用于梯井的无源中继天线的制作方法

本实用新型涉及天线
技术领域：
，特别涉及一种用于梯井的无源中继天线。
背景技术：
：传统电梯覆盖方法采用在电梯井壁上安装定向吸顶天线或或者对数周期天线，信号通过穿透轿厢，到达轿厢内进行覆盖，由于轿厢穿透损失大，一般每3～4层楼高安装一个天线。天线口注入功率约为10dbm左右。传统电梯覆盖方法因为信号功率的利率低，导至了覆盖成本高，工程施工复杂，维护成本高等一系列缺点。具体如下：(1)信号效率低：由于轿厢为全封闭金属结构，穿透损失较大，一般要超过40db以上，因此到达轿厢内的信号功率衰减过大，信号功率利用效率极其低下；(2)覆盖成本高：由于信号穿透损失量大，因此必须采用较多的天线来保证轿厢内的信号强度，较多的天线必然带来了大量的支路馈线和支路耦合器，而支路数的变多，也引起主干馈线上干路耦合器的增多，引起整个分布系统非常庞大，分布系统的成本高昂；(3)施工复杂：由于覆盖电梯所需天线数量多，支路与干路线路庞大而引起的工程施工量也是成倍上升，在梯井内一般布置7至8根主干馈线，每4层再引出分支天线，施工量不仅大，而且复杂，施工费用与工程量成比例地上升，同样增加了工程造价；(4)维护难度大：天线数量及支路馈线的增加，大大地增加了系统的复杂性，不仅体现在线路与节点的清单管理上，同样增加了维护的节点，增了加维护与查障的难度。技术实现要素：本实用新型所要解决的一个技术问题是：如何提高电梯内无线网络的覆盖深度。根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种用于梯井的无源中继天线，包括:主发天线，位于梯井顶端，用于发射信号；施主天线，位于轿厢顶端的外侧，用于接收主发天线发射的信号；从发天线，位于轿厢顶端内侧，用于转发施主天线接收的信号；馈线，用于连接施主天线与从发天线。在一些实施例中，从发天线是吸顶天线，吸顶天线位于轿厢内侧顶端。在一些实施例中，馈线的长度小于第一阈值，或者，馈线的直径小于第二阈值。在一些实施例中，施主天线包括：八木天线、平板天线、抛物面天线、短背射天线。在一些实施例中，主发天线包括：八木天线、平板天线、抛物面天线、短背射天线。在一些实施例中，主发天线固定在工字钢上，工字钢用膨胀螺钉固定在梯井顶壁。在一些实施例中，施主天线通过固定件固定于轿厢顶端的外侧。在一些实施例中，固定件包括三角支架。在一些实施例中，馈线通过轿厢顶端的活动板或者预留的孔径进入轿厢。在一些实施例中，吸顶天线通过直径小于预设值的孔径固定。本实用新型通过上述方案能够提高电梯内无线网络的覆盖深度。通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出本实用新型用于梯井的无源中继天线的组成结构示意图。图2示出本实用新型用于梯井的无源中继天线的工作流程示意图。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合图1描述本实用新型一个实施例的用于梯井的无源中继天线的组成结构。图1示出本实用新型用于梯井的无源中继天线的组成结构示意图。如图1所示，该实施例的用于梯井的无源中继天线10包括：主发天线102，位于梯井顶端，用于发射信号。施主天线104，位于轿厢顶端的外侧，用于接收主发天线发射的信号。从发天线106，位于轿厢顶端的内侧，用于转发施主天线接收的信号。馈线108，用于连接施主天线与从发天线。下面结合图2描述本实用新型一个实施例的用于梯井的无源中继天线的工作原理。图2示出本实用新型用于梯井的无源中继天线的工作流程示意图。如图2所示，该实施例的用于梯井的无源中继天线的工作流程包括：步骤S202，位于梯井顶端的主发天线102发射无线信号。步骤S204，位于轿厢顶端的外侧施主天线104接收主发天线102发射的信号。步骤S206，馈线108将施主天线104接收的信号传输至位于轿厢顶端内侧的从发天线106。步骤S208，从发天线106转发施主天线接收的信号。上述实施例中，在梯井顶端安装主发天线102将信号发射出来，在轿厢顶端安装施主天线104将信号接收下来，通过馈线108将信号传输进轿厢内，不经过有源设备的放大，通过一段较短的细馈线穿进轿厢内。在轿厢顶端安装从发天线106，将信号二次发射出来，无线信号进入轿厢就避免了穿透损失。虽然增加了从发天线106的二次转发损耗，但这种二次转发损耗小于轿厢的穿透损耗，并提高信号了信号的传递效率，从而提高电梯内无线网络的覆盖深度。可选的，主发天线102可以固定在工字钢上，工字钢用膨胀螺钉固定在梯井顶壁。