CN113314830A - 多通道无线信号收发设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种多通道无线信号收发设备，包括高增益天线装置、天线开关装置、信号处理装置和控制器，高增益天线装置包括基板以及两个或两个以上的立体天线，立体天线包括双极化八木天线和/或双极化对数周期天线。双极化八木天线包括天线轴向杆、双极化反射器、双极化有源振子和双极化引向器，双极化对数周期天线包括四根集合线组成的天线主体，集合线上紧贴设置的馈电同轴线以及集合线上的若干交替等间距平行设置的多个天线振子，同时馈电同轴线穿过集合线上的通孔连接至集合线相对的另一集合线。将高增益天线装置设计为立体结构，进而提高了天线整体增益，提高了多通道无线信号收发设备的使用可靠性。

Description

多通道无线信号收发设备

技术领域

本申请涉及无线技术领域，特别是涉及一种多通道无线信号收发设备。

背景技术

WIFI是创建于IEEE 802.11标准的无线局域网技术，改善了基于该标准的无线网络产品之间的互通性。WIFI属于短距离的无线技术，具有传输速度快、发射功率小且无需布线等优点，可以满足个人和社会信息化的需求，在信号较弱的情况下，带宽可自动调整，有效保证网络的稳定性和可靠性。

传统的WIFI信号传输装置传输的WIFI信号的覆盖范围有限，用户在超出WIFI的覆盖范围之外的区域无法接收到WIFI信号，影响用户的正常使用，可靠性低。

发明内容

基于此，有必要针对传统的WIFI信号传输装置可靠性低的问题，提供一种多通道无线信号收发设备。

一种多通道无线信号收发设备，包括高增益天线装置、天线开关装置、信号处理装置和控制器，所述高增益天线装置包括基板以及两个或两个以上的立体天线，各所述立体天线均设置于所述基板；所述天线开关装置和所述信号处理装置的数量相同且均为两个或两个以上，各所述天线开关装置分别连接对应的立体天线，各所述信号处理装置分别连接对应的天线开关装置，并连接所述控制器；所述立体天线包括双极化八木天线和/或双极化对数周期天线；其中：

所述双极化八木天线，包括天线轴向杆、双极化反射器、双极化有源振子和双极化引向器，所述双极化反射器、所述双极化有源振子和所述双极化引向器依次设置在所述天线轴向杆上；所述双极化反射器设置于所述天线轴向杆的第一端，所述双极化引向器设置在所述天线轴向杆的第二端；

所述双极化引向器包括正交设置的第一引向器和第二引向器，所述第一引向器和第二引向器包括若干根设置在所述天线轴向杆上的金属件，各所述金属件与所述天线轴向杆垂直，垂足与金属件中点重合，每一金属件的长度比与其相邻并靠近所述双极化有源振子的金属件短，且所述第一引向器和所述第二引向器正交组成所述双极化引向器时，每两根具有相同长度的金属件都保持正交并处于同一平面内；

所述双极化反射器包括正交设置的第一反射器和第二反射器，所述第一反射器和所述第二反射器分别包括一根设置在所述天线轴向杆两侧的金属件，所述双极化反射器的金属件与所述天线轴向杆垂直，垂足与金属件中点重合，且所述第一反射器与所述第一引向器处于同一平面内，所述第二反射器与所述第二引向器处于同一平面内，所述双极化反射器的金属件长度长于所述双极化引向器任意一根金属件的长度；

所述双极化有源振子包括正交设置的两个单极化有源振子即第一有源振子和第二有源振子，所述第一有源振子和所述第二有源振子分别由两根对称设置在所述天线轴向杆两侧的L型金属件组成，L型金属件的其中一臂为连接臂，贴合在所述天线轴向杆上，且连接臂的端口与所述双极化反射器连接，另一臂为功能臂，所述功能臂的长度长于所述引向器的长度，短于所述反射器的长度；同时所述第一有源振子与所述第一反射器处于同一平面内，所述第二有源振子与所述第二反射器处于同一平面内；

