CN104112906A - 一种mimo 天线系统及天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MIMO天线系统及天线装置，该天线装置包括天线模块、同轴连接器及设置在同轴连接器上且用于将天线模块连接到终端设备上的半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆。天线模块包括依次贴合设置的主天线单元、介质层及寄生天线单元，主天线单元包括具有相对的第一表面和第二表面的第一介质基板，且第一表面上设置有多个主天线阵子，多个主天线阵子之间通过微带线连接；寄生天线单元包括具有相对的第三表面和第四表面的第二介质基板，且第三表面上设置有多个寄生天线阵子；介质层的两个表面平行，介质层的相对介电常数略大于1。天线模块的数量为两个，且两个天线模块背靠背设置。实施本发明的技术方案，可调整天线的方向，而且，结构简单。

Description

一种MIMO 天线系统及天线装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种MIMO天线系统及天线装置。

背景技术

目前，无线通讯装置在出厂后，其天线极轴大多是固定不动的，或者，即使一些无线通讯装置带有天线的调向器，但这种天线的调向器的结构非常复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述天线不能调整方向或调向器的结构复杂的缺陷，提供一种MIMO天线系统及天线装置，能使调整天线的方向且结构简单。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种天线装置，包括天线模块、同轴连接器及设置在所述同轴连接器上且用于将所述天线模块连接到终端设备上的半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆。

在本发明所述的天线装置中，所述天线模块包括依次贴合设置的主天线单元、介质层及寄生天线单元，其中，所述主天线单元包括第一介质基板，所述第一介质基板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面靠近所述介质层，且所述第一表面上设置有多个主天线阵子，所述多个主天线阵子之间通过微带线连接；所述寄生天线单元包括第二介质基板，所述第二介质基板具有相对的第三表面和第四表面，所述第三表面靠近所述介质层，且所述第三表面上设置有多个寄生天线阵子，每个寄生天线阵子均与其中一个主天线阵子通过所述介质层进行电容性耦合；所述介质层靠近所述主天线单元的表面和靠近所述寄生天线单元的表面平行，而且，所述介质层的相对介电常数略大于1。

在本发明所述的天线装置中，所述主天线单元还包括设置在所述第一介质基板的所述第二表面上的金属层。

在本发明所述的天线装置中，所述半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆的一端固定在所述第一介质基板的所述第二表面上，所述半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆的另一端固定在所述同轴连接器上，而且，所述半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆的接地线连接所述金属层，所述半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆的中心轴线穿过设置在所述第一介质基板上的通孔连接所述微带线。

在本发明所述的天线装置中，所述天线模块的数量为两个，且所述两个天线模块背靠背设置。

在本发明所述的天线装置中，所述两个天线模块由热收缩膜包裹成型。

在本发明所述的天线装置中，所述第一介质基板和/或所述第二介质基板为柔性板。

在本发明所述的天线装置中，所述多个主天线阵子的形状和大小相似。

在本发明所述的天线装置中，相耦合的主天线阵子和寄生天线阵子的形状和大小相似。

本发明还构造一种MIMO天线系统，包括至少两个以上所述的天线装置，且每相邻两个天线装置的极化方向正交设置。

实施本发明的技术方案，当需要调整天线模块的方向时，用户只需将半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆弯折到相应方向即可，因此，可起到调整天线方向的作用，而且，结构简单。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明天线装置实施例一的结构图；

图2A、2B、2C是图1中一个天线模块的主天线单元的结构图；

图3A、3B是图1中一个天线模块的寄生天线单元的结构图；

图4A、4B分别是图1中一个天线模块在水平方向、垂直方向上的信号辐射图；

图5是本发明MIMO天线系统实施例一的结构图。

具体实施方式

图1是本发明天线装置实施例一的结构图，该天线装置包括两个背靠背设置的天线模块1、1’、同轴连接器40及设置在同轴连接器40上且用于将两个天线模块1、1’连接到终端设备上的半柔射频同轴电缆50。优选地，该两个天线模块1、1’通过粘胶层60贴合,同轴连接器40例如为SMA连接器。

下面以天线模块1为例来说明天线装置中一个天线模块的结构，结合图2A-2C及图3A-3B，该天线模块1包括依次贴合设置的主天线单元10、介质层30及寄生天线单元20。

主天线单元10包括第一介质基板11，第一介质基板11具有相对的第一表面和第二表面，第一表面靠近介质层30，且第一表面上设置有四个主天线阵子12，该四个主天线阵子12为大小相同的方形，且该四个主天线阵子12之间通过微带线13连接。为提高该天线模块的增益，该四个主天线阵子12平行排列，而且，该四个主天线阵子12按排列顺序分成两组，每组由两个主天线阵子12和连接两个主天线阵子12的微带线组成，而且使每组中的两个主天线阵子的相位一致，从而使该两个主天线阵子的增益正向叠加，然后，再与另一组的增益正向叠加。例如，若一个主天线阵子的增益为3dBi，则该天线装置的增益可达到12dBi。该主天线单元10还包括设置在第一介质基板10的第二表面上的金属层14。

