本發(fā)明涉及一種天線，尤其涉及一種窄波束掃描智能mimo天線。

背景技術：

近年來，移動互聯(lián)通訊迅猛發(fā)展，已滲透到生活的方方面面。一方面智能手機、平板電腦、pc終端電視機、車載設備、甚至眼睛手表等可穿戴之物，正逐步融入移動物聯(lián)網；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)行業(yè)與互聯(lián)網的融合正在呈現(xiàn)新的特點，網絡平臺建設和商業(yè)模式都發(fā)生了改變。終端和行業(yè)的這些變化，帶來數(shù)據(jù)流的快速增長。

傳統(tǒng)的解決方案是ap+普通全向天線。ap(accesspoint，ap訪問接入點)就是傳統(tǒng)有線網絡中的hub，也是組建小型無線局域網時最常用的設備。ap相當于一個連接有線網和無線網的橋梁，其主要作用是將各個無線網絡客戶端連接到一起，然后將無線網絡接入以太網。大多數(shù)的無線ap都支持多用戶接入、數(shù)據(jù)加密、多速率發(fā)送等功能，一些產品更提供了完善的無線網絡管理功能。對于家庭、辦公室這樣的小范圍無線局域網而言，一般只需一臺無線ap即可實現(xiàn)所有計算機的無線接入。ap的室內覆蓋范圍一般是30m～100m，不少廠商的ap產品可以互聯(lián)，以增加wlan覆蓋面積。也正因為每個ap的覆蓋范圍都有一定的限制，正如手機可以在基站之間漫游一樣，無線局域網客戶端也可以在ap之間漫游。

傳統(tǒng)的解決方案有明顯的不足：1、抗干擾差。天線是全向天線，無法對來自各個方向的干擾信號進行空間濾波；2、信號衰弱大，導致信號失真較大。3、頻譜利用率低導致系統(tǒng)容量低等。這些不足導致在終端用戶密集場所(如大型會議室、辦事大廳、大型商場、機場、車站等)的上網體驗非常差，甚至無法連接上網，這是長期困擾業(yè)界的難題，也是用戶上網體驗的痛點。

目前設計的定向窄波選擇智能天線系統(tǒng)可實現(xiàn)對干擾信號的空間濾波，抑制干擾信號，提高天線的增益，提高系統(tǒng)的接收靈敏度及信號覆蓋范圍，同時提高頻譜的利用率，提高系統(tǒng)容量，迅速解決用戶稠密區(qū)的上網體驗不佳的痛點。然而，將波束的零點方向對準干擾方向還是會存在一定的誤差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種窄波束掃描智能mimo天線，其實現(xiàn)雙頻段4路信號n個扇區(qū)的窄波束切換掃描，每個扇區(qū)形成雙頻2×2mimo子天線，將波束的零點方向精確對準干擾方向。

本發(fā)明的解決方案是：一種窄波束掃描智能mimo天線，其包括：

圓形絕緣介質板一，其設置以介質板一的中心軸為中心呈放射狀環(huán)形布局的n個輻射單元一，n為正整數(shù)且為偶數(shù)；

圓形絕緣介質板二，其與介質板一同軸設置，且設置以介質板二的中心軸為中心呈放射狀環(huán)形布局的n個輻射單元二；

n個絕緣介質板三，其豎立于介質板一和介質板二之間且以介質板一的中心軸為中心呈放射狀環(huán)形布局，每個介質板三設置一個輻射單元三；

n個絕緣介質板四，其豎立于介質板一和介質板二之間且以介質板一的中心軸為中心呈放射狀環(huán)形布局，每個介質板四設置一個輻射單元四，該n個介質板三和該n個介質板四交錯間隔均布；

絕緣介質支架，其固定在介質板一和介質板二之間且用于安裝該n個介質板三和該n個介質板四，每個輻射單元三和每個輻射單元四的引向器均顯露在介質支架外。

作為上述方案的進一步改進，介質支架開設有以介質支架的中心為圓心而呈環(huán)形布置的n個槽一和n個槽二，且槽一與槽二兩兩相鄰錯開布置；n個介質板三分別插在n個槽一內，n個介質板四分別插在n個插槽二內。

作為上述方案的進一步改進，介質板一面向介質板二的面為介質板一的正面，介質板一的背對著介質板二的面為介質板一的背面；

每個輻射單元一包括：金屬圖形組合一，其設置在介質板一正面的上且包括呈對稱布局的金屬圖形一和金屬圖形二；金屬圖形三，其設置在介質板一背面上且在與相應金屬圖形組合一相對應的位置上，該金屬圖形三與相應的金屬圖形組合一耦合且設置一個信號饋入點。

