专利名称：一种室内无线通讯场强覆盖方法
技术领域：
本发明涉及无线通讯技术领域，尤其涉及无线通讯信号在建筑物的覆盖技术领域。
背景技术：
随着科技的发展，无线通讯技术日益成熟，且广泛应用于生产生活领域，已经成为人类必不可少的通讯方式。其中，应用最为广泛的是称之为移动通讯的无线通讯技术，或者被叫做蜂窝式无线网络通讯。无线通讯技术应用于日常生活中，如小区、商场、地铁、隧道、矿区等室内时，由于建筑屏蔽、隔墙、楼层、信号多径衰落的影响，常常导致建筑顶部出现导频污染、孤岛效应； 建筑中部发生乒乓效应；大型商场或展览中心发生网络繁忙；电梯、地下室、隧道、矿区等成为盲区或者弱信号区。解决上述室内信号分布问题，现有的做法是在室内安装室内分布系统，室内分布系统结构主要由三部分组成信源部分、传输介质部分(中继设备/器件)、天馈部分。其中，信源部分一般是宏基站、微蜂窝、BBU+RRU、直放站等。传输介质部分包括同轴电缆、光纤、泄漏电缆等。天馈部分包括馈线、功分器、耦合器、天线等。上述室内分布系统中，根据建筑内信号覆盖的需要，均需要在建筑内安装对信号进行放大的设备(如干线放大器)，将信源部分经过传输介质部分传输的无线通讯信号，进行处理和放大，再经过建筑内的电缆布线传输，再通过信号耦合器和功率分配器分配至各个位置的天线，以实现整个建筑物内的无线通讯信号全面覆盖。虽然上述技术可以解决建筑内实现无线通讯信号覆盖的难题，但其不足之处在于室内分布系统的整套设备的硬件成本过高，其硬件设备数量越多，无线通讯信号覆盖越全面，但同时硬件成本也成倍的增加；每套设备在大楼施工均要独立布线，大大增加了建筑成本；并且每套设备均要消耗电能，如果设备越多，电量消耗也是十分可观的；另外，上述技术中，建筑内的无线通讯场强分布不均匀，有的地方强、有的地方弱，导致通信质量差。本申请人于申请日为2010. 01. 04、申请公布号为C101778398A的发明专利，公开了一种在建筑物内实现移动通讯信号场覆盖的方法，该方法是将不同移动通讯信号通过合路器多通道输入后被合路器输出至信号耦合器，所述的信号耦合器将信号耦合至建筑物内的钢筋结构，建筑物内的钢筋结构大地端设置有高频阻波器进行阻波。该方法中，采用合路器和信号耦合器配合，其间不可避免具有一定的能量损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种室内无线通讯场强覆盖方法，在建筑楼顶设置能量耦合器，通过该能量耦合器将信号耦合到建筑物内的钢筋结构，从而将能量耦合器耦合到建筑物中的能量损失大大减少。为了解决上述技术问题，本发明一种室内无线通讯场强覆盖方法，包括在建筑楼顶设置能量耦合器，所述能量耦合器将信源部分传输过来的信号耦合进来；调试所述能量耦合器，使其阻抗与建筑物内的钢筋结构的固有阻抗相匹配；所述能量耦合器将耦合的信号耦合至建筑物内的钢筋结构，以建筑物内的钢筋结构为场强覆盖系统天线，使建筑物中空间信号场强较为均匀的分布。其中，阻抗匹配是无线电技术中常见的一种工作状态，它反映了输人电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。反之，当电路阻抗失配时，不但得不到最大的功率传输，还可能对电路产生损害。阻抗匹配常见于各级放大电路之间、放大器与负载之间、测量仪器与被测电路之间、天线与接收机或发信机与天线之间，等等。 所述能量耦合器包括定向耦合器和天线线圈，定向耦合器和天线线圈相邻放置，定向耦合器将信号耦合到天线线圈，通过天线线圈做阻抗匹配将信号送入建筑物内的钢筋结构。所述天线线圈包括磁性体磁芯、包围该磁性体磁芯的绕线管和卷绕在该绕线管上的线圈组成；通过调节绕线管上的线圈的圈数，使其阻抗与建筑物内的钢筋结构的固有阻抗相匹配。该匹配阻抗的方式可通过直接调节的方式和间接调节的方式，直接调节的方式是通过一边调节绕线管上的线圈的圈数，一边查看是否发生谐振现象，如果谐振，则达到了阻抗匹配的目的，否则继续调节。间接调节的方式，可首先使用阻抗测试仪来测试钢筋结构的阻抗，然后再调节绕线管上的线圈的圈数至相同的阻抗，最终实现阻抗匹配。优选采用惠普的阻抗测试仪。作为一个优选的技术方案，所述定向耦合器选用平行耦合微带定向耦合器。更进一步的，所述定向耦合器是以聚四氟乙烯为板材。本发明可广泛应用于小区、商场、地铁、隧道、矿区等建筑，且不需要在建筑室内安装干线放大器等信号放大设备，只需要在建筑楼顶配置能量耦合器即可，从而节约了硬件成本、建筑成本和电量使用成本；
