CN103794882B - 天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线，包括：反射器(4)、以及设于反射器(4)的反射面侧的至少一个天线单元阵列，天线单元阵列包括多个具有第一工作频段的第一天线单元(2)和至少一个具有第二工作频段的第二天线单元(6)，所述多个第一天线单元(2)围成一周，所述第二天线单元(6)位于所述一周第一天线单元(2)之中。本发明天线至少具有良好的整体接收性能。

Description

天线

技术领域

本发明涉及无线通信器件领域，更具体地涉及一种天线。

背景技术

已知中国发明专利CN102800954A公开了一种天线单元，包括介质基板、用来与馈线连接的主振子、用来增强所在侧的无线电波的引向器，主振子和引向器均为附着在介质基板上的导体线。上述专利还涉及一种天线组件，包括用于反射天线组件所使用的无线电波的介质反射面和位于介质反射面一侧的天线组，天线组包括至少一个上述天线单元，且介质反射面、每个天线单元的引向器分别位于相应的天线单元的主振子两侧。上述专利还涉及具有多个上述天线组的多天线组件。

上述专利的缺陷在于：天线组件中各天线单元的布置方式使得天线组件的整体接收性能不良。

发明内容

针对相关技术中存在的一个或多个问题本发明的目的在于提供一种天线，以至少使得天线具有良好的整体接收性能。

为实现上述目的，本发明提供一种天线，包括：反射器、以及设于所述反射器的反射面侧的至少一个天线单元阵列，所述天线单元阵列包括多个具有第一工作频段的第一天线单元和至少一个具有第二工作频段的第二天线单元，所述多个第一天线单元围成一周，所述第二天线单元位于所述一周第一天线单元之中。

优选地，所述第一天线单元和第二天线单元均分别具有垂直地固定在同一所述反射面侧上的介质基板、及形成于所述介质基板上的主振子和引向器。

优选地，所述第一天线单元有三个，三个第一天线单元的介质基板各自具有的与所述反射面垂直的中垂面汇交于一条线，每相邻两中垂面之间夹角为120°；所述第二天线单元的介质基板垂直于其中一个所述第一天线单元的介质基板。

优选地，所述三个第一天线单元的介质基板各自内侧面中，每两个内侧面的中心点之间的直线距离在30-40mm的范围内。

优选地，所述三个第一天线单元介质基板中的另两个介质基板，相对于所述第二天线单元的介质基板镜像布置。

优选地，在每个所述第一单元和第二天线单元中，所述主振子和引向器之间的位置关系设置为：沿着所述反射面的外法线方向远离所述反射器的反射面依次布置。

优选地，所述主振、以及引向器均为导线。

优选地，所述导线为铜导线、铝导线、银导线或合金导线中任一种。

优选地，所述主振子与所述引向器由相同材料的导线构成。

优选地，每个所述主振子由间隔布置的、并且在同一直线上的第一导线和第二导线构成，

所述第一天线单元的引向器和第二天线单元的引向器均由至少一条一字型导线构成，

在同一天线单元中，每条一字型导线均平行于该同一天线单元中的第一导线和第二导线，并且均位于该同一天线单元中主振子的同一侧。

优选地，所述第一天线单元的引向器和第二天线单元的引向器，分别均由2-16条所述导线构成，

其中，在同一天线单元中，所有的一字型导线沿着垂直于在该同一天线单元中第一导线和第二导线的方向依次间隔地布置。

优选地，所述第一天线单元中的构成引向器的一字型导线的数量、大于所述第二天线单元中的构成引向器的一字型导线的数量。

优选地，所述第一天线单元中每条一字型导线的材料、长度、宽度、厚度均相同，

其中，所述第一天线单元中主振子的总长度，大于所述第一天线单元中每条所述一字型导线的长度。

优选地，所述第一天线单元中每条一字型导线的垂直于其长度方向的中垂线均在同一直线上，并且均穿过所述第一天线单元中主振子的总长度的中心位置。

优选地，所述第二天线单元中每条一字型导线的材料、长度、宽度、厚度均相同，

其中，所述第二天线单元中主振子的总长度，大于所述第二天线单元中每条所述一字型导线的长度。

优选地，所述第二天线单元中每条一字型导线的垂直于其长度方向的中垂线均在同一直线上，并且均穿过所述第二天线单元中主振子的总长度的中心位置。

优选地，所述反射器为反射平板，所述反射板的反射面为导体反射面，所有天线单元阵列共用一个所述导体反射面。

优选地，所述天线用于交通系统。

优选地，所述固定线路的交通系统为地铁交通系统、轻轨交通系统、空运交通系统、海运交通系统、高速公路交通系统、海底隧道交通系统或公交车交通系统中任一个。

优选地，所述第一天线单元的所述第一工作频段、和所述第二天线单元的所述第二工作频段为选自1.8～12G的彼此各异的频段。

优选地，第一工作频段或第二工作频段为4.9GHz～6GH。

优选地，第一工作频段或第二工作频段为5GHz～5.9GHz。

优选地，第一工作频段或第二工作频段为2GHz～2.6GHz。

优选地，第一工作频段或第二工作频段为2.4GHz～2.5GHz。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明中，三个第一天线单元的介质基板的各自中垂面汇交于一条线，每相邻两垂面之间夹角为120°；第二天线单元的介质基板垂直于所述三个第一天线单元的介质基板之一，这使得本发明天线整体接收性能优良。

(2)当本发明中三个所述第一天线单元的介质基板中每个的内侧面的相反两侧延长面相交构成正三棱柱，第二天线单元的介质基板的中间平面在该正三棱柱内的其中一角平分面上时，本发明天线整体接收性能更加优良。

(3)进一步，在本发明天线为上述(2)的布置的情形下，并且所有第一天线单元的介质基板、以及第二天线单元的介质基板彼此没有直接物理接触而是相距一定距离时，如果每相邻两个第一天线单元的介质基板内侧面中心点之间的距离为30-40mm，则本发明天线具有良好的隔离度。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明天线的一个实施例的立体图；

图2是图1所示天线的俯视图；

图3是图1中第一天线单元的主视图；

图4是图1中第二天线单元的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式进行描述。

参见图1-图2示出的本发明的一个实施例，本发明天线包括：反射器4、和至少一个天线单元阵列(本实施例中为一个天线单元阵列)。所有天线单元阵列均设置在反射器4的反射面侧。如果反射器的两个相反面均为反射面，以天线单元阵列为最小单元，其可以设置在两侧反射面的任一侧。

在图1中可看出，天线单元阵列包括多个具有第一工作频段的第一天线单元2和至少一个具有第二工作频段的第二天线单元6，所述多个第一天线单元2围成一周，所述第二天线单元6位于所述一周第一天线单元2之中。本实施例中，每个天线单元阵列由三个具有第一工作频段的第一天线单元2、和一个具有第二工作频段的第二天线单元6构成。其中，第二工作频段小于第一工作频段。第一工作频段或第二工作频段可以为4.9GHz～6GH。第一工作频段或第二工作频段可以为5GHz～5.9GHz。第一工作频段或第二工作频段可以为2GHz～2.6GHz。第一工作频段或第二工作频段可以为2.4GHz～2.5GHz。

结合图1和图2，可看出，每个第一天线单元2由垂直地固定在反射器4的反射面侧上的介质基板21、及形成于介质基板21上的主振子22和引向器29(在图3中示出)构成。同样地，第二天线单元6由垂直地固定在反射器4的反射面侧上的介质基板61、及形成于介质基板61上的主振子62和引向器69(在图4中示出)构成。

进一步，图2中示出了这三个第一天线单元的介质基板21彼此之间位置：这三个介质基板21各自具有一个与反射面垂直的中垂面，则三个介质基板21的三个中垂面汇交于一条线，此时，每相邻两所述中垂面之间的夹角为120°；第二天线单元6的介质基板61布置成：垂直于这三个第一天线单元的介质基板21之一。

作为一种优选方式，还可以如图2所示，将这三个第一天线单元2的介质基板21中的另两个介质基板(除了与第二天线单元6的介质基板61垂直的那个介质基板之外)，相对于第二天线单元6的介质基板61镜像布置。

继续参见图2，如上所述彼此120°间隔布置的这三个介质基板21、以及垂直于其中一个介质基板21的介质基板61彼此是间隔开的。例如，继续参见图2，这三个第一天线单元2的介质基板21和第二天线单元6的介质基板61在反射器4的反射面上的投影彼此间隔开。

进一步，为了从正三棱柱的角度，来描述本发明天线中天线单元阵列的最优选方式，先进行如下定义。即，第一天线单元2和第二天线单元6每个介质基板具有：用以布置主振子和引向器的外侧面、与该外侧面相反的内侧面、以与该外侧面和内侧面均平行且等距的中间平面。基于上述的内侧面、外侧面、以及夹在内外侧面之间的中间平面的定义，继续参见图3，可以将本发明天线的一个天线单元阵列设置为：所述三个第一天线单元的介质基板21的各自中间平面的相反两侧延长面相交构成正三棱柱，第二天线单元的介质基板61的中间平面位于该正三棱柱内的一个角平分面上。

继续参见图2，当三个第一天线单元的介质基板21、以及第二天线单元的介质基板61彼此间隔开，三个第一天线单元的介质基板21各自内侧面中每两个内侧面的中心点之间的直线距离在30-40mm的范围内时，本发明天线具有良好的隔离度。

参见图3和图4，本发明中所有的主振子22、62、以及引向器29、69均为导线，而非现有技术的八木天线的金属管。这些导线可以是铜导线、铝导线或银导线等中任一种。进一步，主振子22、62、以及引向器29、69可以是相同导体材料。

具体地，参见图3示出的一个第一天线单元2，反射器4和引向器29沿着反射面的外法线方向分别位于主振子22的相反两侧。主振子22和引向器29之间的位置关系设置为：沿着垂直于反射器4的反射面的外法线方向远离反射器4的反射面依次布置。每个主振子22由间隔布置的、并且在同一直线上的第一导线23和第二导线25构成，第一天线单元2的引向器29由至少一条一字型导线27构成。实际上，对于一个第一天线单元而言，一字型导线27可以有2-16条，其中5条是优选。每条一字型导线27均平行于同一天线单元中的第一导线23和第二导线25，并且均位于该同一天线单元中主振子22的同一侧。

具体地，参见图4示出的第二天线单元6，主振子62和引向器69之间的位置关系设置为：沿着远离反射器4的反射面依次布置。每个主振子62由间隔布置的、并且在同一直线上的第一导线62和第二导线65构成，第二天线单元6的引向器69由至少一条一字型导线67构成。实际上，对于一个第二天线单元而言，一字型导线67可以有2-16条，其中，当第一天线单元2中一字型导线是5条时，第二天线单元中一字型导线优选为3条。每条一字型导线67均平行于同一天线单元中的第一导线63和第二导线65，并且均位于该同一天线单元中主振子62的同一侧。

从图3和图4可看出，在同一天线单元中，所有的一字型导线沿着垂直于在该同一天线单元中第一导线和第二导线的方向，远离第一导线和第二导线并且依次间隔地布置。

作为一种优选方式，为了与“第一天线单元的工作频段大于第二天线单元的工作频率”相对应，第一天线单元2中的构成引向器29的一字型导线27的数量可以大于第二天线单元6中的构成引向器69的一字型导线67的数量。

在一种优选方式中，如图3所示，第一天线单元2中每条一字型导线27的材料、长度、宽度、厚度均相同；并且第一天线单元2中主振子22的总长度，大于第一天线单元2中每条一字型导线27的长度。如图4示出的，第二天线单元6中每条一字型导线67的材料、长度、宽度、厚度均相同，第二天线单元6中主振子62的总长度，大于第二天线单元6中每条所述一字型导线67的长度。