所述双极化对数周期天线，包括：

天线主体，包括围绕一空间轴线依次设置的四根相同的集合线即第一集合线、第二集合线、第三集合线、第四集合线，所述第一集合线与所述第三集合线相对设置，所述第二集合线与所述第四集合线相对设置，所述第一集合线的中点与所述第三集合线的中点之间的连线垂直于所述第二集合线中点与所述第四集合线中点之间的连线，且垂足在所述空间轴线上，所述第一集合线、第二集合线、第三集合线、第四集合线均包括第一端和第二端；所述第一集合线上设置有若干个天线振子，所述天线振子从所述第一集合线的第一端向第二端的方向依次等间距地交替设置在所述第一集合线相对于所述空间轴线方向的两侧，且越靠近所述第一集合线的第二端的天线振子长度越短，所述第一集合线上的所有天线振子相互平行且处于同一平面；所述第二集合线、第三集合线、第四集合线上也分别设置有若干个天线振子，设置方式与所述第一集合线的天线振子设置方式相同；

第一同轴线和第二同轴线，分别设置于所述第一集合线和所述第二集合线上，包括同轴设置的内导体、绝缘介质层、外导体层，所述绝缘介质层设于所述内导体和外导体层之间，所述第一同轴线和所述第二同轴线的外导体层分别与所述第一集合线和所述第二集合线远离所述空间轴线的一侧贴合；

所述第一集合线和所述第二集合线的第二端还分别设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和第二通孔的形状和大小分别与所述第一同轴线和第二同轴线相适应，所述第一同轴线和第二同轴线的输出端分别连接至所述第一通孔和第二通孔，且所述第一同轴线和第二同轴线的内导体分别穿过所述第一通孔和所述第二通孔，连接至所述第三集合线和所述第四集合线。

在其中一个实施例中，不同频段的立体天线交叉设置于所述基板。

在其中一个实施例中，所述双极化八木天线还包括第一反射板，所述第一反射板设置于所述双极化反射器远离所述第二端的一侧，所述第一反射板与所述双极化反射器连接。

在其中一个实施例中，所述双极化八木天线还包括天线罩，所述天线罩为一端开口、另一端封闭的空腔结构，且开口端固定于所述第一反射板上。

在其中一个实施例中，所述双极化有源振子还包括设置在所述第一有源振子上的馈电结构和所述第二有源振子上的馈电结构，各所述馈电结构包括：

金属凸块，设置于一所述功能臂上，用于接受馈电；

同轴线，一端端口与所述金属凸块连接，用于将电流传输至所在的单极化有源振子以驱动天线工作；

支撑件，包覆于所述同轴线外，用于将所述同轴线与外界环境隔离；

金属外壳，设置于所述支撑件外，同时金属外壳的一部分嵌入未设置所述金属凸块的功能臂内。

在其中一个实施例中，所述双极化八木天线采用50欧姆同轴线进行馈电。

在其中一个实施例中，所述双极化对数周期天线还包括：

第三同轴线，设置于所述第三集合线上，与所述第一同轴线关于所述空间轴线对称；

第四同轴线，设置于所述第四集合线上，与所述第二同轴线关于所述空间轴线对称。

在其中一个实施例中，所述第一集合线、第三集合线以及设置于所述第一集合线、第三集合线上的第一同轴线、第三同轴线、天线振子共同组成的第一天线单极化结构的输入阻抗和所述第二集合线、第四集合线以及设置于所述第二集合线、第四集合线上的第二同轴线、第四同轴线、天线振子共同组成的第二天线单极化结构的输入阻抗均为50欧姆。

在其中一个实施例中，所述第一同轴线，第二同轴线，第三同轴线，第四同轴线的线材为50欧姆同轴线。

在其中一个实施例中，所述双极化对数周期天线还包括：

第二反射板，设置在所述天线主体的第一端。

上述多通道无线信号收发设备，高增益天线装置采用双极化八木天线和/或双极化对数周期天线组成天线阵列，双极化八木天线通过设计新型反射器与有源振子，并采用双极化结构，可以有效提高天线增益系数，同时双极化还可以减少信号传输的极化损失，准确接收信号。双极化对数周期天线通过采用十字交叉结构实现两个单极化天线单元的双极化构成，实现了双极化对数周期天线，可减少信号极化损失，使天线的水平垂直双方向的增益俱佳，同时每个天线的集合线及设置于其上的天线元件均可分块拆装实现，结构简单，便于制造安装。采用双极化八木天线和/或双极化对数周期天线组成天线阵列，将高增益天线装置设计为立体结构，使得高增益天线装置可形成垂直面波束，进而提高了天线整体增益,使用可靠性高。

