属贴片和L型金属壁具有屏蔽边缘电磁场的作用，从而实现了所述全向辐射天线与附近的其它元件的电磁隔离，降低了耦合效应，有效避免了电磁波向四周扩散，增强了所述全向辐射天线的抗干扰能力，提高了全向辐射天线的电性能。
其次，由于金属贴片和L型金属壁有效避免了电磁波向四周扩散，因此，在设备内部可以不设置净空区域，有效减少了对设备的空间占用，进而降低了设备的整体体积。而且，本实施例所述的全向辐射天线对于设备内部空间位置不明感，可以在设备内部多个位置部署所述全向辐射天线，一致性好，降低了产品制造难度，减少了开模成本，进一步减降低了设备整体成本。
进一步地，本实施例所述的全向辐射天线可以采用纯金属材料制造，使得本实施例所述的全向辐射天线具有造价极低，易于制造的优点
此外，L型切口和凹型调节切口的设置在进一步降低所述全向辐射天线的体积的同时提供了两条谐振路径，且这两个谐振模式非常接近，从而形成了在LTE(Long TermEvolution，长期演进)E频段的一个宽频特性。因此，本实施例所述的全向辐射天线还具有小型化宽带天线特性。
在本实施例中，还公开了一种终端设备，所述终端设备中设置有上述实施例中所述的全向辐射天线。其中，所述终端设备具有上述全向辐射天线的所有有益效果，在此不再赘述，提升了终端设备的整体性能。
在本实施例中，还公开了一种基站，所述基站中设置有上述实施例中所述的全向辐射天线。其中，所述基站具有上述全向辐射天线的所有有益效果，在此不再赘述，提升了基站的整体性能。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的一种全向辐射天线、终端设备和基站进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种全向辐射天线，其特征在于，包括：金属贴片、L型金属壁和天线支臂；其中，所述L型金属壁包括：第一金属壁和第二金属壁；所述第一金属壁的长度小于所述第二金属壁的长度；
所述金属贴片和所述天线支臂对称且平行设置在所述L型金属壁两侧；
所述金属贴片分别与所述第一金属壁和所述第二金属壁连接；
所述天线支臂与所述第一金属壁连接。
2.根据权利要求1所述的全向辐射天线，其特征在于，所述天线支臂包括：第一支臂、第二支臂、L型切口和连接部；
所述第一支臂和所述第二支臂通过所述连接部连接；
所述L型切口位于所述第一支臂和所述第二支臂之间；
所述第一支臂远离所述L型切口的一侧上设置有凹型调节切口。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述第一支臂的宽度大于所述第二支臂的宽度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述金属贴片的长度与所述第二金属壁的长度相同；
所述金属贴片的宽度与所述第一金属壁的长度相同；
所述金属贴片与所述天线支臂的长度相同；
所述金属贴片的宽度大于所述天线支臂的宽度；
所述金属贴片与所述天线支臂之间的间隔等于所述L型金属壁的宽度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属贴片和所述天线支臂分别与所述L型金属壁垂直设置。
6.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备中包括一个或多个上述权利要求1-5任一项所述的全向辐射天线。
7.一种基站，其特征在于，所述基站中包括一个或多个上述权利要求1-5任一项所述的全向辐射天线。
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