專利名稱：室內(nèi)天線陣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種無線信號(hào)分布系統(tǒng)的室內(nèi)天線陣。該天線吊掛安裝，適用于各類廳堂、大工作間、同層多房間使用。
技術(shù)背景隨著移動(dòng)通信事業(yè)的發(fā)展，要求盡量減少通信盲區(qū)，并對(duì)在各種環(huán)境和位置上的通信質(zhì)量提出了更高的要求，特別是在建筑群體內(nèi)，地下作戰(zhàn)室等內(nèi)部，在保證足夠的信號(hào)強(qiáng)度下，要盡量減小覆蓋域內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度的差別，減小微蜂窩基站或直放站的輸出功率，例如控制在1w以內(nèi)，以提高系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)成本。由于1GHz 2W以上的直放站或基站的造價(jià)高，可靠性低，輸出功率更大，性能與價(jià)格比更差，因此，為提高系統(tǒng)的性能與價(jià)格比，一般采用2W以下的直放站或基站作為系統(tǒng)的信號(hào)源。業(yè)內(nèi)人士周知在相同的覆蓋域，如果天線陣的天線數(shù)目多，就能使域中分布的信號(hào)強(qiáng)度差別減小，則有利于提高通信質(zhì)量，特別是在用戶機(jī)(如手機(jī))密度較高的情況下，減小信號(hào)強(qiáng)度的差別，以使用戶間的壓抑效應(yīng)減輕。
現(xiàn)有的室內(nèi)無線信號(hào)分布系統(tǒng)大都是用多個(gè)功率單元相連接構(gòu)成，如圖4所示。每組功率單元由三個(gè)吸頂天線7，兩個(gè)功分器8，一個(gè)耦合器9和多根同軸電纜1相連接構(gòu)成。在有些場合每組功率單元的功分器還可多達(dá)三個(gè)或四個(gè)。即現(xiàn)有的室內(nèi)天線陣至少需要10～20個(gè)功分器，15個(gè)吸頂天線，5個(gè)耦合器和數(shù)根同軸電纜。例如，西安海天天線科技股份有限公司公開的室內(nèi)分布系統(tǒng)p.9簡介中的“典型應(yīng)用設(shè)計(jì)舉例”就是這種室內(nèi)天線陣。該天線陣是在一個(gè)150×90＝13500(m2)的大廳中布局的天線陣，由五組功率單元串連組成，各功率單元的間距為30m。該天線陣存在如下缺點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由于直放站或基站流向天線時(shí)，電纜要往返走向，使用的電纜量大，且布線復(fù)雜，每段電纜的長度必須嚴(yán)格計(jì)算，特別是在建筑物形狀改變時(shí)，需布線工程師重新設(shè)計(jì)，同時(shí)由于耦合器有固定的耦合度，是不等間隔步進(jìn)的，因此在建筑物形狀改變時(shí)設(shè)計(jì)難度更大；2.成本高。天線陣中所使用的吸頂天線、功分器和耦合器購置費(fèi)超過電纜總采購費(fèi)的三倍；3.可靠性差。由于使用的連接頭多，每增加一個(gè)連接頭，系統(tǒng)的可靠性就會(huì)有所下降。同時(shí)由于在現(xiàn)場架設(shè)時(shí)需要緊固，密封，防潮等過程，不但架設(shè)工作量大，而且對(duì)施工人員的技術(shù)水平和責(zé)任心要求高，操作上的稍微疏忽都將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的可靠性造成影響。
發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，可靠性強(qiáng)，成本低，易于架設(shè)的室內(nèi)天線陣。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案采用直接在單根射頻同軸電纜的外導(dǎo)體上開設(shè)若干個(gè)縫隙，由單個(gè)縫隙承擔(dān)耦合功分與輻射兩種功能，并將同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體末端設(shè)置成匹配振子，再彎曲吊掛架設(shè)構(gòu)成室內(nèi)天線陣。
