一种室内AP智能MIMO天线的制作方法

本发明涉及一种天线，尤其涉及一种室内AP智能MIMO天线，具体为一种小型化、双频段、高效率的无线室内AP智能3×3MIMO天线。

背景技术：

AP(无线访问接入点(WirelessAccessPoint))就是传统有线网络中的HUB，也是组建小型无线局域网时最常用的设备。AP相当于一个连接有线网和无线网的桥梁，其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太网。大多数的无线AP都支持多用户接入、数据加密、多速率发送等功能，一些产品更提供了完善的无线网络管理功能。对于家庭、办公室这样的小范围无线局域网而言，一般只需一台无线AP即可实现所有计算机的无线接入。

AP的室内覆盖范围一般是30m～100m，不少厂商的AP产品可以互联，以增加WLAN覆盖面积。也正因为每个AP的覆盖范围都有一定的限制，正如手机可以在基站之间漫游一样，无线局域网客户端也可以在AP之间漫游。

随着无线技术的快速发展，有线网络布局越来越少，为了实现室内复杂环境高吞吐量的无线网络，需要设计一种室内AP智能MIMO天线。MIMO：Multiple-Input Multiple-Output，表示多输入多输出。天线的设计与无线通信吞吐量息息相关，其辐射方向图、增益、天线带宽、阻抗匹配、尺寸、结构和成本均是影响天线的设计重要因素。因此，该室内AP智能MIMO天线需要满足辐射方向图在三扇区可切换，每扇区内均形成双频3×3MIMO天线，高效率，宽频段，小型化，结构简单，易安装等要求。利用智能天线可提高无线网络吞吐量，提高抗干扰能力，扩展方位面网络覆盖范围，宽频段可以满足日益增加的通信频段，结构简单和小型化可以让产品的外观更漂亮，且降低加工成本，同时易安装会降低安装错误以及安装成本。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种室内AP智能MIMO天线，其具有结构简单，易安装，低成本，宽频段，高效率的特点。

本发明的解决方案是：一种室内AP智能MIMO天线，其包括圆形介质板以及设置在该圆形介质板上的若干金属图形；

该圆形介质板开设有六个插槽一和三个插槽二；该六个插槽一和该三个插槽二均呈环形布置，且三个插槽二构成的环形直径小于六个插槽一构成的环形直径，并且该六个插槽一和该三个插槽二均以该圆形介质板的中心呈放射状布局，而且相邻两个插槽二之间具有两个插槽一；

在该圆形介质板的正面上，且在相邻两个插槽之间各设置一个金属图形；其中，每个插槽二的相对两侧上的金属图形以相应的插槽二为对称轴呈对称分布，并均定义为金属图形一；相邻两个插槽一之间的金属图形定义为金属图形二；

在该圆形介质板的背面上，且在相邻两个插槽之间也各设置一个金属图形；其中，每个插槽二的相对两侧上的金属图形以相应的插槽二为对称轴呈对称分布，并均定义为金属图形三；相邻两个插槽一之间的金属图形定义为金属图形四；而且，在垂直于该圆形介质板的同一垂直线上的区域中，正面的金属图形一与背面的金属图形三相对应构成一组第一种金属图形组，正面的金属图形二与背面的金属图形四相对应构成一组第二金属图形组；在该圆形介质板的背面上，还设置有以该圆形介质板的圆心为中心的、且呈封闭状的金属图形五，该金属图形五位于环形布置的三个插槽二组成的环内；

该室内AP智能MIMO天线还包括分别插接在该六个插槽一内的六个插接介质板一和分别插接在该三个插槽二内的三个插接介质板二；在每个插接介质板一的正面和背面上分别设置金属图形六和金属图形七，金属图形六与金属图形七构成一组第三种金属图形组；在每个插接介质板二的正面和背面上分别设置金属图形八和金属图形九，金属图形八与金属图形九构成一组第四种金属图形组；

