一种外置抑制天线上旁瓣干扰的装置的制作方法

文档序号:13221605阅读:905来源:国知局
技术领域本实用新型属于无线射频技术领域,尤其是一种外置安装用于抑制天线上旁瓣干扰的装置。

背景技术:
目前,在无线通信网络中,基站天线的信号以自由空间的方式传播,基站信号通过直射、折射、反射等方式重叠。由于地理环境、城区高低建筑物等因素造成无线信号越区覆盖,测试时干扰严重、通话质量差等现象普遍存在,它一直是无线射频优化的重点及难点。天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去,并且把大部分能量朝所需的方向辐射。垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图,平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。天线中常有若干个对称振子组阵,能够控制辐射,产生“扁平的面包圈”,把信号进一步集中到在水平面方向上。在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣,其中最大的瓣称为主瓣,其余的瓣称为副瓣。对于基站天线,人们常常要求它的垂直面(即俯仰面)方向图中,主瓣上方第一旁瓣尽可能弱一些。这就是所谓的上旁瓣抑制,基站的服务对象是地面上的移动电话用户,指向天空的辐射是毫无意义的。在基站天线的实际应用环境中,为了覆盖效果,基站天线的工作状态通常是带有下倾角的,这样就会导致天线的上旁瓣可能出于水平位置甚至略微高于水平位置,其上旁瓣直接或者间接照射的区域,会出现上旁瓣的越区信号干扰,因此需要对其进行抑制。例如是密集城区的高层、高架高铁区域的覆盖,为了保证这些区域能够使用主波瓣覆盖,天线的下倾角都不可以调整地过大,这就使得对于高层或者高架远处造成了越区覆盖,需要管制天线第一、第二上旁瓣,各种有效的旁瓣抑制技术也应运而生。上旁瓣抑制是通过多年对天线应用环境的理解而得出的结论,在复杂的电磁环境下,特别是密集城区天线的电子下倾加上机械下倾都达到了10度以上,需要更加关注天线第一上旁瓣,甚至更高旁瓣。许多特性天线在波束赋形方面多了很大改进,对副瓣的要求通常都是整个垂直面所有副瓣电平不高于15db,0-30度的上旁瓣低于18db。目前解决上旁瓣抑制的方法和手段,更多是基于雷达阵列天线的零点对消技术,即是在不需要的副瓣位置产生一个零点,与副瓣抵消形成抑制。具体的实施方法有很多种:如相位加权、幅度加权、幅相加权、不等间距设计等等。它们都是通过改变天线内部振子的馈线网络设计实现上旁瓣抑制功能的。

