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，提供一种多通道新型WIFI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八木天线11，各双极化八木天线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和双极化八木天线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主要是提供多通道新型WIFI收发装置对有线局域网和从有线局域网对多通道新型WIFI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新型WIFI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可以对双极化八木天线11与频率搬移装置3之间的信号通断进行控制，当需要双极化八木天线11工作时，天线开关装置2导通，双极化八木天线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，双极化八木天线11处于待机状态。双极化八木天线11是接收和发送信号的载体，双极化八木天线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八木天线11，各双极化八木天线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。不同双极化八木天线10的频段可相同也可不同。本实施例中，不同频段的双极化八木天线10交叉设置于基板10。如图3所示，双极化八木天线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。不同频段的双极化八木天线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八木天线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八木天线进行交叉放置，即拉大了两个双极化八木天线单元的间距，间接的增大了有效口径面积，提高了天线增益。

如图5和图6所示，双极化八木天线10包括反射盘400、双极化引向器110、双极化有源振子120、双极化反射器130和天线轴向杆140。双极化引向器110、双极化有源振子120、双极化反射器130和反射盘400依次设置在天线轴向杆140上；且双极化反射器130设置在天线轴向杆140的第一端，双极化引向器110设置于天线轴向杆140的第二端，反射盘400与双极化引向器110间隔设置且远离天线轴向杆140的第一端，反射盘400所在平面与天线轴向杆140垂直。

其中，反射盘400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轴线杆140的第一端，以保持位置固定，使反射盘400和天线轴线杆140结构一体化，提高工作性能，也可以可拆卸固定于天线轴线杆140的第一端，需要时安装反射盘400，不需要拆卸下来，使用便捷，且当反射盘400损坏不能使用时，可以只更换反射盘400，避免了双极化八木天线整体替换，节约了维修成本。反射盘400可视为寄生天线振子，双极化有源振子120可以在反射盘400上感应同相电流，反射盘400与双极化有源振子120同向，可以提高双极化八木天线的增益。

进一步的，在一个实施例中，反射盘400为圆盘，反射盘400的半径不超过双极化反射器130的长度。反射盘400与天线轴向杆140的第二端之间的距离与双极化有源振子120波长的四分之一相匹配，这种情况下双极化八木天线的增益较高。反射盘400的形状、尺寸和其与天线轴向杆140的第二端之间的距离并不是唯一的，在本实施例中，反射盘为圆盘，双极化有源振子120在圆盘上可以感应出稳定的同相电流，反射盘400的半径不超过双极化反射器130的长度，具体的，在其它实施例中，反射盘400的半径可在双极化反射器长度的0.5—1倍之间，圆盘距离双极化引向器约四分之一波长附近。以工作在1.7—1.9Ghz频段的双极化八木天线的仿真结果为例，将反射盘400的半径设置约为27.8mm，距离双极化引向器40mm，最终实现了最高11.4dB的高增益。

需要说明的是，图5仅示出了双极化八木天线的整体结构，在后续的附图3-8中将会对双极化引向器110、双极化有源振子120和双极化反射器130的具体结构进行详细仔细的说明。

在一个实施例中，如图5所示，双极化八木天线还包括反射板300，反射板300设置于双极化反射器130远离第二端的一侧。进一步的，在一个实施例中，双极化反射器130设置于反射板300。其中，反射板300是具有矩形、圆形、正多边形等形状的金属平板，用于加强反射，提高天线的前后比。

进一步的，在一个实施例中，虽未图示，双极化八木天线还包括天线罩，天线罩为一端开口、另一端封闭的空腔结构，且开口端固定于反射板300上。双极化八木天线可置于天线罩空腔结构内，保护天线各组件。进一步的，在其它实施例中，天线罩可以是一端开口，另一端为球形透镜结构，且开口端固定于反射板300上，通过将天线罩的另一端做成球形透镜结构，能够对天线辐射的波形进行修正补偿，将不均匀的球面波修正为均匀的球面波，起到对天线的波形进行修正补偿的作用，提高天线的增益。

进一步的，在一个实施例中，天线罩表面涂覆有左手材料，其中，天线罩表面指的是天线罩的内表面，左手材料是一种介电常数和磁导率同时为负的人工周期性结构的材料，其中传播电磁波的电场分量、磁场分量和波矢量满足左手定则，相速度和群速度方向相反，可以呈现出许多自然界原本不存在的奇特物理光学现象，其主要具有负折射特性，通过在天线罩上涂敷左手材料，能够起到能量汇聚的作用。