上述天線陣的各縫隙形狀為螺旋狀或斜槽，縫隙長度根據(jù)縫隙泄漏功率與該處傳輸功率的比值來確定，一般以數(shù)厘米甚至十幾厘米長度計(jì)量，遠(yuǎn)大于商品恒參泄漏電纜上的以毫米計(jì)量。縫隙寬度為2mm左右。螺距應(yīng)大于外導(dǎo)體直徑的3倍，以避免破壞同軸線內(nèi)電磁場的分布。
上述天線陣的每個(gè)縫隙長度不等，且呈非線性遞升分布，即第一個(gè)縫隙最短，最后個(gè)縫隙最長，各縫隙間的距離相距數(shù)20～30公尺，該縫隙間距遠(yuǎn)大于商品恒參泄漏電纜上以公分計(jì)量的參數(shù)。
上述天線陣的各縫隙下方還可固定一個(gè)圓形衰減膜罩，中心衰減可達(dá)7dB，邊緣衰減接近0，以進(jìn)一步縮小覆蓋域的信號(hào)分布差別。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型由于采用在射頻同軸電纜上直接開設(shè)縫隙構(gòu)成縫隙天線，擯棄了現(xiàn)有天線陣需要用的耦合器、功分器和獨(dú)立輻射體，因而結(jié)構(gòu)簡單，成本大大降低，所用電纜長度為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的一半以下，整個(gè)成本比現(xiàn)有結(jié)構(gòu)可降低75％以下，如果按在國內(nèi)一年架設(shè)二億平方米估算，每年可節(jié)約硬成本9億元以上。
2.本實(shí)用新型由于采用開有多個(gè)縫隙的單根同軸電纜構(gòu)成，使其架設(shè)極為簡單容易，架設(shè)時(shí)只需按圖紙彎曲吊裝電纜將其固定即可，無需對(duì)架設(shè)人員進(jìn)行復(fù)雜的架設(shè)技術(shù)培訓(xùn)，降低了天線陣架設(shè)成本。
3.本實(shí)用新型由于只用一個(gè)連接過渡頭，省去了眾多與功分器、耦合器及其他種天線相連接的連接頭，極大地提高了可靠性，因而減少了維護(hù)人力和其出差費(fèi)用。
4.本實(shí)用新型由于在單根同軸電纜中采用的縫隙多，一般為11個(gè)以上，因而可減少覆蓋域中分布的無線射頻信號(hào)的強(qiáng)弱差別，有利于提高特別是在用戶機(jī)(如手機(jī))密度較高情況下的通信質(zhì)量。例如，可使基站發(fā)射的800-960MHz射頻信號(hào)，在建筑物內(nèi)按要求合理地分布，且各處信號(hào)的強(qiáng)度差別在15dB甚至6dB以內(nèi)。
實(shí)測表明，用發(fā)明結(jié)構(gòu)在小于422公尺長的單根同軸電纜制作的天線陣，其形狀及功率分配可以方便地適應(yīng)指定的要求，輻射功率的覆蓋面積通?？蛇_(dá)13500平方公尺，遠(yuǎn)大于通常建筑物同層的面積(不足1萬平方公尺)。因而使用單根多縫隙電纜，至少可覆蓋一層路樓的樓面或多層共用，且層上的中繼直放機(jī)輸出功率小于1W，售價(jià)僅有數(shù)百元。


圖1是本實(shí)用新型的室內(nèi)縫隙天線結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實(shí)用新型的室內(nèi)天線陣在矩形大廳或大工作間架設(shè)的布局圖。
圖3是本實(shí)用新型的室內(nèi)天線陣附加衰減傘膜罩結(jié)構(gòu)圖。
圖4是現(xiàn)有室內(nèi)天線陣結(jié)構(gòu)圖，其中1是同軸電纜，7是吸頂天線，8是功分器，9是耦合器，10是微蜂窩基站。
具體實(shí)施方式
以下參照附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型在剝?nèi)ド漕l同軸電纜外部保護(hù)層后，用刀具直接在其外導(dǎo)體1上開設(shè)縫隙2。該縫隙2的形狀為螺旋或斜槽，縫隙的長度可根據(jù)縫隙泄漏功率與該處傳輸功率的比值進(jìn)行初步計(jì)算，再通過實(shí)驗(yàn)最終確定，縫隙的寬度為2mm，螺距大于外導(dǎo)體直徑的3倍，以免嚴(yán)重破壞同軸線內(nèi)電磁場分布。在外導(dǎo)體上開縫隙后，再將其保護(hù)層復(fù)原并加密封層后，構(gòu)成縫隙天線。圖1中的3是射頻同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體，4是射頻同軸電纜的射頻低耗介質(zhì)。
參照?qǐng)D2，本實(shí)用新型在一根市場很容易采購到的通用射頻同軸電纜外導(dǎo)體1上直接開設(shè)若干個(gè)縫隙2，末端加工成振子6，就形成了一個(gè)一字長蛇式天線陣，再將其電纜平行彎曲架設(shè)形成按設(shè)計(jì)要求的覆蓋面積、形狀及功率分配的天線陣。不再用任何耦合器、功分器及其它種天線，連接過渡頭只剩一個(gè)。這些縫隙2的個(gè)數(shù)根據(jù)天線間距要求而定，每個(gè)縫隙的長度不等，且按非線性遞升設(shè)置，即始端縫隙最短，末端縫隙最長。該射頻同軸電纜的始端輸入連接頭I接該層的中繼直放機(jī)。架設(shè)時(shí)只需按設(shè)計(jì)吊裝固定這根具有許多縫隙及未端自然制作的匹配振子的射頻電纜即可。省去了眾多的其他天線、功分器、耦合器及其連接頭。
根據(jù)不同使用面積要求，該單根設(shè)有縫隙的同軸電纜長度一般可長達(dá)數(shù)百公尺，例如422公尺的同軸電纜天線陣，縫隙相距30公尺，在輻射出的功率足以滿足GSM手機(jī)有較好的接收信號(hào)的情況下，該同軸電纜輸入端的推動(dòng)功率在1W以下，覆蓋面積可達(dá)13500平方公尺。天線陣的架設(shè)可以根據(jù)不同的空間位置與要求架設(shè)成不同的形狀。例如，圖2(a)所示的是一個(gè)按S形曲線架設(shè)的同軸電纜室內(nèi)天線陣，圖2(b)是一個(gè)按U形曲線架設(shè)的同軸電纜室內(nèi)天線陣。實(shí)際中，由于不用功分器和耦合器，因此在一些特殊情況下，天線陣還可蜿蜒布局，走線簡明且靈活機(jī)動(dòng)。
若縫隙間相距20公尺的射頻同軸電纜天線陣，要求始端輸入功率維持在1W以下，電纜長度為402公尺，則天線陣覆蓋面積將減少為140×60＝8400m2，在此情況下天線陣將由20個(gè)縫隙加一個(gè)未端振子組成。
參照?qǐng)D3，本實(shí)用新型為了減小覆蓋域的信號(hào)分布差別，在縫隙2的下方倒掛一個(gè)衰減膜罩5，該衰減膜罩形狀與燈罩相似，可使覆蓋域內(nèi)信號(hào)分布差別進(jìn)一步縮小。圖3(a)是在縫隙的下方倒掛一個(gè)衰減膜罩5的外部形狀，圖3(b)是衰減膜罩5捆系在同軸電纜縫隙下的平面形狀。
實(shí)施例1本實(shí)用新型在SYWV-50-12型號(hào)，全長為422公尺的50(Ω)射頻同軸電纜上開設(shè)十四個(gè)縫隙加一個(gè)振子組成天線陣。該縫隙開設(shè)成螺旋狀，最長的縫隙可達(dá)二個(gè)多螺旋，螺距為3倍的外導(dǎo)體直徑，每個(gè)縫隙輻射功率差別在0.7dB以內(nèi)，每個(gè)縫隙間距30公尺。將該電纜按圖2(a)的S形布局架設(shè)，可覆蓋150×90＝13500平方公尺的大廳。若每個(gè)天線(無論縫隙或振子)輻射功率為-15dBm的GSM基站信號(hào)功率，除在金屬大件附近外，一般可測得GSM手機(jī)的接收功率在-87dBm至-72dBm之間，達(dá)到了優(yōu)良通訊的效果。
在此情況下，該422公尺的射頻同軸電纜本身與其開縫所造成的附加損耗總衰減小于44dB，而輸入的GSM微基站信號(hào)功率每一個(gè)載頻均小于1W。
本實(shí)施例中的電纜長度為圖4所示現(xiàn)有室內(nèi)天線陣電纜長度的45％，在維持基站功率為1W的情況下，若將GSM手機(jī)測得的接收功率最小值提高到-78dBm，可將SYWV-50-12電纜的長度減小90米，所開縫隙減為11個(gè)，末端振子仍為一個(gè)，所覆蓋面積縮小為120×90＝10800(m2)，能使手機(jī)的通信質(zhì)量進(jìn)一步提高，處處都能達(dá)到優(yōu)質(zhì)通信。如果要求覆蓋的面積確實(shí)要求很大，可以用一個(gè)中繼直放站連接兩根電纜天線陣。
