高增益水平全向阵天线的制作方法

本实用新型涉及一种水平全向天线，尤指一种高增益水平全向阵天线。本实用新型属于天线制造技术领域。

背景技术：

随着通信和电子技术的快速发展，各式各样的天线已广泛应用于智能手机、导航、无线路由等终端设备中，发射端通过空时映射将要发送的数据信号映射到多根天线上发送出去，接收端将各根天线接收到的信号进行空时译码从而恢复出发射端发送的信号。

随着互联网的发展，路由器天线作为发射端/接收端设备中核心的部件，人们对其提出了更高的要求，比如：要求其具有较高的增益全向及多频段特征，要求其信道容量高、稳定性好等。

如图1a、图1b所示，目前水平全向天线多为单天线，它仅仅由一组2.4ghz偶极子a、a’和一组5ghz偶极子b、b’构成。2.4ghz偶极子a、a’和5ghz偶极子b、b’位于天线基板的正面，偶极子a和b与同轴电缆1中的地线11相连，偶极子a’和b’与同轴电缆中的信号线12相连。由于传统的水平全向天线增益仅为2dbi左右，故只适用在一些开阔的场合使用，对于对天线增益要求高的场所，其增益不能满足需求，即使将多个水平全向单天线组合使用，组合后的水平全向天线仍然存在天线增益较低的问题。

技术实现要素：

鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种高增益水平全向阵天线。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种高增益水平全向阵天线，它由四个天线单元呈x字形焊接而成，四个天线单元构成一水平全向天线阵，该天线阵的外轮廓宽度w≥45mm，高度h≥45mm；

所述每个天线单元包括一组2.4ghz偶极子a、a’、一组5ghz偶极子b、b’；每个天线单元与一根同轴电缆相连，每个天线单元中的偶极子a和b与一根同轴电缆中的地线相连，偶极子a’和b’与同根同轴电缆中的信号线相连。

进一步地，所述每个天线单元附着在一块介质基材上，四块介质基材彼此通过焊接线焊接在一起。

进一步地，每两个所述天线单元制作在一块介质基板上；每块介质基板沿纵向中心线，从介质基板的边缘至纵向中心线的中点开一长条形槽，两块介质基板交叉组装焊接成一体。

进一步地，所述每个天线单元还包括一条2.4ghz反射线和一条5ghz反射线；所述2.4ghz反射线与所述2.4ghz偶极子之间的距离为5～35mm，所述2.4ghz反射线的两端向所述2.4ghz偶极子方向弯折，其弯折部与其纵向部之间的夹角θ＝0°～180°；所述5ghz反射线与所述5ghz偶极子之间的距离为5～35mm。

进一步地，所述2.4ghz偶极子a和a'的长度和为20～50mm；所述5ghz偶极子b和b'的长度和为10～40mm；所述2.4ghz偶极子与5ghz偶极子之间的间距≥0.5mm。

进一步地，所述2.4ghz反射线长度为30～60mm；所述5ghz反射线长度为5～30mm。

进一步地，所述每个天线单元还包括一条辅助调节线，该辅助调节线与所述2.4ghz反射线之间的距离为5～20mm，其宽度w1为1～10mm。

附图说明

图1a为现有水平全向天线结构示意图；

图1b为现有水平全向天线与同轴电缆连接关系示意图；

图2为本实用新型高增益水平全向阵天线结构示意图；

图3为本实用新型单组天线单元结构图；

图4为本实用新型单组天线单元尺寸说明示意图；

图5为本实用新型单组天线单元与同轴电缆连接关系示意图；

图6为本实用新型实施例介质基材板结构示意图；

图7为本实用新型实施例另一介质基材板结构示意图；

图8为本实用新型高增益水平全向阵天线2.45ghz天线的信号辐射图；

图9为本实用新型高增益水平全向阵天线5.55ghz天线的信号辐射图。

图10为本实用新型高增益水平全向阵天线中天线1与天线2的隔离度图；

图11为本实用新型高增益水平全向阵天线中天线1与天线3的隔离度图；

图12为本实用新型高增益水平全向阵天线中天线1与天线4的隔离度图；

图13为本实用新型高增益水平全向阵天线中天线2与天线3的隔离度图；

图14为本实用新型高增益水平全向阵天线中天线2与天线4的隔离度图；

图15为本实用新型高增益水平全向阵天线中天线3与天线4的隔离度图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的结构及特征进行详细说明。需要说明的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改，因此，说明书中公开的实施例不应该视为对本实用新型的限制，而仅是作为实施例的范例，其目的是使本实用新型的特征显而易见。

