CN103096523B - 便携式无线路由器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式无线路由器，其包括路由器主体和天线，所述路由器主体设置有电路板。所述电路板是柔性电路板，其包括至少一层绝缘基材及设置在所述绝缘基材至少一表面上的导电线路。本发明的柔性电路板是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路，它可以自由弯曲、卷绕、折叠，可依照空间布局要求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从而达到元器件装配和导线连接的一体化，可大大缩小电子产品的体积，符合电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要；柔性电路板还具有良好的散热性和可焊性以及易于装连、综合成本较低等优点，生产制造时节能环保，柔性系统可被设计成仅以一种方式组装，消除了通常与独立布线工程有关的人为错误。

Description

便携式无线路由器

技术领域

本发明涉及无线路由器技术领域，尤其涉及一种便携式无线路由器。

背景技术

无线路由器(Wireless Router)是带有无线覆盖功能的路由器，好比将单纯性无线AP和宽带路由器合二为一的扩展型产品，它不仅具备单纯性无线AP所有功能如支持DHCP客户端、支持VPN、防火墙、支持WEP加密等等，而且还包括了网络地址转换(NAT)功能，可支持局域网用户的网络连接共享。可实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL和小区宽带的无线共享接入。

无线路由器内设置有用于固定电子元器件和传输信号的电路板，其以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有导电线路，并布有孔(如元件孔、紧固孔、金属化孔等)，用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。现有的基材通常是由绝缘隔热、并不易弯曲的环氧树脂材质所制作成，不能折叠，因而占用的体积大、因此现有的无线路由器体积较大。电子封装上通常包括焊点、中继线、底板线路和线缆，因而复杂的多个系统所组成的传统内连硬件在装配时，易出现较高的组件错位率。此外，所述导电线路通常是通过压箔或腐蚀的方式形成在所述基材上，因而产生大量的废水及金属废料，浪费资源，污染环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对上述现有技术的不足，提出一种便携式无线路由器，该路由器体积小，符合电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要，生产制造时节能环保，柔性系统可被设计成仅以一种方式组装，消除了通常与独立布线工程有关的人为错误。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提出一种便携式无线路由器，其包括路由器主体和安装在所述路由器主体上且与之进行信号传输的天线，所述路由器主体设置有若干电子元器件及用于固定所述电子元器件和传输信号的电路板。所述电路板是柔性电路板，所述柔性电路板包括至少一层绝缘基材及设置在所述绝缘基材至少一表面上的导电线路。

进一步地，所述绝缘基材可由聚酰亚胺、聚酯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸钠、氟化氢、芳香族聚酸胺、碳氟化合物之一或其混合物制成。

进一步地，所述导电线路是印制在所述绝缘基材上的无机系导电油墨、有机系导电油墨或复合导电油墨。

进一步地，所述导电线路是印制在所述绝缘基材上的银浆油墨，制备所述银浆油墨的原料含有柠檬酸银及抗坏血酸。

进一步地，所述导电线路是印制在所述绝缘基材上的纳米合金油墨，所述纳米合金的表面材质是银。

进一步地，制备所述纳米合金的原料含有硝酸银、氨水及铜粉。

进一步地，所述天线包括介质基板、金属结构、馈线及参考地，所述金属结构、馈线及参考地均置于所述介质基板上，所述馈线与所述金属结构相互耦合，所述参考地包括位于所述介质基板相对两表面上的第一参考地单元及第二参考地单元，所述第一参考地单元使所述馈线的一端形成微带线。

进一步地，所述第一参考地单元设置有相互电连接的第一金属面单元及第二金属面单元，所述第一金属面单元与所述馈线的一端位置相对，使所述馈线的一端形成所述微带线；所述第二参考地单元设置有第三金属面单元，所述第三金属面单元与所述第二金属面单元位置相对。

进一步地，所述金属结构为互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构、互补式弯折线结构、互补式开口谐振环结构的衍生结构、互补式开口谐振环结构的复合后结构、互补式开口谐振环结构组阵后的结构中的任一种。

进一步地，所述金属结构设置有框体及位于所述框体内的两螺旋线，所述两螺旋线相互连接形成开口螺旋环，所述开口螺旋环与所述框体连接，所述螺旋线的自由端呈面板状。

综上所述，本发明便携式无线路由器通过将柔性电路板替换现有由环氧树脂制成的硬性电路板，柔性电路板是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路，它可以自由弯曲、卷绕、折叠，可依照空间布局要求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从而达到元器件装配和导线连接的一体化，可大大缩小电子产品的体积，符合电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要；柔性电路板还具有良好的散热性和可焊性以及易于装连、综合成本较低等优点，生产制造时节能环保，柔性系统可被设计成仅以一种方式组装，消除了通常与独立布线工程有关的人为错误。