實(shí)施例2本實(shí)用新型在402公尺長，型號(hào)為SYWN-50-12的單根射頻同軸電纜上，開設(shè)了縫隙間距為20公尺的20個(gè)螺旋縫隙，再加一個(gè)未端振子。每個(gè)縫隙及陣子的下方倒掛一個(gè)直徑小于40cm衰減膜罩，該衰減膜罩的中心衰減大為7dB，邊緣衰減近于0，可以使覆蓋域的信號(hào)差別縮小到6dB以內(nèi)。將該電纜按圖2(a)所示的S形曲線布局架設(shè)，構(gòu)成的室內(nèi)天線陣，其覆蓋面積為140×60＝8400平方公尺。
實(shí)施例3本實(shí)用新型采用外導(dǎo)體內(nèi)直徑為7.8mm的SYWV-50-8型號(hào)的射頻電纜做原體。由于該電纜的內(nèi)損耗比SYWV-50-12型號(hào)的內(nèi)損耗要大1.53倍，所以電纜的長度不超過280公尺，相應(yīng)覆蓋面縮小。即在縫隙相距同為30公尺情況下覆蓋面積縮為9000平方公尺。其電纜始端輸入功率及每縫隙輻射功率與實(shí)例1所述相同，只是縫隙數(shù)要減為9個(gè)。
權(quán)利要求1.一種室內(nèi)天線陣，其特征在于采用在單根射頻同軸電纜的外導(dǎo)體(1)上開設(shè)若干個(gè)縫隙(2)，用每個(gè)縫隙完成耦合功分器與輻射兩種功能，并將同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體(3)的末端設(shè)置成匹配振子(6)，再將該電纜彎曲或直形吊掛架設(shè)而構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)天線陣，其特征在于縫隙(2)的形狀為螺旋狀或斜槽，螺距大于外導(dǎo)體直徑的3倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)天線陣，其特征在于縫隙(2)的長度根據(jù)縫隙泄漏功率與該處傳輸功率的比值來確定，且每個(gè)縫隙的長度不等，呈非線性遞升分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)天線陣，其特征在于縫隙(2)的個(gè)數(shù)根據(jù)天線間距要求而定，各縫隙的間距一般為20～30米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)天線陣，其特征在于各縫隙(2)與振子(6)的下方分別固定一個(gè)衰減膜罩(5)，以進(jìn)一步縮小覆蓋域的信號(hào)分布差別。
專利摘要本實(shí)用新型涉一種無線信號(hào)分布系統(tǒng)的室內(nèi)天線陣。該天線陣徹底改變了現(xiàn)有同類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，不用耦合器、功分器和獨(dú)立輻射體，直接在數(shù)百米長的單根射頻同軸電纜的外導(dǎo)體1上開設(shè)若干個(gè)縫隙2，用每個(gè)縫隙完成耦合功分與輻射等功能，并將同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體3的末端加工成振子6，再將該電纜彎曲架設(shè)構(gòu)成天線陣。該縫隙2的形狀為螺旋狀或斜槽，螺距大于外導(dǎo)體直徑的3倍，縫隙寬度為2mm，各縫隙長度不等，且呈非線性遞升分布，每縫隙的間距為數(shù)十米。具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，連接頭少，可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)測表明，當(dāng)對(duì)該天線陣注入GSM基站信號(hào)功率為1W時(shí)，其覆蓋面積可達(dá)13500m
文檔編號(hào)H01Q21/00GK2610508SQ0321859
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月12日
發(fā)明者鄭兆翁, 鄭延軍, 鄭延暉 申請(qǐng)人:鄭兆翁, 鄭延軍, 鄭延暉