CN110197949A - 一种平面阵天线单元和通信天线 - Google Patents
一种平面阵天线单元和通信天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110197949A CN110197949A CN201910436618.5A CN201910436618A CN110197949A CN 110197949 A CN110197949 A CN 110197949A CN 201910436618 A CN201910436618 A CN 201910436618A CN 110197949 A CN110197949 A CN 110197949A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- planar array
- antenna unit
- array antenna
- planar
- feeder line
- 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.)
- Pending
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 5
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 4
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 claims description 4
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- PLAIAIKZKCZEQF-UHFFFAOYSA-N methyl 6-chloro-2-oxo-3h-1,2$l^{4},3-benzodithiazole-4-carboxylate Chemical compound COC(=O)C1=CC(Cl)=CC2=C1NS(=O)S2 PLAIAIKZKCZEQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
- H01Q1/3208—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
- H01Q1/3216—Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used where the road or rail vehicle is only used as transportation means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
- H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
- H01Q1/523—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas between antennas of an array
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
- H01Q19/104—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces using a substantially flat reflector for deflecting the radiated beam, e.g. periscopic antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
本发明公开一种平面阵天线单元和通信天线,其中,平面阵天线单元包括反射板和依次排列在反射板上的第一至第三平面阵列,所述第一至第三平面阵列采用不同的极化方式,每一所述平面阵列均采用2×2谐振式矩形微带阵元,每一所述平面阵列对应连接一根极化馈线。本发明用于地铁移动场景里WiFi稳定高速上网,通过本发明技术方案的实现,能够解决地铁内同频段WiFi和CBTC***天线干扰问题,提升密集人群WiFi高速接入大宽带车地传输。
Description
技术领域
本发明涉及通信天线技术领域,特别涉及一种平面阵天线单元和通信天 线。
背景技术
轨道无线通信***是为了保证地铁安全、高密度、高效运营而建设的话 音、数据无线通信***,相比基于通信的移动闭塞***(CBTC),只考虑了 地铁内部的抗干扰问题,未考虑来自地铁外部的干扰,而无线上网(WiFi) 成为时尚,在100km/h的速度下,追求高频率和服务质量的以乘客数据业务为 主体的宽带无线数据通信成为需要解决的关键问题,这迫切需要开发一款多 极化多端口高增益的轨道通信天线。
由于市面上的双极化阵列天线无法满足轨道通信的车地数据传输,无线 信号稳定性差,无法承载多业务模式,特别是人流量大的时候负载大无法满 足车地之前的通信问题。基于以上原因,需要一种增益高,高隔离,多端口, 多极化的天线,同时需要满足轨道高速的车地通信射频性能要求。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种平面阵天线单元和通信天线。
为实现上述目的,本发明的具体方案如下:
一种平面阵天线单元,包括反射板和依次排列在反射板上的第一至第三 平面阵列,所述第一至第三平面阵列采用不同的极化方式,每一所述平面阵 列均采用2×2谐振式矩形微带阵元,每一所述平面阵列对应连接一根极化馈 线。
优选地,所述第一平面阵列采用水平极化,所述第二平面阵列采用-45° 极化,所述第三平面阵列采用+45°极化。
优选地,所述第二和第三平面阵列之间设有隔离片。
优选地,每相邻的两个阵元之间通过串联同馈的馈电网络连接,每一所 述平面阵列单元还通过并联侧馈的馈电网络进行阻抗匹配。
优选地,所述串联同馈的馈电网络为UT型垂直馈电网络。
优选地,所述并联侧馈的馈电网络为1/4λ阻抗T型馈电网络。
优选地,每一所述阵元为正方形阵元,所述正方形阵元上设有1/4λ的圆 形垫片。
优选地,所述极化馈线包括馈线和馈线端部的馈线母头,所述馈线通过 防水硅胶圈固定在反射板边缘。
优选地,所述反射板采用铝合金材质。
本发明还提供一种通信天线,包括防火PC机壳、底板,以及上述平面阵 天线单元,所述平面阵天线单元固定在底板上,最终封装在防火PC机壳和底 板组成的空间内。
采用本发明的技术方案,具有以下有益效果:
