CN103151605B

CN103151605B - Wi-Fi吸顶天线装置

Info

Publication number: CN103151605B
Application number: CN201210093635.1A
Authority: CN
Inventors: 刘若鹏; 徐冠雄; 邓存喜; 李圣源
Original assignee: Kuang Chi Innovative Technology Ltd
Current assignee: Kuang Chi Institute of Advanced Technology
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2032-03-31
Also published as: CN103151605A

Abstract

一种Wi-Fi吸顶天线装置，包括反射件和固定所述反射件上的辐射单元，所述辐射单元包括：一介质基板，一圆状金属导体，设置于所述介质基板两表面的任意一表面上。Wi-Fi吸顶天线的辐射振子呈开放式椭圆形或圆形单极印制天线，结构简单，性能指标优良，由于采用宽频设计，适用范围广阔，为系统升级提供了可工作的频段。

Description

Wi-Fi吸顶天线装置

技术领域

本发明涉及吸顶天线，更具体地说，涉及一种Wi-Fi吸顶天线装置。

背景技术

目前，随着Wi-Fi热点布局越来越密集，对Wi-Fi天线装置需求量越来越来大，而使得一定范围布局Wi-Fi天线装置数量越小。因此对于天线设计业者来说，天线的尺寸、大小、长短、谐振频段、谐振频宽、适用设备环境、增益效益、场性等各个因素制约天线开发和设计。尤天线辐射场型与天线要求高增益性能是一对突出的矛盾。

同时Wi-Fi热点布局实现隐形，需要解决天线的尺寸大小的问题，现有技术的Wi-Fi天线只能覆盖2.4GHz工作频段、增益低、驻波系数差，水平面辐射方向图的不圆度较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提高一种成本较高、宽频窄及增益不高的Wi-Fi热点中使用天线装置。因此，本发明提供一种成本低、小型化、宽频带及性能优越的Wi-Fi吸顶天线装置。

一种Wi-Fi吸顶天线装置，包括反射件和固定所述反射件上的辐射单元，所述辐射单元包括：一介质基板，一圆状金属导体，设置于所述介质基板两表面的任意一表面上。

进一步地，所述介质基板在1GHz频率下工作，具有≤0.008的电损耗正切量。

进一步地，所述介质基板在1GHz频率下工作，具有≤0.0002的电损耗正切量。

进一步地，所述圆状金属导体呈椭圆状，所述椭圆状金属导体长轴与所述反射件所在的平面平行设置。

进一步地，所述椭圆状金属导体长轴长度为L：10mm≤L≤20mm，短轴与长轴比率为R：0.7≤R＜1。

进一步地，所述圆状金属导体通过激光雕刻或蚀刻工艺形成于所述介质基板上。

进一步地，所述椭圆状金属导体的短轴一端形成馈电点，所述馈电点的长度为n：0＜n≤5mm。

进一步地，所述反射件的形状可以为立体喇叭状、圆形板状或者方形板状中的任意一种。

进一步地，所述反射件为圆形板状，且由金属材料制成，所述辐射单元垂直设置于所述反射件上。

进一步地，所述反射件由非金属材料制成，所述非金属材料制成圆形板状一侧面上设有电磁波反射层。

相对于现有的Wi-Fi吸顶天线，本发明的Wi-Fi吸顶天线的辐射振子呈开放式椭圆形或圆形单极印制天线，结构简单，性能指标优良，由于采用宽频设计，适用范围广阔，为系统升级提供了可工作的频段。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明Wi-Fi吸顶天线装置一实施例实物图；

图2为图1所示Wi-Fi吸顶天线装置的辐射单元示意图；

图3为图1所示Wi-Fi吸顶天线装置在2.40GHz～2.48GHz频段的S11仿真参数图；

图4为图1所示Wi-Fi吸顶天线装置在5.1GHz～5.85GHz频段的S11仿真参数图；

图5-11为图1所示Wi-Fi吸顶天线装置在2.4GHz、2.44GHz、2.48GHz、5.1GHz、5.725GHz、5.8GHz及5.85GHz频点E面仿真图；

图12-18为图1所示Wi-Fi吸顶天线装置在2.4GHz、2.44GHz、2.48GHz、5.1GHz、5.725GHz、5.8GHz及5.85GHz频点H面仿真图。

具体实施方式

现在详细参考附图中描述的实施例。为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在其他实施方式中，不详细描述公知的方法。过程、组件和电路，以免不必要地使实施例模糊。