在同一种金属图形组中，两种金属图形具有共同的金属化过孔，两种金属图形的各自金属传输带线的垂直投影重叠，两种金属图形的各自天线有源振子以相应金属传输带线为对称轴呈对称设置，只是在第三种金属图形组中，在金属图形六的天线有源振子的末端设置分别朝相对的两个方向延伸且呈倾斜的金属条形段。

作为上述方案的进一步改进，在同一种金属图形组中，位于相应介质板的正面设置供相应金属化过孔通过的金属片。

作为上述方案的进一步改进，在该圆形介质板上的三组第二金属图形组两两之间呈120°夹角。

作为上述方案的进一步改进，所有金属图形都是通过印刷设置在相应的介质板上。

作为上述方案的进一步改进，该金属图形五为呈正六边形的金属图形。

作为上述方案的进一步改进，金属图形二的金属传输带线的一端设置第二金属图形组的天线馈电焊接区，另一端连接相应天线有源振子，该第二金属图形组设置天线反射器，该第三金属图形组的天线反射器设置在金属图形四上；金属图形六的金属传输带线的一端设置第三金属图形组的天线馈电焊接区，另一端连接相应天线有源振子，该第三金属图形组设置天线反射器，该第三金属图形组的天线反射器设置在金属图形七上。

作为上述方案的进一步改进，金属图形一的金属传输带线的一端设置第一金属图形组的天线馈电焊接区，另一端连接相应天线有源振子，该第一金属图形组设置天线引向器，该第一金属图形组的天线引向器设置在金属图形三上；金属图形八的金属传输带线的一端设置第四金属图形组的天线馈电焊接区，另一端连接相应天线有源振子，该第四金属图形组设置天线引向器，该第四金属图形组的天线引向器设置在金属图形九上。

作为上述方案的进一步改进，六个金属图形一分为两组间隔排布，间隔排布的三个金属图形一两两之间呈120°夹角。

作为上述方案的进一步改进，六个插接介质板一分为两组间隔排布，间隔排布的三个插接介质板一两两之间呈120°夹角。

作为上述方案的进一步改进，该室内AP智能MIMO天线接收六个频段的六路射频信号：

三组第二金属图形组接收一路射频信号一；

六组第三种金属图形组分为两类间隔排布，其中一类间隔排布的三组第三种金属图形组接收一路射频信号二，其中另一类间隔排布的三组第三种金属图形组接收一路射频信号三；

六组第一种金属图形组分为两类间隔排布，其中一类间隔排布的三组第一种金属图形组接收一路射频信号四，其中另一类间隔排布的三组第一种金属图形组接收一路射频信号五；

三组第四种金属图形组接收一路射频信号六。

通过以上设计，使室外无线点对点定向AP天线的阻抗特性、天线增益、驻波比、隔离度、E面和H面3dB波瓣宽度等性能参数满足要求，从而得到一种低成本、高通信效率、高通信容量、高抗干扰性能的室内AP智能MIMO天线。AP智能MIMO AP天线的工作频段2.412～2.484GHz 5.15～5.85GHz；2.4G频段增益大于4.5dBi；驻波比小于2；端口隔离度小于-20dB；特性阻抗为50Ω；5.0G频段增益大于5.0dBi；驻波比小于2；端口隔离度小于-22dB；特性阻抗为50Ω；接头方式为IPX带射频屏蔽线，且屏蔽线长度可选。

附图说明

图1是本发明室内AP智能MIMO天线的立体图，其中为了体现更好的视图效果特对插接介质板进行了透视处理。

图2是图1中天线的另一视角的立体图。

图3是图1中天线的圆形介质板的正面结构图。

图4是图3中圆形介质板的背面结构图。

图5是图1中天线的插接介质板一的正面结构图。

图6是图5中插接介质板一的背面结构图。

图7是图1中天线的插接介质板二的正面结构图。

图8是图7中插接介质板二的背面结构图。

图9是图1中天线的视频信号传入方式图。

图10a是图1中天线的仿真结果图。

图10b是图1中天线的仿真结果图。

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。

请一并参阅图1及图2，本发明的室内AP智能MIMO天线包括：圆形介质板11，插接在圆形介质板11上的六个插接介质板一20、21、22、23、24、25和三个插接介质板二30、31、32，设置在圆形介质板11上的若干金属图形。

