具有相同主波束辐射特性的双极化天线系统技术方案

本发明专利技术公开了一种天线系统，其包括：基板以及排布成预定几何图案并连接于所述基板上的多个天线单元，每个天线单元包括水平极化天线和垂直极化天线；其中根据指示与采用该天线系统的设备通讯的通讯设备的天线类型的信号，激励所述天线单元中的水平极化天线或垂直极化天线，以所述通讯设备提供更好的无线链路。

【技术实现步骤摘要】
具有相同主波束辐射特性的双极化天线系统
本专利技术涉及天线领域，更为特别的是涉及一种天线阵列，其受电子控制以形成所需要的天线方向图，其中两个独立的极化天线元件可以通过电气控制来形成相同的主波束辐射特性。
技术介绍
天线系统是通信系统组成中必不可少的。在现有的无线通信中，单天线分别用于发射源和接收端。在物理中，天线是提供电能与射频电磁波互相转换的电气装置，其通常用于无线发射机或接收机中。在发射时，无线发射机发送一个振荡的射频电流给天线，天线将其转换为电磁波福射出去；在接收时，天线截获一部分电磁波的能量以产生一个微小的电压，并将该电压输送到接收机中放大。天线是所有使用无线电的设备中必不可少的组成部分。它被广泛应用于诸如广播、电视、双向通信、雷达、手机以及卫星通信等系统。它也被广泛应用在如车库门禁、无线话筒、蓝牙设备、无线网卡、婴儿监视器、商品射频识别标签等装置。通常情况下，天线是金属导体排布而成，并与发射机或接收机电性相连接(一般通过一个传输线)。振荡的电流通过发射机传送到天线时在所述天线导体周围产生振荡的磁场，同时电流本身在所述天线导体周围产生振荡的电场。以适当的比例创建这些随时间变化的场，像移动的横向电磁波那样通过天线向空间辐射。相反的，在接收过程中，无线电波在天线导体中产生振荡的电场与磁场，从而产生振荡的电流。众所周知，天线系统中的辐射射频能量有其非常独特的极化特性，这取决于天线的几何形状和方向性。通常，极化方式可以是线性极化或椭圆极化。更具体地说，线性极化又包含垂直极化和水平极化，椭圆极化包含特殊的圆极化。无论如何，最基本的极化方式是垂直和水平极化。所有其他的极化方式都是由上述两种简单的极化方式线性组合形成。对于任何发射或接收模式的射频传输，如果发射天线与接收天线极化失配，射频能量将会损失，通信质量就会变差。在W1-Fi领域中，客户端的天线系统一般比较简单，只能响应线性极化的射频信号，而且一般客户端(例如一台通信设备)的天线线极化方向经常是不可预测的。因此，W1-Fi服务提供者最好能同时为每个独立的信道提供水平极化和垂直极化的射频链路，以与客户端建立良好的射频连接。在操作中，若是水平极化和垂直极化的主波束辐射特性基本一致，就能更符合客户端的需求。尽管设计出同时提供水平极化和垂直极化的射频链路的天线系统不是很难，但是想让两种极化的主波束辐射特性基本一致却不那么容易。因此有必要提出一种改进的天线系统，其能够同时提供具有主波束辐射特性的水平极化和垂直极化的射频链路。
技术实现思路
这部分目的在于总结本专利技术的某些方面，并简要介绍一些优选的实施例。在本节中以及摘要中出现的一些简化、省略的部分为了突出本节以及摘要的目的，这样的简化和省略并不是在限定本专利技术的范围。本专利技术的目的在于提供一种天线系统，其能够同时提供具有主波束辐射特性的水平极化和垂直极化的射频链路。根据本专利技术的一个方面，所述天线系统包括一组天线单元，每个天线单元包括两个正交放置的天线。这些天线单元按照预先定义的几何方式排布来形成一种具有两个独立极化且主波束辐射特性类似的天线。根据本专利技术的另一个方面，天线单元中的天线根据预先定义的几何设计用金属条(例如铜)蚀刻在两个印刷电路板(PCB)上。根据需要，金属条可能出现在每个PCB的一侧或两侧。当金属条或整个天线覆在PCB的两侧时，乃是通过金属化过孔连接来连接。根据本专利技术的另一个方面，除了天线上的金属条，PCB还用于支持其他控制天线的电路或用来进行阻抗匹配。根据本专利技术的又一个方面，可以根据天线系统和其他的移动设备(例如一个无线路由器和一个移动设备)之间的无线电信号来有选择的激励天线阵列中的天线单元来形成所需要的辐射方向图，以便两个设备间形成无缝通信或是满足服务质量QoS等级的通信。根据不同的用途，本专利技术可以应用于一种解决方案、一种装置或一个系统的一部分。根据一个实施例，本专利技术是一种一种天线系统，其特征在于，其包括:基板；以及连接于所述基板的多个天线单元，每个天线单元包括第一印刷电路板与第二印刷电路板，其中每个天线单元的第一印刷电路板和第二印刷电路板正交放置，每个印刷电路板包括蚀刻于其上的预定形状的金属条。进一步的，所有天线单元的第一印刷电路板都是平行的，所有天线单元的第二印刷电路板都是平行的。在工作时，天线单元彼此独立，并提供拥有相同主波束辐射特性的水平、垂直极化的射频链路。根据另一个实施例，本专利技术是一种天线系统，其特征在于，其包括:基板；以及排布成预定几何图案并连接于所述基板上的多个天线单元，每个天线单元包括水平极化天线和垂直极化天线；其中根据指示与采用该天线系统的设备通讯的通讯设备的天线类型的信号，激励所述天线单元中的水平极化天线或垂直极化天线，以所述通讯设备提供更好的无线链路。与现有技术相比，本专利技术中的天线系统包括有水平极化天线和垂直极化天线，其能够同时提供具有主波束辐射特性的水平极化和垂直极化的射频链路，本专利技术的其中一个目的、特征与优点是提供一种体积小、工作频段宽、天线方向图优异、成本低且制造工艺简单的天线阵列或天线系统。另一目的、特征与优点与前述一起将在下面的描述和附图所示的实施例中说明。【附图说明】以下附图和描述有助于更深刻的理解本专利技术的特征、优点。图1A所示为具有蚀刻于印刷电路板上的金属导体(例如铜)的天线元件的立体图。图1B所示为对应的垂直安装的天线元件的立体图。图1C和图1D分别显示了图1A、图1B的天线元件的水平面天线方向图。图1E示出了射频能量通过印刷电路板的连接能够到达倒“J”形天线振子。图2A所示为本专利技术的一个实施例中使用的由图1A和图1B所示的基本天线元件构成天线单元，其可以用来提供具有大致相似的主波束辐射特性的垂直极化和水平极化的RF链路。图2B所示为两个天线单元垂直排列或一个在另一个上以相同间距垂直排列。图2C所示为两个天线单元水平排列或依次相邻水平排列。图2D、图2E、图2F、图2G、图2H分别显示使用更多的这样的天线单元的一些典型结构。图21为图2B中的天线单元的垂直极化天线的水平面天线方向图；图2J为图2B中的天线单元的垂直极化天线的垂直面天线方向图；图2K为图2B中的天线单元的水平极化天线的水平面天线方向图；图2L为图2B中的天线单元的水平极化天线的垂直面天线方向图；图2M为图2C中的天线单元的垂直极化天线的水平面天线方向图；图2N为图2C中的天线单元的垂直极化天线的垂直面天线方向图；图20为图2C中的天线单元的水平极化天线的水平面天线方向图；图2P为图2C中的天线单元的水平极化天线的垂直面天线方向图；图3所示为根据本专利技术的一个实施例的天线系统的系统框图。【具体实施方式】本专利技术的详细描述包含了过程、步骤、逻辑运算、处理以及其他使用符号直接或间接的表明通信装置与馈电网络的耦合等类似的操作。这些过程的描述通常被熟悉本领域的技术人员用来与其他同领域的技术人员作有效的沟通。以下描述中用到的“一个具体实施例”或“具体实施例”是指结合该具体实施例中所描述的特定特征、结构或特性，并至少包含在本专利技术内的一个具体实施例。出现的“在一个具体实施例中”并不一定是指在同一个具体实施例，这些具体实施例也不存在相互排斥或相互替换。此外，本实施例中流程框图做提到的具体实施例的顺序并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线系统，其特征在于，其包括：基板；以及连接于所述基板的多个天线单元，每个天线单元包括第一印刷电路板与第二印刷电路板，其中每个天线单元的第一印刷电路板和第二印刷电路板正交放置，每个印刷电路板包括蚀刻于其上的预定形状的金属条。

【技术特征摘要】
2013.06.02 US 13/907,9621.一种天线系统，其特征在于，其包括: 基板；以及 连接于所述基板的多个天线单元，每个天线单元包括第一印刷电路板与第二印刷电路板，其中每个天线单元的第一印刷电路板和第二印刷电路板正交放置，每个印刷电路板包括蚀刻于其上的预定形状的金属条。2.一种天线系统，其特征在于，其包括: 基板；以及 排布成预定几何图案并连接于所述基板上的多个天线单元，每个天线单元包括水平极化天线和垂直极化天线； 其中根据指示与采用该天线系统的设备通讯的通讯设备的天线类型的信号，激励所述天线单元中的水平极化天线或垂直极化天线，以所述通讯设备提供更好的无线链路。3.如权利要求1或2所述的天线系统，其特征在于:排布所述天线单元以使得所有天线单元的第一印刷电路板都是平行的，所有天线单元的第二印刷电路板都是平行的。4.如权利要求3所述的天线系统，其特征在于:每个天线单元的每个印刷电路板都具有蚀刻于其两侧的金属条...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，郑博信，汪义兵，沈骏，赵辉，
申请(专利权)人：康凯科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：