附图说明

图1为一实施例中多通道无线信号收发设备的结构框图；

图2为一实施例中高增益天线装置的结构图；

图3为一实施例中立体天线的分布示意图；

图4为另一实施例中立体天线的分布示意图；

图5为一实施例中双极化八木天线的结构示意图；

图6为一实施例中双极化八木天线的正视图；

图7为一实施例中有源振子的结构示意图；

图8为一实施例中双极化八木天线的侧视图；

图9为一实施例中馈电结构一个方向的结构示意图；

图10为一实施例中馈电结构另一个方向的结构示意图；

图11为一实施例中双极化对数周期天线的结构示意图；

图12为一实施例中同轴线线材结构的局部示意图；

图13为一实施例中双极化对数周期天线局部一方向的剖视图；

图14为一实施例中双极化对数周期天线上视图；

图15为一实施例中天线单极化结构组成示意图；

图16为另一实施例中多通道无线信号收发设备的结构框图；

图17为一实施例中多通道无线信号收发设备的结构原理图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，提供了一种多通道无线信号收发设备，如图1和图2所示，包括高增益天线装置1、天线开关装置2、信号处理装置3和控制器4，高增益天线装置1包括基板11以及两个或两个以上的立体天线12，各立体天线12均设置于基板11；天线开关装置2和信号处理装置3的数量相同且均为两个或两个以上，各天线开关装置2分别连接对应的立体天线12，各信号处理装置3分别连接对应的天线开关装置2，并连接控制器4。接收WIFI信号时，高增益天线装置1可以感应到空间中的电磁信号然后发送至天线开关装置2，天线开关装置2将信号传输至信号处理装置3进行处理，处理后的信号发送至控制器4进行解调后得到WIFI信号，实现WIFI信号的接收。发送WIFI信号时，控制器4输出小功率的微弱的射频信号发送至信号处理装置3进行处理，处理后的信号再通过天线开关装置2经由高增益天线装置1辐射至空间中，实现WIFI信号的发送。具体地，控制器4的类型并不是唯一的，例如可以为CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或单片机。可以理解，在其他实施例中，控制器4也可以采用其他器件，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

信号处理装置3主要用于对流经的信号进行处理，根据实际需求的不同，信号处理装置3进行信号处理的方式也不一样，相应地，信号处理装置3的结构并不是唯一的，例如当信号处理装置3包括滤波器时，可对信号进行滤波处理，可以理解，在其他实施例中，信号处理装置3也可以是其他的结构，根据用户需求决定，灵活性大。信号处理装置3的数量与天线开关装置2的数量相等，且各信号处理装置3均连接对应的天线开关装置2。在每一个信号通道中，一个信号处理装置3对应连接一个天线开关装置2，可保持各个通道之间信号传输的独立性，避免信号的相互干扰。

天线开关装置2可以对高增益天线装置1与信号处理装置3之间的通断进行控制，当需要无线信号收发设备工作时，天线开关装置2导通，高增益天线装置1与信号处理装置3之间可以正常传输信号，当天线开关装置2断开时，无线信号收发设备处于待机状态。天线开关装置2的数量为两个以上，且各天线开关装置2分别连接对应的立体天线12，进一步地，各天线开关装置2分别连接的立体天线12的数量可完全相同，可部分相同，也可完全不同，每一个天线开关装置2与对应的立体天线12连接构成一个信号收发通道，形成多输入多输出的射频前端结构。在一个实施例中，各天线开关装置2分别连接的天线阵列层的数量互不相同，例如，各天线开关装置2连接的立体天线12的数量可以是依次递增，可根据实际需求选择对应的信号收发通道工作，提高了多通道无线信号收发设备的操作便利性。

立体天线12包括双极化八木天线和/或双极化对数周期天线。具体地，立体天线12垂直设置于基板11，立体天线12可以是全部采用双极化八木天线，可以是全部采用双极化对数周期天线，还可以是采用双极化八木天线和双极化对数周期天线的组合。基板11的材质并不唯一，可以是金属板或塑料板等，本实施例中，基板11为金属基板，提高天线固定可靠性。不同立体天线52的频段可相同也可不同。本实施例中，不同频段的立体天线12交叉设置于所述基板。如图3所示，立体天线12包括频段1天线和频段2天线，且两种不同频段的天线之间交叉设置。不同频段的立体天线12的具体结构尺寸也不相同，如图4所示为不同频段的立体天线12之间的交搓型的高增益组阵方式图，频段1天线为低频天线，高度较高，频段2天线为高频天线，高度较低。把不同频段的立体天线进行交叉放置，即拉大了两个立体天线单元的间距，间接的增大了有效口径面积，提高了天线增益。

如图5和图6所示，双极化八木天线包括天线轴向杆(图中未示出)、双极化反射器110、双极化有源振子120和双极化引向器130。其中天线轴向杆为金属制支撑杆，形状可以是圆杆形、方杆形、轨道形等，用于搭载天线各组成部件。

双极化引向器110、双极化有源振子120和双极化反射器130相对独立，依次设置在天线轴向杆上，双极化反射器130设置于天线轴向杆的第一端，双极化引向器110设置在天线轴向杆的第二端。为方便描述，将天线轴向杆的两端分别称作A端和B端，双极化引向器110设置于A端，双极化反射器130设置于B端。

双极化引向器110包括正交设置的第一引向器和第二引向器，第一引向器和第二引向器相同，由若干根设置在天线轴向杆上的金属件组成。其中，金属件可以是金属棒或金属长条。金属件与天线轴向杆垂直，且垂足与金属件的中点重合，以使金属件两端对称地设置于天线轴向杆上。同时若干根金属件之间的长度关系是：金属件的长度都不同，每一金属件的长度比与其相邻的并靠近双极化有源振子的金属件短，即沿着B端至A端的方向，金属件的长度依次变短；或者还可以是沿着B端至A端的方向，金属件分为若干组，每一组内的若干根金属件的长度都相同，但每一组金属件的长度都比与之相邻的靠近B端的那一组金属件长度短。同时，当第一引向器和第二引向器正交组合成双极化引向器时，具有相同长度的金属件之间也保持正交并处于同一平面内，即具有相同长度的金属件组成如图所示的十字形并设置于天线轴向杆上。

双极化反射器130包括正交设置的第一反射器和第二反射器，第一反射器与第二反射器相同，分别包括一根设置在天线轴向杆上的金属件，金属件与天线轴向杆垂直，且垂足与金属件的中点重合，以使金属件两端对称地设置于天线轴向杆上，第一反射器和第二反射器处于同一平面内。双极化反射器130的金属件的长度长于双极化引向器110任一金属件的长度。

如图7所示，双极化有源振子120包括正交设置的两个相同的单极化有源振子，即第一有源振子和第二有源振子，分别由两根对称设置在天线轴向杆两侧的L型金属件组成，L型金属件的其中一臂为连接臂121，贴合在天线轴向杆上，且连接臂121上的端口122与双极化反射器130的相应金属件连接，即第一有源振子的一根L型金属件与第一反射器的一侧金属件连接，第一有源振子的另一根L型金属件与第一反射器的另一侧金属件连接，第二有源振子亦然，在此不再赘述。连接臂121的长度可根据实际需求如天线收发的信号波长等进行调整。L型金属件的另一臂为功能臂123，功能臂123的长度长于引向器的长度，短于反射器的长度；同时第一有源振子与第一反射器处于同一平面内，第二有源振子与第二反射器处于同一平面内。具体地，有源振子的设置于天线轴向杆两侧的两个功能臂的长度之和大于双极化引向器110任意一根金属件的长度，小于双极化反射器130的金属件的长度。L型金属件的连接臂121和功能臂123之间的角度可根据实际信号收发需求进行调整，在一个实施例中，L型金属件的连接臂121和功能臂123之间的角度为90°。

参见图8，双极化引向器110、双极化有源振子120和双极化反射器130之间的关系还包括：第一有源振子与第一反射器、第一引向器处于同一平面内，第二有源振子与第二反射器、第二引向器处于同一平面内，整个天线从A端向B端的视图大致呈一个十字形。

在一个实施例中，双极化八木天线还包括第一反射板，第一反射板可以是具有矩形、圆形、正多边形等形状的金属平板。第一反射板设置于双极化反射器130远离第二端的一侧，第一反射板与双极化反射器130连接。具体地，第一反射板设置于天线轴向杆的双极化反射器端即B端，且设置方向是远离双极化反射器130、更靠近B端的一侧，用于加强反射，提高天线的前后比。第一反射板与双极化反射器130连接，即双极化反射器130设置在反射板上。在一个实施例中，双极化八木天线还包括天线罩，天线罩为一端设置开口、另一端封闭的空腔结构，开口端固定于反射板上。双极化八木天线置于天线罩空腔结构内，保护天线各组件。

参见图9和图10，在一个实施例中，双极化有源振子130的第一有源振子和第二有源振子上都设置有一个馈电结构200，各馈电结构200包括：

金属凸块201，作为馈电点，设置于单极化有源振子的其中一个功能臂123a上用于接受馈电。

同轴线202，一端的端口与金属凸块201连接，用于将电流传输至有源振子上以驱动天线工作。

支撑件203，包覆于同轴线202外，用于将同轴线202与外界环境隔离，同时在一个实施例中，支撑件的材料为聚四氟乙烯，进一步起到绝缘作用。

金属外壳204，设置于支撑件203外，同时金属外壳204的一部分嵌入未设置金属凸块201的另一功能臂123b内，用于将金属外壳接地，使同轴线202与金属外壳204形成电位差。

在一个实施例中，双极化八木天线的输入阻抗为50欧姆，可以直接采用50欧姆同轴线进行馈电，而无需额外连接阻抗变换器。进一步的，在一个实施例中，采用50欧姆同轴线对双极化八木天线进行馈电。此外，在一个实施例中，双极化八木天线能够实现9dB的增益。

如图11所示，双极化对数周期天线包括天线主体310，天线振子320，第一同轴线330和第二同轴线340。天线主体310包括四根相同集合线，分别为第一集合线311、第二集合线312、第三集合线313、第四集合线314，四根集合线围绕一空间轴线依次设置，其中第一集合线311与第三集合线313相对设置，第二集合线312与第四集合线314也相对设置。同时第一集合线311的中点与第三集合线313的中点连线垂直于第二集合线312中点与第四集合线314中点之间的连线，且垂足在空间轴线上，第一集合线311、第二集合线312、第三集合线313、第四集合线314均包括第一端和第二端。即四根集合线并非参差不齐，而是保持长度对齐地设置，以使天线尽可能保持结构相对对称稳定。

第一集合线311、第二集合线312、第三集合线313、第四集合线314上均分别设置有若干个天线振子320，天线振子320可以是金属长条或金属棒，以及其他形状的金属件，为方便描述，将各集合线的两端分别称为顶端和底端，任一条集合线上的若干个天线振子320均是从该集合线底端向着顶端的方向依次等间距地交替设置在集合线相对于空间轴线的两侧，即一左一右交替着沿着从底端向顶端的方向等间距地设置，且越靠近顶端的天线振子长度越短，同时同一集合线上的若干天线振子320相互平行且处于同一平面。

第一同轴线330和第二同轴线340分别设置于第一集合线311和第二集合线312上，如图12所示，第一同轴线330和第二同轴线340均包括同轴设置的内导体331、绝缘介质层332和外导体层333，绝缘介质层332设置在内导体331和外导体层333之间，以保证其互不接触。在设置时，第一同轴线330和第二同轴线340的外导体层333分别与第一集合线311和第二集合线312远离空间轴线的外侧贴合，以产生电位差。

参见图13，第一集合线311和第二集合线312的顶端分别设置有第一通孔350和第二通孔360，第一通孔350和第二通孔360的形状大小可以与第一同轴线330和第二同轴线340相适应，也可以大于或小于同轴线的截面，设置在集合线上的同轴线可以将输出端连接其所处集合线上的通孔。进一步的，连接至通孔的集合线的内导体还可以继续延伸，穿过通孔连接至与同轴线所在集合线相对的集合线，以组成馈电结构。例如，第二集合线312上设置的第二同轴线340的输出端连接至第二通孔360，同时第二同轴线340的输出端的内导体进一步延伸穿过第二通孔360连接至第四同轴线314，第一集合线311和第一同轴线330的设置方式亦然，在此不再赘述。

在一个实施例中，组成天线主体的各集合线的形状为长方体，以方便对天线振子、同轴线等部件的安装。

如图11和图14所示，在一个实施例中，双极化对数周期天线还包括第三同轴线370和第四同轴线380，分别设置在第三集合线313和第四集合线314上，且第三同轴线370与第一同轴线330关于前述空间轴线对称，第四同轴线380和第二同轴线340关于前述空间轴线对称。在一个实施例中，第三同轴线370还可与第一同轴线330长度相等，第四同轴线380可与第二同轴线340长度相等。在另一个实施例中，第三同轴线370与第一同轴线330相同，第四同轴线380与第二同轴线340相同。通过设置与第一同轴线330和第二同轴线340对称的同轴线，可以保障双极化对数周期天线在结构上的对称性，从而保障天线辐射特性的对称性，提高天线性能。

