CN1937319A - 全向/定向方向图可重构高增益双频天线 - Google Patents
全向/定向方向图可重构高增益双频天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1937319A CN1937319A CN 200610117043 CN200610117043A CN1937319A CN 1937319 A CN1937319 A CN 1937319A CN 200610117043 CN200610117043 CN 200610117043 CN 200610117043 A CN200610117043 A CN 200610117043A CN 1937319 A CN1937319 A CN 1937319A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- power divider
- plate
- radiant element
- hard coaxial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
一种无线通信技术领域的全向/定向方向图可重构高增益双频天线。本发明包括：辐射元件板、功率分配器、硬同轴线和馈电端口。两块功率分配器板的底端分别和两个馈电端口相连，辐射元件板为双面板，由第一介质板、四个天线单元和接地板组成，在同一块辐射元件板上，天线单元纵向排列，每两个天线单元之间的距离是等间距的，每个天线单元与硬同轴线连接，硬同轴线的内导体的两端分别连接辐射元件板的天线单元和功率分配器的输出端口，硬同轴线的外导体的两端分别连接辐射元件板的接地板和功率分配器的接地板。本发明用于WLAN通信系统，能实现方向图全向/定向转换，并且具有较高的增益。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线通信技术领域的天线，具体是一种应用于无线局域网的全向/定向方向图可重构高增益双频天线。
背景技术
近年来，随着无线通信尤其是无线局域网的迅猛发展，设计适用于无线局域网(WLAN)的工作在2.4GHz，5GHz频带的双频天线已成为目前WLAN技术中的关键问题。
经对现有技术的文献检索发现，适用于WLAN的双频天线和可重构天线是现代天线技术中研究的两大热点，在Tae-Hyun Kim等人发表在2005年电气与电子工程学会天线与无线传播快报(IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATIONLETTERS)第4卷的文章：应用于WLAN的双L小型双频天线(Compact Dual-BandAntenna With Double L-Slits for WLAN Operations)中，天线的增益相当低，在2.4GHz频段最高增益为1.3dBi，在5GHz频段最高增益为2dBi，这样不利于最大限度地将信号有效地辐射出去。因此，设计高增益的适用于WLAN系统的天线是急待解决的问题。
此外，WLAN在不同的应用环境中对方向图的要求会有所不同，例如当AP被放在天花板，墙壁时，要求其向180度定向辐射，因为这样能减少功率向不必要的方向辐射所带来的损失，并且对不需要接收信号的方向起到屏蔽的作用；而当AP被放在房间的中心位置时，需要天线向360度全向辐射，以确保在室内的各个方向都能收到其信号。对于这一要求，需要引入可重构天线设计的概念。可重构天线一般有频率可重构天线和方向图可重构天线。对于方向图可重构天线，目前国内外所研究的均为改变波束指向的方向图可重构天线，并非是方向图全向/定向可重构天线。
发明内容
本发明的目的在于针对以上天线设计的不足，改善增益低的缺点，及实现方向图全向/定向可重构天线，提供一种应用于无线局域网的全向/定向方向图可重构高增益双频天线。根据单极子天线的性质，利用单极子天线之间的耦合来实现双频的特性，并达到展宽频带的目的。本发明利用纵向阵列结构提高天线的增益，利用对称结构实现方向图全向/定向转换。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：两块辐射元件板，两块功率分配器板，硬同轴线和两个馈电端口。所述辐射元件板中包含四个等间距的纵向排列的天线单元，辐射元件板和功率分配器板之间用硬同轴线连接，所述两块功率分配器板的底端分别和两个馈电端口相连。
所述辐射元件板为双面板，由第一介质板、四个天线单元组成。天线单元包括长臂和短臂，长臂控制天线的低频端特性，短臂控制天线的高频端特性，为了增加带宽，将短臂设计成锯齿形状。
在同一块辐射元件板上，每两个天线单元之间的距离是等间距的。每个天线单元与硬同轴线连接。硬同轴线的内导体的两端分别连接辐射元件板的天线单元和功率分配器的输出端口，硬同轴线的外导体的两端分别连接辐射元件板的接地板和功率分配器的接地板。
所述功率分配器板为双面板，由第二介质板、微带线和接地板组成。功率分配器根据渐变线的原理实现宽带分配器的功能，由宽度不同的微带线组成。功率分配器的底端为馈电端口，通过此馈电端口将能量传给功率分配器，功率分配器的四个输出端口将能量均等地分配给连接在这四端口处的四个硬同轴线，以此给连接在四个硬同轴线的另一端的所述辐射元件板上的四个天线单元进行馈电。
所述硬同轴线即起到连接辐射元件板和功率分配器板的作用，将能量从功率分配器传送给天线单元，又起到支撑的作用。
