天线结构的制作方法

1.本技术实施例涉及无线通信领域，尤其涉及一种天线结构。


背景技术：

2.随着人们在室内的时间增加，人们对室内通信服务的要求逐渐提升。在现有技术中，通过室分天线实现室内网络覆盖，通过蓝牙定位基站实现室内定位，室分天线和蓝牙定位基站均为独立设计的产品，并独立安装在室内(一般为天花板上)，容易造成安装成本高，空间利用率低等问题。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种天线结构，以解决现有技术中因实现室内网络覆盖的室分天线与实现室内定位的蓝牙定位基站独立设计，独立安装，造成安装成本高，空间利用率低的问题。
4.为解决上述问题，本技术是这样实现的：
5.本技术实施例提供了一种天线结构，包括：
6.室分天线，所述室分天线为双锥结构；
7.介质圆盘，所述介质圆盘设置在所述双锥结构的连接处；
8.蓝牙天线，所述蓝牙天线设置在所述介质圆盘上；
9.蓝牙信标，所述蓝牙信标设置在所述双锥结构内，所述蓝牙信标与所述蓝牙天线电连接；
10.耦合器，所述耦合器的第一端与射频线缆的第一端连接，所述耦合器的第二端与所述室分天线电连接，所述耦合器的第三端与所述蓝牙信标电连接。
11.在本技术实施例中，天线结构同时支持室内网络覆盖能力和室内定位能力，从而可以通过安装该天线结构实现室内网络覆盖和室内定位，进而降低安装成本，提高空间利用率。另外，在本技术实施例中，在室内天线双锥结构之间设置介质圆盘，以设置蓝牙天线，这样，可以避免蓝牙天线与室分天线共地，可以增强蓝牙天线和室分天线之间的隔离度，从而可以保障两种天线的性能。
附图说明
12.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1是本技术实施例提供的室分天线的结构示意图；
14.图2是本技术实施例提供的天线结构的侧视图；
15.图3是本技术实施例提供的天线结构的俯视图；
16.图4是本技术实施例提供的天线结构的结构示意图；
17.图5是本技术实施例提供的天线结构的内部电路结构示意图；
18.图6是本技术实施例提供的主从蓝牙模块的工作时序图。
具体实施方式
19.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.本技术实施例中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，本技术中使用“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，例如a和/或b和/或c，表示包含单独a，单独b，单独c，以及a和b都存在，b和c都存在，a和c都存在，以及a、b和c都存在的7种情况。
21.以下对本技术实施例提供的天线结构进行说明。
22.本技术实施例的天线结构可以但不仅限于包括：室分天线10、介质圆盘20、蓝牙天线30、蓝牙信标40和耦合器50。
23.如图1所示，室分天线10为双锥结构。室分天线10可以包括第一圆锥和第二圆锥，所述第一圆锥的底面圆的直径大于所述第二圆锥的底面圆的直径。
24.如图2所示，介质圆盘20设置在室分天线10的双锥结构的连接处。在实际应用中，介质圆盘20的直径与室分天线10的所述第一圆锥的底面圆的直径相仿。可选的，介质圆盘20的直径小于或等于所述第一圆锥的底面圆的直径，如图2所示，介质圆盘20的直径小于所述第一圆锥的底面圆的直径，这样，介质圆盘的设置可以不影响天线结构的占用空间。当然，在其他实施方式中，介质圆盘20的直径可以大于所述第一圆锥的底面圆的直径，具体可基于实际需求决定，本技术实施例对此不做限定。
25.如图3所示，蓝牙天线30设置在介质圆盘20上。这样，可以避免蓝牙天线与室分天线共地，可以增强蓝牙天线和室分天线之间的隔离度，从而可以保障两种天线的性能。
26.蓝牙信标40设置在所述双锥结构内，蓝牙信标40与蓝牙天线30电连接。蓝牙信标40可以但不仅限于用于处理和传输蓝牙信号，如：从蓝牙天线30获取终端发送的广播信息，计算到达角(aoa)，将计算到的aoa回传给蓝牙网关等。蓝牙信标也可以称为蓝牙aoa信标或蓝牙模块。
27.如图4所示，耦合器50的第一端与射频线缆60的第一端连接，耦合器50的第二端与室分天线10电连接，耦合器50的第三端与蓝牙信标40电连接。
