一种垂直极化全向天线的制作方法

1.本发明属于天线技术领域，具体涉及一种垂直极化全向天线。


背景技术：

2.随着信息技术的发展，通信数据量在急剧增加。考虑到在人们日常工作生活中，无线通信业务主要发生在室内，增加室内基站的布局是最直接有效的解决方案。吸顶式小基站安装在室内天花板上，不存在信号遮挡等问题，覆盖范围广，是室内基站的主流方案。应用于吸顶基站的天线要求具有全向辐射的能力，以实现室内信号的360度全覆盖。典型的全向天线如单极子天线和单锥天线通常可以满足系统对带宽、方向图等性能的需求，但是这类天线有着较大的剖面高度，不利于设备的小型化。平面结构的宽带全向天线可以通过等幅同相地激励环形排布的宽带天线阵列实现，常见的天线单元包括偶极子、槽天线等，这类天线属于水平极化，性能容易受安装平台金属导体的影响。工作在tm
0n
模的圆形贴片天线可以实现垂直极化的全向辐射，但是通常难以实现较大的带宽。因此，如何实现宽带、小型化、低剖面的垂直极化全向天线是室内吸顶基站的重要研究方向。


技术实现要素：

3.本发明提供一种垂直极化全向天线，以解决上述问题，包括金属地板、介质基板、馈电同轴线，所述介质基板下表面设置金属层，所述基板上表面设置微带线功分器，所述金属地板和金属层通过金属柱连接，所述馈电同轴线外导体分别与所述金属层和金属地板连接，所述馈电同轴线的内芯穿过所述介质基板与所述微带线功分器输入端连接，所述金属层上蚀刻多个u型槽，所述微带线功分器的输出支路通过金属化通孔与所述u型槽内侧连接，所述微带线功分器的输出支路与所述u型槽数量相等。
4.优选的，所述金属层为圆形金属层。
5.优选的，所述u型槽开口朝向背离所述金属层圆心且呈中心对称分布。
6.优选的，所述金属柱与馈电同轴线数量的总和与所述u型槽数量相同，所述金属柱与馈电同轴线设置于所述u型槽两两间隙处且位于所述间隙中部，所述金属柱与馈电同轴线呈中心对称分布。
7.优选的，所述金属柱和馈电同轴线均与所述地板和金属层垂直连接，所述地板和金属层互相平行。
8.优选的，所述微带线功分器的输出支路长度和线宽均相同，且提供等幅同相的输出功率。
9.优选的，所述微带线功分器的输出支路线宽呈渐变状。
10.优选的，所述微带线功分器的输出支路与所述金属层的连接点位于所述u型槽的中轴线上。
11.优选的，所述金属柱为金属螺钉。
12.优选的，所述天线包括三个所述u型槽。
13.本发明具有以下有益效果：提供一种垂直极化全向天线，提供半波长u型槽的谐振模式和圆形贴片的tm
01
模式，两种谐振模式融合为一个大带宽，u型槽的采用带来一个带内谐振点，弯折的形状有利于天线的结构做的更为紧凑，且尽量小的对圆形贴片的tm
01
模式造成影响。
附图说明
14.图1为本发明实施例中天线爆炸结构示意图；
15.图2为本发明实施例中天线的介质基板俯视图；
16.图3为本发明实施例中天线的介质基板仰视图；
17.图4为本发明实施例中天线s参数图；
18.图5为本发明实施例中天线在1.8ghz的辐射方向图；
19.图6为本发明实施例中天线在2.5ghz的辐射方向图。
20.10
‑
金属地板；20
‑
介质基板；21
‑
金属层；22
‑
微带线功分器；23
‑
u型槽；24
‑
金属化通孔；31
‑
内芯；32
‑
外导体；41
‑
第一金属柱；42
‑
第二金属柱。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
22.如图1
‑
6所示，一种垂直极化全向天线，包括金属地板10、介质基板20、馈电同轴线，介质基板20下表面设置金属层21，基板上表面设置微带线功分器22，金属地板10和金属层21通过金属柱连接，馈电同轴线外导体32分别与金属层21和金属地板10连接，馈电同轴线的内芯31穿过介质基板20与微带线功分器22输入端连接，金属层21上蚀刻多个u型槽23，微带线功分器22的输出支路通过金属化通孔24与u型槽23内侧连接，微带线功分器22的输出支路与u型槽23数量相等，多个u型槽23尺寸相同，馈电同轴线的内芯31与微带线功分器22输入端通过焊接的方式连接，其外导体32与地板和金属层21的连接也采用焊接的方式。
