CN111541011A - 一种透镜小型化天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信天线技术领域，具体公开了一种透镜小型化天线，包括天线辐射单元、反射板、圆柱透镜、固定板和天线外罩；所述固定板包括连接于天线外罩上方的上固定板和连接于天线外罩下方的下固定板；所述反射板活动连接于上固定板和下固定板之间；所述圆柱透镜位于天线外罩内，横向固定于上固定板和下固定板之间；所述天线辐射单元固定安装于所述反射板上，天线辐射单元的辐射面朝向所述圆柱透镜；天线辐射单元通过横向放置的圆柱透镜实现水平波宽不变，压缩垂直波宽，可实现高副瓣抑制，起到多阵元阵列效果，同时可以实现大角度电调下倾，减小天线体积，降低天线的成本，有效的实现基站天线小型化，也降低了人工安装成本。

Description

一种透镜小型化天线

技术领域

本发明涉及通信天线技术领域，尤其涉及一种透镜小型化天线。

背景技术

随着基站行业的发展，基站天线越趋于小型化、轻型化，目前国内基站多采用多天线单元阵列方式以满足区域信号覆盖的需求，同时，运营商提出共天馈的要求，使得基站天线阵元在有限的空间上进行更高密集的排列。

目前，国内宏基站天线普遍采用垂直方向多单元阵列方式，进行压缩垂直面波瓣宽度，从而提高天线的辐射增益，获得较优的旁瓣抑制；但是多单元阵列体积较大，不易安装。

有鉴于此，本发明提出了单个辐射单元结合圆柱透镜的新型基站天线方案，在获得高增益的同时拥有较高的旁瓣抑制，相对于传统板状基站天线，本发明技术的双极化天线体积更小，容易安装。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种透镜小型化天线，包括天线辐射单元、反射板、圆柱透镜、固定板和天线外罩；所述固定板包括连接于天线外罩上方的上固定板和连接于天线外罩下方的下固定板；所述反射板活动连接于上固定板和下固定板之间；所述圆柱透镜位于天线外罩内，横向固定于上固定板和下固定板之间；所述天线辐射单元固定安装于所述反射板上，天线辐射单元的辐射面朝向所述圆柱透镜。

进一步的改进在于：还包括传动结构和连接件；所述传动结构位于上固定板上，所述上固定板和下固定板分别开设有贯穿于上固定板和下固定板的上圆弧形滑槽和下圆弧形滑槽；所述连接件穿过上圆弧形滑槽，一端与反射板的上端固定连接，另一端与传动结构连接，所述反射板的下端连接有与下圆弧形滑槽相匹配的滑块；所述滑块与下圆弧形滑槽活动连接；通过传动结构带动连接件在上圆弧形滑槽内滑动从而带动反射板的移动。

进一步的改进在于：所述传动结构包括旋转指针和旋转轴，所述旋转指针的一端通过旋转轴与上固定板活动连接，另一端与连接件连接。

进一步的改进在于：所述传动结构包括电机、螺杆、可移动块、导向件、指向件和固定轴；所述电机固定于上固定板上；所述螺杆与电机转轴相连；所述指向件通过固定轴活动连接在上固定板上，所述指向件可以以固定轴为轴心进行旋转；所述指向件的一端表面开设有沿指向件长度方向的条形滑槽；所述可移动块的一端通过螺纹与螺杆连接，随螺杆旋转实现横向滑动，所述可移动块的另一端活动连接在导向件上并且底部设置有与条形滑槽相匹配的滑动块，所述指向件通过条形滑槽和滑动块实现与可移动块的活动连接；所述导向件固定于上固定板上，对可移动块起到横向滑动导向作用。

进一步的改进在于：所述上固定板上位于上圆弧形滑槽一侧设置有刻度标尺，用于记录连接件在上圆弧形滑槽内滑动的角度。

进一步的改进在于：所述上圆弧形滑槽和下圆弧形滑槽是以所述圆柱透镜的中心点为圆心设置的，所述上圆弧形滑槽和下圆弧形滑槽的圆心角为40°。

进一步的改进在于：所述圆柱透镜半径为所述天线辐射单元工作频段的中心频点的1/4波长；所述圆柱透镜与天线辐射单元辐射面的距离为所述天线辐射单元工作频段的中心频点的1/10至1/8波长之间。