如图15所示，在一个实施例中，第一集合线311、第三集合线313以及设置于第一集合线311、第三集合线313上的第一同轴线330、第三同轴线370、天线振子共同组成的第一天线单极化结构的输入阻抗为50欧姆。并且，第二集合线312、第四集合线314以及设置于第二集合线312、第四集合线314上的第二同轴线340、第四同轴线380、天线振子共同组成的第二天线单极化结构的输入阻抗也为50欧姆。双极化对数周期天线不需要阻抗变换器，可直接采用50欧姆同轴线进行馈电，方便稳定，适配能力强。进一步的，在一个实施例中，第一同轴线330，第二同轴线340，第三同轴线370，第四同轴线380的线材均为50欧姆同轴线。

在一个实施例中，第一通孔350开设位置相对于第二通孔360更加靠近顶端，以使第一同轴线330和第二同轴线340的内导体分别连接至第三集合线313和第四集合线314时互不交叠，避免干扰。

在一个实施例中，双极化对数周期天线还包括第二反射板，设置在天线主体的第一端。增加设置于天线主体底端的第二反射板，以增加天线的前后比，提高天线性能。

在一个实施例中，请参见图16，信号处理装置3包括第一滤波器31、第一放大器32和第二放大器33，第一滤波器31连接天线开关装置2和第一放大器32，第一放大器32连接控制器4，控制器4连接第二放大器33，第二放大器330连接天线开关装置2。滤波器可以对信号进行滤波处理，放大器可以将信号进行放大，滤波器和放大器的使用可以提高WIFI信号的质量，也可以提高WIFI信号传输的可靠性。

具体地，第一放大器32和第二放大器33的类型并不是唯一的，例如，在本实施例中，第一放大器32为功率放大器，第二放大器33为低噪声放大器，发送WIFI信号时，控制器4输出小功率的微弱的射频信号发送至功率放大器进行功率放大，使输出的信号有足够大的功率满足需求，放大后的信号发送至第一滤波器31进行滤波处理，滤波后的信号再通过天线开关装置2经由高增益天线装置1辐射至空间中，实现WIFI信号的发送。接收WIFI信号时，高增益天线装置1可以感应到空间中的电磁信号然后发送至天线开关装置2，天线开关装置2将信号传输至低噪声放大器进行放大，放大后的信号发送至控制器4进行解调后得到WIFI信号，实现WIFI信号的接收。可以理解，在其他实施例中，第一放大器32和第二放大器33也可以为其他类型的放大器，只要本领域技术人员认为可以实现即可。此外，第一滤波器31的类型也不是唯一的，例如可采用带通滤波器，带通滤波器可以滤除杂乱信号，使特定频段的有用信号可以顺利在通道中传输。带通滤波器的实现方法有多种，例如可以为已经设计好的专用带通滤波器，性能稳定，或者也可以为印制带通滤波器，其结构简单，制造成本低。可以理解，在其他实施例中，第一滤波器31也可以为其他类型的滤波器，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，请参见图16，信号处理装置3还包括第二滤波器34，第二滤波器34连接第一放大器32，控制器4连接第二滤波器34。在第一放大器32和控制器4之间设置第二滤波器34可以过滤掉由第一放大器32进行放大后的信号中包含的杂波，提高信号质量。

具体地，第二滤波器34的类型并不是唯一的，例如可以为低通滤波器，低通滤波器与第一放大器32连接，可以滤除由于功放引起的高次谐波，如二次谐波，三次谐波甚至更高次数的谐波，减小高次谐波对信号传输造成影响。可以理解，在其他实施例中，第二滤波器34也可以为其他类型的滤波器，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在此实施例中，以各天线开关装置2连接的立体天线12的数量依次递增为例，天线开关装置2的数量为N个，第一个天线开关装置2连接两个立体天线12，第二个天线开关装置2连接三个立体天线12，依次类推，第N个天线开关装置2则连接N+1个立体天线12。以第一个天线开关装置2为例，两个立体天线12与天线开关装置2连接，天线开关装置2依次连接第一滤波器31、第一放大器32、第二滤波器34和控制器4，天线开关装置2还通过第二放大器33连接控制器4，分别形成信号发射通道和信号接收通道。通过将每个天线开关装置2均独立配置一套信号处理装置3，形成多路信号发射通道和信号接收通道，可实现多波束配置，进而可拓展多通道无线信号收发设备的应用范围。由于每个天线开关装置2连接的立体天线12的数量不同，使得每一个天线开关装置2的增益效果也并不相同，具体为立体天线12的数量越多，增益越高。实际使用时，可根据信号强度和覆盖范围等需求调整对应数量的天线阵列层投入使用，有利于合理利用资源，提高多通道无线信号收发设备的使用可靠性。

