小型化增强型双极化全向吸顶天线制造技术

本发明专利技术提供一种小型化增强型双极化全向吸顶天线，其包括单锥体、水平极化单元、阶梯状地板，从上而下依次竖直共轴、中心重合排列，该单锥体包括十字交叉放置的第一单锥辐射体和第二单锥辐射体，单锥体底部设有馈电点，同轴馈电线缆自下而上穿过阶梯状地板、水平极化单元连接该单锥体底部的馈电点。本发明专利技术实现了0.8GHz‑2.70GHz频率范围内，单锥吸顶天线的良好的阻抗匹配、理想的全向辐射性、显著的边缘覆盖增强效果、一致的带内覆盖范围、较高的效率、较高的端口隔离度(优于‑24dB)，以及小尺寸和低剖面，是一种适合于室内覆盖的理想双极化全向吸顶天线方案。另外，该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、实现简单、低成本、适合批量生产等特点，是取代常规双极化全向吸顶天线的优选方案，而且对于垂直极化增强型全向吸顶天线和平面阿尔福德环天线的设计和改进也是适用和有效的。

Compact enhanced dual polarized omnidirectional antenna

The invention provides a miniaturized enhanced dual polarized omni-directional ceiling antenna, comprising a single cone, horizontal polarization unit, stepped from the floor, followed by vertical coaxial center superposition arrangement, the single cone comprises a single cone radiator first single cone radiator and second cross placed, single cone bottom feeding point, feed coaxial feeding cables through bottom-up ladder floor, horizontal polarization unit is connected with the bottom of the pyramid. The invention realizes 0.8GHz 2.70GHz frequency range, single cone ceiling antenna good impedance matching, ideal and omnidirectional radiation significantly enhanced effect of edge coverage and consistent band coverage, high efficiency, high port isolation (better than 24dB), as well as small size and low profile. Is a top antenna scheme suitable for ideal dual polarized omnidirectional in indoor coverage. In addition, the method also has new ideas, clear principle, universal method, simple, low cost, suitable for mass production, is to replace the conventional dual polarized omnidirectional antenna top suction scheme, but also suitable for the design and improvement of vertical polarization enhanced omni-directional ceiling antenna and the planar antenna and Alfred ring effective.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种蜂窝移动通信的室内分布式覆盖天线设备与技术，特别是涉及一种小型化增强型双极化全向吸顶天线及其技术。
技术介绍
室内环境已成为话务和数据流量的热点区域。室外宏基站难以对建筑物内部进行深度、精确覆盖。自然地，人们将室外基站小型化后部署于楼宇内部各处，形成了室内分布式覆盖系统。综合考虑到容量、选址、成本等方面因素，室分小基站必须支持多制式(GSM2G/CDMA-3G/LTE-4G)、全频段(800-960MHz/1710-2700MHz)，而且水平面需覆盖较大区域。受制于安装位置，室分天线通常有定向壁挂和全向吸顶两大类。由于实现多频段技术上难度更大，两类天线通常设计成宽频带。吸顶天线倒立安装于天花板，要求方向图在不同仰角的方位面内必须是均匀全向的，且低俯角方向仍需保持较高增益，这样才能保证较大的覆盖范围。再者，为了提高数据传输率、增大通信系统的容量，吸顶天线常采用垂直/水平(V/H)双极化设计，且两者需要保持较高的端口隔离度。另外，考虑用户视觉和感受，吸顶天线宜小尺寸和低剖面。最后，吸顶天线通常需要大量部署，因此低成本也是吸顶天线设计的一个重要因素。综合上述要求，单锥天线与平面阿尔福德环天线(PlanarAlfordLoopAntennas)的组合是设计V/H双极化全向吸顶天线的主流方案。单锥天线是适合宽带全向垂直极化天线的理想方案，而平面阿尔福德环天线则是设计宽带全向水平极化天线的少数几种可选方案之一。两者简单组合便可基本实现上述各项指标要求。然而，常规双极化吸顶天线，其单锥天线的地板一般为简单的平板或锥形，这会造成高频方向图会上翘较大的角度，致使低仰角增益较低，而低频最大辐射方向则恰好在水平方向。