CN108666749B - 一种天线单元及mimo天线系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线单元及MIMO天线系统，天线单元包括基板，设置在基板上表面的第一天线和第二天线，所述第一天线包括第一天线辐射体和第一馈线，所述第一馈线的一端连接所述第一天线辐射体的馈线接头，所述第一馈线的另一端为馈电端，所述第二天线包括第二天线辐射体和第二馈线，所述第二馈线的一端连接所述第二天线辐射体的馈线接头，所述第二馈线的另一端为馈电端；设置在所述基板的边沿处的馈线固定装置，所述第一馈线的馈电端和所述第二馈线的馈电端分别固定在所述馈线固定装置上并延伸出所述馈线固定装置。本发明的天线单元上集成了两个天线，每个天线设有独立的馈线，本发明的天线单元的隔离度得到极大的改善，信道之间的干扰被有效降低。

Description

一种天线单元及MIMO天线系统

技术领域

本发明涉及天线领域，特别是涉及MIMO天线系统。

背景技术

天线系统是通信系统组成中必不可少的。在现有的无线通信中，单天线分别用于发射源和接收端，这种系统叫做单发单收(single input single output，SISO)。这样的系统容易发生多径效应从而产生问题。当电磁波遇到丘陵、峡谷、建筑、电线电缆等障碍物时，会发生反射、绕射、散射等问题，因此电磁波会以多个路径到达目的地。散射信号的延迟会导致信号衰落、边缘掉话(悬崖效应)以及间歇性接收(如同尖桩篱栅的形态)。在数字通信系统中，例如互联网，这会导致数据传输速率下降，而且会增加系统误码率。

智能天线的使用可以减少或消除多径传输带来的烦恼。智能天线是数字无线通信天线统，其采用了在所述发射源(发射器)和所述接收端(接收器)的分集效应的优点。分集效应引入多无线电波的传输和/或接收以提高数据传输速度，并减少系统误码率。智能天线也可以被称为自适应天线阵、多天线、多收多发(Multiple input/Multiple output，简称MIMO)，它利用智能信号处理算法来识别空间信号的波达方向，并利用该波达方向计算出天线波束的矢量，利用控制单元控制所述天线波束可以追踪和定位一个移动目标。

现有的MIMO天线普遍存在隔离度差、信道干扰大的问题，这大大限制了MIMO技术在无线通信领域中的应用。

发明内容

本章节总结了现有公开的一些方面，并简单的介绍一些优选实施例。本章节的简化或者省略和在摘要或者标题中的说明一样可能会避开隐藏本章节、摘要和标题的目的。这些简化或者省略并非想要限定现有公开的范围。

本发明一方面提供了一种天线单元，其包括：基板、设置在所述基板上表面的第一天线和第二天线，和设置在所述基板的边沿处的馈线固定装置。所述第一天线包括第一天线辐射体和第一馈线，所述第一馈线的一端连接所述第一天线辐射体的馈线接头，所述第一馈线的另一端为馈电端，所述第二天线包括第二天线辐射体和第二馈线，所述第二馈线的一端连接所述第二天线辐射体的馈线接头，所述第二馈线的另一端为馈电端。所述第一馈线的馈电端和所述第二馈线的馈电端分别贯穿固定在所述馈线固定装置上并延伸出所述馈线固定装置。

本发明提供的天线单元实际上是一个最基本的天线阵列，其上集成了两个天线(即：第一天线和第二天线)，第一天线和第二天线能工作于不同的信道。且第一天线和第二天线各自设有独立的馈线(即：第一馈线和第二馈线)。由于，第一天线和第二天线的馈线相互隔离，因此，第一天线和第二天线之间的隔离度得到极大的改善，信道之间的干扰被有效降低。

根据本发明的一个实施方式，所述基板的形状为矩形，所述第一天线和所述第二天线沿所述基板的长边中心线依次设置在所述基板的上表面。该实方式中，第一天线和第二天线以串行的方式排列在所述基板上，因此在实际应用中，第一天线和第二天线被同时作为水平极化天线或垂直极化天线使用。更具体的：在一个实施例中，所述馈线固定装置设置在所述基板的其中一条长边的中间位置处，所述第一天线和所述第二天线镜像对称地设置在所述基板的短边中心线的两侧，且所述第一天线的馈线接头与所述第二天线的馈线接头均朝向所述馈线固定装置。在另一个实施例中，所述馈线固定装置设置在所述基板的其中一条短边的中心位置处；所述第一天线的馈线接头和所述第二天线的馈线接头均朝向所述馈线固定装置。

