CN112467346B - 一体式双极化吸顶天线 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种一体式双极化吸顶天线，涉及移动通信技术领域。该一体式双极化吸顶天线包括反射板、水平极化馈电线、垂直极化馈电线及片状的辐射体，辐射体安装于反射板，辐射体设有第一镂空结构与第二镂空结构，第一镂空结构与第二镂空结构正交设置并相连通，辐射体垂直极化馈电线电连接，第二镂空结构通过水平极化馈电线馈电。本发明提供的一体式双极化吸顶天线，通过辐射体和反射板实现天线中垂直极化部分，同时通过辐射体中镂空结构实现天线中水平极化部分，从而实现双极化天线，既能满足5G频段的要求，又能兼容现有的2G\3G\4G频率频段要求，全段驻波比保持在较低值，体积小巧、高增益、结构简单、易于大批量生产制造。

Description

一体式双极化吸顶天线

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种一体式双极化吸顶天线。

背景技术

4G网络受限于速率和时延，容易在地铁、场馆等人流密集的地区存在网速下降、画面卡顿的情况，难以满足智能家居、智慧城市、云办公、工业自动化等移动互联网业务的网络要求。由此，具备超高速率、超低时延、大容量等特性的5G网络蓬勃发展。随通信技术的发展，天线由2G向5G迭代，但2G、3G、4G还不能完全被替代，因此，现有的5G天线还必须保证能够兼容2G、3G和4G的网络制式。

另外，基于数据业务的需要，天线必须支持MIMO多通道技术。现有的双极化吸顶天线通常将水平极化天线和垂直极化天线分开设计，多为不同形式的天线。比如，水平极化部分为偶极子圆阵天线；垂直极化部分为双锥或者单锥天线结构，水平极化天线和垂直极化天线。整个双极化吸顶天线设计复杂、体积大且成本高。受限于天线单元的带宽，尤其是水平极化部分，设计过程中必须把2G、3G、4G与5G的天线单元分开设计，之后再通过合路器进行合路。这种天线结构虽然能够把几种制式的天线单元很好的拼凑在一起，但存在体积大、结构庞杂化、成本高昂等缺点。

发明内容

本发明实施例提供一种一体式双极化吸顶天线，用以解决现有技术中双极化吸顶天线体积大、结构复杂且成本高的缺陷。

本发明实施例提供一种一体式双极化吸顶天线，包括反射板、水平极化馈电线和垂直极化馈电线，还包括片状的辐射体，所述辐射体安装于所述反射板，所述辐射体设有第一镂空结构与第二镂空结构，所述第一镂空结构与所述第二镂空结构正交设置并相连通，所述辐射体通过所述垂直极化馈电线馈电，所述第二镂空结构通过所述水平极化馈电线馈电。

根据本发明一个实施例的一体式双极化吸顶天线，所述第一镂空结构与第二镂空结构均为对称结构，所述第一镂空结构的中轴线与所述第二镂空结构的中轴线垂直。

根据本发明一个实施例的一体式双极化吸顶天线，所述第一镂空结构的横向宽度从所述辐射体的中部向两侧逐渐增大，所述第二镂空结构包括渐变段，所述渐变段的竖向宽度从所述辐射体的中部向侧方逐渐减小，所述渐变段的大径端与所述第一镂空结构相连，所述渐变段的中部预留实体结构，所述实体结构用于作为馈电部分。

根据本发明一个实施例的一体式双极化吸顶天线，所述第二镂空结构还包括直通段，所述直通段的竖向宽度相同，所述直通段与所述渐变段的小径端相连，所述直通段远离所述渐变段的一端固定安装水平极化接地件，所述水平极化馈电线的外导体与所述水平极化接地件固定连接，所述水平极化馈电线的电缆芯线与所述实体结构相连。