進一步地，每個金屬圖形一和相應的金屬圖形二位于一個介質板三的相對兩側，相鄰兩個金屬圖形組合一之間位于一個介質板四的相對兩側。

進一步地，介質板二面向介質板一的面為介質板二的正面，介質板二的背對著介質板一的面為介質板二的背面；每個輻射單元二設置在介質板二的正面上，且每個輻射單元二的中心線與相應質板三、相應金屬圖形組合一的中心線位于同一平面上。

再進一步地，介質板三具有輻射單元三的側面沿同一時針走向排布。

優(yōu)選地，介質板四具有輻射單元四的側面排布與介質板三具有輻射單元三的側面排布相同。

再優(yōu)選地，輻射單元二、輻射單元三、輻射單元四具有相同的金屬圖形。

再優(yōu)選地，每個輻射單元三設置平行于介質板一的中心軸的兩個引向器。

進一步地，圓形介質板二的直徑不大于由該n個輻射單元一構成的圓環(huán)的內直徑。

進一步地，n為8，相鄰介質板三和介質板四之間呈22.5°夾角。

本發(fā)明實現(xiàn)雙頻段4路信號n個扇區(qū)的窄波束切換掃描，形成2×2mimo窄波束智能天線，通過波束切換掃描能使天線最大輻射方向指向終端客戶，把天線輻射方向圖零點對準干擾的方向，對干擾信號的空間濾波，抑制干擾信號，從而大大提高無線吞吐量和帶機量，實現(xiàn)終端用戶密集場所通信性能良好的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明窄波束掃描智能mimo天線的立體示意圖。

圖2是圖1去掉支架51后的天線立體圖。

圖3是圖1中天線的圓形介質板一的正面結構圖。

圖4是圖3中圓形介質板一的背面結構圖。

圖5是圖1中天線圓形介質板二的正面結構圖。

圖6是圖1中天線的插接介質板三的正面結構圖。

圖7是圖1中插接介質板四的背面結構圖。

圖8是圖1中天線中介質支架3d結構圖。

圖9是圖1中天線的射頻信號傳入方式圖。

圖10a是圖1中天線的仿真結果圖。圖中可看出天線在2.4ghz～2.5ghz頻段內vswr小于2。

圖10b是圖1中天線的仿真結果圖。圖中可看出天線在5.15ghz～5.85ghz頻段內vswr小于2。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖1及圖2，本發(fā)明的窄波束掃描智能mimo天線包括圓形絕緣介質板一11、圓形絕緣介質板二41、n個絕緣介質板三、n個絕緣介質板四、絕緣介質支架51。n為正整數(shù)且為偶數(shù)，在本實施例中，n以8為例做舉例說明。介質板一11與介質板二41同軸設置，絕緣介質板三和絕緣介質板四通過插接在絕緣介質支架51而豎立安裝在介質板一11與介質板二41之間。

請結合圖3及圖4，圓形絕緣介質板一11設置以介質板一11的中心軸為中心呈放射狀環(huán)形布局的八個輻射單元一。介質板一11面向介質板二41的面為介質板一11的正面，介質板一11的背對著介質板二41的面為介質板一11的背面。

每個輻射單元一包括金屬圖形組合一和金屬圖形三。金屬圖形組合一設置在介質板一11正面的上且包括呈對稱布局的金屬圖形一和金屬圖形二，如圖3中的附圖標記111、113、115、117、119、121、123、125為金屬圖形一，附圖標記112、114、116、118、120、122、124、110為相應的金屬圖形二。金屬圖形三設置在介質板一11背面上且在與相應金屬圖形組合一相對應的位置上，因此八個金屬圖形三也以介質板一11的圓心為圓心呈環(huán)形布局，如圖3中的附圖標記132、133、134、135、136、137、138、139為金屬圖形三。該金屬圖形三與相應的金屬圖形組合一耦合且設置一個信號饋入點。金屬圖形111、112和132組合在一起就是耦合饋電的對稱陣子，同理，金屬圖形113、114和133；金屬圖形115、116和134；金屬圖形117、118和135；金屬圖形119、120和136；金屬圖形121、122和137；金屬圖形123、124和130；金屬圖形125、110和131構成另外七個耦合饋電的對稱陣子，總共八個耦合饋電的對稱陣子，且以介質板一11的圓心為中心呈環(huán)形放射狀布置，相互間隔45°，形成八個扇區(qū)覆蓋。

因此，金屬圖形一和相應金屬圖形二形成八個對稱陣子，八個對稱陣子以介質板一11的圓心為圓心呈環(huán)形布局。在介質板一11的背面上除了八個金屬圖形三之外，還設置了圓形金屬圖形41，圓形金屬圖形41與介質板一11同心，且直徑小于介質板一11。故，介質板一11正面上的八個對稱陣子兩兩之間呈45°夾角，介質板一11背面的八個金屬圖形三呈45°夾角，均以介質板一11的圓心為中心呈放射狀排布，且背面的八個金屬圖形三分別設置在八個對稱陣子的正下方。

每個金屬圖形一和相應的金屬圖形二位于一個介質板三的相對兩側，相鄰兩個金屬圖形組合一之間位于一個介質板四的相對兩側。

請結合圖5，介質板二41與介質板一11同軸設置，且設置以介質板二41的中心軸為中心呈放射狀環(huán)形布局的八個輻射單元二。圓形介質板二41的直徑不大于由八個輻射單元一構成的圓環(huán)的內直徑。

介質板二41面向介質板一11的面為介質板二41的正面，介質板二41的背對著介質板一11的面為介質板二41的背面。每個輻射單元二設置在介質板二41的正面上，且每個輻射單元二的中心線與相應質板三、相應金屬圖形組合一的中心線位于同一平面上。

因此，介質板二41正面上設置有八個金屬圖形四，八個金屬圖形四以介質板二41的圓心為中心呈對稱環(huán)形排布，如圖5中的附圖標記411、412、413、414、415、416、417、418。每個金屬圖形四上具有一個饋線焊接區(qū)作為信號饋入點。介質板二41還設置了金屬圖形五41，金屬圖形五41為圓形，與介質板二41同心。介質板二41背面上還設有金屬圖形六(圖未示)，金屬圖形六成圓形，與金屬圖形五41同心且同直徑。介質板二41的八個金屬圖形四以介質板二41的圓心為中心呈放射狀排布，且兩兩之間呈45°夾角。

八個絕緣介質板三豎立于介質板一11和介質板二41之間且以介質板一11的中心軸為中心呈放射狀環(huán)形布局，每個介質板三設置一個輻射單元三。八個絕緣介質板三如附圖1中的附圖標記21、22、23、24、25、26、27、28。

請結合圖6，介質板三的正面上設置有金屬圖形六，金屬圖形六構成輻射單元三的主要部件，包括：有源陣子212、引向器213和214、反射器211。有源陣子212、引向器213和214、反射器211呈一定間隔比例排布。有源陣子212接有平衡-不平衡轉換巴倫。在有源陣子212中間位置還設置有饋線焊接區(qū)210用于焊接射頻線接收射頻信號。

八個絕緣介質板四也豎立于介質板一11和介質板二41之間且以介質板一11的中心軸為中心呈放射狀環(huán)形布局，每個介質板四設置一個輻射單元四，該八個介質板三和該八個介質板四交錯間隔均布，故相鄰介質板三和介質板四之間呈22.5°夾角。八個絕緣介質板四如附圖1中的附圖標記31、32、33、34、35、36、37、38。

請結合圖7，介質板四的正面上，設置有金屬圖形七，金屬圖形七構成輻射單元四的主要部件，包括有源陣子312、引向器313、反射器311。有源陣子312、引向器313、反射器311呈一定間隔比例排布。有源陣子312接有平衡-不平衡轉換巴倫。相比輻射單元四，每個輻射單元三設置平行于介質板一11的中心軸的兩個引向器213和214。在有源陣子312中間位置還設置有饋線焊接區(qū)314，用于焊接射頻線接收射頻信號。

介質板三具有輻射單元三的側面沿同一時針走向排布，介質板四具有輻射單元三的側面也沿同一時針走向排布，介質板四具有輻射單元四的側面排布可與介質板三具有輻射單元三的側面排布相同。

請結合圖8，絕緣介質支架51固定在介質板一11和介質板二41之間且用于安裝該八個介質板三和該八個介質板四，每個輻射單元三和每個輻射單元四的引向器均顯露在介質支架51外。

介質支架51開設有八個槽一和八個槽二，八個槽一和八個槽二以介質支架51的中心為圓心呈環(huán)形布置，槽一八與八槽二兩兩相鄰錯開布置。八個介質板三分別插在八個槽一內，八個介質板四分別插在八個插槽二內。在其他實施例中，只要能保證介質板三和介質板四之間的布局關系，也可以不設置插槽，黏結也可以，卡位也都可以。

