天线及MIMO天线的制作方法

天线及mimo天线
技术领域
1.本实用新型涉及通信领域，具体地，涉及天线及mimo天线。


背景技术：

2.随着我国城市轨道交通的快速发展，需要为城市轨道交通等行业设置专用频段以保证信号的稳定传输。通常情况下，城市轨道交通（例如：地铁、高铁、云轨等）采用的是城市轨道交通无线通信技术规范。城市轨道交通无线通信技术规范对天线的要求较高，需要天线能够实现全向辐射，能够工作在较宽的频带范围内，且具有较高的增益。


技术实现要素：

3.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种天线及mimo天线。
4.根据本公开实施例的第一方面，提供一种天线，所述天线包括两个辐射体、两个中心枝节，每个所述辐射体包括至少两个辐射单元；
5.每个所述辐射体以第一坐标轴为对称轴对称分布，两个所述辐射体以第二坐标轴为对称轴对称分布，所述第一坐标轴与所述第二坐标轴垂直；
6.一个所述辐射体朝向所述第二坐标轴的一端，作为所述天线的馈电区域，另一个所述辐射体朝向所述第二坐标轴的一端，作为所述天线的接地区域；
7.两个所述中心枝节按照预设的间隔距离沿所述第一坐标轴排列，且两个所述中心枝节以所述第二坐标轴为对称轴对称分布；
8.每个所述辐射体对应一个所述中心枝节，该辐射体设置在对应的所述中心枝节朝向所述第二坐标轴的一端，该辐射体中的至少两个所述辐射单元，以对应的所述中心枝节为对称轴对称分布。
9.可选的，所述天线还包括：两个枝节组，每个所述枝节组包括至少两个枝节；
10.每个所述枝节组以所述第一坐标轴为对称轴对称分布，两个所述枝节组以所述第二坐标轴为对称轴对称分布；
11.每个所述枝节组对应一个所述中心枝节，该枝节组设置在对应的所述中心枝节远离所述第二坐标轴的一端，该枝节组中的至少两个所述枝节，以对应的所述中心枝节为对称轴对称分布。
12.可选的，按照每个所述辐射体对应的所述中心枝节为对称轴，将该辐射体划分为两个子辐射体，每个所述子辐射体包括至少两个所述辐射单元。
13.可选的，每个所述辐射体包括以所述第一坐标轴为对称轴对称分布的两个辐射单元，每个所述辐射单元的表面为曲面。
14.可选的，所述中心枝节在第三坐标轴上投影的长度，大于所述辐射体在所述第三坐标轴上投影的长度，所述第三坐标轴分别与所述第一坐标轴、所述第二坐标轴垂直；
15.所述中心枝节在所述第一坐标轴上投影的长度，大于所述辐射体在所述第一坐标轴上投影的长度。
16.可选的，每个所述枝节均为立方体；
17.每个所述枝节在所述第二坐标轴上投影的长度，小于所述辐射体在所述第二坐标轴上投影的长度；
18.每个所述枝节在第三坐标轴上投影的长度，小于所述中心枝节在所述第三坐标轴上投影的长度，所述第三坐标轴分别与所述第一坐标轴、所述第二坐标轴垂直。
19.可选的，每个所述枝节在第三坐标轴上投影的长度，与所述辐射体在所述第三坐标轴上投影的长度，满足预设的比例关系。
20.可选的，所述辐射体、所述中心枝节和所述枝节组均为金属。
21.可选的，所述辐射体、所述中心枝节和所述枝节组同时铸造组成所述天线；或者，
22.所述辐射体、所述中心枝节和所述枝节组分别铸造，并按照对应的位置关系组成所述天线。
23.根据本公开实施例的第二方面，提供一种mimo天线，所述mimo天线包括多个本公开实施例第一方面所述的天线。
24.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
25.本公开的实施例提供一种天线及mimo天线，天线包括两个辐射体、两个中心枝节，每个所述辐射体包括至少两个辐射单元。首先，每个辐射体各自以第一坐标轴为对称轴对称分布，两个辐射体以第二坐标轴为对称轴对称分布，第一坐标轴与第二坐标轴垂直。其中，两个辐射体朝向所述第二坐标轴的一端，分别作为天线的馈电区域和接地区域。其次，两个中心枝节按照预设的间隔距离沿所述第一坐标轴排列，且两个中心枝节以第二坐标轴为对称轴对称分布。而且，每个辐射体对应一个中心枝节，该辐射体设置在对应的中心枝节朝向第二坐标轴的一端，该辐射体中的至少两个辐射单元，以对应的中心枝节为对称轴对称分布。本公开利用辐射体和中心枝节组成全向辐射、宽频带、高增益的天线。
26.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
27.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
28.图1是根据一示例性实施例示出的一种天线的正视结构示意图。
29.图2是根据一示例性实施例示出的一种天线的s11图。
30.图3是根据图1所示实施例示出的另一种天线的结构示意图。
31.图4是根据一示例性实施例示出的一种天线的俯视结构示意图。
32.图5是根据一示例性实施例示出的一种天线的3d结构示意图。
33.图6是根据图5所示实施例示出的另一种天线的3d结构示意图。
34.图7是根据图4所示实施例示出的另一种天线的俯视结构示意图。
35.附图标记说明
36.天线100；辐射体101；中心枝节102；辐射单元1011；
37.枝节组103；枝节1031。
具体实施方式
38.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
39.图1是根据一示例性实施例示出的一种天线的正视结构示意图。如图1所示，天线100包括两个辐射体101、两个中心枝节102，每个辐射体101包括至少两个辐射单元1011。
40.每个辐射体101以第一坐标轴为对称轴对称分布，两个辐射体101以第二坐标轴为对称轴对称分布，第一坐标轴与第二坐标轴垂直。
41.举例来说，本公开提出的天线100包括两个辐射体101，每个辐射体101各自以第一坐标轴为对称轴对称分布，第一坐标轴例如可以是图1中的水平方向。同时，两个辐射体101以第二坐标轴为对称轴对称分布，第二坐标轴例如可以是图1中的垂直方向，其中，第一坐标轴与第二坐标轴垂直。通过这样的结构，使得两个辐射体101能够向四周发射电磁波，或者从四周接收电磁波，从而实现了天线100的全向性。
42.一个辐射体101朝向第二坐标轴的一端，作为天线100的馈电区域，另一个辐射体101朝向第二坐标轴的一端，作为天线100的接地区域。
43.以图1所示的位置关系来举例，可以将位于第二坐标轴左侧的辐射体101，朝向第二坐标轴的一端作为天线100的馈电区域，并将位于第二坐标轴右侧的辐射体101，朝向第二坐标轴的一端作为天线100的接地区域。也可以将位于第二坐标轴左侧的辐射体101，朝向第二坐标轴的一端作为天线100的接地区域，并将位于第二坐标轴右侧的辐射体101，朝向第二坐标轴的一端作为天线100的馈电区域。
44.两个中心枝节102按照预设的间隔距离沿第一坐标轴排列，且两个中心枝节102以第二坐标轴为对称轴对称分布。
45.示例的，中心枝节102可以理解为具有反射功能的低频段天线，两个中心枝节102按照预设的间隔距离沿第一坐标轴水平排列，且两个中心枝节102以第二坐标轴为对称轴对称分布。
46.每个辐射体101对应一个中心枝节102，该辐射体101设置在对应的中心枝节102朝向第二坐标轴的一端，该辐射体101中的至少两个辐射单元1011，以对应的中心枝节102为对称轴对称分布。
47.示例的，每个辐射体101对应一个中心枝节102，辐射体101设置在对应的中心枝节102靠近第二坐标轴的一侧，并以第一坐标轴为对称轴对称分布，即相对应的辐射体101与中心枝节102位于第二坐标轴的同一侧，以图1所示的位置关系为例，位于第二坐标轴左侧的辐射体101和中心枝节102相互对应，位于第二坐标轴右侧的辐射体101和中心枝节102相互对应。
48.进一步的，每个辐射体101中包括的至少两个辐射单元1011，至少两个辐射单元1011以对应的中心枝节102为对称轴对称分布。也就是说，可以将每个辐射体101中包括的辐射单元1011，按照对应的中心枝节102划分为两组。例如，每个辐射体101包括两个辐射单元1011，那么两个辐射单元1011以对应的中心枝节102为对称轴对称分布。同样，以图1所示的位置关系为例，辐射体101包括两个辐射单元1011，分别位于第一坐标轴上侧和下侧。再比如，每个辐射体101包括四个辐射单元1011，那么四个辐射单元1011以对应的中心枝节102为对称轴对称分布（例如两个辐射单元1011位于第一坐标轴上侧，两个辐射单元1011位
于第一坐标轴下侧）。具体的，每个辐射单元1011的电长度可以为天线100辐射的电磁波的波长的1/4。
49.由于两个辐射体101能够向四周发射电磁波，或者从四周接收电磁波，从而实现了天线100的全向性。进一步的，由于中心枝节102具有反射功能，因此能够增加天线100的增益，同时，由于中心枝节102为低频段天线，因此能够增加天线100的带宽。这样，使得天线100具有高增益、全向辐射、宽频带的特点。图2是本公开实施例中天线的一种s11图，纵坐标表示天线的输入回波损耗（db），输入回波损耗即s11，横坐标表示天线的频率（ghz），如图2所示，该天线在1.785ghz-1.805ghz频段具有很好的回波损耗，小于-10db的带宽范围从0.76ghz到1.95ghz，完全覆盖了1.785ghz-1.805ghz，满足了城市轨道交通无线通信技术规范的需求。
50.综上所述，本公开天线包括两个辐射体、两个中心枝节，每个辐射体包括至少两个辐射单元。首先，每个辐射体各自以第一坐标轴为对称轴对称分布，两个辐射体以第二坐标轴为对称轴对称分布，第一坐标轴与第二坐标轴垂直。其中，两个辐射体朝向第二坐标轴的一端，分别作为天线的馈电区域和接地区域。其次，两个中心枝节按照预设的间隔距离沿第一坐标轴排列，且两个中心枝节以第二坐标轴为对称轴对称分布。而且，每个辐射体对应一个中心枝节，该辐射体设置在对应的中心枝节朝向第二坐标轴的一端，该辐射体中的至少两个辐射单元，以对应的中心枝节为对称轴对称分布。本公开利用辐射体和中心枝节组成全向辐射、宽频带、高增益的天线。
51.图3是根据图1所示实施例示出的另一种天线的结构示意图。如图3所示，天线100还包括：两个枝节组103，每个枝节组包括至少两个枝节1031。
52.每个枝节组103以第一坐标轴为对称轴对称分布，两个枝节组103以第二坐标轴为对称轴对称分布。
53.示例的，枝节1031可以理解为具有反射功能的结构部件，天线100包括两个枝节组103，每个枝节组103各自以第一坐标轴为对称轴对称分布，第一坐标轴例如可以是图3中的水平方向。同时两个枝节组103以第二坐标轴为对称轴对称分布，第二坐标轴例如可以是图3中垂直方向。也就是说，两个枝节组103是围绕第一坐标轴上下对称分布，且围绕第二坐标轴左右对称分布的。通过这样的结构，使得两个枝节组103均匀分布，可以完成对辐射体101向四周发射或者接收电磁波的电磁波进行反射汇聚，进而提高天线100的增益。
54.每个枝节组103对应一个中心枝节102，该枝节组103设置在对应的中心枝节102远离第二坐标轴的一端，该枝节组103中的至少两个枝节1031，以对应的中心枝节102为对称轴对称分布。
55.示例的，每个枝节组103对应一个中心枝节102，枝节组103设置在对应的中心枝节102远离第二坐标轴的一侧，并以第一坐标轴为对称轴对称分布，即相对应的枝节组103与中心枝节102位于第二坐标轴的同一侧，以图3所示的位置关系为例，位于第二坐标轴左侧的枝节组103和中心枝节102相互对应，位于第二坐标轴右侧的枝节组103和中心枝节102相互对应。
56.进一步的，每个枝节组103中包括的至少两个枝节1031，以对应的中心枝节102为对称轴对称分布。也就是说，可以将每个枝节组103中包括的枝节1031，按照对应的中心枝节102划分为两组。同样以图3所示的位置关系为例，枝节组103包括两个枝节1031，分别位
于第一坐标轴上侧和下侧。通过这样的结构，使得枝节1031可以完成对辐射体101向四周发射或者接收电磁波的电磁波进行反射汇聚，以实现提高天线100增益的效果。
57.在一种实现方式中，辐射体101包括两个辐射单元1011，分别位于第一坐标轴上侧和下侧，那么天线的对称振子，可以由两个辐射体101中，以第二坐标轴为对称轴对称分布的两个辐射单元1011组成。
58.以图3所示位置关系为例，通过中心枝节102，将位于第二坐标轴左侧的辐射体101划分成辐射单元a和辐射单元b。同样的，通过中心枝节102，将位于第二坐标轴左侧的辐射体101划分成辐射单元c和辐射单元d。其中，以第二坐标轴为对称轴对称分布的辐射单元可以形成一组对称振子，也就是说，以第二坐标轴为对称轴，第二坐标轴左侧的两个辐射单元分别与对称分布的第二坐标轴右侧的两个辐射单元形成两组对称振子。比如，位于第二坐标轴左侧且位于第一坐标轴上侧的辐射单元a可以与第二坐标轴右侧且位于第一坐标轴上侧的辐射单元c形成一组对称振子。同样，位于第二坐标轴左侧且位于第一坐标轴下侧的辐射单元b可以与第二坐标轴右侧且位于第一坐标轴下侧的辐射单元d形成一组对称振子。经过这样的结构，两个辐射体101间相互作用，形成两组对称振子控制辐射，从而实现天线100的全向性。
59.在另一种实现方式中，按照每个辐射体101对应的中心枝节102为对称轴，将该辐射体101划分为两个子辐射体，每个子辐射体包括至少两个辐射单元1011。
60.示例的，按照每个辐射体101对应的中心枝节102为对称轴，将该辐射体101划分为两个子辐射体，划分出来的每个子辐射体可以包括至少两个辐射单元1011。例如，每个辐射体101可以包括四个辐射单元1011，四个辐射单元1011，按照该辐射体101对应的中心枝节102为对称轴，划分为两个子辐射体，每个子辐射体包括两个辐射单元1011。再比如，每个辐射体101可以包括六个辐射单元1011，六个辐射单元1011，按照该辐射体101对应的中心枝节102为对称轴，划分为两个子辐射体，每个子辐射体包括三个辐射单元1011。
61.在一种实现方式中，每个辐射体101包括以第一坐标轴为对称轴对称分布的两个辐射单元1011，每个辐射单元1011的表面为曲面。
62.示例的，每个辐射体101包括以第一坐标轴为对称轴对称分布的两个辐射单元1011，每个辐射单元1011的表面为曲面，曲面天线有良好的辐射能力，方向性强，可以实现天线100的全向性，同时提高增益。例如，辐射单元1011的表面可以是抛物面、带有弧度的面等。
63.图4是根据一示例性实施例示出的一种天线的俯视结构示意图。如图4所示，中心枝节102在第三坐标轴上投影的长度，大于辐射体101在第三坐标轴上投影的长度，第三坐标轴分别与第一坐标轴、第二坐标轴垂直。
64.中心枝节102在第一坐标轴上投影的长度，大于辐射体101在第一坐标轴上投影的长度。
65.示例的，中心枝节102要对辐射体101发射或接收的电磁波能够进行反射汇聚，在结构设计上，可以将中心枝节102在第三坐标轴上投影的长度，设置为大于辐射体101在第三坐标轴上投影的长度，第三坐标轴例如可以是图4中的垂直方向。其中，第三坐标轴分别与第一坐标轴、第二坐标轴垂直，如图5所示。
66.进一步的，可以将中心枝节102在第一坐标轴上投影的长度，设置为大于辐射体
101在第一坐标轴上投影的长度。从而实现中心枝节102对辐射体101发射或者接收的电磁波有较好的反射汇聚效果，同时能够调节天线100的阻抗，从而提高天线100增益。
67.图6是根据图5所示实施例示出的另一种天线的3d结构示意图。如图6所示，每个枝节1031均为立方体。
68.每个枝节1031在第二坐标轴上投影的长度，小于辐射体101在第二坐标轴上投影的长度。
69.每个枝节1031在第三坐标轴上投影的长度，小于中心枝节102在第三坐标轴上投影的长度，第三坐标轴分别与第一坐标轴、第二坐标轴垂直。
70.示例的，在中心枝节102的远离第二坐标轴的一端设置了上下对称的枝节1031，且每个枝节1031都是立方体。第二坐标轴例如可以是图6中的垂直方向，每个枝节1031在第二坐标轴上投影的长度，可以小于辐射体101在第二坐标轴上投影的长度。
71.进一步的，每个枝节1031在第三坐标轴上投影的长度，可以小于中心枝节102在第三坐标轴上投影的长度，其中，如图6所示，第三坐标轴分别与第一坐标轴、第二坐标轴垂直。从而实现枝节1031对辐射体101发射或者接收的电磁波有反射汇聚效果，提高天线100增益。
72.图7是根据图4所示实施例示出的另一种天线的俯视结构示意图。如图7所示，每个枝节1031在第三坐标轴上投影的长度，与辐射体101在第三坐标轴上投影的长度，满足预设的比例关系。
73.示例的，第三坐标轴例如可以是图7中的垂直方向，每个枝节1031在第三坐标轴上投影的长度，与辐射体101在第三坐标轴上投影的长度，可以按照预设的比例关系来设置。比例关系例如可以是枝节1031在第三坐标轴上投影的长度，是辐射体101在第三坐标轴上投影的长度的0.8-1.4倍，或者0.5-1.5倍，比例关系可以根据天线100不同需求来确定，本公开对此不作具体限定。
74.在一种实现方式中，辐射体101、中心枝节102和枝节组103均为金属。
75.示例的，组成天线100的各部件均为金属，例如不锈钢、铜、银、铝等，材料的选取可以根据天线100的实际需求来确定。其中，辐射体101、中心枝节102和枝节组103可以是全部为同一种金属，也可以是不同的金属。
76.在一种实现方式中，辐射体101、中心枝节102和枝节组103同时铸造组成天线100。或者，辐射体101、中心枝节102和枝节组103分别铸造，并按照对应的位置关系组成天线100。
77.示例的，组成天线100的辐射体101、中心枝节102和枝节组103，可以是同一种金属，那么可以将辐射体101、中心枝节102和枝节组103同时进行铸造，即一体化铸造得到天线100。也可以将辐射体101、中心枝节102和枝节组103分别进行铸造，并按照对应的位置关系组装，以组成天线100。组成天线100的辐射体101、中心枝节102和枝节组103，也可以是不同的金属，那么可以将辐射体101、中心枝节102和枝节组103分别进行铸造，并按照对应的位置关系组装，以组成天线100。例如，辐射体101、中心枝节102和枝节组103可以均为不锈钢，那么可以按照一体化的形式铸造制成天线100。再比如，辐射体101和中心枝节102可以选用铜，枝节组103选用铝，那么可以分别铸造辐射体101、中心枝节102和枝节组103，然后按照对应的位置关系将辐射体101、中心枝节102和枝节组103进行组装，以组成天线100。
78.综上所述，本公开天线包括两个辐射体、两个中心枝节，每个辐射体包括至少两个辐射单元。首先，每个辐射体各自以第一坐标轴为对称轴对称分布，两个辐射体以第二坐标轴为对称轴对称分布，第一坐标轴与第二坐标轴垂直。其中，两个辐射体朝向第二坐标轴的一端，分别作为天线的馈电区域和接地区域。其次，两个中心枝节按照预设的间隔距离沿第一坐标轴排列，且两个中心枝节以第二坐标轴为对称轴对称分布。而且，每个辐射体对应一个中心枝节，该辐射体设置在对应的中心枝节朝向第二坐标轴的一端，该辐射体中的至少两个辐射单元，以对应的中心枝节为对称轴对称分布。本公开利用辐射体和中心枝节组成全向辐射、宽频带、高增益的天线。
79.在另一示例性实施例中，本公开还提供一种mimo（中文：多输入多输出，英文：multiple-input multiple-output）天线，mimo天线包括多个上述实施例中提供的天线。
80.示例的，可以将多个上述实施例所公开的天线，组成mimo天线，例如将2个天线按照
±
45
°
的夹角设置得到2x2mimo天线。或者将4个天线按照垂直/水平正交的方式设置得到的4x4mimo天线等，本公开对mimo天线包括的天线数量不作具体限定。
81.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
82.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。