專利名稱：雙頻寬帶壁掛式天線的制作方法
技術領域：
本發明涉及移動通信天線的室內覆蓋領域，具體涉及一種雙頻寬帶壁掛式天線。技術背景“室內天線”是室內分布系統的最關鍵部件之一，其性能的優劣直接影響到室內覆 蓋效果，壁掛式室內天線就是其中的一種。室內環境對天線的尺寸、外觀要求較為苛刻，例 如壁掛天線必須具有外觀精美、尺寸小、低剖面特點，便于與墻體共型，特殊場所甚至要求 隱形天線。由于常規的對稱振子與底板的距離為四分之一波長，在低頻段工作時，天線高度 在80mm左右，而這個高度運營商是難以接受的。但現有較小尺寸的壁掛天線，其性能不理 想，主要集中在兩個方面，一是帶寬不夠，二是輻射性能指標差，特別是水平面的半功率波 束寬度在整個頻段內離散性大，不夠收斂。以上兩個問題，無疑影響到室內網絡覆蓋質量。 同時為節約投資成本，避免工程的重復建設，運營商希望天線能工作在盡可能寬的頻帶內， 而現有的壁掛天線很難兼顧整個頻段，即使電路指標可以滿足寬頻帶要求，但輻射指標難 以滿足運營商提出的要求。
發明內容本發明的目的在于提供一種結構簡單、尺寸小巧且能保證輻射性能指標的雙頻寬 帶壁掛式天線。為實現該目的，本發明采用如下技術方案本發明的雙頻寬帶壁掛式天線，包括反射板，低頻輻射單元和高頻輻射單元，反射 板上還設有饋電網絡對低頻輻射單元和高頻輻射單元進行饋電，饋電網絡包括介質基板和 以微帶線印制在介質基板上的分別對低頻輻射單元和高頻輻射單元進行饋電的低頻匹配 網絡和高頻匹配網絡，及將該低頻匹配網絡和高頻匹配網絡進行合分路的雙工器；高頻輻 射單元包括半波對稱的高頻振子，低頻輻射單元包括低頻振子，高頻振子和低頻振子均采 用微帶線形式實現，所述高頻振子的振子臂呈扇形，所述低頻振子整體呈E字型。所述高頻振子的扇形振子臂的弧段被制作成多段線狀。所述高頻振子的振子臂的 扇形夾角呈一定角度。該角度小于或等于90度。所述呈E字型的低頻振子，具有一連接帶和三個基于連接帶同向伸出的伸出帶， 居中的伸出帶用于對低頻振子進行饋電。所述低頻輻射單元包括低頻饋電片，低頻饋電片兩端分別與低頻振子和饋電網絡 相卡合，以使低頻匹配網絡與低頻振子電性連接。所述高頻輻射單元包括高頻饋電部，高頻饋電部一面印刷有饋電電路，高頻饋電 部另一面印刷平衡_不平衡轉換器，以便對高頻輻射單元進行平衡饋電。高頻饋電部兩端 分別與高頻振子和饋電網絡相卡合，以使該饋電電路導通饋電網絡的高頻匹配網絡與高頻 振子的電性連接。所述反射板四周設有翻邊。所述高頻振子和/或低頻振子與饋電網絡之間設有非導電介質支撐桿。較佳的，所述高頻振子距離反射板的高度為1/4 λ ^，高頻振子自身厚度小于或等 于Imm;所述低頻振子距離反射板的高度為1/8 λ ^，低頻振子自身厚度小于或等于Imm ；其 中λ ^為中心頻點的空間自由波長。與現有技術相比，本發明具有如下優點以微帶線形式實現的扇形高頻振子和E 字型低頻振子，可以使天線整體厚度大大降低到不超過50mm的程度，而且，在保證低剖面 效果的同時，其輻射性能指標駐波比、方向圖等也得以大大改善，天線帶寬得以擴展，可以 同時用于 CDMA800、GSM900、DCS1800、PCS1900、IMT-2000、WLAN 等通信頻段。
圖1為本發明雙頻寬帶壁掛式天線的立體結構示意2為本發明的饋電網絡的布線面的微帶線結構示意圖；圖3為本發明的低頻饋電片的外輪廓示意圖；圖4為本發明的高頻饋電部的布線面的結構示意圖；圖5為本發明的低頻振子的結構示意圖；圖6為本發明的高頻振子的結構示意圖；圖7為本發明雙頻寬帶壁掛式天線的駐波測試示意圖，其橫軸表征頻率，縱軸表 征駐波比，測試頻段始于806MHz至2500MHz ；圖8為本發明雙頻寬帶壁掛式天線的低頻(806MHz 960MHz)實測方向圖示意 圖；圖9為本發明雙頻寬帶壁掛式天線的高頻(1710MHz 2500MHz)實測方向圖示意 圖。