进一步的改进在于：所述反射板左右两边均为阶梯形状结构，用于改善增加透镜后对辐射单元水平波宽收敛差的影响。

进一步的改进在于：所述圆柱透镜由单层或多层结构组成。

进一步的改进在于：所述天线辐射单元的数量为一组，所述反射板的数量为一组。

本发明的有益效果为：本发明提供的一种通过单个天线辐射单元结合横向的圆柱透镜特性实现天线小型化，天线辐射单元通过横向放置的圆柱透镜实现水平波宽不变，压缩垂直波宽，可实现高副瓣抑制，起到多阵元阵列效果，同时可以实现大角度电调下倾，减小天线体积，降低天线的成本，有效的实现基站天线小型化，也降低了人工安装成本。

附图说明

图1为本发明一种透镜小型化天线横截面结构示意图；

图2为本发明一种透镜小型化天线的通过电机和螺杆传动方式的传动结构示意图；

图3为本发明一种透镜小型化天线的通过手动传动方式的传动结构示意图；

图4为本发明一种透镜小型化天线不包括传动结构部分的整体结构示意图；

图5为本发明的65°波宽天线水平方向图对比图；

图6为本发明的65°波宽天线垂直方向图对比图；

图7为本发明的65°波宽天线增益对比图；

图8为本发明的65°波宽天线±20°下倾垂直方向图；

图9为本发明的45°波宽天线水平方向图对比图；

图10为本发明的45°波宽天线垂直方向图对比图；

图11为本发明的45°波宽天线增益对比图；

图12为本发明的33°波宽天线水平方向图对比图；

图13为本发明的33°波宽天线垂直方向图对比图；

图14为本发明的33°波宽天线增益对比图。

附图标记说明：

1-天线辐射单元，2-反射板，3-圆柱透镜，4-天线外罩，5-上固定板，6-下固定板，7-刻度标尺，8-电机，9-螺杆，10-可移动块，11-导向件，12-指向件，13-固定轴，14-连接件，15-上圆弧形滑槽，16-下圆弧形滑槽，17-旋转指针，18-旋转轴，19-条形滑槽，20-阶梯形结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

请参考图1、图2、图4，本发明提出一种透镜小型化天线，包括天线辐射单元1、反射板2、圆柱透镜3、固定板和天线外罩4；所述固定板包括连接于天线外罩4上方的上固定板5和连接于天线外罩4下方的下固定板6；所述反射板2活动连接于上固定板5和下固定板6之间；所述圆柱透镜3位于天线外罩4内，横向固定于上固定板5和下固定板6之间；所述天线辐射单元固定1安装于所述反射板2上，反射板2起到对天线辐射单元1支撑及电磁波反射作用，天线辐射单元1的辐射面朝向所述圆柱透镜3；

在本发明所述的一种透镜小型化天线中，还包括传动结构和连接件14；所述传动结构位于上固定板5上，所述上固定板5和下固定板6分别开设有贯穿于上固定板5和下固定板6的上圆弧形滑槽15和下圆弧形滑槽16；所述连接件14穿过上圆弧形滑槽15，一端与反射板2的上端固定连接，另一端与传动结构连接，所述反射板2的下端连接有与下圆弧形滑槽16相匹配的滑块；所述滑块与下圆弧形滑槽16活动连接；天线辐射单元1可随反射板2通过传动结构在天线外罩4内以圆柱透镜3中心轴为圆心实现滑动，具体为通过传动结构带动连接件14在上圆弧形滑槽15内滑动从而带动反射板2的移动；