主发天线102的安装需要考虑梯井顶的承重与空间。对于有机房电梯，由于机房内的主机安装在槽钢上，因此梯井顶端的水泥地板并不直接受力，如果要在梯井顶端的水泥地板上，打膨胀螺钉，进而安装天线是完全可以的，与梯井及机房的设计并不相冲突，从承重上考虑，工程是可行的。机房的水泥地板上一般具有开孔。其中，一个开孔用于拉轿箱的钢索组，一个开孔用于拉对重的钢索组，另一个开孔用于布放照明与控制信号的电线组，因此还剩余相当大的空余面积可安装主发天线。因此在梯井顶壁安装主发天线是可行，既不与设计冲突也不违反规定。轿箱顶至梯井顶壁的距离在2～3米，有足够的空间，可以用来安装主发天线。可选的，施主天线104可以通过固定件固定于轿厢顶端的外侧，固定件可以是三角支架。轿箱外围是用以承重的钢结构框架，这框架一般是突起的槽钢支架。在轿箱顶端不平坦的情况下，施主天线104需用定制天线，定制天线的固定件与通常不一样，可设计三脚特殊支架,作为安装固定件。这样天线可以直接搁在轿箱的铁板上，并用胶布粘在铁板上。下面从原理上论述覆盖轿箱所需的信号功率。设梯井内与轿箱内的空间传播损耗模型为自由空间模型，则存在以下关系：Pr＝Pt+Gt–L+Gs–Lf+Gx–Lb＝(Pt+Gt+Gs+Gx)–(L+Lb+Lf)＝(Pt+Gt+Gs+Gx)–(32.4+20*LOG(D)+40*LOG(F)+32.4+20*LOG(Dm)+0.5)＝(Pt+Gt+Gs+Gx)–(65.3+20*LOG(D)+40*LOG(1.880))＝(Pt+Gt+Gs+Gx)–20*LOG(D)–76.2其中，Pt表示主发天线注入功率；设为10dbm；Gt表示主发天线天线增益；L表示梯井内空间传播损耗；Gs表示轿箱顶端施主接收天线增益；Gx表示安装在轿箱内的吸顶天线增益,设为3db；Lf表示穿入轿箱内的细馈线的损耗,设为0.5db；Pm表示轿箱内终端的接收信号功率,覆盖标准为大于-85dbm；Lb表示轿箱内吸顶天线至轿箱内终端的空间传播损耗；D表示梯井的最大长度；Dm表示轿箱内终端到吸顶天线的距离，设为1m；F表示信号频率为1880MHZ,Lp表示轿箱的穿透损耗。若Pr>＝-85，有：(Pt+Gt+Gs+Gx)–20*LOG(D)–76.2>＝-85(Pt+Gt+Gs+Gx)>＝20*LOG(D)–8.8若Pt＝10dbm，Gx＝4db，D＝100米，有Gt+Gs>＝17.2若Pt＝10dbm，Gx＝4db，D＝200米，有：Gt+Gs>＝24.8以上的推导说明，在主发天线信号功率为10dbm、电梯井最大深度200米、轿箱内吸顶天线4db增益、穿进轿箱内馈线损耗0.5db，轿箱内终端距吸顶天线1米、信号频率为1880MHZ的情况下，信源主发天线与施主接收天线的增益和只要大于25db，就可以满足轿箱内信号功率大于-85dbm的要求。由于采用这种方法，主发天线102与施主天线104分别安装在梯井顶端与轿箱顶端，不再受限于梯井壁与轿箱之间的空隙的尺寸限制，天线尺寸可以适当的扩大。从功率计算上，我们来考察无源中继方式相对于轿箱穿透方式在信号利用效率上有无优势。采用无源中继方式下，在梯井内某一高度处，信号从梯井进入轿箱内的信号损耗为：Ln＝Gs–Lf+Gx–LbLn＝(Gs+Gx)–0.5–32.4-20*LOG(Dm)–20*LOG(1.880)Ln＝(Gs+Gx)–38.4-20*LOG(Dm)设Gs＝15dbi，Gx＝4dbi，Dm＝1，有：Ln≈20db因此计算表明，只要轿箱的穿透损失大于20db，无源中继方式的信号利用效率都要高于轿箱直接穿透方式。因此，无源中继方式能否可行的关键，就是要找到适合在梯井内安装的，主发天线与施主天线联合增益大于24dbi以上的天线。既要要求天线尺寸小，又要增益尽可能高。因此无源中继方式的关键在于天线的选型与施工可行性上。可选的，主发天线102可以包括：八木天线、平板天线、抛物面天线、短背射天线。施主天线104可以包括：八木天线、平板天线、抛物面天线、短背射天线。尺寸小，增益高的天线有抛物面天线、短背射天线、八木天线与平板天线。经过比较，选择八木天线与平板天线。理由如下：抛物面天线的优点是增益较高，但在1.8G频段，一般工艺条件下，直径约能做到0.7m。短背射天线增益一般，可做到15dbi，1.8G频段下，尺寸与重量适中，有一定的厚度。八木天线增益一般，可做到14dbi，1.8G频段下，大约一米长。平板天线增益较高，可通过增加天线阵列来增加增益，40CM*40CM的面积可做到18dbi，天线薄，利于安装。