附图说明

图1是本发明便携式无线路由器的原理框图；

图2是本发明便携式无线路由器的主视图；

图3是本发明便携式无线路由器的后视图；

图4是图1所示本发明的S参数的仿真图；

图5a为互补式开口谐振环结构的示意图；

图5b所示为互补式螺旋线结构的示意图；

图5c所示为开口螺旋环结构的示意图；

图5d所示为双开口螺旋环结构的示意图；

图5e所示为互补式弯折线结构的示意图；

图6a为图5a所示的互补式开口谐振环结构其几何形状衍生示意图；

图6b为图5a所示的互补式开口谐振环结构其扩展衍生示意图；

图7a为三个图5a所示的互补式开口谐振环结构的复合后的结构示意图；

图7b为两个图5a所示的互补式开口谐振环结构与图5b所示为互补式螺旋线结构的复合示意图；

图8为四个图5a所示的互补式开口谐振环结构组阵后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明便携式无线路由器做进一步的描述：

实施例1：

超材料天线基于人工电磁材料技术设计而成，人工电磁材料是指将金属片镂刻成特定形状的拓扑金属结构，并将所述特定形状的拓扑金属结构设置于一定介电常数和磁导率基材上而加工制造的等效特种电磁材料，其性能参数主要取决于其亚波长的特定形状的拓扑金属结构。在谐振频段，人工电磁材料通常体现出高度的色散特性，换言之，天线的阻抗、容感性、等效的介电常数和磁导率随着频率会发生剧烈的变化。因而可采用人工电磁材料技术对上述天线的基本特性进行改造，使得金属结构与其依附的介质基板等效地组成了一个高度色散的特种电磁材料，从而实现辐射特性丰富的新型天线。

请参阅图1至图3，本发明便携式无线路由器包括路由器主体1和安装在所述路由器主体1上且与之进行信号传输的天线2。所述路由器主体1包括电源模块11、数据业务通讯接口12、数据处理器模块13、存储器14及无线通信模块15，所述电源模块11用于给无线路由器提供电源；所述数据业务通讯接口12用于从数据终端输入数据信号或传送数据信号；所述数据处理器模块13用于对接收的数据信号进行数据打包和协议转化，并进行网路选择使路由通向虚拟专用网VPN服务器；所述存储器14用于存储经数据处理器模块处理的数据信号；所述无线通信模块15用于将经数据处理器模块13处理的数据信号传送给所述天线2发射出去。

所述路由器主体1中各模块的电子元器件均固定在电路板上，所述电路板是柔性电路板，所述柔性电路板包括绝缘基材及设置在所述绝缘基材上的导电线路。所述绝缘基材可由聚酰亚胺、聚酯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸钠、氟化氢、芳香族聚酸胺、碳氟化合物之一或其混合物制成；所述导电线路是印制在所述绝缘基材上的无机系导电油墨、有机系导电油墨或复合导电油墨。在本实施例中，所述导电线路是印制在所述绝缘基材上的银浆油墨，制备所述银浆油墨的原料含有柠檬酸银及抗坏血酸，即所述银浆油墨的银源是通过抗坏血酸(Vc)还原柠檬酸银制得。当抗坏血酸过量1倍时，柠檬酸银乳液还原彻底，其粒径分布在10～50nm，无明显团聚现象。当固化银浆涂层厚度为3μm时，得到表面电阻小于10Ω的低电阻薄导电涂层。由于现有制备非CMMB终端的电子产品中，柔性电路板的导电线路中的银源多为AgNO₃，以去离子水和二甲亚砜作溶剂，还原硝酸银制备油墨。然而，用硝酸银作为复合银浆的银源，存在硝酸银见光易分解、合成的产品银含量一般较低等问题。因而本发明选用制备银源的原料较合适，因而产品的物理化学性能得到了极大的提高。

所述天线2用于发射和接收数据信号，其包括介质基板21、金属结构22、馈线23及参考地，所述介质基板21呈长方板状，其可由高分子聚合物、陶瓷、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料等材质制成。在本实施例中，所述介质基板21的材质采用玻纤材质(FR4)制成，因而不仅成本低，而且可保证在不同的工作频率中保持良好的天线工作特性。

