CN204103048U - 双频带双极性天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示一种双频带双极性天线，包括垂直极化的单极传播组件；反射装置，具有在第一平面的投射部，第一平面垂直单极传播组件的垂直轴；若干内部水平极化传播组件，其排列方式与单极传播组件形成共同中心，每一内部水平极化传播组件，具有在第二平面的投射部，第二平面垂直垂直轴，第二平面沿着垂直轴的方向偏移第一平面；若干外部水平极化传播组件，每一外部水平极化传播组件，具有在第三平面的一投射部，第三平面垂直垂直轴；以及同轴馈送排列结构，用以馈送单极传播组件、内部水平极化传播组件以及外部水平极化传播组件。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种天线，特别是涉及一种双频带双极性天线，以用于无线通信领域，本实用新型参考公元2013年4月22日申请的美国第61/814,399号临时专利申请案，其揭露多种新式的天线结构，在此纳入该申请案作为参考。
【背景技术】
在习知技术中已经揭示各种双极性天线
【发明内容】
本实用新型之一目的在于提供一种双频带双极性天线，特别适用于多重输入以及多重输出(multiple-input multiple-output,MIMO)。
为达成上述目的，本实用新型的一优选实施例提供一种双频带双极性天线，包括：一垂直极化的单极传播组件；一反射装置，具有在一第一平面的一投射部，该第一平面垂直该单极传播组件的一垂直轴；复数内部水平极化传播组件，其排列方式与该单极传播组件形成共同中心，每一该些内部水平极化传播组件，具有在一第二平面的一投射部，该第二平面垂直该垂直轴，该第二平面沿着该垂直轴的方向偏移该第一平面；复数外部水平极化传播组件，其排列方式与该单极传播组件形成共同中心，每一该些外部水平极化传播组件，具有在一第三平面的一投射部，该第三平面垂直该垂直轴，该第三平面沿着该垂直轴的方向偏移该第一平面以及该第二平面；以及一同轴馈送排列结构，设置于该反射装置上，用以馈送该单极传播组件、该些内部水平极化传播组件以及该些外部水平极化传播组件。
在一优选实施例中，该单极传播组件包括一直立式多重分支结构。
在一优选实施例中，该些内部水平极化传播组件包括水平极化的电双极之数组。
在一优选实施例中，该数组包括四个呈正方形排列结构的电双极。
在一优选实施例中，该水平极化的电双极垂直于该垂直轴。
在一优选实施例中，该些外部水平极化传播组件包括水平极化的电双极之数组。
在一优选实施例中，该数组包括四个倾斜呈正方形排列结构的电双极。
在一优选实施例中，该反射装置包括一接地面。
在一优选实施例中，该反射装置包括一平面结构。
在一优选实施例中，该同轴馈送排列结构包括一第一连接埠，用以馈送该单极传播组件以及一第二连接埠用以馈送该些内部水平极化传播组件以及该些外部水平极化传播组件。
在一优选实施例中，该第一连接埠电流连接该单极传播组件。
在一优选实施例中，所述之天线更包括一双工器(diplexer)、一第一结合器以及一第二结合器，该双工器(diplexer)、该第一结合器以及该第二结合器连接该第二连接埠。
在一优选实施例中，该同轴馈送排列结构包括一第一组四个同轴缆线连接该第一结合器与该些内部水平极化传播组件之间。
在一优选实施例中，该第一组四个同轴缆线的该四个同轴缆线具有相同的电性长度。
在一优选实施例中，该同轴馈送排列结构包括一第二组四个同轴缆线连接该第二结合器与该些外部水平极化传播组件之间。
在一优选实施例中，该第二组四个同轴缆线的该四个同轴缆线具有相同的电性长度。
在一优选实施例中，该垂直极化的单极传播组件包括一垂直主要部件，该垂直主要部件包括：两个相对的下方复合臂部，包括两个相对的内部垂直臂件以及两个相对的曲线外部臂件；以及两个相对的上方肩部，每个相对的上方肩部支持部件，每一部件包括一矩形部。
在一优选实施例中，该垂直主要部件的下方端部与该反射装置的上表面之间的距离系为6.35公厘。
在一优选实施例中，该曲线外部臂件的上方延伸部与该反射装置的上表面之间的距离系为53.9公厘。
在一优选实施例中，所述之天线更包括一连接颈部延伸于该垂直主要部件与该反射装置之间，用以电流连接该单极传播组件至该第一连接埠。
【附图说明】
本实用新型之优选实施例透过所附图式与下面之说明作详细描述：
图1A、1B、1C分别绘示依据本实用新型优选实施例中简化的天线透视图、上视图以及侧视图。
图1D绘示依据图1A、1B、1C中天线的传播组件(radiating element)之扩展侧视图。
