CN201985255U - 一种可用于排气管美化的宽带双极化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可用于排气管美化的宽带双极化天线，包括反射板和设置在反射板上方的若干个振子单元，所述的振子单元由介质基片和覆盖在介质基片上下两面的金属层组成，所述的覆盖在介质基片上的上层金属层与下层金属层按照相互垂直的关系覆盖在介质基片上下两面构成正交极化振子，该金属层被位于对角线上的割缝分成关于割缝对称的两部分，每部分由馈线金属带、馈电结构和位于馈线金属带两端并与之一定夹角的辐射金属体组成。本实用新型可用于排气管美化的宽带双极化天线具有整体尺寸小、频带宽、增益高、通信质量高的优点，可以放置于常用的排气管、排水管等美化造型中，在大厦或楼宇等场所作为隐蔽美化天线广泛应用。

Description

一种可用于排气管美化的宽带双极化天线

技术领域

本实用新型涉及一种移动通信领域使用的天线，具体是指一种尺寸较小的，可隐蔽设置在排气管、排水管等紧窄型美化结构中的宽带双极化天线。

背景技术

目前，移动通信基站天线正在朝着超宽带、小型化的方向发展，其中小型化设计对降低基站天线成本、充分利用空间、美化环境等都有着莫大的帮助。尤其是在低频段，天线的尺寸过大已对基站天线的美化隐形造成较大的障碍，而天线尺寸的降低通常会导致天线增益的降低，进而影响发射和接收信号强度，怎样在小型化的前提下设计性能良好的基站天线使之可以满足体积小，重量轻，容易与环境协调性，易于隐蔽的要求，这就给众多的天线厂家提出了一个不得不解决的难题。

现有的大部分通信天线都是由天线单元构成的阵列天线，其中大部分天线单元都由振子充当，也就是说，改变振子的尺寸也就可以改变天线的尺寸，从而实现天线小型化。但是，振子尺寸和反射板形状的改变又意味着振子性能的变化，这是振子和反射板设计的一个顾忌，特别是双极化振子，要在原有紧凑的布局下减小天线的尺寸更是困难。

移动通信基站天线在通常在楼顶等高处架设，在众多的楼房建筑中都存在着排气管和排水管，如果可以研发小型化的宽带天线，使其在保证电气性能的情形下，可隐蔽设置在排气管、排水管等紧窄型美化结构中，则不仅美化成本较低，而且由于排气管、排水管的常见性，可以保证在不破坏周围环境，且不易引起居民注意的情形下，满足区域移动通信信号覆盖需求。

实用新型内容

本实用新型需解决的问题是提供一种整体尺寸小、成本低、频带宽、增益高、通信质量高，可隐蔽于排气管、排水管等紧窄型美化结构中的可用于排气管美化的宽带双极化天线。

为了实现上述目的，本实用新型设计出一种可用于排气管美化的宽带双极化天线，包括反射板和设置在反射板上方的若干个振子单元，所述的振子单元由介质基片和覆盖在介质基片上下两面的金属层组成，所述的覆盖在介质基片上的上层金属层与下层金属层按照相互垂直的关系覆盖在介质基片上下两面构成正交极化振子，该金属层被位于对角线上的割缝分成关于割缝对称的两部分，每部分由馈线金属带、馈电结构和位于馈线金属带两端并与之一定夹角的辐射金属体组成。

所述的馈线金属带呈平行双线排列，在平行双线的馈线金属带的中部设置有馈电结构。

所述的馈电结构包括馈电金属片、设置在馈电金属片上连接同轴电缆的馈电通孔和设置在馈线金属带上的馈电通孔。

所述的辐射金属体的末端由两个形状大小相同的开槽形成“山”字形结构的频段调谐部分，该“山”字形结构的中间部分为低频段调谐部分，两侧部分为高频段调谐部分。

作为对上述方案的改进：在低频调谐部分末端的介质基片表面连接有实现低频谐振的延伸部分。

作为对上述方案的另一改进：在介质基片上层的低频段调谐部分还包括有延伸部分，该延伸部分与低频段调谐部分形成倒“T”字形，在延伸部分中的介质基片上开有槽形通孔，在槽形通孔中插有垂直于介质基片的下延金属铜片，该下延金属铜片的一端与的延伸部分焊接在一起。通过调节下延金属铜片长度来调节低频段的驻波比。

