具体实施方式

为了使本发明目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行更加全面的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在一个实施例中，请参见图1和图2，提供一种多通道高增益WIFI信号收发装置，包括无线热点装置5、带通滤波装置4、频率搬移装置3、天线开关装置2和高增益天线装置1，高增益天线装置1包括基板10以及两个或两个以上的双极化对数周期天线11，各双极化对数周期天线11均设置于基板10，无线热点装置5、带通滤波装置4、频率搬移装置3和天线开关装置2的数量相同且均为两个或两个以上，各带通滤波装置4分别连接对应的无线热点装置5和频率搬移装置3，各天线开关装置2分别连接对应的频率搬移装置3和双极化对数周期天线11。无线热点装置5用于产生WIFI信号，产生的WIFI信号经过带通滤波装置4滤波后发送至频率搬移装置3，频率搬移装置3可以实现信号的频率搬移，将高频段信号搬移到低频段，搬移后的信号再通过天线开关装置2和高增益天线装置1发射出去。由于低频段信号波长更长，穿透力更强，将WIFI信号搬移至低频段后再通过高增益天线装置1发射出去可以增大WIFI信号的覆盖范围，且不受建筑或树木等障碍物的阻隔，更适应于恶劣天气，使用可靠性高。

具体地，无线热点装置5主要是提供多通道高增益WIFI信号收发装置对有线局域网和从有线局域网对多通道高增益WIFI信号收发装置的访问，在无线热点装置5访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信。发射WIFI信号时，无线热点装置5接入网络进行处理后以WIFI信号的形式发送至带通滤波装置4，带通滤波装置4滤波后发送至频率搬移装置3，频率搬移装置3可以实现信号的频率搬移，将高频段信号搬移到低频段，搬移后的信号再通过天线开关装置2和高增益天线装置1发射出去。接收WIFI信号时，高增益天线装置1可以感应到空间中的电磁信号然后发送至天线开关装置2，天线开关装置2将信号传输至频率搬移装置3，频率搬移装置3可以实现信号的频率搬移，将低频段信号搬移到高频段，搬移后的信号再传输至带通滤波装置4进行滤波处理，滤波后的信号发送至无线热点装置5，使用户可以通过无线热点装置5实现从有线局域网对多通道高增益WIFI信号收发装置的访问。

带通滤波装置4主要用于对流经的信号进行滤波处理，允许特定频段的信号通过同时屏蔽其他频段的信号。根据实际需求的不同，可采用不同结构的带通滤波装置4，从而保留和过滤掉的频段的信号也不一样，从而适用范围更广。

频率搬移装置3采用模拟混频器技术实现将高频段信号搬移至低频段或者将低频段信号搬移至高频段，频率搬移装置3的结构并不是唯一的，例如可采用模拟乘法器变频器或晶体三极管混频器，可以理解，频率搬移装置3也可以采用其他结构，只要本领域技术人员认为可以实现即可。天线开关装置2可以对双极化对数周期天线11与频率搬移装置3之间的信号通断进行控制，当需要双极化对数周期天线11工作时，天线开关装置2导通，双极化对数周期天线11与频率搬移装置3之间可以正常传输信号，当天线开关装置2断开时，双极化对数周期天线11处于待机状态。双极化对数周期天线11是接收和发送信号的载体，双极化对数周期天线11可以感应到空间中的电磁信号，也能将信号传播出去，实现WIFI信号的收发，使用便捷。

高增益天线装置1包括基板10以及两个或两个以上的双极化对数周期天线11，各双极化对数周期天线11均设置于基板10。基板10的材质并不唯一，可以是金属板或塑料板等，本实施例中，基板10为金属基板，提高天线固定可靠性。不同双极化对数周期天线10的频段可相同也可不同。本实施例中，不同频段的双极化对数周期天线10交叉设置于基板10。如图3所示，双极化对数周期天线10包括频段1天线和频段2天线，且两种不同频段的天线之间交叉设置。不同频段的双极化对数周期天线10的具体结构尺寸也不相同，如图4所示为不同频段的双极化对数周期天线10之间的交叉型的高增益组阵方式图，频段1天线为低频天线，高度较高，频段2天线为高频天线，高度较低。把不同频段的双极化对数周期天线进行交叉放置，即拉大了两个双极化对数周期天线单元的间距，间接的增大了有效口径面积，提高了天线增益。

