本發(fā)明涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)多頻段射頻信號同時(shí)傳輸和發(fā)射，使傳輸線與天線實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體化的發(fā)射裝置。

背景技術(shù)：

基站使用的天線分為發(fā)射天線和接收天線，且有全向和定向之分，一般可有下列三種配置方式：發(fā)全向、收全向方式；發(fā)全向、收定向方式；發(fā)定向、收定向方式。從字面上可以理解每種方式的不同，發(fā)全向主要負(fù)責(zé)全方位的信號發(fā)送；收全向自然是方位信號的接收；定向的意思就是只朝一個(gè)固定的角度進(jìn)行發(fā)送和接收。一般情況下，頻道數(shù)較少的基站(如位于郊區(qū))常采用發(fā)全向、收全向方式，而頻道數(shù)較多的基站采用發(fā)全向、收定向的方式，且基站的建立也比郊區(qū)更為密集。

在電磁波頻率低于100khz時(shí),電磁波會(huì)被地表吸收,不能形成有效的傳輸,但電磁波頻率高于100khz時(shí),電磁波可以在空氣中傳播,并經(jīng)大氣層外緣的電離層反射,形成遠(yuǎn)距離傳輸能力,我們把具有遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波成為射頻。信息源經(jīng)過二次調(diào)制,用線纜傳輸?shù)綄Χ?對端用反調(diào)制將信息源還原后再應(yīng)用,不管頻率多低,也是射頻傳輸方式,如果沒有調(diào)制反調(diào)制過程,只是將信息源用線纜傳送到對端直接使用,不管頻率有多高,都是一般的有線傳輸方式。將電信息源(模擬或數(shù)字的)用高頻電流進(jìn)行調(diào)制(調(diào)幅或調(diào)頻),形成射頻信號,經(jīng)過天線發(fā)射到空中；遠(yuǎn)距離將射頻信號接收后進(jìn)行反調(diào)制,還原成電信息源,這一過程稱為無線傳輸。連接天線和發(fā)射機(jī)輸出端或接收機(jī)輸入端的電纜稱為傳輸線或饋線。傳輸線的主要任務(wù)是有效地傳輸信號能量，它能將發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號功率以最小的損耗傳送到發(fā)射天線的輸入端，或?qū)⑻炀€接收到的信號以最小的損耗傳送到接收機(jī)輸入端，同時(shí)它本身不應(yīng)拾取或產(chǎn)生雜散干擾信號，這就要求傳輸線必須屏蔽。在線纜傳輸中，不同傳輸介質(zhì)對信號傳輸速度和波長產(chǎn)生影響。不同介質(zhì)的電介質(zhì)常數(shù)εr不同，波長和電介常數(shù)關(guān)系如下:λ＝波長(m)c＝光速(3*108m/s)f＝頻率(hz)εr＝電介質(zhì)常數(shù)除了空氣,所有介質(zhì)對波長和傳輸速度都有影響相位和波長關(guān)系。在一個(gè)傳輸鏈路中，當(dāng)相反方向同時(shí)傳輸兩個(gè)同頻率的信號時(shí)，測試時(shí)得到的是一個(gè)疊加信號，由于兩個(gè)信號的方向相反，導(dǎo)致疊加信號不再沿某一方向傳輸，此時(shí)稱此信號為“駐波”。阻抗和衰減·阻抗線纜結(jié)構(gòu)對線纜阻抗的影響:阻抗只和內(nèi)外導(dǎo)體直徑比以及絕緣材料的電介質(zhì)常數(shù)(εr)有關(guān)，和工作頻率及線纜長度無關(guān)。阻抗和衰減描述的是信號通過傳輸介質(zhì)所損失的能量信號能量損失通常由以下幾個(gè)原因造成:1.阻抗；2.回波損耗；3.通過外導(dǎo)體的信號泄漏減小信號衰減的途徑:1.加粗線徑；2.降低阻抗；3.減小絕緣材料的電介質(zhì)常數(shù)(εr)。根據(jù)波的傳輸原理，不同極化的信號在同一通路中傳輸互相不受影響。天線所發(fā)出的信號波束包含一個(gè)主瓣和若干旁瓣，根據(jù)位置不同，旁瓣又可分為上旁瓣，下旁瓣和后旁瓣.這些旁瓣有些是無關(guān)緊要的，但有些是十分重要的.旁瓣抑制指的是某一信號旁瓣對另一天線發(fā)出的信號的主瓣的影響.當(dāng)天線以一定下傾角(downtilt)使上旁瓣中的第一旁瓣為水平位置，如果此旁瓣沒有足夠的抑制，則會(huì)影響到其它信號的主瓣。下傾角(downtilt)從信號模擬圖我們可以看出，主瓣的峰值與水平面形成的角度，我們稱為天線的傾斜角(tilt),此角度可以為正(up-tilt)，也可以為負(fù)(down-tilt),或?yàn)榱?。通常天線的傾斜角都是下傾角(down-tilt)。機(jī)械傾斜通過安裝角度的調(diào)節(jié)來改變天線的傾斜度.傾斜角僅僅是對波束垂直平面而定義的，和水平平面無關(guān).下傾角(downtilt)通過對天線傾斜角的調(diào)節(jié)，從而改變小區(qū)覆蓋面積，達(dá)到協(xié)調(diào)整個(gè)覆蓋網(wǎng)絡(luò)的目的。