在介质基片下层的低频段调谐部分还包括有延伸部分，该延伸部分与低频段调谐部分形成倒“T”字形，在延伸部分相对应的介质基片的上层设有形状大小相同的金属部分，在延伸部分及相对应的金属部分上密布细小金属过孔，在延伸部分中的介质基片上开有槽形通孔，在槽形通孔中插有垂直于介质基片的下延金属铜片，该下延金属铜片的弯折部分与金属部分进行焊接。通过在介质基片上层的带有过孔的金属部分，可以方便下延金属铜片的焊接，从而使插入到下层介质基片上的延伸部分的槽形通孔中的下延金属铜片固定安装，从而能够通过调节下延金属铜片长度来调节低频段的驻波比。

本实用新型可用于排气管美化的宽带双极化天线所述的反射板由底板、斜板和与振子单元排布平行的侧板组成，该底板的截面为凸向振子方向的弧形或弓形，底板与侧板之间通过斜板连接。为了优化天线的一些电气性能，提高反射板对电磁反射的效力，并满足天线在紧窄型体积下尽可能减小反射板尺寸的需要，本实用新型将反射板设计成曲面形状，与通常的平面反射板不相同。

本实用新型可用于排气管美化的宽带双极化天线在振子单元的正上方设置有金属引向片。该金属引向片可以在有限体积的限制下，起到增强振子正上方电磁波能量的作用，提高振子增益。

本实用新型中通过下延金属铜片长度来调节低频段的驻波比。当然，也可通过设计和调试，将低频段调谐部分的延伸部分设计为一定形状或将低频调谐部分在介质基片表面向内侧延伸一定长度而满足调节低频段的驻波比的目的，也就是发挥其谐振的效果。

本实用新型双极化天线所述的反射板由底板、斜板和与振子单元排布平行的侧板组成，该底板的截面为弧形或弓形，底板与侧板之间通过斜板连接。

本实用新型所述的介质基片可以为正方形的环氧板或其它绝缘板。

本实用新型具有以下有益效果：

1、在不改变天线电气性能的基础上，通过改进已有振子的结构，充分利用振子所占有的空间，减小了天线的平面尺寸，实现了振子小型化。可以应用于大厦或楼宇的排气管等小型场所，在保持其原来景观的前提下，安装天线，实现扩大该区域的覆盖范围及提高通信质量。

2、在振子的基本设计上，采用介质基片两面附交叉垂直金属层结构方式，提供了一种较理想的双极化的天线设计方案，比单极化天线提高了电气性能，减小了一半的天线体积，并节约了成本。

2、将反射板的底板的截面改成为弧形或弓形，这样可以加大反射板的面积，但是宽度并没有增加。电磁波经过反射板反射后，得到的方向图增益更高，压缩了天线波束，提高前后比。另外，折成多面的弧形或弓形的底板，更容易固定上面的振子，方便加工。当然，也可以根据不同的需要设计出各种形状的反射板来。

3、介质基片采用的是大约1mm厚的环氧板，价格比较便宜，降低振子的成本。

附图说明：

图1是本实用新型天线设置在排气管中的示意图；

图2是本实用新型天线结构示意图；

图3是图2中A部分的放大分解结构示意图；

图4是本实用新型天线的振子正面结构示意图；

图5是本实用新型天线的振子底面结构示意图；

图6是本实用新型天线的反射板主视图；

图7是图6的右视图；

图8是本实用新型的振子电流走向示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例及附图对本实用新型的结构原理作进一步的详细描述：

如图1所示，由于本实用新型可用于排气管美化的宽带双极化天线具有整体尺寸小，可以将本实用新型可用于排气管美化的宽带双极化天线安装在与大厦或楼宇的排气管100形状造型相同的装置中，在保持其原来景观的前提下，实现扩大该区域的覆盖范围及提高通信质量。