介質支架51在使用時，介質支架51固定在介質板一11上，介質板二41固定在介質支架51上。介質板一11、介質板二41和介質支架51組合后呈三層結構，且同軸，介質板一11位于底層，介質支架51位于中間層，介質板二41而位于頂層，形成整個天線構架。在本實施例中，輻射單元二、輻射單元三、輻射單元四具有相同的金屬圖形，所有金屬圖形都可通過印刷設置在相應的介質板上。

請結合圖9，該窄波束掃描智能mimo天線接收四個頻段的四路射頻信號，即：一.圓形介質板一11上的八個陣子接收一路射頻信號一即頻段1的射頻信號1；二.圓形介質板二41上的八個金屬圖形四接收射頻信號二即頻段1的射頻信號2；三.八個接插介質板三上的金屬圖形六接收一路射頻信號三即頻段2的射頻信號3；四.八個接插介質板四上的金屬圖形七接收一路射頻信號四即頻段4的射頻信號4。

頻段1的射頻信號1通過半導體開關切分成八路，分別接到圓形介質板一11背面上的八個金屬圖形130、131、132、133、134、133、134、135、136、137，信號通過耦合的方式傳送到圓形介質板一11正面的金屬圖形，八個金屬圖形組合分別接收高頻信號，八個金屬圖形組合以圓形介質板一圓心為中心呈環(huán)形放射狀布置，相互間隔45°，形成八個方向的窄波束輻射，每個波束的輻射軸線相互間隔45°，頻段1的射頻信號1可向八個方向輻射。

頻段1的射頻信號2通過半導體開關切成八路，分別接到八個接插介質板三21、22、23、24、25、26、27、28上的饋電焊接區(qū)，八個接插介質板三呈環(huán)形放射狀布置，兩兩之間相互間隔45°，頻段2的射頻信號2可向八個方向輻射，輻射軸線間隔45°。

頻段2的射頻信號3通過半導體開關切成八路，分別接到八個接插介質板四31、32、33、34、35、36、37、38上的饋電焊接區(qū)，八個接插介質板四呈環(huán)形放射狀布置，兩兩之間相互間隔45°，頻段2的射頻信號2可向八個方向輻射，輻射軸線間隔45°。

頻段2的射頻信號4通過半導體開關切成八路，分別接到圓形介質板二正面的八個金屬圖形組411、412、413、414、415、416、417、418，每個金屬圖形組是一個輻射單元組，有反射器和引向器，信號經反射器反射和引向器引向后，波束指向性加強，波束變窄，增益提高，信號穿透性更強，覆蓋更遠。金屬圖形組411、412、413、414、415、416、417、418以圓形介質板二圓心為中心呈環(huán)形放射狀布置，相互間隔45°，頻段4的射頻信號4可向八個方向輻射，輻射軸線間隔45°。

這樣的天線設計可實現(xiàn)雙頻段4路信號8個扇區(qū)的窄波束切換掃描，形成2×2mimo窄波束智能天線，通過波束切換掃描和智能算法，使天線最大輻射方向指向終端客戶，把天線輻射方向圖零點對準干擾的方向，對干擾信號的空間濾波，抑制干擾信號，從而大大提高無線吞吐量和帶機量，實現(xiàn)終端用戶密集場所通信性能良好的目的。

在本實施例中，金屬可以采用銅，金屬表面可以處理：涂覆綠油。本發(fā)明的多波束掃描智能mimo天線的工作頻帶可以為2.412～2.484ghz和5.15～5.85ghz。圓形介質板一11的尺寸優(yōu)選為半徑80mm，1mm厚，圓形介質板二41的尺寸優(yōu)選半徑為40mm，八個接插介質板三21、22、23、24、25、26、27、28的優(yōu)選尺寸40*30*1mm，八個接插介質板四31、32、33、34、35、36、37、38的優(yōu)選尺寸為50*50*1mm。

通過以上設計，使多波束掃描智能mimo天線的阻抗特性、天線增益、駐波比、隔離度、e面和h面3db波瓣寬度等性能參數(shù)滿足要求，從而得到一種低成本、高通信效率、高通信容量、高抗干擾性能的室內ap智能mimo天線。ap智能mimoap天線的工作頻段2.412～2.484ghz5.15～5.85ghz；2.4g頻段增益大于4.5dbi；駐波比小于2；端口隔離度小于-20db；特性阻抗為50ω；5.0g頻段增益大于5.0dbi；駐波比小于2；端口隔離度小于-22db；特性阻抗為50ω；接頭方式為ipx帶射頻屏蔽線，且屏蔽線長度可選。本實施例將所述的尺寸固定，使其成本達到最低，安裝簡單，通信性能良好，其多波束掃描智能mimo天線的部分仿真結果如圖10a和圖10b所示。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。