CN104241869B - 天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线，该天线包括：片状反射器5、片状谐振器4和一根固定柱1，其中，该固定柱1依次穿过片状反射器5和片状谐振器4，片状反射器5与片状谐振器4采用支撑环3隔开固定于固定柱1上，在固定柱1固定片状反射器5的一端连接有用于馈电的同轴线6，通过本发明，解决了相关技术中的天线存在信号覆盖不均匀，增益小，频带窄以及影响布局美观的问题，进而达到了该天线覆盖均匀，增益大、宽频带以及布局美观的效果。

Description

天线

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种天线。

背景技术

近些年来，无线局域网技术发展迅猛，基于WIFI的无线路由器随处可见，WIFI已成为当前主要的局域网接入方式。目前绝大多数用户都是使用一个带鞭状天线的无线路由来实现家庭无线覆盖。由于墙壁对无线信号的强烈衰减，这种无线方式信号覆盖不均匀，靠近无线路由的房间信号很强，而远离无线路由的房间信号则很微弱。另外，鞭状天线的增益小，频带窄，不便于共型和内置，通常置于设备外部，摆放在室内影响室内布局美观。

因此，在相关技术中的天线存在信号覆盖不均匀，增益小，频带窄以及影响布局美观的缺点。

发明内容

本发明提供了一种天线，以至少解决相关技术中的天线存在信号覆盖不均匀，增益小，频带窄以及影响布局美观的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种天线，包括：片状反射器、片状谐振器和一根固定柱，其中，所述固定柱依次穿过所述片状反射器和所述片状谐振器，所述片状反射器与所述片状谐振器采用支撑环隔开固定于所述固定柱上，在所述固定柱固定片状反射器的一端连接有用于馈电的同轴线。

优选地，在所述固定柱穿过所述片状谐振器的一端，还穿过一个或多个片状引向器，所述一个或多个片状引用器通过支撑环与所述片状谐振器隔开。

优选地，所述片状谐振器的形状为E字型。

优选地，所述片状反射器的形状为工字型。

优选地，所述片状反射器与所述片状谐振器之间的距离，和/或，所述片状谐振器与所述片状引向器之间的距离为二十分之一波长，其中，所述波长与天线的中心工作频率对应。

优选地，所述天线的馈电端口的输入阻抗为75欧姆。

优选地，所述支撑环的材料为特氟龙。

优选地，所述固定柱为螺钉。

优选地，所述片状反射器、所述片状谐振器、所述片状引向器所使用的材料为以下至少之一：金属材料、非金属材料表面镀金属、非金属材料表面贴金属薄膜。

优选地，所述片状反射器、所述片状谐振器、所述片状引向器所使用的材料为铜。

通过本发明，采用片状反射器、片状谐振器和一根固定柱，其中，所述固定柱依次穿过所述片状反射器和所述片状谐振器，所述片状反射器与所述片状谐振器采用支撑环隔开固定于所述固定柱上，在所述固定柱固定片状反射器的一端连接有用于馈电的同轴线，解决了相关技术中的天线存在信号覆盖不均匀，增益小，频带窄以及影响布局美观的问题，进而达到了该天线覆盖均匀，增益大、宽频带以及布局美观的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的天线的结构示意图；

图2是根据本发明优选实施例的天线示意图；

图3是相关技术中八木天线的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的天线在频率为1.9GHz时的功率方向图；

图5是根据本发明实施例的天线在频率为2.4GHz时的功率方向图；

图6是根据本发明实施例的天线输入端口的回波损耗图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实施例中，提供了一种天线，图1是根据本发明实施例的天线的结构示意图，如图1所示，该天线包括：片状反射器5、片状谐振器4和一根固定柱1，较优地，该固定柱可以为一个螺钉，其中，该固定柱1依次穿过片状反射器5和片状谐振器4，片状反射器5与片状谐振器4采用支撑环3(其中，该支撑环的材料可以为特氟龙)隔开固定于固定柱1上，在固定柱1固定片状反射器5的一端连接有用于馈电的同轴线6。

