CN108963410A - 一种应用于室内天花板的低剖面小型基站天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于室内天花板的低剖面小型基站天线，包括金属地板、金属柱环、金属馈电柱和金属负载片，金属地板铺设于室内天花板上，金属馈电柱和金属柱环同轴固定于金属地板表面，并与金属地板保持电连接，金属柱环同轴套设于金属馈电柱外圈，与金属馈电柱构成一个阶梯状的同轴馈线，金属馈电柱高于金属柱环，金属负载片固定于金属馈电柱的顶端，并与金属馈电柱保持电连接；金属馈电柱和金属柱环之间设有馈电端口。本发明具有结构简单，低剖面，阻抗匹配良好以及倾斜角度可调节的特点，覆盖频段全。

Description

一种应用于室内天花板的低剖面小型基站天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体说是一种应用于室内天花板的低剖面小型基站天线。
背景技术
最近几年，随着移动通信领域的迅速发展，具备数据连接功能的智能手表、手环、智能手机以及平板电脑大面积普及，并在人们的日常生活中扮演重要角色。
但是，当这些具备数据连接功能的设备被带入室内时，由于钢筋混凝土的建筑支撑结构以及其余绕射、反射因素的影响，设备天线能接收到的信号电平大幅度降低，数据连接体验大幅度降低，因此有必要在室内天花板顶部部署小型基站天线，以增强室内的覆盖效果。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种应用于室内天花板的低剖面小型基站天线。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种应用于室内天花板的低剖面小型基站天线，包括金属地板、金属柱环、金属馈电柱和金属负载片，所述金属地板铺设于室内天花板上，所述金属馈电柱和金属柱环同轴固定于所述金属地板表面，并与所述金属地板保持电连接，所述金属柱环同轴套设于所述金属馈电柱外圈，与金属馈电柱构成一个阶梯状的同轴馈线，所述金属馈电柱高于所述金属柱环，所述金属负载片固定于所述金属馈电柱的顶端，并与金属馈电柱保持电连接；所述金属馈电柱和金属柱环之间设有馈电端口。
本发明进一步的设计方案中，上述金属负载片的周边对称均布有四条金属短路线，金属短路薄片的另一端连接固定在所述金属地板上，使金属圆片与金属圆形地板保持短路。
本发明进一步的设计方案中，上述金属短路线选用金属薄片、金属丝、金属柱或金属条中的任一种。
本发明进一步的设计方案中，上述金属地板的形状为圆形、方形、长方形或椭圆形中的任一种。
本发明进一步的设计方案中，上述金属柱环的形状为圆柱环、方形环、长方形环或椭圆形环中的任一种。
本发明进一步的设计方案中，上述金属馈电柱的形状为圆形柱、方形柱、长方形柱或椭圆形柱中的任一种。
本发明进一步的设计方案中，上述金属负载片的形状为圆形片、方形片、长方形片或椭圆形片中的任一种。
本发明具有以下突出的有益效果：
本发明的应用于室内天花板的低剖面小型基站天线具有结构简单，低剖面，阻抗匹配良好以及倾斜角度可调节的特点，覆盖了2G、3G、4G以及最新的3.3~3.6 GHz、4.8~5.0 GHz的低频5G移动通信频段。
附图说明
图1是实施例中低剖面小型基站天线的结构示意图；
图2是实施例中低剖面小型基站天线的侧视图；
图3是实施例中低剖面小型基站天线的俯视图；
图4是实施例中低剖面小型基站天线的尺寸标注示意图；
图5是实施例中低剖面小型基站天线的电压驻波比VSWR的仿真图；
图6是实施例中低剖面小型基站天线在1.9GHz、2.6GHz、3.5GHz以及4.9GHz的垂直面(φ = 0°)极坐标方向图；
图7是实施例中低剖面小型基站天线在1.9GHz、2.6GHz、3.5GHz以及4.9GHz的垂直面(φ = 45°)极坐标方向图；
图8是实施例中低剖面小型基站天线在垂直面θ=120°时的最大实际增益不同φ角度随频率的变化图；
图中，1-金属地板，2-金属柱环，3-金属馈电柱，4-金属负载片，5-金属短路线，6-馈电端口。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例 1
参见附图1-4，一种应用于室内天花板的低剖面小型基站天线，包括金属地板1、金属柱环2、金属柱环3和金属负载片4，金属地板1的形状为圆形、方形、长方形或椭圆形中的任一种，本实施例中金属地板1为圆形，半径rg = 150 mm；金属柱环2的形状为圆柱环、方形环、长方形环或椭圆形环中的任一种，本实施例中金属柱环2的形状为圆柱环，其外径r = 11mm，厚度w = 5.25 mm，高度h = 10 mm；金属柱环3的形状为圆形柱、方形柱、长方形柱或椭圆形柱中的任一种，本实施例中金属柱环3的形状为圆形柱，圆形柱的直径d = 5 mm，高度hp = 19 mm；金属负载片4的形状为圆形片、方形片、长方形片或椭圆形片中的任一种，本实施例中金属负载片4的形状为圆形片，圆形片直径p = 45 mm；金属短路线5选用金属薄片、金属丝、金属柱或金属条中的任一种，本实施例中为金属短路线5选用金属薄片，金属薄片的曲率半径R = 19 mm。
金属地板1铺设于室内天花板上，金属柱环3和金属柱环2同轴固定于金属地板1表面，并与金属地板1保持电连接，金属柱环2同轴套设于金属柱环3外圈，与金属柱环3构成一个阶梯状的同轴馈线，金属柱环3高于金属柱环2，金属负载片4固定于金属柱环3的顶端，并与金属柱环3保持电连接；金属负载片4的周边对称均布有四条金属短路线5，金属短路薄片的另一端连接固定在金属地板1上，使金属圆片与金属圆形地板保持短路。金属柱环3和金属柱环2之间设有馈电端口6。
本发明的基站天线完全满足作为应用于室内天花板的基站天线的以下四个条件：
1、低剖面。即基站天线高度必须很低，在紧贴天花板后不造成美观方面的影响。
2、宽带匹配。即基站天线必须具备宽带匹配特征，及完整覆盖2G、3G、4G以及最新5G通信的各个频段
3、全向辐射。为了保证所有用户在不同方位角的数据连接体验，基站天线必须在各个工作频段皆具备全向辐射的方向图。
4、波束倾斜。由于基站天线位于天花板的顶部，因此天线在保证全向辐射的条件下必须向下有一定角度的倾斜，以保证室内用户的良好覆盖。
基站天线电压驻波比VSWR的仿真图如图5所示。如图所示，电压驻波比VSWR < 2的范围覆盖了1.78 - 3.65 GHz以及4.05 - 5.75 GHz。
附图6为基站天线在1.9GHz、2.6GHz、3.5GHz以及4.9GHz的垂直面(φ = 0°)极坐标方向图，图7为基站天线在1.9GHz、2.6GHz、3.5GHz以及4.9GHz的垂直面(φ = 45°)直角坐标方向图。图6和图7中为仿真实际增益，即考虑了匹配后的增益。可以看出，天线的阻抗匹配带宽非常宽，并且在所有工作频段皆为倾斜向下的全向辐射，而且覆盖了2G、3G、4G以及最新的3.3~3.6 GHz、4.8~5.0 GHz的5G移动通信频段。另外，天线在θ=120°的最大实际增益随频率变化图如图8所示。从图中我们可以看到天线在各个不同φ角度以及工作频率段内皆能保持良好的实际增益。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种应用于室内天花板的低剖面小型基站天线，其特征在于，包括金属地板（1）、金属柱环（2）、金属柱环（3）和金属负载片（4），所述金属地板（1）铺设于室内天花板上，所述金属柱环（3）和金属柱环（2）同轴固定于所述金属地板（1）表面，并与所述金属地板（1）保持电连接，所述金属柱环（2）同轴套设于所述金属柱环（3）外圈，与金属柱环（3）构成一个阶梯状的同轴馈线，所述金属柱环（3）高于所述金属柱环（2），所述金属负载片（4）固定于所述金属柱环（3）的顶端，并与金属柱环（3）保持电连接；所述金属柱环（3）和金属柱环（2）之间设有馈电端口（6）。
2.根据权利要求1所述的应用于室内天花板的低剖面小型基站天线，其特征在于，所述金属负载片（4）的周边对称均布有四条金属短路线（5），金属短路薄片的另一端连接固定在所述金属地板（1）上，使金属圆片与金属圆形地板保持短路。
3.根据权利要求2所述的应用于室内天花板的低剖面小型基站天线，其特征在于，所述金属短路线（5）选用金属薄片、金属丝、金属柱或金属条中的任一种。
4.根据权利要求1所述的应用于室内天花板的低剖面小型基站天线，其特征在于，所述金属地板（1）的形状为圆形、方形、长方形或椭圆形中的任一种。
5.根据权利要求1所述的应用于室内天花板的低剖面小型基站天线，其特征在于，所述金属柱环（2）的形状为圆柱环、方形环、长方形环或椭圆形环中的任一种。
6.根据权利要求1所述的应用于室内天花板的低剖面小型基站天线，其特征在于，所述金属柱环（3）的形状为圆形柱、方形柱、长方形柱或椭圆形柱中的任一种。
7.根据权利要求1所述的应用于室内天花板的低剖面小型基站天线，其特征在于，所述金属负载片（4）的形状为圆形片、方形片、长方形片或椭圆形片中的任一种。
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