CN205016664U - 全向吸顶天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全向吸顶天线，包括介质基板、辐射振子、绝缘片、锥形振子以及天线底板；介质基板采用了单层单面的覆铜电路板，辐射振子位于介质基板的正上方，采用椭圆状；锥形振子与辐射振子通过绝缘片相连，所述锥形振子与辐射振子形成单极子天线，且由呈圆锥体、圆柱体以及环形片状组合而成；天线底板为圆形，中心开一通孔，供同轴连接器穿过，且天线底板的直径与锥形振子中的环形片状部分结构的外环直径相同。本实用新型的技术方案能有效增加天线的水平覆盖距离，且能同时工作在多种网络制式实现站点共用，并减小天线尺寸，实现天线的小型化特性。

Description

全向吸顶天线

技术领域

本实用新型涉及一种全向吸顶天线，该天线与室内分布系统远端单元设备连接为一体。

背景技术

室内分布系统是针对室内用户群、改善建筑物内部通信环境的一种行之有效的方案，是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内的各个角落，继而保证室内拥有理想的信号覆盖。

近年来，移动通信迅速发展，从2G、3G再到4G，用户数量膨胀的同时，对于优质网络信号的需求也越来越高，而室内属于有遮挡物的环境下，信号相比室外问题也越来越多，如信号不稳定、已及网络速度过慢都是困扰用户的问题。在相当多的大城市中，采用建立大量的室外基站，通过不断的扩容来保障用户使用效果，而近年来室外网络建设已经达到了相当大的规模；另外，在室内环境下，尤其是那些无室内分布系统的大型建筑物内，比如饭店、写字楼、商场、地铁、机场、车站，由于其特殊地理位置或者建筑物的屏蔽作用等诸多因素的影响，信号盲区、信号弱区以及信号频率切换区域越来越多。对于已经建立有室内分布系统建筑物中，由于各运营商独立设置各自的信号覆盖系统，导致了机房和管线的重复投资，浪费了大量社会资源。

传统的室内吸顶天线的实现形式有单椎或单椎加球冠结构的，其辐射方向图在高频段的主瓣辐射角度较小，一般为+30°，由此会带来三方面的问题：一是主瓣辐射角度小，信号能量大部分都集中在天线正下方，而室内覆盖中天线正下方是不需要太多能量的，因此造成了能量的浪费；二是由于能量守恒，大部分能量集中在天线正下方，在辐射角度30°以外的能量就少了，天线水平方向的覆盖范围就短了；三是低频和高频的主瓣辐射角度差别太大(一般低频主瓣辐射角度为90°)，造成高低频覆盖不一致的问题，不利于室分2G、3G及4G的协同设计，无法解决2G、3G、4G室分信号同步覆盖的技术难题，因此形成了“小功率，多天线”的4G室分建网原则，加大了4G室分建设规模，明显降低了经济和社会效益。

如图1所示为现有吸顶天线下，分别在低频信号和高频信号下主瓣辐射角度图。现有的室内分布全向吸顶天线存在以下特点：(1)、高频段信号随着覆盖距离的增加快速衰减，天线下方信号较强，常常达到-30～-40dBm，而几米开外信号强度很快就降到-60～-70dBm，到覆盖边缘信号不足。(2)、信号分布不均匀、不稳定。测试发现，在同一覆盖半径上，不同方位信号强度相差4-5dB，甚至超过10dB，而且比较不稳定。

如图1所示，图1(a)为900MHZ频点下，图1(b)所示为2170MHZ频点下信号的辐射角度图，对低频段信号(如GSM900和CDMA800)，辐射角越大，天线增益越高，辐射角60°以上增益就接近最大值，因此目标覆盖远区和覆盖边缘对应的天线辐射角增益基本一致。对高频段信号(如DCS1800、WCDMA、TD-SCDMA和LTE)，辐射角越大增益越低，60°辐射角增益衰减3dB以上，85°辐射角增益衰减7dB以上，这意味着在高频段信号绝大部分能量集中在低辐射角内，这一特性对室内3G信号覆盖极为不利。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于2G、3G和4G网络的全向吸顶天线，该天线单元工作频带宽，加工以及安装简单，方向图形性能优越，生产一致性好，便于批量生产。

本实用新型实施例提供了一种全向吸顶天线，所述天线包括介质基板、辐射振子、绝缘片、锥形振子以及底板，所述介质基板为单层单面覆铜印制电路板，介质基板的顶层覆铜；所述辐射振子位于所述介质基板的正上方，呈椭圆状；所述绝缘片用于连接辐射振子与锥形振子；所述底板呈圆形，且中心开有通孔。

进一步地，所述锥形振子包括呈圆锥体的上部、呈圆柱体的中部以及呈环形片状的下部。

进一步地，所述锥形振子中的圆锥体上部的底部直径与圆柱体中部的直径相同，环形片状下部的内环直径与圆柱体中部的直径相同。

进一步地，所述底板的直径等于所述锥形振子下部的外环直径。

进一步地，所述辐射振子通过绝缘片的中心通孔与锥形振子连接形成单极子天线。

进一步地，所述辐射振子通过用焊接或者螺母紧固与锥形振子连接。

进一步地，所述辐射振子由覆铜印制电路板制成。

进一步地，所述绝缘片由环氧树脂板材制成。

进一步地，所述绝缘片的高度为可调节的。

进一步地，所述呈椭圆状的辐射振子的短轴尺寸小于锥形振子下部呈环形片状结构的外环直径，且两者之间的比例关系可调。

本实用新型通过设计新型的全向吸顶天线，在不改变已有的室内分布系统的情况下，有效提高现有系统的利用率以及效率。通过使用本实用新型中的全向吸顶天线，可以同时提高兼顾低频信号与高频信号的水平覆盖距离，并在保证全向天线性能的条件下，应用小型化技术减小天线的尺寸，该全向吸顶天线不仅可以直接代替现有网络中的吸顶天线，还可以兼顾多路网络信号，同时工作在2G、3G和4G信号环境下，有效的实现站点共用，节省了网络资源。

附图说明

图1所示为现有天线的信号辐射角度示意图；

图2为本实用新型实施例的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的结构的侧视图；

图4为本实用新型实施例的结构俯视图；

图5为本实用新型实施例介质基板与辐射振子的示意图；

图6为本实用新型实施例绝缘片的示意图；

图7为本实用新型实施例的锥形振子的局部示意图；

图8为本实用新型实施例的电压驻波比与频率的关系示意图；

图9为本实用新型实施例的信号辐射角度的示意图；

图10为本实用新型实施例改进之前信号辐射角度示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种适用于2G、3G和4G网络的全向吸顶天线，该天线单元工作频带宽，加工以及安装简单，方向图形性能优越，生产一致性好，便于批量生产。

如图2所示为该全向吸顶天线的结构示意图，该全向吸顶天线包括介质基板1、辐射振子2、绝缘片3、锥形振子4以及底板5；所述介质基板1为单层单面覆铜印制电路板，介质基板的顶层覆铜，所述辐射振子2位于所述介质基板1的正上方，呈椭圆状；所述辐射振子由覆铜印制电路板制成；所述绝缘片3用于连接辐射振子与锥形振子4，其中所述锥形振子4由呈圆锥体的上部41、呈圆柱体的中部42以及呈环形片状的下部43组成，其中圆锥体上部41的底部直径与圆柱体中部42的直径相同，环形片状的下部43的内环直径与圆柱体的中部42的直径相同，上部41、中部42与下部43连成一体组成锥形振子4；所述底板5呈圆形，且中心开有通孔，所述底板5的直径等于所述锥形振子4中下部43的外环直径。

如图3所示为该全向吸顶天线的侧视图，如图所示，辐射振子2位于介质基板1的正上方。

如图4所示为该全向吸顶天线的侧视图，图3结合图1可知，锥形振子4的上部41的底部直径等于锥形振子4的中部42的直径，并且锥形振子4的下部43的直径等于底部5的外环直径。

图5所示为该全向吸顶天线中介质基板1与辐射振子2的结构图，由图5可知，介质基板1的尺寸大于辐射振子2。

如图6所示为该全向吸顶天线中的绝缘片3的结构图，如图5所示，该绝缘片3中间开通孔，供同轴连接器的内导体通过，同轴连接器的外导体与锥形振子4连接，内导体通过所述绝缘片3的中心通孔与辐射振子2相连，该连接可以用焊接或者螺母紧固的方式实现，同时辐射振子2通过绝缘片3的中心通孔与锥形振子4连成一体形成单极子天线，可以实现天线的超宽带特性。所述绝缘片3由环氧树脂板材制作，可耐焊接引起的高温，且该绝缘片3的高度是可调的，具体来说可以根据天线阻抗匹配的需要进行调节。