优选地，为了使得天线的方向的定向特性，在本实施例中还提供了一种优选天线，图2是根据本发明优选实施例的天线示意图，如图2所示，在固定柱1穿过片状谐振器4的一端，还穿过一个或多个片状引向器2，该一个或多个片状引用器2通过支撑环3与片状谐振器4隔开。另外，为了保持天线的定向特性，还可以对片状反射器5与片状谐振器4之间的距离，和/或，片状谐振器4与片状引向器2之间的距离进行设计，例如，可以将片状反射器5与片状谐振器4之间的距离和片状谐振器4与片状引向器2之间的距离设置为二十分之一波长，其中，该波长与天线的中心工作频率(或称主要频率)对应。

较优地，该片状谐振器4的形状可以为E字型。采用E字型的设计有效地扩展了带宽。该片状反射器5的形状可以为工字型，采用工字型的设计较好地适应了该天线与墙面的固定。

为了能够与有线电视同轴网络实现很好地匹配，可以将天线的馈电端口的输入阻抗设置为75欧姆。相对于相关技术中该输入阻抗一般为50欧姆来说，不需要在天线输入端口***阻抗变换器，因此损耗也大大减小了。

需要说明的是，上述片状反射器5、片状谐振器4、片状引向器2所使用的材料可以为多种，例如，可以为以下至少之一：金属材料、非金属材料表面镀金属、非金属材料表面贴金属薄膜。较优地，该片状反射器5、片状谐振器4、片状引向器2所使用的材料为铜。

在相关技术***网、互联网和广电网三网融合的大趋势下，基于同轴线的WIFI(例如，基于地区共享天线电视(Community Antenna Television，简称为CATV)***的WLAN网络(WLAN over CATV，简称为WOC))技术逐渐发展起来。WOC技术利用室内同轴线网络，将WIFI信号分配传输到家庭每个房间的有线电视面板内置天线上，可以实现家庭室内无线均匀覆盖，能提供更优质的家庭无线服务。在这种组网方式中，为有效利用信号，需要一种定向性面板内置天线，对正面房间区域覆盖。图3是相关技术中八木天线的结构示意图，如图3所示，该八木天线是常用的一种价格低廉的民用天线，具有较高的增益和定向性，是早期电视室外天线的一种主要形式，但这种天线尺寸比较大，不便于室内应用。针对相关技术中鞭状天线增益较低；频带窄，不能兼容其它业务；不易共型，外置方式影响室内美观；以及普通八木天线尺寸大；具有高增益但带宽较窄的缺陷，在本实施例中提供了一种新型天线，该天线由三个形状不同的片状结构(例如，可以是铜片)组成，三个片状结构通过中心位置上的一颗螺钉固定，两个5mm高的特氟龙支撑环将三个铜片隔开，天线从用同轴线馈电。下面对该天线进行说明：

(1)通常的八木天线采用金属管或金属棒作振子单元，该设计将八木天线做成片状结构，易于与墙面共型。铜片5、4、2分别为反射器、谐振器和引向器。

(2)通常的八木天线反射器、引向器以及谐振器之间距离为三分之一到四分之一个波长，该设计将反射器、引向器与谐振器之间的距离减小到约二十分之一个波长，有效地降低了天线的剖面，同时保持了八木天线的定向特性。

(3)该设计采用E型谐振器，以实现多谐振，从而有效宽展了带宽。E面结构是扩展微带天线频带的重要技术之一。在这个设计中，E型结构同样起到了扩展带宽的作用，是E面结构在非微带天线中的创造性应用。

(4)该天线馈电端口输入阻抗为75Ω，能与有线电视同轴网络实现很好的匹配。常用的天线基本按50Ω的输入阻抗设计，若采用这类天线，为减小驻波，则需要在天线输入端口处***阻抗变换器，结果会导致很大的损耗。

