CN103730728B - 多频天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多频天线，包括至少一个低频子天线；以及至少一个高频子天线，其包括至少一个高频振子以及反射板；其中，所述高频振子和/或所述反射板的结构和位置被设置为使得由所述低频子天线在所述高频子天线中感应产生的电流流至所述反射板的有效距离被延长，所述被延长的有效距离与所述低频子天线的频率成比例。

Description

多频天线
技术领域
本发明主要涉及天线，特别的涉及多频天线。
背景技术
天线在通信系统中占据了重要的地位，并且会直接的影响通信质量。随着无线技术不断的兴盛，多频天线被用于实现更高速更多样化的服务。
多频天线通常包括由子天线组成的阵列，并且这些子天线一般被分为低频子天线和高频子天线。这两类子天线可以工作在不同的频带上。图1(a)所示为数个多频天线其中包括双频、三频、四频、五频天线的结构示意图，其中每个多频天线都包括一个低频子天线，以及一个或多个高频子天线。
由于多频天线存在如上述的结构，因此在低频子天线和高频子天线之间存在着频带间耦合效应以及寄生辐射的问题。这严重的影响了多频天线的性能以及用户体验。图1(b)所示为传统多频天线中的低频子天线阵列的方向图。由于上述影响导致该方向图偏离正常水平。
目前解决这种问题的办法是为多频天线增加寄生贴片、整形壁、棒形或拱形结构。
发明内容
由于多频天线中子天线个数的增加，为了减轻上述的耦合效应和寄生辐射，需要向多频天线增加越来越多的寄生贴片、整形壁、棒形或拱形等结构。但是，这样做会显著的增加多频天线的生产成本，并且多频天线的空间也最终会限制所能够增加的结构的限制。
根据本申请的一个实施例，提供了一种多频天线，包括至少一个低频子天线；以及至少一个高频子天线，其包括至少一个高频振子以及反射板；其中，所述高频振子和/或所述反射板的结构和位置被设置为使得由所述低频子天线在所述高频子天线中感应产生的电流流至所述反射板的有效距离被延长，所述被延长的距离与所述低频子天线的频率成比例。
特别的，所述高频振子与所述反射板彼此间隔，并通过金属线耦接至所述反射板。
特别的，所述高频振子通过PCB板与所述反射板间隔，并且所述金属线位于所述PCB板上。
特别的，所述高频振子与所述反射板彼此间隔，所述高频子天线还包括螺旋形或回形金属支架，用于将所述高频振子耦接至所述反射板，所述金属支架位于所述高频振子下方，或者位于所述高频振子旁侧。
特别的，所述金属线以螺旋的方式缠绕在或嵌入在所述高频振子的绝缘部分的表面，所述金属线的一端与所述高频振子的导电部分相连，另一端与所述反射板相连。
特别的，在所述反射板上围绕所述高频振子形成有螺旋形或回形的狭缝。
特别的，所述高频子天线还包括位于所述反射板下方的金属盒子，用于覆盖所述狭缝从而提高所述高频子天线的前后比。
特别的，所述高频子天线还包括位于所述反射板下方的、耦接在所述高频振子和所述反射板之间的至少一根电缆，以及被所述电缆穿过的金属盒子或金属块。
特别的，所述被延长距离是所述低频子天线频率的四分之一或八分之一的倍数。
通过延长由低频子天线在高频子天线中感应产生的电流所流经至反射板的有效距离，减轻了子天线之间的耦合效应和寄生辐射。延长感应电流流经的有效距离，包括延长感应电流流经的路径距离，或者具有相同的效果。
附图说明
本申请将结合附图对上述内容进行更详细的介绍，其中附图包括
图1(a)所示为多频天线的模块示意图；
图1(b)所示为传统多频天线中的低频子天线阵列的方向图；
图2(a)和(b)所示为根据本申请一个实施例的高频子天线示意图；
图3为包括图2中的高频子天线的多频天线俯视图；
图4所示为与包括图2中的高频子天线的高频子天线阵列协作的低频子天线阵列的方向图；
图5(a)和(b)所示为根据本申请另一实施例的高频振子示意图；
图6所示为与包括图5中的高频振子的高频子天线阵列协作的低频子天线阵列的方向图；
图7(a)和(d)所示为根据本申请另一实施例的高频振子示意图；
图8(a)和(b)所示为根据本申请又一实施例的高频振子示意图；
图9(a)和(b)所示为与包括图8中高频振子的高频子天线阵列协作的低频子天线阵列的方向图；