如图5所示，双极化对数周期天线10包括天线主体110，天线振子120，第一同轴线130、第二同轴线140和透镜190。天线主体110包括四根相同集合线，分别为第一集合线111、第二集合线112、第三集合线113、第四集合线114，四根集合线围绕一空间轴线依次设置，其中第一集合线111与第三集合线113相对设置，第二集合线112与第四集合线114也相对设置。同时第一集合线111的中点与第三集合线113的中点连线垂直于第二集合线112中点与第四集合线114中点之间的连线，且垂足在空间轴线上，即四根集合线并非参差不齐，而是保持长度对齐地设置，以使天线尽可能保持结构相对对称稳定。

第一集合线111、第二集合线112、第三集合线113、第四集合线114上均分别设置有若干个天线振子120，天线振子120可以是金属长条或金属棒，以及其他形状的金属件，为方便描述，不妨将各集合线的两端分别称为顶端和底端，任一条集合线上的若干个天线振子120均是从该集合线底端向着顶端的方向依次等间距地交替设置在集合线相对于空间轴线的两侧，即一左一右交替着沿着从底端向顶端的方向等间距地设置，且越靠近顶端的天线振子越短，同时同一集合线上的若干天线振子120相互平行且处于同一平面。

透镜190设置在天线主体110的第一端，透镜190所在平面与空间轴线垂直。具体地，天线主体110的第一端为靠近第一集合线111、第二集合线112、第三集合线113和第四集合线114的第二端的一端。当第一集合线111、第二集合线112、第三集合线113和第四集合线114的第二端在同一平面上时，第一集合线111、第二集合线112、第三集合线113和第四集合线114的第二端中的任意一个都可以作为天线主体110的第一端，当第一集合线111、第二集合线112、第三集合线113和第四集合线114的第二端不在同一平面上时，第一集合线111、第二集合线112、第三集合线113和第四集合线114的第二端中最高的一端可以作为天线主体110的第一端，透镜190可以直接设置在天线主体110的第一端上，也可以通过连接件设置在天线主体110的第一端，透镜190与天线主体110的第一端之间的距离可根据实际需求调节。透镜190的设置方式并不是唯一的，例如可以在出厂或安装时固定设置在天线主体110的第一端，使透镜190和天线主体110结构一体化，可以避免安装时带来的干扰因素，提高工作性能。

天线本身是以球面波的形式往外辐射，因此其等相位面为一球面，而对于端射阵，其辐射最大方向上也将以球面波形式扩散。通过在天线主体110上设置透镜190，使得透镜190能够将天线的非均匀的球面波进行补偿修正，得到均匀的球面波，从而实现对天线波形的相位补偿，最终提高天线的整体增益。需要说明的是，提高天线增益的具体的原理是利用等相位梯度实现相位补偿最终达到提高天线增益的目的。进一步的，在一个实施例中，透镜190可以是某一介质材料，如低介电常数有机材料，包括玻璃钢，PTFE(Poly tetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)等。

第一同轴线130和第二同轴线140分别设置于第一集合线111和第二集合线112上，如图6所示，第一同轴线130和第二同轴线140均包括同轴设置的内导体131、绝缘介质层132和外导体层133，绝缘介质层132设置在内导体131和外导体层133之间，以保证其互不接触。在设置时，第一同轴线130和第二同轴线140的外导体层133分别与第一集合线111和第二集合线112远离空间轴线的外侧贴合，以产生电位差。