圆形介质板11开设有六个插槽一80、81、82、83、84、85和三个插槽二90、91、92。这六个插槽一80、81、82、83、84、85是用来插接六个插接介质板一20、21、22、23、24、25的，而这三个插槽二90、91、92是用来插接三个插接介质板二30、31、32的，一共九个插槽。

九个插槽在布局设计上：六个插槽一80、81、82、83、84、85和三个插槽二90、91、92均呈环形布置，且三个插槽二90、91、92构成的环形直径小于六个插槽一80、81、82、83、84、85构成的环形直径，并且六个插槽一80、81、82、83、84、85和三个插槽二90、91、92均以圆形介质板11的中心呈放射状布局。相邻两个插槽二之间具有两个插槽一，如图3、图4中的相邻两个插槽二90、91之间就具有两个插槽一82、83，相邻两个插槽二91、92之间就具有两个插槽一84、85，相邻两个插槽二92、90之间就具有两个插槽一80、81。

六个插槽一80、81、82、83、84、85可分为两组间隔排布，一组是插槽一80、82、84，另一组是插槽一81、83、85，每组中的三个插槽一两两之间可呈120°夹角。这使得插接在插槽一上的六个插接介质板一20、21、22、23、24、25也呈同样的位置格局，如，六个插接介质板一20、21、22、23、24、25分可为两组间隔排布，一组是介质板一20、22、24，另一组是介质板一21、23、25，每组中的三个介质板一两两之间可呈120°夹角。

请再次结合图3，在圆形介质板11的正面上，且在相邻两个插槽之间各设置一个金属图形，一共九个插槽，因此一共九个金属图形。其中，每个插槽二的相对两侧上的金属图形以相应的插槽二为对称轴呈对称分布，并均定义为金属图形一；相邻两个插槽一之间的金属图形定义为金属图形二。比如，在图3中，插槽二90的相对两侧上的金属图形一以插槽二90为对称轴呈对称分布，两个插槽一80、81之间的金属图形二和插槽二90的相对两侧上的金属图形一形态不同，隶属两种图形。

请再次结合图4，在圆形介质板11的背面上，且在相邻两个插槽之间也各设置一个金属图形，一共九个插槽，因此一共九个金属图形。其中，每个插槽二的相对两侧上的金属图形以相应的插槽二为对称轴呈对称分布，并均定义为金属图形三；相邻两个插槽一之间的金属图形定义为金属图形四。比如，在图4中，插槽二90的相对两侧上的金属图形三以插槽二90为对称轴呈对称分布，两个插槽一80、81之间的金属图形四和插槽二90的相对两侧上的金属图形三形态不同，隶属两种图形。

值得一提的是，在垂直于圆形介质板11的同一垂直线上的区域中，正面的金属图形一与背面的金属图形三相对应构成一组第一种金属图形组，正面的金属图形二与背面的金属图形四相对应构成一组第二金属图形组。因此，圆形介质板11存在六组第一种金属图形组320、321、322、323、324、325，存在三组第二金属图形组220、221、222。在圆形介质板11上的三组第二金属图形组220、221、222两两之间可呈120°夹角。六组第一种金属图形组320、321、322、323、324、325可分为两类间隔排布，一类是第一种金属图形组320、322、324，另一类是第一种金属图形组321、323、325，每类中的三个第一种金属图形组两两之间可呈120°夹角。

在圆形介质板11的背面上，还设置有以圆形介质板11的圆心为中心的、且呈封闭状的金属图形五，该金属图形五位于环形布置的三个插槽二90、91、92组成的环内。金属图形五可为呈正六边形的金属图形，属于第五组金属图形组10，只是组内成员可以是一个。