所述金属结构22、馈线23及参考地均置于所述介质基板21的表面上，所述金属结构22与所述介质基板21形成超材料，所述超材料的性能取决于所述金属结构22，在谐振频段，超材料通常体现出高度的色散特性，即其阻抗、容感性、等效的介电常数和磁导率随着频率会发生剧烈的变化，因而通过改变所述金属结构22及介质基板21的基本特性，便使得所述金属结构22与介质基板21等效地组成一个按照洛伦兹材料谐振模型的高度色散的特种电磁材料。

请参阅图1及图4至图8，所述金属结构22可为互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构、互补式弯折线结构、互补式开口谐振环结构的衍生结构、互补式开口谐振环结构的复合后结构、互补式开口谐振环结构组阵后的结构中的任一种或类似的拓扑金属结构或金属蚀刻图案，所述金属结构22的形状有无穷多种，并不局限于上述所举的结构。在本实施例中，所述金属结构22设置有框体221及位于所述框体221内的两螺旋线222，所述两螺旋线222相互连接形成开口螺旋环，所述开口螺旋环与所述框体221连接，所述螺旋线222的自由端呈面板状，所述面板状的端部可增加天线的受波面积。本实施例的工作频段是2.4GHZ～2.49GHZ及5.72GHZ～5.85GHZ，上述该两频段的增益分别可达3.58dBi及3.14dBi，由图3可知，本发明的发射系数较小。

所述馈线23设置在所述金属结构22的一侧，并沿着所述金属结构22的长度方向延伸，其与所述金属结构22相互耦合，其中，所述馈线23的一端弯折延伸至所述金属结构22端部一侧。此外，可根据需要在所述馈线23与金属结构22之间的空间中嵌入容性电子元件，通过嵌入容性电子元件调节馈线23与金属结构22之间的信号耦合，由公式：，可知电容值的大小和工作频率的平方成反比，所以当需要的工作频率为较低工作频率时，可以通过适当的嵌入容性电子元件实现。加入的容性电子元件的电容值范围通常在0-2pF之间，不过随着天线工作频率的变化嵌入的电容值也可能超出0-2pF的范围。

所述参考地位于所述馈线23的一侧，使所述馈线23的位于所述金属结构22端部的一端形成微带线231。在本实施例中，所述参考地包括第一参考地单元24及第二参考地单元25，所述第一参考地单元24及第二参考地单元25分别位于所述介质基板21的相对两表面。所述第一参考地单元24设置有相互电连接的第一金属面单元241及第二金属面单元242。所述第二参考地单元25与所述馈线23位于所述介质基板21的同一侧，并设置有第三金属面单元251及第四金属面单元252。

所述第一金属面单元241与所述馈线23位置相对，使所述馈线23的位于所述金属结构22端部的一端形成所述微带线231，即所述参考地为虚拟地。所述第二金属面单元242与所述第三金属面单元251位置相对。所述第三金属面单元251位于所述金属结构22的一端，所述第三金属面单元251呈长方面板状，并与所述馈线23的延伸方向相同。所述介质基板21位于所述第二金属面单元242及所述第三金属面单元251处开设有若干金属化通孔26，所述第二金属面单元242与所述第三金属面单元251通过所述金属化通孔26电连接。

所述第四金属面单元252位于所述馈线23一端的一侧，并位于所述馈线23的延伸方向上。所述介质基板21位于所述第一金属面单元241及所述第四金属面单元252处开设有若干金属化通孔26，所述第一金属面单元241与所述第四金属面单元252通过所述金属化通孔26电连接。通过第一金属面单元241与所述馈线23的一端形成所述微带线231，因而可减少外部信号对在所述馈线23上传送的信号干扰，提高天线增益，实现较好的阻抗匹配，节省材料，成本低。所述第一金属面单元241至第四金属面单元252之间通过巧妙的位置设置，因而使所述参考地占用较小的空间，便实现较大的面积。此外，通过设置所述金属化通孔26，因而可进一步提高所述参考地的面积。

通过精密地控制天线金属结构22的拓扑形态及合理布局所述微带线231，便得到需要的等效介电常数和磁导率分布，使天线能够在工作频段内实现较好地阻抗匹配，高效率地完成能量转换，并得到理想的辐射场型，增益高，此外，所述天线占用体积小，因而路由器的整体体积小，对环境要求低。

