CN2651948Y - 一种宽频带天线单元 - Google Patents
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Abstract
一种用于移动通信的宽频带天线单元，可工作于1710－2500MHz频带(覆盖DCS 1800MHz、PCS 1900MHz、IMT－2000、2.4GHz WLAN等频段)。包括：一辐射单元部分，一馈电转换器部分，一金属反射器。所述的辐射单元的正面为一数学分形结构，在微波基片的反面的金属部分为一矩形结构，印刷在微波基片的上下表面，通过介质支撑棒与金属反射器紧固在一起；所述的馈电转换器采用金属薄片加工而成，宽边短路连接到所述的辐射单元上，窄边通过同轴转换连接到同轴电缆上，并通过带同轴接头的同轴电缆与外部通信部件相连。本实用新型工作频带宽，具有尺寸小巧、外形美观、便宜和安装使用方便等特点。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及一种宽频带天线单元，尤指用于移动通信室内覆盖***的宽频带室内壁挂天线。
[背景技术]
在今日的信息时代，通信的发展缩短了人与人之间的距离。移动通信的发展更是一日千里，业务量和用户数连年出现***式的增长。就***通信目前的现状来说，其两个最大运营商——***和***根据业务发展的要求，不断地在扩容和增加覆盖的范围。其措施是：一方面增加已有基站的容量和在室外增加基站和直放站的数目，另一方面，加大服务区内“补盲”的力度。服务区内存在许多“盲区”，诸如：宾馆、写字楼、地下商场、停车场、隧道、地铁、车站、码头、机场等等，比比皆是。由于***容量的不断扩展，在城市中心密集区采用微蜂窝和微微蜂窝技术，使得室内“盲区”的数量大量增加。运营商为改善室内“盲区”的服务质量，通常采用室内覆盖通信***的形式，投入少，见效快。
“室内天线”是移动通信室内覆盖***的关键部件，具有广阔的应用前景。壁挂天线就是其中的一种。
不同的运营商采用不同的通信频带，同一运营商为增加***容量和提高服务质量而采用多个通信频带。而现有技术中，常规的半波辐射单元的工作频带宽度大约为15％，这在类似1710MHz到2500MHz的宽频段的情况下，要同时实现天线的驻波和方向图指标有一定的难度，即使能够兼顾1～2个波段但以牺牲部分性能指标为代价。这样，在需要多个波段同时工作时，规划中需要采用多个天线，***设计将因此变得复杂和使用不便，同时成本上升。
[发明内容]
为了改进现有技术的缺点，本实用新型的一个目的是提供一种用于移动通信室内覆盖***的宽频带天线单元，可用于DCS1800MHz、DECT1800MHz、PCS1900MHz、IMT-2000、2.4GHz WLAN等频段的通信用途。
本实用新型的另一个目的是提供一种用于移动通信室内覆盖***的宽频带定向壁挂天线单元，其驻波比和方向图等指标性能优良、且尺寸小巧，外形美观，便宜和安装使用方便。
为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的：提供一种用于移动通信的宽频带天线单元，可工作于1710-2500MHz(覆盖DCS1800MHz、PCS1900MHz、IMT-2000、2.4GHz WLAN等频段)，其特征在于由如下各部分组成：
一个辐射单元部分；
一个馈电转换器部分；
一个金属反射器；
所述的辐射单元的正面为一数学分形结构，所述辐射单元在微波基片的反面的金属部分为一矩形结构，所述的辐射单元印刷在微波基片的上下表面，所述的辐射单元通过介质支撑棒与金属反射器紧固在一起；
所述的馈电转换器采用金属薄片加工而成，所述的馈电转换器的宽边短路连接到所述的辐射单元上，所述的馈电转换器的窄边通过同轴转换连接到同轴电缆上，并通过带同轴接头的同轴电缆与外部通信部件相连。
所述的辐射单元在微带基片的正面的金属部分为一个正方形的数学分形结构；其组成规律如下：将一块边长为a的正方形划分成9块同样大小且边长为a/3的正方形，并将位于中心的边长为a/3的正方形抽走；再将余下的每个边长为a/3的正方形各自划分成9块同样大小且边长为a/9的正方形，并将每个位于中心的边长为a/9的正方形抽走；进一步按此规则，再将余下的每个边长为a/9的正方形各自划分成9块同样大小且边长为a/27的正方形，并将每个位于中心的边长为a/27的正方形抽走；最后将余下的每个边长为a/27的正方形各自划分成9块同样大小且边长为a/81的正方形，并将每个位于中心的边长为a/81的正方形抽走；所述辐射单元在微波基片的反面的金属部分为一矩形结构，其长度为2a/3、宽度a/6，所述的辐射单元的反面的矩形的一长度边定位于所述辐射单元的正面的正方形的中线位置且左右对称布置，所述辐射单元的反面的矩形的另一长度边缘与所述的辐射单元的正面通过微波基片中的金属过孔短路连接。
