CN212366193U - 一种井盖下安装的5g天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利涉及通信设备，具体涉及一种井盖下安装的5G天线，该5G天线设置于井下，该5G天线包括：半球状的第一壳体；圆盘状的第二壳体；其中，第一壳体与第二壳体对接形成封闭壳体；第一壳体或第二壳体外侧布置天线单元。通过设置本实用新型井盖下安装的5G天线,波束经电磁透镜从井盖向多波束成型方向实施信号覆盖，在保障通信质量的同时，又能利用城市窨井良好的隐蔽性，更加有利于城市的美化建设。凭借可由下而上、由点及面的波束赋形能力，解决城市5G信号覆盖的疑难点。

Description

一种井盖下安装的5G天线

技术领域

本实用新型专利涉及通信设备，具体涉及一种井盖下安装的5G天线。

背景技术

随着5G通信网络建设推进，利用分布在城市人行道、车行道、社区、场馆、广场窨井的井孔资源，布局窨井式5G通信基站，成为解决城市5G网络布局的有效补充。现在城市复杂的异形场景中，在5G信号覆盖上依然存在覆盖不充分、设置覆盖范围不便的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种针对城市复杂的异形场景，凭借可由下而上、由点及面的波束赋形能力，解决城市5G信号覆盖差的问题。

为了实现上述目的，本申请采用的技术方案是一种井盖下安装的5G天线，该5G天线设置于井下，该5G天线包括：

半球状的第一壳体；

圆盘状的第二壳体；

其中，第一壳体与第二壳体对接形成封闭壳体；

所述第一壳体或第二壳体外侧布置天线单元，每个天线单元均设置有接线端子。

通过设置本实用新型井盖下安装的5G天线,波束经电磁透镜从井盖向多波束成型方向实施信号覆盖，在保障通信质量的同时，又能利用城市窨井良好的隐蔽性，更加有利于城市的美化建设。凭借可由下而上、由点及面的波束赋形能力，解决城市5G信号覆盖的疑难点。

进一步地是，所述第一壳体为用于波束发散的壳体，所述第二壳体为用于波束聚集的壳体。

进一步地是，所述封闭壳体外设置有天线罩，所述天线罩上方与井盖对应。

进一步地是，所述天线罩下端设置有支撑该天线罩的天线支架。

进一步地是，所述封闭壳体上端用于井盖下方对应的位置设置有电磁透镜。利用电磁透镜对信号波束指向进行二次赋形，使之接近或达到目标区域。

进一步地是，所述电磁透镜包括三层及以上的不同介电常数、不同形态的聚合物层，该三层及以上的聚合物层介电常数呈梯度分布。

井盖下5G天线基站，包括上述的一种井盖下安装的5G天线，还包括设置于封闭壳体上方的弱极性物质的井盖。

进一步地是，所述井盖下侧设置有凹槽，所述5G天线中的电磁透镜设置于所述凹槽内。

进一步地是，所述井盖的材质为弱极性物质。

进一步地是，井盖下5G天线基站还包括套装于井盖外圈的井圈、支撑井圈的悬挂支架，该悬挂支架设置于位于5G天线下方的密封主体柜上，所述5G天线通过天线支架悬挂于悬挂支架上。

一种信号覆盖方法，包括使用上述的一种井盖下安装的5G天线，5G天线的天线单元位置低于地表，信号波束由分布在壳体弧形截面天线单元阵列赋形，馈源电磁波由下而上穿透井盖向波束成型方向覆盖；

当通过调整的天线方向图仍然不能覆盖目标区域，则进一步通过电磁透镜中的材质或/和位置或/和放置角度以改变电磁透镜折射率及波束的形成指向，接近或完全覆盖目标区域。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分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

构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1为本实用新型的井盖下安装的5G天线的整体结构图；

图2为本实用新型的电磁透镜结构的示意图；

图3为本实用新型的半球形波束赋形壳体的一种实施例的结构图；

图4为本实用新型的半球形波束赋形壳体的另一种实施例的结构图；

图5为本实用新型的一种实施例半球形波束赋形壳体的赋形效果示意图；

图6为本实用新型的另一种实施例半球形波束赋形壳体的赋形效果示意图；

图7为说明本实用新型的电磁透镜的折射效果示意图；

图8为说明本实用新型的电磁透镜的折射效果示意图；

图9为本实用新型的井盖下安装的5G天线应用实例图；

图中标记为：1-承重井盖、11-井盖下部凹槽、2-电磁透镜、21-无极性物质层、22-弱极性物质层、23-有极性物质层、3-波束赋形壳体、31-半球形壳体、32-圆盘形壳体、33-天线单元、34-接线端子、4-天线罩、5-天线支架、6-井圈、7-悬挂基座、8-密封主体柜、9-悬挂支架、10-柜底散热片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：