这会造成低频覆盖范围宽、高频覆盖范围小的现象。相比之下，平面阿尔福德环天线通常是将3-6个半波阵子沿圆周方向排列，然后印制出功分馈电网络，整个天线采用印刷工艺印制在一块PCB基板上。同样，受限于尺寸要求，馈电网络不可能完全做到圆对称，这会造成方位面辐射功率不均匀。另外，整个环天线天线平放在单锥天线的锥形地板上方，使得方向图同样会上翘一定的角度，也会造成覆盖范围小的问题。尽管，通过增加网络部署密度可解决上述两个问题，但是工程建设成本会成倍增加。因此，增强双极化全向吸顶天线的边缘覆盖效果和改善不圆度成为解决问题的关键。常规双极化全向吸顶天线采用圆锥形地板、杯状锥体和五单元阿尔福德环天线，如附图2、3的部分1、2和3所示，其V/H极化的低仰角增益都较低，不圆度也都较差。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的为蜂窝移动通信的室内分布式覆盖系统提供一种超宽带、全向性、边缘增强效果/带内覆盖一致、高效率、小型化、低成本的H/V双极化全向吸顶天线，并为垂直极化增强型全向吸顶天线和平面阿尔福德环天线的优化设计提供有效的参考方法。为实现本专利技术目的，提供以下技术方案：本专利技术提供一种小型化增强型双极化全向吸顶天线，其包括单锥体、水平极化单元、阶梯状地板，它们从上而下依次竖直共轴、中心重合排列，该单锥体包括十字交叉放置的第一单锥辐射体和第二单锥辐射体，单锥体底部设有馈电点，同轴馈电线缆自下而上穿过阶梯状地板、水平极化单元连接该单锥体底部的馈电点。优选的，该第一单锥辐射体自顶边中心朝下开一竖直长缝，另在中心两侧对称开设第一竖直槽，底边中心则朝下突出为第一矩形馈电点，该第二单锥辐射体底部突出设有第二矩形馈电点，在该第二矩形馈电点底部中心朝上开一竖直短缝，中心两侧自顶边朝下开设对称第二竖直槽，该第一单锥辐射体和第二单锥辐射体十字交叉连接时，两者的中心线重合，该竖直长缝与竖直短缝刚好吻合，合并为一个十字交叉单锥体，该第一矩形馈电点与第二矩形馈电点共同形成单锥体的馈电点。优选的，该十字交叉单锥体为薄金属片。优选的，该阶梯状地板的母线连续五次弯折，使该地板形成有自上而下的第一平台、第一倾斜面、第二倾斜面、第二平台、第三倾斜面、第三平台，在该阶梯状地板的第二平台内侧靠近第三倾斜面处加载至少三个按圆周方式排列的H形波束调节片。优选的，该H形波束调节片包括竖直U形片、水平H形片、倾斜U形片和斜向倒L形片四部分，竖直U形片、倾斜U形片连接在水平H形片两端，形成共同的开槽，斜向倒L形片连接在倾斜U形片的U形口。优选的，该斜向U形片的倾角范围为90°-180°，该倒L形片的弯折角范围为90°-180°，它与斜向U形片的夹角小于90°，该H形波束调节片整体呈内窄外宽的扇环形，其圆心角范围为10°-45°。优选的，该阶梯状地板顶部设有圆孔，该圆孔处设置馈电座和介质块，优选采用圆形馈电座。同轴馈电线缆自下而上穿过圆孔、馈电座、介质块连接该单锥体底部的馈电点，同轴馈电线缆外导体延伸至馈电座顶面，内导体则穿过介质块，该单锥体、阶梯状地板、馈电座、介质块、水平极化单元竖直共轴、中心重合排列。优选的，采用带SMA、BNC、TNC、N型等常见连接头的50Ω标准同轴线馈电。优选的，该十字交叉单锥体和阶梯状地板之间留有一定高度的空隙，以放置圆形馈电座、介质圆环和同轴线。优选的，该水平极化单元为顶底面分别印制出辐射单元与馈电网络的圆形介质基板，该水平极化单元包括等间隔、沿圆周方向排列的多个水平振子，该水平极化单元的每个水平振子外侧附加一个更长的寄生振子，两者同心排列且对称轴重合。优选的，该水平极化单元的水平振子数量为3-6个。优选的，其还包括一块在阶梯状地板3底部同心放置的等直径的介质平板，使其底部平直以方便安装，该十字交叉单锥体、阶梯状地板、馈电座、介质块、同轴馈电线缆、水平极化单元和介质平板的中心线重合。优选的，该水平极化单元的馈电网络由端口处的微带线逐渐过渡到水平振子处的共面带线，该水平极化单元的馈电网络有弧形段，在弧形段旁附加接地的圆弧形枝条。优选的，第一单锥辐射体、第二单锥辐射体为长矩形片，宽长比为0.75～0.95，第一单锥辐射体、第二单锥辐射体的四顶点处均倒圆角或直角，该竖直长缝与竖直短缝总长等于单锥体高度，竖直长缝与竖直短缝的宽度等于该第一单锥辐射体或第二单锥辐射体的厚度。优选的，该阶梯状地板采用CNC或压铸工艺一体成型。优选的，该单锥体、阶梯状地板、H形波束调节片和馈电座制作材料选用金属良导体，如紫铜(纯铜)、合金铜(如黄铜)、纯铝等。优选的，该水平极化单元采用PCB印制工艺加工，基板材料选用FR4，Taconic、Rogers和Arlon等常见介质板材。优选的，该地板底部的介质板选用PVC、PC、ABS、ASA、PTFE等常见材料制作。对比现有技术，本专利技术具有以下优点：本专利技术的积极进步效果在于：垂直极化，通过将十字交叉单锥辐射体变成十字交叉金属片并在金属片上开纵向槽，并为之选择合适的几何参数，如长宽比、倒角尺寸、纵向槽尺寸；将光滑圆锥地板连续弯折成阶梯状锥体，并在地板第二个台阶靠近外侧锥面位置加载至少三个中间开缝、沿圆周排列的H形波束调节片；水平极化，将多个水平半波振子按圆周方式等间隔排列后印制在介质基板的顶面，底面则印制出微带与共面带线馈电网络，并在馈电网络的弧形段旁边附加接地的圆弧形枝条，由此构成了平面阿尔福德环天线，改善了馈电网络非圆对称所造成的方向图不圆度差的问题。最后，在水平极化单元中心开圆槽，以便将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化增强型双极化全向吸顶天线，其特征在于，其包括单锥体、水平极化单元、阶梯状地板，从上而下依次竖直共轴、中心重合排列，该单锥体包括十字交叉放置的第一单锥辐射体和第二单锥辐射体，单锥体底部设有馈电点，同轴馈电线缆自下而上穿过阶梯状地板、水平极化单元连接该单锥体底部的馈电点。

【技术特征摘要】
1.一种小型化增强型双极化全向吸顶天线，其特征在于，其包括单锥体、水平极化单元、阶梯状地板，从上而下依次竖直共轴、中心重合排列，该单锥体包括十字交叉放置的第一单锥辐射体和第二单锥辐射体，单锥体底部设有馈电点，同轴馈电线缆自下而上穿过阶梯状地板、水平极化单元连接该单锥体底部的馈电点。2.如权利要求1所述的小型化增强型双极化全向吸顶天线，其特征在于，该第一单锥辐射体自顶边中心朝下都开一竖直长缝，另在中心两侧对称开设第一竖直槽，底边中心则朝下突出为第一矩形馈电点，该第二单锥辐射体底部突出设有第二矩形馈电点，在该第二矩形馈电点底部中心朝上开一竖直短缝，中心两侧自顶边朝下开设对称第二竖直槽，该第一单锥辐射体和第二单锥辐射体十字交叉连接时，两者的中心线重合，该竖直长缝与竖直短缝刚好吻合，合并为一个十字交叉单锥体，该第一矩形馈电点与第二矩形馈电点共同形成单锥体的馈电点。3.如权利要求2所述的小型化增强型双极化全向吸顶天线，其特征在于，该阶梯状地板的母线连续五次弯折，使该地板形成有自上而下的第一平台、第一倾斜面、第二倾斜面、第二平台、第三倾斜面、第三平台，在该阶梯状地板的第二平台内侧靠近第三倾斜面处加载至少三个按圆周方式排列的H形波束调节片。4.如权利要求3所述的小型化增强型双极化全向吸顶天线，其特征在于，该H形波束调节片包括竖直U形片、水平H形片、倾斜U形片和斜向倒L形片四部分，竖直U形片、倾斜U形片连接在水平H形片两端，形成共同的开槽，斜向倒L形片连接在倾斜U形片的U形口。5.如权利要求4所述的小型化增强型双极化全向吸顶天线，其特征在于，该斜向U形片的倾角范围为90°-180°，该倒L形片的弯折角范围为90°-180°，它与斜向U...

【专利技术属性】
技术研发人员：李道铁，吴中林，刘木林，彭猛，
申请(专利权)人：广东通宇通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44