全向吸顶天线的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种全向吸顶天线，包括呈锥柱状的辐射振子、呈锥柱状的反射器、呈盘柱状的底板和绝缘介质环；其中，反射器包括第一空心圆锥和第一圆柱环，第一空心圆锥的扩口端连接第一圆柱环，且第一圆柱环外径小于第一空心圆锥的扩口端外径；底板上设置有第二圆柱环，第二圆柱环与第一圆柱环套接，形成空间隔离的耦合结构；绝缘介质环设置在第二圆柱环与第一圆柱环之间，以实现反射器与底板之间的隔离和支撑固定。本发明解决了超宽带室内全向天线高频信号向下聚集的问题，不仅扩大了高频段信号的有效覆盖范围，使室内信号分布更均匀，还有效降低了天线底下电磁辐射强度，保证了室内电磁环境的安全。
【专利说明】全向吸顶天线
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及移动通信技术，尤其涉及一种全向吸顶天线。
【背景技术】
[0002]移动通信室内全向吸顶天线广泛用于室内分布系统中，是用于室内无线信号覆盖的主要天线类型，其性能和质量直接影响室内无线通信质量和室内分布系统投资效率。全向吸顶天线一般运用半波振子原理，采用锥形振子加反射板结构。锥形振子可以展宽天线的阻抗宽带，国内现有的全向吸顶天线通常还通过辐射振子和反射地板之间连接阻抗匹配线(片)，缩小体积和进一步扩展频率低端的带宽，满足806?960MHz (低频段)和1710?2500MHz频段或更宽频率范围内电压驻波比(Voltage Standing Wave Rat1 ;简称:VSWR)小于1.5的要求。但是，现有全向吸顶天线产品均没有考虑方向图带宽特性，在1710?2500MHz频段，普遍存在信号向下聚集和方向图圆度差等技术缺陷，低辐射角增益高、高辐射角增益低，结合无线信号随频率和传播距离衰减的损耗特性，导致3G、4G等高频段信号在天线底下电磁辐射强、而覆盖范围远小于2G低频段信号。事实上，对室内吸顶全向天线，85°高辐射角(以垂直向下为0°，下同)一般对应最大覆盖半径边缘，30°低辐射角以内对应天线底下近处很小范围。在室内场景中，信号覆盖希望在覆盖半径边缘信号足够强，增强覆盖效果；天线底下希望信号尽量弱，减小电磁辐射。因此，室内全向天线增益须加上辐射角限定，才能更准确说明其性能优劣，高辐射角增益高才意味着覆盖能力强，而低辐射角增益高则意味着辐射强，反之，高辐射角增益低意味着覆盖能力弱，而低辐射角增益低则意味着电磁福射弱。
[0003]为了解决上述问题，已有改进技术，采用具有锥柱结构的单臂振子和盘锥结构的反射盘的特殊结构和一定尺寸比例的全向吸顶天线，改善了高频信号的辐射特性，并取消阻抗匹配连接线，保证天线完全轴对称，解决了 1710?2500MHz频段信号向下聚集和方向图圆度差等问题，30°低辐射角增益大幅降低7?15dB，85°高辐射角增益提高3?6dB，方向图带宽和阻抗带宽同时超过102%，从而大幅提高了 3G等高频信号的覆盖效率。
[0004]但是，随着LTE/4G等更高频率网络部署，上述技术改进的全向吸顶天线没考虑LTE/4G等更高频率信号向下聚集问题，对2500MHz以上频率最大增益方向约在60°辐射角，85 °方向增益衰减达到2dB左右，信号向下聚集仍然非常明显，使得LTE/4G等更高频信号覆盖效率仍然较低、天线底下辐射强度仍然较高。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种全向吸顶天线，同时考虑阻抗带宽和方向图带宽的超宽带特性，解决包括移动通信2G、3G和4G在内的整个高频段(1710-2700MHZ)信号向下聚集的问题，不仅扩大了高频段信号的有效覆盖范围，使室内信号覆盖更均匀，还有效地降低了天线底下电磁辐射，保证了室内电磁环境的安全。
[0006]本发明提供一种全向吸顶天线，包括呈锥柱状的辐射振子、呈锥柱状的反射器、呈盘柱状的底板、呈空心管状接线柱、绝缘介质环和馈电电缆；其中，所述反射器的尖端朝向所述辐射振子的尖端，所述辐射振子的尖端与所述馈电电缆的内导体连接，所述反射器的尖端通过所述接线柱与所述馈电电缆的外导体连接；