实施例2：

本实施例与上述实施例相似，其不同之处在于：本实施例的导电线路是印制在所述绝缘基材上的纳米合金油墨，在本实施例中，其为纳米铜银合金油墨，制作时用助剂、硝酸银、氨水配制的溶液与铜粉发生置换反应，在铜表层镀一层银，即所述纳米合金的表面材质是银；然后用钛酸酯和乙醇配制成偶联剂与铜粉反应，在镀银层表面形成一层防氧化层。所得的纳米合金油墨具有良好的导电性，导电率小于10^-3Ω·cm，化学稳定性好。由于铜粉价格较银粉的低很多，但铜在空气和水作用下会产生氧化层使导电性变差，采取在铜粉表面镀一层银的方法可在一定程度上克服了这些缺陷，解决了现有电子产品使用铜浆油墨所存在的问题。

综上所述，本发明便携式无线路由器通过将柔性电路板替换现有由环氧树脂制成的硬性电路板，柔性电路板是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路，它可以自由弯曲、卷绕、折叠，可依照空间布局要求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从而达到元器件装配和导线连接的一体化，可大大缩小电子产品的体积，符合电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要；柔性电路板还具有良好的散热性和可焊性以及易于装连、综合成本较低等优点，生产制造时节能环保，柔性系统可被设计成仅以一种方式组装，消除了通常与独立布线工程有关的人为错误。

上面结合附图对本发明的较佳实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，例如，所述金属结构22与所述馈线23之间设置有连接件，使所述金属结构22与所述馈线23相互电连接，即所述金属结构22与所述馈线23之间采用感性耦合方式等，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种便携式无线路由器，包括路由器主体和安装在所述路由器主体上且与之进行信号传输的天线，所述路由器主体设置有若干电子元器件及用于固定所述电子元器件和传输信号的电路板，其特征在于：所述电路板是柔性电路板，所述柔性电路板包括至少一层绝缘基材及设置在所述绝缘基材至少一表面上的导电线路，其中，所述天线包括参考地、介质基板、金属结构及馈线，所述参考地包括位于所述介质基板相对两表面上的第一参考地单元及第二参考地单元，所述第一参考地单元使所述馈线的一端形成微带线，所述第一参考地单元和所述第二参考地单元之间通过若干金属化通孔电连接，其中，所述金属结构、所述馈线及所述参考地均置于所述介质基板上，所述馈线与所述金属结构相互耦合，所述第一参考地单元设置有相互电连接的第一金属面单元及第二金属面单元，所述第一金属面单元与所述馈线的一端位置相对，使所述馈线的一端形成所述微带线，所述第二参考地单元与所述馈线位于所述介质基板的同一侧，且所述第二参考地单元设置有第三金属面单元和第四金属面单元，所述第三金属面单元与所述第二金属面单元位置相对，所述第三金属面单元位于所述金属结构的一端并与所述馈线的延伸方向相同，所述第四金属面单元位于所述馈线一端的一侧并位于所述馈线的延伸方向上。

2.根据权利要求1所述的便携式无线路由器，其特征在于：所述绝缘基材可由聚酰亚胺、聚酯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸钠、氟化氢、芳香族聚酸胺、碳氟化合物之一或其混合物制成。

3.根据权利要求1或2所述的便携式无线路由器，其特征在于：所述导电线路是印制在所述绝缘基材上的无机系导电油墨、有机系导电油墨或复合导电油墨。

4.根据权利要求1或2所述的便携式无线路由器，其特征在于：所述导电线路是印制在所述绝缘基材上的银浆油墨，制备所述银浆油墨的原料含有柠檬酸银及抗坏血酸。

5.根据权利要求1或2所述的便携式无线路由器，其特征在于：所述导电线路是印制在所述绝缘基材上的纳米合金油墨，所述纳米合金的表面材质是银。

6.根据权利要求5所述的便携式无线路由器，其特征在于：制备所述纳米合金的原料含有硝酸银、氨水及铜粉。

7.根据权利要求1所述的便携式无线路由器，其特征在于：所述金属结构为互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构、互补式弯折线结构、互补式开口谐振环结构的衍生结构、互补式开口谐振环结构的复合后结构、互补式开口谐振环结构组阵后的结构中的任一种。

8.根据权利要求1所述的便携式无线路由器，其特征在于：所述金属结构设置有框体及位于所述框体内的两螺旋线，所述两螺旋线相互连接形成开口螺旋环，所述开口螺旋环与所述框体连接，所述螺旋线的自由端呈面板状。