CN104795630A - 双频wifi全向天线 - Google Patents

Abstract

本发明适用于无线通信装置技术领域，公开了一种双频WIFI全向天线，包括介质板、两对双频辐射单元，所述双频辐射单元连接于所述介质板，两对所述双频辐射单元之间连接有平衡微带线；所述双频辐射单元包括两个低频辐射臂和两个高频辐射臂；两个所述低频辐射臂和两个高频辐射臂对称设置于所述平衡微带线的两侧。本发明所提供的双频WIFI全向天线，其覆盖范围广且增益高。

Description

双频WIFI全向天线

技术领域

本发明属于无线通信装置技术领域，尤其涉及一种双频WIFI全向天线。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，无线局域网(WLAN)的应用范围越来越广，从频谱资源分配上来看，原有的802.1b/g(2.4～2.4835GHz)协议中的带宽和传输速率是非常有限的，已经不能满足如今数据通信的要求，因此，能够兼容频率更高、频谱资源更为充裕的802.1la(5.15～5.35GHz，5.725～5.825GHz)协议是WLAN发展的必然趋势，这要求WLAN天线必须满足双频特性，在无线局域网(WLAN)领域，为了实现信号的全方位覆盖，要采用全向天线，而为了达到一定的覆盖范围，又要求该天线具有较高的增益，所以研发能够在无线局域网上实现双频工作的高增益全向天线显得尤为重要。

现有技术中的WIFI天线，其电缆多且走线复杂，为了减少线缆跟天线单元之间的互藕，需加大单元臂跟馈电线缆间距，导致天线体积大。而且为单频段工作，损耗大，不符合应用上的需求，或者存在增益低的问题，使用效果欠佳。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种双频WIFI全向天线，其覆盖范围广且增益高。

本发明的技术方案是：一种双频WIFI全向天线，包括介质板、两对双频辐射单元，所述双频辐射单元连接于所述介质板，两对所述双频辐射单元之间连接有平衡微带线；所述双频辐射单元包括两个低频辐射臂和两个高频辐射臂； 两个所述低频辐射臂和两个高频辐射臂对称设置于所述平衡微带线的两侧。

可选地，所述低频辐射臂的长度为低频中心点的0.2至0.3个工作波长。

可选地，所述高频辐射臂的长度为高频中心点的0.2至0.3个工作波长。

可选地，所述平衡微带线为扁双线。

可选地，所述平衡微带线设置有至少一段高、低阻抗传输线段。

可选地，所述双频WIFI全向天线的底部具有串馈方式的馈电点；所述馈电点处连接有匹配枝节。

可选地，所述双频WIFI全向天线的底部连接有匹配枝节。

可选地，两对所述双频辐射单元之间的间距为高频中心点的0.8至1.2个工作波长。

可选地，其中一所述双频辐射单元位于所述介质板的正面，另一所述双频辐射单元位于所述介质板的背面。

可选地，所述双频WIFI全向天线的宽度不大于8mm。

本发明所提供的双频WIFI全向天线，其两对所述双频辐射单元之间连接有平衡微带线；所述双频辐射单元包括两个低频辐射臂和两个高频辐射臂；两个所述低频辐射臂和两个高频辐射臂对称设置于所述平衡微带线的两侧，保证了较宽工作频带内较高的增益和优异的全向性，覆盖范围广，并且天线的单位电长度增益很高，采用了印刷结构，有利于天线的小型化，还具有成本低、重量轻、结构简单容易实现等诸多优点，使用效果佳，具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)是本发明实施例提供的双频WIFI全向天线正面剖面示意图；