[0007]所述反射器包括第一空心圆锥和第一圆柱环，所述第一空心圆锥的扩口端连接所述第一圆柱环，且所述第一圆柱环外径小于所述第一空心圆锥的扩口端外径；
[0008]所述底板上设置有第二圆柱环，所述第二圆柱环与所述第一圆柱环套接，形成空间隔离的耦合结构；
[0009]所述绝缘介质环设置在所述第二圆柱环与所述第一圆柱环之间，以实现所述反射器与所述底板之间的隔离和支撑固定。
[0010]本发明提供的全向吸顶天线，通过改变反射器的结构，即反射器中的第一圆柱环外径小于该反射器中的第一空心圆锥的扩口端外径，进一步扩展方向图带宽和阻抗带宽，从而解决了整个高频段(1710?2700MHz)，尤其是2500?2700MHz频段信号向下聚集的问题，将最大增益辐射角调整到80°左右，扩大了天线对高频段信号的有效覆盖范围，使室内信号覆盖更均匀。同时，该天线增加了盘柱结构的底板，并将该底板的第二柱圆环与反射器中第一圆柱环套接，形成空间隔离的耦合结构，从而增加了反射器底部容抗，并改变了反射器表面电流分布，使反射器与底板分布电流反相，进而使得高频信号在低辐射角方向电磁波相互抵消，有效地降低了天线底下电磁辐射，保证了室内电磁环境的安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明全向吸顶天线的一个实施例结构的示意图；
[0012]图2为低频段806、870和960MHz频点的E面方向图；
[0013]图3为高频段1710、1795和1880MHz频点的E面方向图；
[0014]图4为高频段1920、1990和2170MHz频点的E面方向图；
[0015]图5为高频段2300、2400和2500MHz频点的E面方向图；
[0016]图6为高频段2600频点和2700MHz频点的E面方向图；
[0017]图7为全向吸顶天线的电压驻波比-频率曲线图；
[0018]图8为图1沿A-A向的剖视图；
[0019]图9a和图9b分别为本发明全向吸顶天线的又一个实施例的局部示意图。
[0020]图1Oa和图1Ob分别为本发明全向吸顶天线的还一个实施例的局部示意图。
【具体实施方式】
[0021]图1为本发明全向吸顶天线的一个实施例结构的示意图，即主视图，如图1所示，本实施例的全向吸顶天线包括:呈锥柱状的辐射振子1、呈锥柱状的反射器2、呈盘柱状的底板4、呈空心管状的接线柱7和馈电电缆3 ;该反射器2的尖端2a朝向该辐射振子I的尖端la，该辐射振子I的尖端Ia中心与该馈电电缆3的内导体连接，该反射器2的尖端2a中心孔固定接线柱7，并通过接线柱7与该馈电电缆3的外导体连接。该天线还包括:绝缘介质环5。该反射器2包括第一空心圆锥21和第一圆柱环22，该第一空心圆锥21的扩口端连接该第一圆柱环22，且该第一圆柱环22外径小于该第一空心圆锥21的扩口端外径；该底板4上设置有第二圆柱环(图1未画出，并请参见图8)，该第二圆柱环与该第一圆柱环22套接，形成空间隔离的耦合结构；该绝缘介质环5设置在该第二圆柱环与该第一圆柱环22之间，以实现该反射器2与该底板4之间的隔离和支撑固定。
[0022]可选地，该天线还可以包括:安装固定套件(图中未标出)和塑料外罩等。
[0023]在本实施例中，辐射振子1、反射器2和底板4构成天线的信号辐射体，射频信号从馈电电缆3馈入后，经接线柱7，从辐射振子I的尖端Ia和反射器2的尖端2a之间发射出来，向四周空间辐射。对于低频信号(806?960MHz)，具有锥柱结构的辐射振子I与反射器2、底板4构成非对称半波振子，方向图呈最大增益辐射角为90° (水平)方向；对高频段信号(1710?2700MHz)，非对称振子相对电长度超过1/2波长，方向图波瓣通常会出现分裂，最大增益辐射角随频率的提高而降低，使得高频信号向天线底下聚集。但是，由于本发明中该反射器2和该辐射振子I的锥形部分的尖端相对设置，高频信号相当于双锥天线，因此，改变了常规全向吸顶天线高频信号向下聚集的问题，提高了高辐射角的增益，将最大增益辐射角调整到80°左右，扩大了高频段信号的有效覆盖范围，使室内信号覆盖更均匀，从而形成工作频率覆盖高、低两个频段的方向图基本一致的超宽带天线。
