CN106169643A - 一种无线室外点对点双极化ap天线 - Google Patents

一种无线室外点对点双极化ap天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无线室外点对点双极化AP天线，其包括金属底板、馈电网络、两个金属贴片组、两种多个金属柱。馈电网络设置在金属底板的正上方且距离一个间距一。金属贴片组一设置在馈电网络的正上方且距离一个间距二，并包括呈阵列式排布的多个金属贴片一。金属贴片组二包括与多个金属贴片一相对应也呈阵列式排布的多个金属贴片二，且分别位于相应金属贴片一的正上方且距离一个间距三，每个金属贴片二在馈电网络上的正投影面积大于相应金属贴片一在馈电网络上的正投影面积。金属贴片二、金属贴片一通过相应的金属柱一与金属底板达成电性连接。每个金属贴片二通过相应的一对金属柱二分别与水平极化馈电网络、垂直极化馈电网络达成电性连接。

Description

一种无线室外点对点双极化AP天线
技术领域
本发明涉及一种天线，特别是一种无线室外点对点双极化AP天线。
背景技术
随着无线技术的快速发展，有线网络布局越来越少，为了实现室外无线网络布局，需要设计室外无线点对点高增益定向天线，天线的设计与无线通信距离息息相关，其辐射方向图、增益、天线带宽、阻抗匹配、尺寸、结构和成本均是影响天线的设计重要因素。因此，该小型化无线室外点对点双极化天线需要满足多极化，高增益，宽频段，小型化，结构简单，易安装等要求。利用多极化天线可以提高天线分集增益，提高无线网络吞吐量，高增益天线可以提高网络覆盖范围，宽频段可以满足日益增加的通信频段，结构简单和小型化可以让产品的外观更漂亮，且降低加工成本，同时易安装会降低安装错误以及安装成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种无线室外点对点双极化AP天线，其具有结构简单，易安装，低成本，小尺寸，宽频段，高增益。
本发明的解决方案是：一种无线室外点对点双极化AP天线，其包括：金属底板；馈电网络，其设置在金属底板的正上方且距离一个间距一，且包括水平极化馈电网络和垂直极化馈电网络；金属贴片组一，其设置在馈电网络的正上方且距离一个间距二，并包括呈阵列式排布的多个金属贴片一；金属贴片组二，其包括呈阵列式排布的多个金属贴片二，多个金属贴片二与多个金属贴片一相对应，且分别位于相应金属贴片一的正上方且距离一个间距三，每个金属贴片二在馈电网络上的正投影面积大于相应金属贴片一在馈电网络上的正投影面积；多个金属柱一，其与多个金属贴片二相对应，且分别穿过相应的金属贴片二、金属贴片一且穿过馈电网络的镂空区而固定在金属底板上，多个金属贴片二、多个金属贴片一通过相应的金属柱一与金属底板达成电性连接；多对金属柱二，其与多个金属贴片二相对应，每个金属贴片二通过相应的一对金属柱二分别与水平极化馈电网络、垂直极化馈电网络达成电性连接。
作为上述方案的进一步改进，多个金属柱一分别穿过相应的金属贴片二、金属贴片一的中心。
作为上述方案的进一步改进，金属贴片一、金属贴片二均为圆形贴片，金属贴片二的直径大于金属贴片一的直径。
作为上述方案的进一步改进，多个金属贴片一组成的阵列和多个金属贴片二组成的阵列，这两个阵列中的各金属贴片均在横向和纵向分别相距一定的间距四和间距五。
作为上述方案的进一步改进，所述金属贴片组一为呈阵列式排布的2×4个金属贴片一；所述金属贴片组二为呈阵列式排布的2×4个金属贴片二。
作为上述方案的进一步改进，水平极化馈电网络、垂直极化馈电网络均采用阶梯形渐变金属结构，分别设置信号馈入点。
进一步地，在每个信号馈入点上设置馈电网络端口，每个馈电网络端口采用同轴线电性连接到一个天线应用系统的射频输出端口。
作为上述方案的进一步改进，金属底板、馈电网络、金属贴片组一、金属贴片组二、金属柱一、金属柱二均采用铝材料制成。
作为上述方案的进一步改进，所述间距一为1mm；所述间距二为1mm；所述间距三为2mm。
进一步地，金属底板、馈电网络、金属贴片一、金属贴片二的厚度均为0.5mm；金属柱一的半径为1mm，高为4mm；金属柱二的半径为0.5mm，高为3mm。
本发明的设计使所述室外无线点对点定向AP天线的阻抗特性、天线增益、驻波比、前后比、隔离度、E面和H面3dB波瓣宽度等性能参数满足要求，属于一种低成本、高通信效率、高通信容量、高抗干扰性能的定向AP天线。所述定向AP天线的工作频段为5.15～5.85GHz；增益大于16dBi；驻波比小于2；端口隔离度小于-40dB；前后比大于-25dB；特性阻抗为50Ω；极化方式为水平极化和垂直极化；接头方式为IPX带射频屏蔽线，且屏蔽线长度可选。