图10(a)和(b)所示为包括图8中所示高频振子的高频子天线阵列方向图；
图11(a)所示为根据本申请一实施例的高频子天线示意图；
图11(b)所示为具有图11(a)和图2(a)-(b)中结构的高频子天线示意图；
图12(a)和(b)所示为与包括图11(a)中高频子天线的高频子天线阵列协作的低频子天线阵列的方向图；以及
图13(a)和(b)所示为与包括图11(b)中高频子天线的高频子天线阵列协作的低频子天线阵列的方向图。
具体实施方式
下面详细讨论本申请的实施例的制造和使用。但是，应当理解的是，本发明提供了许多可以在各种具体背景下实施的可行的创新性概念。所讨论的具体实施例仅是说明制造和使用本发明的具体方式，并不限制本发明的范围。
图2(a)所示为根据本申请一个实施例所提供的多频天线中的高频子天线200的三维视图，图2(b)所示为高频子天线200的概要图。如图所示，高频子天线200可以包括振子臂202，支撑部分204，以及反射板208。其中，支撑部分204与反射板208不直接相连。支撑部分204与反射板208之间被PCB板隔开，支撑部分204通过在该PCB板上延伸的金属线206与反射板208相耦接。金属线206的长度可以与高频子天线200协同工作的低频天线的频率成比例，例如可以是该频率的1/4或1/8的倍数。
图3是根据本申请一个实施例提供的包含图2所示的高频子天线的多频天线的俯视图。如图3所示，多频天线可以包括四个高频子天线200a-d，该四个高频子天线200a-d中的每一个都具有与图2中高频子天线200相同的结构，也就是每个高频子天线200a-d都经过在PCB板上延伸的金属线耦接到反射板。
低频子天线位于四个高频子天线200a-d的中间，并具有频率F。高频子天线200a-d中的金属线的长度可以与F成比例，例如可以是1/4的F或1/8的F的倍数。
图4所示为图3中多频天线中的低频子天线阵列的方向图。与图1(b)中的方向图相比，该方向图具有更加正常的波束宽度(beam-width)和交叉极化鉴别度(crosspolarization discrimination，XPD)。
图5所示为根据本申请一个实施例提供的另一多频天线中的高频子天线的示意图。高频子天线可以包括振子臂502，由导电材料例如金属构成的支撑部分504a，由绝缘材料例如塑料构成的支撑部分504b，以及导电金属线505以及高频振子振子脚506。金属线505以螺旋的方式绕在支撑部分504b的表面并嵌入支撑其中，一端与支撑部分504a相连，另一端与振子脚506相连。
图6所示为与包括图5中的高频振子的高频子天线阵列协同工作的低频子天线阵列的方向图。与图1(b)中的方向图相比，该方向图具有更加正常的波束宽度和交叉极化鉴别度。
图7所示为根据本申请一个实施例提供的高频子天线的示意图。高频子天线包括由导电材料支撑的振子臂702，支撑部分704，延伸部分706。支撑部分704与反射板并不直接相连，而是通过延伸部分706与反射板耦接。特别的，延伸部分706可以是螺旋形或回形的金属支架，一端与支撑部分704相连，另一端与反射板相连。延伸部分706的总长度可以与临近的低频子天线的频率成比例。
图7(a)和(b)所示的情况是延伸部分706恰好位于支撑部分704下方的范例。图7(c)和(d)所示的情况是延伸部分706位于支撑部分704旁侧的范例。本领域普通技术人员可知，在不脱离本实施例的范围的前提下还可以存在很多不同的延伸部分706与支撑部分704的相对位置关系。
图8(a)和(b)所示为根据本申请另一实施例所提供的高频子天线的示意图。高频子天线可以包括，振子臂802，支撑部分804，以及反射板806。其中，在反射板806上形成有围绕着支撑部分804的螺旋形或回形狭缝805。通过形成该狭缝805，使得在高频子天线中产生的、由协同工作的低频子天线感应产生的电流所流经的到达反射板的有效距离被延伸的效果，被延伸的有效长度与该低频子天线的频率成比例。
为了提高高频子天线的前后比，在反射板806底部设有金属盒/块808以覆盖狭缝805。