且本发明的能量耦合器由定向耦合器和天线线圈组成，定向耦合器和天线线圈相邻设置，与采用合路器和信号耦合器配合的方案对比，因合路器主要应用于使一套室内分布系统同时工作于CDMA频段、GSM频段等特定频段，因而具有一定的能量损失，而本发明采用的定向耦合器和天线线圈，对所有频段的信号进行耦合，大大减少了能量损失，具有良好的实用性；
另外，本发明的能量耦合器可直接利用建筑物内的钢筋结构，即以建筑物内的钢筋结构为场强覆盖系统天线，通过定向耦合器将信源部分传输过来的信号耦合到天线线圈进行阻抗变换，由天线线圈调整与建筑物内的钢筋结构的固有阻抗匹配，使之传输损耗最小，从而在整个建筑物内的钢筋结构所构成的天线体中进行场强较为均匀的覆盖，则本发明以低廉的成本，使得整个建筑无通讯盲区的愿景成为可能。
图I是本发明的实施例的定向耦合器示意 图2是本发明的实施例的定向耦合器的工作原理 图3是本发明的实施例的定向耦合器的结构示意图；图4是本发明的实施例的天线线圈的示意 图5是本发明的实施例的能量耦合器的原理示意图。
具体实施例方式现结合具体实施方式
对本发明进一步说明。本发明的一种室内无线通讯场强覆盖方法，包括在建筑楼顶设置能量耦合器，所述能量耦合器将信源部分传输过来的信号耦合进来；调试所述能量耦合器，使其阻抗与建筑物内的钢筋结构的固有阻抗相匹配；所述能量耦合器将其放大的信号耦合至建筑物内的钢筋结构。之后，以建筑物内的钢筋结构为场强覆盖系统天线，使建筑物中场强分布较为均匀。
能量耦合器包括定向耦合器和天线线圈，定向耦合器和天线线圈相邻放置，定向耦合器将信号耦合到天线线圈，通过天线线圈做阻抗匹配将信号送入建筑物内的钢筋结构。作为一个具体实施例，定向耦合器选用平行耦合微带定向耦合器，图I是定向耦合器的示意图。该定向耦合器以聚四氟乙烯为板材，另外，也可以由其他吸波超材料制成，例如深圳光启高等理工研究院研制的吸波超材料，应用上述吸波超材料，使能量耦合器具有独特的结晶结构，使得电磁波不产生涡流，可将其周围的电磁波主动的进行吸收，效果更佳。如图2所示，该定向耦合器是一个四端器件，它是由1-4，2-3两根耦合传输线组成，其中，①为输入端，④为直通端，②为耦合端，③为隔离端，Ztl为匹配负载。当信号从①端输入时，除了一部分能量直接从④端输出外，同时还有一部分能量耦合到②-③导体中，从
②端输出。在理想的情况下，①端有输入信号，②端有输出信号，而③端应无输出信号。如图3所示，该定向耦合器I的结构如下包括矩形的耦合器本体，耦合器本体左侧壁设有连接信号输入端接头101的接口，右侧壁设有连接信号输出端接头102的接口，前侧壁的左部设有连接信号耦合端接头103的接口，信号输入端接头101的接口、信号输出端接头102的接口、信号耦合端接头103的接口的压接面采用整体压接技术制作，使其与耦合器本体侧壁一体成型。信号输入端接头101对应图2中的输入端①，信号输出端接头102对应图2中的直通端④，信号耦合端接头103对应图2中的耦合端②，负载109对应图2中的隔离端③。信号输入端接头101、信号输出端接头102、信号耦合端接头103各通过一个N型接头106固定在耦合器本体的对应接口上。耦合主线111的两端分别通过卡块110与信号输入端接头101、信号输出端接头102连接。耦合副线112的两端分别通过卡块110与信号耦合端接头103、负载109连接。负载109设于耦合器本体上的腔体104内，且位于腔体104的靠近输出端接头102的位置处。耦合器本体上的腔体104的内表面设有若干个掏空区105，相邻掏空区105间的耦合器侧壁上设有装配孔107，耦合器本体后侧壁上设有两个安装孔108。耦合器本体顶面上还设有其密封作用的盖板(图上未示出)。其内部的耦合主线111和耦合副线112均分为两段，具体的，耦合主线111包括第一耦合主线1111和第二耦合主线1112，耦合副线112包括第一耦合副线1121和第二耦合副线1122，第一耦合主线1111和第一耦合副线1121是等宽平行的带状板，第二耦合主线1112和第二耦合副线1122是等宽平行的带状板，其由铜板制作而成。