图7所示为该全向吸顶天线中的锥形振子4的结构示意图，图6将结合图2来描述。如图6所示，所述锥形振子4由上部41、中部42以及下部43组成，所述上部41为圆锥体，中部42为圆柱体，下部43为环形状板，中部42镶嵌在下部43中，下部43的内环直径等于中部42的直径。另外上部41中心开设有一个圆孔，圆孔下部与同轴连接器的外导体连接，这样同轴连接器的外导体可以穿过该圆孔，而同轴连接器的外导体也可以通过绝缘片3与辐射振子隔离。具体地，图2中呈椭圆状的辐射振子2的短轴尺寸小于锥形振子4中下部43呈环形片状结构的外环直径，通过调节两者的尺寸比例关系可以实现提高天线的主瓣辐射角度，增加天线的水平覆盖距离。比如从+30度提高到+85度。

图8所示为使用该全向吸顶天线情况下，辐射振子2通过绝缘片3的中心通孔与锥形振子4连成一体形成单极子天线时所体现的超宽带特性。具体来说图7为频率与电压驻波比的关系图。

图9所示为使用该全向吸顶天线情况下，辐射信号的的垂直方向图，如图可知，对于高频与低频信号而言，其信号的主瓣辐射角度均可以达到85度。

图10所示为现有天线情况下，辐射信号的垂直方向图，如图可知改进之前信号的主瓣辐射角度为+30度。

本实用新型整个安装过程简单方便，可操作性强，一致性好，便于大规模的批量生产。

本实用新型采用的技术方案是覆铜印制电路板加冲压锥形振子的形式，印制电路板作为介质基板，顶层覆铜，形成辐射振子，冲压锥形振子与辐射振子之间通过绝缘片隔离，两者之间的尺寸满足一定的比例关系时便可提高吸顶天线方向图主瓣辐射角度，增加天线水平覆盖距离。同时采用覆铜印制电路板，既保证了吸顶天线的性能，又有效地减小了天线的尺寸，结构简单可靠造价成本低廉。应当指出，任何基于本实用新型的优化改进，均在本实用新型的的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全向吸顶天线，所述天线包括介质基板、辐射振子、绝缘片、锥形振子以及底板，其特征在于，所述介质基板为单层单面覆铜印制电路板，介质基板的顶层覆铜；所述辐射振子位于所述介质基板的正上方，呈椭圆状；所述绝缘片用于连接辐射振子与锥形振子；所述底板呈圆形，且中心开有通孔。

2.根据权利要求1所述的全向吸顶天线，其特征在于，所述锥形振子包括呈圆锥体的上部、呈圆柱体的中部以及呈环形片状的下部。

3.根据权利要求2所述的全向吸顶天线，其特征在于，所述锥形振子中的圆锥体上部的底部直径与圆柱体中部的直径相同，环形片状下部的内环直径与圆柱体中部的直径相同。

4.根据权利要求1所述的全向吸顶天线，其特征在于，所述底板的直径等于所述锥形振子下部的外环直径。

5.根据权利要求1所述的全向吸顶天线，其特征在于，所述辐射振子通过绝缘片的中心通孔与锥形振子连接形成单极子天线。

6.根据权利要求5所述的全向吸顶天线，其特征在于，所述辐射振子通过用焊接或者螺母紧固与锥形振子连接。

7.根据权利要求1所述的全向吸顶天线，其特征在于，所述辐射振子由覆铜印制电路板制成。

8.根据权利要求1所述的全向吸顶天线，其特征在于，所述绝缘片由环氧树脂板材制成。

9.根据权利要求8所述的全向吸顶天线，其特征在于，所述绝缘片的高度为可调节的。

10.根据权利要求1所述的全向吸顶天线，其特征在于，所述呈椭圆状的辐射振子的短轴尺寸小于锥形振子下部呈环形片状结构的外环直径，且两者之间的比例关系可调。