一种天线结构、电子设备及无线网络系统技术方案

一种天线结构、电子设备及无线网络系统，涉及天线技术领域。天线结构的介质板和金属底板之间间隔第一预设距离；第一馈电端口和贴片天线阵列位于介质板的第一表面，第二馈电端口位于介质板的第二表面，第二表面与第一表面相对；贴片天线阵列包括四个贴片天线，四个贴片天线排列成两行两列，每行的两个贴片天线之间包括一个馈电结构，每列的两个贴片天线之间包括一个馈电结构；位于每列的两个贴片天线之间的馈电结构连接第一馈电端口，以使四个贴片天线均产生第一方向的极化；位于每行的两个贴片天线之间的馈电结构连接第二馈电端口，以使四个贴片天线均产生第二方向的极化，第一方向与第二方向正交。该天线结构的结构简单且具有较高的定向增益。高的定向增益。高的定向增益。

【技术实现步骤摘要】
一种天线结构、电子设备及无线网络系统


[0001]本申请涉及天线
，尤其涉及一种天线结构、电子设备及无线网络系统。

技术介绍

[0002]目前，天线按照信号辐射方向的不同可以分为全向天线和定向天线。其中，全向天线向四周进行均匀辐射，无方向性。定向天线相较于全向天线，能够在一定的角度范围内进行辐射，因此在特定方向上具有更高的增益。
[0003]在一种典型的应用场景中，定向天线可以应用于路由器，利用定向天线在特定方向具有更高增益的特点，能够克服由于信号穿墙衰减导致信号差的问题。常见的定向天线的设计方案是带反射板的偶极子天线、贴片天线或电磁偶极子天线。其中，带反射板的偶极子天线常用于基站天线中，并且增益一般在8dB左右，增益相对较低。电磁偶极子天线通常需要多层印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)或三维立体金属结构，成本高且加工难度大。相较于电磁偶极子天线，贴片天线的结构简单，但是目前的贴片天线增益有限，实用性较低。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本申请提供了一种天线结构、电子设备及无线网络系统，结构简单且具有较高的定向增益。
[0005]第一方面，本申请提供了一种天线结构，该天线结构包括介质板、金属底板、贴片天线阵列、第一馈电端口、第二馈电端口和四个馈电结构。介质板和金属底板之间间隔第一预设距离，第一馈电端口和贴片天线阵列位于介质板的第一表面，第二馈电端口位于介质板的第二表面，第二表面与第一表面相对。贴片天线阵列包括四个贴片天线，四个贴片天线排列成两行两列，每行的两个贴片天线之间包括一个馈电结构，每列的两个贴片天线之间包括一个馈电结构。位于每列的两个贴片天线之间的馈电结构，连接第一馈电端口，以使四个贴片天线均产生第一方向的极化。位于每行的两个贴片天线之间的馈电结构，连接第二馈电端口，以使四个贴片天线均产生第二方向的极化。
[0006]在本申请提供的方案，采用了贴片天线阵列来提升增益，并且该天线结构仅使用了两个馈电端口即实现了对四个贴片天线的激励，馈电电路的结构简单，馈电电路的设计复杂度低。此外，馈电结构可以直接设计在贴片天线所在的介质板上，以使所有的馈电电路以及贴片天线都可以在同一块介质板上实现，能够有效地降低天线结构的复杂度，降低天线结构的成本。
[0007]在一种可能的实现方式中，第一方向与第二方向正交。
[0008]此时四个贴片天线实现了正交极化，因此天线结构的定向性好。
[0009]在一种可能的实现方式中，天线结构还包括金属底板；
[0010]介质板和金属底板之间间隔第一预设距离。该第一预设距离可以根据天线结构工作时的带宽确定，本申请不作具体限定。
[0011]在一种可能的实现方式中，四个馈电结构中的每个馈电结构均包括连接的一个偶极子和一组平行馈线。平行馈线包括的第一馈线位于第一表面，包括的第二馈线位于第二表面。位于每列的两个贴片天线之间的馈电结构，包括的第二馈线通过一个对应的贯通结构连接至第一表面。位于每行的两个贴片天线之间的馈电结构，包括的第一馈线通过一个对应的贯通结构连接至第二表面。