图9(a)所示为与包括图8中的高频子天线的高频子天线阵列协同工作的低频子天线阵列的方向图。与图1(b)中的方向图相比，该方向图具有更加正常的波束宽度和交叉极化鉴别度。图9(b)所示为图9(a)中的波束宽度在3dB的曲线，其表明波束宽度基本趋于线性，是可以满足通信的需要的。
图10(a)所示为不包括图8所示结构的高频子天线阵列方向图。图10(b)所示为包括图8所示结构的高频子天线阵列方向图。图10(a)与(b)中的方向图相似代表着由于采用狭缝的结构改善了低频性能。可见，该结构对高频子天线阵列的前后比并没有很大影响。
图11(a)所示为根据本申请又一实施例所提供的高频子天线的示意图。高频子天线可以包括振子臂1102，支撑部分1104，振子脚1106，电缆1108，被电缆1108穿过的金属块/盒子1110，以及反射板。支撑部分1104和振子脚1106不直接与反射板相连，而是通过电缆1108与其相连。
电缆1108的长度，以及金属块/盒子1110的尺寸都与协同工作的低频子天线的频率相关，使得在高频子天线中产生的、由协同工作的低频子天线感应产生的电流所流经的到达反射板的距离被延伸，被延伸的长度与该低频子天线的频率成比例。
图11(b)所示为结合了图11(a)和图2(a)-(b)中所示结构的高频子天线的示意图。
图12(a)所示为与包括图11(a)所示的高频子天线的高频子天线阵列协同工作的低频子天线阵列的方向图。图12(b)为图12(a)所示方向图在3dB的波束宽度曲线，其表明波束宽度基本趋于线性，是可以满足通信的需要的。
图13(a)所示为与包括图11(b)所示的高频子天线的高频子天线阵列协同工作的低频子天线阵列的方向图。图13(b)为图13(a)所示方向图在3dB的波束宽度曲线，其表明波束宽度基本趋于线性，是可以满足通信的需要的。
在本申请中，所描述的反射板是连接到地电位的。另外，所述被延伸的有效距离的长度，例如所述图5中的金属线长度，或图11(a)中的电缆长度以及金属盒/块尺寸，是与协同工作的低频子天线阵列的频率成比例的，例如可以是该频率的1/4或1/8的倍数。
本领域技术人员很容易就得知，可以在本申请的范围内改变材料和方法。还应该理解的是，除了用于说明实施例的具体语境之外，本申请提供了许多可应用的创新性概念。相应地，所附权利要求旨在将这样的过程、机器、制造、物质合成、装置、方法或者步骤包括在它们的范围内。

Claims (9)

1.一种多频天线，包括：
至少一个低频子天线；以及
至少一个高频子天线，其包括至少一个高频振子以及反射板；
其中，所述高频振子和/或所述反射板的结构和位置被设置为使得由所述低频子天线在所述高频子天线中感应产生的电流流至所述反射板的有效距离被延长，所述被延长的有效距离与所述低频子天线的频率成比例，所述反射板连接到地电位。
2.如权利要求1所述的多频天线，其中所述高频振子与所述反射板彼此间隔，并通过金属线耦接至所述反射板。
3.如权利要求2所述的多频天线，其中所述高频振子通过PCB板与所述反射板间隔，并且所述金属线位于所述PCB板上。
4.如权利要求1所述的多频天线，其中所述高频振子与所述反射板彼此间隔，所述高频子天线还包括螺旋形或回形金属支架，用于将所述高频振子耦接至所述反射板，所述金属支架位于所述高频振子下方，或者位于所述高频振子旁侧。
5.如权利要求2所述的多频天线，其中所述金属线以螺旋的方式缠绕或嵌入所述高频振子的绝缘部分，所述金属线的一端与所述高频振子的导电部分相连，另一端与所述反射板相连。
6.如权利要求1所述的多频天线，其中在所述反射板上围绕所述高频振子形成有螺旋形或回形的狭缝。
7.如权利要求6所述的多频天线，其中所述高频子天线还包括位于所述反射板下方的金属盒子或金属块，用于覆盖所述狭缝从而提高所述高频子天线的前后比。
8.如权利要求1-3中任一所述的多频天线，其中所述高频子天线还包括位于所述反射板下方的、耦接在所述高频振子和所述反射板之间的至少一根电缆，以及被所述电缆穿过的金属盒子或金属块。
9.如权利要求1所述的多频天线，其中所述被延长有效距离与所述低频子天线频率的四分之一或八分之一成比例。
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