图1(b)是本发明实施例提供的双频WIFI全向天线反面剖面示意图；

图2(a)是本发明实施例提供的双频WIFI全向天线正面剖面局部示意图；

图2(b)是本发明实施例提供的双频WIFI全向天线反面剖面局部示意图；

图3(a)是本发明实施例提供的另一双频WIFI全向天线正面剖面局部示意图；

图3(b)是本发明实施例提供的另一双频WIFI全向天线反面剖面局部示意图；

图4(a)是本发明实施例提供的另一双频WIFI全向天线正面剖面局部示意图；

图4(b)是本发明实施例提供的另一双频WIFI全向天线反面剖面局部示意图；

图5是本发明实施例提供的另一双频WIFI全向天线的反射参数实测曲线图；

图6是本发明实施例提供的另一双频WIFI全向天线的方向图测试数据；

图7是本发明实施例提供的另一双频WIFI全向天线的方向图测试数据。

具体实施方式

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

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互 为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1～图5所示，本发明实施例提供的一种双频WIFI全向天线，包括介质板1、两对双频辐射单元7、9，介质板1可以采用绝缘材料制成，可以采用印制板等，天线可为印制板天线。双频辐射单元7、9可为双面双频对称印刷半波振子。所述双频辐射单元7、9连接于所述介质板1，两对所述双频辐射单元7、9之间连接有平衡微带线8；所述双频辐射单元7包括两个低频辐射臂2a、2b和两个高频辐射臂2c、2d；所述双频辐射单元9包括两个低频辐射臂3a、3b和两个高频辐射臂3c、3d。两个所述低频辐射臂2a、2b\3a、3b和两个高频辐射臂2c、2d\3c、3d对称设置于所述平衡微带线8的两侧，保证了较宽工作频带内较高的增益和优异的全向性，并且天线的单位电长度增益很高，采用了印刷结构，有利于天线的小型化，还具有成本低、重量轻、结构简单容易实现等诸多优点，使用效果佳，具有广阔的应用前景。

具体地，所述低频辐射臂2a、2b\3a、3b的长度可以为低频中心点的0.1至0.6个工作波长，优选地，所述低频辐射臂2a、2b\3a、3b的长度可以为低频中心点的0.2至0.3个工作波长。

具体地，所述高频辐射臂2c、2d\3c、3d的长度可为高频中心点的0.1至0.6个工作波长优选地，所述高频辐射臂2c、2d\3c、3d的长度可为高频中心点的0.2至0.3个工作波长。

具体地，所述平衡微带线8可以为扁双线，其效果好、易于生产。

具体地，，所述平衡微带线8设置有至少一段高、低阻抗传输线段4，以对天线的阻抗进行调节。

具体地，所述双频WIFI全向天线的底部具有串馈方式的馈电点5。而且，所述馈电点5处连接有匹配枝节10。更好地保证了较宽工作频带内较高的增益和优异的全向性，并且天线的单位电长度增益高。当然，也可以在双频WIFI全向天线的底部直接连接匹配枝节10。

具体应用中，馈电处(馈电点5)可以并联适当长度的终端开路短截线(匹配枝节10)，该短截线提供电纳－jB，抵消馈电端口处的导纳+jB，使端口处阻抗匹配，避免不必要的功率损耗，从而提高***信噪比。并且该短截线(匹配枝节10)在馈电端口处就与传输线并联，降低由于短截线(匹配枝节10)和馈电端口(馈电点5)间的传输线受频率变化引起不同阻抗变换值的影响，提高匹配带宽，实现双频匹配，该短截线(匹配枝节10)可用于馈电线缆焊接

具体地，两对所述双频辐射单元7、9之间的间距为高频中心点的0.5至2个工作波长，两对所述双频辐射单元7、9之间的间距为高频中心点的0.8至1.2个工作波长，例如1个波长等。

具体地，其中一所述双频辐射单元7位于所述介质板1的正面，另一所述双频辐射单元9位于所述介质板1的背面，结构紧凑，产品体积小。

本实施例中，所述双频WIFI全向天线的宽度可以不大于8mm，当然，双频WIFI全向天线的宽度也可以设置为其它合理数值，均属于本发明的保护范围。

如图1和图2，提供一种双频高增益WIFI全向天线，低频辐射臂2a、高频辐射臂3a与低频辐射臂2b、高频辐射臂3b，低频辐射臂2c、高频辐射臂3c与低频辐射臂2d、高频辐射臂3d组成半波振子，2a、3a与2b、3b组成单个偶极子，2c、3c与2d、3d组成单个偶极子。以其中一偶极子(双频辐射单元7)为例，每个偶极子由上下两臂组成，每臂由四个金属片组成，其中中间两片2a较长，对应于低频辐射臂，长度为低频中心频点0.2～0.3个工作波长，另外两片3a较短，对应于高频辐射臂，长度为高频中心频点0.2～0.3个工作波长。四个金属片对称分布于介质板1中平衡微带线8的两侧。2a、3a与2b、3b组成单个偶极子7。同理，2c、3c与2d、3d组成另一单个偶极子9。双频WIFI全向天线还包括一个用于安装天线的接头、外壳等。

位于顶端的偶极子(双频辐射单元7)中下臂金属片(低频辐射臂2a)与介质板1上平衡微带线8的正面电性连接，上臂金属片(高频辐射臂3a)与介质板1上平衡微带线8反面电性连接；底端的偶极子(双频辐射单元9)的上 臂金属片(低频辐射臂)与介质板1上平衡微带线8电正面性连接，下臂金属片(高频辐射臂)与介质板1上平衡微带线8的反面电性连接。顶端偶极子7与底端偶极子9间距为高频中心频点0.8～1.2个工作波长。用于与双频辐射单元7、9连接的平衡微带线8可为扁双线，平衡微带线8中间为介质板1，平衡微带线8上存在一段或多段宽度的高、低阻抗传输线段4。馈电点5可以位于天线底部，为串馈方式，增加匹配枝节10，用于与馈电电缆6焊接，所述的馈电电缆6外导体在馈电点5与介质板1一面的平衡微带线8连接，芯线则穿过介质与另一面的平衡微带线8连接。平衡微带线8的馈电点5具有匹配枝节10，该设计能对天线阻抗进行调节并用于线缆焊接。天线可为印制板天线，双频辐射单元7、9，平衡微带线88雕刻在刻蚀在印制板的正面和背面。