如图2、图3所示，一种可用于排气管美化的宽带双极化天线，包括反射板20和设置在反射板上方的若干个振子单元，该振子单元通过立柱51设置在反射板20上，所述的振子单元由介质基片1和覆盖在介质基片1上下两面的金属层组成，所述的覆盖在介质基片上的上层金属层与下层金属层按照相互垂直的关系覆盖在介质基片上下两面构成正交极化振子，该金属层被位于对角线上的割缝4分成关于割缝4对称的两部分，每部分由馈线金属带2、馈电结构和位于馈线金属带两端并与之一定夹角的辐射金属体3组成。同一平面的馈线金属体2呈平行双线排列并且宽度均相同，等幅反相地对振子进行馈电。

如图3、图4、图5所示，所述的馈电结构包括馈电金属片14、设置在馈电金属片14上连接同轴电缆的馈电通孔15、16和设置在馈线金属带上的馈电通孔17。本实用新型可用于排气管美化的宽带双极化天线所述的馈电结构设置在馈线金属体2的中间，通过馈电结构与两根同轴电缆进行馈电。所述的馈电结构包括位于介质基片1上层的馈孔金属片14，在馈孔金属片上设有两个馈孔15、16，该两个馈孔分别穿过下层金属层的馈线金属体2，一同轴电缆的外导体与其中一个馈孔15连接，该同轴电缆的内导体穿过该馈孔15并连接在馈孔16上；位于介质基片1下层的馈线孔17，该馈线孔17穿过上层金属层的一馈线金属体2，同轴电缆穿过该馈线孔17后，同轴电缆的外导体连其穿过的馈线金属体2连接，同轴电缆的内导体通过连接片18与上层金属层的另一馈线金属体2连接。所述的馈电结构还包含了一个平衡-非平衡转换器，即从馈孔起，电缆经过四分之一波长后两根电缆的外导体外层与金属反射板短路，从而使得在振子的馈电处，电缆外导体外层对地开路，消除外层上的反射电流。如果没有这个变换器，电缆的外导体外层会存在反射电流，产生辐射，影响天线的交叉极化比。

如图4、图5所示，所述的辐射金属体的末端由两个形状大小相同的开槽5形成“山”字形结构的频段调谐部分，该“山”字形结构的中间部分为低频段调谐部分7，两侧部分为高频段调谐部分6。

如图4所示，在介质基片1上层的低频段调谐部分7还包括有延伸部分8，该延伸部分8与低频段调谐部分7形成倒“T”字形，在延伸部分8中的介质基片上开有槽形通孔9，在槽形通孔9中插有垂直于介质基片的下延金属铜片10，该下延金属铜片10的一端与的延伸部分8焊接在一起。通过调节下延金属铜片10长度来调节低频段的驻波比。

如图5所示，在介质基片下层的低频段调谐部分7还包括有延伸部分8，该延伸部分8与低频段调谐部分7形成倒“T”字形，在延伸部分8相对应的介质基片1的上层设有形状大小相同的金属部分11，在延伸部分8及相对应的金属部分11上密布细小金属过孔12，在延伸部分8中的介质基片上开有槽形通孔9，在槽形通孔9中插有垂直于介质基片的下延金属铜片10，该下延金属铜片10的弯折部分与金属部分11进行焊接。通过在介质基片上层的带有过孔的金属部分11，可以方便下延金属铜片10的焊接，从而使插入到槽形通孔9中的下延金属铜片10可以更好地固定安装，从而能够通过调节下延金属铜片10长度来调节低频段的驻波比。

本实用新型中上层金属层与下层金属层除了馈电结构部分不一样之外，平行双线馈线金属体2和辐射金属体3的形状都相同，上层金属层与下层金属层只是转了90度，共同构成极化相互正交的振子，使得振子可以同时接收(或发射)+45°极化和-45°极化的电磁波，提高天线的工作能力。

当然，也可通过设计和调试，将低频段调谐部分的延伸部分设计为一定形状而满足调节低频段的驻波比的目的。

如图6、图7所示，本实用新型可用于排气管美化的宽带双极化天线所述的反射板20由底板21、斜板22和与振子单元排布平行的侧板23组成，该底板21的截面为弧形或弓形，底板与侧板23之间通过斜板22连接。为了改变天线的一些电气性能，或是受天线应用场合的限制，本实用新型将反射板设计成曲面形状。通过将底板21的截面改为弧形或弓形相当于加大了反射板的面积，但是宽度并没有增加。电磁波经过反射板反射后，得到的方向图增益更高，压缩了天线波束，提高前后比。另外，用多块平面形金属板拼合做成弧形或弓形的底板，更容易固定上面的振子，方便加工。当然，我们也可以根据不同的需要设计出各种形状的反射板来。