28.进一步地，如图4所示，射频线缆60的第二端可以连接射频信源和蓝牙网关。需要说明的是，射频信源和蓝牙网关可以设置在天线结构内，也可以设置在天线结构外，具体可根据实际情况决定，本技术实施例对此不做限定。
29.射频线缆60可用于传输射频信号(如4g或5g信号)和蓝牙信号。
30.在信号从耦合器50流向天线的情况下，耦合器50可以用于将射频线缆60中传输的射频信号和蓝牙信号分离，使得射频信号通过室分天线10发射出去，蓝牙信号依次通过蓝牙信标40和蓝牙天线30发射出去。在信号从天线流向耦合器50的情况下，耦合器50可以用于将以及经蓝牙天线30接收，经蓝牙信标40处理的蓝牙信号，与室分天线信号合路，经射频线缆60回传。可见，天线结构可以通过耦合器实现射频信号和蓝牙信号的分离和合路，实现馈电网络共型。
31.在实际应用中，耦合器50可以为定向耦合器；耦合器50可以设置在介质圆盘20上，或，室分天线10的双锥结构内，具体可根据实际情况决定，本技术实施例对此不做限定。
32.本技术实施例的天线结构，可以同时支持室内网络覆盖能力和室内定位能力，从而可以通过安装该天线结构实现室内网络覆盖和室内定位，进而降低安装成本，提高空间利用率。另外，在本技术实施例中，在室内天线双锥结构之间设置介质圆盘，以设置蓝牙天线，这样，可以避免蓝牙天线与室分天线共地，可以增强蓝牙天线和室分天线之间的隔离度，从而可以保障两种天线的性能。
33.在本技术实施中，蓝牙天线30可以包括至少一个蓝牙振子，以提高室内定位的可靠性。
34.在蓝牙天线包括n个蓝牙振子，n为大于1的整数的情况下，蓝牙天线可以称为蓝牙天线阵列。可选的，所述n个蓝牙振子可以呈环形均匀间隔设置在介质圆盘20上。这样，可以增强蓝牙振子之间的隔离度，从而提高蓝牙天线的可靠性。
35.如图3所示，蓝牙天线30包括的8个蓝牙振子呈环形均匀间隔设置在介质圆盘20上。当然，可以理解的是，图3所示的蓝牙天线仅为示例，n个蓝牙振子在介质圆盘20上的设置位置可以根据实际需求决定，本技术实施例对此不做限定。
36.可选的，所述蓝牙振子可以但不仅限于为平面倒f天线(pifa)或折合单极子天线。这样，可以在有效空间内布置多个蓝牙振子，从而提升蓝牙天线的带宽，进而提高蓝牙天线的可靠性。
37.如图3所示，蓝牙振子为折合单极子天线。当然，可以理解地是，图3所示的蓝牙振子的表现形式仅为示例，蓝牙振子的具体表现形式可以根据实际需求决定，本技术实施例对此不做限定。
38.可选的，所述折合单极子天线可以满足以下至少一项：
39.振子臂长度为λ0/4，λ0为工作波长；
40.所述折合单机子天线的输入阻抗可以通过以下公式计算得到：
[0041][0042][0043][0044]
其中，z
a
为等效直径的对称振子的输入阻抗，a为介质圆盘20的半径，s为所述折合单机子天线的两臂间距。
[0045]
蓝牙天线30的每个蓝牙振子上设置有馈电点，用于为蓝牙振子馈电。图3中的黑色填充原点即为馈电点。可以理解地是，图3中馈电点的设置位置仅为示例，馈电点的设置位置可根据实际需求决定，本技术实施例对此不做限定。
[0046]
可选的，蓝牙天线30可以但不仅限于通过以下任一项馈电：设置在所述介质圆盘上的微带线；设置在所述双锥结构内的同轴馈电线。
[0047]
具体实现时，蓝牙天线30可以在介质圆盘上采用微带线馈电；或，在所述双锥结构上穿孔进行同轴线馈电，具体可根据实际需求决定，本技术实施例对此不做限定。
[0048]
在本技术实施例中，第一实施方式中，蓝牙信标40可以采用电池供电。第二实施方式中，蓝牙信标40可以采用直流供电，从而可以解决电池供电寿命较短的问题。
[0049]
对于第二实施方式，可选的，所述射频线缆可以为有源以太网(power over ethernet，poe)网线，所述射频线缆的第一端还与所述蓝牙信标电连接。这样，射频线缆还可以用于给蓝牙信标进行直流供电，结合上述内容可知，天线结构可以实现射频信号、蓝牙信号和直流电的分离，实现馈电网络共型。
[0050]
进一步地，如图5所示，所述天线结构还可以包括低压差线性稳压器(low dropout regulator，ldo)电路70，ldo电路70的输入端与所述射频线缆的第一端电连接，ldo电路70的输出端与蓝牙信标40电连接。
[0051]
ldo电路70用于对射频线缆提供的直流电进行处理，传输给蓝牙信标40。可选的，如图5所示，ldo电路70可以包括串接的电感和ldo，其中，电感与所述射频线缆的第一端电连接，ldo与蓝牙信标40电连接。当然，图5所示的ldo电路70仅为示例，并不因此限制ldo电路70的结构。