23.作为优选的方案，金属层21为圆形金属层，基板下表面的金属作为微带线功分器22的地板，同时视为一个圆形贴片，圆形贴片天线工作在tm
01
模式可辐射全向波束。
24.作为优选的方案，u型槽23开口朝向背离金属层21圆心且呈中心对称分布，保证了电磁场分布的对称性，能够更好的保证天线的全向辐射特性。
25.作为优选的方案，金属柱与馈电同轴线数量的总和与u型槽23数量相同，金属柱与馈电同轴线设置于u型槽23两两间隙处且位于间隙中部，金属柱与馈电同轴线呈中心对称分布，金属柱以及馈电同轴线外导体32的短路加载可以实现天线的小型化，减少结构性部件，金属柱与馈电同轴线的中心对称分布也保证了电磁场分布的对称性，从而得到良好的全向辐射。
26.作为优选的方案，金属柱和馈电同轴线均与地板和金属层21垂直连接，地板和金属层21互相平行，金属柱起支撑作用，保证结构的物理稳定性，间隙中以空气为介质，有利于阻抗带宽的拓展。
27.作为优选的方案，微带线功分器22的输出支路长度和线宽均相同，且提供等幅同
相的输出功率，有利于提升天线辐射方向图的圆度。
28.作为优选的方案，微带线功分器22的输出支路线宽呈渐变状，以实现平缓的阻抗变换，从而得到较大的阻抗带宽。
29.作为优选的方案，微带线功分器22的输出支路与金属层21的连接点位于u型槽23的中轴线上，具体的位置可以进行相应的调试，通过测试各个连接位置的反射系数确定合适的位置，反射系数越小，效果越好。
30.作为优选的方案，金属柱为金属螺钉，在具体组装时，通过金属螺钉直接穿过介质基板20拧在地板上，便于操作，提高组装效率。
31.作为优选的方案，天线包括三个u型槽23，采用一分三的微带线功分器22，金属柱则包括第一金属柱41和第二金属柱42，u型槽23的长度满足半波长谐振模式，相较于两个u型槽23的结构，三个u型槽23能够保证很好的全向覆盖性，在保证性能的同时有利于天线的小型化，加之通过馈电同轴线的外导体32替代一根金属柱，只需要两根金属柱即可。
32.本发明所提供的天线，同时兼具半波长u型槽23的谐振模式和圆形贴片的tm
01
模式，两种谐振模式融合为一个大带宽，如图4所示，覆盖lte1.7
‑
2.7ghz频段，天线具有良好的全向辐射性，且其方向图圆度好。
33.图5以及图6中phi＝0
°
指的是垂直于地板并且通过天线中心和馈电同轴线的切面，theta＝90
°
指的是平行于地板的切面，实线表示垂直极化增益，虚线表示水平极化增益，在各切面内垂直极化的增益远大于水平极化的增益，说明本发明天线可以实现极化纯度很高的垂直极化全向辐射。在图5和图6两个频点上，主极化(即垂直极化)的方向图形状，在phi＝0
°
的切面方向图呈蝶形，在theta＝90
°
的切面上方向图呈圆形，因此本发明天线可以在工作频带内实现标准的全向辐射。
34.在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“根部”、“内”、“外”、“外围”、“里侧”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了使于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
35.在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，
“‑”
和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“a
‑
b”表示大于或等于
a，且小于或等于b的范围。“a～b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。
37.在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
38.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多个变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。