具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明參閱圖1，在一由鋁材制成的具有四周翻邊10結構的反射板1上，用螺釘和螺母 固定有饋電網絡4，饋電網絡4上表面如圖2所示以微帶線印制有低頻匹配網絡41、高頻匹 配網絡42以及連接低頻匹配網絡41和高頻匹配網絡42的雙工器40，饋電網絡4的上表 面上，對應低頻匹配網絡41和高頻匹配網絡42處，還分別豎立低頻饋電片31和高頻饋電 部21，低頻饋電片31上方裝設低頻振子301，高頻饋電部21上方則裝設高頻振子201。低 頻饋電片31和高頻饋電部21除在結構上起分別對低頻振子301和高頻振子201進行支撐 的作用外，還通過其各自印制的微帶線饋電電路起到將低頻匹配網絡41與低頻振子301電 性連接和將高頻匹配網絡42與高頻振子201電性連接完成饋電的作用，此外，一同軸電纜 5，通過微帶至同軸互轉接頭與饋電網絡4的微帶線48電性連接，同軸電纜5的內芯焊接在 微帶線48上，外皮焊接在焊盤上，并通過一個拱形卡夾50固定在反射板1上，在同軸電纜 5的末端通過一個N型接頭51與外部通信部件相連。結合圖1和圖2，所述的饋電網絡4，包括一可覆銅的微波介質基板401，厚度為 1mm，也可更薄，介質基板401上以微帶線形成的電路結構包括低頻匹配網絡41、高頻匹配 網絡42以及雙工器40。低頻匹配網絡41由多節阻抗變換線和短路線、開路線構成；高頻匹配網絡42由多節阻抗變換線構成；該雙工器40低頻部分由多節開路線構成并與低頻匹配 網絡41相連，高頻部分由多節短路線構成并與高頻匹配網絡42相連。在低頻匹配網絡41 和高頻匹配網絡42中，分別設置有穿過介質基板401的貫通槽410，420，以分別用于裝設所 述低頻饋電片31和高頻饋電部21，藉此實現與低頻振子301和高頻振子201的電性連接。結合圖1和圖3，豎立在饋電網絡4的低頻匹配網絡41處貫通槽410上的金屬材 質的低頻饋電片31，低頻饋電片31的兩端311，312被制成凸臺狀，其一端311插置并卡合 在低頻匹配網絡41處的相應貫通槽410上實現與饋電網絡4的介質基板401的固定，另一 端插置并卡合在低頻振子301的貫通槽302中，藉由低頻饋電片31，低頻振子301實現與低 頻匹配網絡41的電性連接。結合圖1和圖4，豎立在饋電網絡4的高頻匹配網絡42處貫通槽420上的高頻饋 電部21，其一面印刷一饋電電路213，另一面印刷一平衡-不平衡轉換器214，同理，高頻饋 電部21兩端211，212被制成凸臺狀，其一端211插置并卡合在高頻匹配網絡42處的相應貫 通槽420上實現與饋電網絡4的介質基板401的固定，且高頻饋電部21上的饋電電路213 剛好抵觸介質基板401上的微帶線實現與高頻匹配網絡42的電性連接。請結合圖1和圖5，低頻饋電片31的上方裝設以介質基板30印制微帶線的形式 實現的印刷E字型低頻振子301，其高度約為1/8 λ ^，λ ^為中心頻點的空間自由波長，低頻 振子301具有一連接帶3010和三條自連接帶3010同側伸出的伸出帶3011，3012，3013，三 條伸出帶中，居中的伸出帶3012上設置一貫通槽302。