如图3所示，本实用新型中在振子单元的上方通过立柱50设置有金属引向片25、26，金属引向片25、26由薄铝板或铜板制成，金属引向片26位于金属引向片25的上方，金属引向片26的面积比金属引向片25要小，所述的金属引向片25、26可以在有限体积的限制下，提高振子增益。

本实用新型所述的介质基片1可以为正方形的环氧板或其它绝缘板。

本实用新型可用于排气管美化的宽带双极化天线在现有双极化振子的基础上，经过改进后，尺寸已经有所减小，但是还有改进的余地。本实用新型发明就是在已有振子的基础上，通过改进结构和振子的平面布局，充分利用振子所占的空间，缩小了振子的平面尺寸，而且不影响天线的电气性能，实现了振子小型化。

另外，振子所采用的材料有做介质板用的环氧板、做耦合片用的铝板、少量调谐铜片和电缆等，都是普通的材料，成本很低。

如图8所示，辐射金属体的电流走向示意图，电流N和电流N’幅度均为电流J的0.707倍，等幅同向，构成对称振子；电流M和电流M’也都是J的0.707倍，两者等幅反向，产生的电磁波可以近似抵消，特别是在远场的时候，抵消效果更是明显。因为对称振子有效电流幅度仅仅是0.707J，变小了，所以从这一点上看，天线增益是降低了的。但是，由于对角也存在一个完全相同的振子，所以一对对角的两个振子就构成了一个二元阵列，很大程度地提高了天线增益。

上述内容，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限制本实用新型的实施方案，本领域技术人员根据本实用新型的构思，所作出的适当变通或修改，都应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可用于排气管美化的宽带双极化天线，包括反射板和设置在反射板上方的若干个振子单元，所述的振子单元由介质基片和覆盖在介质基片上下两面的金属层组成，其特征在于：所述的覆盖在介质基片上的上层金属层与下层金属层按照相互垂直的关系覆盖在介质基片上下两面构成正交极化振子，该金属层被位于对角线上的割缝分成关于割缝对称的两部分，每部分由馈线金属带、馈电结构和位于馈线金属带两端并与之一定夹角的辐射金属体组成。

2.根据权利要求1所述的可用于排气管美化的宽带双极化天线，其特征在于：所述的馈线金属带呈平行双线排列，在平行双线的馈线金属带的中部设置有馈电结构。

3.根据权利要求2所述的可用于排气管美化的宽带双极化天线，其特征在于：所述的馈电结构包括馈电金属片、设置在馈电金属片上连接同轴电缆的馈电通孔和设置在馈线金属带上的馈电通孔。

4.根据权利要求3所述的可用于排气管美化的宽带双极化天线，其特征在于：所述的辐射金属体的末端由两个形状大小相同的开槽形成“山”字形结构的频段调谐部分，该“山”字形结构的中间部分为低频段调谐部分，两侧部分为高频段调谐部分。

5.根据权利要求4所述的可用于排气管美化的宽带双极化天线，其特征在于：在低频调谐部分末端连接有实现低频谐振的延伸部分，该延伸部分与低频段调谐部分形成倒“T”字形结构。

6.根据权利要求5所述的可用于排气管美化的宽带双极化天线，其特征在于：在延伸部分及相对应的金属部分上密布细小金属过孔，在延伸部分中的介质基片上开有槽形通孔，在槽形通孔中插有垂直于介质基片的下延金属铜片，该下延金属铜片的弯折部分与延伸部分的金属部分进行焊接。

7.根据权利要求1所述的可用于排气管美化的宽带双极化天线，其特征在于：所述的反射板由底板、斜板和与振子单元排布平行的侧板组成，该底板的截面为凸向振子方向的弧形或弓形，底板与侧板之间通过斜板连接。

8.根据权利要求1所述的可用于排气管美化的宽带双极化天线，其特征在于：在振子单元的正上方设置有金属引向片。

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