(5)为适应***固定装置结构，该设计采用工字形反射单元，巧妙地解决了结构设计和天线电性能设计之间的冲突。

较优地，改造后的该片状八木天线结构还具有以下特点：(1)这种天线还可以有若干变形，例如，可以没有引向器，只有反射器和谐振器；(2)天线的谐振器、引向器和反射器可以使用各种不同的金属材料，也可以用非金属材料表面镀金属或贴金属薄膜；(3)天线可以增加更多的引向器；(4)作为天线单元的金属片或导电片的厚度及大小可以有所变化；E形结构在改造后的八木天线中还可以有以下应用：(1)E型的具体尺寸可有所变化；(2)E型谐振器与反射器的连接点可以改变；(3)引向器也可做成E型；另外，反射器可以采用工字形结构，其中，工字形反射器的具体尺寸可变。

通过上述实施例及优选实施方式，可以实现以下良好效果：

(1)实现室内信号均匀覆盖：对于固定于墙壁上的室内天线来说，有效地覆盖范围只有正面半个空间内人活动的平面上。这个需求要求天线方向图在水平方向上分布在半个平面内；而在垂直平面上方向图尽可能集中在人活动的这个层面上。这意味着在水面上天线方向图近似为半圆形；在垂直面上方向图为一个角度不太大的扇形。

(2)宽频带，能同时兼顾WIFI和3G频段：为使用三网融合的需求，该天线产品能同时兼容WIFI和3G频段。

(3)低剖面、小尺寸：用户要求室内设备能与墙壁平面共型，使得外观与环境相适应，美观舒适，所以要求天线具有低剖面、小尺寸的特性。

(4)该天线具备较好的功率方向性以及在天线的输入端口具有较小的回波损耗。图4是根据本发明实施例的天线在频率为1.9GHz时的功率方向图，如图4所示，实线为水平面功率方向图，虚线为垂直面功率方向图，其中，最大增益为6.7dB。图5是根据本发明实施例的天线在频率为2.4GHz时的功率方向图，如图5所示，实线为水平面功率方向图，虚线为垂直面功率方向图，其中，最大增益为8.6dB。图6是根据本发明实施例的天线输入端口的回波损耗图，如图6所示，该天线的回波损耗较小，例如，回波损耗-10dB对应的频带宽度为：1.895GHz-2.550GHz。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种天线，其特征在于，包括：

片状反射器(5)、片状谐振器(4)和一根固定柱(1)，

其中，所述固定柱(1)依次穿过所述片状反射器(5)和所述片状谐振器(4)，

所述片状反射器(5)与所述片状谐振器(4)采用支撑环(3)隔开固定于所述固定柱(1)上，

在所述固定柱(1)固定片状反射器(5)的一端连接有用于馈电的同轴线(6)，

其中，所述片状反射器(5)与所述片状谐振器(4)之间的距离，和/或，所述片状谐振器(4)与片状引向器(2)之间的距离为二十分之一波长，其中，所述波长与天线的中心工作频率对应；

所述片状谐振器(4)的形状为E字型；

所述片状反射器(5)的形状为工字型；

所述天线的馈电端口的输入阻抗为75欧姆。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，在所述固定柱(1)穿过所述片状谐振器(4)的一端，还穿过一个或多个所述片状引向器(2)，所述一个或多个片状引用器(2)通过支撑环(3)与所述片状谐振器(4)隔开。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述支撑环(3)的材料为特氟龙。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述固定柱(1)为螺钉。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线，其特征在于，所述片状反射器(5)、所述片状谐振器(4)、所述片状引向器(2)所使用的材料为以下至少之一：

金属材料、非金属材料表面镀金属、非金属材料表面贴金属薄膜。

6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述片状反射器(5)、所述片状谐振器(4)、所述片状引向器(2)所使用的材料为铜。