CN205303694U - 一种窄波束天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种窄波束天线，包括天线封装部件和天线体，天线体布置在天线封装部件内部，所述天线封装部件包括天线罩、天线上端盖、天线下端盖和安装固定板；所述天线体包括反射板、交叉设置于反射板正面的低频辐射振子和高频辐射振子，以及射频接头。其中安装固定板为折弯的板状的金属零件，用以固定整个天线。多个天线辐射振子通过功分网络实现各部分之间电连接，低频电路网络和高频电路网络可以电合路到一个射频端口或不合路分别连接到多个射频端口。本实用新型具有紧凑和轻量化的特点，能够显著减少天线安装占用空间和安装难度，提高现场适用性；同时具有较窄的水平/垂直面波束宽度，较高的增益，尤其能够满足一些特殊场景的覆盖要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及移动通信天线技术领域，具体涉及一种窄波束天线。
背景技术
天线作为移动通信系统中接发信号的重要终端设备，其辐射性能即方向图指标与覆盖要求的匹配性直接决定了覆盖效果的好坏；另外天线尺寸和重量是否最优化，也影响天线安装工程的可靠性和经济效果以及工程施工难易度。
移动通信天线是用来接收和发射移动通信电磁信号的设备，对于现有的常规通信天线，已经无法满足所有的覆盖场景的要求，尤其是一些特殊覆盖场景。具体而言，在城市快速路/铁路的定向覆盖场景中，覆盖区域具有狭窄、深长的特点，如果采用现有常规水平波瓣宽度65°的基站天线进行覆盖，则天线电磁信号很容易越过公路区域的两侧，从而导致覆盖越区干扰。
另外一类特殊场景的覆盖，如隧道的定向覆盖，覆盖区域也具有狭窄、深长的特点，目前通常的做法是采用优质泄露电缆的方式进行系统覆盖。但泄露电缆覆盖系统的缺点也很明显，比如维护难，造价高。另外使用一段时间后灰尘等会阻塞孔洞，造成电缆传输信号不好。由于很难清理，工程上多会采用更换电缆的办法，这样无疑会导致巨大的浪费和成本的上升。
还有一类场景的覆盖，如封闭井道的定向覆盖。目前通常的做法是室分覆盖方式，此系统用到多组背靠背对数周期天线加工程电缆的方式进行覆盖。这种传统的覆盖方式面对日益增长的移动通信数据流量及速率的情况下，缺陷越来越明显。比如，线缆损耗大及天线增益低导致的覆盖信号场强低，影响覆盖效果。另外系统工程复杂，工程量大，导致业主对覆盖工程的抵触情绪，增加了运营商的建站难度。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于提供一种窄波束天线，具有紧凑型的物理尺寸和重量轻量化，同时具有较窄的水平面波束宽度和垂直面波束宽度，较高的增益，尤其能够满足一些特殊场景的覆盖要求，能够提高工程适用性，显著降低施工难度和工程成本。
本实用新型的技术方案提供一种窄波束天线，包括天线封装部件11和天线体12，天线体12布置在天线封装部件11内部，
所述天线封装部件11包括天线罩111、天线上端盖112、天线下端盖113和安装固定板114；天线上端盖112扣合在天线罩111的上部，天线下端盖113扣合在天线罩111的下部，形成一个完整的封闭腔体；安装固定板114通过紧固件把天线体12固定到天线封装部件11的内部；
所述天线体12包括反射板121、交叉设置于反射板121正面的低频辐射振子122和高频辐射振子123，以及射频接头125，低频辐射振子122通过反射板121背面的低频功分网络再通过同轴线连接到射频接头125，高频辐射振子123通过反射板121背面的高频功分网络再通过同轴线连接到射频接头125。
而且，安装固定板114为折弯的板状的金属零件，安装固定板114上开设有用于天线机械倾角调整的组合孔。
而且，所述天线下端盖113上开设有天线漏水孔洞。
