一种全向吸顶天线的制作方法

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种全向吸顶天线。

背景技术：

吸顶天线是一种室内分布天线，用于在室内进行移动通讯网络的覆盖。

在一份公告号为cn205646131u的专利文件中公开了一种垂直极化全向吸顶天线，其将作为辐射单元的单极子采用片状结构替代锥形结构，实现了吸顶天线的小型化，但是，小型化后的吸顶天线的电流流体面积变小，导致低频段波长不足和带宽偏小，工作频段只能覆盖到800-960mhz/1710-2700mhz。

国内现阶段大部分的手机用户基本上都在使用2g网络进行通话，使用3g网络和4g网络进行上网数据连接。2017年6月，工信部正式发布《工业和信息化部关于第五代国际移动通信系统（imt-2020)使用3300-3600mhz/4800-5000mhz频段相关事宜的通知（征求意见稿）》。如果按照工信部发布未来的5g频率，运营商和用户都必须更换新的设备才能够使用5g进行通话和进行数据连接，这无形中增加了用户与运营商之间的使用成本，让用户对新技术的积极性下降，造成运营商的投资浪费，因此有必要进一步拓宽吸顶天线的频率带宽，使其同时兼容2g、3g、4g和5g频段。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供的一种全向吸顶天线拓宽了带宽范围，可同时满足2g、3g、4g和5g的频段要求。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种全向吸顶天线，包括反射板、金属辐射体、绝缘垫、至少两调谐接地件和同轴电缆，所述金属辐射体竖直设置在所述绝缘垫上，所述绝缘垫设置在所述反射板上；所述至少两调谐接地件相对地设置于所述金属辐射体的两侧，且所述调谐接地件的一端与所述金属辐射体相连接，另一端与所述反射板相连接；所述同轴电缆设置在所述反射板的下面，与所述金属辐射体相连接；所述金属辐射体呈片状结构，且具有镂空开槽图案。

进一步地，所述金属辐射体的镂空开槽图案包括多个镂空槽。

进一步地，所述多个镂空槽以所述金属辐射体的中心轴呈对称分布。

进一步地，所述镂空槽为单向槽或多向槽。

进一步地，所述镂空槽的长度为0.1~0.2λ，相邻的镂空槽之间的最短间距也为0.1~0.2λ，其中，λ为该全向吸顶天线的工作波长。

进一步地，所述金属辐射体的下边缘呈阶梯渐变结构。

进一步地，所述阶梯渐变结构以所述金属辐射体的中心轴呈对称分布，并从所述金属辐射体的中心轴向两边逐级变大。

进一步地，所述阶梯渐变结构按1/4波长多节变换匹配阻抗值。

进一步地，所述金属辐射体包括呈梯形或矩形的上部以及呈扇形或圆弧形的下部。

进一步地，所述调谐接地件的长度为0.2~0.3λ，其中，λ为该全向吸顶天线的工作波长。

本发明具有如下有益效果：该全向吸顶天线通过镂空开槽技术和阶梯渐变技术，使其频率带宽直接覆盖到800～960mhz/1710～3800mhz/4800～5000mhz，既满足工信部公布的5g频段使用要求，又能够兼容现有的2g、3g、4g频率的设备，且全段驻波比保持在较低值；频率带宽的最宽频部分达到惊人的2100mhz，至少是现有的全向吸顶天线的两倍以上；具有体积小巧、高增益、抗干扰能力强、结构简单易于大批量生产制造、高数据传输率和向下兼容等优点。

附图说明

图1为本发明提供的全向吸顶天线的立体图；

图2为本发明提供的全向吸顶天线的俯视图；

图3为本发明提供的全向吸顶天线的电压驻波比图；

图4为本发明提供的全向吸顶天线的实测h面辐射方向图；

图5为本发明提供的全向吸顶天线的实测e面辐射方向图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

如图1和2所示，一种全向吸顶天线，包括反射板15、金属辐射体11、绝缘垫4、至少两调谐接地件22和同轴电缆31，所述金属辐射体11竖直设置在所述绝缘垫4上，所述绝缘垫4设置在所述反射板15上；所述至少两调谐接地件22相对地设置于所述金属辐射体11的两侧，且所述调谐接地件22的一端与所述金属辐射体11相连接，另一端与所述反射板15相连接；所述同轴电缆31设置在所述反射板15的下面，与所述金属辐射体11相连接；所述金属辐射体11呈片状结构，且具有镂空开槽图案2。

该全向吸顶天线通过镂空开槽技术，通过电脑仿真优化设计，改变了所述金属辐射体11的电场，增加了天线的频率带宽，解决了因天线小型化后，所述金属辐射体11缩小引起的电流流体面积变小而导致的天线低频段波长不足和带宽较窄的问题。

所述金属辐射体11的镂空开槽图案2包括多个镂空槽，可以是单向槽或多向槽，比如：一字形槽、十字形槽或米字形槽等；多个镂空槽以所述金属辐射体11的中心轴呈对称分布。

该全向吸顶天线根据频率要求来设计和调整所述镂空槽的长度、走向和间距，达到控制电流在所述金属辐射体11上的电流导向，实现拓宽天线频率带宽的目的。

所述镂空槽的长度为0.1~0.2λ，相邻的镂空槽之间的最短间距也为0.1~0.2λ，其中，λ为该全向吸顶天线的工作波长。需要说明的是，所述镂空槽的宽度没有特定要求。