参见图7，第一集合线111和第二集合线112的顶端分别设置有第一通孔150和第二通孔160，第一通孔150和第二通孔160的形状大小可以与第一同轴线130和第二同轴线140相适应，也可以大于或小于同轴线的截面，设置在集合线上的同轴线可以将输出端连接其所处集合线上的通孔，进一步的，连接至通孔的集合线的内导体还可以继续延伸，穿过通孔连接至与同轴线所在集合线相对的集合线，以组成馈电结构。例如，第二集合线112上设置的第二同轴线140的输出端连接至第二通孔160，同时第二同轴线140的输出端的内导体进一步延伸穿过第二通孔160连接至第四同轴线114，第一集合线111和第一同轴线130的设置方式亦然，此不赘述。

在一个实施例中，透镜190为球面透镜。球面透镜具有弧形球面，能够更好的对天线的非均匀球面波进行补偿修正，从而将天线的非均匀球面波修正为均匀的球面波，提高天线的增益。进一步地，球面透镜包含至少一个凸面，在本实施例中，球面透镜包括一个平面和一个凸面，凸面可以朝向天线主体110设置，平面位于远离天线主体110的一侧，或者也可将平面朝向天线主体110设置，凸面位于远离天线主体110的一侧，具体可根据实际需求调整。

在一个实施例中，双极化对数周期天线10还包括连接件，透镜190通过连接件固定设置于天线主体110的第一端。具体地，连接件的类型并不是唯一的，可以为泡沫连接件或连接柱等，进一步地，透镜190也可以通过连接件可拆卸固定于天线主体110的第一端，需要时安装透镜190，不需要拆卸下来，使用便捷，且当透镜190损坏不能使用时，可以只更换透镜190，避免了双极化对数周期天线10整体替换，节约了维修成本。

在一个实施例中，双极化对数周期天线10还包括介质条，介质条设置于第一集合线111、第二集合线112、第三集合线113与第四集合线114围绕形成的区域内。介质条的尺寸并不是唯一的，在本实施例中，介质条的横截面积与第一集合线111、第二集合线112、第三集合线113与第四集合线114围绕形成的区域的横截面积相等，从而使介质条固定好，提高工作稳定性，介质条的长度可以与设置在同一集合线上的两端的天线振子120之间的距离相等，在保证工作效果的前提下，也不会造成材料的浪费。双极化对数周期天线10利用准对周模型，振子不交叉，阵元为每一对振子，四对振子双极化，每层振子长度不同，以此实现更宽的带宽，阵元间距也不一样。通过在馈电集合板中间增加介质条来实现汉森-伍德亚德端射条件，每层振子之间介质条介电常数各不相同，形成强端射阵，以此来实现提高天线本身增益的目的。

在一个实施例中，请参见图10，双极化对数周期天线10还包括两个以上的平衡-不平衡变换器101，各平衡-不平衡变换器101分别连接第一集合线111、第二集合线112、第三集合线113与第四集合线114中的不同集合线。需要说明的是，在图10中虽未示出天线主体110与透镜190之间的具体连接方式，但实际上天线主体110与透镜190之间可以通过连接件连接。具体地，在本实施例中，以双极化对数周期天线10包括第一平衡-不平衡变换器和第二平衡-不平衡变换器为例，第一平衡-不平衡变换器的端口连接第一集合线111，第二平衡-不平衡变换器的端口连接第二集合线112，进一步的，连接至集合线的平衡-不平衡变换器的端口还可以继续延伸，连接至与已连接的集合线相对的集合线，以组成馈电结构。其他平衡-不平衡变换器与集合线的连接关系可依次类推，在此不再赘述。采用两个以上的平衡-不平衡变换器组成馈电结构可以实现天线振子的平衡馈电，提高双极化对数周期天线10的工作性能。

在一个实施例中，组成天线主体的各集合线的形状为长方体，以方便对天线振子、同轴线等部件的安装。

如图5和图8所示，在一个实施例中，双极化对数周期天线10还包括第三同轴线170和第四同轴线180，分别设置在第三集合线113和第四集合线114上，且第三同轴线170与第一同轴线130关于前述空间轴线对称，第四同轴线180和第二同轴线140关于前述空间轴线对称。在一个实施例中，第三同轴线170还可与第一同轴线130长度相等，第四同轴线180可与第二同轴线140长度相等。在另一个实施例中，第三同轴线170与第一同轴线130相同，第四同轴线180与第二同轴线140相同。通过设置与第一同轴线130和第二同轴线140对称的同轴线，可以保障双极化对数周期天线10在结构上的对称性，从而保障天线辐射特性的对称性，提高天线性能。

如图9所示，在一个实施例中，第一集合线111、第三集合线113以及设置于第一集合线111、第三集合线113上的第一同轴线130、第三同轴线170、天线振子共同组成的第一天线单极化结构的输入阻抗为50欧姆。并且，第二集合线112、第四集合线114以及设置于第二集合线112、第四集合线114上的第二同轴线140、第四同轴线180、天线振子共同组成的第二天线单极化结构的输入阻抗也为50欧姆。双极化对数周期天线10不需要阻抗变换器，可直接采用50欧姆同轴线进行馈电，方便稳定，适配能力强。顶部馈电采用同轴线馈电，同轴馈电与集合线紧贴连在一起。同时，也可以集合线底部进行同轴馈电。进一步的，在一个实施例中，第一同轴线130，第二同轴线140，第三同轴线170，第四同轴线180的线材均为50欧姆同轴线。

在一个实施例中，第一通孔150开设位置相对于第二通孔160更加靠近顶端，以使第一同轴线130和第二同轴线140的内导体分别连接至第三集合线113和第四集合线114时互不交叠，避免干扰。

在一个实施例中，请参见图10，高增益天线装置还可包括设置于天线主体110的第二端的反射板102。具体地，天线主体110的第二端可以为天线主体的近地端，即底端。通过设置反射板102，可以将天线后向波束通过反射板102汇聚反射出去，从而有效地提高天线的前后比，对提高天线增益及定向性也有一定的效果，提高天线性能。

在一个实施例中，请参见图11，带通滤波装置4包括第一带通滤波器41和第二带通滤波器42，频率搬移装置3包括发射通道频率搬移器31和接收通道频率搬移器32，第一带通滤波器41连接无线热点装置5，发射通道频率搬移器31连接第一带通滤波器41，天线开关装置2连接发射通道频率搬移器31，第二带通滤波器42连接无线热点装置5，接收通道频率搬移器32连接第二带通滤波器42，天线开关装置2连接接收通道频率搬移器32。

具体地，多通道高增益WIFI信号收发装置中WIFI信号的发射与接收分别通过信号发射通道和信号接收通道传输，信号发射通道包括第一带通滤波器41和发射通道频率搬移器31，信号接收通道包括第二带通滤波器42和接收通道频率搬移器32。发射信号时，无线热点装置5产生WIFI信号，此时产生的信号频率一般较高，高频信号传输至第一带通滤波器41后，只保留了特定频段的信号，然后传输至第一频率搬移器，第一频率搬移器将特定频段的信号搬移至低频段后发送至天线开关装置2，高增益天线装置1接收天线开关装置2传输过来的信号后辐射至空间中，完成WIFI信号的发射。由于高增益天线装置1发射的信号是低频段信号，穿透能力强，信号覆盖范围大。接收信号时，高增益天线装置1接收到空间的电磁信号经由天线开关装置2发送至第二带通滤波器42，第二带通滤波器42过滤掉信号中的杂波之后发送至无线热点装置5，由无线热点装置5对信号进行处理后完成WIFI信号的接收。

在此实施例中，以各天线开关装置2连接的双极化对数周期天线11的数量依次递增为例，天线开关装置2的数量为N个，第一个天线开关装置2连接两个双极化对数周期天线11，第二个天线开关装置2连接三个双极化对数周期天线11，依次类推，第N个天线开关装置2则连接N+1个双极化对数周期天线11。以第一个天线开关装置2为例，两个双极化对数周期天线11与天线开关装置2连接，天线开关装置2依次连接发射通道频率搬移器31、第一带通滤波器41和无线热点装置5，天线开关装置2还依次连接接收通道频率搬移器32、第二带通滤波器42和无线热点装置5，分别形成信号发射通道和信号接收通道。通过将每个天线开关装置2均独立配置一套频率搬移装置3和带通滤波装置4，形成多路信号发射通道和信号接收通道，可实现多波束配置，进而可拓展多通道高增益WIFI信号收发装置的应用范围。由于每个天线开关装置2连接的双极化对数周期天线11的数量不同，使得每一个天线开关装置2的增益效果也并不相同，具体为双极化对数周期天线11的数量越多，增益越高。实际使用时，可根据信号强度和覆盖范围等需求调整对应数量的双极化对数周期天线11投入使用，有利于合理利用资源，提高多通道高增益WIFI信号收发装置的使用可靠性。

第一带通滤波器41、第二带通滤波器42、发射通道频率搬移器31和接收通道频率搬移器32的类型并不是唯一的，在本实施例中，以高频段信号频率为2.4GHz，低频段信号频率为700MHz为例，第一带通滤波器41和第二带通滤波器42均为2.4GHz带通滤波器，仅允许频率为2.4GHz的信号通过，将其他频率的信号滤除，提高传输信号的质量。发射通道频率搬移器31为2.4GHz转700MHz频率搬移器，将频率为2.4GHz的高频信号转化为700MHz的低频信号后再通过天线开关装置2由高增益天线装置1发送出去，有利于提高信号的覆盖范围。接收通道频率搬移器32为700MHz转2.4GHz频率搬移器，将频率为700MHz的低频信号转化为2.4GHz的高频信号后发送给第二带通滤波器42，第二带通滤波器42过滤掉其他频率的信号只保留频率为2.4GHz的信号，再发送给无线热点装置5进行网络的转化与共享，有利于提高WIFI信号的工作性能。可以理解，高频段信号的频率并不限定为2.4GHz，还可以为3.5GHz、5.8GHz或者其他频率，低频段信号的频率并不限定为700MHz，还可以为400MHz、800M Hz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、3300MHz或者其他频率，只要本领域技术人员认为可以实现即可。由不同的线路实现信号的发射和接收可以减少发射通道和接收通道之间的相互干扰，提高信号传输的性能。

WIFI信号的接收或发射的工作状态切换还可以由天线开关装置2实现，天线开关装置2包括信号接收电路、信号发送电路和切换开关，切换开关连接高增益天线装置1，并通过信号接收电路连接接收通道频率搬移器32，以及通过信号发送电路连接发射通道频率搬移器31。当切换开关与信号发射电路导通时，天线开关装置2控制高增益天线装置1处于发射状态，当切换开关与信号接收电路导通时，天线开关装置2控制高增益天线装置1处于接收状态，当切换开关处于开路状态时，高增益天线装置1不工作，该装置处于停机状态。切换开关可以连接控制器，根据控制器发送的控制信号进行高增益天线装置1的发射、接收或停机的工作状态的切换，或者，切换开关也可以采用手动控制，由用户根据自身需求手动切换工作状态。

在一个实施例中，请参见图11，多通道高增益WIFI信号收发装置还包括第三带通滤波器61，第三带通滤波器61一端连接发射通道频率搬移器31，另一端连接天线开关装置2。第三带通滤波器61的类型并不是唯一的，以高频段信号频率为2.4GHz，低频段信号频率为700MHz为例，发射通道频率搬移器31为2.4GHz转700MHz频率搬移器，可以将频率为2.4GHz的高频信号转化为700MHz的低频信号后发送给第三带通滤波器61，第三带通滤波器61为700MHz带通滤波器，可以确保发送至天线开关装置2的信号只包括频率为700MHz的低频信号，提高信号的纯度。可以理解，在其他实施例中，第三带通滤波器61也可以为其他频率的带通滤波器，由与带通滤波器连接的发射通道频率搬移器31转化后的信号的频率决定，以保证信号的频率要求。

在一个实施例中，请参见图11，多通道高增益WIFI信号收发装置还包括发射通道放大器71和接收通道放大器72，发射通道放大器71一端连接发射通道频率搬移器31，另一端连接第三带通滤波器61，接收通道放大器72一端连接接收通道频率搬移器32，另一端连接天线开关装置2。发射通道放大器71和接收通道放大器72可以对信号进行放大，以提高信号传输的可靠性。

具体地，发射通道放大器71和接收通道放大器72的类型并不是唯一的，例如，在本实施例中，发射通道放大器71为功率放大器，接收通道放大器72为低噪声放大器，发送WIFI信号时，无线热点装置5将信号发送至功率放大器进行功率放大，使输出的信号有足够大的功率满足需求，放大后的信号通过天线开关装置2由高增益天线装置1辐射至空间中，实现WIFI信号的发送。接收WIFI信号时，高增益天线装置1可以感应到空间中的电磁信号然后发送至天线开关装置2，天线开关装置2将信号传输至低噪声放大器进行放大，放大后的信号经由带通滤波装置4发送至无线热点装置5进行解调后得到WIFI信号，实现WIFI信号的接收。可以理解，在其他实施例中，发射通道放大器71和接收通道放大器72也可以为其他类型的放大器，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

为了更好地理解上述实施例，以下结合两个具体的实施例进行详细的解释说明，代表一个双极化对数周期天线11。在一个实施例中，请参见图12，利用常规的WIFI AP(Access Point,接入点)(比如2.4GHz)，通过频率搬移到更适宜大幅度覆盖的低频段(比如700MHz)，信号通过双极化对数周期天线11发射出去(接收回来)。在一个实施例中，请参见图13，利用常规的WIFI AP(比如2.4GHz)，通过频率搬移到更适宜大幅度覆盖的低频段(比如700MHz)，同时将信号进行放大，然后通过双极化对数周期天线11发射出去(接收回来)。采用双极化对数周期天线11提高天线整体增益，利用低频信号传输特性好的特点，提高覆盖效果，利用双极化对数周期天线高增益的特点，解决目前WIFI传输距离近的缺点，综合双极化对数周期天线和低频段传输两个优势，可以实现WIFI大幅度覆盖。

上述多通道高增益WIFI信号收发装置，高增益天线装置采用双极化对数周期天线组成天线阵列，双极化对数周期天线采用十字交叉结构实现两个单极化天线单元的双极化构成，可减少信号极化损失，使天线的水平垂直双方向的增益俱佳，通过在天线主体上设置透镜，使得透镜能够将天线的非均匀的球面波进行补偿修正，得到均匀的球面波，从而实现对天线波形的相位补偿，最终提高天线的整体增益，同时每个天线的集合线及设置于其上的天线元件均可分块拆装实现，结构简单，便于制造安装。采用双极化对数周期天线组成天线阵列，将高增益天线装置设计为立体组阵结构，使得高增益天线装置可形成垂直面波束，进而提高了天线整体增益。此外，由于低频段信号波长更长，穿透力更强，将WIFI信号搬移至低频段后再通过高增益天线装置发射出去可以增大WIFI信号的覆盖范围，且不受建筑或树木等障碍物的阻隔，更适应于恶劣天气。各天线开关装置分别连接对应的双极化对数周期天线，各频率搬移装置分别连接对应的带通滤波装置，各带通滤波装置分别连接对应的无线热点装置，可以形成多输入多输出的信号传输通道，提高多通道高增益WIFI信号收发装置的使用可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。