需要说明的是，图5中还示出了同轴馈电线500，后续本文将再对同轴馈电线500进行详细的解释，图6为图5对应的后视图，图6中的双极化八木天线与图5提供的双极化八木天线的整体结构相同，故在此不再对附图6进行具体详细的说明。

为方便描述，不妨将天线轴向杆的两端(即第一端和第二端)分别称作A端和B端，其中A端表示第二端，B端表示第一端，双极化引向器110设置于A端，双极化反射器130设置于B端。在一个实施例中，如图7以及图8所示，双极化引向器110、双极化有源振子120和双极化反射器130相对独立，依次设置在天线轴向杆(未图示)上，需要说明的是，在双极化八木天线中，双极化引向器110的数量可以是多个，且长度各不相同，不同的双极化引向器110的长度在从A端到B端的方向逐渐变短，例如图7以及图8中均示出了四个双极化引向器110，并且双极化反射器130的长度是最长的，双极化引向器110则略短于双极化反射器130，而双极化有源振子120的长度则是最短的。

如图7以及图8所示，双极化引向器110包括正交设置的第一引向器和第二引向器，第一引向器和第二引向器相同，由若干根设置在天线轴向杆(未图示)上的金属件组成，这里的金属件可以是金属棒或金属长条，金属件与天线轴向杆垂直，且垂足与金属件的中点重合，以使金属件两端对称地设置于天线轴向杆上。同时若干根金属件之间的长度关系是：金属件的长度都不同，每一金属件的长度比与其相邻的并靠近双极化有源振子的金属件短，即沿着B端至A端的方向，金属件的长度依次变短；或者还可以是沿着B端至A端的方向，金属件分为若干组，每一组内的若干根金属件的长度都相同，但每一组金属件的长度都比与之相邻的靠近B端的那一组金属件长度短。同时，当第一引向器和第二引向器正交组合成双极化引向器时，具有相同长度的金属件之间也保持正交并处于同一平面内，即具有相同长度的金属件组成如图所示的十字形并设置于天线轴向杆上。

双极化反射器130包括正交设置的第一反射器和第二反射器，第一反射器与第二反射器相同，分别由一根设置在天线轴向杆上的金属件组成，金属件与天线轴向杆垂直，且垂足与金属件的中点重合，以使金属件两端对称地设置于天线轴向杆上，第一反射器和第二反射器处于同一平面内。双极化反射器130的金属件的长度长于双极化引向器110任一金属件的长度。

如图9所示，双极化有源振子120包括正交设置的两个相同的单极化有源振子，即第一有源振子和第二有源振子，分别由两根对称设置在天线轴向杆两侧的L型金属件组成，L型金属件的其中一臂为连接臂121，贴合在天线轴向杆上，且连接臂121上的端口122与双极化反射器130的相应金属件连接，即第一有源振子的一根L型金属件与第一反射器的一侧金属件连接，第一有源振子的另一根L型金属件与第一反射器的另一侧金属件连接，第二有源振子亦然，此不赘述，连接臂121的长度可根据实际需求如天线收发的信号波长等进行调整。L型金属件的另一臂为功能臂123，有源振子的设置于天线轴向杆两侧的两个功能臂的长度之和大于双极化引向器101任意一根金属件的长度，小于双极化反射器130的金属件的长度。L型金属件的连接臂121和功能臂123之间的角度可根据实际信号收发需求进行调整，在一个实施例中，L型金属件的连接臂121和功能臂123之间的角度为90°。

参见图10，双极化引向器110、双极化有源振子120和双极化反射器130之间的关系还包括：第一有源振子与第一反射器、第一引向器处于同一平面内，第二有源振子与第二反射器、第二引向器处于同一平面内，整个天线从A端向B端的视图大致呈一个十字形。

参见图11和图12，在一个实施例中，双极化有源振子130的第一有源振子和第二有源振子上都设置有一个馈电结构200，包括金属凸块201、同轴线202、支撑件203和金属外壳204，金属凸块201作为馈电点，设置于单极化有源振子的其中一个功能臂123a上，用于接受馈电，同轴线202一端的端口与金属凸块201连接，用于将电流传输至有源振子上以驱动天线工作，支撑件203包覆于同轴线202外，用于将同轴线202与外界环境隔离，同时在一个实施例中，支撑件的材料为聚四氟乙烯，进一步起到绝缘作用，金属外壳204设置于支撑件203外，同时金属外壳204的一部分嵌入未设置金属凸块201的另一功能臂123b内，用于将金属外壳接地，使同轴线202与金属外壳204形成电位差。

