CN109950689B - 支持专用网络通信的宽带高增益全向天线和通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种支持专用网络通信的宽带高增益全向天线和通信设备，涉及天线通信的技术领域，包括射频线缆、第一套筒、第二套筒、第三套筒、连接件；连接件将第一套筒、第二套筒、第三套筒连接，第一套筒和第二套筒通过连接件分别套设在射频线缆的两侧；射频线缆包括第一段和第二段，第一段的一端连接有射频接头，第一段外侧采用第一套筒包裹，第一套筒与射频接头相连，第二套筒套设在第二段上；第一套筒从第三套筒的筒内穿过；其中，第一套筒的直径小于第二套筒的直径，第二套筒的直径小于第三套筒的直径，第二套筒的长度小于第二段的长度。本发明能够形成以第二段和第三套筒形成异形偶极子，完成全向天线的功能。

Description

支持专用网络通信的宽带高增益全向天线和通信设备

技术领域

本发明涉及天线通信技术领域，尤其是涉及一种支持专用网络通信的宽带高增益全向天线和通信设备。

背景技术

在通信领域中，全向天线是一种应用很广泛的天线。全向天线一般都可以在水平方向图上表现为360度均匀辐射，由于其辐射范围大，所以经常用于移动通信系统中的郊县大区制的。全向天线一般表现为两种形式，即水平极化全向天线和垂直极化全向天线。

全向天线在结构形式上发展出了一些多样化的成果，从最初的单极子、偶极子、双锥天线、盘锥天线、螺旋天线到全向微带天线、十字双锥等。对一些自身很难达到全向辐射的单元天线，可将其组阵，形成全向辐射的方向图，但常见的这些天线只能满足天线阻抗带宽要求，而其增益比较低；或者是增益高、带宽窄，另外，组阵起来的天线结构往往尺寸重量都较大，使用起来不是很方便。

发明内容

本发明的目的在于提供支持专用网络通信的宽带高增益全向天线和通信设备，能够形成以第二段和第三套筒形成异形偶极子，完成全向天线的功能，还可以通过第二套筒套设在第二段上增加带宽和增益。同时，本发明的全向天线还具有结构简单、使用方便的特点。

本发明提供的一种支持专用网络通信的宽带高增益全向天线，包括：射频线缆、第一套筒、第二套筒、第三套筒、连接件；

所述连接件将所述第一套筒、所述第二套筒、所述第三套筒连接，所述第一套筒和所述第二套筒通过连接件分别套设在所述射频线缆的两侧；所述射频线缆包括第一段和第二段，所述第一段的一端连接有射频接头，所述第一段外侧采用所述第一套筒包裹，所述第一套筒与所述射频接头相连，所述第二套筒套设在所述第二段上；所述第一套筒从所述第三套筒的筒内穿过；

其中，所述第一套筒的直径小于所述第二套筒的直径，所述第二套筒的直径小于所述第三套筒的直径，所述第二套筒的长度小于所述第二段的长度。

进一步的，所述第一套筒、所述第二套筒、所述第三套筒均为铜管。

进一步的，所述第一套筒的直径为4毫米，所述第二套筒的直径为12毫米，所述第三套筒的直径为18毫米。

进一步的，所述第二段采用钢缆包裹。

进一步的，所述全向天线还包括：防撞部件；所述防撞部件与所述射频接头相连，以降低所述全向天线受到碰撞时的破坏。

进一步的，所述防撞部件包括中空弹簧、固定件、与所述射频接头匹配设计的转接头、与转接头通过同轴线连接的N接头；所述同轴线设置在所述中空弹簧的内部；所述固定件分别固定在所述中空弹簧的两端。