由上知，找到主发天线与施主天线联合增益大于24dbi以上的天线，是完全可行的。天线尺寸合适而增益又最高的天线是平板天线与八木天线，且平板天线与八木天线安装固定起来较为方便。上述实施例的优点是充分利用了天线的增益来抵消信号在空间的传播损耗。安装在梯井顶端的主发天线102和轿箱顶端的施主天线104正对时增益可以叠加。如果采用高增益天线，如18dbi的天线，联合增益可以达到36dbi。可以抵消空间传播损耗36db。传统覆盖方式下，由于天线安装在梯井壁上，离井壁较近，影响了天线的波瓣图，不仅天线的增益无法有效发挥，而且由于信号的方向性不强，轿箱的传透损耗也会加大，导致其信号效率低下。通过将天线安装在梯井顶端，可有效改进传统电梯覆盖方式下的信号效率，天线的增益体现出来了，而且由于信号的方向性加强，轿箱的穿透损耗会减少；天线安装在井顶，与天线安装在井壁，在梯井内相同条件下，前者比后者信号功率高40db以上；在井顶安装定向天线的方式下，电梯货梯轿箱的穿透损耗均值约为33db；在井壁安装定向天线的方式下，电梯货梯轿箱的穿透损耗均值约为41db；通过将天线安装在梯井顶端，信号直接穿透进轿箱，一般情况下，一根15dbi的平板天线，注入10dbm功率，可有效覆盖21层的客梯；无源转发方式下，不论采用八木天线还是平板天线，井顶主发天线与轿箱顶接收施主天线正对齐的情况下，一对天线的联合增益实际值要高出理论值5db；无源转发方式下，采用一对14dbi以上的八木天线，可完全覆盖33层的单井电梯，其功率计算的经验公式为Pr＝(Pt–L)+2Gt–39.2。无源转发方式下，采用一对15dbi以上的平板天线，可基本覆盖21层的二联电梯，其功率的计算的经验公式为Pr＝(Pt–L)+2Gt–35.2。可选的，从发天线106是吸顶天线，吸顶天线位于轿厢内侧顶端。吸顶天线可以通过直径小于预设值的孔径固定。轿箱内的天花顶多为装饰物，是可以移动的，很多电梯的摄像头，也是事后安装上去的。对于吸顶天线而言只须很小的孔径即可固定。可选的，馈线108的长度小于第一阈值，或者，馈线108的直径小于第二阈值。馈线108通过轿厢顶端的活动板或者预留的孔径进入轿厢。轿箱顶端一般都留有孔，用来穿引监控线或是照明用电源线。同时任何电梯的轿箱顶端都留有一块活动的铁板可以翻开，用来对轿箱里面的装饰顶和电路进行检修。因此，馈线108既可通过预留的孔径进入轿箱内，也可通过活动板进入轿箱内。本实用新型的用于梯井的无源中继天线与传统电梯覆盖天线相比，具有明显的成本优势采用本实用新型，电梯覆盖所需的材料与工程费用将降低至原来的1/5，而有源设备干放的成本将降低至原来的1/10。楼层数越高，电梯数越多，采用新方式的经济效益越明显。表1为传统电梯覆盖方式材料成本，施工费用按材料成本的80％计算为3504。表2为无源中继电梯覆盖方式材料成本计算，施工费用按材料成本的80％＝597元。表2为按单部电梯来计算的费用比较。表1材料单位数量单价金额7/8垂直馈线米1801323401/2耦合馈线米12784天线馈头个245120吸顶定向天线个1218216支路耦合器个1220240平层耦合器个420807/8平层馈线米100131300总计4380表2材料单位数量单价金额梯井顶端天线个1100100箱顶接收天线个1100100箱内吸顶天线个120201/2馈线米1777/8平层馈线米4013520总计747表3项目传统方式本实用新型节约比例材料成本438074782.9％17.1％施工成本350459782.97％17.03％总计7884134482.96％17.04％采用新的覆盖方式，成本约为传统方式的1/5。效益显而易见。以上计算，没有考虑有源设备干放的成本，仅仅比较了分布系统本身的成本，由于传统方式功率利用率的低下，一部10W干放，只能带6个15层高的梯井；而采用新方式后，一部10W干放可带20部33层高的梯井，大约为10倍关系，也就说在有源设备方面，成本是传统方式的十分之一。楼层数越高，新方式的经济益越明显。由于梯井顶端的信源天线仅需要10dbm的功率注入，与平层普通的吸顶天线相同，可不采用单独的分布系统，而共用平层的干放，每一个梯井仅相当于平层增加一个普通的吸顶天线。这样将会更加节省资金。此外，本实施例施工材料为传统施工材料的1/5，显然施工量为传统方式的1/5，施工工程量下降巨大。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。当前第1页1 2 3