在一个实施例中，天线开关装置2包括信号接收电路、信号发送电路和切换开关，切换开关连接立体天线12，并通过信号接收电路连接第二放大器33，以及通过信号发送电路连接第一滤波器31。天线开关装置2可以切换立体天线12的工作状态，便于对立体天线12进行控制。

具体地，天线开关装置2中的切换开关连接立体天线12，当切换开关与信号发射电路导通时，天线开关装置2控制立体天线12处于发射状态，当切换开关与信号接收电路导通时，天线开关装置2控制立体天线12处于接收状态，当切换开关处于开路状态时，立体天线12不工作，该装置处于停机状态。切换开关连接控制器4，根据控制器4发送的控制信号进行立体天线12的发射、接收或停机的工作状态的切换。或者，切换开关也可以采用手动控制，由用户根据自身需求手动切换立体天线12的发射、接收或停机的工作状态。

为了更好地理解上述实施例，以下结合一个具体的实施例进行详细的解释说明。在一个实施例中，请参见图17，

代表一个立体天线12，天线开关连接对应的立体天线12，滤波器连接天线开关和功率放大器，功率放大器连接芯片，芯片连接低噪声放大器，低噪声放大器连接天线开关，该装置采用立体天线12可以提高天线整体增益，利用立体天线高增益的特点，解决目前WIFI传输距离近的问题，由该装置可以实现WIFI信号的大范围覆盖。

上述多通道无线信号收发设备，高增益天线装置1采用双极化八木天线和/或双极化对数周期天线组成天线阵列，双极化八木天线通过设计新型反射器与有源振子，并采用双极化结构，可以有效提高天线增益系数，同时双极化还可以减少信号传输的极化损失，准确接收信号。双极化对数周期天线通过采用十字交叉结构实现两个单极化天线单元的双极化构成，实现了双极化对数周期天线，可减少信号极化损失，使天线的水平垂直双方向的增益俱佳，同时每个天线的集合线及设置于其上的天线元件均可分块拆装实现，结构简单，便于制造安装。采用双极化八木天线和/或双极化对数周期天线组成天线阵列，将高增益天线装置设计为立体结构，使得高增益天线装置可形成垂直面波束，进而提高了天线整体增益。信号处理装置的数量与天线开关装置的数量相等，且分别连接对应的天线开关装置，可以形成多输入多输出的信号收发通道，提高了多通道无线信号收发设备的使用可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多通道无线信号收发设备，其特征在于，包括高增益天线装置、天线开关装置、信号处理装置和控制器，所述高增益天线装置包括基板以及两个或两个以上的立体天线，各所述立体天线均设置于所述基板；所述天线开关装置和所述信号处理装置的数量相同且均为两个或两个以上，各所述天线开关装置分别连接对应的立体天线，各所述信号处理装置分别连接对应的天线开关装置，并连接所述控制器；所述立体天线包括双极化八木天线和/或双极化对数周期天线；其中：

所述双极化八木天线，包括天线轴向杆、双极化反射器、双极化有源振子和双极化引向器，所述双极化反射器、所述双极化有源振子和所述双极化引向器依次设置在所述天线轴向杆上；所述双极化反射器设置于所述天线轴向杆的第一端，所述双极化引向器设置在所述天线轴向杆的第二端；

所述双极化引向器包括正交设置的第一引向器和第二引向器，所述第一引向器和第二引向器包括若干根设置在所述天线轴向杆上的金属件，各所述金属件与所述天线轴向杆垂直，垂足与金属件中点重合，每一金属件的长度比与其相邻并靠近所述双极化有源振子的金属件短，且所述第一引向器和所述第二引向器正交组成所述双极化引向器时，每两根具有相同长度的金属件都保持正交并处于同一平面内；

所述双极化反射器包括正交设置的第一反射器和第二反射器，所述第一反射器和所述第二反射器分别包括一根设置在所述天线轴向杆两侧的金属件，所述双极化反射器的金属件与所述天线轴向杆垂直，垂足与金属件中点重合，且所述第一反射器与所述第一引向器处于同一平面内，所述第二反射器与所述第二引向器处于同一平面内，所述双极化反射器的金属件长度长于所述双极化引向器任意一根金属件的长度；

所述双极化有源振子包括正交设置的两个单极化有源振子即第一有源振子和第二有源振子，所述第一有源振子和所述第二有源振子分别由两根对称设置在所述天线轴向杆两侧的L型金属件组成，L型金属件的其中一臂为连接臂，贴合在所述天线轴向杆上，且连接臂的端口与所述双极化反射器连接，另一臂为功能臂，所述功能臂的长度长于所述引向器的长度，短于所述反射器的长度；同时所述第一有源振子与所述第一反射器处于同一平面内，所述第二有源振子与所述第二反射器处于同一平面内；

所述双极化对数周期天线，包括：

天线主体，包括围绕一空间轴线依次设置的四根相同的集合线即第一集合线、第二集合线、第三集合线、第四集合线，所述第一集合线与所述第三集合线相对设置，所述第二集合线与所述第四集合线相对设置，所述第一集合线的中点与所述第三集合线的中点之间的连线垂直于所述第二集合线中点与所述第四集合线中点之间的连线，且垂足在所述空间轴线上，所述第一集合线、第二集合线、第三集合线、第四集合线均包括第一端和第二端；所述第一集合线上设置有若干个天线振子，所述天线振子从所述第一集合线的第一端向第二端的方向依次等间距地交替设置在所述第一集合线相对于所述空间轴线方向的两侧，且越靠近所述第一集合线的第二端的天线振子长度越短，所述第一集合线上的所有天线振子相互平行且处于同一平面；所述第二集合线、第三集合线、第四集合线上也分别设置有若干个天线振子，设置方式与所述第一集合线的天线振子设置方式相同；

第一同轴线和第二同轴线，分别设置于所述第一集合线和所述第二集合线上，包括同轴设置的内导体、绝缘介质层、外导体层，所述绝缘介质层设于所述内导体和外导体层之间，所述第一同轴线和所述第二同轴线的外导体层分别与所述第一集合线和所述第二集合线远离所述空间轴线的一侧贴合；

所述第一集合线和所述第二集合线的第二端还分别设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和第二通孔的形状和大小分别与所述第一同轴线和第二同轴线相适应，所述第一同轴线和第二同轴线的输出端分别连接至所述第一通孔和第二通孔，且所述第一同轴线和第二同轴线的内导体分别穿过所述第一通孔和所述第二通孔，连接至所述第三集合线和所述第四集合线。

2.根据权利要求1所述的多通道无线信号收发设备，其特征在于，不同频段的立体天线交叉设置于所述基板。

3.根据权利要求1所述的多通道无线信号收发设备，其特征在于，所述双极化八木天线还包括第一反射板，所述第一反射板设置于所述双极化反射器远离所述第二端的一侧，所述第一反射板与所述双极化反射器连接。

4.根据权利要求3所述的多通道无线信号收发设备，其特征在于，所述双极化八木天线还包括天线罩，所述天线罩为一端开口、另一端封闭的空腔结构，且开口端固定于所述第一反射板上。

5.根据权利要求1所述的多通道无线信号收发设备，其特征在于，所述双极化有源振子还包括设置在所述第一有源振子上的馈电结构和所述第二有源振子上的馈电结构，各所述馈电结构包括：

金属凸块，设置于一所述功能臂上，用于接受馈电；

同轴线，一端端口与所述金属凸块连接，用于将电流传输至所在的单极化有源振子以驱动天线工作；

支撑件，包覆于所述同轴线外，用于将所述同轴线与外界环境隔离；

金属外壳，设置于所述支撑件外，同时金属外壳的一部分嵌入未设置所述金属凸块的功能臂内。

6.根据权利要求1所述的多通道无线信号收发设备，其特征在于，所述双极化八木天线采用50欧姆同轴线进行馈电。

7.根据权利要求1所述的多通道无线信号收发设备，其特征在于，所述双极化对数周期天线还包括：

第三同轴线，设置于所述第三集合线上，与所述第一同轴线关于所述空间轴线对称；

第四同轴线，设置于所述第四集合线上，与所述第二同轴线关于所述空间轴线对称。

8.根据权利要求7所述的多通道无线信号收发设备，其特征在于，所述第一集合线、第三集合线以及设置于所述第一集合线、第三集合线上的第一同轴线、第三同轴线、天线振子共同组成的第一天线单极化结构的输入阻抗和所述第二集合线、第四集合线以及设置于所述第二集合线、第四集合线上的第二同轴线、第四同轴线、天线振子共同组成的第二天线单极化结构的输入阻抗均为50欧姆。

9.根据权利要求8所述的多通道无线信号收发设备，其特征在于，所述第一同轴线，第二同轴线，第三同轴线，第四同轴线的线材为50欧姆同轴线。

10.根据权利要求1所述的多通道无线信号收发设备，其特征在于，所述双极化对数周期天线还包括：

第二反射板，设置在所述天线主体的第一端。

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