本實用新型涉及無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種全平面雙極化天線。
背景技術(shù)：
：近年來無線寬帶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的高帶寬需求對無線局域網(wǎng)協(xié)議所支持的容量提出了較高的要求，并促成了其快速代際演進。近年來主流的無線局域網(wǎng)標準是802.11n，現(xiàn)有的便攜式電腦、智能手機、平板以及無線接入點基本都支持這一標準，移動電話運營商們?yōu)榱司徑夥涓C數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的壓力，物業(yè)和公共管理運營公司為了提供更好的服務(wù)，都開始越來越多的在人流密集的公共場所部署無線局域網(wǎng)接入點。然而，用戶對移動互聯(lián)網(wǎng)的使用習慣一直在快速發(fā)展，除了使用時長和頻率顯著增加外，無線終端的應(yīng)用內(nèi)容也在發(fā)生深刻的變化，最顯著的一點就是對高清圖片和流媒體視頻成為主要需求，在線視頻、直播網(wǎng)站的興起使現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的帶寬壓力驟然上升。此外，無線局域網(wǎng)標準并不存在介質(zhì)訪問控制(MediumAccessControl，MAC)層的多路復(fù)用機制，即與同一個無線接入點相連接的所有無線終端都必須共享整個信道寬度，并使用載波偵聽多路訪問/碰撞避免(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance，CSMA/CA)機制來爭用信道使用權(quán)，導(dǎo)致多用戶時的總帶寬明顯隨著用戶數(shù)增加而減小，同時服務(wù)的穩(wěn)定性也大打折扣，畢竟802.11協(xié)議族的發(fā)起人在設(shè)計之初也沒有考慮到如今它會取得如此輝煌的流行度。同時，多個相鄰無線接入點的部署也很容易導(dǎo)致同頻干擾，加劇網(wǎng)絡(luò)擁堵。提高通信信道容量可以由增加頻帶寬度或提升頻譜利用率達成，最新的無線局域網(wǎng)協(xié)議802.11ac在這兩方面都作了改進：最大頻譜寬度提高到160Hz，支持更高的256QAM調(diào)制方式和支持多達8x8多輸入多輸出(Multiple-InputMutiple-Output，縮寫MIMO)的多天線系統(tǒng)。其中第一項是治標不治本，會加劇頻譜資源日益稀缺的事實，同時更易產(chǎn)生干擾，使多接入點部署變得困難，第二項要求更高的信噪比，但對一定通信環(huán)境而言信噪比基本固定，難以改進，所以只有第三項，即在通信多天線系統(tǒng)中引入更多的天線單元，是最現(xiàn)實有效的手段。MIMO技術(shù)通過在通信鏈路發(fā)射端和接收端集成利用多個天線來提高系統(tǒng)容量和其他網(wǎng)絡(luò)性能指標。協(xié)議標準的制定者傾向于支持越來越多的天線個數(shù)，從傳統(tǒng)802.11a/b/g的一副到802.11n的四副增長到802.11ac的八副，但這一趨勢讓設(shè)計具體移動終端和無線接入點的硬件工程師都很頭疼，因為更多的天線個數(shù)意味著更大的空間占用，因為多條天線單元如果相隔過近會造成比較強的互耦效應(yīng)，使不同天線端口之間的相關(guān)性過高，這與無線通信設(shè)備的小型化趨勢相互矛盾。另一方面，天線陣列在蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的基站天線中早已被廣泛使用，相似的是基站天線同樣要求天線端口之間的高隔離度以保證系統(tǒng)性能。±45°和0°/90°兩種交叉線極化天線已被廣泛研究和應(yīng)用于基站天線中，雙極化天線具有在有限的空間中集成雙倍的天線單元的優(yōu)勢，同時利用互相正交電磁波的非相干性原理，得以保持單元端口之間的高隔離度。這種結(jié)構(gòu)的缺點是饋電結(jié)構(gòu)往往較為復(fù)雜，依賴于多層介質(zhì)板或金屬，且多工作在單一頻段。因此，結(jié)構(gòu)簡單的雙極化天線對高性能低成本的多頻無線接入點和移動基站天線陣列都具有很高的使用價值。