请结合图5及图6，在每个插接介质板一的正面和背面上分别设置金属图形六和金属图形七，金属图形六与金属图形七构成一组第三种金属图形组；在每个插接介质板二的正面和背面上分别设置金属图形八和金属图形九，金属图形八与金属图形九构成一组第四种金属图形组。由于存在六个插接介质板一20、21、22、23、24、25和三个插接介质板二30、31、32，因此，对应存在六组第三种金属图形组210、211、212、213、214、215和三组第四种金属图形组310、311、312。可以理解，第三种金属图形组和第四种金属图形组都是对应设置在插接介质板一和插接介质板二上，因此，格局也和对应的插接介质板的格局相同，在此不再累述。

在同一种金属图形组中，两种金属图形具有共同的金属化过孔，两种金属图形的各自金属传输带线的垂直投影重叠，两种金属图形的各自天线有源振子以相应金属传输带线为对称轴呈对称设置，只是在第三种金属图形组中，在金属图形六的天线有源振子的末端设置分别朝相对的两个方向延伸且呈倾斜的金属条形段。

金属图形二的金属传输带线的一端设置第二金属图形组的天线馈电焊接区，另一端连接相应天线有源振子，该第二金属图形组设置天线反射器，该第三金属图形组的天线反射器设置在金属图形四上。

如，在三组第二金属图形组220、221、222中，每组金属图形组可包括两个金属传输带线50和51、两个天线有源振子52和53、天线反射器54、天线馈电焊接区55、金属化过孔57、金属垫片56。金属垫片56位于圆形介质板11的正面，供相应金属化过孔57通过。金属传输带线50和51的垂直投影重叠，两个天线有源振子52和53以金属传输带线50和51为对称轴呈对称设置。金属传输带线50的一端设置天线馈电焊接区55，另一端连接相应天线有源振子52，天线引向器54设置在金属图形四上。

金属图形六的金属传输带线的一端设置第三金属图形组的天线馈电焊接区，另一端连接相应天线有源振子，该第三金属图形组设置天线反射器，该第三金属图形组的天线反射器设置在金属图形七上。

如，在六组第三种金属图形组210、211、212、213、214、215中，每组金属图形组可包括两个金属传输带线40和41、两个天线有源振子42和43、天线反射器44、天线馈电焊接区45、金属化过孔47和金属垫片46。金属垫片46位于插接介质板一的正面，供相应金属化过孔47通过。金属传输带线40和41的垂直投影重叠，两个天线有源振子42和43以金属传输带线40和41为对称轴呈对称设置。金属传输带线40的一端设置天线馈电焊接区45，另一端连接相应天线有源振子43，天线反射器44设置在金属图形七上。

金属图形一的金属传输带线的一端设置第一金属图形组的天线馈电焊接区，另一端连接相应天线有源振子，该第一金属图形组设置天线引向器，该第一金属图形组的天线引向器设置在金属图形三上。

如，在六组第一种金属图形组320、321、322、323、324、325中，每组金属图形组可包括两个金属传输带线70和71、两个天线有源振子72和73、天线反射器74、天线引向器75、天线馈电焊接区76、金属化过孔78和金属垫片77。金属垫片77位于圆形介质板11的正面，供相应金属化过孔78通过。金属传输带线70和71的垂直投影重叠，两个天线有源振子72和73以金属传输带线70和71为对称轴呈对称设置。金属传输带线70的一端设置天线馈电焊接区76，另一端连接相应天线有源振子73，天线引向器75设置在金属图形三上。

金属图形八的金属传输带线的一端设置第四金属图形组的天线馈电焊接区，另一端连接相应天线有源振子，该第四金属图形组设置天线引向器，该第四金属图形组的天线引向器设置在金属图形九上。

如，在三组第四种金属图形组310、311、312中，每组金属图形组可包括两个金属传输带线60和61、两个天线有源振子62和63、天线反射器64、天线引向器65、天线馈电焊接区66、金属化过孔68和金属垫片67。金属垫片67位于插接介质板二的正面，供相应金属化过孔68通过。金属传输带线60和61的垂直投影重叠，两个天线有源振子62和63以金属传输带线60和61为对称轴呈对称设置。金属传输带线60的一端设置天线馈电焊接区66，另一端连接相应天线有源振子63，天线引向器65设置在金属图形九上。

以上所有金属图形都可以通过印刷而设置在相应的介质板上。

如图9所示，由于本发明的设计，本发明的室内AP智能MIMO天线可以接收六个频段的六路射频信号：

三组第二金属图形组220、221、222接收一路射频信号一；

六组第三种金属图形组210、211、212、213、214、215分为两类间隔排布，其中一类间隔排布的三组第三种金属图形组210、212、214接收一路射频信号二，其中另一类间隔排布的三组第三种金属图形组211、213、215接收一路射频信号三；

六组第一种金属图形组320、321、322、323、324、325分为两类间隔排布，其中一类间隔排布的三组第一种金属图形组320、322、324接收一路射频信号四，其中另一类间隔排布的三组第一种金属图形组321、323、325接收一路射频信号五；

三组第四种金属图形组310、311、312接收一路射频信号六。

各路射频信号可以通过半导体开关实现控制，在本实施例中，频段一包括3路射频信号，射频信号一通过半导体开关分别电连接印刷在圆形介质板11上的三组第二金属图形组220、221、222；射频信号二通过半导体开关分别电连接垂直插入圆形介质板11的三个插接介质板一20、22、24上的三组第三种金属图形组210、212、214；射频信号三通过半导体开关分别电连接垂直插入圆形介质板11的三个插接介质板一21、23、24上的三组第三种金属图形组211、213、215。

频段二包括3路射频信号，射频信号四通过半导体开关分别电连接印刷在圆形介质板11上的三组第一种金属图形组320、322、324；射频信号五通过半导体开关分别电连接印刷在圆形介质板11的三组第一种金属图形组321、323、325；射频信号六通过半导体开关分别电连接垂直插入圆形介质板11的插接介质板30、31、32上的三组第四种金属图形组310、311、312；因此该室内AP智能MIMO天线是覆盖三个扇区的双频3×3MIMO天线，这样的硬件设计可以通过目前的智能算法，能够使天线最大辐射方向指向终端客户，把天线辐射方向图零点对准干扰的方向，从而大大提高无线吞吐量，达到通信性能良好的目的。

在本实施例中，金属可以采用铜，金属表面可以处理：涂覆绿油。本发明的室内AP智能MIMO天线的工作频带可以为2.412～2.484GHz和5.15～5.85GHz。圆形介质板11的尺寸优选为半径80mm，0.8mm厚，六个垂直插入圆形介质板11的插接介质板一20、21、22、23、24、25的尺寸优选为50×25×0.8mm³，三个垂直插入圆形介质板11的插接介质板二30、31、32的尺寸优选为32×28×0.8mm³。

通过以上设计，使室外无线点对点定向AP天线的阻抗特性、天线增益、驻波比、隔离度、E面和H面3dB波瓣宽度等性能参数满足要求，从而得到一种低成本、高通信效率、高通信容量、高抗干扰性能的室内AP智能MIMO天线。AP智能MIMO AP天线的工作频段2.412～2.484GHz 5.15～5.85GHz；2.4G频段增益大于4.5dBi；驻波比小于2；端口隔离度小于-20dB；特性阻抗为50Ω；5.0G频段增益大于5.0dBi；驻波比小于2；端口隔离度小于-22dB；特性阻抗为50Ω；接头方式为IPX带射频屏蔽线，且屏蔽线长度可选。本实施例将所述的尺寸固定，使其成本达到最低，安装简单，通信性能良好，其室内AP智能MIMO天线的部分仿真结果如图10a和图10b所示。从图10a可以看出该AP智能MIMO AP天线在工作频段2.412～2.484GHz内驻波比约为2:1，从图10b可以看出该AP智能MIMO AP天线在工作频段5.15～5.85GHz GHz内驻波比约为2:1，满足无线通信的要求。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。