低頻振子301的印制微帶線的介質 基板30的厚度為1mm，也可更薄，所述低頻饋電部31長度略大于E字型低頻振子301的高 度，便于低頻饋電片31兩端311，312分別與低頻振子301和饋電網絡4的焊接，高頻饋電 部厚度為0. 5mm。為了使連接結構更穩固，低頻振子301用兩個非導電介質支撐桿6支撐于 金屬反射板1的上方，支撐桿6 —端用鉚接螺釘固定于金屬反射板1上，一端用盤頭螺釘與 低頻振子301相連。低頻振子301用低頻饋電片31與低頻匹配網絡41電性相連，連接時 將低頻饋電片31的一凸臺狀末端312插入卡合于低頻振子301上的貫通槽302中，另一凸 臺狀末端311插入卡合于饋電網絡4中低頻匹配網絡41處的貫通槽410中，使低頻饋電片 31分別與低頻振子301的居中伸出帶3012和低頻匹配網絡41電性連接，加以焊接固定。請結合圖1和圖6，高頻饋電部21上方裝設以介質基板20印制微帶線的形式實現 的印刷半波對稱高頻振子201，其高度為約為IZ^Xci，Xci為中心頻點的空間自由波長，介質 基板20的厚度為1mm，也可更薄。高頻振子201為半波對稱振子，兩個振子臂2010完全對 稱，振子臂2010大致呈扇形，具有一定角度夾角和一遠離該夾角的弧段，該角度大小以小 于或等于90度為佳，其弧段處被制作成多段線狀，多段線的各個分段2011之間可以等寬， 且保持同心，即到夾角頂點的垂直距離相等。高頻振子201用高頻饋電部21支撐于金屬反 射板1的上方，高頻振子201的介質基板20設有供高頻饋電部21插入的貫通槽202，連接 時，將高頻饋電部21的一凸臺狀末端212插入卡合于高頻振子201的貫通槽202中，將高 頻饋電部21的另一凸臺狀末端211插入卡合于饋電網絡4上高頻匹配網絡42處的貫通槽 420中，使高頻饋電部21上的饋電電路213分別與高頻振子201的兩個振子臂2010和高頻 匹配網絡42電性連接，加以焊接固定。同理，結合機械強度的考慮，高頻振子201與反射板 1之間必要時也可設置支撐桿，因圖未示出，恕不贅述。作為壁掛式天線的壁掛結構(未圖示)，因眾所周知而未示出，本領域內技術人員均可知曉，壁掛結構的安裝方式非常靈活，可以在金屬反射板1底面裝設。以微帶線設計的扇形振子臂高頻振子201和E字型低頻振子301與壁掛式反射 板1的結合，能使壁掛式天線在保證低剖面的前提下，獲得較大帶寬及改善輻射性能指標 的效果。請結合圖7、圖8及圖9，由上述結構形成的雙頻帶壁掛天線能獲得良好的寬頻 特性，在電壓駐波比較低的前提下，能獲得相對較高的頻帶寬度和方向圖特性，具體而言， 806MHz-960MHz頻段實測增益為6 士 IdBi，水平面方向圖半功率波束寬度滿足90 士 10° (參 閱圖8)，電壓駐波比小于1. 4，典型值為1. 3 ； 1710MHz-2170MHz頻段實測增益為8士 IdBi， 水平面方向圖半功率波束寬度75士 10° (參閱圖9)，適當調整底板及翻邊的尺寸大小，水 平面方向圖半功率波束寬度亦可得到優化調整。電壓駐波比小于1.4，典型值為1.3，能夠 很好地滿足移動通信系統的要求。容易看出，按照本發明制造的該天線具有結構簡單和高性能的優點，且成本低，安 裝方便。本發明的天線可同時用于CDMA800、GSM900、DCS 1800、PCS 1900、IMT-2000、WLAN等 頻段的通信用途。以上實施例僅用以說明本發明而并非限制本發明所描述的技術方案；因此，盡管 本說明書參照上述的各個實施例對本發明已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術 人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發明的精神和 范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