第一耦合主线1111和第一耦合副线1121之间的宽度略大于第二耦合主线1112和第二耦合副线1122之间的宽度。为使耦合主线111和耦合副线112间的耦合最大，耦合主线111和耦合副线112为入/4的奇数倍，为缩小体积，耦合主线111和耦合副线112可取λ/4。如图4所示，天线线圈2包括磁性体磁芯201、包围该磁性体磁芯201的绕线管202和卷绕在该绕线管202上的线圈203组成；通过调节绕线管202上的线圈203的圈数，使其阻抗与钢筋结构的固有阻抗相匹配。阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。该匹配阻抗的方式可通过直接调节的方式和间接调节的方式，直接调节的方式是通过一边调节绕线管202上的线圈203的圈数，一边查看是否与钢筋结构发生谐振现象，如果谐振，则达到了阻抗匹配的目的，否则继续调节。间接调节的方式，可首先使用阻抗测试仪来测试钢筋结构的阻抗，然后再调节绕线管202上的线圈203的圈数至相同的阻抗，最终实现阻抗匹配。优选采用惠普的阻抗测试仪。如图5所示的能量耦合器的整体原理图，将定向耦合器I和天线线圈2相邻放置于建筑楼顶。其中定向耦合器I的信号输入端通过一个N型接头连接信号源，其信号输出 端通过一个N型接头以及一个电阻R接地，其信号耦合端通过一个N型接头以及一个电阻R接地。其中，经多次实验确定，电阻R选用50Ω得到的效果最佳。通过天线线圈2的线圈的圈数，使其阻抗与建筑物内的钢筋结构的固有阻抗相匹配，这样，使建筑物中场强较为均匀分布。定向耦合器I将信源部分传输过来的信号耦合进来，天线线圈2将其耦合的信号耦合至建筑物内的钢筋结构，进而以建筑物内的钢筋结构为场强覆盖系统天线，从而形成较为均匀的场强分布。本发明具有非常好的社会效益和经济效益。尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种室内无线通讯场强覆盖方法，其特征在于包括以下过程 在建筑楼顶设置能量耦合器，所述能量耦合器将信源部分传输过来的信号耦合进来； 调试所述能量耦合器，使其阻抗与建筑物内的钢筋结构的固有阻抗相匹配； 所述能量耦合器将耦合的信号耦合至建筑物内的钢筋结构。
2.根据权利要求I所述的一种室内无线通讯场强覆盖方法，其特征在于所述能量耦合器包括定向耦合器和天线线圈，定向耦合器和天线线圈相邻放置，定向耦合器将信号耦合到天线线圈，通过天线线圈做阻抗匹配将信号送入建筑物内的钢筋结构。
3.根据权利要求2所述的一种室内无线通讯场强覆盖方法，其特征在于所述天线线圈包括磁性体磁芯、包围该磁性体磁芯的绕线管和卷绕在该绕线管上的线圈组成；通过调节绕线管上的线圈的圈数，使其阻抗与建筑物的钢筋结构的固有阻抗相匹配。
4.根据权利要求3所述的一种室内无线通讯场强覆盖方法，其特征在于通过调节绕线管上的线圈的圈数，使其阻抗与建筑物的钢筋结构的固有阻抗相匹配，具体是通过一边调节绕线管上的线圈的圈数，一边查看是否与钢筋结构发生谐振现象，如果谐振，则达到了阻抗匹配的目的，否则继续调节。
5.根据权利要求3所述的一种室内无线通讯场强覆盖方法，其特征在于通过调节绕线管上的线圈的圈数，使其阻抗与建筑物的钢筋结构的固有阻抗相匹配，具体是首先使用阻抗测试仪来测试建筑物的钢筋结构的阻抗，然后再调节绕线管上的线圈的圈数至相同的阻抗，最终实现阻抗匹配。
6.根据权利要求2所述的一种室内无线通讯场强覆盖方法，其特征在于所述定向耦合器是平行耦合微带定向耦合器。
7.根据权利要求2所述的一种室内无线通讯场强覆盖方法，其特征在于所述定向耦合器是以聚四氟乙烯为板材。
全文摘要
本发明涉及无线通讯技术领域，尤其涉及无线通讯信号在建筑物的覆盖技术领域。本发明一种室内无线通讯场强覆盖方法，包括建筑楼顶设置能量耦合器，所述能量耦合器将信源部分传输过来的信号耦合进来；调试所述能量耦合器，使其阻抗与建筑物内的钢筋结构的固有阻抗相匹配；所述能量耦合器将耦合的信号耦合至建筑物内的钢筋结构。本发明应用于降低能量耦合到建筑物中的能量损失。
文档编号H01P5/18GK102932805SQ20121043800
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者林志华 申请人:福建凯微通信电子技术有限公司