傳輸線是設(shè)計(jì)射頻部件及系統(tǒng)的基礎(chǔ)，射頻信號的傳輸有賴于傳輸線，因此傳輸線的研究對于如何實(shí)現(xiàn)射頻信號有效傳輸非常重要，它可以有效地對射頻信號進(jìn)行傳輸，同時(shí)降低信號的傳輸損耗。當(dāng)前傳輸射頻信號的傳輸線結(jié)構(gòu)形式通常有：同軸線、金屬波導(dǎo)、微帶線等。這些傳輸線能夠有效地將射頻信號進(jìn)行傳輸，同時(shí)具有較低的傳輸損耗。但這些射頻傳輸線都具有相同的一個(gè)問題，無法同時(shí)傳輸不同頻段的射頻信號，并且與天線無法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體化。

為了解決當(dāng)前射頻傳輸線無法同時(shí)發(fā)射不同頻段的射頻信號，并且與天線無法實(shí)現(xiàn)完全一體化的問題，本發(fā)明提出了一種傳輸發(fā)射不同頻段射頻信號的喇叭形天線。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是針對當(dāng)前射頻傳輸線無法同時(shí)傳輸不同頻段的射頻信號，并且與天線無法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體化的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，易于加工實(shí)現(xiàn)，電磁能量屏蔽度高，屏蔽特性強(qiáng)。能夠?qū)崿F(xiàn)多頻段射頻信號同時(shí)傳輸，并且傳輸線在結(jié)構(gòu)上能與天線實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體化的發(fā)射裝置。

本發(fā)明的上述目的可以通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，一種傳輸發(fā)射不同頻段射頻信號的喇叭形天線，包括：外部介質(zhì)層1、金屬層2和金屬喇叭體4，其特征在于：金屬層2制有中空腔體，外部介質(zhì)層1內(nèi)接金屬層2，在縱向上外部介質(zhì)層1和金屬層2同軸固聯(lián)于金屬喇叭體4錐形喇叭的小端，外部介質(zhì)層1通過錐形喇叭小端口沿金屬喇叭體4的錐形面延伸形成喇叭介質(zhì)層3；不同頻段的射頻信號分別通過外介質(zhì)層1的介質(zhì)體區(qū)域和金屬層2導(dǎo)體腔體，同時(shí)傳輸至錐形喇叭小端口，經(jīng)喇叭介質(zhì)層3介質(zhì)區(qū)域以及金屬喇叭體4導(dǎo)體腔體進(jìn)行發(fā)射。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果：

結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。本發(fā)明由外介質(zhì)層1、內(nèi)部金屬層2、喇叭體喇叭介質(zhì)層3和金屬喇叭體4組成，其中外介質(zhì)層可以用不同介電常數(shù)的介質(zhì)材料進(jìn)行構(gòu)成。相對于現(xiàn)在常用的射頻傳輸線，如同軸線、金屬波導(dǎo)、微帶線、共面波導(dǎo)等導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，本發(fā)明將發(fā)射天線與傳輸線在結(jié)構(gòu)上為一個(gè)整體，具有非常明顯的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，它結(jié)構(gòu)簡單、易于加工，能夠?qū)崿F(xiàn)多頻段射頻信號同時(shí)發(fā)射，且能夠減小發(fā)射損耗、降低安裝誤差，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)射頻信號導(dǎo)波結(jié)構(gòu)僅能傳輸同一頻段的射頻信號，與天線無法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體化的問題。該發(fā)射裝置能夠?qū)崿F(xiàn)多頻段射頻信號同時(shí)發(fā)射，從而提高射頻線路的使用率，同時(shí)節(jié)省成本。