一種雙頻寬帶壁掛式天線，包括反射板，低頻輻射單元和高頻輻射單元，反射板上還設有饋電網絡對低頻輻射單元和高頻輻射單元進行饋電，其特征在于饋電網絡包括介質基板和以微帶線印制在介質基板上的分別對低頻輻射單元和高頻輻射單元進行饋電的低頻匹配網絡和高頻匹配網絡，及將該低頻匹配網絡和高頻匹配網絡進行合分路的雙工器；高頻輻射單元包括半波對稱的高頻振子，低頻輻射單元包括低頻振子，高頻振子和低頻振子均采用微帶線形式實現，所述高頻振子的振子臂呈扇形，所述低頻振子整體呈E字型。
2.根據權利要求1所述的雙頻寬帶壁掛式天線，其特征在于所述高頻振子的扇形振 子臂的弧段被制作成多段線狀。
3.根據權利要求2所述的雙頻寬帶壁掛式天線，其特征在于所述高頻振子的振子臂 的扇形夾角呈一定角度。
4.根據權利要求3所述的雙頻寬帶壁掛式天線，其特征在于該角度小于或等于90度。
5.根據權利要求1所述的雙頻寬帶壁掛式天線，其特征在于所述呈E字型的低頻振 子，具有一連接帶和三個基于連接帶同向伸出的伸出帶，居中的伸出帶用于對低頻振子進 行饋電。
6.根據權利要求1至5中任意一項所述的雙頻寬帶壁掛式天線，其特征在于所述低 頻輻射單元包括低頻饋電片，低頻饋電片兩端分別與低頻振子和饋電網絡相卡合，以使該 低頻匹配網絡與低頻振子電性連接。
7.根據權利要求1至5中任意一項所述的雙頻寬帶壁掛式天線，其特征在于所述高 頻輻射單元包括高頻饋電部，高頻饋電部一面印刷有饋電電路，高頻饋電部另一面印刷平 衡-不平衡轉換器，高頻饋電部兩端分別與高頻振子和饋電網絡相卡合，以使該饋電電路 導通饋電網絡的高頻匹配網絡與高頻振子的電性連接。
8.根據權利要求1至5中任意一項所述的雙頻寬帶壁掛式天線，其特征在于所述反 射板四周設有翻邊。
9.根據權利要求1至5中任意一項所述的雙頻寬帶壁掛式天線，其特征在于所述高 頻振子和/或低頻振子與饋電網絡之間設有非導電介質支撐桿。
10.根據權利要求1至5中任意一項所述的雙頻寬帶壁掛式天線，其特征在于所述高 頻振子距離反射板的高度為1/4 λ 0,高頻振子自身厚度小于或等于Imm ；所述低頻振子距離 反射板的高度為Iz^Xci，低頻振子自身厚度小于或等于Imm;其中λ。為中心頻點的空間自 由波長。
全文摘要
本發明的雙頻寬帶壁掛式天線，包括反射板，低頻輻射單元和高頻輻射單元，反射板上還設有饋電網絡對低頻輻射單元和高頻輻射單元進行饋電，饋電網絡包括介質基板和以微帶線印制在介質基板上的分別對低頻輻射單元和高頻輻射單元進行饋電的低頻匹配網絡和高頻匹配網絡，及將該低頻匹配網絡和高頻匹配網絡進行合分路的雙工器；高頻輻射單元包括半波對稱的高頻振子，低頻輻射單元包括低頻振子，高頻振子和低頻振子均采用微帶線形式實現，所述高頻振子的振子臂呈扇形，所述低頻振子整體呈E字型。本發明的天線具有低剖面、寬頻帶及輻射性能指標優良等優點。
文檔編號H01Q19/10GK101895014SQ20101022511
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月13日 優先權日2010年7月13日
發明者劉培濤, 孫善球, 王欽源, 蘇國生 申請人:京信通信系統(中國)有限公司