请参阅图1，为本发明Wi-Fi吸顶天线装置一实施例实物图。Wi-Fi吸顶天线装置包括一天线罩(图中未示)、反射件11、同轴连接器(图中未示)、同轴电缆14、固定螺母13、辐射单元7。所述辐射单元7固定设置于所述反射件11一侧，所述固定螺母13用于将同轴电缆14固定于所述反射件11另一侧。所述同轴电缆14的内导体15穿过所述反射件11开设的通孔并电连接于所述辐射单元7。所述天线罩和反射件11相互配合装配以辐射单元7封闭于天线罩和反射件11形成腔体之中。反射件11也称为反射板、底板、匹配板，其形状可以为立体喇叭状、圆形板状或者方形板状等。所述Wi-Fi吸顶天线装置的谐振频段为2.40GHz～2.48GHz和5GHz～5.85GHz。

在本实施方式中，所述反射件11为圆形板状，且由金属材料制成，所述辐射单元7垂直设置于所述反射件11上。在其他实施方式中，所述反射件11由非金属材料制成，所述非金属材料制成圆形板状一侧面上设有电磁波反射层以降低反射件11成本。

请一并参考图2，所示Wi-Fi吸顶天线装置的辐射单元示意图。所述辐射单元7为一单极天线，包括一介质基板10和圆状金属导体12，所述圆状金属导体12可设置于所述介质基板10两表面的任意一表面上。

在本实施方式中，所述圆状金属导体12为椭圆状且所述椭圆状金属导体长轴与所述反射件11所在的平面平行设置；所述椭圆状金属导体12的短轴一端形成馈电点9，所述馈电点9的长度为n：0＜n≤5mm。

在本发明所述椭圆状金属导体12直径可以从20-50mm变化；椭圆状金属导体长轴长度为L：10mm≤L≤20mm，短轴与长轴比率为R：0.7≤R＜1。所述辐射单元7为采用椭圆形或圆形单极印制天线形式，利用激光雕刻或蚀刻工艺形成的天线结构。

为了降低天线单元的能量损耗，提高椭圆状金属导体12辐射效率，采用低介电常数低损耗介质基板，要求天线介质基板在1GHz频率下工作，具有≤4.0的标称介电常数和≤0.008的电损耗正切量。所述介质基板10的厚度可以从0.4mm-2mm之间。所述介质基板10包括玻纤布、环氧树脂及包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。所述介质基板第一类实施方式如下：

所述介质基板制作工艺如下：首先，提供一浸润溶液包括：第一组份，包含有环氧树脂；第二组份，包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；及一种或者多种溶剂。其中第一组份和第二组份按照一定比例配置混合。

所述浸润溶液经过搅拌后、将所述一玻纤布浸润所述浸润溶液中使第一组份与第二组份吸附在玻纤布中或者表面上；然后烘拷所述玻纤布使所述一种或者多种溶剂挥发，并使第一组份与第二组份相互化合交联形成半固化片或者固化片。半固化片是指将吸附第一组份与第二组份的玻纤布在烘拷温度相对较低环境中，第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物部分发生化合交联反应的软性混合物。固化物是指将吸附第一组份与第二组份的玻纤布在烘拷温度相对较高环境中，第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物部分发生化合交联反应的相对较硬的混合物。

在本实施方式中，所述浸润过的玻纤布通过低温烘烤形成半固化物(呈片状)，然后所述半固化物剪裁成剪裁片，根据厚度需要将所述多片剪裁片叠合并进行热压成本实施所述的多层介质基板(即多层层压板或片)。

在具体的实施例中，所述第二组份的化合物可选用包含由极性高分子与非极性高分子化合的共聚物，如苯乙烯马来酸酐共聚物。可以理解的是，可以与环氧树脂发生化合交联反应的共聚物均可用于本实施方式的配方成份。其中本实施方式的苯乙烯马来酸酐共聚物，其分子式如下：

在上述苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含4个苯乙烯。在其他实施方式中，可以选择相应分子量，如苯乙烯马来酸酐共聚物分子式中包含6、8个苯乙烯或者任意个数。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。

在其他的实施例中，所述第二组份的化合物还可以选用氰酸酯预聚体或者选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。

在具体的实施例中，所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物按照官能值的比例进行配制，然后加入一定量的溶剂配成溶液。所述环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物混合工艺采用常规设备进行加工，如普通搅拌桶以及反应釜使环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合，从而使所述溶液中的环氧树脂与苯乙烯马来酸酐共聚物均匀混合。

在具体的实施例中，通过加入一定的促进剂促使上述浸润溶液200-400秒时间内胶化(选用胶化环境温度171℃)，其中促进上述浸润溶液胶化时间260秒左右(如258-260秒、或250-270秒等)效果较好。所述促进剂可选用包括但不限于叔胺类，咪唑类以及三氟化硼单乙胺中的任意一类或他们之间混合物。

所述一种或者多种溶剂可以选用包括但不限于丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、乙二醇甲醚、甲苯中任意一种或上述两种以上溶剂之间混合形成的混合溶剂。