[0012]在一种可能的实现方式中，贯通结构包括一个或多个通孔，一个或多个通孔中的每个通孔，填充或镀有导电介质。
[0013]在一种可能的实现方式中，四个馈电结构具体包括第一馈电结构、第二馈电结构、第三馈电结构和第四馈电结构；
[0014]第一馈电结构位于第一列的两个贴片天线之间，第二馈电结构位于第一行的两个贴片天线之间，第三馈电结构位于第二列的两个贴片天线之间，第四馈电结构位于第二行的两个贴片天线之间。第一馈电结构的第一馈线与第三馈电结构的第一馈线连接。第一馈电结构的第二馈线通过第一贯通结构连接至第一表面，第三馈电结构的第二馈线通过第三贯通结构连接至第一表面，第一贯通结构和第三贯通结构在第一表面连接。第二馈电结构的第二馈线与第四馈电结构的第二馈线连接。第二馈电结构的第一馈线通过第二贯通结构连接至第二表面，第四馈电结构的第一馈线通过第四贯通结构连接至第二表面，第二贯通结构和第四贯通结构在第二表面连接。
[0015]在一种可能的实现方式中，每个馈电结构的偶极子包括：第一部分和第二部分。其中，第一部分位于第一表面，第一部分的第一端连接第一馈线，第一部分的第一端为偶极子的第一输入端，第一部分的第二端包括第一枝节，第一枝节与最近的贴片天线之间间隔第二预设距离；第二部分位于第二表面，第二部分的第一端连接第二馈线，第二部分的第一端为偶极子的第二输入端，第二部分的第二端包括第二枝节，第二枝节与最近的贴片天线之间间隔第二预设距离。
[0016]调整第二预设距离的大小，即可调节贴片天线与偶极子之间的串联电容的大小。实际调节时第二预设距离越短，等效的串联电容的电容值越高。
[0017]调节第一枝节与第二枝节的宽度，同样可以调整贴片天线与偶极子之间的串联电容的大小，实际调节时第一枝节与第二枝节的宽度越长，等效的串联电容的电容值越高。
[0018]在一种可能的实现方式中，偶极子输入阻抗为第一阻抗值，偶极子输入阻抗为第一输入端和第二输入端之间的阻抗，每组平行馈线中的第一馈线与第二馈线间的阻抗值为第一阻抗值，以实现阻抗匹配。
[0019]在一种可能的实现方式中，四个馈电结构中的每个馈电结构均包括连接的一个偶极子和一组平行槽线。位于每列的两个贴片天线之间的馈电结构，包括的平行槽线均位于第一表面，位于每行的两个贴片天线之间的馈电结构，包括的平行槽线均位于第二表面。
[0020]在一种可能的实现方式中，四个馈电结构具体包括第一馈电结构、第二馈电结构、第三馈电结构和第四馈电结构。第一馈电结构位于第一列的两个贴片天线之间，第二馈电结构位于第一行的两个贴片天线之间，第三馈电结构位于第二列的两个贴片天线之间，第四馈电结构位于第二行的两个贴片天线之间；第一馈电结构的第一槽线与第三馈电结构的第一槽线连接；第一馈电结构的第二槽线与第三馈电结构的第二槽线连接；第二馈电结构的第一槽线与第四馈电结构的第一槽线连接；第二馈电结构的第二槽线与第四馈电结构的
第二槽线连接。
[0021]在一种可能的实现方式中，每个馈电结构的偶极子包括：第一部分和第二部分；第一部分和第二部分位于同一表面。第一部分的第一端连接第一槽线，第一部分的第一端为偶极子的第一输入端，第一部分的第二端包括第一枝节，第一枝节与最近的贴片天线之间间隔第二预设距离。第二部分的第一端连接第二槽线，第二部分的第一端为偶极子的第二输入端，第二部分的第二端包括第二枝节，第二枝节与最近的贴片天线之间间隔第二预设距离。
[0022]在一种可能的实现方式中，偶极子的输入阻抗为第一阻抗值，偶极子输入阻抗为第一输入端和第二输入端之间的阻抗，每组平行馈线中的第一槽线与第二槽线间的阻抗值为第一阻抗值，以实现阻抗匹配。在一种可能的实现方式中，第一枝节与第二枝节为T型枝节；或第一枝节与第二枝节为三角形枝节；或，第一枝节与第二枝节为半圆形枝节。
