CN103794869A - 全向天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全向天线，该方法包括底板、以及交叉设置的第一介质板和第二介质板，第一介质板和第二介质板立置于底板上，第一介质板具有用于工作在第一频段的多个第一极子，第二介质板具有用于工作在第二频段的至少一个第二极子，多个第一极子中的一个第一极子与其他第一极子的极化方向不同。本发明通过采用全新布局把两组天线交叉错开分布且同频率的天线采用不同极化方式及结构以保证天线之间隔离度，能够实现全向覆盖，避免天线之间的相互影响，极大程度上提高了无线传输速度。

Description

全向天线

技术领域

本发明涉及天线领域，并且特别地，涉及一种全向天线。

背景技术

市场上MIMO吸顶天线都是采用金属辐射体和金属底板的设计，也就是运用单极子与接地底板的天线设计原理。通常天线内部把3个2.4GHz单极子天线与3个5.8GHz单极子天线分成上下两层，上层布局是3个同极化的5.8GHz单极子天线且须在天线之间立起金属隔离板以增加天线间的隔离度，而下层采用与上层一样方式布局是3个同极化的2.4GHz单极子天线。此布局特点就是同一层单个天线方向图只覆盖120度，而3个天线方向图叠加一起就是360度以达到全向天线；优点就是可以增加单个天线最大增益提高信号的覆盖范围，缺点就是3个天线是同极化且距离太近就必须增加金属隔离板使结构变得复杂，而且金属隔离板对天线辐射能量有较大吸收使天线效率提高比较困难。从MIMO技术角度分析，此设计与MIMO运用多个天线同时收发传输信号以提高无线传输速度的理念相冲突；因为对于接收客户端在一个方向只能接收同频率的其中1个天线的信号，而另外2个天线的信号由于方向图受同极化影响及金属隔离板阻挡是难以接收到的。

类似地，对于其他规模的多乘多天线，同样存在类似的问题。

发明内容

针对相关技术中天线性能较差、天线之间影响较大的问题，本发明提出一种全向天线，能够通过采用两组同频率天线(每组具有多个天线)的全新布局，最大程度上实现客户端在任意方向可以接收多个同频率天线的信号，极大程度上提高了无线传输速度。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种全向天线，包括底板、以及交叉设置的第一介质板和第二介质板，所述第一介质板和所述第二介质板立置于所述底板上，所述第一介质板具有用于工作在第一频段的多个第一极子，所述第二介质板具有用于工作在第二频段的至少一个第二极子；所述多个第一极子中的至少一个第一极子与其他第一极子的极化方向不同。

进一步地，所述第一极子的数量为三个，并且，其中一个第一极子为水平极化极子，另两个第一极子为垂直极化极子，所述第一极子中的水平极化极子设置于两个垂直极化极子之间。

进一步地，所述第一极子中的水平极化极子为偶极子，所述第一极子中的两个垂直极化极子为单极子。

进一步地，所述第一极子中的水平极化极子与所述底板之间的距离大于所述第一频段所对应的电磁波波长的五分之一。

进一步地，所述第一极子中的垂直极化极子的长度为所述第一频段所对应的电磁波波长的六分之一至三分之一。

进一步地，所述第二介质板具有用于工作在第二频段的多个第二极子，至少一个所述第二极子与其他第二极子的极化方向不同。

进一步地，所述第二极子的数量为三个，并且，其中一个所述第二极子为垂直极化极子，另两个第二极子为水平极化极子，所述第二极子中的垂直极化极子设置于两个水平极化极子之间。