[0024]另外，在本实施例天线中，增加了盘柱结构的底板4，并将该底板4的第二柱圆环与反射器2的第一圆柱环22套接，形成空间隔离的耦合结构，从而增加了反射器2底部容抗，并改变了反射器2表面电流分布，使反射器2与底板4上的分布电流反相，使得高频信号在低辐射角方向电磁波相互抵消，有效地降低了天线底下电磁辐射，保证了室内电磁环境的安全。通过改变底板4上的第二圆柱环的高度，和/或反射器2与底板4套接方式以及它们之间的间隙，以调整反射器2与底板4之间的耦合度，从而调整天线高频段不同频点的低辐射角增益，实现优化整个高频段低辐射角增益的作用。
[0025]为进一步说明本发明的全向吸顶天线的带来的有益效果，在本实施例中，详细给出了本实施例样品在 806MH、870MH、960MH、1710MH、1795MHz、1880MHz、1920MHz、1990MHz、2170MHz、2300MHz、2400MHz、2500MHz、2600MHz 和 2700MHz 等频点实测增益、方向图圆度、E面方向图和电压驻波比、三阶互调等主要技术指标，其中，图2为低频段806、870和960MHz频点的E面方向图，图3为高频段1710、1795和1880MHz频点的E面方向图，图4为高频段1920、1990和2170MHz频点的E面方向图，图5为高频段2300,2400和2500MHz频点的E面方向图，图6为高频段2600频点和2700MHz频点的E面方向图。图7为全向吸顶天线的电压驻波比-频率曲线图。
[0026]各频点增益(30°和85° )、方向图圆度(85° )、电压驻波比、三阶互调等主要技术指标实测结果见表一:
[0027]表一
[0028]
【权利要求】
1.一种全向吸顶天线，其特征在于，包括:呈锥柱状的辐射振子、呈锥柱状的反射器、呈盘柱状的底板、呈空心管状的接线柱、绝缘介质环和馈电电缆； 其中，所述反射器的尖端朝向所述辐射振子的尖端，所述辐射振子的尖端与所述馈电电缆的内导体连接，所述反射器的尖端通过所述接线柱与所述馈电电缆的外导体连接； 所述反射器包括第一空心圆锥和第一圆柱环，所述第一空心圆锥的扩口端连接所述第一圆柱环，且所述第一圆柱环外径小于所述第一空心圆锥的扩口端外径； 所述底板上设置有第二圆柱环，所述第二圆柱环与所述第一圆柱环套接，形成空间隔离的耦合结构； 所述绝缘介质环设置在所述第二圆柱环与所述第一圆柱环之间，以实现所述反射器与所述底板之间的隔离和支撑固定。
2.根据权利要求1所述的全向吸顶天线，其特征在于，所述底板边缘设置有一圆盘环，所述圆盘环内边缘连接所述第二圆柱环。
3.根据权利要求2所述的全向吸顶天线，其特征在于，所述底板还包括:倒角和圆盘底；其中，所述圆盘底的边缘连接所述倒角的一端，所述倒角的另一端与所述第二圆柱环连接。
4.根据权利要求1至3任一所述的全向吸顶天线，其特征在于，还包括:绝缘介质套，设置在所述辐射振子与所述反射器之间，以实现所述辐射振子与所述反射器之间通过所述绝缘介质套隔离和支撑固定。
5.根据权利要求1所述的全向吸顶天线，其特征在于，所述辐射振子包括第三空心圆锥和第三圆柱环，所述第三空心圆锥的扩口端连接所述第三圆柱环。
6.根据权利要求5所述的全向吸顶天线，其特征在于: 所述辐射振子的高度为35?45mm，所述第三空心圆锥的锥角为30?35度。
7.根据权利要求1所述的全向吸顶天线，其特征在于: 所述第一空心圆锥底部外径为170?173mm ;所述第一圆柱环的外径为160?163mm,且高度为5?7臟。
【文档编号】H01Q1/12GK104037487SQ201410270634
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】黄晓明, 刘新良, 陈新明, 傅强, 莫俊彬, 邓安民 申请人:中国联合网络通信集团有限公司