所述金属辐射体11的下部边缘呈阶梯渐变结构1，所述阶梯渐变结构1以所述金属辐射体11的中心轴呈对称分布，并从所述金属辐射体11的中心轴向两边逐级变大。

该全向吸顶天线通过阶梯渐变技术，使天线的电流从馈电位置流向所述金属辐射体11时经过所述阶梯渐变结构1的均匀渐变后，使所述金属辐射体11在宽带频率电磁场的过渡更平缓，抵消谐振杂波，从而降低驻波比，提高天线性能。

所述阶梯渐变结构按1/4波长多节变换匹配阻抗值。

该全向吸顶天线的阶梯渐变结构1结合切比雪夫1/4波长多节变换理念，经过计算机辅助仿真设计与优化后，能够很好地满足天线的各项性能指标要求。

值得注意的是，所述切比雪夫多节变换理念没有硬性要求，即按照1/4波长的阻抗值匹配好再经过电脑优化就可以很好的满足天线的各指标要求。所述结合切比雪夫多节变换理念经过计算机辅助仿真设计与优化为现有成熟和广泛的技术，在此不再详述。

所述金属辐射体11包括呈梯形或矩形的上部以及呈扇形或圆弧形的下部；所述金属辐射体11可以为金属加工结构或者覆铜介质板印制结构，但不局限于此。

所述调谐接地件22的数量至少有两个，相互错位地排列在所述金属辐射体11的中心轴两侧。图1、2为以2个调谐接地件为例的图示，俯视状态下每个调谐接地件22均与所述金属辐射体11呈90°夹角（如图2所示），且其一端连接在所述金属辐射体11上，另一端与所述反射板15进行直流短路接地。所述调谐接地件22优选为金属冲压折弯件，其长度均为0.2~0.3λ，其中，λ为该全向吸顶天线的工作波长。具体实现时，当所述调谐接地件22较长时，可进行阶梯状设计再连接所述金属辐射体11和反射板15，如图1所示。

该全向吸顶天线的金属辐射体11经过所述反射板15的反射从而实现增量辐射，且通过所述调谐接地件22将所述金属辐射体11与所述反射板相连接来实现接地导流，以保证天线在小型化后依然满足全段驻波比较低的高性能。

所述同轴电缆31包括内导体和外导体，其中所述内导体与所述金属辐射体11相连接，所述外导体与所述反射板15相连接；所述同轴电缆31的另一端连接有同轴连接器12。

如图3-5所示，该全向吸顶天线具有如下优点：

1.频率带宽直接覆盖到800～960mhz/1710～3800mhz/4800～5000mhz，实现了超宽带覆盖，同时满足了800～960mhz/1710～2700mhz/3300～3800mhz/4800～5000mhz的2g、3g、4g和5g的频段要求，既适用于5g频段的新设备，又能兼容2g、3g和4g频段的现有设备，避免了造成不必要的浪费。

2.因天线小型化后造成金属辐射体体积缩小后电流流体面积变小，导致低频段波长不足和带宽偏小；通过上述的镂空槽技术根据频率要求设计调整镂空槽的长度、走向和间距而控制电流在金属辐射体上的电流导向，进而优化改变金属辐射体的电场，解决了小型化后导致低频段波长不足和带宽较窄的问题。

3.市面上常规全向吸顶天线基本采用传统盘锥为宽频方案，在天线宽带理论的基础上此类方案容易实现，但体积庞大。本发明采用阶梯渐变技术，通过结合切比雪夫1/4波长多节变换理念经过计算机辅助仿真设计与优化后。使天线电流从馈电位置流向金属辐射体经过阶梯渐变的均匀渐变后使金属辐射体在宽带频率电磁场的过渡更平缓，抵消传统盘锥结构因宽带频率电磁场过渡较快而产生的谐振杂波，从而达到拓展工作带宽的作用。

4.本发明将镂空槽技术和阶梯渐变技术相互结合一起使用时，原设计预想是预计带宽为常规频率的基础上调试出倍频分段（实现3.3~3.8ghz的倍频设计）；但实际两者的协同作用使得频率带宽的最宽频达到惊人的2100mhz，至少是现有全向吸顶天线的两倍以上；现有的锥形结构的全向吸顶天线的频率带宽的最宽频普遍都是100mhz～700mhz，公告号为cn205646131u的垂直极化全向吸顶天线的频率带宽的最宽频也才990mhz。

5.预设频率800mhz～960mhz/1710mhz～3800mhz，全段驻波比值都≤1.5以下，4800mhz～5000mhz驻波比值都≤1.7以下。

6.与现有的锥形结构的全向吸顶天线相比，具有体积小、成本低、增益较高、频带宽、抗干扰能力强、高数据传输率和向下兼容等优点。

7.水平面的不圆度均值基本在±2db以内，达到了运营商招投标的全向吸顶天线的圆度检验的标准值。

8.垂直面最大增益指向根据频率不同，范围从90°~30°，基本符合全向吸顶天线安装后的辐射特性要求，波瓣宽度均匀，具有很好的全向辐射特性。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。