[發明專利]一種室內外中繼通訊窗體天線

有效

• 申請號: 201910811312.3
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110544831B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 張凱博;皇甫江濤
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01Q13/10
• 分類號: H01Q13/10;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q21/00;H01Q21/08;H01Q3/30;H04Q1/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種室內外中繼通訊窗體天線。它包括縫隙天線單元、連接線、窗體框架和無線中繼收發機。天線單元為雙面金屬結構，上下表面金屬層分別開有十字縫隙和橢圓形縫隙，中間為介質材料，十字縫隙一側朝外安裝在窗體框架上。天線單元按周期間隔豎直安裝在窗體框架上，一列天線十字縫隙朝向室內、另一列天線十字縫隙朝向室外，使其天線方向圖最大方向分別指向室內和室外。每列天線的饋線并行連接，分別連接到無線中繼收發機的兩端來實現室內外無線信號的接收、放大和發射。本發明結構緊湊、兼容各種金屬窗體結構，可作為無線通信尤其5G通訊中繼站，解決無線通訊覆蓋中室內信號不足的問題，有效提升無線通信質量。

技術領域

本發明涉及以窗體為載體的室內外無線通訊中繼天線，屬于天線技術領域，具體地說可作為無線通訊的中繼站，實現室內外通訊信號增強，提升無線通訊質量。

背景技術

隨著社會經濟的發展，各類科技也得到不斷的變遷，特別是在無線通信方面。無線通信技術打破了傳統的通信應用方式，擁有很強大的抗自然災害的能力，并且其在建設方面也不十分依賴電網網架，同時還擁有傳輸距離遠、非視距傳輸等優良的特點，能夠最大程度的彌補當前實際通信應用中方式的單一化、覆蓋面不全等不良缺陷。但在傳輸高頻段信號時，電磁波近乎直線傳播，繞射能力非常弱，很容易被障礙物阻擋，即使信號能夠“穿透”障礙物，但透過的信號已經產生很大衰減，特別是頻率越高時，產生的衰減越大，信號接收越不穩定，尤其對室內用戶而言，無線通訊信號的衰減會對用戶使用無線設備造成很大影響。

而近年來，第五代移動通信系統5G已經成為通信業和學術界探討的熱點。由于5G商用頻段上移，電磁波波長變短，5G所面臨的挑戰除了覆蓋差之外，還有穿透性差和信號不穩定問題。根據3GPP制定的規則，無線基站可按照功率劃分為四大類，分別為宏基站、微基站、皮基站和飛基站。5G時代，利用單一宏基站實現室內和室外全覆蓋難度增大。一方面，5G相比4G使用頻段上移，導致5G宏基站信號在穿透墻壁時相比4G衰減更大，室內信號覆蓋難度凸顯。室外信號在穿透磚墻、玻璃和水泥等障礙物后只能提供淺層的室內覆蓋，無法保證室內深度覆蓋所需要的良好體驗，因此傳統的“室外覆蓋室內”方式將面臨更多挑戰。同時，室內5G新業務對室內覆蓋體驗提出更高要求，且與室外網絡建設相比，室內網絡建設周期更長、難度更大。對此，5G將會選擇“宏基站為主，小基站為輔”的組網方式來實現室內外全面覆蓋。

發明內容

為解決現階段無線通訊信號穿透性差及信號不穩定所帶來的室內外通訊問題，本發明提出一種室內外中繼通訊窗體天線，該天線可兼容各種金屬窗體結構。

本發明的技術方案如下：

本發明包括窗體框架以及安裝在窗體框架內的兩組天線陣列和無線中繼收發機，窗體框架的兩側分別布置有一組天線陣列，每組天線陣列主要由多個縫隙天線單元沿窗體框架的側邊等間隔排列組成，無線中繼收發機安裝在窗體框架的底部，兩組天線陣列分別連接到無線中繼收發機的兩端。

縫隙天線單元包括介質載體、下層輻射縫隙、上層輻射縫隙和饋電端口，介質載體的上下表面均覆蓋有金屬薄層，上表面的金屬薄層鏤空有十字形結構形成上層輻射縫隙，下表面的金屬薄層鏤空有橢圓形結構形成下層輻射縫隙，下表面的金屬薄層還鏤空開有條形縫隙，條形縫隙的一端與下層輻射縫隙連通，條形縫隙的另一端連通到介質載體的邊沿；下層輻射縫隙內同心布置有環型結構，金屬條安裝在條形縫隙中，并且金屬條的一端與環型結構連接，金屬條的另一端與設置在介質載體邊沿處的饋電端口連接，同組天線陣列的所有縫隙天線單元并行連接后再通過連接線與無線中繼收發機連接。

其中一組天線陣列的所有縫隙天線單元均安裝在窗體框架朝向室內的內側表面，并使所有縫隙天線單元的上層輻射縫隙均朝向室內，另外一組天線陣列的所有縫隙天線單元均安裝在窗體框架朝向室外的外側表面，并使所有縫隙天線單元的上層輻射縫隙均朝向室外。