专利名称：室内低剖面吸顶天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种室内天线，尤其涉及一种用于移动通信的室内低剖面吸顶天线。
背景技术：
随着城市里移动用户的飞速增加以及高层建筑越来越多， 话务密度和覆盖要求也不断上升。这些建筑物规模大、质量好，对移动电话信号有很强的屏蔽作用。在大型建筑物的低层、地下商场、地下停车场等环境下，移动通信信号弱，手机无法正常使用，形成了移动通信的盲区和阴影区；在中间楼层，由于来自周围不同基站信号的重叠，产生乒乓效应，手机频繁切换，甚至掉话，严重影响了手机的正常使用；在建筑物的高层，由于受基站天线的高度限制，无法正常覆盖，也是移动通信的盲区。另外，在有些建筑物内，虽然手机能够正常通话，但是用户密度大，基站信道拥挤，手机上线困难。移动通信的网络覆盖、容量、质量是运营商获取竞争优势的关键因素。网络覆盖、网络容量、网络质量从根本上体现了移动网络的服务水平，是所有移动网络优化工作的主题。室内覆盖系统正是在这种背景之下产生的。而“室内天线”则是室内覆盖系统的关键部件，具有广阔的应用前景，吸顶天线就是其中常用的一种，而在吸顶天线中最常用的就是采用垂直极化单极子辐射单元来实现。现有技术中，如中国CN02272381.1号专利，其公开的吸顶天线虽然已经可以将常规的单极振子辐射单元的高度设置为最低工作频率的五分之一波长左右，并能适应多波段网络通信要求，仍无法满足室内天线小型化、美化和隐蔽化的要求。另外，该专利使用了加载金属片，该金属片与辐射单元电性连接，这种加载方式对单极子的辐射性能有很大影响，直接导致全向性变差，在限制金属反射板尺寸(尤其是金属反射板较小)的情况下，单极振子的辐射全向性更差，在高频点时方向图甚至有零点，同时，会影响天线在高频段的辐射性能和阻抗特性。
实用新型内容本实用新型的目的是，提供一种尺寸更小巧、性能更稳定的室内低剖面吸顶天线。为达到以上技术目的，本实用新型采用的技术方案如下—种室内低剖面吸顶天线，用于移动通信，其包括金属单极子辐射单元、接地金属反射板、微带金属片组成的平行放置于所述金属反射板上方的微带阻抗匹配网络、位于所述微带阻抗匹配网络一端供所述微带阻抗匹配网络与同轴电缆相转换连接的端点，所述辐射单元垂直置于所述微带阻抗匹配网络的上方，且所述辐射单元的馈电点与所述微带阻抗匹配网络的一端相连接，其中，还包括平行于所述接地金属板并以耦合加载形式垂直连接于所述辐射单元顶端的单面覆铜介质板。进一步地，所述覆铜介质板主体为单层环氧板；该介质板为圆形、椭圆形或多边形。进一步地，所述覆铜介质板设有供与所述辐射单元紧密连接的贯通孔；所述介质板的覆铜层在围绕所述贯通孔处设一矩形开口 ；更优地，所述矩形开口短边长O. 5-5mm,长边长10-25mm;更优地，所述矩形开口设置在偏离所述覆铜介质板纵长方向中部处。具体地，所述覆铜介质板为纵长矩形板，与所述辐射单元连接的开口的长边与所述矩形板短边平行。可选择地，所述覆铜介质板的纵长方向两侧边在对齐所述矩形开口处设有供方便安装的内凹半圆口。进一步地，所述辐射单元为一厚度不影响所述天线辐射性能的铜片；所述辐射单元的左右方向长度和上下方向长度约为所述第一频带中心频率的十分之一个波长；所述辐射单元左右方向对称，上下方向为上下窄，中间宽。所述辐射单元的馈电点设置在其底部中心位置。进一步地，所述微带阻抗匹配网络从所述辐射单元的馈电点算起，首先是一段与辐射单元串联微带线，接着是一段并联短路线，然后是若干具有不同宽度和长度串联的传输线。进一步地，所述金属反射板为一厚度不影响所述天线辐射性能的纵长矩形金属片，长度为100-250mm。更优地，还包括位于所述金属反射板上方封闭所述辐射单元和微带阻抗匹配网络的介质天线罩。与现有技术相比较，本实用新型具有如下优势根据寄生耦合加载原理，通过调节加载耦合大小，既调节了天线的阻抗带宽也减小了加载板对单极子方向图的影响，从而保证其全向性；引入不对称加载，通过不对称加载来调节天线的阻抗性能来优化天线的驻波；在耦合加载和不对称加载的调节下实现了吸顶天线在限制高度约为第一频带中心频点880MHz处的0.1个波长下，保证了 800MHz-960MHz和1710MHz_2690MHz频段的辐射稳定性。