根据本发明的一个实施方式，所述基板的形状为“L”形，所述基板包括相互垂直的横向基板和竖向基板，所述馈线固定装置设置在所述基板的外侧边沿并靠近所述横向基板和所述竖向基板的衔接处；所述第一天线竖向设置在所述竖向基板上，所述第二天线横向设置在所述横向基板上，所述第一天线的馈线接头与所述第二天线的馈线接头均朝向所述馈线固定装置。该实施方式中，第一天线和第二天线以相互垂直的方式排列在所述基板上，因此在实际应用中，第一天线和第二天线可以被分别作为水平极化天线和垂直极化天线使用。

根据本发明的一个实施方式，所述第一天线及所述第二天线均为全向天线。

根据本发明的一个实施方式，所述第一天线及所述第二天线均为定向天线。

本发明另一方面提供了一种MIMO天线系统，其包括集总元件及由至少两个天线单元集合而成的集成天线阵列。其中：所述天线单元包括基板、设置在所述基板上表面的第一天线和第二天线、设置在所述基板的边沿处的馈线固定装置，所述第一天线包括第一天线辐射体和第一馈线，所述第一馈线的一端连接所述第一天线辐射体的馈线接头，所述第一馈线的另一端为馈电端，所述第二天线包括第二天线辐射体和第二馈线，所述第二馈线的一端连接所述第二天线辐射体的馈线接头，所述第二馈线的另一端为馈电端。所述第一馈线的馈电端和所述第二馈线的馈电端分别贯穿固定在所述馈线固定装置上并延伸出所述馈线固定装置。所述天线单元的第一馈线及第二馈线的馈电端均连接至所述集总元件。

本发明所提供的MIMO天线系统是由若干独立的天线单元组装而成的天线阵列，经集总元件将本发明的MIMO天线系统连接至无线收发机，从而实现多个信道的多收多发功能。根据不同的无线收发机的工作频段，可以对天线单元的数量及组装方式进行灵活调整，从而组装出相应的MIMO天线系统。由于，各天线单元上的第一天线和第二天线均设有独立的馈线，因此本发明的MIMO天线系统的隔离度得到极大的改善，信道之间的干扰被有效降低。

附图说明

图1为实施例1中本发明提供的天线单元的结构示意图；

图2为实施例2中本发明提供的天线单元的结构示意图；

图3为实施例3中本发明提供的天线单元的结构示意图；

图4为实施例4中本发明提供的MIMO天线系统的结构示意图；

图5为实施例5中本发明提供的MIMO天线系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来呈现，其直接或间接地模拟本发明中的技术方案的运作。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。

此处所述的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特征、结构或特性至少可包含于本发明至少一个实现方式中。在本发明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成本发明的限制。

现有的MIMO天线普遍存在隔离度差、信道干扰大的问题，这大大限制了MIMO技术在无线通信领域中的应用。因此，运营商一直在寻找一种能够提升天线隔离度、降低信道干扰的天线单元。

本发明一方面提供了一种天线单元，其包括基板，基板的上表面上设置有两个天线，分别为第一天线和第二天线，基板的边沿处设置有馈线固定装置。两个天线分别由一天线辐射体和一馈线构成，馈线的一端连接在对应的天线辐射体的馈线接头上，馈线的另一端为馈电端。两根馈线的馈电端分别贯穿固定在馈线固定装置上并延伸出馈线固定装置。

在不同的实施例中，第一天线和第二天线可以是全向天线，也可以是定向天线。可见，本发明的天线单元，其基板上集成了有两个独立的天线结构，且每个天线各自设有独立的馈线，因此，本发明的天线单元的隔离度得到极大的改善，信道之间的干扰被有效降低。

参照附图说明，下文将列举三个实施例，对本发明中的天线单元的具体结构进行示例性描述，其中的数字标号会在多个图中出现多次。

实施例1：

如图1所示，实施例1提供了一种天线单元100，其包括矩形形状的基板1、设置在基板1上的第一天线2、第二天线3和馈线固定装置8。其中：第一天线2和第二天线3沿基板1的长边中心线(图1中的水平虚线所示)依次设置在基板1的上表面，且第一天线2和第二天线3镜像对称地设置在基板1的短边中心线(图1中的竖直虚线所示)的两侧，馈线固定装置8则设置在基板1的其中一条长边的中心位置处。

第一天线2包括第一天线辐射体和第一馈线7，第一馈线7的一端连接第一天线辐射体的馈线接头4，第一馈线7的另一端为馈电端。第二天线3包括第二天线辐射体和第二馈线6，第二馈线6的一端连接第二天线辐射体的馈线接头5，第二馈线6的另一端为馈电端。第一天线2的馈线接头4与第二天线3的馈线接头5均朝向馈线固定装置8。

第一馈线7的馈电端和所述第二馈线6的馈电端分别贯穿固定在馈线固定装置8上并延伸出馈线固定装置8。

实施例2：

如图2所示，实施例2提供了一种天线单元200，该天线单元200的结构与实施例1中的天线单元100的结构基本相同，其基板1为矩形形状，第一天线2和第二天线3沿基板1的长边中心线依次设置在基板1的上表面。

与实施例1不同的是，实施例2中，馈线固定装置8设置在基板1的其中一条短边的中心位置处，第一天线2的馈线接头4与第二天线3的馈线接头5均朝向馈线固定装置8。

实施例1和实施例2中，第一天线2和第二天线3以串行的方式排列在基板1上，因此在实际应用中，第一天线2和第二天线3均被作为水平极化天线或垂直极化天线使用。

实施例3：

如图3所示，实施例3提供了一种天线单元300，其包括“L”形形状的基板1，基板1包括相互垂直的横向基板1a和竖向基板1b。馈线固定装置8设置在基板1的外侧边沿并靠近横向基板1a和竖向基板1b的衔接处。

第一天线2竖向设置在竖向基板1b上，第二天线3横向设置在横向基板1a上，第一天线2的馈线接头4和第二天线3的馈线接头5均朝向馈线固定装置8。

实施例3中，第一天线2和第二天线3以相互垂直的方式排列在基板1上，因此在实际应用中，第一天线2和第二天线3可以被分别作为垂直极化天线和水平极化天线使用。

本发明另一方面提供了一种MIMO天线系统，其包括集总元件由至少两个天线单元集合而成的集成天线阵列，其中的天线单元为实施例1、实施例2及实施例3提供的天线单元。各所述天线单元的第一馈线及第二馈线的馈电端均连接至所述集总元件。

本发明所提供的MIMO天线系统是由至少两个独立的天线单元组装而成的天线阵列，经集总元件将本发明的MIMO天线系统连接至无线收发机，从而实现针对多个信道的多收多发功能。

根据不同的无线收发机的工作频段，可以对天线单元的数量及组装方式进行灵活调整，从而组装出相应的MIMO天线系统。由于，各天线单元上的第一天线和第二天线均设有独立的馈线，因此本发明的MIMO天线系统的隔离度得到极大的改善，信道之间的干扰被有效降低。

参照附图说明，下文将列举两个实施例，对本发明中的MIMO天线系统的结构进行示例性描述。

实施例4：

如图4所示，实施例4提供了一种MIMO天线系统400，该天线系统400由两个天线单元300组装而成，两个个天线单元300的馈线固定装置8均连接至总集元件(未图示)上并使得天线系统400整体上呈十字状结构。

MIMO天线系统400为2×2MIMO天线系统，其包括两个水平极化天线和两个竖直极化天线。

实施例5：

如图5所示，实施例5提供了一种MIMO天线系统500，该天线系统500由四个天线单元200组装而成，四个天线单元200的馈线固定装置8均连接至总集元件上并使得天线系统500整体上呈十字状结构。

MIMO天线系统500为4×4MIMO天线系统，其包括4个水平极化天线和4个竖直极化天线。

在其他一些实施例中，根据无线收发机的工作频段，可以对所采用的天线单元的数量及组装方式进行灵活调整，从而组装出不同的、更加复杂的MIMO天线系统。当然，其中的天线单元可以具有相同的结构(如：均为实施例1中的天线单元100)，也可以具有不同的结构(如：其中一些天线单元为实施例1中的天线单元，另一些天线单元为实施例2和/或实施例3中的天线单元)。

上文对本发明进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本发明的保护范围。本发明所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。

Claims (4)

1.一种天线单元，其特征在于，其包括：

基板，

设置在所述基板上表面的第一天线和第二天线，所述第一天线包括第一天线辐射体和第一馈线，所述第一馈线的一端连接所述第一天线辐射体的馈线接头，所述第一馈线的另一端为馈电端，所述第二天线包括第二天线辐射体和第二馈线，所述第二馈线的一端连接所述第二天线辐射体的馈线接头，所述第二馈线的另一端为馈电端；

设置在所述基板的边沿处的馈线固定装置；

所述第一馈线的馈电端和所述第二馈线的馈电端分别贯穿固定在所述馈线固定装置上并延伸出所述馈线固定装置；

所述基板的形状为“L”形，所述基板包括相互垂直的横向基板和竖向基板，所述馈线固定装置设置在所述基板的外侧边沿并靠近所述横向基板和所述竖向基板的衔接处；

所述第一天线竖向设置在所述竖向基板上，所述第二天线横向设置在所述横向基板上，所述第一天线的馈线接头与所述第二天线的馈线接头均朝向所述馈线固定装置。

2.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于：所述第一天线及所述第二天线为全向天线。

3.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于：所述第一天线及所述第二天线为定向天线。

4.一种MIMO天线系统，其特征在于：其包括：

集总元件；

由至少两个天线单元集合而成的集成天线阵列，所述天线单元采用权利要求1中的所述天线单元，其中各所述天线单元的第一馈线及第二馈线的馈电端均连接至所述集总元件。

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