一種無線區域網智能天線的製作方法
2023-12-07 17:58:21 1
專利名稱：一種無線區域網智能天線的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及天線技術領域，具體地說是一種在無線區域網(WLAN)中使用的智能天線。
背景技術：
無線區域網路(Wireless Local Area Networks ； WLAN)是相當便利的數據傳輸系統，它利用射頻(Radio Frequency ； RF)的技術,取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線(Coaxial)所構成的區域網路，使得無線區域網路能利用簡單的存取架構讓用戶透過它，達至IJ 「信息隨身化、便利走天下」的理想境界。W1-Fi是在WLAN內將個人電腦、手持設備(如PDA、手機)等終端以無線方式互相連接的技術。目前，無線區域網WLAN的一般性結構是:利用一臺設備作為與外網連接的防火牆，然後通過路由器，交換機和無線接入點AP組成，個人電腦、手持設備(如PDA、手機)等終端以無線方式與無線接入點AP通信組成WLAN，因此，AP上具有進行無線發送和接收的天線。要實現360度全方位覆蓋，就需要用全向高增益天線來實現，天線理論告訴我們，如果要提高天線的增益，就要擴大天線的口徑面積，顯然這種方法不能滿足W1-fi產品的要求，雖然，極個別的產品採用智能天線技術解決這一難題，但都不是很理想，其原因在於:如果採用固定波束智能天線技術，由於每個波束相互獨立，難免有用戶位於覆蓋盲區，或者說，不能實現無縫隙覆蓋。如果採用波束自適應智能天線技術，由於受到晶片的限制，不僅系統複雜而且價格成本高，不便於普及。智能天線可以滿足波束切換又可以滿足波束合成的天線，雖然不能滿足波束跟蹤，但可以實現無縫隙覆蓋。智能天線技術在通信系統中的應用已經非常廣泛，技術成熟，成為了移動通信系統中最具有吸引力的技術之一。但在WLAN系統的應用才剛剛開始，僅有很少量的w1-fi產品開始使用智能天線技術。w1-fi產品中的智能天線分為兩大類，一類是波瓣形態有限的簡單的智能天線，稱為固定波束智能天線；另一類是波瓣形態無窮的相控陣天線，稱為波束自適應智能線。固定波束智能天線的特點是:天線設計了多個固定波束，根據用戶的具體位置開啟相對應的天線。換句話說，就是天線通過控制由哪些振子參與輻射，產生多個固定的波束，且每個波束的形狀一致，結構簡單，便於實現。波束自適應智能天線的特點是:根據用戶的相對位置，天線的波瓣形狀是隨機調整，通過調整每個天線單元的幅度及相位，合成一個或多個波束對準相對應的用戶。波束自適應天線陣的基本原理是:微處理器接收到包含通信方向的控制信息後，根據控制軟體提供的算法計算出各個移相器的相移量，然後通過天線控制器來控制饋電網絡完成移相過程。由於移相能夠補償同一信號到達各個不同陣元而產生的時間差，所以此時天線陣的輸出同相疊加達到最大。一旦信號方向發生變化，只要通過調整移相器的相移量就可使天線陣波束的最大指向做相應的變化，從而實現波束掃描和跟蹤。由此可知，波束自適應智能天線結構複雜，微處理器為專用晶片，對其要求很高，價格成本高，不便於實現。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種大功率WLAN的AP室外覆蓋的智能天線，其結構簡單，成本低廉，便於實現。技術上不僅採用了固定波束的智能天線技術，還採用了波束自適應的智能天線技術，可實現波束切換和波束合成的功能。適合用於室外大功率AP基站覆蓋使用。本實用新型採用的技術方案是:一種無線區域網智能天線，包括設置在防護罩內的天線陣列和射頻饋電腔，所述的天線陣列包括子天線陣和支撐反射體；所述的支撐反射體為等多面柱體狀，其面數與子天線陣個數相同，在多面柱體的每個面上的卡槽內各安裝一個子天線陣；所述的射頻饋電腔內包括饋電網絡和智能控制網絡，所述的饋電網絡分別通過控制開關與所述的子天線陣的饋電端相連，所述的控制開關由設置在智能控制網絡的主晶片控制，所述的智能控制網絡包括可以使天線子陣列自動達到系統阻抗匹配的電子匹配器。進一步的，上述的無線區域網智能天線中:所述的卡槽為幾字形卡槽，其寬度等於子天線陣的厚度。進一步的，上述的無線區域網智能天線中:所述的防護罩為一端開口的圓柱形，罩在所述的天線陣列上，開口端安裝在所述的射頻饋電腔上。進一步的，上述的無線區域網智能天線中:所述的等多面柱體為截面是正3至12邊形的柱體；優先截面是正8邊形的柱體。本實用新型智能天線為多元天線陣，每個單元天線陣為15dBi定向天線。根據控制算法可以實現多個固定的波束外，還可以開啟相鄰任意數目的天線單元，達到波束合成的功能。也就是說固定的波束可以達到常規天線的覆蓋效果，合成波束在提高波束增益的基礎上還可以滿足無縫隙覆蓋，因此，該實用新型智能天線不僅提高了基站的覆蓋距離，還增強了信號的穩定性。