本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

参照图1到图9，本实施方式以一种井盖1下5G天线基站，包含本实用新型的5G天线和井盖1，该5G天线设置于井下，该5G天线包括半球状的第一壳体和圆盘状的第二壳体；其中，第一壳体与第二壳体对接形成封闭壳体；所述第一壳体或第二壳体外侧布置天线单元33，每个天线单元33通过接线端子34连接在所述封闭壳体上，该封闭壳体形成波束赋形壳体。所述第一壳体为用于波束发散的壳体，所述第二壳体为用于波束聚集的壳体，可采用稍有凹陷的圆盘状。

具体设置时，参照图1，本5G天线包含有承重井盖1、井盖1下部凹槽11、电磁透镜2、无极性物质层21、弱极性物质层22、有极性物质层23、波束赋形壳体3、半球形壳体31、圆盘形壳体32、天线单元33、接线端子34、天线罩4、天线支架5。

上述承重井盖1，为聚合物基材加玄武岩纤维材料辅材制作，具有承重、防护、电磁波穿透的基本功能，承重井盖1的下部设计有悬挂电磁透镜2的凹槽11，在有需要时安装电磁透镜2。

参照图2，上述电磁透镜2，通常以空气为介质的折射率为1，电磁波束通过介质的折射率大于1时,波束的射出角度就会发生偏差，非极性物质的折射率＜2.8，极性物质的折射率＞3.6，弱极性物质的折射率介于两者之间。上述电磁透镜2由无极性物质层21、弱极性物质层22、有极性物质层23，按其介电常数的大小呈梯度排列，使得射入波束方向有一个较为明显的改变。

上述电磁透镜2，悬挂在承重井盖1下方的凹槽11中与天线单元33相比更贴近地表，通过贴近地表的位置进行折射，一方面有利于改善信号波束受到井口窄小的束缚，另一方面有利于形成沿地表传播的地面波，对于面积较大的广场、绿地，进行隐蔽式信号覆盖十分有利。

上述电磁透镜2的应用，是对信号波束的指向进行再次赋形，如果信号波束依靠半球形壳体313能够完成指向目标覆盖时，电磁透镜2可以不用。

参照图3和图4，上述波束赋形壳体3，由一个半球形壳体31和一个略有凸起的圆盘形壳体32组成，上述两个壳体表面都设计有安装天线单元33的孔位，所述安装孔位均匀分布在壳体表面的不同象限，呈对称排列，可以正向(U形开口向上，图3)安装，也可以反向(U形开口向下，图4)安装。其中，在波束赋形壳体3正向安装时，天线单元33辐射仰角取决于半球形壳体31的U形弧的截面，天线单元33辐射仰角变化，只是在U形弧上截取位置的不同，在需要信号波束指向高层建筑时，天线单元33安装截取位置在靠近半球形壳体31的U底部，在需要信号波束贴近大地表面传播时，天线单元33安装截取位置在靠近半球形壳体31的U顶部，在需要获得较宽的覆盖范围时，则利用圆形弧面布局相邻的阵元形成相互交叠排列，扩展信号主瓣宽度来实现。在波束赋形壳体3反向安装时，所述圆盘形壳体32形成的天线单元33阵列，则更有利于聚焦定向覆盖。

上述天线单元33，通过来自馈线的射频功率激励，以电磁波的形式沿极化方向获得辐射性能，不少于两个以上天线单元33组成阵列天线，可以提高天线辐射的场深与焦长。所述天线单元33分为16单元、32单元、64单元的不同组别，可以根据激励信号的类型进行阵列组合，如2T2R，仅需对应的16个天线单元33可以通过串联或并联的方法组成4组天线馈源。

上述接线端子34与天线单元33连接，上述天线单元33的接线端子34为相互独立的接线端子34，通过串联、并联的接线方法，实现天线的灵活布阵。

本实施例中，上述天线罩4为提供阵列天线的定位及支撑，上述天线罩4为防水密封结构，保障5G天线在窨井环境中使用的耐久性。

本实施例中，上述天线支架5与天线罩4连接，作用于5G天线的结构支撑，同时可以调节与电磁透镜2的间隙，以获取更佳的天线方向图，另一方面坚固的天线支架5可以使得5G天线长期保持调整时的初始状态。

本实施例中，上述应用实例仅是应对复杂场景的部分实例，根据现场应用的复杂程度还会衍生出更多的应用实例。

这里的形波束赋形壳体可以有两种实施方式，参照图5和图6。

上述5G天线的安装位置低于承重井盖1，承重井盖1的安装位置与地表齐平，如果天线单元33采用平面分布的方法，容易受到承重井盖1口径的制约，天线波束很难指向覆盖目标。因此，克服以上障碍，采用了上述波束赋形壳体3进行波束赋形。