两个所述功率分配器板的宽度略大于两个所述辐射元件板的宽度，以保证一个端口馈电时定向辐射。两个所述辐射元件板中的天线单元纵向排列。
本发明首先通过馈电端口将TEM波传输给功率分配器，为了与通用的传输线阻抗相匹配，功率分配器的馈电端口的微带线设置为50Ω阻抗。
本发明采用对称结构，一块辐射元件板，一块功率分配器板和四个硬同轴线组成一个定向天线。另一块辐射元件板，另一块功率分配器板和另四个硬同轴线组成另一个定向天线。将两套定向天线按对称放置，当一端口馈电时，天线为定向辐射，当两端口同时馈电时，天线为全向辐射。
本发明和现有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明采用纵向阵列结构增大了天线的增益，并采用对称结构，当一端口馈电，另一端口不馈电时，实现定向辐射，当两端口同时馈电时实现全向辐射，因此实现了方向图定向/全向转换。本发明符合WLAN规定的标准，可用于WLAN通信系统。
附图说明
图1是本发明一种用于WLAN的全向/定向方向图可重构高增益双频天线的辐射元件板的正面结构示意图；
图2是本发明一种用于WLAN的全向/定向方向图可重构高增益双频天线的辐射元件板的背面结构示意图；
图3是本发明一种用于WLAN的全向/定向方向图可重构高增益双频天线的功率分配器板的正面结构示意图；
图4是本发明一种用于WLAN的全向/定向方向图可重构高增益双频天线的功率分配器板的背面结构示意图；
图5是本发明一种用于WLAN的全向/定向方向图可重构高增益双频天线的侧视图；
图6是图1～图5中天线的测试与仿真的驻波系数曲线；
其中图6(a)天线在定向辐射时第一套定向天线的S11参数，图6(b)天线在定向辐射时第二套定向天线的S11参数，图6(c)天线在全向辐射时的S11参数
图7是图1～图5中天线在相关频率上的测试与仿真的定向方向图；
其中图7(a)天线在2.45GHz频率上的方向图，图7(b)天线在5.25GHz频率上的方向图
图8是图1～图5中天线在相关频率上的测试与仿真的全向方向图；
其中图8(a)天线在2.45GHz频率上的方向图，图8(b)天线在5.25GHz频率上的方向图
图9是图1～图5中天线在相关频率上的测试与仿真的增益。
其中图9(a)定向天线在2.45GHz频率上的增益，图9(b)定向天线在5.25GHz频率上的增益；图9(c)全向天线在2.45GHz频率上的增益，图9(d)全向天线在5.25GHz频率上的增益。
具体实施方式
如图1～图5所示，本发明包括：第一辐射元件板1、第二辐射元件板2、第一功率分配器板3和第二功率分配器板4、硬同轴线5、第一馈电端口6和第二馈电端口7，第一辐射元件板1和第一功率分配器板3之间用四根硬同轴线相连，第二辐射元件板2和第二功率分配器板4之间同样也用四根硬同轴线相连。第一辐射元件板1由第一介质板8、四个纵向排列的天线单元9和天线单元的接地板10构成。第二辐射元件板1由第二介质板12、四个纵向排列的天线单元9和天线单元的接地板10构成。
所述第一辐射元件板1的四个天线单元9，沿第一介质板8的纵向中心线按纵向排列，每两个天线单元的间距相等。所述第二辐射元件板2的四个天线单元9，沿第二介质板12的纵向中心线按纵向排列，每两个天线单元的间距相等。
所述第一辐射元件板1、所述第一功率分配器3与四根所述硬同轴线5组成一组定向天线，所述第二辐射元件板2、所述第二功率分配器4与另四根所述硬同轴线5组成另一组定向天线。将两组定向天线对称放置，两功率分配器之间的距离可根据全向辐射方向图的需要进行调整，当两组定向天线同时被馈电时，此天线实现全向辐射功能，当两组定向天线中有一组被馈电，另外一组不被馈电时，此天线实现定向辐射功能。
所述硬同轴线的接地端13、所述辐射元件板的接地板10与所述功率分配器的接地板11相连。
实例：
如图1～图5是本发明实例天线的结构示意图，第一辐射元件板1由第一介质板8、四个纵向排列的天线单元9和天线单元的接地板10构成。第二辐射元件板1由第二介质板12、四个纵向排列的天线单元9和天线单元的接地板10构成。第一辐射元件板1和第一功率分配器板3之间用四根硬同轴线相连，第二辐射元件板2和第二功率分配器板4之间同样也用四根硬同轴线相连。所述第一辐射元件板1的四个天线单元9，沿第一介质板8的纵向中心线按纵向排列，每两个天线单元的间距相等。所述第二辐射元件板2的四个天线单元9，沿第二介质板12的纵向中心线按纵向排列，每两个天线单元的间距相等。所述第一辐射元件板1、所述第一功率分配器3与四根所述硬同轴线5组成一组定向天线，所述第二辐射元件板2、所述第二功率分配器4与另四根所述硬同轴线5组成另一组定向天线。
所述硬同轴线的接地端13、所述辐射元件板的接地板10与所述功率分配器的接地板11相连。
具体尺寸为：第一介质板8和第二介质板12的长为150.5mm，宽为20mm，相对介电常数为2.2，厚度为0.8mm，所述功率分配器2的长为150.5mm，宽为32mm，相对介电常数为2.2，厚度为0.8mm，八根硬同轴线5的长度为8.365mm，阻值为50Ω。第一功率分配器3与第二功率分配器4之间的距离为5mm，因此整体天线的长度为150.5mm，宽度为32mm，厚度为25mm。
图6是此实例天线的驻波系数曲线。从图中可以看出此天线无论是定向辐射还是全向辐射在2.45GHz和5.25GHz均具有良好的辐射特性。