根据本发明一个实施例的一体式双极化吸顶天线，所述第一镂空结构包括两个中心相连通的扇形孔。

根据本发明一个实施例的一体式双极化吸顶天线，所述反射板设有通孔，垂直极化接地件插接于所述通孔并与所述反射板紧贴固定，所述垂直极化馈电线的外导体与所述垂直极化接地件固定连接，所述垂直极化馈电线的电芯与所述辐射体40固定连接。

根据本发明一个实施例的一体式双极化吸顶天线，还包括用于调节驻波的调节件，所述调节件安装于所述反射板上并与所述辐射体间隔设置。

根据本发明一个实施例的一体式双极化吸顶天线，所述辐射体的下缘对称构造有凸向所述反射板的凸起。

根据本发明一个实施例的一体式双极化吸顶天线，还包括绝缘连接件，所述辐射体通过所述绝缘连接件固定安装于所述反射板。

本发明实施例提供的一体式双极化吸顶天线，在辐射体上设有第一镂空结构和第二镂空结构，第一镂空结构和第二镂空结构相连通，构成缝隙天线，辐射体与垂直极化馈电线电连接并和反射板构成整个天线中的垂直极化部分；第二镂空结构通过水平极化馈电线进行馈电，构成整个天线中的水平极化部分，从而实现双极化天线；整个天线借助镂空结构实现馈电，既能满足5G频段的使用要求，实现1710-3800MHz频段内MIMO双通道设计，又能够兼容现有的2G\3G\4G频率频段使用要求，且全段驻波比保持在较低值，同时具有体积小巧、高增益、结构简单、易于大批量生产制造和向下兼容等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种一体式双极化吸顶天线的侧视图；

图2是图1所示的一体式双极化吸顶天线在另一视角下的结构图；

图3是图1所示的一体式双极化吸顶天线除去天线罩后的立体图；

图4是本发明实施例一体式双极化吸顶天线水平极化部分馈电示意图

图5是本发明实施例一体式双极化吸顶天线垂直极化部分馈电示意图；

图6是本发明实施例提供的辐射体的结构示意图；

图7是一体式双极化吸顶天线806-960MHz电压驻波比和隔离度测试图；

图8是一体式双极化吸顶天线1710-3800MHz电压驻波比和隔离度测试图。

附图标记：

10、反射板；11、第一通孔；12、第二通孔；20、水平极化馈电线；30、垂直极化馈电线；40、辐射体；41、第一镂空结构；42、第二镂空结构；43、凸起；50、水平极化接地件；60、垂直极化接地件；70、调节件；80、绝缘连接件；90、天线罩。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。

如图1-6所示，本发明实施例提供的一种一体式双极化吸顶天线，包括反射板10、水平极化馈电线20、垂直极化馈电线30及片状的辐射体40。辐射体40安装于反射板10，如图6所示，辐射体40设有第一镂空结构41与第二镂空结构42，第一镂空结构41与第二镂空结构42正交设置并相连通，辐射体40与垂直极化馈电线30电连接，第二镂空结构42通过水平极化馈电线20馈电。

本发明实施例提供的一体式双极化吸顶天线，辐射体40与垂直极化馈电线30电连接，和反射板10构成整个天线中的垂直极化部分，在辐射体40上设有第一镂空结构41和第二镂空结构42，第一镂空结构41和第二镂空结构42相连通，构成缝隙天线，第二镂空结构42通过水平极化馈电线20进行馈电，构成整个天线中的水平极化部分。整个天线借助镂空结构实现一体式双极化吸顶天线的水平极化部分，既能满足5G频段的使用要求，实现1710-3800MHz频段内MIMO双通道设计，又能够兼容现有的2G\3G\4G频率频段使用要求，且全段驻波比保持在较低值，同时具有体积小巧、高增益、结构简单、易于大批量生产制造和向下兼容等优点。

具体地，如图6所示，第一镂空结构41与第二镂空结构42均为对称结构，第一镂空结构41的中轴线与第二镂空结构42的中轴线垂直。如图6所示，辐射体40横向对称并且竖向对称，第一镂空结构41包括中心相互连通的两个扇形孔，其沿辐射体40的竖向中轴线对称布设；第二镂空结构42包括等腰梯形及与等腰梯形相连的矩形，其沿辐射体40的横向对称线对称布设，等腰梯形的大端与第一镂空结构41连通。需要说明的是，横向指的是平行于反射板10的方向，竖向指的是垂直于反射板的方向。下文出现的横向与竖向同样以此为准，不再赘述。当然，第一镂空结构41可以相对于辐射体40的竖向中轴线略有倾斜或偏移，第二镂空结构42也可以相对于辐射体40的横向中轴线略有倾斜或偏移，具体根据天线设计要求进行选择。

如图6所示，第一镂空结构41的横向宽度从辐射体40的中部向两侧逐渐增大，第二镂空结构42包括渐变段，渐变段的竖向宽度从辐射体40的中部向侧方逐渐减小，渐变段的大径端与第一镂空结构41相连。渐变段的中部预留实体结构，实体结构用作馈电部分与水平极化馈电线20电连接。第一镂空结构41的横向宽度从辐射体40的中部向两侧线性渐变，比如，第一镂空结构41采用等腰三角形或扇形；第一镂空结构41的横向宽度从辐射体40的中部向两侧弧形型渐变，比如等腰三角形的两腰采用弧线或其他形式的平滑曲线结构。同样的，第二镂空结构42中渐变段轮廓线为直线，其竖向宽度从辐射体40的中部向侧方线性渐变，比如，第二镂空结构42采用等腰梯形；第二镂空结构42中渐变段的轮廓线也可以为弧形型或其他形式逐渐扩展的曲线形式。需要说明的是，第一镂空结构41的上端和下端可以为直线边也可以为弧形边等其他形式的平滑过渡结构，对此本发明实施例不做具体限定。

在上述实施例基础上，如图6所示，第二镂空结构42还包括直通段，直通段的竖向宽度相同，直通段与渐变段的小径端相连。其中，直通段与渐变段的连接处平滑过渡。直通段远离渐变段的一端固定安装水平极化接地件50，水平极化馈电线20的外导体与水平极化接地件50固定连接，水平极化馈电线20的电缆芯线与渐变段中的实体结构固定连接。如图6所示，第二镂空结构42由等腰梯形和与等腰梯形的短边相连的矩形组成，形成共面波导馈电结构。

具体地，如图4所示，水平极化接地件50为金属件，水平极化馈电线20采用电缆组件，其外导体与焊接在辐射体40上的水平极化接地件50焊接固定，其芯线与位于第二镂空结构42内的实体结构焊接固定。反射板10上开设有第一通孔11，水平极化馈电线20从第一通孔11穿过。

具体地，如图5所示，反射板10上开设有第二通孔12，垂直极化接地件60穿过第二通孔12并与反射板10紧贴固定从而与反射板10导通。垂直极化接地件60为金属件，垂直极化馈电线30采用电缆，垂直极化馈电线30的外导体与垂直极化接地件60焊接固定，垂直极化馈电线30的芯线与辐射体40焊接导通。

另外，如图3所示，本发明实施例提供的一体式双极化吸顶天线还包括用于调节驻波的调节件70，调节件70安装于反射板10上并与辐射体40间隔设置。调节件70为金属件，如图3所示，调节件70呈L型，水平段与反射板10固定连接以便与反射板10导通。调节件70的高度及安装位置通过仿真测试确定。

本发明实施例中，如图6所示，辐射体40的外部轮廓呈腰型孔状，其包括矩形结构及对接在矩形结构两端的半圆形结构。当然，辐射体40的外部轮廓也可以采用其他形式的线条结构。在辐射体40的下缘对称构造有凸向反射板10的凸起43。凸起43的数量可以为两个或者多个，不做具体限定。如图6所示，凸起43呈矩形状，当然，其也可以为圆形或者锥形等其他形式，对此不做具体要求。借助辐射体40下缘处的凸起43可以调节天线的驻波。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的一体式双极化吸顶天线还包括绝缘连接件80，辐射体40通过绝缘连接件80固定安装于反射板10。其中，绝缘连接件80采用非金属制成，其呈L型，水平段与反射板10固定连接，垂直段与辐射体40固定连接。