图5中，该实施例的天线单元33辐射仰角取决于半球形壳体31的U形弧的截面，不同的弧面截取位置对应波束指向，如a-a'形成的覆盖区域，b-b'形成的覆盖区域。

图6中，该实施例中组成阵列的天线单元33，拓宽波束主瓣的方向。如a-a'形成的覆盖区域，b-b'形成的覆盖区域，c-c'形成的覆盖区域。

参照图6电磁透镜2的折射效果示意图；电磁波具有波粒二象性，在传输过程中经过不同介质时就会发生折射现象，在信号馈源前加装介质透镜，当电磁波通过折射率大于1的透镜时，透镜能改变输入磁场分布，馈源释放的电磁波路可以转变波束的指向，设计可变折射率的透镜就可以引导电磁信号波束向指定的目标方向覆盖。

参照图7中，上述固定在波束赋形壳体3的天线单元33，由半球弧面确定的波束指向为a点，在经过电磁透镜2的折射后，波束指向由a点调整到了b点。

参照图8中，组成阵列的天线单元33，经电磁透镜2形成的地面波。

附图9，5G阵列天线及电磁透镜2应用实例图，本5G天线及电磁透镜2在应用实例窨井式5G通信基站中。

上述应用实例为窨井式5G通信基站包括：井盖1、井圈6、本实用新型的5G天线及天线罩4、天线支架5、悬挂基座7、密封主体柜8、悬挂支架9、柜底散热片10。上述应用实例为窨井式5G通信基站，利用分布在城市中窨井的井孔资源，布局窨井式5G通信基站，通信信号波束经电磁透镜2从井盖1向空中多波束成型方向覆盖，成为解决城市疑难点5G网络覆盖的有效方法。基站井圈的开孔符合检查井的标准尺寸，方便窨井的维护。5G天线、密封主体柜的悬挂在悬挂基座的下方，其单体重量符合国标体力搬运重量限值要求，井圈、井盖1安装在悬挂基座的上方，可防止井圈、井盖1的沉降，基座外表面具有防水、防污、防霉功能，适应阴冷、潮湿的井孔生态环境。

本实用新型井盖1下安装的5G天线的应用实例为窨井式5G通信基站，利用分布在城市人行道、车行道、社区、场馆、广场窨井的井孔资源进行布局，成为解决城市5G网络布局的有效补充，缓解了城市中投资5G网络建设站点资源的稀缺问题。

本实用新型井盖1下安装的5G天线组成的基站,波束经电磁透镜2从井盖1向多波束成型方向实施信号覆盖，在保障通信质量的同时，又能利用城市窨井良好的隐蔽性，更加有利于城市的美化建设。

本实用新型井盖1下安装的5G天线，利用天线单元33列阵，半球形壳体31U形弧截面位置调节来实现波束赋形，比较数字波束赋形技术具有成本低廉、布阵灵活、环境适应性广、阵列天线稳定性好的特点

本实用新型井盖1下安装的5G天线，利用电磁透镜2对信号波束指向进行二次赋形，使之接近或达到目标区域。

以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种井盖下安装的5G天线，其特征在于，该5G天线设置于井下，该5G天线包括：

半球状的第一壳体；

圆盘状的第二壳体；

其中，第一壳体与第二壳体对接形成封闭壳体；

所述第一壳体或第二壳体外侧布置天线单元。

2.如权利要求1所述的一种井盖下安装的5G天线，其特征在于，所述第一壳体为用于波束发散的壳体，所述第二壳体为用于波束聚集的壳体。

3.如权利要求1所述的一种井盖下安装的5G天线，其特征在于，所述封闭壳体外设置有天线罩，所述天线罩上方与井盖对应。

4.如权利要求3所述的一种井盖下安装的5G天线，其特征在于，所述天线罩下端设置有支撑该天线罩的天线支架。

5.如权利要求1所述的一种井盖下安装的5G天线，其特征在于，所述封闭壳体上端用于井盖下方对应的位置设置有电磁透镜。

6.如权利要求5所述的一种井盖下安装的5G天线，其特征在于，所述电磁透镜包括三层及以上的不同介电常数、不同形态的聚合物层，该三层及以上的聚合物层介电常数呈梯度分布。

7.井盖下5G天线基站，其特征在于，包括如权利要求1～6任意一项所述的一种井盖下安装的5G天线，还包括设置于封闭壳体上方的弱极性物质的井盖。

8.如权利要求7所述的井盖下5G天线基站，其特征在于，所述井盖下侧设置有凹槽，所述5G天线中的电磁透镜设置于所述凹槽内。

9.如权利要求7所述的井盖下5G天线基站，其特征在于，所述井盖的材质为弱极性物质。

10.如权利要求7所述的井盖下5G天线基站，其特征在于，还包括套装于井盖外圈的井圈、支撑井圈的悬挂支架，该悬挂支架设置于位于5G天线下方的密封主体柜上，所述5G天线通过天线支架悬挂于悬挂支架上。

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