参照图5，它是本发明天线的回波实测曲线图。横轴为天线的工作频率，纵轴为电压驻波比值。从图5可以看出本实施方式中的天线工作于2.4－2.5GHz及5.15－5.85GHz频段时，其回波小于－10dB，符合双频天线应用需求。

从图6、7的测试结果可以看出，天线在2.4－2.5GHz波段工作频带内的最大增益处具3.5dB，5.15－5.85GHz频段最大增益处具有5dB，两个频段具有较好的辐射特性，天线在该频点的H面方向图的不圆度很小，小于1.0dB，符合对天线全向性的预期。

天线的宽度可为8mm，相对其他同类型产品宽度18mm窄一半，更好的安装在较窄尺寸的天线罩中，灵活匹配不同整机。通过天线尺寸以及天线参数的测试结果，说明了本发明在天线尺寸、带宽、波束覆盖和增益等指标上获得了良好性能。图3(a)和图3(b)是本发明天线其中一种实施正反面的示意图，该天线低频偶极子辐射臂呈长条形，长度为低频中心频点0.2～0.3个工作波长。图4(a)和图3(b)是本发明天线其中一种实施正反面的示意图，该天线低频偶极子辐射臂天线臂末端弯曲以减少天线尺寸，天线低频辐射臂总长度为低频中心频点0.2～0.3个工作波。

本发明实施例所提供的双频高增益WIFI全向天线，包括两对低、高双频辐 射单元7、9及用于与辐射单元连接的平衡微带线8，对应于低频辐射臂，长度为低频中心频点0.2～0.3个工作波长，对应于高频辐射臂，长度为高频中心频点0.2～0.3个工作波长。顶端辐射单元下臂金属片与介质板1正面微带线电性连接，上臂金属片与介质板1反面的平衡微带线8电性连接；底端辐射单元上臂金属片与介质板1正面微带线电性连接，下臂金属片与介质板1反面微带线电性连接。顶端偶极子与底端偶极子间距为高频中心频点0.8～1.2个工作波长。平衡微带线8上增加高、低阻抗传输线段4以对天线阻抗调节。且天线采用底部串联馈电方式馈电，减少线缆对天线耦合，有效缩小天线尺寸。增加匹配开路枝节10用于阻抗匹配跟线缆焊接。通过上述设计，采用串联馈电方式，形成全向辐射振子阵列天线，并创新地加入匹配枝节10用于天线匹配和线缆焊接，保证了较宽工作频带内较高的增益和优异的全向性，并且天线的单位电长度增益很高，采用了印刷结构，有利于天线的小型化。还具有成本低、重量轻、结构简单容易实现等诸多优点，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双频WIFI全向天线，其特征在于，包括介质板、两对双频辐射单元，所述双频辐射单元连接于所述介质板，两对所述双频辐射单元之间连接有平衡微带线；所述双频辐射单元包括两个低频辐射臂和两个高频辐射臂；两个所述低频辐射臂和两个高频辐射臂对称设置于所述平衡微带线的两侧。

2.如权利要求1所述的双频WIFI全向天线，其特征在于，所述低频辐射臂的长度为低频中心点的0.2至0.3个工作波长。

3.如权利要求1所述的双频WIFI全向天线，其特征在于，所述高频辐射臂的长度为高频中心点的0.2至0.3个工作波长。

4.如权利要求1所述的双频WIFI全向天线，其特征在于，所述平衡微带线为扁双线。

5.如权利要求1至4中任一项所述的双频WIFI全向天线，其特征在于，所述平衡微带线设置有至少一段高、低阻抗传输线段。

6.如权利要求1至4中任一项所述的双频WIFI全向天线，其特征在于，所述双频WIFI全向天线的底部具有串馈方式的馈电点；所述馈电点处连接有匹配枝节。

7.如权利要求1至4中任一项所述的双频WIFI全向天线，其特征在于，所述双频WIFI全向天线的底部连接有匹配枝节。

8.如权利要求1至4中任一项所述的双频WIFI全向天线，其特征在于，两对所述双频辐射单元之间的间距为高频中心点的0.8至1.2个工作波长。

9.如权利要求1至4中任一项所述的双频WIFI全向天线，其特征在于，其中一所述双频辐射单元位于所述介质板的正面，另一所述双频辐射单元位于所述介质板的背面。

10.如权利要求1至4中任一项所述的双频WIFI全向天线，其特征在于，所述双频WIFI全向天线的宽度不大于8mm。