圖1:本實用新型實施例智能天線的整機平面圖。圖2:本實用新型實施例智能天線的零件組裝圖。圖3:本實用新型實施例智能控制網絡平面圖。圖4:本實用新型實施例饋電網絡平面圖。
具體實施方式
本實施例是一種安裝在AP上的具有八個子天線陣的智能天線，如圖1、如圖2，該WLAN中AP上的智能天線包含:罩在天線陣列外的圓柱形天線防護罩10、橫截面為正八邊形的支撐反射體20、安裝在支撐反射體20 —端的射頻饋電腔30、安裝在支撐反射體20每面上的子天線陣40、設置在射頻饋電腔30上的射頻連接埠 50和控制輸入埠 60以及工程安裝杆70。本實施例中，支撐反射體20為八面體，每個面上都有一條「幾」字形卡槽201，其寬度等於子天線陣40的厚度，子天線陣40緊插裝於其內，保證接觸良好不自由晃動。子天線陣40的兩端各設置了一個L形角件501，其上端與陣列固定盤202連接，下端與射頻饋電腔30連接。射頻饋電腔30內由上到下分別安裝有智能控制網絡301和饋電網絡302。射頻饋電腔30的下底面兩側分別安裝有射頻連接埠 50和控制輸入埠 60。射頻連接埠50為同軸連接器，其內芯與饋電網絡302連接。控制輸入埠 60為排針器件，連接在智能控制網絡301的對應插槽內。控制輸入埠 60具有兩個功能，其一，獲取來之AP基站的控制信號，其二，為控制網絡提供直流工作電壓。本實施例雖然公開了 8個了天線陣的智能天線，根據需要也可以有其它數量的子天線陣的智能天線，根據AP的需要布置，一般可以有3 — 12個子天線陣。如圖3、如圖4分別為智能控制網絡301和饋電網絡302的平面圖，如圖3所示:智能控制網絡上包含有主晶片U1、調試接口 J10、控制及供電接口 J9、電子匹配器件TCl、TC2、TC3以及Tl至T8的控制子信號輸出埠，控制及供電接口 J9對應於連接控制埠60。其功能是接收控制埠 60傳來的電信號和給智能控制網絡供電。Tl至T8的控制信號輸出埠分別對應於連接饋電網絡的Rl至R8的控制信號接收開關，如圖4所示，Tl至T8不僅給饋電網絡提供控制信號，並且提供直流工作電壓。饋電網絡上還具有八個射頻輸出口和八個電子開關Rl至R8。八個電子開關Rl至R8分別位於相應的饋電支路上，饋電支路上的八個射頻輸出口分別與對應連接在天線陣的八個子天線陣40連接，完成天線開啟與關閉的功能。智能控制網絡和饋電網絡工作原理是:來自於控制輸入埠 60的控制信號將控制信息傳遞給控制及供電接口 J9，經主晶片Ul解碼處理，輸出控制指令信號到控制開關Rl至R8，命令Rl至R8開啟或關閉。控制開關Rl至R8同時將當前狀態反饋主晶片U1，並根據開啟天線的數目，自動給射頻饋匹配網絡中的TCl、TC2、TC3提供控制電壓，調節其匹配。
權利要求1.一種無線區域網智能天線，包括設置在防護罩內的天線陣列和射頻饋電腔，其特徵在於:所述的天線陣列包括子天線陣和支撐反射體；所述的支撐反射體為等多面柱體狀，其面數與子天線陣個數相同，在多面柱體的每個面上的卡槽內各安裝一個子天線陣；所述的射頻饋電腔內包括饋電網絡和智能控制網絡，所述的饋電網絡分別通過控制開關與所述的子天線陣的饋電端相連，所述的控制開關由設置在智能控制網絡的主晶片控制，所述的智能控制網絡包括可以使天線子陣列自動達到系統阻抗匹配的電子匹配器。
2.根據權利要求1所述的無線區域網智能天線，其特徵在於:所述的卡槽為幾字形卡槽，其寬度等於子天線陣的厚度。
3.根據權利要求1所述的無線區域網智能天線，其特徵在於:所述的防護罩為一端開口的圓柱形，罩在所述的天線陣列上，開口端安裝在所述的射頻饋電腔上。
4.根據權利要求1或2或3所述的無線區域網智能天線，其特徵在於:所述的等多面柱體為截面是正3至12邊形的柱體。
5.根據權利要求1所述的無線區域網智能天線，其特徵在於:所述的等多面柱體為截面是正8邊形的柱體。
專利摘要一種無線區域網智能天線，包括設置在防護罩內的天線陣列和射頻饋電腔，所述的天線陣列包括子天線陣和支撐反射體；所述的支撐反射體為等多面柱體狀，其面數與子天線陣個數相同，在多面柱體的每個面上的卡槽內各安裝一個子天線陣；所述的射頻饋電腔內包括饋電網絡和智能控制網絡，所述的饋電網絡分別通過控制開關與所述的子天線陣的饋電端相連，所述的控制開關由設置在智能控制網絡的主晶片控制，所述的智能控制網絡包括可以使天線子陣列自動達到系統阻抗匹配的電子匹配器。本實用新型智能天線為多元天線陣，每個單元天線陣為15dBi定向天線。該實用新型智能天線不僅提高了基站的覆蓋距離，還增強了信號的穩定性。
文檔編號H01Q21/00GK202940331SQ20122063514
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者段文虎, 朱餘浩, 張永傑, 黃洪波, 劉德銀, 羅繼祖, 王豔霞 申請人:深圳市共進電子股份有限公司