[发明专利]小型化增强型双极化全向吸顶天线

说明书

本发明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。

【技术领域】

本发明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。

【背景技术】

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(Planar Alford LoopAntennas)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。

【发明内容】

本发明的发明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。

为实现本发明目的，提供以下技术方案：

本发明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。