[0052]
在本技术实施例中，可选的，蓝牙天线30包括n个蓝牙振子，n为大于1的整数；
[0053]
如图5所示，所述天线结构还可以包括：
[0054]
开关电路80，开关电路80设置在介质圆盘20上，开关电路80包括一个第一连接端和n个第二连接端，所述第一连接端与蓝牙信标40电连接，所述n个第二连接端分别与所述n个蓝牙振子连接。
[0055]
具体实现时，蓝牙信标40可以通过开关电路80周期性采集终端发到不同蓝牙振子的广播信息，并基于广播信息计算aoa，将计算得到的aoa经耦合器回传至蓝牙网关。这样，可以避免蓝牙信标40频繁处理蓝牙信号，使得蓝牙信标40集中周期性地集中处理蓝牙信号，从而可以节省蓝牙信标40的供电成本。
[0056]
在实际应用中，开关电路80可以为如图5所示的单刀n掷开关，也可以为其他电子开关元件，具体可根据实际情况决定，本技术实施例对此不做限定。
[0057]
在本技术实施例中，可选的，如图5所示，蓝牙信标40可以包括主蓝牙模块和从蓝牙模块；
[0058]
所述从蓝牙模块的第一端与所述蓝牙天线电连接，所述从蓝牙模块的第二端与所述主蓝牙模块的第一端电连接，所述从蓝牙模块用于从所述蓝牙天线获取终端发送的广播信息，并向所述主蓝牙模块同步所述广播信息；
[0059]
所述主蓝牙模块的第二端与所述耦合器的第二端电连接，所述主蓝牙模块用于根据从所述从蓝牙模块同步到的广播信息，计算到达角aoa，并将所述aoa通过所述耦合器和所述射频线缆进行回传。
[0060]
在实际应用中，主从蓝牙模块的工作时序图可以参见图6。如图6所示，主蓝牙模块可以与蓝牙网关建立链接；主蓝牙模块与从蓝牙模块之间可以进行定位信息、物联广播信息、点对点物联数据信息的传输；从蓝牙模块可以与外部蓝牙模块建立链接；主蓝牙模块还可以检测链路的损耗，进行系统升级。
[0061]
需要说明的是，本技术实施例中介绍的多种可选的实施方式，在彼此不冲突的情况下可以相互结合实现，也可以单独实现，对此本技术实施例不作限定。
[0062]
本技术可以解决如下问题：
[0063]
通过将蓝牙天线阵列和用于室内覆盖的室分吸顶天线进行一体化设计，使该室分天线同时支持室内网络覆盖能力和室内高精定位能力，同时降低安装和物业协调成本；蓝牙定位与室分系统融合，蓝牙信标内置于室分天线中采用poe网线进行直流供电，解决使用寿命的问题。
[0064]
本技术的思路为：将蓝牙天线从蓝牙基站中分离，与室分天线进行共型设计，使室分天线获得蓝牙aoa定位及物联采集等新能力；5g信号与直流电经过耦合器合路后可在保证支持室分覆盖的基础上为蓝牙信标进行直流供电。
[0065]
集成蓝牙天线的室分天线结构可以为在室分天线双椎结构中心设计一面介质圆盘，其直径与室分天线大椎直径相仿，在其上环形嵌入蓝牙天线阵列以及有天线开关电路的馈电网络。这种蓝牙振子和介质圆盘置于室分天线双锥结构之间的结构，避免了蓝牙天线与室分天线共地，可以增强两种天线之间的隔离度。蓝牙模块内置于室分天线内，同轴馈电线缆穿过室分天线向蓝牙天线馈电，蓝牙模块将接收信号通过耦合器与室分天线信号合路经射频线缆回传。
[0066]
为了在有限空间内布置多个振子同时提升带宽，蓝牙振子可选择设计为pifa天线、折合单极子天线等等。蓝牙振子的馈电点可以在介质如pcb圆盘上采用微带线馈电，或在室分天线圆锥上穿孔进行同轴线馈电。
[0067]
由ldo和电感网络构成的电路将前端射频线缆中加载的直流电供给蓝牙信标，射频信号经过定向耦合器直通到室分天线供4/5g通信。蓝牙模块由主从蓝牙通过数字信号连接构成，从蓝牙通过开关电路周期性采集终端上发到不同蓝牙振子的广播信息，主蓝牙负责同步从蓝牙信息并回传给蓝牙网关完成数据上报。
[0068]
本技术实施例的天线结构，在室分天线双椎间设计介质圆盘，环形嵌入多个蓝牙天线单元组成蓝牙天线阵列，同时避免蓝牙振子与室分天线共地，增大隔离度，实现振子共型。设计内部电路实现5g信号、蓝牙信号和直流电的分离，实现馈电网络共型。
[0069]
相较独立的蓝牙定位基站方案，本技术有以下技术优点：
[0070]
天线部分与现网室分天线共型，避免重复施工问题；蓝牙信标内置于室分天线中，通过射频线缆直流供电，解决电池供电的寿命问题。
[0071]
以上所述是本技术实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。