图7是图6中天线在相关频率上的测试与仿真的定向方向图。从图中可以看出，天线在2.45GHz和5.25GHz可实现180度定向辐射。
图8是图6中天线在相关频率上的测试与仿真的全向方向图。从图中可以看出，天线在2.45GHz和5.25GHz可实现360度定向辐射。
图9是图6中天线在相关频率上的测试与仿真的增益。从图中可以看出，天线在定向辐射时增益在2.45GHz处的平均增益为7.78dBi，在5.25GHz处的平均增益为12.52dBi，在全向辐射时在2.45GHz处的平均增益为6.32dBi，在5.25GHz处的平均增益为9.73dBi。
根据该实例，将两组定向天线对称放置，两功率分配器之间的距离可根据全向辐射方向图的需要进行调整，当两组定向天线同时被馈电时，此天线实现全向辐射功能，当两组定向天线中有一组被馈电，另外一组不被馈电时，此天线实现定向辐射功能。因此，天线能实现方向图定向/全向转换，并且无论是定向辐射还是全向辐射，天线在2.45GHz和5.25GHz均能实现良好的性能。而且天线的增益与现有天线相比有显著提高。
Claims (5)
1、一种全向/定向方向图可重构高增益双频天线，包括：两块辐射元件板、两块功率分配器板、硬同轴线和两个馈电端口，其特征在于：两块功率分配器板的底端分别和两个馈电端口相连，所述辐射元件板为双面板，由第一介质板、四个天线单元和接地板组成，在同一块辐射元件板上，天线单元纵向排列，每两个天线单元之间的距离是等间距的，每个天线单元与硬同轴线连接，硬同轴线的内导体的两端分别连接辐射元件板的天线单元和功率分配器的输出端口，硬同轴线的外导体的两端分别连接辐射元件板的接地板和功率分配器的接地板。
2、根据权利要求1所述的全向/定向方向图可重构高增益双频天线，其特征是，所述的天线单元，包括长臂和短臂，长臂控制天线的低频端特性，短臂控制天线的高频端特性，其短臂为锯齿形状。
3、根据权利要求1所述的全向/定向方向图可重构高增益双频天线，其特征是，所述功率分配器板为双面板，由第二介质板、微带线和接地板组成，功率分配器根据渐变线的原理实现宽带分配器的功能，由宽度不同的微带线组成，功率分配器的底端为馈电端口，通过此馈电端口将能量传给功率分配器，功率分配器的四个输出端口将能量均等地分配给连接在这四端口处的四个硬同轴线，以此给连接在四个硬同轴线的另一端的所述辐射元件板上的四个天线单元进行馈电。
4、根据权利要求1所述的全向/定向方向图可重构高增益双频天线，其特征是，所述功率分配器板的宽度大于辐射元件板的宽度。
5、根据权利要求1所述的全向/定向方向图可重构高增益双频天线，其特征是，一块辐射元件板、一块功率分配器板和四个硬同轴线组成一个定向天线；另一块辐射元件板、另一块功率分配器板和另四个硬同轴线组成另一个定向天线，将两套定向天线按对称放置，当一端口馈电时，天线为定向辐射，当两端口同时馈电时，天线为全向辐射。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200610117043A CN100588032C (zh) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | 全向/定向方向图可重构高增益双频天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200610117043A CN100588032C (zh) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | 全向/定向方向图可重构高增益双频天线 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1937319A true CN1937319A (zh) | 2007-03-28 |
| CN100588032C CN100588032C (zh) | 2010-02-03 |
Family
ID=37954683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200610117043A Expired - Fee Related CN100588032C (zh) | 2006-10-12 | 2006-10-12 | 全向/定向方向图可重构高增益双频天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100588032C (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009124417A1 (zh) * | 2008-04-10 | 2009-10-15 | 西门子公司 | 天线组件 |
| CN109417213A (zh) * | 2016-06-06 | 2019-03-01 | 凯瑟琳欧洲股份公司 | 用于将信号供应给发射器的电路板组件 |
| CN111129753A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-08 | 江苏师范大学 | 一种基于半模衬底集成空腔的定频方向图可重构天线 |
| CN112531330A (zh) * | 2019-09-18 | 2021-03-19 | 青岛海信移动通信技术股份有限公司 | 一种移动终端及移动终端附属设备 |