所述的辐射单元与金属反射器的距离为中心工作频率波长的六分之一左右；所述的辐射单元的正面的正方形的边长为中心工作频率波长的二分之一左右。
所述的馈电转换器为两段阶梯金属片，其较宽一段的宽度为a/2左右、长度2a/3左右，较窄一段的宽度为a/10左右、长度为a/10左右；所述的馈电转换器的较宽一段的宽度边缘短路连接到所述辐射单元的反面，所述的馈电转换器的较窄一段的宽度边缘通过同轴转换连接到同轴接头上，并通过带同轴接头的同轴电缆与外部通信部件相连，所述的馈电转换器的金属片厚度相对于天线的工作波长可以忽略不计，为了连接方便，所述的馈电转换器的两端可以有一定的附加折弯。
所述的金属反射器为一金属板，其长、宽大约为中心工作频率的1个波长，金属板的厚度相对于天线的工作波长可以忽略不计。
所述的馈电转换器的阶梯数、各阶梯的宽度、长度与所述的辐射单元的连接方式可以调整和优化，以实现最佳的宽带阻抗匹配效果。
所述的金属反射器的四周允许有一定的翻边，且四周的翻边高度和形状可以不一样。
所述的馈电转换器和同轴接头之间可以附加匹配网络以实现最佳的匹配效果。
本实用新型提供了一种用于移动通信室内覆盖***的宽频带壁挂式天线，可用于DCS、PCS、DECT、UMTS、IMT-2000、WLAN等多个不同的运营频带的通信用途，且具有驻波比和方向图等指标性能优良，尺寸小巧、外形美观、便宜和安装使用方便的特点。
下面结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明：
[附图说明]
图1为本实用新型的三维结构示意图。
图2为本实用新型的侧视图。
图3为本实用新型的辐射单元正面图。
图4为本实用新型的辐射单元反面图。
图5为本实用新型馈电转换部分三维示意图图。
应注意在附图中使用的相同参照数字和符号表示相同的构成元件。
[具体实施方式]
请参阅图1、图2、图3、图4、图5所示，本实用新型的一个优选实施例采用以下步骤予以实现：02为天线辐射单元；12为天线辐射单元正面；22为天线辐射单元反面；03为馈电转换器；天线辐射单元印刷在微波介质基片02上下表面；微波介质基片02通过介质支撑棒04支撑于金属反射器01的前方。
辐射单元的正面12和反面22分别印刷在同一块微波介质基片02的上下表面，上表面的金属部分为辐射单元的正面，下表面的金属部分为辐射单元的反面，上下表面通过微波基片中的金属过孔32连接在一起。馈电转换器03的一端焊接在辐射单元的反面上，另一端与同轴转换头05的内导体连接。
辐射单元与金属反射器的距离H2设计为中心工作频率波长的六分之一左右；辐射单元正面的正方形的宽度W1设计为中心工作频率波长的二分之一左右；金属反射器的宽度W0和长度L0设计为中心工作频率的一个波长左右；
辐射单元反面的矩形22的长度L2设计为W1的六分之一左右；其宽度W2设计为W1的三分之二左右。辐射单元反面的矩形22的长度L2和宽度W2可以通过微波CAD软件进行了调整和优化，最终以实现最佳的宽带阻抗匹配效果为目的。
馈电转换器设计为两段阶梯变化的金属片，为了便于焊接，在两节阶梯铜片的两端有一小段附加的45度折弯边：13为较宽一段的附加折弯，23为较窄一段的附加折弯，其较宽的一段的附加折弯13焊接在辐射单元的反面，较窄一段的附加折弯23与同轴转换头05的内导体连接。馈电转换器的金属片的厚度设计为0.5mm的铜片。馈电转换器各段的长度L3、L4和各段的宽度W3、W4以及阶梯的个数可以通过微波CAD软件进行了调整和优化，最终以实现最佳的宽带阻抗匹配效果为目的。
金属反射器01宽度W0和长度L0设计为中心工作频率波长的二分之一左右；金属反射器01四周的翻边设计为对边相等，高度小于中心工作频率波长的五分之一；金属反射器01的厚度设计为1.5mm；金属反射板的长度L0和宽度W0以及其四周翻边的高度和形状可以通过微波CAD软件进行了调整和优化，最终以实现最佳的宽带方向图和阻抗匹配效果为目的。
如此，按照上述设计原则，通过调整辐射单元与金属反射器的距离、辐射单元正面的正方形的边长，调整辐射单元反面的矩形的长度和宽度，调整馈电转换器的长度和宽度，调整微带馈电线的长度、宽度、段数，调整金属反射器的长度、宽度和四周翻边的高度和形状，最终可实现最佳的宽带阻抗匹配效果。
由该实施例构成的室内壁挂天线样品，在多个波段内形成定向辐射的方向图特性，其实测增益约为6dBi前空域的覆盖特性很好，且相应的最大驻波比小于1.4。该实施例能够很好地满足移动通信***的要求。
容易看出，按照本实用新型制造的该天线将具有结构简单紧凑和高性能的优点，且易于制造、便宜和方便安装使用。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和描述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制，本领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围的前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。所附的权利要求书覆盖了本实用新型精神和范围内的所有这些改变和修改。
Claims (7)
1、一种宽频带天线单元，可工作于1710-2500MHz(覆盖DCS1800MHz、PCS1900MHz、IMT-2000、2.4GHz WLAN等频段)频段，其特征在于包括如下各部分：
一个辐射单元部分；
一个馈电转换器部分；
一个金属反射器；
所述的辐射单元在微波基片的正面的金属部分为一正方形结构，所述辐射单元在微波基片的反面的金属部分为一矩形结构，所述的辐射单元印刷在微波基片的上下表面，所述的辐射单元通过介质支撑棒与金属反射器紧固在一起；
所述的馈电转换器采用金属薄片加工而成，所述的馈电转换器的宽边短路连接到所述的辐射单元上，所述的馈电转换器的窄边通过同轴转换连接到同轴电缆上，并通过带同轴接头的同轴电缆与外部通信部件相连。
2、根据权利要求1所述的宽频带天线单元，其特征在于：所述的辐射单元在微带基片的正面的正方形金属部分，其中心设有1/9大小的孔，1/9大小的孔的周围对称均匀分布有8块1/81大小的孔，每个1/81大小的孔的周围对称均匀分布有8块1/729大小的孔，每个1/729大小的孔的周围对称均匀分布有8块1/6561大小的孔，；所述辐射单元在微波基片的反面的矩形金属部分，其长度为所述辐射单元在微带基片的正面的正方形金属部分边长的2/3、宽度为所述边长的1/6，所述的辐射单元的反面的矩形的一长度边定位于所述辐射单元的正面的正方形的中线位置且左右对称布置，所述辐射单元的反面的矩形的另一长度边缘与所述的辐射单元的正面通过微波基片中的金属过孔短路连接。
3、根据权利要求1所述的宽频带天线单元，其特征在于：所述的辐射单元与金属反射器的距离为中心工作频率波长的六分之一左右；所述的辐射单元的正面的正方形的边长为中心工作频率波长的二分之一左右。
4、根据权利要求1所述的宽频带天线单元，其特征在于：所述的馈电转换器为两段阶梯金属片，其较宽一段的宽度为所述辐射单元在微带基片的正面的正方形金属部分边长的1/2左右、长度所述边长的2/3左右，较窄一段的宽度为所述边长的1/10左右、长度为所述边长的1/10左右；所述的馈电转换器的较宽一段的宽度边缘短路连接到所述辐射单元的反面，所述的馈电转换器的较窄一段的宽度边缘通过同轴转换连接到同轴接头上，并通过带同轴接头的同轴电缆与外部通信部件相连，所述的馈电转换器的金属片厚度相对于天线的工作波长可以忽略不计，为了连接方便，所述的馈电转换器的两端设有附加折弯。
5、根据权利要求1所述的宽频带天线单元，其特征在于：所述的金属反射器为一金属板，其长、宽大约为中心工作频率的1个波长，金属板的厚度相对于天线的工作波长可以忽略不计。
6、根据权利要求1所述的宽频带天线单元，其特征在于：所述的金属反射器的四周允许有一定的翻边，且四周的翻边高度和形状可以不一样。
7、根据权利要求1所述的宽频带天线单元，其特征在于：所述的馈电转换器和同轴接头之间附加有匹配网络以实现最佳的匹配效果。
Priority Applications (1)
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| CN 03226481 CN2651948Y (zh) | 2003-05-28 | 2003-05-28 | 一种宽频带天线单元 |
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| CN 03226481 CN2651948Y (zh) | 2003-05-28 | 2003-05-28 | 一种宽频带天线单元 |
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| CN2651948Y true CN2651948Y (zh) | 2004-10-27 |
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ID=34326022
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2003
- 2003-05-28 CN CN 03226481 patent/CN2651948Y/zh not_active Expired - Lifetime
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