在另一实施例中，所述浸润溶液包括：第一组份，包含环氧树脂；第二组份，包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；及一种或者多种溶剂。所述第二组份的化合物选用苯乙烯马来酸酐共聚物与氰酸酯预聚体按照任意比例混合的混合物。其中所述氰酸酯预聚体浓度75％。促进剂选用二甲基咪唑；所述溶剂选用丁酮。该实施方式浸润溶液具体配方如下表：

在上述配方中同时加入了苯乙烯马来酸酐共聚物和氰酸酯预聚体，两者均与环氧树脂均能发生化合交联反应。

对本发明Wi-Fi吸顶天线装置的仿真测试结果如下：

请参阅图3和图4，所示Wi-Fi吸顶天线装置在2.40～2.48GHz频段和5.1～5.85GHz频段的S11仿真参数图。所述Wi-Fi吸顶天线装置在2.40～2.48GHz频段和5.73～5.85GHz频段均有很好增益性能。其中在2.40～2.48GHz频段的S11参数：2.40GHz(ml)的驻波比为1.1258、2.44GHz(m2)的驻波比为1.1153及2.48GHz(m3)的驻波比为1.1135。其中在5.1～5.85GHz频段的S11参数：5.7250GHz(ml)的驻波比为1.2217、5.7883GHz(m2)的驻波比为1.2484及5.8500GHz(m3)的驻波比为1.2756。

请参阅图5-11，为Wi-Fi吸顶天线装置在2.4GHz、2.44GHz、2.48GHz、5.1GHz、5.725GHz、5.8GHz及5.85GHz频点E面仿真图，各个频点及对应参数值如下表格所示：

请参阅图12-18，为Wi-Fi吸顶天线装置在2.4GHz、2.44GHz、2.48GHz、5.1GHz、5.725GHz、5.8GHz及5.85GHz频点H面仿真图，各个频点及对应参数值如下表格所示：

频率	Phi	最大值(dB)	最小值(dB)
				2.4GHz	90	-1.327	-2.2105
2.44GHz	90	-1.1044	-1.9999
				2.48GHz	90	-0.8666	-1.7728
5.1GHz	90	-0.4005	-4.2998
				5.725GHz	90	-3.4555	-6.1733
5.8GHz	90	-3.6821	-5.9798
				5.85GHz	90	-3.8528	-6.1204

从表格数据结果看出，本发明的双频Wi-Fi吸顶式是全向的，具有现在IEEE802.11这个标准要求的频段宽度，增益在2.4-2.48GHz达到4dB、5.725-5.85GHz达到7dB，驻波系数低于1.4，水平面辐射方向图不圆度2.4GHz小于1db、5.8GHz小于1.5dB内等优良的电性能指标。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，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，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种Wi-Fi 吸顶天线装置，包括反射件和固定所述反射件上的辐射单元，其特征在于，所述辐射单元包括：

一介质基板，所述介质基板由玻纤布经过浸泡溶液浸泡后烘干制成，所述浸泡溶液为第一组份和第二组份按一定比例配制的混合物，所述第一组份包含环氧树脂，所述第二组份包含极性高分子与非极性高分子的共聚物；所述介质基板在1GHz 频率下工作，具有≤4.0标称介电常数和≤ 0.008 的电损耗正切量，所述介质基板的厚度在0.4mm-2mm 之间；

一圆状金属导体，设置于所述介质基板两表面的任意一表面上；

所述反射件由非金属材料制成，所述非金属材料制成圆形板状，一侧面上设有电磁波反射层。

2.根据权利要求1 所述的Wi-Fi 吸顶天线装置，其特征在于，所述圆状金属导体为椭圆状金属导体，所述椭圆状金属导体长轴与所述反射件所在的平面平行设置。

3.根据权利要求2所述的Wi-Fi 吸顶天线装置，其特征在于，所述椭圆状金属导体长轴长度为L ：10mm ≤ L ≤ 20mm，短轴与长轴比率为R ：0.7 ≤ R ＜ 1。

4.根据权利要求3 所述的Wi-Fi 吸顶天线装置，其特征在于，所述圆状金属导体通过激光雕刻或蚀刻工艺形成于所述介质基板上。

5.根据权利要求3所述的Wi-Fi 吸顶天线装置，其特征在于，所述椭圆状金属导体的短轴一端形成馈电点，所述馈电点的长度为n ：0 ＜ n ≤ 5mm。

6.根据权利要求5 所述的Wi-Fi 吸顶天线装置，其特征在于，所述反射件的形状可以为立体喇叭状、圆形板状或者方形板状中的任意一种。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的Wi-Fi 吸顶天线装置，其特征在于，所述Wi-Fi 吸顶天线装置的谐振频段为2.40GHz ～ 2.48GHz 和5.1GHz ～ 5.85GHz。