本发明用于地铁移动场景里WiFi稳定高速上网,通过本发明技术方案的 实现,能够解决地铁内同频段WiFi和CBTC***天线干扰问题和提升密集人群 WiFi高速接入大宽带车地传输,具体有益效果如下:
1、可以满足多用户、高并发的上网(频段和信道不需要和轨道旁以及车 头车尾的AP一样)。
2、通过多极化进行WiFi无线全方位地覆盖,实现传输信息量大、传输速 度快的车地间双向通信,减少区间敷设电缆及日常维护工作。
3、在高速移动条件下,可实现地铁在无线数据业务可靠有效地提供给乘 客。
4、通过三个天线均匀平面阵单元组合成尺寸小、结构简单的,同时将天 线单元和馈电网络集成在一起节省了装配时间及空间。
附图说明
图1为本发明平面阵天线单元的立体图;
图2为本发明第一/二/三平面阵列的平面图;
图3为本发明通信天线结构***图。
其中,1-防火PC机壳,2-阵列单元层,21-第一平面阵列,22-第二平面阵 列,23-第三平面阵列,24-隔离片,25-阵元,26-1/4λ阻抗T型馈电网络,27-UT 型垂直馈电网络,3-反射板,4-底板,5-馈线母头,6-防水硅胶圈,7-馈线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例,对本发明进一步说明。
参照图1,本发明提供一种平面阵天线单元,包括反射板3和依次排列在 反射板3上的第一至第三平面阵列21、22、23,所述第一至第三平面阵列21、 22、23采用不同的极化方式,每一所述平面阵列21/22/23均采用2×2谐振式矩 形微带阵元25,每一所述平面阵列21/22/23对应连接一根极化馈线。
所述极化馈线包括馈线7和馈线7端部的馈线母头5,所述馈线7通过防水 硅胶圈6固定在反射板3边缘。
所述反射板3采用铝合金材质。
所述第一平面阵列21采用水平极化,所述第二平面阵列22采用-45°极化, 所述第三平23面阵列采用+45°极化。
所述第二和第三平面阵列22、23之间设有隔离片24。
参照图2,每相邻的两个阵元之间通过串联同馈的馈电网络连接,每一所 述平面阵列单元还通过并联侧馈的馈电网络进行阻抗匹配。
所述串联同馈的馈电网络为UT型垂直馈电网络27。
所述并联侧馈的馈电网络为1/4λ阻抗T型馈电网络26。
每一所述阵元25为正方形阵元,所述正方形阵元上设有1/4λ的圆形垫片。
本发明还提供一种通信天线,包括防火PC机壳1、底板4,以及上述平面 阵天线单元,所述平面阵天线单元固定在底板4上,最终封装在防火PC机壳1 和底板4组成的空间内。
本发明的工作原理为:
通过在铝合金材料的反射板3上做该平面阵天线单元,并对其方向图的水 平波瓣和垂直波瓣及输入驻波比进行了分析和测试,在5150-5350Mhz的工作 频率上,能获得较好的波瓣宽度和增益。
由于阵元25之间的互耦影响和天线馈电***的影响,平面阵天线单元的 驻波比和理论值有一定的误差,通过引入1/4λ的圆片调整其VSWR。
考虑到由同轴电缆对阵元25的馈电为50Ω,而阵元25的阻抗为100多Ω, 因此需对阵元25进行阻抗匹配。
为节省空间,采用1/4λ阻抗T型馈电网络27和UT型垂直馈电网络26设计 了阻抗匹配网络,进行阻抗变换,以保证各阵元25的馈电电压的等幅同相。
同时由于馈电网络的存在,会产生寄生辐射,也会对该平面阵天线单元 的方向性产生影响,所以采用了三个2×2平面阵列21、22、23组合来实现极 化方式的最优化。
考虑到±45°平面阵列22、23之间的互耦的影响和天线馈电***的影响, 其隔离度指标无法满足要求(≥30dBm),于是在第二和第三平面阵列22、23 之间引入了45°隔离片,这样使得其隔离度得到了最优化设计,该设计保持 了微带天线的本身优点,其结构简单,尺寸小,便于加工制作和批量生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围, 凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构 变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种平面阵天线单元,其特征在于,包括反射板和依次排列在反射板上的第一至第三平面阵列,所述第一至第三平面阵列采用不同的极化方式,每一所述平面阵列均采用2×2谐振式矩形微带阵元,每一所述平面阵列对应连接一根极化馈线。
2.根据权利要求1所述的平面阵天线单元,其特征在于,所述第一平面阵列采用水平极化,所述第二平面阵列采用-45°极化,所述第三平面阵列采用+45°极化。
3.根据权利要求2所述的平面阵天线单元,其特征在于,所述第二和第三平面阵列之间设有隔离片。
4.根据权利要求1所述的平面阵天线单元,其特征在于,每相邻的两个阵元之间通过串联同馈的馈电网络连接,每一所述平面阵列单元还通过并联侧馈的馈电网络进行阻抗匹配。
5.根据权利要求4所述的平面阵天线单元,其特征在于,所述串联同馈的馈电网络为UT型垂直馈电网络。
6.根据权利要求4所述的平面阵天线单元,其特征在于,所述并联侧馈的馈电网络为1/4λ阻抗T型馈电网络。
7.根据权利要求1所述的平面阵天线单元,其特征在于,每一所述阵元为正方形阵元,所述正方形阵元上设有1/4λ的圆形垫片。
8.根据权利要求1所述的平面阵天线单元,其特征在于,所述极化馈线包括馈线和馈线端部的馈线母头,所述馈线通过防水硅胶圈固定在反射板边缘。
9.根据权利要求1所述的平面阵天线单元,其特征在于,所述反射板采用铝合金材质。
10.一种通信天线,其特征在于,包括防火PC机壳、底板,以及权利要求1-9任意一项所述的平面阵天线单元,所述平面阵天线单元固定在底板上,最终封装在防火PC机壳和底板组成的空间内。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910436618.5A CN110197949A (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 一种平面阵天线单元和通信天线 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910436618.5A CN110197949A (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 一种平面阵天线单元和通信天线 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110197949A true CN110197949A (zh) | 2019-09-03 |
Family
ID=67751637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910436618.5A Pending CN110197949A (zh) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | 一种平面阵天线单元和通信天线 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110197949A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112736434A (zh) * | 2019-10-28 | 2021-04-30 | 东友精细化工有限公司 | 天线结构体、包括该天线结构体的天线阵列及显示装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201549593U (zh) * | 2009-10-22 | 2010-08-11 | 海宁胜百信息科技有限公司 | 双极化微带阵列天线 |
CN102800996A (zh) * | 2012-08-03 | 2012-11-28 | 武汉虹信通信技术有限责任公司 | 一种多极化方式的mimo阵列天线 |
WO2016000266A1 (zh) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | 华为技术有限公司 | 多极化发射接收天线、发射接收装置、***和方法 |
CN105703084A (zh) * | 2014-11-25 | 2016-06-22 | ***通信集团设计院有限公司 | 一种室分天线 |
CN209641847U (zh) * | 2019-05-23 | 2019-11-15 | 深圳市三极技术有限公司 | 一种平面阵天线单元和通信天线 |
-
2019
- 2019-05-23 CN CN201910436618.5A patent/CN110197949A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201549593U (zh) * | 2009-10-22 | 2010-08-11 | 海宁胜百信息科技有限公司 | 双极化微带阵列天线 |
CN102800996A (zh) * | 2012-08-03 | 2012-11-28 | 武汉虹信通信技术有限责任公司 | 一种多极化方式的mimo阵列天线 |
WO2016000266A1 (zh) * | 2014-07-04 | 2016-01-07 | 华为技术有限公司 | 多极化发射接收天线、发射接收装置、***和方法 |
CN105703084A (zh) * | 2014-11-25 | 2016-06-22 | ***通信集团设计院有限公司 | 一种室分天线 |
CN209641847U (zh) * | 2019-05-23 | 2019-11-15 | 深圳市三极技术有限公司 | 一种平面阵天线单元和通信天线 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112736434A (zh) * | 2019-10-28 | 2021-04-30 | 东友精细化工有限公司 | 天线结构体、包括该天线结构体的天线阵列及显示装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2018058722A1 (zh) | 双极化收发共用波导阵列天线 | |
CN100464508C (zh) | 一种利用基站天线收发信号的方法和基站天线 | |
CN104518282B (zh) | 一种双极化宽频带高隔离度的微带天线 | |
CN105161852B (zh) | 带有极化调整的平板天线 | |
CN107331973A (zh) | 一种c波段收发一体微带阵列天线 | |
CN111656611B (zh) | 包含内置的差分馈电方案的高增益和大带宽天线 | |
CN109301488A (zh) | 一种应用于室内分布***的全向双宽频双极化天线 | |
CN101635391A (zh) | 支持mimo及智能天线技术的天线阵列 | |
CN102110908B (zh) | Td–lte室内双极化天线 | |
Rodwell | 100-340GHz spatially multiplexed communications: IC, transceiver, and link design | |
CN209641847U (zh) | 一种平面阵天线单元和通信天线 | |
CN110197949A (zh) | 一种平面阵天线单元和通信天线 | |
CN108321505A (zh) | 一种用于x频段的平板阵列天线 | |
US10833416B2 (en) | Antenna having an omni directional beam pattern with uniform gain over a wide frequency band | |
WO2016023427A1 (zh) | 具有控制波束宽度的小型化天线单元和大规模天线阵列 | |
CN103022662A (zh) | 一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构 | |
CN202930551U (zh) | 一种新型“动中通”低轮廓卫星天线辐射板结构 | |
CN105811105A (zh) | 有源阵列天线、基站和传输*** | |
CN205039254U (zh) | 带有极化调整的平板天线 | |
CN102623802B (zh) | 获得最大平均信道容量的4发2收天线阵列尺寸优化方法 | |
CN208473418U (zh) | 一种基于16t16r的杆塔基站 | |
CN211789446U (zh) | 立体式新型射频前端装置 | |
CN201946750U (zh) | 一种用于地面数字电视发射***的垂直极化组阵天线 | |
CN201402856Y (zh) | Ku平板天线 | |
CN201994427U (zh) | 一种垂直、水平双极化定向板状天线 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |