CN112103664A - 用于天花板的组合式天线阵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于天花板的组合式天线阵，包括壳体，所述壳体内设有功率均衡器和组合天线，所述组合天线包括双极化天线和两个呈镜像对称分布的直角天线；所述功率均衡器具有至少两对对称的支路信号输出端口，两个所述直角天线的输入端分别与功率均衡器上的一对支路信号输出端口连接，所述双极化天线的两个输入端分别与功率均衡器上的另一对支路信号输出端口连接。本发明具有场强覆盖范围广、场强分布均匀的优点。

Description

用于天花板的组合式天线阵
技术领域
本发明涉及室内通讯领域，特别是涉及一种用于天花板的组合式天线阵。
背景技术
目前所用到的天线阵，其信号的辐射方向大多为竖直向下，辐射信号的场强覆盖宽度有限，而且，其场强在覆盖区域内呈现由中间向两端逐渐变弱的状态，导致室内辐射信号的场强分布不均匀，移动终端的接收效果不好。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于天花板的组合式天线阵，具有场强覆盖范围广、场强分布均匀的优点。
本发明的技术方案是：
一种用于天花板的组合式天线阵，包括壳体，所述壳体内设有功率均衡器和组合天线，所述组合天线包括双极化天线和两个呈镜像对称分布的直角天线；所述功率均衡器具有至少两对对称的支路信号输出端口，两个所述直角天线的输入端分别与功率均衡器上的一对支路信号输出端口连接，所述双极化天线的两个输入端分别与功率均衡器上的另一对支路信号输出端口连接。
上述技术方案的工作原理如下：
本发明将双极化天线和直角天线结合形成组合天线，挂接在天花板上，双极化天线的信号辐射方向为竖直向下，两个直角天线的信号辐射方向为四个以天线阵为中心斜向下延伸的椭圆形所组成的花瓣状，通过将两种天线的信号辐射进行结合互补，使得组合式天线阵在空间内的信号覆盖范围更广，强度更加均匀，提高了移动终端的接收效果。
在进一步的技术方案中，所述直角天线包括呈直角状的介质基片，所述介质基片上设有两个相互垂直的辐射单元，两个所述辐射单元的输入端交汇于介质基片的直角处；两个所述介质基片的对角线重合，使得相邻两个辐射单元的信号辐射方向之间的夹角为90°。
本发明设置两个呈镜像对称分布的直角天线，相邻两个辐射单元的信号辐射方向之间的夹角为90°，天线阵的信号辐射的方向图为四个以天线阵为中心斜向下延伸的椭圆形所组成的花瓣状，使得天线阵在空间内的信号覆盖强度更加均匀，提高了移动终端的接收效果。
在进一步的技术方案中，所述壳体的内部由一平行其底面的隔板分隔成功率均衡器安装腔和天线安装腔，所述功率均衡器设于功率均衡器安装腔内，所述双极化天线和直角天线设于天线安装腔内。
通过一个隔板将装配壳体分隔成双层结构，并将功率均衡器和组合天线分别安装在两层腔室内，如此可使得装配壳体内部的布线更加规整。
在进一步的技术方案中，所述天线安装腔朝向天花板的内壁上设有金属阻隔板，可减少组合天线无效的背向辐射。
在进一步的技术方案中，所述金属阻隔板为厚度为3mm的平面铝板。
在进一步的技术方案中，所述直角天线和双极化天线的输入端分别通过软质连接线与功率均衡器的支路信号输出端口连接，组合天线和功率均衡器之间采用软质连接线一体式连接，位置可调性高，连接方式更加便捷。
在进一步的技术方案中，所述壳体上设有与功率均衡器的射频信号输入端和射频信号输出端连接的SMA转接头，通过SMA转接头完成组合式天线阵与外部射频传输线的连接，进行安装和拆卸时，无需反复打开壳体，安装效率高。
本发明的有益效果是：
1、本发明将双极化天线和直角天线结合形成组合天线，挂接在天花板上，双极化天线的信号辐射方向为竖直向下，两个直角天线的信号辐射方向为四个以天线阵为中心斜向下延伸的椭圆形所组成的花瓣状，通过将两种天线的信号辐射进行结合互补，使得组合式天线阵在空间内的信号覆盖范围更广，强度更加均匀，提高了移动终端的接收效果。
2、本发明设置两个呈镜像对称分布的直角天线，相邻两个辐射单元的信号辐射方向之间的夹角为90°，天线阵的信号辐射的方向图为四个以天线阵为中心斜向下延伸的椭圆形所组成的花瓣状，使得天线阵在空间内的信号覆盖强度更加均匀，提高了移动终端的接收效果。
