CN205944411U - 双极化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种双极化天线，包括天线罩和底板，所述天线罩和底板共同限定出一容置空间，还包括均设于所述容置空间内的垂直极化天线、水平极化天线；所述垂直极化天线包括尖端处绝缘对接的第一锥型振子和第二锥型振子，以及与所述第一锥型振子和第二锥型振子相连接的第一电缆组件；所述水平极化天线包括(还包括同轴电缆、功份网络)由若干个水平极化振子围绕所述第二锥型振子组成的圆环阵列和与所述圆环阵列连接的第二电缆组件。相比于现有技术，本实用新型的双极化天线由于具有垂直极化天线和水平极化天线，因而可以实现双极化的目的，并且通过垂直极化天线与水平极化天线的嵌套结构，缩小天线整体体积，简化结构内部部件，成本低廉。

Description

双极化天线

技术领域

本实用新型涉及移动通信中的天线技术领域。具体而言，本实用新型涉及一种双极化天线。

背景技术

室分天线作为室内分布系统的重要组成部分，其性能直接影响整个室内分布系统的性能。日渐复杂的通信系统对室分天线提出了更高的要求，因此设计出性能更优的室分天线对于提高室内分布系统的整体性能至关重要。

目前室内吸顶天线多为单锥、单锥加球冠或双锥结构的的单极化天线，单极化天线在室内信号覆盖方面存在着固有的盲区和阴影区。在当今高效、高质量、高容量、高速率传输数据的情况下，单极化天线容易产生网络阻塞等问题。

实现吸顶天线性能优异、结构简单、成本低廉的目标，在目前还存在一定的难度，然而，具备这三大优点的吸顶天线是客户急需的，因此研制性能好、体积小、成本低的双极化吸顶天线，使得双极化吸顶天线在室内实现信号覆盖最佳状态，可以兼容2G、3G以及TD-LTE等移动通信系统，实现站点共用，节省工程资源，其意义十分重大。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种高性能且结构简单、成本低的双极化天线。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种双极化天线，包括天线罩和底板，所述天线罩和底板共同限定出一容置空间，还包括均设于所述容置空间内的垂直极化天线、水平极化天线；所述垂直极化天线包括尖端处绝缘对接的第一锥型振子和第二锥型振子，以及与所述第一锥型振子和第二锥型振子相连接的第一电缆组件；所述水平极化天线包括由若干个水平极化振子围绕所述第二锥型振子组成的圆环阵列和与所述圆环阵列连接的第二电缆组件。

优选的，所述第一锥型振子包括呈圆柱状的柱端和设于柱端下端并呈倒圆锥状的第一尖端，并且所述柱端和第一尖端一体成型。

优选的，所述第二锥型振子包括呈圆锥状的第二尖端及与所述第二尖端一体成型的安装部，所述第二尖端开设有供所述第一电缆组件中的线缆穿过与第一锥型振子连接的第一让位孔。

进一步地，所述垂直极化天线还包括设于所述第一锥型振子和所述第二锥型振子之间并用于实现第一、第二锥型振子相互绝缘的绝缘板。

优选的，所述绝缘板由环氧树脂板材制成。

优选的，所述第一电缆组件包括内导体同轴电缆，其外导体通过一螺母锁紧于第二锥型振子上，其内导体穿过所述第二锥型振子以及绝缘板上具有的中心孔与所述第一锥型振子连接。

优选的，所述螺母为M6塑胶螺母。

优选的，所述M6塑胶螺母由聚四氟乙烯材料制成。

优选的，所述水平极化天线还包括若干个用于支承固定所述水平极化振子的支撑柱和固定板，所述第二锥型振子外周对应所述支撑柱开设第二让位孔，所述支撑柱穿过所述第二让位孔将所述圆环阵列支撑于固定板上方，所述固定板与所述第二锥型振子相互固定。

进一步地，还包括对所述水平极化天线的水平极化振子等幅同相馈电的功分器及连接所述功分器与所述水平极化振子的同轴电缆，所述功分器的输入端作为该双极化天线的信号输入端。

相比于现有技术，本实用新型的双极化天线具备如下优点：

(1)本实用新型的双极化天线由于具有垂直极化天线和水平极化天线，因而可以实现双极化的目的，并且通过垂直极化天线与水平极化天线的嵌套结构，缩小天线整体体积，简化结构内部部件，成本低廉。

(2)在TD-SCDMA和TD-LTE频段为双极化天线，且较现网中的吸顶天线而言，其频段更宽(覆盖1710MHZ-2700MHZ)。

(3)水平极化天线的振子具有独立性，振子尺寸、高度、数量均可灵活调节以实现整体最佳的性能；结构上更灵活简单，避免了为调节而增加其他部件的繁琐作业，节省了成本。

(4)该双极化天线能同时工作在2G、3G以及TD-LTE频段，实现站点公用，节省工程资源，有效地代替现网中的吸顶天线：在不增加频谱资源的情况下极大地增强了系统传输数据的能力，提高无线通信系统的频谱利用率；在室内多径反射显著的场合，可以通过极化分集实现室内信号的良好覆盖。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中节段给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型的双极化天线的透视图；

图2是图1所示天线内部结构的立体图；

图3是本实用新型的天线罩的结构示意图；

图4是本实用新型的第一锥型振子的立体图；

图5是本实用新型的第二锥型振子的立体图；

图6是本实用新型的水平极化天线的振子顶层匹配网络示意图；

图7是本实用新型的水平极化天线的振子底层匹配网络示意图；

图8是本实用新型的水平极化天线的圆环阵列顶层示意图；

图9是本实用新型的水平极化天线的圆环阵列底层示意图；

图10是垂直极化天线在806～960MHz/1710～2700MHz频带内的电压驻波比测试图；

图11是水平极化天线在1710～2700MHz频带内的电压驻波比测试图；

图12是极化隔离度测试图；

图13是垂直极化天线方向图测试结果；

图14是水平极化天线方向图测试结果。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

图1至图9共同示出了本实用新型的双极化天线100，包括相互连接以限定一容置空间的天线罩1和底板2、以及均设于容置空间内的垂直极化天线3和水平极化天线4。

请参见图2，所述垂直极化天线3包括第一锥型振子31、第二锥型振子32和第一电缆组件33。所述第一锥型振子31与第二锥型振子32的尖端处绝缘对接。所述第一电缆组件33与所述第一锥型振子31和第二锥型振子32相连接。

所述水平极化天线4套设于所述垂直极化天线3的周围，其包括圆环阵列41和与所述圆环阵列41连接的第二电缆组件42。所述圆环阵列41由若干个独立的水平极化振子411围绕所述第二锥型振子32组成。

请结合图4，所述第一锥型振子31包括呈圆柱状的柱端311和设于柱端下端并呈倒圆锥状的第一尖端312，并且所述柱端311和第一尖端312一体成型。

请结合图5，所述第二锥型振子32包括呈圆锥状的第二尖端321及与所述第二尖端321一体成型的安装部(未标号，下同)。所述安装部包括呈圆柱状的上部322和呈环形片状的下部323，所述第二尖端321上开设有第一让位孔324，所述第一让位孔324供所述第一电缆组件33中的线缆穿过与第一锥型振子31连接。结合图2、图4与图5，所述第一锥型振子31的第一尖端312与所述第二锥型振子的第二尖端321对接，为使二者相互绝缘，所述所述第一锥型振子31和所述第二锥型振子32之间还设有用于实现第一锥型振子31、第二锥型振子32相互绝缘的绝缘板34和设于所述绝缘板下方的螺母35。

优选的，所述绝缘板34由环氧树脂板材制成，可耐焊接引起的高温。所述绝缘板34的厚度与材质可根据天线阻抗匹配的需要进行调节。在其他实施方式中，可以省去所述绝缘板34，采用其他方式实现所述第一锥型振子31与第二锥型振子32的绝缘对接，如在所述第一锥型振子31和第二锥型振子32的尖端涂覆绝缘材料等。

优选的，所述螺母35为M6塑胶螺母，由聚四氟乙烯材料制成。在其他实施方式中，所述螺母35可为其他材料其他型号，也可以省去所述螺母35。

继续参见图1和2，所述第一电缆组件33贯穿所述底板2，且穿过所述第二锥型振子32的下部323、上部322和第二尖端321，与所述第一锥型振子31的第一尖端312连接。具体而言，所述第一电缆组件33包括外导体与内导体(未图示)，所述外导体通过所述螺母35锁紧于所述第二锥型振子32上，所述内导体依次穿过所述第二锥型振子32第一让位孔324、螺母35以及绝缘板34的中心孔，与所述第一锥型振子31连接。所述内导体与所述第一锥型振子31的连接方式可以通过焊接或螺接等方式实现。

本实用新型的垂直极化天线3通过第一锥型振子31和第二锥型振子32形成的不对称双锥结构，实现了垂直极化天线的超宽带特性。

请继续参见图2，所述水平极化天线4套设于所述垂直极化天线3的周围。通过垂直极化天线3与水平极化天线4的这种嵌套结构，缩小了天线整体体积，简化了结构内部部件，成本低廉。

请结合图6-图9，所述水平极化天线4的圆环阵列41由5个独立的水平极化振子411比如半波振子均匀地围绕所述第二锥型振子32组成。优选的，所述半波振子的个数为3个至6个。在其他实施方式中，所述半波振子也可为其他对称振子。

如图1所示，所述水平极化天线4还包括用于支承固定所述由若干个水平极化振子411组成的圆环阵列41的支撑柱43和固定板44。结合图5，所述第二锥型振子32外周对应所述支撑柱43开设第二让位325，所述支撑柱43穿过所述第二让位孔325将所述圆环阵列41支撑于固定板44上方，所述固定板44与所述第二锥型振子32相互固定。所述半波振子具有独立性，其个数和间距直接影响水平极化天线的全向性。所述半波振子的尺寸、高度和数量以及振子间距均可合理地灵活调节，从而确保两个极化天线之间的隔离度与驻波良好，以此实现整体最佳的性能；此外，结构上更灵活简单，减少了不必要的其他结构部件，节省了成本，同时也避免了增加其他结构件调节的繁琐作业。