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本實用新型提供一種全平面雙極化天線。本實用新型采用如下技術(shù)方案：一種全平面雙極化天線，包括一組或四組三頻偶極子天線，每組三頻偶極子天線由兩個分別印刷在介質(zhì)基板上、下表面，且相互正交的偶極子天線單元構(gòu)成，兩個偶極子天線單元的結(jié)構(gòu)相同，所述偶極子天線單元由一對工作在低頻段的弧形枝節(jié)、一對工作在中頻段的T形枝節(jié)、一對工作在高頻段的等腰梯形金屬貼片及饋電微帶線構(gòu)成，印刷在介質(zhì)基板上表面的偶極子天線單元的饋電微帶線位于介質(zhì)基板的下表面，印刷在介質(zhì)基板下表面的偶極子天線單元的饋電微帶線位于介質(zhì)基板的上表面。所述三頻偶極子天線是軸對稱結(jié)構(gòu)，所述三頻偶極子天線的對稱軸沿±45°方向排布，形成±45°雙極化。所述一對等腰梯形金屬貼片關(guān)于偶極子天線單元的對稱軸對稱，一對等腰梯形金屬貼片的上底邊相對，每個等腰梯形金屬貼片的下底邊延伸一個T形枝節(jié)及一個弧形枝節(jié)。所述饋電微帶線具體為T形微帶線，印刷在介質(zhì)基板上表面的偶極子天線單元的T形微帶線位于介質(zhì)基板下表面，且位于一對等腰梯形金屬貼片之間的中間位置，印刷在介質(zhì)基板下表面的偶極子天線單元的T形微帶線位于介質(zhì)基板上表面，且位于一對等腰梯形金屬貼片之間的中間位置。所述介質(zhì)基板為正方形，一組三頻偶極子天線印刷在介質(zhì)基板的中心位置，四組三頻偶極子天線分別位于介質(zhì)基板的四個角。還包括同軸線，同軸線通過T形微帶線饋電。兩個T形微帶線相互正交。還包括金屬反射板，所述介質(zhì)基板安裝在金屬反射板上。所述低頻段為2.45-GHz頻段，中頻段為3.5-GHz，高頻段為5-GHz。本實用新型的有益效果：本實用新型提出了一種新的三頻全平面雙極化天線接入點天線，在覆蓋無線局域網(wǎng)2.4-GHz、WiMAX3.5-GHz和無線局域網(wǎng)5-GHz三個頻段的同時，減小天線尺寸，簡化結(jié)構(gòu)，提供穩(wěn)定的輻射方向圖和增益性能。附圖說明圖1(a)及圖1(b)是本實用新型實施例1一種全平面雙極化天線主視及俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖1(c)是圖1(a)中的標號10a部分的放大標注圖；圖1(d)是圖1(a)中的標號10b部分的放大標注圖；圖2是本實用新型實施例1的散射參數(shù)測試圖；圖3(a)及圖3(b)是本實用新型實施例2的主視及俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型實施例2的散射參測試圖；圖5(a)是一種雙極化三頻八端口MIMO天線在2.45GHz的+45°極化輻射方向圖；圖5(b)是一種雙極化三頻八端口MIMO天線在2.45GHz的-45°極化輻射方向圖；圖6(a)是一種雙極化三頻八端口MIMO天線在3.5GHz的+45°極化輻射方向圖；圖6(b)是一種雙極化三頻八端口MIMO天線在3.5GHz的-45°極化輻射方向圖；圖7(a)是一種雙極化三頻八端口MIMO天線在5.5GHz的+45°極化輻射方向圖；圖7(b)是一種雙極化三頻八端口MIMO天線在5.5GHz的+45°輻射方向圖。具體實施方式下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例1如圖1(a)-圖1(d)所示，一種全平面雙極化天線，包括一組三頻偶極子天線，所述三頻偶極子天線是軸對稱結(jié)構(gòu)，所述三頻偶極子天線的對稱軸沿±45°方向排布，形成±45°雙極化。每組三頻偶極子天線由兩個完全相同的偶極子天線單元10a,10b構(gòu)成，分別印刷在介質(zhì)基板12的上、下表面，且相互交叉，每個偶極子天線單元由一對工作在2.4-GHz頻段的弧形枝節(jié)、一對工作在3.5-GHz頻段的T形枝節(jié)、一對工作在5-GHz的等腰梯形金屬貼片及饋電微帶線構(gòu)成，其中枝節(jié)都是等腰梯形金屬貼片延伸出來，兩個等腰梯形金屬貼片的上底邊相對，每個等腰梯形金屬貼片的下底邊延伸一個T形枝節(jié)及一個弧形枝節(jié)，所述T形枝節(jié)位于弧形枝節(jié)內(nèi)，所述T形枝節(jié)由等腰梯形金屬貼片的下底邊中點處延伸。所述饋電微帶線具體為T形微帶線，印刷在介質(zhì)基板上表面的偶極子天線單元的T形微帶線位于介質(zhì)基板下表面，且位于一對等腰梯形金屬貼片之間的中間位置，印刷在介質(zhì)基板下表面的偶極子天線單元的T形微帶線位于介質(zhì)基板上表面，且位于一對等腰梯形金屬貼片之間的中間位置。本實施例中，等腰梯形金屬貼片的短邊為上底邊，長邊為下底邊，等腰梯形金屬貼片關(guān)于偶極子天線單元的對稱軸對稱。如圖1(a)-圖1(d)所示，介質(zhì)基板為正方形，兩個偶極子天線單元印刷在上、下表面，并互相垂直，于中點相交。介質(zhì)板使用羅杰斯的RO4350B，相對介電常數(shù)為3.48，介質(zhì)損耗角為0.0027，厚度為0.762毫米，表面銅箔厚度為1盎司(35微米)。每個偶極子天線單元的中間縫隙印刷有一個T形微帶線，其豎線方向與偶極子方向相互垂直，用以對介質(zhì)基板另一面的偶極子天線單元實現(xiàn)耦合饋電。T形微帶線與偶極子天線單元本身沒有連接，為了使描述更準確，假設(shè)介質(zhì)基板為半透明，所以如圖1(a)-圖1(d)中用實線代表介質(zhì)基板的上表面金屬貼片部分，用虛線代表介質(zhì)基板下表面金屬貼片部分。本實施例中，實現(xiàn)-45°極化的偶極子天線單元被印刷在介質(zhì)基板上表面，其中間的縫隙印刷有一個T形微帶線，同樣在介質(zhì)基板的上表面，但這個T形微帶線實際屬于下表面的實現(xiàn)+45°極化的偶極子天線單元的一部分，用來對其進行耦合饋電，下表面的情況與之垂直對稱。除了用來饋電的垂直相交的微帶線外，兩副偶極子天線單元上下表面并無重疊部分。通過這種巧妙利用偶極子天線單元中間縫隙印刷另一個單元饋線的方式，整個雙極化天線的兩個天線單元包括饋電微帶線都在同一塊介質(zhì)基板的上下表面得以實現(xiàn)。兩個偶極子天線單元由兩根同軸線14分別饋電，其中第一根的外導(dǎo)體與圖中偶極子天線單元10a的T形微帶線底端連接，內(nèi)芯通過非金屬化過孔穿過介質(zhì)板，與等腰梯形金屬貼片相連接，即圖中所示第一饋點11a。第二根的外導(dǎo)體與偶極子天線單元10b的等腰梯形金屬貼片相連，內(nèi)芯穿過通過非金屬化過孔穿過介質(zhì)板，與第二饋點11b所對應(yīng)的T形微帶線底端相連。雙極化天線的介質(zhì)基板被安裝在一塊半徑R為40毫米的圓形金屬反射板13上，以獲得較高的增益和穩(wěn)定的方向圖。本實施例中的尺寸如下表1所示，單位毫米參數(shù)名稱值參數(shù)名稱值W111.4W216.2Wf4.6Wc2.8Wb12.2Wb22.0Wb32.6Ws1.0Wg6.6L16.1Lf6.7H15.0圖2展示了三品雙極化天線的散射參數(shù)測試結(jié)果。結(jié)果顯示天線的10-dB回波損耗覆蓋了2.4–2.49GHz、3.4–3.7GHz和5–5.9GHz三個頻段，而且在所有的頻段隔離度都大于20dB。實施例2如圖3(a)及圖3(b)所示，一種全平面雙極化天線，包括四組三頻偶極子天線，分別印刷在一個方形介質(zhì)基板的四個角上，兩相鄰雙極化天線之間的距離Wu為63.6毫米以得到足夠高的端口間隔離度。考慮到在同一塊介質(zhì)基板上集成了八個端口，天線的整體尺寸依然非常緊湊。由于對稱性，只標注了其中六個天線單元，以方便描述測試結(jié)果。其他與實施例1相同。圖4顯示了八端口三頻MIMO天線的散射參數(shù)測試結(jié)果?？梢钥吹綗o線局域網(wǎng)的2.4-GHz頻段、WiMAX的3.5-GHz頻段和無線局域網(wǎng)的5-GHz頻段都得到了回波損耗大于10dB和隔離度大于15dB的結(jié)果。圖5(a)、圖5(b)圖6(a)、圖6(b)和圖7(a)、圖7(b)分別展示了八端口三頻MIMO天線在三個工作頻段中心頻點的增益方向圖，可以看到在三個頻率天線都獲得了穩(wěn)定的定向方向圖。本實用新型天線工作在無線局域網(wǎng)2.4-GHz、WiMAX3.5-GHz和無線局域網(wǎng)5-GHz三個頻段。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3