在上述任一实施例的基础上，如图1和图2所示，一体式双极化吸顶天线还包括天线罩90，天线罩90固定安装于反射板10，天线罩90的开口与反射板10的大小适配，辐射体40容纳在天线罩90和反射板10形成的内部空间。

如图7和图8所示，分别为本发明实施例一体式双极化吸顶天线的电压驻波比和隔离度测试图像，对应示出了两个极化端口的电压驻波比数值和两个极化端口之间的隔离度数值，横坐标均表示频率，纵坐标表示电压驻波比或隔离度数值。图像中S11为水平极化天线的电压驻波比曲线，S22为垂直极化天线的电压驻波比曲线，S12为两个极化天线之间隔离度曲线。容易看出，本发明实施例提供的一体式双极化吸顶天线无线通信频谱利用率高，同时兼容2G\3G\4G\5G等多种通信制式，可以通过极化分集来实现室内信号的良好覆盖，具有驻波比低，隔离度高的优点并且结构简单、易于制造，价格便宜，安装使用方便。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (9)

1.一种一体式双极化吸顶天线，包括反射板、水平极化馈电线和垂直极化馈电线；其特征在于，还包括片状的辐射体，所述辐射体安装于所述反射板，所述辐射体设有第一镂空结构与第二镂空结构，所述第一镂空结构与所述第二镂空结构正交设置并相连通，所述辐射体通过所述垂直极化馈电线馈电，所述第二镂空结构通过所述水平极化馈电线馈电。

2.根据权利要求1所述的一体式双极化吸顶天线，其特征在于，所述第一镂空结构与第二镂空结构均为对称结构，所述第一镂空结构的中轴线与所述第二镂空结构的中轴线垂直。

3.根据权利要求1所述的一体式双极化吸顶天线，其特征在于，所述第一镂空结构的横向宽度从所述辐射体的中部向两侧逐渐增大，所述第二镂空结构包括渐变段，所述渐变段的竖向宽度从所述辐射体的中部向侧方逐渐减小，所述渐变段的大径端与所述第一镂空结构相连，所述渐变段的中部预留实体结构，所述实体结构用于作为馈电部分。

4.根据权利要求3所述的一体式双极化吸顶天线，其特征在于，所述第二镂空结构还包括直通段，所述直通段的竖向宽度相同，所述直通段与所述渐变段的小径端相连，所述直通段远离所述渐变段的一端固定安装水平极化接地件，所述水平极化馈电线的外导体与所述水平极化接地件固定连接，所述水平极化馈电线的电缆芯线与所述实体结构相连。

5.根据权利要求3所述的一体式双极化吸顶天线，其特征在于，所述第一镂空结构包括两个中心相连通的扇形孔。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一体式双极化吸顶天线，其特征在于，所述反射板设有通孔，垂直极化接地件插接于所述通孔并与所述反射板紧贴固定，所述垂直极化馈电线的外导体与所述垂直极化接地件固定连接，所述垂直极化馈电线的电芯与所述辐射体固定连接。

7.根据权利要求1所述的一体式双极化吸顶天线，其特征在于，还包括用于调节驻波的调节件，所述调节件安装于所述反射板上并与所述辐射体间隔设置。

8.根据权利要求1或7所述的一体式双极化吸顶天线，其特征在于，所述辐射体的下缘对称构造有凸向所述反射板的凸起。

9.根据权利要求1至5任一项所述的一体式双极化吸顶天线，其特征在于，还包括绝缘连接件，所述辐射体通过所述绝缘连接件固定安装于所述反射板。

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