-
2006
- 2006-10-12 CN CN200610117043A patent/CN100588032C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009124417A1 (zh) * | 2008-04-10 | 2009-10-15 | 西门子公司 | 天线组件 |
| CN101981755A (zh) * | 2008-04-10 | 2011-02-23 | 西门子公司 | 天线组件 |
| CN109417213A (zh) * | 2016-06-06 | 2019-03-01 | 凯瑟琳欧洲股份公司 | 用于将信号供应给发射器的电路板组件 |
| US11289796B2 (en) | 2016-06-06 | 2022-03-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Circuit board arrangement for signal supply to a radiator |
| CN112531330A (zh) * | 2019-09-18 | 2021-03-19 | 青岛海信移动通信技术股份有限公司 | 一种移动终端及移动终端附属设备 |
| CN112531330B (zh) * | 2019-09-18 | 2022-11-25 | 青岛海信移动通信技术股份有限公司 | 一种移动终端及移动终端附属设备 |
| CN111129753A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-08 | 江苏师范大学 | 一种基于半模衬底集成空腔的定频方向图可重构天线 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100588032C (zh) | 2010-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6741219B2 (en) | Parallel-feed planar high-frequency antenna | |
| US8854270B2 (en) | Hybrid multi-antenna system and wireless communication apparatus using the same | |
| CN107808998B (zh) | 多极化辐射振子及天线 | |
| CN105048081B (zh) | 一种八单元超宽带mimo天线 | |
| CN203690485U (zh) | 一种宽带水平极化全向天线 | |
| CN103682678A (zh) | 具有y形馈电单元的双极化基站天线 | |
| CN104218320A (zh) | 一种3极化磁偶极子mimo天线系统 | |
| CN103700929A (zh) | 一种宽带水平极化全向天线 | |
| CN113363704A (zh) | 一种超宽带双槽双极化Vivaldi天线及应用 | |
| CN210897639U (zh) | 一种偶极子阵列天线 | |
| CN100588032C (zh) | 全向/定向方向图可重构高增益双频天线 | |
| CN105703084B (zh) | 一种室分天线 | |
| CN204103037U (zh) | 一种q波段超高速无线局域网室内接入天线 | |
| CN213692328U (zh) | 微带天线 | |
| CN102084541B (zh) | 低轮廓、宽带宽射频天线 | |
| CN102969557A (zh) | 一种Vivaldi天线阵列 | |
| Vadlamudi et al. | Very Low Profile, Wideband, Dual polarized Massive MIMO Antenna Element with High Isolation for 5G Base Station Applications | |
| Gummalla et al. | Compact dual-band planar metamaterial antenna arrays for wireless LAN | |
| CN102760944B (zh) | 加载型耦合馈电的全向辐射振子阵列天线 | |
| CN202662811U (zh) | 基于圆环形开槽式双频微带天线 | |
| CN103915685A (zh) | 一种基于印刷电路板的小尺寸宽带宽的四单元mimo天线 | |
| CN110148835B (zh) | 双频高增益智能网关天线 | |
| CN209843947U (zh) | 双频高增益智能网关天线 | |
| CN104681969A (zh) | 混合式辐射体天线结构 | |
| CN114865321A (zh) | 一种平面端射天线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100203 Termination date: 20201012 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |