CN204614948U - 天线装置及无线桥接*** - Google Patents
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Abstract
公开了一种天线装置及无线桥接***。所述天线装置包括反射板、位于反射板上方的介质基板、以及设置在介质基板中的多个偶极子天线，其中所述多个偶极子天线的结构相同，且所述多个偶极子天线中相邻的任意两个偶极子天线彼此取向错开布置，使得所述相邻的任意两个偶极子天线之间互为交叉极化。该天线装置利用辐射结构的设计实现MIMO结构及定向辐射，并且利用多个辐射天线的不同取向的设计改善了天线间的隔离度。该天线装置尺寸紧凑，可以内置于AP设备中，从而可以降低无线桥接***的安装和维护成本，提高可靠性和天线性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及一种天线装置及无线桥接***。
背景技术
现有的车对地无线桥接***包括设置在列车上的接入点(AP)设备和定向型天线。AP设备通过多路射频跳线连接至定向型天线，实现多路同时收发，以及采用802.11AC协议无线传输数据。然而,由于受到驾驶室安装空间的限制，AP设备与天线之间的安装位置距离较远，迫使射频跳线走线距离过长。多路射频跳线的走线不仅导致天线桥接***的安装维护不便，而且产生附加的线损，导致天线的辐射信号强度变差，达不到设计的理想效果。
近年来，多输入多输出(MIMO)技术利用多根天线发送和接收信号，在无线通信中得到了越来越多的应用。MIMO技术能在不增加带宽的情况下提高通信***的容量和频段利用效率，从而是提高数据传输速率的重要手段。现有的无线通信电子设备一般采用多根射频天线分别用于不同的通道。
期望将定向型MIMO天线应用于车对地无线桥接***并内置集成在AP设备中，以降低***安装和维护成本，提高可靠性和天线性能。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出一种天线装置及无线桥接***，其中可以将天线装置设计成内置定向天线，减少了装维护成本降低故障发生几率并提升性能。
根据本实用新型的一方面，提供一种天线装置，所述天线装置包括：反射板、位于所述反射板上方的介质基板、以及设置在所述介质基板中 的多个偶极子天线，其中所述多个偶极子天线的结构相同，且所述多个偶极子天线中相邻的任意两个偶极子天线彼此取向错开布置，使得所述相邻的任意两个偶极子天线之间互为交叉极化。
优选地，所述介质基板包括相对的第一表面和第二表面，所述多个偶极子天线中的每一个均包括位于所述介质基板的第一表面的辐射部和位于第二表面上的接地部。
优选地，所述辐射部包括第一方向延伸的辐射臂以及分别从所述辐射臂的两端沿第二方向延伸的第一辐射分支和第二辐射分支。
优选地，所述接地部包括沿所述第一方向延伸的接地臂以及分别从所述接地臂的两端沿第三方向延伸的第一接地分支和第二接地分支，其中，所述第二方向与所述第一方向垂直，且所述第二方向与所述第三方向相反。
优选地，所述辐射臂的中点连接馈电线，所述接地臂的中点连接接地线，所述介质基板设有通孔，供所述馈电线或所述接地线穿过。
优选地，所述第一辐射分支和所述第二辐射分支相互对称。
优选地，所述第一接地分支和所述第二接地分支相互对称，且对称轴与所述第一辐射分支和所述第二辐射分支之间的对称轴相同。
优选地，所述介质基板呈圆形，所述多个偶极子天线数量为3个。
优选地，该3个偶极子天线放置的位置使所述介质基板的圆形均分为3个部分，使任意相邻的两个偶极子天线之间的夹角为120度。
优选地，所述反射板呈圆形，且圆心在所述介质基板上的投影与所述介质基板的圆心重合。
优选地，在每一个偶极子天线中所述辐射部在所述介质基板的第二表面上的投影与所述接地部相互对称。
优选地，所述第一辐射分支、所述第二辐射分支、所述第一接地分支、所述第二接地分支的长度分别为1/4λ，其中λ为工作频段的波长。
优选地，所述辐射臂和所述接地臂的长度分别为2/5λ，其中λ为工作频段的波长。
优选地，所述反射板包括反射面，所述反射面由导电材料组成，并且与所述介质基板的第二表面相对。
优选地，所述反射板的反射面与所述介质基板的第二表面之间的距离大于等于1/8λ且小于等于1/4λ，其中λ为工作频段的波长。
优选地，所述反射板的为任意形状，其尺寸的最大长宽均大于3/4λ，λ为工作频段的波长。
优选地，所述反射板为普通金属板、介质覆铜金属板、塑胶电镀金属板中的一种。
优选地，所述辐射部和所述接地部由图案化的金属层形成，或者由导电油墨印刷形成。
优选地，所述天线装置的工作频段为5.15GHz～5.85GHz。
根据本实用新型的另一方面，提供一种无线桥接***，包括上述的天线装置。
该天线装置利用辐射结构的设计实现MIMO结构及定向辐射，并且利用多个辐射天线的不同取向的设计改善了天线间的隔离度。该天线装置尺寸紧凑，可以内置于AP设备中，从而可以降低无线桥接***的安装和维护成本，提高可靠性和天线性能。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1a-1b示出根据本实用新型的天线装置的实施例的立体视图和前视图；
图2a-2b示出根据本实用新型的天线装置的偶极子天线的实施例的立体视图、顶视图；
图3示出根据本实用新型的天线装置的VSWR参数值随频率变化的曲线图；
图4示出根据本实用新型的天线装置的S参数值随频率变化的曲线图；
图5a-5b示出根据本实用新型的天线装置的方向图。
具体实施方式
以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1a-1b示出根据本实用新型的天线装置的实施例的立体视图和前视图。该天线装置包括：介质基板200、位于介质基板200上的第一偶极子天线110、第二偶极子天线120、第三偶极子天线130、以及反射板300。
反射板300为圆形，反射板300包括由导电材料组成的反射面300a。优选地，反射面300a由导电金属材料组成。在本实施方式中，反射板300选自普通金属板、介质覆铜金属板、塑料电镀金属板之一。反射板300可以为任意几何图形，其尺寸的最大长宽均大于3/4λ，λ为工作频段的波长。反射面300a用于反射该天线装置的电磁波。该电磁波是指该天线装置发射的电磁波或者该天线装置接收的电磁波。
介质基板200为圆形，反射板300的圆心在介质基板上的投影与介质基板200的圆心重合。介质基板200平行设置在反射板300的反射面300a一侧，并且与反射板300的反射面300a之间隔开一定距离H。优选地，1/8λ≤H≤1/4λ。介质基板200包括彼此相对的第一表面200a和第二表面200b。进一步地，介质基板200的第二表面200b与反射板300的反射面300a相对。介质基板200包括玻纤布、环氧树脂、以及与 所述环氧树脂发生交联反应的化合物。
第一偶极子天线110、第二偶极子天线120、第三偶极子天线130位于介质基板200上。每个偶极子天线包括分别位于介质基板200的第一表面200a和第二表面200b的辐射部和接地部。辐射部和接地部例如由图案化的金属层形成，或者由导电油墨印刷形成。金属层可以由选自金、银、铜、铝或铁中的一种组成。优选地，金属层由铜组成，以兼顾天线的成本和性能。
第一偶极子天线110、第二偶极子天线120、第三偶极子天线130彼此取向错开布置，使得相邻的两个辐射天线之间互为交叉极化，以改善天线之间的隔离度。在一个示例中，第一偶极子天线110、第二偶极子天线120、第三偶极子天线130中相邻的两个偶极子天线之间的取向的夹角为120度。在本文中，每个偶极子天线的取向定义为该偶极子天线的第二方向的取向。
图2a-2b示出根据本实用新型的天线装置的偶极子天线的实施例的立体视图和顶视图。第一偶极子天线110、第二偶极子天线120、第三偶极子天线130的形状和结构相同，下文以第一偶极子天线110为例。在图中为了清楚未示出介质基板200。
第一偶极子天线110包括分别位于介质基板200的第一表面200a和第二表面200b上的辐射部111和接地部112。
辐射部111包括沿着第一方向延伸的辐射臂111a，以及从辐射臂111a的两端沿着第二方向延伸的第一辐射分支111b和第二辐射分支111c。其中，第一辐射分支111b和第二辐射分支111c相互对称。接地部112包括沿着第一方向延伸的接地臂112a，以及从接地臂112a的两端沿着第三方向延伸的第一接地分支112b和第二接地分支112c，其中，第二方向与第一方向垂直，且与第三方向相反。第一接地分支112b和第二接地分支112c相互对称，并且第一接地分支112b和第二接地分支112c的对称轴和第一辐射分支111b和第二辐射分支111c的对称轴相同。辐射臂111a的中点连接馈电线，接地臂112a的中点连接接地线。通常馈电线和接地线为同轴电缆，电缆的芯线为馈电线，外导体为接地线，在本实施方式中，介质基板200设有通孔，供馈电线或接地线穿过。例如 电缆设置在介质基板200的第一表面200a，馈电线连接辐射臂111a的中点(馈电点)，接地线穿过通孔连接到接地臂112a的中点(接地点)，简化了布线，避免了电缆的缠绕。
辐射部111和接地部112在介质基板200的第一表面200a上的投影相互对称，辐射部111和接地部112具有类似的开口形状但开口方向相反。
第一偶极子天线110包括对称的第一和第二导电路径。第一导电路径包括第一辐射分支111b、第一接地分支112b，第二导电路径包括第二辐射分支111c和第二接地分支112。
在本实施方式中偶极子的长度L为1/2λ，即第一辐射分支111b、第二辐射分支111c、第一接地分支112b、第二接地分支112c的长度分别为L/2＝1/4λ。偶极子的宽度W，即辐射臂111a和接地臂112a的长度分别为2/5λ。该偶极子的长度L和宽度W的选择可以使得天线装置的接收和发射效率最大化。
图3示出根据本实用新型的天线装置的VSWR参数值随频率变化的曲线图。电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio VSWR)反映了反射功率和传输效率的高低，如图3所示，本实用新型的天线装置在5.15GHz～5.85GHz的工作频段下，电压驻波比小于1.5dB，说明本实用新型的天线装置具有较小的回波损耗和较高的传输效率。
图4示出根据本实用新型的天线装置的S参数值随频率变化的曲线图。如图4所示，本实用新型的天线装置的隔离度在5.15GHz～5.85GHz的工作频段下，反射系数S11均小于-10dB，电压驻波比均小于2，隔离度小于-15dB。这表明该天线装置在工作频段下有较小的回波损耗，改善了三个辐射天线之间的隔离度。
图5a-5b示出根据本实用新型的天线装置的方向图。如图5a-5b所示，本实用新型的天线装置最大增益为在频率为5.5GHz时的9.7dB，半功率波瓣宽度为50度。该天线装置在工作频段有较好的方向图，并且表现出定向特性。该天线装置的天线增益相对于传统天线显著提高，从而提高了天线辐射效率。
本实用新型的天线装置通过改变偶极子天线的造型及与反射面结合 方式来提高天线定向辐射性能，提高天线与天线之间的隔离度以达到设计效果。三个偶极子天线的三路同时收发实现无线桥接，将设备和天线集成在一个外壳里，即内置为定向天线，以满足基于IEEE802.11AC等无线通讯协议的无线移动互联网高速互联通讯的要求。本实用新型的天线装置减少了安装维护成本，降低了故障发生几率，提升了性能，特别适用于地铁列车的车对地桥接***。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (20)
1.一种天线装置，其特征在于，包括：反射板、位于所述反射板上方的介质基板、以及设置在所述介质基板中的多个偶极子天线，其中所述多个偶极子天线的结构相同，且所述多个偶极子天线中相邻的任意两个偶极子天线彼此取向错开布置，使得所述相邻的任意两个偶极子天线之间互为交叉极化。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述介质基板包括相对的第一表面和第二表面，所述多个偶极子天线中的每一个均包括位于所述介质基板的第一表面的辐射部和位于第二表面上的接地部。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述辐射部包括第一方向延伸的辐射臂以及分别从所述辐射臂的两端沿第二方向延伸的第一辐射分支和第二辐射分支。
4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述接地部包括沿所述第一方向延伸的接地臂以及分别从所述接地臂的两端沿第三方向延伸的第一接地分支和第二接地分支，其中，所述第二方向与所述第一方向垂直，且所述第二方向与所述第三方向相反。
5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述辐射臂的中点连接馈电线，所述接地臂的中点连接接地线，所述介质基板设有通孔，供所述馈电线或所述接地线穿过。
6.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射分支和所述第二辐射分支相互对称。
7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述第一接地分支和所述第二接地分支相互对称，且对称轴与所述第一辐射分支和所述第二辐射分支之间的对称轴相同。
8.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述介质基板呈圆形，所述多个偶极子天线数量为3个。
9.根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于，该3个偶极子天线放置的位置使所述介质基板的圆形均分为3个部分，使任意相邻的两个偶极子天线之间的夹角为120度。
10.根据权利要求9所述的天线装置，其特征在于，所述反射板呈圆形，且圆心在所述介质基板上的投影与所述介质基板的圆心重合。
11.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，在每一个偶极子天线中所述辐射部在所述介质基板的第二表面上的投影与所述接地部相互对称。
12.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述第一辐射分支、所述第二辐射分支、所述第一接地分支、所述第二接地分支的长度分别为1/4λ，其中λ为工作频段的波长。
13.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述辐射臂和所述接地臂的长度分别为2/5λ，其中λ为工作频段的波长。
14.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述反射板包括反射面，所述反射面由导电材料组成，并且与所述介质基板的第二表面相对。
15.根据权利要求14所述的天线装置，其特征在于，所述反射板的反射面与所述介质基板的第二表面之间的距离大于等于1/8λ且小于等于1/4λ，其中λ为工作频段的波长。
16.根据权利要求14所述的天线装置，其特征在于，所述反射板的为任意形状，其尺寸的最大长宽均大于3/4λ，λ为工作频段的波长。
17.根据权利要求14所述的天线装置，其特征在于，所述反射板为普通金属板、介质覆铜金属板、塑胶电镀金属板中的一种。
18.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述辐射部和所述接地部由图案化的金属层形成，或者由导电油墨印刷形成。
19.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线装置的工作频段为5.15GHz～5.85GHz。
20.一种无线桥接***，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至19任一项所述的天线装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201520352458.3U CN204614948U (zh) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | 天线装置及无线桥接*** |
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| CN201520352458.3U CN204614948U (zh) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | 天线装置及无线桥接*** |
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|---|---|
| CN204614948U true CN204614948U (zh) | 2015-09-02 |
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| CN201520352458.3U Active CN204614948U (zh) | 2015-05-27 | 2015-05-27 | 天线装置及无线桥接*** |
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| CN (1) | CN204614948U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105977651A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-09-28 | 深圳前海科蓝通信有限公司 | 一种双极化高增益定向天线及其设计方法 |
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2015
- 2015-05-27 CN CN201520352458.3U patent/CN204614948U/zh active Active
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