而且，反射板121至少一侧折弯，反射板长宽比为0.8～1.2之间。
而且，反射板121正面设置有至少一个隔离条124。
而且，高频辐射振子123的极化方向与反射板121的轴线平行或垂直；低频辐射振子122的极化方向与反射板121的轴线平行或垂直。
而且，设有9个高频辐射振子123，呈3×3阵列布置，并且沿与反射板121轴线平行或垂直的直线列通过一分三功分器相互电连接，三个直线列再通过一分三功分器相互电连接，构成高频功分网络，再通过同轴电缆连接到天线端部或背面的一个或多个射频接头；设有6个低频辐射振子122，呈2x3阵列布置，并且沿与反射板轴线平行的直线列通过一分三功分器相互电连接，2个直线列再通过一分二功分器相互电连接，构成低频功分网络，再通过同轴电缆连接到天线端部或背面的射频接头；
4个低频辐射振子布置在高频辐射振子123矩阵外部，2个低频辐射振子布置在高频辐射振子123矩阵内部。
而且，所述窄波束天线的低频水平面波束宽度为30°～38°，低频垂直面波束宽度为28°～32°，高频水平面波束宽度为15°～30°，高频垂直面波束宽度为15°～25°。
本实用新型的有益效果是：区别于现有天线组阵技术，本实用新型采用高频天线振子阵列和低频天线振子阵列两个二位天线阵交叉设置在反射板上。通过设计实现了优化的振子间距及相对位置，避免高频与低频之间的互耦影响，保证了天线的电性能。通过上述设计，本实用新型的窄波束天线能够显著减少天线尺寸（长度为常规线阵天线的1/3），减轻天线重量（重量为常规线阵天线的1/3）。在狭窄的覆盖场景中，本天线具有更高的工程适用性和更好的工程操作性。其中，低频包括820~960MHz频段，高频包括1710~2690MHz频段。
另外，区别于现有常规基站天线，本实用新型的双频制式窄波束天线，低频和高频同时具有窄化的水平面波束宽度和垂直面波束宽度，并且水平面波束宽度和垂直面波束宽度指标接近，同时实现了天线具有较高的增益。在定向覆盖场景中，本天线的使用有助于解决越区干扰等问题，同时解决了覆盖电平衰减快等问题，可以减少天线使用数量，降低电信运营商工程成本和建站难度。
附图说明
图1是本实用新型一种窄波束天线的立体结构示意图；
图2a是图1所示实施例的天线封装部件立体结构示意图；
图2b是图1所示实施例的天线封装部件后视图；
图3是图1所示实施例的天线体立体结构示意图；
图4a是本实用新型实施例中一种窄波束天线的低频功分网络示意图；
图4b是本实用新型实施例中一种窄波束天线的高频功分网络示意图；
图5a是本实用新型实施例中一种窄波束天线的低频仿真水平面方向图；
图5b是本实用新型实施例中一种窄波束天线的低频仿真垂直面方向图；
图6a是本实用新型实施例中一种窄波束天线的高频仿真水平面方向图；
图6b是本实用新型实施例中一种窄波束天线的高频仿真垂直面方向图；
图7a是本实用新型实施例中一种窄波束天线的低频实测水平面方向图；
图7b是本实用新型实施例中一种窄波束天线的低频实测垂直面方向图；
图8a是本实用新型实施例中一种窄波束天线的高频实测水平面方向图；
图8b是本实用新型实施例中一种窄波束天线的高频实测垂直面方向图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型技术方案作进一步具体的说明。
本实用新型提供一种窄波束天线，包括天线封装部件和置于天线封装部件内的天线体，天线体包括反射板、呈一定规则交叉布置并设置在反射板正面的多个天线辐射振子、设置在所述反射板背面的功分网络，天线封装部件包括反射板固定于其上的天线罩和天线端盖，其中所述天线罩背面安装有安装固定板用以固定整个天线。所述多个天线辐射振子通过所述功分网络实现各部分之间电连接。所述低频电路网络和高频电路网络可以电合路到一个射频端口或不合路分别连接到多个射频端口。
