CN103297345A - 一种路由器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种路由器，包括下壳、PCB板、上壳和辐射部，其中，下壳上设置有安装座、套装有弹簧的若干套柱以及位于下壳边沿的若干限位部；PCB板安装在安装座上，套柱在PCB板外围的设置于下壳上；上壳包括与套柱对应设置的抵压部，及与限位部对应设置的扣接部；抵压部抵于弹簧的自由端，扣接部活动地与限位部扣接；辐射部通过信号传输线电连接于PCB板。本发明的路由器通过结构设计改变了传统形状，解决了辐射单元即天线与PCB板之间的电磁干扰问题，便于实现天线的内置，同时，具有良好的外观；独特的天线的设计提高了路由器电磁信号接收与发送能力，能够很好的满足无线通信的需求。

Description

一种路由器

技术领域

本发明属于通信设备领域，具体涉及一种路由器。

背景技术

随着无线通讯技术的发展，无线通讯设备有了越来越高的要求，为了满足通讯的要求，现有的各种无线路由器基本上采用外置天线，极大限制产品的工业设计和机构设计发挥的余力，而且外置天线还需要设计适应的阻抗匹配连接器及机构模组，这些连接器及机构模组几乎占了整个天线百分之九十以上的成本，所以整个天线成本上升促使整个无线路由器价格的上升。

有时候路由器限于天线的数据处理需要设置多根天线，多根天线在路由器的壳体外设置不仅影响到路由器的外观，还会由于天线突出于壳体造成空间的浪费，这些给人们造成极大地不方便。

天线作为最终射频信号的辐射单元和接收器件，其工作特性将直接影响整个电子系统的工作性能。然而现有天线的尺寸、带宽、增益等重要指标却受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益极限、带宽极限等)。这些指标极限的基本原理使得天线的小型化技术难度远远超过了其它器件，而由于射频器件的电磁场分析的复杂性，逼近这些极限值都成为了巨大的技术挑战。

传统天线的辐射工作频率直接和天线的尺寸正相关，带宽和天线的面积正相关，使得天线的设计通常需要半波长的物理长度。在一些更为复杂的电子系统中，需要在馈入天线前额外的阻抗匹配网络设计。但阻抗匹配网络额外的增加了电子系统的馈线设计、增大了射频系统的面积同时匹配网络还引入了不少的能量损耗，很难满足低功耗的系统设计要求。因而，天线的功能、大小成为无线路由器缩小体积、降低成本的技术瓶颈。

发明内容

为了解决现有路由器中存在的天线外置、外观等问题，本发明提供了一种路由器，该路由器通过结构设计在保持路由器功能的前提下，改变了传统路由器的外观，同时实现天线内置，为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种路由器，包括：

下壳，所述下壳上设置有安装座、套装有弹簧的若干套柱以及位于所述下壳内边沿的若干限位部；

PCB板，所述PCB板安装在所述安装座上，所述套柱在所述PCB板外围的设置于所述下壳上；

上壳，所述上壳包括与所述套柱对应设置的抵压部，及与所述限位部对应设置的扣接部；所述抵压部抵于所述弹簧的自由端，所述扣接部活动地与所述限位部扣接；

辐射部，所述辐射部通过信号传输线电连接于所述PCB板。

进一步地，所述PCB板设置有对应所述下壳对称中心位置的触发开关，所述上壳对应所述触发开关的位置设置触发部，所述触发部的自由端随所述上壳与所述下壳的相对运动抵压所述触发开关，进而开启或关闭所述触发开关。