进一步的，所述全向天线还包括外壳，所述外壳设置在所述射频线缆、所述第一套筒、所述第二套筒、所述第三套筒、所述连接件外侧，与所述防撞部件安装连接。

进一步的，所述外壳包括侧面保护套管和防尘帽。

进一步的，所述侧面保护套管为玻璃钢制作而成。

进一步的，所述侧面保护套管为玻璃钢制作而成。

本发明还提供的一种通信设备，包括：根据上述实施例任一项所述的支持专用网络通信的宽带高增益全向天线。

本发明提供的支持专用网络通信的宽带高增益全向天线和通信设备，可以在天线中包括的射频线缆、第一套筒、第二套筒、第三套筒、连接件，通过下述结构，连接件将第一套筒、第二套筒、第三套筒连接，第一套筒和第二套筒通过连接件分别套设在射频线缆的两侧；射频线缆包括第一段和第二段，第一段的一端连接有射频接头，第一段外侧采用第一套筒包裹，第一套筒与射频接头相连，第二套筒套设在第二段上；第一套筒从第三套筒的筒内穿过；其中，第一套筒的直径小于第二套筒的直径，第二套筒的直径小于第三套筒的直径，第二套筒的长度小于第二段的长度，能够形成以第二段和第三套筒形成异形偶极子，完成全向天线的功能，还可以通过第二套筒套设在第二段上增加带宽和增益。同时，本发明的全向天线还具有结构简单、使用方便的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的支持专用网络通信的宽带高增益全向天线的横切面示意图；

图2为本发明实施例提供的支持专用网络通信的宽带高增益全向天线的爆炸示意图；

图3为本发明实施例提供的连接件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的支持专用网络通信的宽带高增益全向天线的外观示意图；

图5为测试本发明的支持专用网络通信的宽带高增益全向天线的纵波测试示意图。

图标：110-射频线缆；120-第一套筒；130-第二套筒；140-第三套筒；150-连接件；151-第一部分；152-第二部分；153-第三部分；160-射频接头；171-中空弹簧；172-固定件；173-转接头；174-同轴线；175-N接头；181-侧面保护套管；182-防尘帽。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在通信领域中，全向天线是一种应用很广泛的天线。全向天线一般都可以在水平方向图上表现为360度均匀辐射，由于其辐射范围大，所以经常用于移动通信系统中的郊县大区制的。全向天线一般表现为两种形式，即水平极化全向天线和垂直极化全向天线。

考虑天线的好坏一般可以采用带宽和增益等等参数，其中，天线带宽为天线电参数在容许范围之内的频率范围，一般采用fh/f1来表示，fh为带宽最高的频率，f1为带宽最低的频率。天线增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比，增益越高，电波传播的距离越远。

全向天线在结构形式上发展出了一些多样化的成果，从最初的单极子、偶极子、双锥天线(图1所示)、盘锥天线、螺旋天线到全向微带天线、十字双锥等。对一些自身很难达到全向辐射的单元天线，可将其组阵，形成全向辐射的方向图，但常见的这些天线只能满足天线阻抗带宽要求，而其增益比较低；或者是增益高、带宽窄，另外，组阵起来的天线结构往往尺寸重量都较大，使用起来不是很方便。

基于此，本发明实施例提供的一种支持专用网络通信的宽带高增益全向天线和通信设备，可以在天线中包括的射频线缆、第一套筒、第二套筒、第三套筒、连接件，通过下述结构，连接件将第一套筒、第二套筒、第三套筒连接，第一套筒和第二套筒通过连接件分别套设在射频线缆的两侧；射频线缆包括第一段和第二段，第一段的一端连接有射频接头，第一段外侧采用第一套筒包裹，第一套筒与射频接头相连，第二套筒套设在第二段上；第一套筒从第三套筒的筒内穿过；其中，第一套筒的直径小于第二套筒的直径，第二套筒的直径小于第三套筒的直径，第二套筒的长度小于第二段的长度，能够形成以第二段和第三套筒形成异形偶极子，完成全向天线的功能，还可以通过第二套筒套设在第二段上增加带宽和增益。同时，本发明的全向天线还具有结构简单、使用方便的特点。