参考图1及图2a、图2b、图3，本实用新型实施例提供的一种窄波束天线包括天线封装部件11和天线体12，天线体12布置在天线封装部件11内部。
所述天线封装部件11包括天线罩111、天线上端盖112、天线下端盖113和天线罩背面的安装固定板114。
其中，天线罩111作为天线的防护外壳，同时可以改善天线的前后比、波瓣宽度等指标。具体实施时可采用筒状，截面形状可类似于矩形。天线上端盖112扣合在天线罩111的上部，天线下端盖113扣合在天线罩111的下部，形成一个完整的封闭腔体。安装固定板114通过紧固件把天线体12固定到天线封装部件11的内部。安装固定板114为折弯的板状的金属零件，可通过薄板材料折弯形成，通过连接到适配的支架辅材来架立天线。通过折弯形成零件结构，和焊接成形相比，结构更加简单。安装固定板114上开设有组合孔，可以实现天线机械倾角的调整。其中，安装固定板114的具体形式是，在薄板中间对称位置分别折弯形成两道立起筋板，并在筋板上开设组合孔。
优选地，所述天线下端盖113上开设有天线漏水孔洞，用于对天线封装部件11内部的冷凝水进行导流。
在本实施例中，天线体12包括反射板121、设置于反射板121正面上的低频辐射振子122和高频辐射振子123、安装在所述反射板121背面的低频功分网络和高频功分网络、射频接头125。所述辐射振子通过功分网络再通过同轴线连接到天线端部或背面的射频接头125。
其中，反射板121至少一侧折弯，反射板长宽比为0.8～1.2之间。反射板121可以一侧或以上折弯，提高前后比等指标。反射板121通常为矩形，可以长边方向确定反射板121的轴线。
参见图4b，在本实施例中，高频辐射振子123为9个，呈3×3矩形阵列布置。高频天线振子间距优选根据频段中心频点λ设定，设于0.8λ～1λ之间，阵列两个方向的间距可以相等/或不等。高频辐射振子沿与反射板轴线平行或垂直的直线列通过一分三功分器相互电连接，上述三个直线列再通过一分三功分器相互电连接，构成高频功分网络。所述高频功分网络再通过同轴电缆连接到天线端部或背面的一个或多个射频接头。高频辐射振子123的极化方向与所述反射板121的轴线平行或垂直。
通过上述结构，可使天线达到较优的长宽比例，天线尺寸得到了压缩。同时实现了天线在高频频段较窄的水平面波束宽度和垂直面波束宽度。
参见图4a，在本实施例中，低频辐射振子122为6个，呈2x3矩形阵列布置。4个低频辐射振子布置在所述高频辐射振子矩阵的外部，2个低频辐射振子布置在所述高频辐射振子矩阵的内部。所述低频天线振子阵列两个方向的间距不等。并且所述呈矩形阵列布置的低频辐射振子沿与反射板轴线平行的直线列通过一分三功分器相互电连接，上述2个直线列再通过一分二功分器相互电连接，构成低频功分网络。所述低频功分网络再通过同轴电缆连接到天线端部或背面的一个或多个射频接头。低频辐射振子122的极化方向与所述反射板121的轴线平行或垂直。
通过上述结构，实现了高频振子和低频振子的最优化交叉布置，同时避免了高频和低频之间的互耦影响，实现高频和低频同时具有最优的驻波比和隔离度指标。同时实现了天线在低频频段较窄的水平面波束宽度和垂直面波束宽度。所述天线的低频水平面波束宽度为30°～38°，低频垂直面波束宽度为28°～32°。所述天线的高频水平面波束宽度为15°～30°，高频垂直面波束宽度为15°～25°。
实施例进一步提出设置隔离条。在本实施例中，反射板121正面的振子间隙处设置有至少一个隔离条124，具体实施时本领域技术人员可以自行设定位置。隔离条124可采用金属条状零件，通过塑胶支撑件设置到不高于高频振子面的高度，并固定在反射板121上。通过所述隔离条优化天线的隔离度和/或驻波比指标。
参阅图5a、5b及图6a、6b所提供仿真方向图与图7a、7b及8a、8b所提供实测方向图，可以对比看出实测方向图与仿真方向图基本吻合，设计指标得到了验证。
从上面可以看出，本实用新型采用特殊组阵方式实现了区别于常规65°基站天线的方向图，实现了天线在水平面和垂直面同时具有较窄的波瓣宽度，较高的增益值。从而使本天线能满足一些特殊场景的覆盖要求；另外本实用新型实现了天线的轻巧化和小巧化，保证了本天线有很好的工程适用性，大大降低安装难度，降低工程成本。通常，所述一种窄波束天线可用于GSM900/1800、WCDMA、LTE等移动通信频段。
以上所述仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的修改或等同替换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的权利要求范围内。
Claims (8)
1.一种窄波束天线，其特征在于：包括天线封装部件(11)和天线体(12)，天线体(12)布置在天线封装部件(11)内部，
所述天线封装部件(11)包括天线罩(111)、天线上端盖(112)、天线下端盖(113)和安装固定板(114)；天线上端盖(112)扣合在天线罩(111)的上部，天线下端盖(113)扣合在天线罩(111)的下部，形成一个完整的封闭腔体；安装固定板(114)通过紧固件把天线体(12)固定到天线封装部件(11)的内部；
所述天线体(12)包括反射板(121)、交叉设置于反射板(121)正面的低频辐射振子(122)和高频辐射振子(123)，以及射频接头(125)，低频辐射振子(122)通过反射板(121)背面的低频功分网络再通过同轴线连接到射频接头(125)，高频辐射振子(123)通过反射板(121)背面的高频功分网络再通过同轴线连接到射频接头(125)。
2.根据权利要求1所述窄波束天线，其特征在于：安装固定板(114)为折弯的板状的金属零件，安装固定板(114)上开设有用于天线机械倾角调整的组合孔。
3.根据权利要求1所述窄波束天线，其特征在于：所述天线下端盖(113)上开设有天线漏水孔洞。
4.根据权利要求1所述窄波束天线，其特征在于：反射板(121)至少一侧折弯，反射板长宽比为0.8～1.2之间。
5.根据权利要求1所述窄波束天线，其特征在于：反射板(121)正面设置有至少一个隔离条(124)。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述窄波束天线，其特征在于：高频辐射振子(123)的极化方向与反射板(121)的轴线平行或垂直；低频辐射振子(122)的极化方向与反射板(121)的轴线平行或垂直。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述窄波束天线，其特征在于：设有9个高频辐射振子(123)，呈3×3阵列布置，并且沿与反射板(121)轴线平行或垂直的直线列通过一分三功分器相互电连接，三个直线列再通过一分三功分器相互电连接，构成高频功分网络，再通过同轴电缆连接到天线端部或背面的一个或多个射频接头；设有6个低频辐射振子(122)，呈2x3阵列布置，并且沿与反射板轴线平行的直线列通过一分三功分器相互电连接，2个直线列再通过一分二功分器相互电连接，构成低频功分网络，再通过同轴电缆连接到天线端部或背面的射频接头；
4个低频辐射振子布置在高频辐射振子(123)矩阵外部，2个低频辐射振子布置在高频辐射振子(123)矩阵内部。
8.根据权利要求7所述窄波束天线，其特征在于：所述窄波束天线的低频水平面波束宽度为30°～38°，低频垂直面波束宽度为28°～32°，高频水平面波束宽度为15°～30°，高频垂直面波束宽度为15°～25°。
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