进一步地，所述第二极子中的垂直极化极子为偶极子，所述第二极子中的两个水平极化极子为偶极子。

进一步地，所述第二极子中的垂直极化极子与所述底板之间的距离大于所述第二频段所对应的电磁波波长的二分之一。

进一步地，所述第二极子中的水平极化极子与所述底板之间的距离大于所述第二频段所对应的电磁波波长的五分之一。

进一步地，每个所述第一极子和第二极子均具有用于连接馈线的馈点。

进一步地，所述第一介质板的下部设置有开口，所述第二介质板从所述第一介质板的下方插入所述开口中。

进一步地，所述第二介质板的上方设置有开口，所述第一介质板从所述第二介质板的上方插入所述开口中。

进一步地，所述第一介质板的下部设置有第一开口，所述第二介质板的上部设置有第二开口，所述第一开口与所述第二开口的咬合。

进一步地，所述第一介质板和所述第二介质板的下部均设置有导电片，并且所述第一介质板和所述第二介质板下部的导电片与所述底板连接。

进一步地，所述第一极子和第二极子均为导电结构。

进一步地，所述第一频段和所述第二频段均选自1.8GHz-12GHz，且所述第一频段与所述第二频段不等。

可选地，所述第一频段为1.8GHz-3GHz。

可选地，所述第一频段为2GHz-2.6GHz。

可选地，所述第一频段为2.4GHz-2.5GHz。

可选地，所述第二频段为4.8GHz-6GHz。

可选地，所述第二频段为4.9GHz-6GHz。

可选地，所述第二频段为5GHz-5.9GHz。

本发明通过采用全新布局把两组天线(每组具有多个同频率的天线)交叉错开分布且多个同频率的天线采用不同极化方式及结构以保证天线之间隔离度，能够最大程度上实现客户端在任意方向可以接收多个同频率天线的信号，避免天线之间的相互影响，极大程度上提高了无线传输速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的全向天线的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的全向天线的第一介质板的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的全向天线的第二介质板的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种全向天线，该天线可以是WLAN天线，也可以是通过其他方式或协议进行信号收发的天线。

如图1、图2及图3所示，该天线包括底板7、以及交叉设置的第一介质板10和第二介质板11，第一介质板10和第二介质板11立置于底板7上，第一介质板10具有用于工作在第一频段的多个第一极子，第二介质板11具有用于工作在第二频段的至少一个第二极子。多个第一极子中的至少一个第一极子与其他第一极子的极化方向不同(下文实施例中有详细说明)。在一个实施例中，第二极子的数量为多个，此时，其中的一个第二极子与其他第二极子的极化方向不同(下文实施例中有详细说明)，多个第一极子和多个第二极子中的每个极子分别具有用于连接馈线的馈点。

通常情况下，为了保证较高的隔离度，第一介质板和第二介质板的交叉角度可以是90度，在两个频段的天线隔离性要求较低的情况下，可以降低这一角度，例如，两个介质板之间可以为45-90度交叉。

在一个实施例中，如图1至图3所示，第一极子的数量为三个，并且，其中一个极子为水平极化极子(如图1和图2所示的第一极子1)，两个极子为垂直极化极子(如图1和图2所示的第一极子2和3)，第一极子1中的水平极化极子设置于两个垂直极化极子(2和3)之间。

在一个实施例中，第一极子中的水平极化极子1为偶极子，第一极子中的两个垂直极化极子2和3为单极子。

并且，第一极子中的水平极化极子1为对应第一频段的半波长偶极子。第一极子中的垂直极化极子2和3为单极子，且长度在第一频段所对应电磁波的六分之一波长至三分之一波长之间，优选四分之一波长。并且，第一极子中的水平极化极子1与底板7之间的距离大于第一频段所对应的电磁波的五分之一波长，优选大于四分之一波长。

在另一实施例中，水平极化极子1与垂直极化极子2和3可以均为偶极子。在另一实施例中，水平极化极子1与垂直极化极子2和3可以均为单极子。在另一实施例中，水平极化极子1为单极子，与垂直极化极子2和3可以为偶极子。

另外，在一个实施例中，如图1和图3所示，第二极子(即上述多个第二极子)的数量为三个(如图1和图3中所示的极子4、5和6)，并且，其中一个为垂直极化极子(如图1和3所示的极子4)，另外两个为水平极化极子(如图1和3所示的极子5和6)，第二极子中的垂直极化极子4设置于两个水平极化极子(5和6)之间。

并且，第二极子中的垂直极化极子4为偶极子，第二极子中的两个水平极化极子5和6为偶极子。并且，第二极子中的垂直极化极子4为对应第二频段的半波长偶极子。此外，第二极子中的垂直极化极子4与底板7之间的距离大于第二频段的半波长。并且，第二极子中的水平极化极子(5和6)为对应第二频段的半波长偶极子。此外，第二极子中的水平极化极子(5和6)与底板7之间的距离大于第二频段的五分之一波长，优选大于四分之一波长。

在另一实施例中，水平极化极子4与垂直极化极子5和6可以均为单极子。在另一实施例中，水平极化极子4与垂直极化极子5和6中的部分极子可以为单极子。

在一个实施例中，第一介质板10的下部设置有开口12(如图2中示出)，第二介质板11不设置有开口，第二介质板11从第一介质板10的下方插入开口中。

在另一实施例中，第一介质板10不设置有开口，而第二介质板11的上方设置有开口(未示出)，第一介质板10从第二介质板11的上方插入第二介质板11的开口(未示出)中。