在本发明所述的一种透镜小型化天线中，所述传动结构包括电机8、螺杆9、可移动块10、导向件11、指向件12和固定轴13；所述电机8固定于上固定板5上；所述螺杆9与电机8转轴相连；所述指向件12通过固定轴13活动连接在上固定板5上，所述指向件12可以以固定轴13为轴心进行旋转；所述指向件12的一端表面开设有沿指向件12长度方向的条形滑槽19；所述可移动块10的一端通过螺纹与螺杆9连接，随螺杆9旋转实现横向滑动，所述可移动块10的另一端活动连接在导向件11上并且底部设置有与条形滑槽19相匹配的滑动块，所述指向件12通过条形滑槽19和滑动块实现与可移动块10的活动连接；所述导向件11固定于上固定板5上，对可移动块10起到横向滑动导向作用；通过电机8的转动带动螺杆9的转动，螺杆9的转动带动可移动块10的横向移动，可移动块10的横向移动带动滑动块在条形滑槽19内左右滑动，从而带动指向件12的转动，带动指向件12的转动带动连接件14在上圆弧形滑槽15内的滑动，从而实现反射板2的移动；

在本发明所述的一种透镜小型化天线中，所述上固定板5上位于上圆弧形滑槽15一侧设置有刻度标尺7，用于记录连接件14在上圆弧形滑槽15内滑动的角度；

在本发明所述的一种透镜小型化天线中，所述上圆弧形滑槽15和下圆弧形滑槽16是以所述圆柱透镜3的中心点为圆心设置的，所述上圆弧形滑槽15和下圆弧形滑槽16的圆心角为40°；连接板14的原始位置是位于上圆弧形滑槽15中部处，从而可以让天线辐射单元1围绕圆柱透镜3实现±20°旋转，以实现天线波束上仰和下倾，方便信号的覆盖的调整；

在本发明所述的一种透镜小型化天线中，所述圆柱透镜3半径为所述天线辐射单元1工作频段的中心频点的1/4波长；所述圆柱透镜3与天线辐射单元1辐射面的距离为所述天线辐射单元1工作频段的中心频点的1/10至1/8波长之间；

在本发明所述的一种透镜小型化天线中，所述反射板2左右两边均为阶梯形状结构20，适用于超宽频段天线，用于改善增加透镜后对辐射单元水平波宽收敛差的影响；

在本发明所述的一种透镜小型化天线中，所述圆柱透镜3由单层或多层结构组成；

在本发明所述的一种透镜小型化天线中，所述天线辐射单元1的数量为一组，所述反射板2的数量为一组。

请参考图1、图3、图4，在本发明的另外一个实施例中，与上述实施例不同的是所述传动结构是通过手动的方式进行传动的，所述传动结构包括旋转指针17和旋转轴18，所述旋转指针17的一端通过旋转轴18与上固定板5活动连接，另一端与连接件14连接，通过手动转动旋转指针17从而使反射板2移动。

如图5所示，为本发明提供的一种通过圆柱透镜控制水平面波宽实现65°波宽天线的水平方向图，未加圆柱透镜前振子水平波宽为64°，加了圆柱透镜后振子水平波宽变为65°，变化不大；如图6所示，加了圆柱透镜后垂直面波宽由67°变为34°，并且天线副瓣抑制大于16dB,不会影响相邻基站的覆盖；如图7所示，加了圆柱透镜天线增益平均提高了3dB多，让天线拥有更远的辐射距离。如图8所示，加了圆柱透镜的天线通过传动结构围绕透镜实现±20°范围旋转，控制天线波束下倾和上仰，以满足区域信号覆盖需求。

如图9所示，为本发明提供的一种水平波宽保持45°波宽波宽天线的水平方向图，未加圆柱透镜前天线辐射单元水平波宽为45°，加了圆柱透镜后水平波宽变为46°，水平波宽变化不大；如图10所示，加了圆柱透镜后垂直面波宽由46°变为22°，并且天线副瓣抑制大于17dB,极大减小了相邻基站的干扰；如图11所示，增益平均提高了4dB多。同时加了圆柱透镜的天线通过传动结构围绕透镜实现±20°范围旋转，控制天线波束下倾和上仰，以满足区域信号覆盖需求。

