CN103682604B - 天线单元、多天线组件及无线互连设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线单元，包括介质基板、间隔地设置在所述介质基板表面的振子和至少一引向器，所述振子和所述引向器均为导体条，所述振子的两端分别为馈电点和接地点，还提供一种多天线组件和无线互连设备。本发明天线单元依据八木天线原理设计的天线单元、多天线组件具有良好的方向性，能够满足天线小型化的要求，且具有频带宽、增益高、易调试的优点，能够改善无线网络的覆盖效果，特别是应用MIMO技术能够满足新的网络协议对天线的要求。

Description

天线单元、多天线组件及无线互连设备

技术领域

本发明涉及无线通讯器件领域，更具体地说，涉及一种天线单元、多天线组件及无线互连设备。

背景技术

传统的分布式天线系统可以克服大尺度衰落和阴影衰落造成的信道路径损耗，能够在小区内形成良好的系统覆盖，解决小区内的通信死角，提高通信服务质量。随着无线移动互联网的高速发展，新的网络协议，如IEEE 802.11n\e等对无线移动互联网设备和系统提出了更高的要求，同时也对天线设计提出更高的技术参数要求。因此需要提供用于无线电子设备的改进的天线、天线系统及及其应用，例如，其应用包括无线接入设备、MIMO通讯设备及无线路由设备等应用。

八木天线，又称八木-宇田天线，通常成“王”字形。主振子（又称有源振子）居“王”字中间，与馈线相连。反射器位于主振子一侧，起削弱该侧电磁波的作用，长度稍长于主振子；引向器位于主振子另一侧，稍短于主振子，用于增强所在的这一侧的电磁波。

八木天线的优点是具有很好的方向性，测向、远距离通信的效果非常好。但是现有的八木天线都是用金属棒做成的，体积大，占用空间，主要用于室外。如何将八木天线的优势应用在无线覆盖的小型天线如吸顶天线、无线路由器等天线上，是本发明所要解决的问题。此外，现有的无线网络需求对天线的增益也提出了更高的要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于八木天线原理的小型化且具有高增益的天线单元及多天线组件，为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种天线单元，包括介质基板、间隔地设置在所述介质基板表面的振子和至少一引向器，所述振子和所述引向器均为导体条，所述振子的两端分别为馈电点和接地点。

进一步地，所述振子为开口曲线环或开口折线环，所述馈电点和所述接地点分别位于所述开口的端部。

进一步地，所述开口处的所述导体条部分重叠，所述重叠部分间隔地形成所述开口。

进一步地，所述重叠部分的导体条呈两相对的L型。

进一步地，所述导体条为金属线、非金属导电物质构成的线或金属与非金属组成的导电线。

进一步地，所述引向器有多个，构成一组相互平行的导体条。

进一步地，所述振子为开口在任一角的菱形环。

进一步地，所述介质基板包括两表面，至少一所述引向器设置在与所述振子所在表面不同的另一表面。

一种多天线组件，包括用于反射所述天线组件所使用的无线电波的介质反射板和位于所述介质反射板一侧的至少一天线组，所述天线组包括至少一个如上述的天线单元，且所述介质反射板、每个所述天线单元的引向器分别位于相应的天线单元的振子两侧。

进一步地，所述天线组件包括具有相同数目天线单元的第一天线组和第二天线组，所述第一天线组的所述天线单元被所述第二天线组的所述天线单元间隔地设置。

进一步地，所述第一天线组和所述第二天线组分别包括各自相同的天线单元，且各自的所述天线单元呈角度阵列的均布在所述介质反射板上。

进一步地，所述第一天线组和所述第二天线组分别包括三个天线单元。

进一步地，所述第一天线组的所述天线单元和所述第二天线组的所述天线单元具有尺寸不同的相似的结构。

一种无线互连设备，包括：上述的天线单元或上述的多天线组件，与所述天线单元对应的馈线以及容置所述天线单元或所述多天线组件的壳体。

进一步地，还包括一控制所述天线单元或所述天线组工作的开关单元。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：依据八木天线原理设计的天线单元、多天线组件具有良好的方向性，能够满足天线小型化的要求，且具有频带宽、增益高、易调试的优点，能够改善无线网络的覆盖效果，特别是应用MIMO技术能够满足新的网络协议对天线的要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的天线单元一种实施方式的结构示意图；

图2为具有图1所示天线单元的多天线组件的结构示意图；

图3为具有至少两个天线组的多天线组件的俯视图；

图4为具有至少两个天线组的多天线组件的另一实施方式的俯视图；

图5是图2中天线单元的尺寸图；

图6为图5所示多天线组件的S11曲线图；

图7、图8为图5所示多天线组件在频率为2.45GHz时的方向图。

具体实施方式

现在详细参考附图中描述的实施例。为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在其他实施方式中，不详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地使实施例模糊。

如图1所示为本发明天线单元的一种实施方式的结构示意图，该天线单元2包括介质基板21和附着在介质基板21上的引向器22和振子23。介质基板21采用FR4、F4b材料制成，或者其他现有天线所采用的基板材料，该介质基板21包括两个表面，引向器22和振子23均设置在介质基板21的同一表面。

引向器22和振子23均是导体条，引向器22可以为三个，也可以为两个甚至一个，或者多于三个，在本实施方式中只设置了一个。在其他实施方式中，引向器可以设置多个，组成引向器的导体条平行的排布在介质基板上，这些导体条间隔的分布，为了电磁波引向效果更好，优选长度相等，引向器多于五个后对电磁场的影响就变化不大了，优选引向器为三个，为了节省空间和材料，本实施例使用了一个引向器。本实施方式中，引向器22采用了直的导体条，也可以采用曲的导体条，优选的使用弧度较大的曲线形导体条或者波浪形的导体条。

振子23呈开口的菱形环状，开口设置在菱形的背向引向器22的角处，该开口处的部分导体条有一部分上下分布的重叠，重叠的部分相间隔，形成了一开口，重叠的部分导体条形成了两个L型的结构，这两个L型结构的两较长边相对，两较短边分别在较长边的两侧，在L型的两个较长边上分别设置了馈电点231和接地点232，优选地，馈电点231设置在上方的L型较长边上，接地点232设置在下方的L型较长边上，可以方便的实现天线的竖直馈电。

振子23可以是开口曲线环或者开口折线环，开口曲线环可以是开口椭圆环、开口的拼接双曲线或抛物线构成的环、开口的波浪线形成的环等，开口的折线环包括开口的各种边长相等的多边形环和开口的不规则多边形环等。

在本实施方式中，导向器22和振子23设置在介质基板21的同一表面上，导向器22还可以设置在与振子23所在的介质基板21表面不同的表面上，当导向器22有多个时，可以至少使一个导向器设置在与振子23所在的介质基板21表面不同的表面上。

构成导向器22和振子23的导体条的材料可以是金属、导电的非金属以及金属与非金属的混合物，金属可以使用铝、铜、银等，也可以是几种金属的合金，非金属优选使用导电油墨。

如图2所示为本发明多天线组件一种实施方式的结构示意图，在该实施方式中，多天线组件包括天线组和一介质反射板1，其中，天线组只包括了一个天线单元2，因此，不做详细叙述。该介质反射板1一般使用覆铜板，有些实施方式使用带金属网格的介质基板。

如图3和图4所示为多天线组件的另外的实施方式的俯视图，这两种实施方式中多天线组件均包含了两天线组，每一天线组均包括了三个天线单元2和天线单元3，其中天线单元2和天线单元3可以是结构相同的天线单元，只是在尺寸上有区别，因而产生辐射不同频段的电磁波的效果。在图3和图4中两天线组的天线单元2和天线单元3呈角度阵列的均布在介质反射板上，每个天线单元2均在两个天线单元3之间，只是在图4中天线单元2和天线单元3放置的方式不同。

当然，本发明的多天线组件包括的天线单元可以是一个，也可以是多个。天线单元也不必然按照上述等分角度的方式来排布，也可以呈直线状或者按照阵列或随机方式来排布。

如图5所示为图2中天线单元2的尺寸图，其中，导向器22为50mm×2mm，开口菱形环外边长34mm，边长宽度3.6mm，并依照图2所示排布后仿真。

其中，图6所示为S11参数图。图6中标注的三个点m1、m2、m3在仿真图中的坐标参数为：

名称	X(GHz)	Y
			m1	2.3994	10.05
m2	2.4955	10.001
			m3	2.4428	21.322

上表说明，该多天线组件在2.3994~2.4955GHz频段范围内，具有非常良好的阻抗匹配。

图7和图8为上述多天线组件在频率为2.4GHz的电磁场中的方向图。由图可知，该频率下的辐射方向性很好，能够满足无线信号收发的需求。

另外，需要说明的是，本实施例的天线组是直接安装在介质反射板上的，因此介质反射板相当于安装底板。显然，天线组可以先通过其他安装结构相对固定后再与介质反射板连接，甚至不连接。介质反射板只用来反射天线组的天线单元发出和接收的电磁波，并不必然起安装作用。因此，本发明的天线组件和多天线组件，只要介质反射板位于天线单元的一侧即可，即属于本发明的保护范围之内。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (13)

1.一种天线单元，其特征在于，包括介质基板、间隔地设置在所述介质基板表面的振子和至少一引向器，所述振子和所述引向器均为导体条，所述振子的两端分别为馈电点和接地点，所述振子为开口的环状，所述开口处的所述导体条部分重叠，所述重叠部分间隔地形成所述开口，所述重叠部分的导体条呈两相对的L型，在L型的两个较长边上分别设置所述馈电点和接地点。

2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述振子为开口曲线环或开口折线环，所述馈电点和所述接地点分别位于所述开口的端部。

3.根据权利要求1-2任一项所述的天线单元，其特征在于，所述导体条为金属线、非金属导电物质构成的线或金属与非金属组成的导电线。

4.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述引向器有多个，构成一组相互平行的导体条。

5.根据权利要求1任一项所述的天线单元，其特征在于，所述振子为开口在任一角的菱形环。

6.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述介质基板包括两表面，至少一所述引向器设置在与所述振子所在表面不同的另一表面。

7.一种多天线组件，其特征在于，包括用于反射所述天线组件所使用的无线电波的介质反射板和位于所述介质反射板一侧的至少一天线组，所述天线组包括至少一个如权利要求1至6所述的天线单元，且所述介质反射板、每个所述天线单元的引向器分别位于相应的天线单元的振子两侧。

8.根据权利要求7所述的多天线组件，其特征在于，所述天线组件包括具有相同数目天线单元的第一天线组和第二天线组，所述第一天线组的所述天线单元被所述第二天线组的所述天线单元间隔地设置。

9.根据权利要求8所述的多天线组件，其特征在于，所述第一天线组和所述第二天线组分别包括各自相同的天线单元，且各自的所述天线单元呈角度阵列的均布在所述介质基板上。

10.根据权利要求9所述的多天线组件，其特征在于，所述第一天线组和所述第二天线组分别包括三个天线单元。

11.根据权利要求8-10任一项所述的多天线组件，其特征在于，所述第一天线组的所述天线单元和所述第二天线组的所述天线单元具有尺寸不同的相似的结构。

12.一种无线互连设备，其特征在于，包括：权利要求1-6任一项所述的天线单元或权利要求7-11所述的多天线组件，与所述天线单元对应的馈线以及容置所述天线单元或所述多天线组件的壳体。

13.根据权利要求12所述的无线互连设备，其特征在于，还包括一控制所述天线单元或所述天线组工作的开关单元。