【具体实施方式】
图1A、1B、1C分别绘示依据本实用新型优选实施例中简化的天线透视图、上视图以及侧视图。图1D绘示依据图1A、1B、1C中天线的传播组件(radiating element)之扩展侧视图。
如图1A～1D所示，其揭露一种天线100，适用于室内型式的天线，特别是固定于天花板上，然而本实用新型的天线视天线100的运作需求，亦可将其固定于各种室内/室外的表面上。
在一优选实施例中，天线100包括宽波段(broadband)的垂直极化的单极传播组件106，复数内部水平极化传播组件，其排列方式与该单极传播组件106形成共同中心，复数外部水平极化传播组件，其排列方式与该单极传播组件106形成共同中心，其中该些内部水平极化传播组件例如是四个水平极化的电双极108之内部数组，该些外部水平极化传播组件例如是四个水平极化的电双极110之外部数组。
本实用新型的天线100形成双极性天线，可同时垂直以及水平地传送极化射频(radio-frequency,RF)讯号，其系利用单极传播组件106以及该些内部水平极化传播组件108以及该些外部水平极化传播组件110之运作。由于单极传播组件106以及该些内部水平极化传播组件108以及该些外部水平极化传播组件110具有互相正交的极性，藉由单极传播组件106以及该些内部水平极化传播组件108以及该些外部水平极化传播组件110之间解相关性(decorrelated)，使得天线100特别适用于多重输入以及多重输出(MIMO)之应用。
该水平极化的电双极108之内部数组传送第一高频波段的讯号，水平极化的电双极110之外部数组传送第二低频波段的讯号，因此该水平极化的电双极108之内部数组以及水平极化的电双极110之外部数组分别传送(radiate)两个不同的水平极化频率波段的讯号，故天线100系以双频带天线方式运作。
单极传播组件106、该水平极化的电双极108之内部数组以及水平极化的电双极110之外部数组设置于反射装置114的上方表面112，该反射装置114形成天线100的一接地面。本实用新型的反射装置114产生该天线100运作时的许多优点。
反射装置114的尺寸、形状以及位置用以控制该单极传播组件106、该水平极化的电双极108之内部数组以及水平极化的电双极110之外部数组的讯号传送态样(radiation patterns)。在一实施例中，反射装置114具有在一第一平面的一投射部，该第一平面垂直该单极传播组件106的一垂直轴115，该反射装置例如是平面(planar)结构组件，以定义垂直于该单极传播组件106的一垂直轴115之一平面，如图1C所示。
在一实施例中，该水平极化的电双极108之内部数组包括第一内部电双极(dipole)116、第二内部电双极118、第三内部电双极120以及第四内部电双极122，该第一至第四内部电双极(116～122)的配置形成正方形排列结构的电双极，该正方形排列结构的电双极(例如直立的电双极结构)具有在一第二平面的一投射部，该第二平面垂直该单极传播组件106的该垂直轴115，在垂直轴115的方向，该直立的电双极结构关联于该反射装置114所定义的第一平面。
在一实施例中，该水平极化的电双极110之外部数组包括第一外部电双极(dipole)124、第二外部电双极126、第三外部电双极128以及第四外部电双极130，该第一至第四外部电双极(124～130)的配置形成倾斜呈正方形排列结构的电双极，该倾斜呈正方形排列结构的电双极具有在一第三平面的一投射部，该第三平面垂直该垂直轴115，该第三平面沿着该垂直轴的方向偏移该第一平面(该反射装置114所定义)以及该第二平面(该水平极化的电双极108所定义)，如图1C所示。
上述反射装置114相关于该单极传播组件106、该水平极化的电双极108之内部数组以及该水平极化的电双极110之外部数组形成全方向(omnidirectional)的讯号传送态样，其系利用该单极传播组件106、该水平极化的电双极108之内部数组以及该水平极化的电双极110之外部数组。此种讯号传送态样特别适用于固定在天花板型式的天线。此外，由于该单极传播组件106、该水平极化的电双极108之内部数组以及该水平极化的电双极110之外部数组具有类似的讯号传送态样，本实用新型之天线100提供优选的平衡多重波段之水平以及垂直极化讯号束覆盖于操作环境。