在一个实施例中，双极化八木天线还包括馈电输入组件，馈电输入组件与第一有源振子上的馈电结构和第二有源振子上的馈电结构连接。馈电输入组件用于输入馈电给双极化八木天线中的双极化反射器、双极化有源振子以及双极化引向器，使得双极化八木天线能够接受馈电正常工作。

进一步的，在一个实施例中，馈电输入组件设置于天线轴向杆的第一端。可以理解，在其它实施例中，馈电输入组件还可以设置于天线轴向杆的第二端端。

进一步的，在一个实施例中，可参考图5和图6，馈电输入组件包括同轴馈电线500，同轴馈电线500连接第一有源振子上的馈电结构和第二有源振子上的馈电结构，其中，双极化有源振子120包括有第一有源振子和第二有源振子。同轴馈电线500可以为50欧姆同轴线，对应的，此时双极化八木天线的输入阻抗为50欧姆。通过采用同轴馈电线500提供馈电给第一有源振子和第二有源振子的馈电结构，不需要使用阻抗变换器，节省了馈电成本。

在另外一个实施例中，可参考图13和图14，图13与图5的区别之处在于馈电输入组件的结构不同，在图13中，馈电输入组件包括巴伦馈电装置600，巴伦馈电装置600连接第一有源振子上的馈电结构和第二有源振子上的馈电结构。其中，双极化有源振子120包括有第一有源振子和第二有源振子。巴伦馈电装置600为平衡-不平衡变换器，通过巴伦馈电装置600能够实现天线振子的平衡馈电。

在一个实施例中，天线轴向杆的形状为方杆型，天线轴向杆为金属制支撑杆，形状可以是圆杆形、方杆形、轨道形等，用于搭载天线各组成部件。

进一步的，在一个实施例中，天线轴向杆包括第一馈电集合板、第二馈电集合板、第三馈电集合板以及第四馈电集合板，第一馈电集合板、第二馈电集合板、第三馈电集合板以及第四馈电集合板合围形成腔体，腔体内设置有介质条。其中，介质条的材料可以为无机陶瓷材料或有机介质材料，且介质条的横截面积与腔体的横截面积相等，从而方便介质条固定在腔体中，提高工作稳定性。通过在腔体内设置介质条，可以实现汉森-伍德亚德端射条件，形成强端射阵，每层振子之间的介电常数各不相同，形成强端射阵，以此来实现提高天线本身增益的目的。可以理解，上文的双极化反射器、双极化有源振子以及双极化引向器是与上述馈电集合板连接的，从而固定在天线轴向杆上，例如双极化反射器可以与第一馈电集合板、第二馈电集合板、第三馈电集合板以及第四馈电集合板这四块集合板同时连接，也可以只与第一馈电集合板和第三馈电集合板连接，来固定在天线轴向杆上。

在一个实施例中，请参见图15，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，多通道新型WIFI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连接的双极化八木天线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连接两个双极化八木天线11，第二个天线开关装置2连接三个双极化八木天线11，依次类推，第N个天线开关装置2则连接N+1个双极化八木天线11。以第一个天线开关装置2为例，两个双极化八木天线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，进而可拓展多通道新型WIFI收发装置的应用范围。由于每个天线开关装置2连接的双极化八木天线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，具体为双极化八木天线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八木天线11投入使用，有利于合理利用资源，提高多通道新型WIFI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15，多通道新型WIFI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15，多通道新型WIFI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，代表一个双极化八木天线11。在一个实施例中，请参见图16，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)，信号通过双极化八木天线11发射出去(接收回来)。在一个实施例中，请参见图17，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，然后通过双极化八木天线11发射出去(接收回来)。采用双极化八木天线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，利用双极化八木天线高增益的特点，解决目前WIFI传输距离近的缺点，综合双极化八木天线和低频段传输两个优势，可以实现WIFI大幅度覆盖。

上述多通道新型WIFI收发装置，双极化八木天线通过设计新型反射器与有源振子，并采用双极化结构，可以减少信号传输的极化损失，通过设置反射盘，使得双极化有源振子能够感应反射盘上的同相电流，提高天线的整体增益。高增益天线装置采用采用双极化八木天线组成天线阵列，形成立体组阵结构，使得高增益天线装置可形成垂直面波束，可提高增益。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八木天线，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，可以形成多路信号传输通道，减小了信号之间的相互干扰，提高多通道新型WIFI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。