图1为本实用新型室内低剖面吸顶天线的立体结构示意图。图2为本实用新型室内低剖面吸顶天线的左视图，主要展示辐射单元的结构。图3为本实用新型室内低剖面吸顶天线的俯视图，主要展示覆铜介质板与辐射单兀加载稱合部分结构。图4为本实用新型室内低剖面吸顶天线的设计电路原理图。图5为本实用新型室内低剖面吸顶天线的实测天线驻波比曲线图。图6为本实用新型室内低剖面吸顶天线的天线罩立体结构图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述。参考图1，本实用新型室内低剖面吸顶天线包括辐射主体01、接地的金属反射板04和置于所述金属反射板04上并与辐射主体01连接的微带阻抗匹配网络(未标示，下同)，其中所述辐射主体01包括一薄片状垂直极化的铜质辐射单元02和一与所述辐射单元02顶端垂直连接的单面覆铜介质板03。所述金属反射板04为矩形金属板，其宽度为40mm，长度为190mm，其厚度相对于工作波长可忽略不计。所述辐射单元02厚O. 5_，其厚度相对于工作波长可忽略不计，如图2所示，所述辐射单元02在左右方向的宽度略小于第一频带中心频率880MHz的十分之一个波长，且在左右方向对称，在上下方向为上下略窄，中间略宽，辐射单元02在上下方向的高度为第一频带中心频率880MHz工作波长的十分之一左右；所述辐射单元02底部与所述金属反射板04相连接以使所述辐射单元02垂直固定在金属反射板04上方；所述辐射单元02与所述微带阻抗匹配网络相连接的馈电点位于该辐射单元02底部的中心位置。如图3所示，所述单面覆铜介质板03由O. 5mm厚的纵长矩形单层环氧板制成，所述覆铜介质板03的形状不限于纵长矩形，根据天线工作频带的要求，可为其他的多边形，甚至为圆形或椭圆形。所述覆铜介质板03通过纵长的贯通孔(未标示，下同)与所述辐射单元02以耦合的方式而非直接物理电连接的形式垂直相接，即所述覆铜介质板03通过紧密配合形式加载到所述辐射单元02上，允许该辐射单元02顶部插置入该贯通孔并在其中固定；所述介质板03在其覆铜层位于围绕所述贯通孔周围处设一矩形开口 034，该矩形开口034足够大以避免与所述辐射单元02直接物理电连接，具体地，所述开口 034的宽边031的尺寸约为O. 5-5mm，纵向边032的尺寸约为10_25mm，所述开口 034设置在所述覆铜介质板03的纵长方向但偏离中部处，以实现对所述辐射单元02的非对称加载，以便调整天线的阻抗特性稳定；另外，所述覆铜介质板03在对应于所述开口 034的纵长方向两侧处设有一对彼此相向内凹的半圆口 033，其是为了方便安装而开设，所述半圆口 033不影响所述介质板03的电性能。所述微带阻抗匹配网络由一块印刷在微波基片17上的由不同宽度与长度的若干微带金属片11、12、13、14、15组成，此外还包括设于所述匹配网络一端的一段通过同轴转换连接到同轴电缆上的微带16。参考图4，所述微带阻抗匹配网络从所述的辐射单元02的馈电点算起，首先是一段与辐射单元串联微带线11，接着是一段并联短路线12，然后依次是串联传输线13、14和15 ;其中，短路线12可以起到防雷击作用，使其能够保护到与天线相连的基带设备；而不同宽度与长度的微带线的串联或并联连接，可完成多个波段的宽带阻抗匹配，从而实现辐射主 体01在多个波段同时工作的目的。上述可知，本实用新型室内低剖面吸顶天线根据所述辐射单元02与覆铜介质板03的寄生耦合原理和微带阻抗匹配原理，所述辐射单元02、覆铜介质板03、金属反射板04及微带线都可在限定的尺寸范围内微调，使该天线达到最佳的宽带匹配效果。图5示出本实施例构成的室内低剖面吸顶天线实测的驻波比随频率变化的曲线，可以看出，该天线频带基本覆盖了 800-960MHZ的第一频带和1710_2690ΜΗζ的第二频带，其中，第一频带包含了移动通信CDMAone、GSM等多个波段，第二频带包含了移动通信DCS、PCS、DECT、UMTS、MT-2000等多个波段。在这些波段内驻波比指标小于2。另外，在多波段内的全方向辐射测得的增益为2. 3dBi，信号的覆盖特性很好。如图6所示，本实用新型室内低剖面吸顶天线还包括一个长方体介质天线罩05，置于所述金属反射板04的上方，将辐射单元02、加载金属片03、微带阻抗匹配网络封闭其中，以达到防尘、保护的目的。综上所述，本实用新型室内低剖面吸顶天线辐射稳定、全向性好，并在外观上实现了小型化、美化和隐蔽化，特别适合室内安装使用。上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本实 用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种室内低剖面吸顶天线，用于移动通信，其包括金属单极子辐射单元、接地金属反射板、微带金属片组成的平行放置于所述金属反射板上方的微带阻抗匹配网络、位于所述微带阻抗匹配网络一端供所述微带阻抗匹配网络与同轴电缆相转换连接的端点，所述辐射单元垂直置于所述微带阻抗匹配网络的上方，且所述辐射单元的馈电点与所述微带阻抗匹配网络的一端相连接，其特征在于还包括平行于所述接地金属板并以耦合加载形式垂直连接于所述辐射单元顶端的单面覆铜介质板。
2.如权利要求1所述的室内低剖面吸顶天线，其特征在于所述覆铜介质板主体为单层环氧板。
3.如权利要求2所述的室内低剖面吸顶天线，其特征在于所述覆铜介质板为圆形、椭圆形或多边形。
4.如权利要求3所述的室内低剖面吸顶天线，其特征在于所述覆铜介质板设有供与所述辐射单元紧密连接的贯通孔；所述介质板的覆铜层在围绕所述贯通孔处设一矩形开□。
5.如权利要求4所述的室内低剖面吸顶天线，其特征在于所述矩形开口短边长O.5_5mm,长边长 10_25mm。
6.如权利要求5所述的室内低剖面吸顶天线，其特征在于所述矩形开口设置在偏离所述覆铜介质板纵长方向中部处。
7.如权利要求6所述的室内低剖面吸顶天线，其特征在于所述覆铜介质板为纵长矩形板，与所述辐射单元连接的开口的长边与所述矩形板短边平行。
8.如权利要求7所述的室内低剖面吸顶天线，其特征在于所述覆铜介质板的纵长方向两侧边在对齐所述矩形开口处设有供方便安装的内凹半圆口。
9.如权利要求1所述的室内低剖面吸顶天线，其特征在于所述辐射单元为一厚度不影响所述天线辐射性能的铜片；所述辐射单元的左右方向长度和上下方向长度约为所述第一频带中心频率的十分之一个波长；所述辐射单元左右方向对称，上下方向为上下窄，中间宽。
10.如权利要求9所述的室内低剖面吸顶天线，其特征在于所述辐射单元的馈电点设置在其底部中心位置。
11.如权利要求1所述的室内低剖面吸顶天线，其特征在于所述微带阻抗匹配网络从所述辐射单元的馈电点算起，首先是一段与辐射单元串联微带线，接着是一段并联短路线，然后是若干具有不同宽度和长度串联的传输线。
12.如权利要求1所述的室内低剖面吸顶天线，其特征在于所述金属反射板为一厚度不影响所述天线辐射性能的纵长矩形金属片，长度为100-250mm。
13.如权利要求12所述的室内低剖面吸顶天线，其特征在于还包括位于所述金属反射板上方封闭所述辐射单元和微带阻抗匹配网络的介质天线罩。
专利摘要本实用新型涉及一种室内低剖面吸顶天线，用于移动通信，其包括金属单极子辐射单元、接地金属反射板、微带金属片组成的平行放置于所述金属反射板上方的微带阻抗匹配网络、位于所述微带阻抗匹配网络一端供所述微带阻抗匹配网络与同轴电缆相转换连接的端点，所述辐射单元垂直置于所述微带阻抗匹配网络的上方，且所述辐射单元的馈电点与所述微带阻抗匹配网络的一端相连接，其中，还包括平行于所述接地金属板并以耦合加载形式垂直连接于所述辐射单元顶端的单面覆铜介质板。本实用新型尺寸更小巧、性能更稳定，适合室内安装使用。
文档编号H01Q1/36GK202871969SQ201220549939
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者刘聪, 薛锋章, 刘培涛 申请人:京信通信系统(中国)有限公司