进一步地，所述辐射部包括至少一个辐射单元，所述辐射单元分别通过信号传输线电连接于所述PCB板。

进一步地，所述辐射单元为超材料天线单元。

进一步地，所述辐射部包括三个辐射单元，所述三个辐射单元均布设置。

进一步地，还包括安装台，所述安装台通过支撑柱设置在所述PCB板上，所述安装台包括在所述安装台上均布的固定部，所述辐射单元通过所述固定部固定在所述安装台上。

进一步地，所述PCB板包括第一PCB板和第二PCB板，所述第一PCB板和所述第二PCB板阶梯地安装在所述安装座上，所述信号传输线电连接于所述第一PCB板。

进一步地，还包括设置于所述PCB板上的电源接口和数据接口。

本发明还提供了另一种路由器，包括：PCB板、安装台及辐射部；所述PCB板上设置触发开关；所述安装台通过支撑柱设置在所述PCB板上，所述安装台包括在所述安装台上均布的固定部；所述辐射部包括至少一个辐射单元，所述辐射单元通过所述固定部固定在所述安装台上，所述辐射单元通过信号传输线电连接于所述PCB板。

进一步地，还包括：

下壳，所述下壳上设置有安装座、套装有弹簧的若干套柱以及位于所述下壳边沿的若干限位部，所述套柱在所述PCB板外围的设置于所述下壳上，所述安装座上安装所述PCB板，所述触发开关对应所述下壳对称中心的设置在所述PCB板上；

上壳，所述上壳包括与所述套柱对应设置的抵压部、与所述限位部对应设置的扣接部，及对应所述触发开关的位置设置的触发部；所述抵压部抵于所述弹簧的自由端，所述扣接部活动地与所述限位部扣接，所述触发部的自由端随所述上壳与所述下壳的相对运动抵压所述触发开关，进而开启或关闭所述触发开关。

本发明的路由器通过结构设计改变了传统形状，解决了辐射单元即天线与PCB板之间的电磁干扰问题，便于实现天线的内置，同时，具有良好的外观；独特的天线的设计提高了路由器电磁信号接收与发送能力，能够很好的满足无线通信的需求。

附图说明

图1是本发明路由器的结构示意图；

图2是图1所示路由器部分爆炸后的结构示意图；

图3是图1所示路由器正向剖视示意图；

图4是图3标示a处的放大图；

图5是本发明辐射单元的结构示意图；

图6是图5所示辐射单元另一视角的结构示意图；

图7是图5所示辐射单元的S参数实测结果图；

图8是图5所示辐射单元操作于2.4GHz时E方向实测结果图；

图9是图5所示辐射单元操作于2.4GHz时H方向实测结果图。

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。

参见图1所示为本发明路由器的结构示意图，该路由器包括上壳1和下壳2，其中，上壳1呈椭球状，也可以是长方体、立方体、棱柱等形状，下壳2包括了支撑部21和装饰部22，为了路由器放置平稳，该下壳2设置了四个支撑部21，装饰部22设置在上壳1和下壳2之间，在下壳2透出了路由器的操作按键及接口，包括为路由器工作提供电能的电源接口32、用于连接网络的数据接口33以及用于路由器重启的重启键34。

参见图2所示为本发明路由器部份爆炸后的结构示意图，该图展示该路由器包括了上壳1和下壳2，同时还进一步表现出该路由器的具体构造。具体地，该路由器主要包括上壳1、下壳2、第一PCB板3、第二PCB板4、安装台5以及辐射部(由三个辐射单元6构成)。

其中，上壳1包括灯座11和透光部15，灯座11包括第一安装部111和第二安装部112，在第一安装部111和第二安装部112上分别安装有发光体(图中未示出)，以在路由器工作时发光体发出光透过透光部15发射出来，在透光部15的上侧对应第一安装部111的位置还可设置透光图案。

下壳2包括支撑部21、装饰部22、灯罩23、LED灯24和安装座25，支撑部21设置有4个，用于支撑路由器，装饰部22和灯罩23是均由透光材料制成，LED灯24及其灯罩23环下壳2内沿均匀设置了多组，本发明中为4组，也可以是3组、5组等，在路由器工作时，LED灯24发出的光透过灯罩23、装饰部24发射出来，灯罩23可选用无色透光材料，装饰部22可以选用无色材料或者根据需要选用其他颜色的透光材料，LED灯24可以发出白光，也可以是受控制的发出颜色变化的光，安装座25设置于下壳2的内边沿处，该安装座25具有两个呈阶梯状的安装面。