3、通过一个隔板将装配壳体分隔成双层结构，并将功率均衡器和组合天线分别安装在两层腔室内，如此可使得装配壳体内部的布线更加规整。
4、在天线安装腔朝向天花板的内壁上设置金属阻隔板，可减少组合天线无效的背向辐射。
5、组合天线和功率均衡器之间采用软质连接线一体式连接，位置可调性高，连接方式更加便捷。
6、通过SMA转接头完成组合式天线阵与外部射频传输线的连接，进行安装和拆卸时，无需反复打开壳体，安装效率高。
附图说明
图1是本发明实施例所述壳体的外部结构示意图；
图2是本发明实施例所述壳体的半剖视图；
图3是图2中A处的放大图；
图4是本发明实施例所述壳体的内部结构示意图；
图5是本发明实施例所述功率均衡器的结构示意图；
图6是本发明实施例所述直角天线的结构示意图；
图7是本发明实施例所述辐射单元的结构示意图；
图8是本发明实施例所述直角天线的辐射信号方向图的侧视图；
图9是本发明实施例所述直角天线的辐射信号方向图的俯视图。
附图标记说明：
10、壳体；11、安装柱；12、SMA转接头；20、直角天线；21、介质基片；22、辐射单元；221、第一辐射元；222、第二辐射元；30、功率均衡器；31、支路信号输出端口；32、射频信号输入端口；33、射频信号输出端口；40、金属阻隔板；50、双极化天线；60、连接柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
实施例：
如图1、图4和图5所示，一种用于天花板的组合式天线阵，包括壳体10，壳体10内设有功率均衡器30和组合天线，组合天线包括双极化天线50和两个呈镜像对称分布的直角天线20；功率均衡器30具有至少两对对称的支路信号输出端口31，两个直角天线20的输入端分别与功率均衡器30上的一对支路信号输出端口31连接，双极化天线50的两个输入端分别与功率均衡器30上的另一对支路信号输出端口31连接。
双极化天线50包括底板和两个呈镜像对称分布在底板上的天线本体，天线本体为一体冲压成型的壳体结构，天线本体的底部具有连接底板的连接板，天线本体的顶部为平行于底板的第一辐射单元，天线本体的侧部向其内侧弯折有第二辐射单元，底板上向天线本体的一侧冲切弯折有第三辐射单元，第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元相互平行，第二辐射单元、第三辐射单元和第一辐射单元沿远离底板的方向依次设置，第二辐射单元的宽度小于第三辐射单元的宽度，第三辐射单元的宽度小于第一辐射单元的宽度。
上述技术方案的工作原理如下：
本发明将双极化天线50和直角天线20结合形成组合天线，挂接在天花板上，双极化天线50的信号辐射方向为竖直向下，两个直角天线20的信号辐射方向为四个以天线阵为中心斜向下延伸的椭圆形所组成的花瓣状，通过将两种天线的信号辐射进行结合互补，使得组合式天线阵在空间内的信号覆盖范围更广，强度更加均匀，提高了移动终端的接收效果。
在另外一个实施例中，如图6所示，直角天线20包括呈直角状的介质基片21，介质基片21上设有两个相互垂直的辐射单元22，两个辐射单元22的输入端交汇于介质基片21的直角处；两个介质基片21的对角线重合，使得相邻两个辐射单元22的信号辐射方向之间的夹角为90°。
本发明设置两个呈镜像对称分布的直角天线20，相邻两个辐射单元22的信号辐射方向之间的夹角为90°，如图8和图9所示，天线阵的信号辐射的方向图为四个以天线阵为中心斜向下延伸的椭圆形所组成的花瓣状，使得天线阵在空间内的信号覆盖强度更加均匀，提高了移动终端的接收效果。
如图7所示，辐射单元22包括分别设于介质基片21两侧的第一辐射元221和第二辐射元222，第一辐射元221和第二辐射元222均为藤状的宽度渐变式的辐射元，第一辐射元221和第二辐射元222的窄段端为输入端。
第一辐射元221为由多个第一金属贴片通过第一金属带依次连接形成的藤状的渐变微带天线阵，多个第一金属贴片和第一金属带一体成型。