電磁能量屏蔽度高。本發(fā)明將射頻信號的能量有效地耦合于外部介質(zhì)層區(qū)域中，降低了射頻信號在外部空間中的輻射損耗。金屬層內(nèi)部腔體中可以對另一頻段的射頻信號進(jìn)行傳輸，由于金屬腔體的屏蔽作用，兩個(gè)不同頻段的射頻信號之間不會(huì)出現(xiàn)互相干擾的問題。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)傳輸射頻信號的頻段，選擇不同的介質(zhì)材料和內(nèi)部金屬腔體的大小，在外部介質(zhì)層和金屬喇叭天線可以根據(jù)發(fā)射頻率以及天線增益的具體要求來進(jìn)行選擇相應(yīng)的尺寸。

屏蔽特性超強(qiáng)。本發(fā)明采用內(nèi)接于在喇叭體喇叭介質(zhì)層3的金屬喇叭體4，能實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)多頻段射頻信號屏蔽特性，特別適用于同時(shí)發(fā)射不同頻段的射頻信號，能有效增強(qiáng)射頻線路的使用率，并有效降低成本。

本發(fā)明傳輸發(fā)射不同頻段射頻信號的喇叭形天線在外部周圍存在很少的輻射場，電磁場能量在將外部介質(zhì)層進(jìn)行傳播，電磁能量被外部介質(zhì)層所束縛。同時(shí)由于金屬腔體的屏蔽作用，金屬層內(nèi)部腔體中可以對另一頻段的射頻信號進(jìn)行傳輸，然后通過在喇叭體喇叭介質(zhì)層3和金屬喇叭體4對不同頻段的射頻信號進(jìn)行發(fā)射，實(shí)現(xiàn)多頻段射頻信號同時(shí)發(fā)射，解決了現(xiàn)有技術(shù)射頻信號導(dǎo)波結(jié)構(gòu)僅能傳輸同一頻段的射頻信號，與天線無法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體化的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明傳輸發(fā)射不同頻段射頻信號的喇叭形天線的主視圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖中：1為外介質(zhì)層，2為金屬層，3為喇叭介質(zhì)層，4為金屬喇叭體。

具體實(shí)施方式

參閱圖1。在以下描述的實(shí)施例中，一種傳輸發(fā)射不同頻段射頻信號的喇叭形天線，包括：外部介質(zhì)層1、金屬層2和金屬喇叭體4。金屬層2制有中空腔體，外部介質(zhì)層1內(nèi)接金屬層2，在縱向上外部介質(zhì)層1和金屬層2同軸固聯(lián)于金屬喇叭體4錐形喇叭的小端，外部介質(zhì)層1通過錐形喇叭小端口沿金屬喇叭體4的錐形面延伸形成喇叭介質(zhì)層3；不同頻段的射頻信號分別通過外介質(zhì)層1的介質(zhì)體區(qū)域和金屬層2導(dǎo)體腔體，同時(shí)傳輸至錐形喇叭小端口，經(jīng)喇叭介質(zhì)層3介質(zhì)區(qū)域以及金屬喇叭體4導(dǎo)體腔體將不同頻段射頻信號發(fā)射出去。

金屬喇叭體4內(nèi)部金屬腔體作為射頻信號傳輸結(jié)構(gòu)，它的傳輸主模與標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)相同。因此能夠同時(shí)發(fā)射不同頻段的射頻信號，能有效增強(qiáng)射頻線路的使用率，并有效降低成本。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)傳輸射頻信號的頻段，選擇不同的介質(zhì)材料和內(nèi)部金屬腔體的大小。并且在喇叭體喇叭介質(zhì)層3和金屬喇叭體4可以根據(jù)發(fā)射頻率以及天線增益的具體要求來進(jìn)行選擇。射頻信號的電磁能量聚集在外部介質(zhì)層區(qū)域以及金屬層內(nèi)部區(qū)域。

喇叭外介質(zhì)層3和金屬喇叭體4幾何形狀根據(jù)發(fā)射頻率以及天線增益的具體要求來進(jìn)行選擇。

金屬層2所形成的金屬波導(dǎo)體能夠通過懸置微帶、鰭線傳輸線與平面電路實(shí)現(xiàn)平面互連。

本發(fā)明具體實(shí)施可采用以下步驟：

首先根據(jù)工作頻段要求，確定頻率通帶，選擇合適的外層介質(zhì)材料和內(nèi)部金屬腔體的材料，然后在外部介質(zhì)層和金屬喇叭天線根據(jù)發(fā)射頻率以及天線增益的具體要求來進(jìn)行選擇相應(yīng)的尺寸。利用微波電路計(jì)算機(jī)輔助軟件，建立圖1的結(jié)構(gòu)，設(shè)定所需的傳輸特性設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)程序，從而確定各單元參數(shù)。