在另一实施例中，第一介质板10的下部设置有第一开口12，第二介质板11的上部设置有第二开口(未示出)，第一开口12与第二开口(未示出)的咬合。

此外，第一介质板10和第二介质板11的下部均覆盖有导电片(例如，可以是金属片)，其中，第一介质板10下方具有导电片8，第二介质板11下方具有导电片9，并且第一介质板10和第二介质板11通过下部的导电片与底板7连接(例如，焊接连接)。

此外，在本发明的一个实施例中，多个第一极子和多个第二极子为固定于介质板的导电结构，例如，可以是片状金属结构。

并且，第一介质板10和第二介质板11通过贯孔插装至底板7。在其他实施例中，第一和第二介质板还可以通过卡扣、螺栓等其他方式固定至底板7。

此外，参照图1，底板7可以是圆形的。在其他场景中，根据安装位置以及天线外罩等因素的限制，底板7也可以是矩形、三角形或其他形状。

另外，如图2和图3所示，第一介质板10的下部可以具有凹槽13，第二介质板11的下部可以具有凹槽14，使得第一介质板10可以在凹槽13所在的位置以及第二介质板11可以在凹槽14所在的位置与底板7存在一定间隔。通过将底板7以及其他相关的结构与外界固定，能够将根据本发明的全向天线安装在房顶、墙壁、以及其他固定物上。而第一介质板10与底板7之间的凹槽13和第二介质板11与底板7之间的凹槽14所在的位置能够容纳固定该天线所用的螺母、螺栓等固定器件。

另外，附图中示出了第一介质板10和第二介质板11的形状(介质板为类似梯形的形状)，并且还示出了上述多个极子的形状和在介质板上的固定位置。但是，以上说明仅仅用于列举，在实际应用中，介质板可以是其他形状。上述多个极子可以安装在介质板的其他位置，并且其形状也可以采用多种其他已有形状。

在一个实施例中，第一频段为1.8～3GHz，第二频段为4.8～6GHz。进一步地，第一频段为2.4GHz-2.5GHz，第二频段为5.15GHz-5.85GHz。在其他实施例中，天线工作的第一和第二频段也可以是其他频段。另外，上述实施例中，第一极子和第二极子分别有三个，显然第一极子和第二极子的数量可以多于三个或少于三个，只要各个第一极子的极化方向不完全相同即可，当第二极子有多个时，也优选不同第二极子的极化方向不完全相同，从而提高隔离度即可。

下面将举例说明本发明的上述技术方案。

继续参照图1，本发明采用全新布局将3个2.4GHz天线极子和3个5.8GHz天线极子交叉错开分布且3个同频率的天线极子采用不同极化方式及结构以保证天线极子之间的隔离度，此布局方式能最大实现客户端在任意方向可以接收2个以上同频率的信号从而提高无线传输速度。

应当注意，本文主要以3个对应第一频段的第一极子和3个对应第二频段的第二极子为例描述了3×3MiMo全向天线，但是，对应于每个频段，还可以设置其他数量的极子，从而构成3×3天线、2×3天线、3×2天线、4×4天线、3×4天线、4×3天线、5×5天线等多种规模的天线，其原理与上述原理类似，并且同样能够达到全向接收的问题，避免天线之间的干扰。

下面将3×3MiMo全向天线为例进行描述。该天线可以为吸顶天线，也可以是通过其他方式进行固定的天线。其中主要包括一个2.4～2.5GHz的水平极化偶极子1、两个2.4～2.5GHz的垂直极化单极子2和3、一个5.15～5.85GHz的垂直极化偶极子4、两个5.15～5.85GHz水平极化偶极子5和6和一个接地的底板7。整个天线设计成频率为2.4～2.5GHz和5.15～5.85GHz两个频段，并且由6根馈线进行馈电，一个极子对应一根馈线(每个极子通过各自的馈点与相应的馈线连接)。其中，水平极化偶极子1为对应频段2.4～2.5GHz的半波长偶极子且其造型尺寸可以根据设计需求做调整。

并且，水平极化偶极子1为水平极化并与底板7的距离大于2.4GHz的四分之一波长且两者距离位置角度等参数来改变天线辐射方向及天线之间的隔离度。

此外，垂直极化单极子2和3为对应频段2.4～2.5GHz的四分之一波长单极子且其造型尺寸可以根据设计需求做调整。

并且，垂直极化单极子2和3是垂直极化并且两者的距离、相对位置、角度等参数可以改变天线辐射方向及天线之间的隔离度。

此外，水平极化偶极子1与垂直极化单极子2和3为交叉极化以提高彼此在2.4～2.5GHz的隔离度降低相互间信号干扰。

同样地，垂直极化偶极子4为对应频段5.15～5.85GHz的半波长偶极子且其造型尺寸可以根据设计需求做调整。

并且，垂直极化偶极子4为垂直极化并与底板7距离大于5GHz的半波长。

此外，水平极化偶极子5和6为对应频段5.15～5.85GHz的半波长偶极子且其造型尺寸可以根据设计需求做调整。

并且，水平极化偶极子5和6为水平极化并与接地底板7距离大于5GHz的四分之一波长。

同样地，水平极化偶极子4与水平极化偶极子5和6为交叉极化以提高彼此在5.15～5.85GHz的隔离度降低相互间信号干扰。

此外，所有极子均为覆在第一介质板或第二介质板上的铜箔，两个介质板成一定角度组装。

并且，介质板10和11与接地底板7采用贯孔插装并通过导电片8和9与底板7焊接的方式来保证尺寸角度正确。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过采用全新布局把两组同频率的天线(每组具有多个天线极子)交叉错开分布且多个同频率的天线采用不同极化方式及结构以保证天线之间隔离度，能够最大程度上实现客户端在任意方向可以接受多个同频率天线的信号，从而有效避免了天线之间的相互影响，实现全向覆盖，还能够提高无线传输速度。根据本发明实施例的上述天线能够应用于大厅等多种场景(例如，可以是交通工具的等候大厅等)，并且能够实现大范围、全方位的覆盖。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (23)

1.一种全向天线，其特征在于，包括底板、以及交叉设置的第一介质板和第二介质板，所述第一介质板和所述第二介质板立置于所述底板上，所述第一介质板具有用于工作在第一频段的多个第一极子，所述第二介质板具有用于工作在第二频段的至少一个第二极子；所述多个第一极子中的至少一个第一极子与其他第一极子的极化方向不同。

2.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第一极子的数量为三个，并且，其中一个第一极子为水平极化极子，另两个第一极子为垂直极化极子，所述第一极子中的水平极化极子设置于两个垂直极化极子之间。

3.根据权利要求2所述的全向天线，其特征在于，所述第一极子中的水平极化极子为偶极子，所述第一极子中的两个垂直极化极子为单极子。

4.根据权利要求3所述的全向天线，其特征在于，所述第一极子中的水平极化极子与所述底板之间的距离大于所述第一频段所对应的电磁波波长的五分之一。

5.根据权利要求3所述的全向天线，其特征在于，所述第一极子中的垂直极化极子的长度为所述第一频段所对应的电磁波波长的六分之一至三分之一。

6.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第二介质板具有用于工作在第二频段的多个第二极子，至少一个所述第二极子与其他第二极子的极化方向不同。

7.根据权利要求6所述的全向天线，其特征在于，所述第二极子的数量为三个，并且，其中一个所述第二极子为垂直极化极子，另两个第二极子为水平极化极子，所述第二极子中的垂直极化极子设置于两个水平极化极子之间。

8.根据权利要求7所述的全向天线，其特征在于，所述第二极子中的垂直极化极子为偶极子，所述第二极子中的两个水平极化极子为偶极子。

9.根据权利要求8所述的全向天线，其特征在于，所述第二极子中的垂直极化极子与所述底板之间的距离大于所述第二频段所对应的电磁波波长的二分之一。

10.根据权利要求8所述的全向天线，其特征在于，所述第二极子中的水平极化极子与所述底板之间的距离大于所述第二频段所对应的电磁波波长的五分之一。

11.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，每个所述第一极子和第二极子均具有用于连接馈线的馈点。

12.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第一介质板的下部设置有开口，所述第二介质板从所述第一介质板的下方插入所述开口中。

13.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第二介质板的上方设置有开口，所述第一介质板从所述第二介质板的上方插入所述开口中。

14.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第一介质板的下部设置有第一开口，所述第二介质板的上部设置有第二开口，所述第一开口与所述第二开口的咬合。

15.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第一介质板和所述第二介质板的下部均设置有导电片，并且所述第一介质板和所述第二介质板下部的导电片与所述底板连接。

16.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第一极子和第二极子均为导电结构。

17.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第一频段和所述第二频段均选自1.8GHz-12GHz，且所述第一频段与所述第二频段不同。

18.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第一频段为1.8GHz-3GHz。

19.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第一频段为2GHz-2.6GHz。

20.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第一频段为2.4GHz-2.5GHz。

21.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第二频段为4.8GHz-6GHz。

22.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第二频段为4.9GHz-6GHz。

23.根据权利要求1所述的全向天线，其特征在于，所述第二频段为5GHz-5.9GHz。

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