第二辐射元222为由多个第二金属贴片通过第二金属带依次连接形成的藤状的渐变微带天线阵，多个第二金属贴片和第二金属带一体成型，多个第二金属贴片分别与相邻两第一金属贴片之间的位置一一对应。
采用藤状的宽度渐变式的辐射元，使得辐射元的信号辐射的方向图呈一个向上倾斜的椭圆状，该椭圆的长径的一端位于辐射元处，另一端位于远离辐射元的斜上方，由于辐射元的宽度向外侧逐渐变大，因此，使得辐射元所发出的辐射信号的远端最强点(及远端场强最大点)B位于天线的场强覆盖范围的远端的上方，进而使得辐射元在空间内的矩形辐射区域(矩形区域的长即为辐射元倾斜的椭圆形信号辐射方向图的长径在水平面上的投影长度，矩形区域的宽即为辐射元倾斜的椭圆形信号辐射方向图的长径在竖直面上的投影长度)内，其场强覆盖的强度由远端向辐射元逐渐变弱，该场强的强度差可以弥补信号向远端传递时的损耗，进而，使得辐射元在空间范围内形成了矩形的场强分布均匀的辐射区域，提高了移动终端的接收效果，保证了辐射元在室内辐射信号的高性能。
在另外一个实施例中，如图2和图3所示，壳体10的内部由一平行其底面的隔板分隔成功率均衡器安装腔和天线安装腔，功率均衡器30通过连接柱60设于功率均衡器安装腔内，双极化天线50和直角天线20设于天线安装腔内。
通过一个隔板将装配壳体10分隔成双层结构，并将功率均衡器30和组合天线分别安装在两层腔室内，如此可使得装配壳体10内部的布线更加规整。
在另外一个实施例中，如图4所示，天线安装腔朝向天花板的内壁上设有金属阻隔板40，可减少组合天线无效的背向辐射。
在另外一个实施例中，金属阻隔板40为厚度为3mm的平面铝板。
在另外一个实施例中，直角天线20和双极化天线50的输入端分别通过软质连接线与功率均衡器30的支路信号输出端口31连接，组合天线和功率均衡器30之间采用软质连接线一体式连接，位置可调性高，连接方式更加便捷。
在另外一个实施例中，如图1所示，壳体10上设有与功率均衡器30的射频信号输入端和射频信号输出端连接的SMA转接头12，通过SMA转接头12完成组合式天线阵与外部射频传输线的连接，进行安装和拆卸时，无需反复打开壳体10，安装效率高。
在另外一个实施例中，如图1所示，壳体10上设有安装柱11，用于与天花板连接。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于天花板的组合式天线阵，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设有功率均衡器和组合天线，所述组合天线包括双极化天线和两个呈镜像对称分布的直角天线；所述功率均衡器具有至少两对对称的支路信号输出端口，两个所述直角天线的输入端分别与功率均衡器上的一对支路信号输出端口连接，所述双极化天线的两个输入端分别与功率均衡器上的另一对支路信号输出端口连接。
2.根据权利要求1所述的用于天花板的组合式天线阵，其特征在于，所述直角天线包括呈直角状的介质基片，所述介质基片上设有两个相互垂直的辐射单元，两个所述辐射单元的输入端交汇于介质基片的直角处；两个所述介质基片的对角线重合，使得相邻两个辐射单元的信号辐射方向之间的夹角为90°。
3.根据权利要求1或2所述的用于天花板的组合式天线阵，其特征在于，所述壳体的内部由一平行其底面的隔板分隔成功率均衡器安装腔和天线安装腔，所述功率均衡器设于功率均衡器安装腔内，所述双极化天线和直角天线设于天线安装腔内。
4.根据权利要求3所述的用于天花板的组合式天线阵，其特征在于，所述天线安装腔朝向天花板的内壁上设有金属阻隔板。
5.根据权利要求4所述的用于天花板的组合式天线阵，其特征在于，所述金属阻隔板为厚度为3mm的平面铝板。
6.根据权利要求1所述的用于天花板的组合式天线阵，其特征在于，所述直角天线和双极化天线的输入端分别通过软质连接线与功率均衡器的支路信号输出端口连接。
7.根据权利要求1所述的用于天花板的组合式天线阵，其特征在于，所述壳体上设有与功率均衡器的射频信号输入端和射频信号输出端连接的SMA转接头。
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