反射装置114除了改善该单极传播组件106、该水平极化的电双极108之内部数组以及该水平极化的电双极110之外部数组的讯号传送态样之外，反射装置114也可以吸收该单极传播组件106、该水平极化的电双极108之内部数组以及该水平极化的电双极110之外部数组之间的RF传送干扰，以修正彼此之间的隔离状态。
另外，反射装置114改善该单极传播组件106、该水平极化的电双极108之内部数组以及该水平极化的电双极110之外部数组之间与其环境的隔离，故可降低天线100对于实体以及电气的影响之敏感性。
天线100在运作时，单极传播组件106接收垂直极化的RF输入讯号于第一连接端口140，该第一连接端口利用反射装置114中的孔洞142电流连接该单极传播组件106的基座，该垂直极化的RF输入讯号利用第一同轴连接器144传送至第一馈送连接埠140。
双频带水平极化RF讯号于第二馈送连接部152被输入至双工器(diplexer)150，双工器150例如包括印刷电路板(PCB)组件，其位于反射装置114的上方表面112，双频带水平极化RF讯号利用第二同轴连接器154传送至第二馈送连接埠152。
双工器150分别利用第三同轴缆线160以及第四同轴缆线162，以连接第一结合器156以及一第二结合器158，该第一结合器156以及一第二结合器158为PCB组件，其设置于反射装置114的上方表面112。
第一结合器156以及一第二结合器158之运作用以馈送讯号至该水平极化的电双极108之内部数组以及该水平极化的电双极110之外部数组，高频水平极化RF讯号利用第三同轴缆线160从双工器150传送至第一结合器156。第一组四个同轴缆线164连接该第一结合器与该些内部水平极化传播组件108之间，以传送高频水平极化RF讯号至该水平极化的电双极108之内部数组。
第一组四个同轴缆线164包括第五同轴缆线166连接第一内部电双极116、第六同轴缆线168连接第二内部电双极118、第七同轴缆线170连接第三内部电双极120、以及第八同轴缆线172连接第四内部电双极122。在一实施例中，第五至第八同轴缆线(166～172)具有相同的实体以及电气长度，以提供该些内部水平极化传播组件108之同相(co-phasic)馈送，在一优选实施例中，第一组四个同轴缆线164的第五至第八同轴缆线(166～172)之长度大约250公厘(mm)。
利用第四同轴缆线162将低频水平极化RF讯号从双工器150传送至第二结合器158，第二组四个同轴缆线174连接该第二结合器158与该些外部水平极化传播组件110之间，以提供该些外部水平极化传播组件110之馈送。
第二组四个同轴缆线174包括第九同轴缆线176连接第一外部电双极124、第十同轴缆线178连接第二外部电双极126、第十一同轴缆线180连接第三外部电双极128、以及第十二同轴缆线182连接第四外部电双极130。在一实施例中，第九至第十二同轴缆线(176～182)具有相同的实体以及电气长度，以提供该些外部水平极化传播组件110之同相(co-phasic)馈送，在一优选实施例中，第一组四个同轴缆线164的第九至第十二同轴缆线(176～182)之长度大约400公厘(mm)。
开孔190的多重性形成于反射装置114，以促进反射装置114对于支撑表面(例如天花板)的附着性，开孔190亦可适用于天线罩的附着性。
利用第一组四个同轴缆线164以及第二组四个同轴缆线174来馈送该水平极化的电双极108之内部数组以及该水平极化的电双极110之外部数组系为本实用新型的重要特征，第一组四个同轴缆线164以及第二组四个同轴缆线174设置于反射装置114的表面112，以简洁地形成一天线馈送架构，其系相较于习知的天线需要将馈送组件设置反射装置的多重表面上。
此外，第一组四个同轴缆线164以及第二组四个同轴缆线174包括具有较窄直径的同轴缆线，约2.55公厘(mm)，由于第一组四个同轴缆线164以及第二组四个同轴缆线174的同轴缆线支直径较小，故对天线的讯号传送之影响较小，而有效避免讯号的扭曲。
如图1D所示，该单极传播组件106包括一直立式多重分支结构，其中该垂直极化的单极传播组件106包括一垂直主要部件1100，该垂直主要部件1100包括：两个相对的下方复合臂部1102、1104，包括两个相对的内部垂直臂件以及两个相对的曲线外部臂件1110、1112。曲线外部臂件1110、1112包括突出部1114、1116，突出部1114、1116面对反射装置114的上方表面112。
两个相对的上方肩部1118、1120，每个相对的上方肩部1118、1120支持部件1122、1124，每一部件1122、1124包括一矩形部1126、1128。在一优选实施例中，矩形部1126的外侧边与矩形部1128的外侧边之距离系为56mm。