如图12所示，为本发明提供的一种水平波宽保持33°波宽天线的水平方向图，未加圆柱透镜前天线辐射单元水平波宽为34°，加了圆柱透镜后水平波宽变为36°；如图13所示，加了圆柱透镜后垂直面波宽由32°变为17°，并且天线0-30°旁瓣抑制大于16dB,对相邻基站的覆盖的影响较小；如图14所示，增益也明显提高了3dBi。同时加了圆柱透镜的天线通过传动结构围绕透镜实现±20°范围旋转，控制天线波束下倾和上仰，以满足区域信号覆盖需求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征、优点和实验数据。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种透镜小型化天线，其特征在于：包括天线辐射单元(1)、反射板(2)、圆柱透镜(3)、固定板和天线外罩(4)；所述固定板包括连接于天线外罩(4)上方的上固定板(5)和连接于天线外罩(4)下方的下固定板(6)；所述反射板(2)活动连接于上固定板(5)和下固定板(6)之间；所述圆柱透镜(3)位于天线外罩(4)内，横向固定于上固定板(5)和下固定板(6)之间；所述天线辐射单元固定(1)安装于所述反射板(2)上，天线辐射单元(1)的辐射面朝向所述圆柱透镜(3)。

2.根据权利要求1所述的一种透镜小型化天线，其特征在于：还包括传动结构和连接件(14)；所述传动结构位于上固定板(5)上，所述上固定板(5)和下固定板(6)分别开设有贯穿于上固定板(5)和下固定板(6)的上圆弧形滑槽(15)和下圆弧形滑槽(16)；所述连接件(14)穿过上圆弧形滑槽(15)，一端与反射板(2)的上端固定连接，另一端与传动结构连接，所述反射板(2)的下端连接有与下圆弧形滑槽(16)相匹配的滑块；所述滑块与下圆弧形滑槽(16)活动连接；通过传动结构带动连接件(14)在上圆弧形滑槽(15)内滑动从而带动反射板(2)的移动。

3.根据权利要求2所述的一种透镜小型化天线，其特征在于：所述传动结构包括旋转指针(17)和旋转轴(18)，所述旋转指针(17)的一端通过旋转轴(18)与上固定板(5)活动连接，另一端与连接件(14)连接。

4.根据权利要求2所述的一种透镜小型化天线，其特征在于：所述传动结构包括电机(8)、螺杆(9)、可移动块(10)、导向件(11)、指向件(12)和固定轴(13)；所述电机(8)固定于上固定板(5)上；所述螺杆(9)与电机(8)转轴相连；所述指向件(12)通过固定轴(13)活动连接在上固定板(5)上，所述指向件(12)可以以固定轴(13)为轴心进行旋转；所述指向件(12)的一端表面开设有沿指向件(12)长度方向的条形滑槽(19)；所述可移动块(10)的一端通过螺纹与螺杆(9)连接，随螺杆(9)旋转实现横向滑动，所述可移动块(10)的另一端活动连接在导向件(11)上并且底部设置有与条形滑槽(19)相匹配的滑动块，所述指向件(12)通过条形滑槽(19)和滑动块实现与可移动块(10)的活动连接；所述导向件(11)固定于上固定板(5)上，对可移动块(10)起到横向滑动导向作用。

5.根据权利要求2所述的一种透镜小型化天线，其特征在于：所述上固定板(5)上位于上圆弧形滑槽(15)一侧设置有刻度标尺(7)，用于记录连接件(14)在上圆弧形滑槽(15)内滑动的角度。

6.根据权利要求2所述的一种透镜小型化天线，其特征在于：所述上圆弧形滑槽(15)和下圆弧形滑槽(16)是以所述圆柱透镜(3)的中心点为圆心设置的，所述上圆弧形滑槽(15)和下圆弧形滑槽(16)的圆心角为40°。

7.根据权利要求1所述的一种透镜小型化天线，其特征在于：所述圆柱透镜(3)半径为所述天线辐射单元(1)工作频段的中心频点的1/4波长；所述圆柱透镜(3)与天线辐射单元(1)辐射面的距离为所述天线辐射单元(1)工作频段的中心频点的1/10至1/8波长之间。

8.根据权利要求1所述的一种透镜小型化天线，其特征在于：所述反射板(2)左右两边均为阶梯形状结构(20)，用于改善增加透镜后对辐射单元水平波宽收敛差的影响。

9.根据权利要求1所述的一种透镜小型化天线，其特征在于：所述圆柱透镜(3)由单层或多层结构组成。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的一种透镜小型化天线，其特征在于：所述天线辐射单元(1)的数量为一组，所述反射板(2)的数量为一组。

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