寄生天线单元20包括第二介质基板21，该第二介质基板21具有相对的第三表面和第四表面，第三表面靠近介质层30，且第三表面上设置有四个寄生天线阵子22，该四个寄生天线阵子22的形状和大小与四个主天线阵子12的形状和大小相同，且每个寄生天线阵子22均与其中一个主天线阵子12通过介质层30进行电容性耦合。

介质层30靠近主天线单元10的表面和靠近寄生天线单元20的表面平行，而且，介质层30的相对介电常数略大于1，介质层30例如选用塑料泡沫，其相对介电常数在1-2之间。

而且，半钢射频同轴电缆50的一端固定在第一介质基板11的第二表面上，半钢射频同轴电缆50的另一端固定在天线座40上，而且，半钢射频同轴电缆50的接地线连接金属层14，半钢射频同轴电缆50的中心轴线穿过设置在第一介质基板11上的通孔连接微带线13。

应理解，另一个天线模块1’的结构与天线模块1的结构相同，在此不做赘述。

在天线模块中，由于选用低介电常数的介质层来替代空气介质，可对主天线单元和寄生天线单元起到很好的支撑作用，而且，很容易做到介质层的上、下表面平行，可使得主天线单元和寄生天线单元之间的间距(介质层的厚度)始终保持一致，而且，可以将主天线单元和寄生天线单元之间的间距做的很小，这样就相当于主天线单元和寄生天线单元之间的电容比较大，从而使得主天线单元和寄生天线单元上的阵子的体积及各阵子间的间距可以做的较小，因此，这种天线的体积较小，顺应了天线的小型化设计趋势的发展。

图4A是一个天线模块在水平方向上的信号辐射图，如图4A所示，主瓣宽度较大，辐射范围较宽；图4B是一个天线模块在垂直方向上的信号辐射图，如图4B所示，主瓣宽度较小，天线辐射的电磁能量集中，定向性较好。

另外，结合图1及图4A、图4B，在本发明的天线装置中，由于两个天线模块1、1’背靠背设置，即，天线模块1的第一介质板11的第二表面(背面)与天线模块1’的第二表面(背面)通过粘胶层60贴合设置，所以，该天线装置的辐射场强的空间分布近似为椭球体，从而使该天线装置在有较高的增益的同时，还具有覆盖范围大的优点。

当需要调整天线装置的方向时，用户只需将半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆弯折到相应方向即可，因此，可起到调整天线方向的作用，而且，结构简单。

优选地，在天线装置中，两个天线模块1、1’由热收缩膜包裹成型，这样可进一步节省该天线装置的体积。

优选地，在每个天线模块中，第一介质基板和/或第二介质基板为柔性板，这样更便于调整天线的方向。主天线阵子和寄生天线阵子分别为金属贴片，例如为铜箔贴片。金属层也为铜箔。

最后还需说明的是，在以上实施例中，四个主天线阵子12和四个寄生天线阵子22均为方形，且大小相同，在其它实施例中，主天线阵子和寄生天线阵子的个数可根据实际需要选择其它数量，而且，多个主天线阵子的形状和大小也可不相同，例如，形状和大小相似。寄生天线阵子的形状和大小也可不与主天线阵子的形状和大小相同，例如，形状和大小相似。另外，半柔射频同轴电缆50也可用半钢射频同轴电缆来替代。

本发明还构造一种MIMO的天线系统，如图5所示，该天线系统包括两个上述实施例所述的天线装置，且该两个天线装置的极化方向正交设置。

应理解，在本发明MIMO天线系统的其它实施例中，可包括两个以上的上述实施例所述的天线装置，而且，每相邻两个天线装置的极化方向正交设置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种天线装置，其特征在于，包括天线模块、同轴连接器及设置在所述同轴连接器上且用于将所述天线模块连接到终端设备上的半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线模块包括依次贴合设置的主天线单元、介质层及寄生天线单元，其中，所述主天线单元包括第一介质基板，所述第一介质基板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面靠近所述介质层，且所述第一表面上设置有多个主天线阵子，所述多个主天线阵子之间通过微带线连接；所述寄生天线单元包括第二介质基板，所述第二介质基板具有相对的第三表面和第四表面，所述第三表面靠近所述介质层，且所述第三表面上设置有多个寄生天线阵子，每个寄生天线阵子均与其中一个主天线阵子通过所述介质层进行电容性耦合；所述介质层靠近所述主天线单元的表面和靠近所述寄生天线单元的表面平行，而且，所述介质层的相对介电常数略大于1。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述主天线单元还包括设置在所述第一介质基板的所述第二表面上的金属层。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆的一端固定在所述第一介质基板的所述第二表面上，所述半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆的另一端固定在所述同轴连接器上，而且，所述半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆的接地线连接所述金属层，所述半钢射频同轴电缆或半柔射频同轴电缆的中心轴线穿过设置在所述第一介质基板上的通孔连接所述微带线。

5.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述天线模块的数量为两个，且所述两个天线模块背靠背设置。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述两个天线模块由热收缩膜包裹成型。

7.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一介质基板和/或所述第二介质基板为柔性板。

8.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述多个主天线阵子的形状和大小相似。

9.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，相耦合的主天线阵子和寄生天线阵子的形状和大小相似。

10.一种MIMO天线系统，其特征在于，包括至少两个权利要求1-9任一项所述的天线装置，且每相邻两个天线装置的极化方向正交设置。