从图3中还可以看出，第一天线单元2中每条一字型导线27的垂直于其长度方向的中垂线均在同一直线上，并且该中垂线均穿过第一天线单元2中主振子的总长度的中心位置。从图4同样也可以看出，第二天线单元6中每条一字型导线67的垂直于其长度方向的中垂线，均在同一直线上，并且该中垂线也均穿过第二天线单元6中主振子62的总长度的中心位置。

结合图1-图4，这三个第一天线单元2的介质基板21和第二天线单元6的介质基板61可以垂直于反射器4的反射面。例如，介质基板21和介质基板61均为长方形，其长度方向垂直于反射器4的反射面。

另外，本发明中第一天线单元中的介质基板21、和第二天线单元中的介质基板61均为印刷电路板。例如，介质基板21和61可以由FR4材料制成，或者其他现有天线所采用的基板材料制成。至于在相应介质基板21、61上形成相应的引向器和主振子，可以采用现有技术的多种方法。例如，对于在介质基板21、61的表面上镀有导体层，然后选择性地蚀刻该导体层以获得相应的一字型导线、以及第一导线和第二导线。当然，采用其他工艺例如丝印、激光雕刻也制得是可以的。

至于本发明天线的反射器4，如在图2示出的，该反射器4可以为反射板，反射板的反射面为导体反射面，即反射面的材料是导体。导体反射面为铜反射面、铝反射面、合金反射面或银反射面等中任一个。显然可以理解天线中的所有天线单元阵列共用一个所述导体反射面。例如，对于一个天线单元阵列而言，构成这一个天线单元阵列的每个天线单元的介质基板均固定在同一个反射器的反射面侧上。在图2中还示出，天线的反射板优选为圆形反射板，当然形状也可以是圆形之外的其他形状，例如多边形等。

本发明中，第一天线单元可以独立于第二天线单元独立工作，并且可以仅有单个第一天线单元独立工作，例如在参见图1所示的天线中，可以仅有一个第一天线单元在2.4GHZ工作，其他天线单元不工作；同样地，第二天线单元也可以独立于所有第一天线单元独立工作，例如在参见图1所述的天线中，可以仅有第二天线单元在5.8GHZ下工作，其他天线单元不工作。

本发明中，天线单元阵列个数不局限于上述的一个，可以是任意数量，除天线单元阵列的个数不同之外，其余均与本发明前述的具有一个天线单元阵列的情形相同。对于两个以上的天线单元阵列，每两个天线单元阵列之间位置关系可以视具体情况而定，没有特殊要求。另外优选的是，所有天线单元阵列均可以布置在反射器的同一反射面侧。

在实际应用中，本发明前述任一天线用于固定线路的交通系统，例如，地铁交通系统、轻轨交通系统、空运交通系统、海运交通系统、高速公路交通系统、海底隧道交通系统或公交车交通系统等中任一个。显然，本发明的天线可以是地铁无线覆盖车对地系统的网桥天线。本发明天线可以是用于列车信号与外部网络信号之间的桥连以及数据的传输。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (20)

1.一种天线，包括：反射器(4)、以及设于所述反射器(4)的反射面侧的至少一个天线单元阵列，其特征在于：所述天线单元阵列包括三个具有第一工作频段的第一天线单元(2)和至少一个具有第二工作频段的第二天线单元(6)，所述三个第一天线单元(2)围成一周，所述第二天线单元(6)位于所述三个第一天线单元(2)围成的一周之中；

所述第一天线单元(2)和第二天线单元(6)均分别具有垂直地固定在同一所述反射面侧上的介质基板(21、61)、及形成于所述介质基板(21、61)上的主振子(22、62)和引向器(29、69)；

三个第一天线单元的介质基板(21)各自具有的与所述反射面垂直的中垂面汇交于一条线，每相邻两中垂面之间夹角为120°；所述第二天线单元的介质基板(61)垂直于其中一个所述第一天线单元的介质基板(21)；所述三个第一天线单元的介质基板(21)各自内侧面中，每两个内侧面的中心点之间的直线距离在30-40mm的范围内。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

所述三个第一天线单元(2)的介质基板(21)中的另两个介质基板，相对于所述第二天线单元(6)的介质基板(61)镜像布置。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

在每个所述第一天线单元(2)和第二天线单元(6)中，所述主振子(22、62)和引向器(29、69)之间的位置关系设置为：沿着所述反射面的外法线方向远离所述反射器(4)的反射面依次布置。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，

所述主振子(22、62)、以及引向器(29、69)均为导线。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，

所述导线为铜导线、铝导线、银导线或合金导线中任一种。

6.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，

所述主振子(22、62)与所述引向器(29、69)由相同材料的导线构成。

7.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，

每个所述主振子(22、62)由间隔布置的、并且在同一直线上的第一导线(23、63)和第二导线(25、65)构成，

所述第一天线单元的引向器(29)和第二天线单元的引向器(69)均由至少一条一字型导线(27、67)构成，

在同一天线单元中，每条一字型导线均平行于该同一天线单元中的第一导线和第二导线，并且均位于该同一天线单元中主振子的同一侧。

8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，

所述第一天线单元的引向器和第二天线单元的引向器分别均由2-16条所述导线(27、67)构成，

其中，在同一天线单元中，所有的一字型导线沿着垂直于在该同一天线单元中第一导线和第二导线的方向依次间隔地布置。

9.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，

所述第一天线单元(2)中的构成引向器(29)的一字型导线(27)的数量大于所述第二天线单元(6)中的构成引向器(69)的一字型导线(67)的数量。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的天线，其特征在于，

所述第一天线单元(2)中每条一字型导线(27)均相同，

其中，所述第一天线单元(2)中主振子(22)的总长度大于所述第一天线单元(2)中每条所述一字型导线(27)的长度。

11.根据权利要求10所述的天线，其特征在于，

所述第一天线单元(2)中每条一字型导线(27)的垂直于其长度方向的中垂线均在同一直线上，并且均穿过所述第一天线单元(2)中主振子的总长度的中心位置。

12.根据权利要求7-9中任一项所述的天线，其特征在于，

所述第二天线单元(6)中每条一字型导线(67)均相同，

其中，所述第二天线单元(6)中主振子(62)的总长度大于所述第二天线单元(6)中每条所述一字型导线(67)的长度。

13.根据权利要求12所述的天线，其特征在于，

所述第二天线单元(6)中每条一字型导线(67)的垂直于其长度方向的中垂线均在同一直线上，并且均穿过所述第二天线单元(6)中主振子(62)的总长度的中心位置。

14.根据权利要求1、3-9中任一项所述的天线，其特征在于，

所述反射器(4)为反射平板，所述反射板的反射面为导体反射面，所有天线单元阵列共用一个所述导体反射面。

15.根据权利要求1、3-9中任一项所述的天线，其特征在于，

所述天线用于交通系统。

16.根据权利要求1、3-9中任一项所述的天线，其特征在于，

所述第一天线单元(2)的所述第一工作频段、和所述第二天线单元(6)的所述第二工作频段为选自1.8～12GHz的彼此各异的频段。

17.根据权利要求16所述的天线，其特征在于，所述第一工作频段或第二工作频段为4.9GHz～6GHz。

18.根据权利要求17所述的天线，其特征在于，所述第一工作频段或第二工作频段为5GHz～5.9GHz。

19.根据权利要求16所述的天线，其特征在于，所述第一工作频段或第二工作频段为2GHz～2.6GHz。

20.根据权利要求19所述的天线，其特征在于，所述第一工作频段或第二工作频段为2.4GHz～2.5GHz。