[实用新型]小型化高增益双极化全向天线

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种室外高增益WIFI/WLAN天线设备与技术，特别是涉及一种适合城市室外部署的小型化高增益双极化全向天线及其技术。

【背景技术】

蜂窝移动通信已实现了信号广域、连续覆盖。但是，受限于频谱资源、系统容量、站点选址、工程造价等因素影响，蜂窝网络的使用费用一直居高不下。诸如视图片、动画或视频等网络应用，容量耗费极多，流量费成为手机用户日常生活中一笔很大的开销，这也影响了移动流量的进一步增长。即使到了5G时代，随着容量提升，流量费势必下降，总流量费用反倒更高。相比之下，无线局域网具有高容量、免许可、易部署、低成本的优势，已广泛应用于家庭、校园、图书馆、办公室、酒店、车站、候机楼等室内场所。由于室内空间相对狭小、用户相对集中且数量较少，室内WIFI的容量和覆盖范围不是问题。如果将WIFI部署于室外，如广场、街道、小区、公园、商业区等户外公共场所，则会跟蜂窝移动通信一样面临容量和覆盖的问题。为了覆盖较大区域、服务较更多用户，天线宜采用高增益设计。然而，覆盖范围大、用户数多，会造成容量不够、用户上网速率下降等问题。至于容量扩展，则可采用已广泛使用的MIMO天线技术。另外，考虑到安装、成本、隐蔽性等因素，户外WIFI适合采用全向天线。由以上分析知，小型化高增益全向H/V双极化天线，是适合城市户外公共WIFI系统的理想天线方案。

常规的H/V双极化全向天线，多采用两路极化分开设计、上下叠放方式。这使得天线高度或长度尺寸大，影响视觉效果、隐蔽性差。本实用新型则另辟蹊径，将V(垂直)极化与H(水平)极化纵向嵌套放置，使得天线总高度与单独H或V极化一样，高度足足降低了近一半。另外，将V极化设计成中心串馈式印制振子阵列；将H极化设计成Alford印制环天线，然后将多个环单元等间隔上下叠放，构成一直线阵，再将环单元三个一组用印制馈电板连为一个子阵。最后，用同轴电缆分别将各子阵合并为一个更大的高增益阵列。通过上述措施，天线在2.4GHz WLAN频段(2.3～2.6GHz，BW＝12.25％)、直径0.38·λ_C、高度2.62·λ_C的电尺度上实现了G＝8～9dBi的高增益H/V双极化辐射，良好的阻抗匹配(VSWR<1.35，最小达到1.20)，相对带宽达12.25％；理想的水平全向方向图，不圆度小于3.0dB，最大辐射指向水平方向；竖直面(E面)半功率波束宽度12～15.5°；优异的极化分集MIMO效果，两端口隔离度优于-30dB；简单的馈电网络设计，减小了损耗，提高了效率(≥83％)，降低了成本、改善了可生产性。并且，该设计短小便携、承受功率大、经济耐用，是适合户外无线WIFI天线的优选方案。另外，该方法还具有思路新颖、原理清晰、方法普适、简单易行等特点，对于高增益的宽带或多频H/V单极化或双极化全向天线优化设计和改进也是适用和有效的。

【发明内容】

本实用新型旨在为室外WIFI无线接入点设计一种高增益(G≥8dBi)、全向性、双极化、高隔离度、大功率、短小美观、结构简单、经济耐用的全向天线。

为实现本实用新型目的，提供以下技术方案：

本实用新型提供一种小型化高增益双极化全向天线，其包括V极化天线、H极化组阵天线、H极化子阵馈电板，该V极化天线包括M个设在V极化天线基板上的半波振子以及连接半波振子的V极化天线馈线，该H极化组阵天线包括N个H极化阵列单元平行排列组阵，该H极化阵列单元包括介质圆盘，在介质圆盘的圆周上设有X个H极化振子，以及连接该H极化振子的H极化天线馈线，该V极化天线平行设置在该H极化子阵馈电板的外侧，该H极化阵列单元与该H极化子阵馈电板、该V极化天线相交设置，该H极化子阵馈电板对该H极化阵列单元进行馈电，其中M、N、X为大于等于1的自然数。

优选地，该V极化天线包括五单元半波振子组成的阵列，每个半波振子包括分别印制在V极化天线基板上下两面的U形对称上臂和下臂。

优选地，该H极化组阵天线包括六个等距共轴的H极化阵列单元组成的阵列，六单元阵列分成上下两个三单元子阵，两个上下三单元子阵分别采用H极化子阵馈电板馈电，两个H极化子阵馈电板竖直共面放置，分别与两个上下三单元子阵的三个H极化阵列单元垂直相交。

优选地，该H极化振子为圆弧振子或折线振子或直线振子或曲线振子，数量X的取值范围为3～6。

优选地，该介质圆盘直径取值范围为0.35λ_C～0.75λ_C，其中λ_C为中心波长。