所述半波振子的顶层与底层均匀地分布着匹配电路，以确保水平极化天线的阻抗特性。图6示出了本实用新型的水平极化天线的振子顶层匹配网络；图7示出了本实用新型的水平极化天线的振子底层匹配网络；图8示出了所述圆环阵列的顶层结构；图9示出了所述圆环阵列的底层结构。

进一步地，如图1所示，本实用新型的的双极化天线100还包括对所述水平极化天线4的多个水平极化振子411等幅同相的功分器46，所述功分器46的输入端作为该双极化天线100的信号输入端。

具体而言，每个半波振子通过同轴电缆45与等幅同相的功分器46连接，所述功分器46的每个输出口与所述的半波振子对应，且位于对应的半波振子的下方。

所述同轴电缆45的外导体的一端与所述半波振子的底层匹配网络相连接，另一端与功分器46相连接；同轴电缆45的内导体一端与所述半波振子411的顶层匹配电路相连接，另一端与功分器46的顶层功分网络相连接。

所述功分器46的输入端连接所述第二电缆组件42，供该双极化天线外部的信号源输入。

请参照图10-图14，其中，图10是垂直极化天线在806～960MHz/1710～2700MHz频带内的电压驻波比测试图，示出了此实用新型垂直极化天线的电路特性；图11是水平极化天线在1710～2700MHz频带内的电压驻波比测试图，示出了此实用新型水平极化天线在TD-LTE频段的电路特性；图12是极化隔离度测试图，示出了本实用新型两个端口之间的极化隔离度；图13是垂直极化天线方向图测试结果，示出了本实用新型垂直极化天线的辐射特性；图14是水平极化天线方向图测试结果，示出了本实用新型水平极化天线的辐射特性。

综上所述，本实用新型的双极化天线在TD-SCDMA和TD-LTE频段为双极化天线，且频段更宽(覆盖1710MHZ-2700MHZ)，有效地更新现网中的吸顶天线。另外，该双极化天线能同时工作在2G、3G以及TD-LTE频段，实现站点公用，节省工程资源，有效地代替现网中的吸顶天线：在不增加频谱资源的情况下极大地增强了系统传输数据的能力，提高无线通信系统的频谱利用率；在室内多径反射显著的场合，可以通过极化分集实现室内信号的良好覆盖。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双极化天线，包括天线罩和底板，所述天线罩和底板共同限定出一容置空间，其特征在于，还包括均设于所述容置空间内的垂直极化天线、水平极化天线；所述垂直极化天线包括尖端处绝缘对接的第一锥型振子和第二锥型振子，以及与所述第一锥型振子和第二锥型振子相连接的第一电缆组件；所述水平极化天线包括由若干个水平极化振子围绕所述第二锥型振子组成的圆环阵列和与所述圆环阵列连接的第二电缆组件。

2.如权利要求1所述的双极化天线，其特征在于，所述第一锥型振子包括呈圆柱状的柱端和设于柱端下端并呈倒圆锥状的第一尖端，并且所述柱端和第一尖端一体成型。

3.如权利要求1所述的双极化天线，其特征在于，所述第二锥型振子包括呈圆锥状的第二尖端及与所述第二尖端一体成型的安装部，所述第二尖端开设有供所述第一电缆组件中的线缆穿过与第一锥型振子连接的第一让位孔。

4.如权利要求1所述的双极化天线，其特征在于，所述垂直极化天线还包括设于所述第一锥型振子和所述第二锥型振子之间并用于实现第一、第二锥型振子相互绝缘的绝缘板。

5.如权利要求4所述的双极化天线，其特征在于，所述绝缘板由环氧树脂板材制成。

6.如权利要求4所述的双极化天线，其特征在于，所述第一电缆组件包括内导体同轴电缆，其外导体通过一螺母锁紧于第二锥型振子上，其内导体穿过所述第二锥型振子以及绝缘板上具有的中心孔与所述第一锥型振子连接。

7.如权利要求6所述的双极化天线，其特征在于，所述螺母为M6塑胶螺母。

8.如权利要求7所述的双极化天线，其特征在于，所述M6塑胶螺母由聚四氟乙烯材料制成。

9.如权利要求1所述的双极化天线，其特征在于，所述水平极化天线还包括若干个用于支承固定所述水平极化振子的支撑柱和固定板，所述第二锥型振子外周对应所述支撑柱开设第二让位孔，所述支撑柱穿过所述第二让位孔将所述圆环阵列支撑于固定板上方，所述固定板与所述第二锥型振子相互固定。

10.如权利要求1所述的双极化天线，其特征在于，还包括对所述水平极化天线的水平极化振子等幅同相馈电的功分器及连接所述功分器与所述水平极化振子的同轴电缆，所述功分器的输入端作为该双极化天线的信号输入端。