本发明实施例提供了一种支持专用网络通信的宽带高增益全向天线，结合图1所示，包括：射频线缆110、第一套筒120、第二套筒130、第三套筒140、连接件150；

射频线缆110包括第一段和第二段，所述第一段的一端连接有射频接头160，所述射频线缆第一段的外侧采用第一套筒120包裹，第一套筒120与射频接头相连，第二套筒130套设在所述第二段上；第一套筒120从第三套筒140的筒内穿过，其中，第一套筒120的直径小于第二套筒130的直径，第二套筒130的直径小于第三套筒140的直径，第二套筒的长度小于第二段的长度。其中，第一套筒120包裹的程度与现有的射频线缆外侧的编织层类似。

结合图3所示，所述连接件150将所述第一套筒120、所述第二套筒130、所述第三套筒140连接，所述第一套筒120和所述第二套筒130通过连接件150分别套设在所述射频线缆110的两侧(详细见图1)；连接件150为圆筒形，连接件150中的第一部分151可以与第三套筒140焊接在一起，连接件150中的第二部分152可以与第二套筒130焊接在一起，连接件150中的第三部分153可以与第一套筒120焊接在一起，第一套筒120、第二套筒130、第三套筒140的材质相同，均为导体材料制成。

连接件150不仅能够起到将第一套筒120、第二套筒130、第三套筒140固定住，还能在传输电信号时起到传输节点的作用，例如，在发射信号时，可以将第一套筒中的带电情况通过连接件150发送给第二套筒130、第三套筒140，在接收信号时，可以将第三套筒140接收到的射频信号通过第一套筒120发给射频接头160，再从射频接头160传输给通信器分析模块，分析信号。

再结合图1和图2所示，以发射射频信号来说，发射源通过射频接头160将信号传输给射频线缆110和第一套筒120，射频线缆110与第一套筒120之间的信号为反向的，由于第一套筒120通过连接件150将信号传输到第二套筒130和第三套筒140上，所以，第二套筒130和第三套筒140上的电荷与射频线缆110相反，由于使用第一套筒120包裹的射频线缆110的第一段，射频线缆110的第一段受到第一套筒120的干扰，所以射频线缆110的第一段并不向外发射射频信号，另外，由于被第二套筒130套设射频线缆110的第二段与第二套筒130之间具有空隙，所以，射频线缆110的第二段可以具有发射射频信号的能力，由上可知，第三套筒140与射频线缆110的第二段具有符号不同的电荷，且放置方向相反，其形成异形偶极子的两级，能够显示全向发射射频信号的功能。

其中，异形偶极子是相对于普通偶极子来说，一般所说的偶极子是相距很近的符号相反的一对电荷，偶极子天线是是一对对称放置的导体构成，导体的两端分别与馈电线相连，由馈电线发送射频信号给一对对称放置的导体，从而发射射频信号。由本发明的异形偶极子，即第三套筒140与射频线缆110的第二段来说，放置方向相反且符号相反与一般的偶极子天线相同，不同在于组成偶极子天线的两个偶极子臂不同。

另外，本发明将第二套筒130套设在射频线缆110的第二段上，由于第二套筒130同样是辐射体，所以，本发明增加第二套筒能够实现增加带宽和增益的目的。这样做的全向天线在功能上可以实现全向辐射、增加带宽和增益功能，在结构上简单、使用方便。

可选的，第一套筒120、第二套筒130、第三套筒140均为铜管。其中，第二段可以采用钢缆包裹。

其中，钢缆由多根多股钢丝绳围绕一根纤维芯或钢丝绳芯捻制而成的钢丝束，主要考虑钢缆具有一定的柔性，可以做成柔性结构，一方面可以减轻重量，还可以固定防撞特性。

可选的，第一套筒的直径可以为4毫米，所述第二套筒的直径可以为12毫米，第三套筒的直径可以为18毫米。

为了使该全向天线发生碰撞时，能够降低碰撞带来的破坏，结合图4所示，本发明实施例还提出了：防撞部件170；防撞部件170与射频接头160相连，以降低全向天线受到碰撞时的破坏。

再结合图1和图2所示，防撞部件包括中空弹簧171、固定件172、与射频接头160匹配设计的转接头173、与转接头173通过同轴线174连接的N接头175；同轴线174设置在中空弹簧171的内部；固定件172分别固定在中空弹簧171的两端。

其中，射频接头160可以称为SMA公转接头，则与射频接头160匹配设计的转接头173可以为SMA母转接头，同轴线174是具有传输射频信号的作用。具体来说，当天线本体受到碰撞时，可以通过中空弹簧抵消掉一部分破坏力，保护天线以免天线受到损害，并且由于弹簧的特性，可以使得全向天线在受力后自动恢复。

结合图4所示，暴露在空气中为防撞部件170、射频线缆110、第一套筒120、第二套筒130、第三套筒140，为了保护射频线缆110、第一套筒120、第二套筒130、第三套筒140、连接件150这些组成全向天线的主要构件，本发明还提出了包括一个外壳，外壳设置在射频线缆110、第一套筒120、第二套筒130、第三套筒140、连接件150外侧，与防撞部件170安装连接。

结合图3所示，外壳包括侧面保护套管181和防尘帽182。其中，侧面保护套管可以为玻璃钢制作而成。防尘帽182可以为金属制作而成的。

采用综上所述的全向天线测得各项测试数据，包括驻波和效率，其中驻波是通过网络分析仪E5071C测试得到，效率是通过ETS三维暗室AMS8500测试系统测试得到。

结合图5所示，从驻波上可以看到，通过采用本技术天线带宽有大幅提升，驻波2以下的频段有200MHz左右。

表1示出了支持专用网络通信的宽带高增益全向天线效率和增益，表1的第一列表示Frequency，即，发射频率，第二列表示Efficiency，即，天线在接收一定能量下能够转换的发射效率，单位dB，第三列同样表示Efficiency，即，天线在接收一定能量下能够转换的发射效率，单位％，第四列表示Gain，即，增益，单位为dBi，与第一至第四列类似，第五至第八列为后续数据。

从无源测试看，带宽内的平均效率为66％，最大增益为4dBi，而普通偶极子单阵子增益一般只有2dBi左右。

表1

第二方面，本发明实施例还提供一种通信设备，包括：根据上述实施例任一项所述的支持专用网络通信的宽带高增益全向天线。

属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的支持专用网络通信的宽带高增益全向天线的具体工作过程，可以参考前述实施例，在此不再赘述。

当然，通信设备除了天线还可以包括收信机、发信机、馈线终端等等设备，由于上述设备均为常用设备，为了减少赘述，在此不做特别说明。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种支持专用网络通信的宽带高增益全向天线，其特征在于，包括：射频线缆、第一套筒、第二套筒、第三套筒、连接件；所述第一套筒、所述第二套筒、所述第三套筒均为铜管；所述第一套筒的直径为4毫米，所述第二套筒的直径为12毫米，所述第三套筒的直径为18毫米；

所述连接件将所述第一套筒、所述第二套筒、所述第三套筒连接，所述第一套筒和所述第二套筒通过连接件分别套设在所述射频线缆的两侧；所述射频线缆包括第一段和第二段，所述第一段的一端连接有射频接头，所述第一段外侧采用所述第一套筒包裹，所述第二段采用钢缆包裹；所述第一套筒与所述射频接头相连，所述第二套筒套设在所述第二段上；所述第一套筒从所述第三套筒的筒内穿过；

其中，所述第一套筒的直径小于所述第二套筒的直径，所述第二套筒的直径小于所述第三套筒的直径，所述第二套筒的长度小于所述第二段的长度；

所述全向天线还包括：防撞部件；所述防撞部件与所述射频接头相连，以降低所述全向天线受到碰撞时的破坏，所述防撞部件包括中空弹簧、固定件、与所述射频接头匹配设计的转接头、与转接头通过同轴线连接的N接头；所述同轴线设置在所述中空弹簧的内部；所述固定件分别固定在所述中空弹簧的两端；

所述全向天线还包括外壳，所述外壳设置在所述射频线缆、所述第一套筒、所述第二套筒、所述第三套筒、所述连接件外侧，与所述防撞部件安装连接，所述外壳包括侧面保护套管和防尘帽，所述侧面保护套管为玻璃钢制作而成。

2.一种通信设备，其特征在于，包括：根据权利要求1所述的支持专用网络通信的宽带高增益全向天线。