如图2所示，本实用新型提供的高增益水平全向阵天线由四个天线单元ant1、ant2、ant3、ant4呈x字形焊接而成，四个天线单元构成一水平全向天线阵。每个天线单元上设有一组2.4ghz偶极子a、a’和一组5ghz偶极子b、b’；每个天线单元与一根同轴电缆相连，每个天线单元中的偶极子a和b与一根同轴电缆中的地线相连，偶极子a’和b’与同根同轴电缆中的信号线相连。

为提高本实用新型的天线增益，并保持阵天线信号水平全向辐射，如图3、图4所示，本实用新型每个天线单元还包括一条2.4ghz反射线c和一条5ghz反射线d。2.4ghz反射线c与2.4ghz偶极子a和a'之间的距离sa为5～35mm，其长度la为30～60mm。2.4ghz反射线c的两端向2.4ghz偶极子a和a'方向弯折，其弯折部与其纵向部之间的夹角θ＝0°～180°。5ghz反射线d与5ghz偶极子b和b'之间的距离sb为5～35mm，其长度lb为5～30mm。

为提高天线增益，改善天线间隔离度，本实用新型每个天线单元还包括一条辅助调节线e。该辅助调节线e与2.4ghz反射线c之间的距离sc为5～20mm，其宽度w为1～10mm。

为确保本实用新型具有较高的天线增益，在本实用新型的较佳实施例中，每个天线单元中2.4ghz偶极子a和a'的长度la’为20～50mm，5ghz偶极子b和b'的长度lb’为10～40mm，2.4ghz偶极子与5ghz偶极子之间的间距s≥0.5mm。

如图5所示，每个天线单元与一根同轴电缆1相连，偶极子a和b与同轴电缆1中的地线11相连，偶极子a’和b’与同轴电缆中的信号线12相连。

每个天线单元附着在一块介质基材(pcb板/fpc板/树脂等)上，四块介质基材彼此通过焊接线f(参见图3)焊接在一起。也可以如图6、图7所示，每两个天线单元制作在一块介质基板上，例如，将天线单元ant1和ant3制作在一块介质基板2上，将天线单元ant2和ant4制作在另一块介质基板3上。将两块介质基板沿纵向中心线、从介质基板的边缘至纵向中心线的中点开有一长条形槽4和5；然后，将两块介质基板2、3交叉组装通过焊接线f焊接成一体；最后，将四个天线单元的信号线和地线与对应的四支同轴电缆的信号线和地线焊接相连，组成高增益水平全向阵天线，如图2所示。

为得到满足天线单元之间的隔离度要求，在本实用新型的具体实施例中，天线单元ant1—ant4构成的阵天线外轮廓宽度w≥45mm，高度h≥45mm。

在制作过程中，可通过调整pcb板上，2.4ghz偶极子的长度la’，5ghz偶极子的长度lb’，2.4ghz偶极子与5ghz偶极子间距s，2.4ghz反射线与2.4ghz偶极子之间的距离sa，以及5ghz反射线与5ghz偶极子之间的sb，以及2.4ghz、5ghz反射线长度la与lb，以及2.4ghz反射线上的弯折部与纵向部之间的角度θ，以及辅助调节线宽度w1和与2.4ghz反射线距离sc，从而得到最佳需求的高增益水平全向阵天线。

实验证明，本实用新型在保持阵天线信号全向辐射的前提下，增加了反射线后获得较高增益，2.4ghz频段的增益可达到4dbi以上，如图8所示；5ghz频段的增益可达到5dbi以上，如图9所示，大大提高了天线增益。

在本实用新型图1所示的实施例中，由于每个天线单元中增加了反射线c、d及辅助调节线e后，在获得高增益阵天线信号水平全向辐射同时，各天线单元彼此之间也具有更佳的隔离度，高增益水平全向阵天线ⅰ与ⅱ之间的隔离度小于-20db，如图10所示；高增益水平全向阵天线ⅰ与ⅲ之间的隔离度小于-20db，如图11所示；高增益水平全向阵天线ⅰ与ⅳ之间的隔离度小于-20db，如图12所示；高增益水平全向阵天线ⅱ与ⅲ之间的隔离度小于-20db，如图13所示；高增益水平全向阵天线ⅱ与ⅳ之间的隔离度小于-20db，如图14所示；高增益水平全向阵天线ⅲ与ⅳ之间的隔离度小于-20db，如图15所示。

本实用新型的优点在于：本实用新型由4个天线单元组成阵天线，信道容量随着天线数量增加而线性增加，多天线系统的应用使并行数据流可以同时发送，以显著克服信道衰落，降低误码率；由于本实用新型每个天线单元均增加了反射线，辅助调节线，进一步调节天线信号辐射方向，提升天线的增益，改善天线间隔离度，且使用阵天线将信号全向辐射，能够实现2.4g/5ghz双频段信号的收发功能；加工简单，结构稳定，成本低，易于量产等优点。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。