连接颈部1130延伸于该垂直主要部件1100与该反射装置114之间，用以电流连接该单极传播组件106至该第一连接埠140，其系透过反射装置114的孔洞142。
在一优选实施例中，该垂直主要部件1100的下方端部与该反射装置114的上表面112之间的距离系为6.35公厘。在一优选实施例中，该曲线外部臂件1110、1112的上方延伸部与该反射装置114的上表面112之间的距离系为53.9公厘。在一优选实施例中，该曲线外部臂件1110的末端以及相对的该曲线外部臂件1112的末端之间的距离系为94公厘。
以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (20)
1.一种天线，其特征在于，所述天线包括：
一垂直极化的单极传播组件；
一反射装置，具有在一第一平面的一投射部，所述第一平面垂直所述单极传播组件的一垂直轴；
若干内部水平极化传播组件，其排列方式与所述单极传播组件形成共同中心，每一若干内部水平极化传播组件，具有在一第二平面的一投射部，所述第二平面垂直所述垂直轴，所述第二平面沿着所述垂直轴的方向偏移所述第一平面；
若干外部水平极化传播组件，其排列方式与所述单极传播组件形成共同中心，每一若干外部水平极化传播组件，具有在一第三平面的一投射部，所述第三平面垂直所述垂直轴，所述第三平面沿着所述垂直轴的方向偏移所述第一平面以及所述第二平面；以及
一同轴馈送排列结构，设置于所述反射装置上，用以馈送所述单极传播组件、若干内部水平极化传播组件以及若干外部水平极化传播组件。
2.权利要求1所述之天线，其特征在于，单极传播组件包括一直立式多重分支结构。
3.根据权利要求1或是权利要求2所述之天线，其特征在于，若干内部水平极化传播组件包括水平极化的电双极之数组。
4.根据权利要求3所述之天线，其特征在于，所述数组包括四个呈正方形排列结构的电双极。
5.根据权利要求4所述之天线，其特征在于，所述水平极化的电双极垂直于所述垂直轴。
6.根据权利要求1所述之天线，其特征在于，若干外部水平极化传播组件包括水平极化的电双极之数组。
7.根据权利要求6所述之天线，其特征在于，所述数组包括四个倾斜呈正方形排列结构的电双极。
8.根据权利要求1所述之天线，其特征在于，所述反射装置包括一接地面。
9.根据权利要求1所述之天线，其特征在于，所述反射装置包括一平面 结构。
10.根据权利要求1所述之天线，其特征在于，所述同轴馈送排列结构包括一第一连接埠，用以馈送所述单极传播组件以及一第二连接埠用以馈送若干内部水平极化传播组件以及若干外部水平极化传播组件。
11.根据权利要求10所述之天线，其特征在于，所述第一连接埠电流连接所述单极传播组件。
12.根据权利要求10所述之天线，其特征在于，所述天线更包括一双工器、一第一结合器以及一第二结合器，所述双工器、所述第一结合器以及所述第二结合器连接所述第二连接埠。
13.根据权利要求12所述之天线，其特征在于，所述同轴馈送排列结构包括一第一组四个同轴缆线连接所述第一结合器与若干内部水平极化传播组件之间。
14.根据权利要求13所述之天线，其特征在于，所述第一组四个同轴缆线的所述四个同轴缆线具有相同的电性长度。
15.根据权利要求14所述之天线，其特征在于，所述同轴馈送排列结构包括一第二组四个同轴缆线连接所述第二结合器与若干外部水平极化传播组件之间。
16.根据权利要求15所述之天线，其特征在于，所述第二组四个同轴缆线的所述四个同轴缆线具有相同的电性长度。
17.根据权利要求10所述之天线，其特征在于，所述垂直极化的单极传播组件包括一垂直主要部件，所述垂直主要部件包括：
两个相对的下方复合臂部，包括两个相对的内部垂直臂件以及两个相对的曲线外部臂件；以及
两个相对的上方肩部，每个相对的上方肩部支持部件，每一部件包括一矩形部。
18.根据权利要求17所述之天线，其特征在于，所述垂直主要部件的下方端部与所述反射装置的上表面之间的距离系为6.35公厘。
19.根据权利要求17所述之天线，其特征在于，所述曲线外部臂件的上方延伸部与所述反射装置的上表面之间的距离系为53.9公厘。
20.根据权利要求17所述之天线，其特征在于，所述天线更包括一连接颈部延伸于所述垂直主要部件与所述反射装置之间，用以电流连接所述单极 传播组件至所述第一连接埠。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150114 Termination date: 20160422 |