附图说明
图1是本发明的无线室外点对点双极化AP天线的结构示意图。
图2是图1中天线的金属底板1和金属柱一10的俯视图。
图3是图1中天线的馈电网络2的俯视图。
图4是图1中天线的金属贴片一3、金属柱一10和金属柱二20的俯视图。
图5是图1中天线的金属贴片二4和金属柱一10的俯视图。
图6是图1中天线的仿真效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本实施例的无线室外点对点双极化AP天线包括金属底板1、馈电网络2、金属贴片组一、金属贴片组二、多个金属柱一10、多个金属柱二20、以及将上述这些部件定位在一起的绝缘件(图未示)。金属底板1、馈电网络2、金属贴片组一、金属贴片组二、金属柱一10、金属柱二20均可采用铝材料制成。
金属贴片组一包括呈阵列式排布的多个金属贴片一3，金属贴片组二包括呈阵列式排布的多个金属贴片二4。在本实施例中，举例如下：所述天线工作频带为5.15～5.85GHz，金属贴片组一为呈阵列式排布的2×4个金属贴片一3；所述金属贴片组二为呈阵列式排布的2×4个金属贴片二4。
请结合图2、图3、图4及图5，馈电网络2设置在金属底板1的正上方且距离一个间距一，且包括水平极化馈电网络21和垂直极化馈电网络22。水平极化馈电网络21、垂直极化馈电网络22均可采用阶梯形渐变金属结构，设计成多段阶梯形馈电网络，分别设置信号馈入点。在两个信号馈入点上可分别设置馈电网络端口201、202，每个馈电网络端口可采用同轴线电性连接到一个天线应用系统的射频输出端口。
金属贴片组一设置在馈电网络2的正上方且距离一个间距二，多个金属贴片二4与多个金属贴片一3相对应，且分别位于相应金属贴片一3的正上方且距离一个间距三。每个金属贴片二4在馈电网络2上的正投影面积大于相应金属贴片一3在馈电网络2上的正投影面积。多个金属贴片一3组成的阵列和多个金属贴片二4组成的阵列，这两个阵列中的各金属贴片可均在横向和纵向分别相距一定的间距四和间距五。
多个金属柱一10与多个金属贴片二4相对应，且分别穿过相应的金属贴片二4、金属贴片一3且穿过馈电网络2的镂空区而固定在金属底板1上，多个金属贴片二4、多个金属贴片一3通过相应的金属柱一10与金属底板1达成电性连接。在本实施例中，多个金属柱一10分别穿过相应的金属贴片二4、金属贴片一3的中心。金属贴片一3、金属贴片二4均可为圆形贴片，金属贴片二4的直径大于金属贴片一3的直径。
多对金属柱二20，其与多个金属贴片二4相对应，每个金属贴片二4通过相应的一对金属柱二20分别与水平极化馈电网络21、垂直极化馈电网络22达成电性连接。
本发明可通过设定所述金属贴片3和金属贴片4特定的尺寸和水平极化馈电网络21和垂直极化馈电网络22，使之与馈线阻抗相匹配，提高所述天线辐射性能，达到通信性能良好的目的。
综上所述，本发明小型化无线室外点对点双极化定向AP天线包括金属地板1、设置于相距一定间距所述金属地板1的正上面的馈电网络2、设置于相距一定间距馈电网络2的正上面金属贴片一3、设置于相距一定间距金属贴片一3的正上面金属贴片二4。金属贴片一3包括8个相同单元，8个相同单元按2行4列形式分别间隔一定间距排列，金属贴片二4包括8个相同单元，8个相同单元按2行4列形式分别间隔一定间距排列，金属贴片一3的每单元中心和金属贴片二4每单元中心通过所述金属柱一10电连接到金属地板1，所述馈电网络2通过金属柱二20电连接到金属贴片二4，金属贴片一3单元和金属贴片二4的单元设置为圆形，通过设定金属贴片一3和金属贴片二4特定的尺寸以及水平极化馈电网络201和所述垂直极化馈电网络202，通过金属贴片一3和金属贴片二4形成叠层结构，可以拓展天线的阻抗带宽，同时还能提高天线的增益，提高天线的通信抗干扰能力，通过设计阶梯形天线馈电网络，使其与同轴馈线匹配(图中未画出馈线)，达到良好的通信性能。
在本实施例中，金属地板1的尺寸为182×83mm2，馈电网络2距所述金属地板1正上面1mm，金属贴片一3的下表面距馈电网络2的上表面正上面1mm，金属贴片二4的下表面距金属贴片一3的上表面正上面2mm，金属柱一10的半径为1mm，高为4mm，金属柱二20的半径为0.5mm，高为3mm。
金属贴片一3的每单元尺寸半径可为8mm，形成2行4列的排列方式，行间距为33mm，列间距为42mm；金属贴片二4的每单元尺寸半径可为13mm，形成2行4列的排列方式，行间距为33mm，列间距为42mm。
在距金属地板1的上表面1mm处设置水平极化馈电网络21和垂直极化馈电网络22，分别通过多段0.25λ阶梯形馈电网络以及特定的尺寸与特性阻抗为50Ω的同轴线缆在两个信号馈入端口201、202电连接。
金属地板1，馈电网络2，金属贴片一3，金属贴片二4其金属材料均可为铝，厚度可为0.5mm。金属柱一10和金属柱二20其金属材料均可为铝，其半径可分别为13mm和8mm。以上所述金属表面处理均可沉锡。
本发明的设计使所述室外无线点对点定向AP天线的阻抗特性、天线增益、驻波比、前后比、隔离度、E面和H面3dB波瓣宽度等性能参数满足要求，从而得到一种低成本、高通信效率、高通信容量、高抗干扰性能的定向AP天线。所述定向AP天线的工作频段为5.15～5.85GHz；增益大于16dBi；驻波比小于2；端口隔离度小于-40dB；前后比大于-25dB；特性阻抗为50Ω；极化方式为水平极化和垂直极化；接头方式为IPX带射频屏蔽线，且屏蔽线长度可选。本实施例将所述的尺寸固定，使其成本达到最低，安装简单，通信性能良好，其定向AP天线的部分仿真结果如图6所示。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无线室外点对点双极化AP天线，其包括：
金属底板(1)；
馈电网络(2)，其设置在金属底板(1)的正上方且距离一个间距一，且包括水平极化馈电网络(21)和垂直极化馈电网络(22)；
其特征在于：
所述无线室外点对点双极化AP天线还包括：
金属贴片组一，其设置在馈电网络(2)的正上方且距离一个间距二，并包括呈阵列式排布的多个金属贴片一(3)；
金属贴片组二，其包括呈阵列式排布的多个金属贴片二(4)，多个金属贴片二(4)与多个金属贴片一(3)相对应，且分别位于相应金属贴片一(3)的正上方且距离一个间距三，每个金属贴片二(4)在馈电网络(2)上的正投影面积大于相应金属贴片一(3)在馈电网络(2)上的正投影面积；
多个金属柱一(10)，其与多个金属贴片二(4)相对应，且分别穿过相应的金属贴片二(4)、金属贴片一(3)且穿过馈电网络(2)的镂空区而固定在金属底板(1)上，多个金属贴片二(4)、多个金属贴片一(3)通过相应的金属柱一(10)与金属底板(1)达成电性连接；
多对金属柱二(20)，其与多个金属贴片二(4)相对应，每个金属贴片二(4)通过相应的一对金属柱二(20)分别与水平极化馈电网络(21)、垂直极化馈电网络(22)达成电性连接。
2.如权利要求1所述的无线室外点对点双极化AP天线，其特征在于：多个金属柱一(10)分别穿过相应的金属贴片二(4)、金属贴片一(3)的中心。
3.如权利要求1所述的无线室外点对点双极化AP天线，其特征在于：金属贴片一(3)、金属贴片二(4)均为圆形贴片，金属贴片二(4)的直径大于金属贴片一(3)的直径。
4.如权利要求1所述的无线室外点对点双极化AP天线，其特征在于：多个金属贴片一(3)组成的阵列和多个金属贴片二(4)组成的阵列，这两个阵列中的各金属贴片均在横向和纵向分别相距一定的间距四和间距五。
5.如权利要求1所述的无线室外点对点双极化AP天线，其特征在于：所述金属贴片组一为呈阵列式排布的2×4个金属贴片一(3)；所述金属贴片组二为呈阵列式排布的2×4个金属贴片二(4)。
6.如权利要求1所述的无线室外点对点双极化AP天线，其特征在于：水平极化馈电网络(21)、垂直极化馈电网络(22)均采用阶梯形渐变金属结构，分别设置信号馈入点。
7.如权利要求6所述的无线室外点对点双极化AP天线，其特征在于：在每个信号馈入点上设置馈电网络端口，每个馈电网络端口采用同轴线电性连接到一个天线应用系统的射频输出端口。
8.如权利要求1所述的无线室外点对点双极化AP天线，其特征在于：金属底板(1)、馈电网络(2)、金属贴片组一、金属贴片组二、金属柱一(10)、金属柱二(20)均采用铝材料制成。
9.如权利要求1所述的无线室外点对点双极化AP天线，其特征在于：所述间距一为1mm；所述间距二为1mm；所述间距三为2mm。
10.如权利要求9所述的无线室外点对点双极化AP天线，其特征在于：金属底板(1)、馈电网络(2)、金属贴片一(3)、金属贴片二(4)的厚度均为0.5mm；金属柱一(10)的半径为1mm，高为4mm；金属柱二(20)的半径为0.5mm，高为3mm。
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