一种窄波束天线的制作方法

本发明涉及移动通信的技术领域，尤其是指一种窄波束天线。

背景技术：

移动通信在过去十几年的飞速发展，给人们的生活和工作带来了很大的便利。人与人之间的通信从早期的书信，到后来的固定电话，再到后来的语音留言，以及现在的视频实时通话。移动通信天线扮演者至关重要的角色。这种越发便捷的通信体验给天线设计带来了巨大的挑战。尤其随着现在高铁系统变得日趋发达和完善，这种高铁运行环境下的移动通信需求将会持续增长，如何使得移动通信在列车高速运行时任然保持良好的实时性和可靠性，这给天线设计提出了更高的要求。我们知道，列车在高速运行的时候，一方面多普勒效应会比较明显，同时高铁列车运行的地形环境复杂而且实时多变，会出现比较严重的多径效应。另外，高速列车车厢采用的材料基本都是铝合金或者不锈钢等，信号穿透的损耗相对比较大。信号产生衰落，容易出现掉话的以接收不到网络信号的现象。所以，高铁运行环境下的移动通信成为研究热点和难点。面对高速铁路这样的比较狭长的复杂地形覆盖，采用高增益，32°窄波束双极化定向天线比较合适。

现有技术中，移动通信设备商通常采用现有的65°基站天线辐射单元做成多阵列形式来实现窄波束。这样一方面增加了体积，同时提高了天线的成本。

对现有技术进行调查了解，具体如下：

1.专利公开号：cn205303694u，专利名称：一种窄波束天线，专利权人：武汉虹信通信技术有限责任公司。该专利采用了多列小型化高频辐射单元实现的窄波束。

2.专利公开号：cn205790402u，专利名称：一种双频双极化窄波束阵列天线，专利权人：广东博纬通信科技有限公司。该专利阵同样是采用了多列辐射单元实现的窄波束。

技术实现要素：

本发明的目的在于打破传统的多阵列天线实现窄波束的方案，提供了一种采用单个高频辐射单元就能实现窄波束也即是单阵列实现窄波束、高增益的窄波束天线，该窄波束天线能够实现窄波束特性，同时天线单元增益达到12dbi以上，也就是如果采用5个我们设计的窄波束天线单元做成单阵列就可以实现18dbi以上的增益需求，从而在采用最少阵子单元的并且是单阵列的情况下实现高速铁路移动通信，大大节省了阵子资源。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种窄波束天线，包括正多边形金属反射腔及由两个阵子相互正交而成的高频辐射单元，所述高频辐射单元设在正多边形金属反射腔的地板中心上方，并采用同轴线穿过正多边形金属反射腔的地板进行馈电，通过正多边形金属反射腔实现宽频带窄波束覆盖；其中，所述高频辐射单元距离地板的高度为0.25倍工作中心频率对应的波长，所述高频辐射单元工作于1.7‐2.7ghz频段范围内。

所述正多边形金属反射腔的高度为0.88倍工作中心频率对应的波长，其边长为0.62倍工作中心频率对应的波长；所述高频辐射单元的尺寸为0.35倍工作中心频率对应的波长，其高度为0.88倍工作中心频率对应的波长。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明只用了一个高频辐射单元通过正多边形金属反射腔实现了宽频带窄波束覆盖，与现有的多个高频辐射单元实现的窄波束方案相比大大节省了资源。

2、现有的多阵列天线实现的窄波束覆盖对应的馈电网络势必更加复杂，势必引入更多的损耗，而本发明设计的窄波束天线馈电简单、损耗小。

附图说明

图1为实施例1中本发明所述窄波束天线的立体图。

图2为实施例1中本发明所述窄波束天线的俯视图。

图3为实施例1中本发明所述窄波束天线水平面方向图的仿真曲线。

图4为实施例2中本发明所述窄波束天线的立体图。

图5为实施例2中本发明所述窄波束天线的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例所述的窄波束天线，包括正十二边形金属反射腔1及由两个阵子21、22相互正交而成的高频辐射单元2，所述高频辐射单元2设在正十二边形金属反射腔1的地板中心上方，采用同轴线穿过正十二边形金属反射腔1的地板进行馈电，其中，所述高频辐射单元2距离正十二边形金属反射腔1的高度为0.25倍工作频段中心频率对应的波长，所述高频辐射单元2的尺寸为0.35倍工作中心频率对应的波长，所述高频辐射单元2工作于1.7-2.7ghz频段范围内，所述正十二边形金属反射腔1的高度为0.88倍工作中心频率对应的波长，所述正十二边形金属反射腔1的边长为0.62倍工作中心频率对应的波长。采用以上设计，使得本实施例天线只用了一个高频辐射单元通过正十二边形金属反射腔1就能实现32°的宽频带窄波束覆盖，与现有的多个高频辐射单元实现的窄波束方案相比大大节省了资源，并且现有的多阵列天线实现的窄波束覆盖对应的馈电网络势必更加复杂，势必引入更多的损耗，而本实施例设计的窄波束天线馈电简单、损耗小。

图3是本实施例天线2.2ghz的水平面方向图仿真结果，由图可见，本实施例天线能够实现窄波束覆盖。

实施例2

如图4和图5所示，与实施例1不同的是本实施例的窄波束天线采用圆筒状的金属反射腔。

以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种窄波束天线，包括正多边形金属反射腔及由两个阵子相互正交而成的高频辐射单元，所述高频辐射单元设在正多边形金属反射腔的地板中心上方，并采用同轴线穿过正多边形金属反射腔的地板进行馈电，通过正多边形金属反射腔实现宽频带窄波束覆盖；其中，所述高频辐射单元距离地板的高度为0.25倍工作中心频率对应的波长，所述高频辐射单元工作于1.7‐2.7GHz频段范围内。相比于现有的多个辐射单元排成的多阵列形式实现的窄波束，本发明能简化馈电网络损耗，同时节约成本。本发明的窄波束天线能够覆盖移动通信中的2G/3G/LTE所有高频频段，并且在宽频带范围内方向图稳定。

技术研发人员：褚庆昕;吴锐
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2017.08.01
技术公布日：2017.12.01