CN108923110B - 一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线，包括安装板上设置有若干个WiFi天线和LTE天线，所述WiFi天线包括第一天线单元和第二天线单元，所述LTE天线包括水平天线和垂直天线，所述水平天线设置在安装板上端面一侧，与安装板上端面下侧侧边平行，所述垂直天线与水平天线垂直，所述垂直天线第一天线单元与第二天线单元分隔。本发明要解决的技术问题主要是：发明一种新的客舱覆盖用的天线，针对现有的天线缺陷改进，提升无线设备在飞机上天线覆盖性能，提高设备的电磁兼容性能，保证设备的一致性、可靠性和安装便捷性。

Description

一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线
技术领域
本发明涉及一种机载天线，具体涉及一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线。
背景技术
机载天线通常不但要与机体实现空间的安装位置和结构兼容，而且还要与所有机载天线和机体实现电磁兼容，并与使用环境实现兼容。
目前，现有的机载天线主要包括以下三种：
微带天线。具体的，在一个薄介质基片上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀方法制成一定形状的金属贴片，并利用微带线或同轴探针对贴片馈电，从而形成天线。微带天线具有低剖面、体积小、重量轻、成本低以及易于批量生产等优点，且由于新的馈电理念的出现，其工作频带已经由原来的5～6％提高到20％；然而，微带天线存在承受功率小、抗烧毁能力差以及工作寿命有限等问题。倒L/F、∏形等单极子天线。倒F和倒∏形天线均由倒L天线演变而来。此类天线是利用谐振出现在其电尺寸对应的频点上来实现向外辐射电磁波。单级子天线具有辐射效率高、结构简单、机械强度高、高度低以及功率容量可由设计控制等优点；然而，该类天线的工作频带窄，一般仅能达到5-6％。对称振子天线具有技术成熟、结构简单、馈电方便、频带宽、功率容量大、气动阻力小以及机械强度高等优点。另外，对称振子天线可以用多种结构形式来实现，且单天线增益可以达到2dB，从而可以实现高增益、高带宽以及宽波束的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是天线满足的通信制式较为单一，天线的覆盖范围小，MIMO天线单元的数量较少，采用线缆连接外置天线设备，可导致天线安装位置相对于设备主机位置不固定，目的在于提供一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线，解决上述的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线，包括安装板上设置有若干个WiFi天线和LTE天线，所述WiFi天线包括第一天线单元和第二天线单元，所述LTE天线包括水平天线和垂直天线，所述水平天线设置在安装板上端面一侧，与安装板上端面下侧侧边平行，所述垂直天线与水平天线垂直，所述垂直天线第一天线单元与第二天线单元分隔。本发明要解决的技术问题主要是：发明一种新的客舱覆盖用的天线，针对现有的天线缺陷改进，提升无线设备在飞机上天线覆盖性能，提高设备的电磁兼容性能，保证设备的一致性、可靠性和安装便捷性。主要对第一节所述缺陷进行如下优化：天线同设备主机连接成整体，设备安装时候就可以考虑天线方向性，不用在客舱对多根天线单独寻找安装位置，减小天线尤其是多天线系统由于天线排布引起信号覆盖性能波动和恶化，保证天线覆盖能力的一致性。即采用多种类多组天线相互垂直方式，扩大覆盖性范围，并且扩展多个天线，让频率的范围越大，保证各个设备能够使用。
进一步地，所述WiFi天线的第一天线单元和第二天线单元内设置有若干个天线组，其中第一天线单元内的天线组由上至下相邻两组天线组相互垂直，第二天线单元与第一天线单元对应设置有天线组，第一天线单元与第二天线单元同一水平线上的天线组相互垂直。天线为内置安装，是设备的一个不可分割整体。设备安装时候不用单独考虑主机和天线安装位置和方式，每台不同设备安装后天线性能一致性有保证，无需对每台设备安装单独考虑天线布局。通过集成双WiFi(802.11a/b/g/n和802.11/ac)和LTE 4G的MIMO天线组，大大提升了设备的通信吞吐量。天线组采用平板形式，模块整体高度大幅降低，节约安装空间，提高了可靠性。
进一步地，所述安装板的端面上设置有螺钉孔，通过螺钉孔将安装板固定在机舱内。通过螺钉孔，能够将整个安装板固定在机舱内，避免安装板滑动，对上面的各个天线造成影响，继而影响信号。
进一步地，所述安装板长度不超过200mm，宽度不超过120mm。天线多为带平板反射的偶极子，需要5～10mm的高度，其宽度、长度是为了满足多个天线组的设置而预设的。
进一步地，所述LTE天线频率覆盖范围为0.7～1GHz和1.7～2.7GHz。
所述WiFi天线内的天线为双频微带天线，该天线的频率覆盖范围为2.4～5.8GH和5.15～5.85GHz。WiFi天线组共6个双频微带天线，覆盖2.4～2.5GHz和5.15～5.85GHz，每组3个天线单元。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线，每台不同设备安装后天线性能一致性有保证，无需对每台设备安装单独考虑天线布局；
2、本发明一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线，通过集成双WiFi(802.11a/b/g/n和802.11/ac)和LTE 4G的MIMO天线组，大大提升了设备的通信吞吐量；
3、本发明一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线，天线组采用平板形式，模块整体高度大幅降低，节约安装空间，提高了可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-安装板，11-螺钉孔，2-WiFi天线，21-第一天线单元，22-第二天线单元，23-天线组，3-LTE天线，31-水平天线，32-垂直天线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例一
如图1所示，本发明一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线，包括安装板1上设置有若干个WiFi天线单元阵列组2和LTE天线单元3，所述WiFi天线单元阵列组2内设置有三个WiFi天线21，从上至下相邻的WiFi天线21相互垂直设置，所述LTE天线单元3包括水平天线31和垂直天线32，所述水平天线31设置在安装板1上端面一侧，与安装板1上端面下侧侧边平行，所述垂直天线32与水平天线31垂直，所述垂直天线32左右两侧分别设置有WiFi天线单元阵列组2，相邻的两个WiFi天线单元阵列组2同一水平线上的WiFi天线21相互垂直。本发明要解决的技术问题主要是：发明一种新的客舱覆盖用的天线，针对现有的天线缺陷改进，提升无线设备在飞机上天线覆盖性能，提高设备的电磁兼容性能，保证设备的一致性、可靠性和安装便捷性。主要对第一节所述缺陷进行如下优化：天线同设备主机连接成整体，设备安装时候就可以考虑天线方向性，不用在客舱对多根天线单独寻找安装位置，减小天线尤其是多天线系统由于天线排布引起信号覆盖性能波动和恶化，保证天线覆盖能力的一致性。即采用多种类多组天线相互垂直方式，扩大覆盖性范围，并且扩展多个天线，让频率的范围越大，保证各个设备能够使用。本申请文件采用的排列方式，较原有的机载天线有较大改进。
所述垂直天线32的水平延长线穿过水平天线31中部，所述水平天线31与垂直天线32之间有间隙，间隙长度至少50mm。天线为内置安装，是设备的一个不可分割整体。设备安装时候不用单独考虑主机和天线安装位置和方式，每台不同设备安装后天线性能一致性有保证，无需对每台设备安装单独考虑天线布局。通过集成双WiFi802.11a/b/g/n和802.11/ac和LTE4G的MIMO天线组，大大提升了设备的通信吞吐量。天线组采用平板形式，模块整体高度大幅降低，节约安装空间，提高了可靠性。
目前，整个市面采用的MIMO机载天线都是水平排列，在封闭环境中，这种水平排列的天线组的覆盖范围较小，通常的覆盖长度为前后30米，并且穿透力较差，在一些大型客机上，这种覆盖长度不足以让整个机身都能够获得信号，并且因为机舱内隔墙较多，若没有一个良好的穿透性，其覆盖范围将进一步减小。采用本申请文件中的排列方式，能够最大幅度的提高覆盖面积，其中的LTE天线单元采用双极子振子，通过参差调谐、曲流、耦合馈电等技术的组合，实现LTE频段覆盖。WiFi天线单元组通过平衡微带线连接双频(低频、高频)辐射单元实现双频段内较高增益和全向性。
本申请文件中，以安装板上的垂直天线32为界，左右两侧分别装的WiFi天线组，天线组中采用两种不同制式的WiFi天线，水平安装的为制式一的天线，垂直安装的为制式二的天线，制式一与制式二交替设置，其中左侧安装的WiFi天线从上至下为制式一天线、制式二天线、制式一天线，右侧安装的WiFi天线从上至下为制式二天线、制式一天线、制式二天线，采用这种方式设置，能够让每个WiFi天线在水平方向和垂直方向都不会被正交极化干扰，通过LTE天线隔离，理论上左右两侧制式一天线相互间最优角度为90度，但是在平面上无法做到，所以，采用等腰三角形顶点安装制式一天线，能够在平面中让制一天线能够最大化的发挥功效。制式二天线也是相同的问题，所以采用相同的方式进行定位安装，在整体上，使得每个单独的天线不会受到相邻的天线正交极化影响，能够在提高频率接收范围的同时，使得天线的覆盖范围增大。
实施例二
所述安装板1的端面上设置有螺钉孔11，通过螺钉孔11将安装板1固定在机舱内。通过螺钉孔，能够将整个安装板固定在机舱内，避免安装板滑动，对上面的各个天线造成影响，继而影响信号。
所述安装板1长度至少为200mm，宽度至少为120mm。天线多为带平板反射的偶极子，需要5～10mm的高度，其宽度、长度是为了满足多个天线组的设置而预设的。
所述LTE水平天线31和LTE垂直天线32频率覆盖范围为0.7～1GHz和1.7～2.7GHz。
WiFi天线单元阵列组共6个双频微带天线，覆盖2.4～2.5GHz和5.15～5.85GHz，每组3个天线单元。
实施例三
本实施例在实施例一基础上进行优化，通过扩展安装板长度，在安装板上安装不同频率的WiFi天线单元阵列组，能够有效的提高整个机载天线的频率覆盖范围和影响范围，并且采用图1的排列方式，能够有效的让天线回波进行相互影响，增加穿透效果，能够覆盖整个机舱，并能够有效穿透面墙。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线，其特征在于，包括安装板(1)上设置有若干个WiFi天线(2)和LTE天线(3)，所述WiFi天线包括第一天线单元(21)和第二天线单元(22)，所述LTE天线(3)包括水平天线(31)和垂直天线(32)，所述水平天线(31)设置在安装板(1)上端面一侧，与安装板(1)上端面下侧侧边平行，所述垂直天线(32)与水平天线(31)垂直，所述垂直天线(32)将第一天线单元(21)与第二天线单元(22)分隔；
其中，所述WiFi天线(2)的第一天线单元(21)和第二天线单元(22)内设置有若干个天线组(23)，其中第一天线单元(21)内的天线组(23)由上至下相邻两组天线组(23)相互垂直，第二天线单元(22)与第一天线单元对应设置有天线组(23)，第一天线单元(21)与第二天线单元(22)同一水平线上的天线组(23)相互垂直；
所述安装板(1)的端面上设置有螺钉孔(11)，通过螺钉孔(11)将安装板(1)固定在机舱内；
所述安装板(1)长度不超过200mm，宽度不超过120mm。
2.根据权利要求1所述的一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线，其特征在于，所述LTE天线(3)频率覆盖范围为0.7～1GHz和1.7～2.7GHz。
3.根据权利要求1所述的一种采用WiFi和LTE的MIMO机载天线，其特征在于，所述WiFi天线(2)内的天线为双频微带天线，该天线的频率覆盖范围为2.4～2.5GHz和5.15～5.8GHz。
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