技术实现要素:
本实用新型旨在通过对现有的天线信号调整机制进行充分挖掘,结合不同场景对天线信号覆盖要求的差异进行分析,在方位角、俯仰角调整等传统优化方式以外,提出了通过设计外装硬件产品来对这一技术进行实现,优化天线信号覆盖效果。本结构通过给天线带金属帽子(材质为金属铝或者不锈钢),对无线上旁瓣无线信号进行抑制和吸收,来抑制上旁瓣信号的影响,并使用专业结构设计软件对带帽方式进行受力分析,确保其足够的抗风载能力和强度。本实用新型的技术方案是:一种外置抑制天线上旁瓣干扰的装置,该装置为一金属帽,它安装在天线的上方,它包括顶板和侧板,所述的顶板和侧板铰接,所述的顶板的长度能够超过天线的前沿25-30cm。本实用新型的金属帽为金属铝帽或者不锈钢帽。本实用新型的顶板和侧板通过铰链铰接,铰链的长度与顶板、侧板的宽度一致。本实用新型的顶板包括固定板和可滑动拉伸的延伸板。本实用新型的顶板和侧板的两侧安装调整条,通过调整顶板和侧板在调整条上的固定位置调整顶板和侧板之间的角度,使得其与天线的下倾角保持一致,所述的调整条的调整角度为0-90度。本实用新型的侧板开设小孔,小孔的孔径小于电磁波频段波长的1/10。本实用新型的侧板使用金属格栅状结构,格栅的间距小于电磁波频段波长的1/10。本实用新型的顶板的长度能够超过天线的前沿25cm。本实用新型的有益效果:本实用新型结合不同场景对天线信号覆盖要求的差异来进行分析,在传统优化方法以外(天线方位角俯仰角调整),提出了另一种抑制优化天线旁瓣信号干扰的装置,本产品在应用上有着明显的优势。1、针对高架高铁、楼宇高层等不能够通过调整俯仰角解决信号干扰的特殊场景,更符合实际应用情况;2、能够抑制上旁瓣的干扰,屏蔽了传统优化方法在抑制上旁瓣覆盖范围的同时也对主波瓣的覆盖范围产生的负面影响;3、该产品对天线的其他参数性能没有负面影响并可以改善零点填充效果,且与特性天线相比,成本仅为其1/3。综上所述,本产品可以直接应用于现有网络,并在传统意义上的优化方式外,另辟蹊径,可以直接、准确地解决现网越区信号干扰问题。附图说明图1是本实用新型的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。产品的技术原理天线是一种导行波与自由空间波之间的转换器件,发射天线通过末端的半波振子将发射机传送过来的脉冲电流转换成电磁波辐射出去。随着无线通话的不断发展,基站天线都采用双极化定向天线,通过贴片技术和矩阵技术,借助背向反射板来实现,一般地天线都采用半波贴片振子对组成定向天线立体波瓣,主方向电磁波强度最大,但是上下都有辐射波出来。虽然天线一般都进行了旁瓣抑制,但是上旁瓣的电磁波信号辐射强度还是比较大,容易造成越区信号干扰。在电磁波的传播过程中,如果通过阻挡或者利用波的衍射能力带来的次波相干叠加原理,可以使得这一传播方向上的电磁波强度大幅减弱,这就是惠更斯-菲涅耳原理。根据惠更斯-菲涅耳原理,如果在电磁波振幅垂直方向上开一道细缝,且缝隙宽度大于或者等于波长,则电磁波会直行通过;如果该缝隙宽度小于波长,则电磁波会产生衍射,由于衍射带来的相位叠加会消弱电磁波。当该缝隙宽度小于波长1/10或者进行金属物阻挡时,其法线方向上的衰减可以达到4dB以上。产品的技术实现根据前文阐述的原理,设计示意图如下的硬件设备,通过前沿伸出的金属板来抑制天线上旁瓣信号,达到屏蔽上旁瓣信号越区覆盖干扰的作用。上旁瓣抑制器前沿伸出部分的尺寸直接影响对天线上旁瓣的抑制作用:过小,天线上旁瓣产生绕射,过大,容易影响到主波瓣的覆盖。实验室通过对上旁瓣抑制器伸出不同长度的测试可以发现采用上旁瓣抑制器后对天线上旁瓣覆盖强度有所影响,尤其当上旁瓣抑制器伸出尺寸30cm左右时,可以降低上旁瓣3dB左右,相当于发射功率减半。路测数据显示抑制器伸出长度控制在25cm左右时MaxEc值下降3dB以上,再伸长抑制效果增加不大。产品设计方案及机械性能参数设计由于天线经过工程安装,与抱杆的距离远近存在差异,为了使得上旁瓣抑制器上部分超出天线前沿距离达到要求,产品上部设计为可滑动拉升的延伸板;为了使得上旁瓣抑制器上部分和天线的下倾角保持一致,产品上部可旋转,角度为0~90度;为了更好的提高上旁瓣抑制器的抑制效果以及抗风阻等实用能力,上旁瓣抑制器上部分可以使用金属格栅状或者小孔状,孔径小于电磁波频段波长的1/10,或者间距小于无线信号波长的1/10,即可达到屏蔽电磁信号的作用。具体实施时:测试场景1(高铁、高架优化场景)选择覆盖高铁场景的基站进行上旁瓣抑制器实验。采用上旁瓣抑制器后测试结果对比:通过安装前后远处高铁上收到的扇区的MaxEc来看,强度降低了10dBm以上,EcIo改善了1.5dB左右,表明上旁瓣抑制器有较为明显的上旁瓣抑制效果,并且对近处高铁上没有影响。测试场景2(普通城区优化场景)对普通区域站点进行测试,采用上旁瓣抑制器对其上旁瓣进行抑制,测试效果。采用上旁瓣抑制器可以降低基站对郊区普通区域约有3dBm的影响。测试场景3(密集市区高层优化场景)测试点为商务楼,楼层为32层,以每层2.8米计算,楼层总高89米;测试点与测试基站之间无阻挡,测试点可直接看到作用基站;测试结果:11、12、17楼接收信号强度明显高于22、27楼强度,表明在12、17为天线垂直波瓣覆盖范围内;在安装上旁瓣抑制器后,33、27层扫频仪和手机测试所得结果比未安装上旁瓣抑制器降低了3dBm,且DO的SINR值改善明显,证实了上旁瓣抑制器的效果。本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
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