[0023本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天线结构，其特征在于，所述天线结构包括：介质板、贴片天线阵列、第一馈电端口、第二馈电端口和四个馈电结构；所述第一馈电端口和所述贴片天线阵列位于所述介质板的第一表面，所述第二馈电端口位于所述介质板的第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对；所述贴片天线阵列包括四个贴片天线，四个所述贴片天线排列成两行两列，每行的两个所述贴片天线之间包括一个所述馈电结构，每列的两个所述贴片天线之间包括一个所述馈电结构；位于每列的两个所述贴片天线之间的馈电结构，连接所述第一馈电端口，以使四个所述贴片天线均产生第一方向的极化；位于每行的两个所述贴片天线之间的馈电结构，连接所述第二馈电端口，以使四个所述贴片天线均产生第二方向的极化。2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向正交。3.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构还包括金属底板；所述介质板和所述金属底板之间间隔第一预设距离。4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线结构，其特征在于，所述四个馈电结构中的每个馈电结构均包括连接的一个偶极子和一组平行馈线；所述平行馈线包括的第一馈线位于所述第一表面，包括的第二馈线位于所述第二表面；位于每列的两个所述贴片天线之间的馈电结构，包括的第二馈线通过一个对应的贯通结构连接至所述第一表面；位于每行的两个所述贴片天线之间的馈电结构，包括的第一馈线通过一个对应的贯通结构连接至所述第二表面。5.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述贯通结构包括一个或多个通孔，所述一个或多个通孔中的每个通孔，填充或镀有导电介质。6.根据权利要求4或5所述的天线结构，其特征在于，所述四个馈电结构具体包括第一馈电结构、第二馈电结构、第三馈电结构和第四馈电结构；所述第一馈电结构位于第一列的两个所述贴片天线之间，所述第二馈电结构位于第一行的两个所述贴片天线之间，所述第三馈电结构位于第二列的两个所述贴片天线之间，所述第四馈电结构位于第二行的两个所述贴片天线之间；所述第一馈电结构的第一馈线与所述第三馈电结构的第一馈线连接；所述第一馈电结构的第二馈线通过第一贯通结构连接至所述第一表面；所述第三馈电结构的第二馈线通过第三贯通结构连接至所述第一表面，所述第一贯通结构和所述第三贯通结构在所述第一表面连接；所述第二馈电结构的第二馈线与所述第四馈电结构的第二馈线连接；所述第二馈电结构的第一馈线通过第二贯通结构连接至所述第二表面；所述第四馈电结构的第一馈线通过第四贯通结构连接至所述第二表面，所述第二贯通结构和所述第四贯通结构在所述第二表面连接。7.根据权利要求4至6中任一项所述的天线结构，其特征在于，每个所述馈电结构的偶极子包括：第一部分和第二部分；
所述第一部分位于所述第一表面，所述第一部分的第一端连接所述第一馈线，所述第一部分的第一端为所述偶极子的第一输入端，所述第一部分的第二端包括第一枝节，所述第一枝节与最近的贴片天线之间间隔第二预设距离；所述第二部分位于所述第二表面，所述第二部分的第一端连接所述第二馈线，所述第二部分的第一端为所述偶极子的第二输入端，所述第二部分的第二端包括第二枝节，所述第二枝节与最近的贴片天线之间间隔所述第二预设距离。8.根据权利要求7所述的天线结构，其特征在于，所述偶极子输入阻抗为第一阻抗值，所述偶极子输入阻抗为所述第一输入端和所述第二输入端之间的阻抗；每组所述平行馈线中的所述第一馈线与所述第二馈线间的阻抗值为所述第一阻抗值。9.根据权利要求1至3中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓鹏，张志军，周大为，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：