第一PCB板3和第二PCB板4放置在安装座25上，在第一PCB板3和第二PCB板4上设置了路由器工作所需的电路，其中，第一PCB板3包括图1中示出的电源接口、数据接口和重启键，同时还设置了触发开关31，该触发开关31对应下壳2的对称中心设置，用于路由器的启动与关闭，在第二PCB板4上对应触发开关31位置设置了一通孔，供触发开关31上端从第二PCB板4露出。

安装台5呈平台状，包括固定部51、支撑柱52和一通孔53，安装台5通过支撑柱52设置在第二PCB板4上，固定部51环安装台5均布地设置了3个，每一固定部51均为一插槽结构，通孔53对应触发开关31的位置设置。

辐射部包括3个辐射单元6和相应的数据传输线61，每个辐射单元6插装于固定部51上，数据传输线61将其对应的辐射单元6电连接于第一PCB板3。

辐射部也可以包括1个、2个、4个或者更多个辐射单元，具体根据路由器的性能要求确定。

参见图3所示为路由器正向剖视结构，图4是图3标示a处的放大图，重点展示路由器的启动与关闭相关机构。该路由器同样包括了上壳1、下壳2、第一PCB板3、第二PCB板4、安装台5以及辐射部(由辐射单元6构成)。

下壳2包括套装有弹簧27的若干套柱26和限位部28，该套柱26设置在第一PCB板3及第二PCB板4的外围，弹簧27的自由端自然状态下高于套柱26的顶端；限位部28位于下壳2的内边沿，从下壳2内底面向上延伸而成，限位部28具有两个限位端281、282形成的限位行程L。

上壳1包括了触发部12、抵压部13和扣接部14，触发部12从上壳1的顶部向下延伸而成，触发部12的自由端121正对位于第一PCB板3上、从第二PCB板4露出的触发开关31的上端；抵压部13对应下壳2上的套柱26位置设置，抵压部13的下端抵于弹簧27的自由端，使弹簧处于压缩状态；扣接部14对应下壳2的限位部28设置，并且与限位部28扣接，其可在限位部28的两个限位端281、282之间活动。

使用路由器时，连接好电源接口及数据接口后，将其正向放置，向下按压上壳1，上壳1带动其上的触发部12、抵压部13和扣接部14向下运动，触发部12的自由端121接触幷向下按动触发开关31，使路由器开启，此时抵压部13使套装在下壳2套柱26的弹簧27处于进一步压缩状态，扣接部14在下壳28内向下活动，路由器上的发光体及LED灯开始发光；停止按压上壳1后，弹簧27弹力的作用下，向上顶起抵压部13，带动上壳1、触发部12和扣接部14向上运动，扣接部14接触限位部28的限位端281时阻止上壳1、触发部12和扣接部14继续向上运动。

同理，关闭路由器时也只需向下按压上壳1即可，但本路由器的工作环境不限于上下，只要将上壳1朝下壳2的方向按压即可实现路由器的开启与关闭。为了使上壳1更好的与下壳2扣合，还可以在下壳2的底部设置若干通孔，并使用螺杆小于通孔直径、螺杆头部大于瞳孔直径的螺杆螺接与上壳1，在正常状态，螺杆头部与下壳2的底部接触，在按压上壳1时，螺杆随上壳1一起运动。

本发明路由器的辐射单元即天线安装在设于PCB板上的安装台上，通过安装台与PCB板之间的间隔解决了天线与PCB板之间相互干扰的问题，节省了传统的在PCB板上设置天线时花费的时间与精力，极利于天线的内置。

如图5、图6所示，为本发明辐射单元6的结构示意图。

本发明中辐射单元为超材料天线单元，是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。

本发明中的辐射单元6包括介质基板67以及设置在介质基板67上的馈线64、馈电点65、金属结构66和接地单元68，其中，馈线64与馈电点65电连接，馈线64与金属结构66相互耦合。馈电点65设置于介质基板67的两表面，通过金属化通孔651电连接。金属结构66呈平面板状，尺寸为10mm×20mm，是金属片经镂刻出槽拓扑结构661而成，该槽拓扑结构661呈对称双螺旋状，镂刻时去除槽拓扑结构661对应的材料，剩余的金属片即为金属结构66，在镂刻出槽拓扑结构661后，金属片上呈现出包括在金属结构66内的金属走线662；槽拓扑结构661中相邻槽的间距即为金属走线662的宽度，槽拓扑结构661的槽宽与金属走线662的宽度相等，且均为0.25mm。接地单元68设置于介质基板67的两表面，通过其上设置的若干金属化通孔681电连接，接地单元68设置在馈电点65的一侧，且接地单元68在金属结构66所在的介质基板67的表面的面积小于其在介质基板67另一表面的面积。介质基板67可由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制成，优选地，由高分子材料制成，具体地可以是FR-4、F4B等高分子材料。

在本实施方式中，金属结构66为轴对称的平面板状。其中金属结构66为铜或银材料制成。优选为铜，价格低廉，导电性能好。为了实现更好阻抗匹配，金属结构66也可为铜和银组合。

馈线64与金属结构66之间信号馈入方式可以有多种。所述馈线64直接与所述金属结构66相连；且所述馈线64与金属结构66的相连接点位置可以位于金属结构66上的任意位置。馈线64采用包围方式设置于所述金属结构66外围且馈线64的末端设置于金属结构66外围任意位置。馈线64的宽度及馈线64与金属结构66的最短距离可以与金属走线662的宽度相等，也可以采用不同的尺寸，只要能够满足馈线与金属结构的相互耦合即可。

本实施例利用人工电磁材料的特性，采用在金属片上镂刻成金属结构的方式，使得金属结构及与金属结构所依附的介质基板共同组成一个等效介电常数按照洛仑兹材料谐振模型色散的电磁材料，从而设计出多谐振频段的辐射单元。在本实施方式中，图5、图6所示的辐射单元使2.4GHz-2.48GHz频段电磁波谐振，金属结构66的长和宽都可以根据通讯设备机构布局做任意调整，但是金属结构66结构形状保持与本实施例中一致即可，该辐射单元可以用于单频2.4GHz-2.48GHz频段的通讯设备，也可用于工作频段稍大于2.4GHz-2.48GHz的通讯装置，如2.3-2.6GHz等。

图7、图8和图9为本发明第一实施方式的实测图，分别反应出该实施方式中辐射单元的S参数、E面方向性和H面方向性。测试时，本发明辐射单元和标准天线之间的距离为6.5米。本发明辐射单元放置在旋转台中心位置上，通过测试软件控制旋转台进行水平方向Theta(θ)和垂直方向

两个方向的旋转，由此完成对本发明辐射单元的方向图测试，然后通过测试软件计算生成相应的辐射方向图和相关的量测参数。

图7示出了本发明辐射单元的S参数情况，该辐射单元在2.4GHz、2.44GHz、2.48GHz和2.4595GHz分别具有-15.005dB、-19.047dB、-16.888dB和-19.404dB的损耗，在本发明所要求的2.4GHz-2.48GHz频率段内具有-10dB以下的损耗，且明显的小于-10dB，表明本发明辐射单元能够在2.4GHz-2.48GHz频率段内工作，满足无线通讯设备中对辐射单元的要求。

图8、图9分别示出了本发明辐射单元操作于2.4GHz时分别在垂直平面(E-Plane)和水平平面(H-Plane)方向实测结果图，在此结果中能够观察到本发明的辐射单元的极化效果非常优异，远好于现有天线并符合应用标准。

本发明中，关于辐射单元6的加工制造，只要满足本发明的设计原理，可以采用各种制造方式。最普通的方法是使用各类印刷电路板(PCB)的制造方法，如覆铜的PCB制造均可满足本发明的加工要求。除此加工方式，还可以根据实际的需要引入其它加工手段，如导电银浆油墨加工方式、各类可形变器件的柔性PCB加工、铁片天线的加工方式以及铁片与PCB组合的加工方式。其中，铁片与PCB组合加工方式是指利用PCB的精确加工来完成槽拓扑结构的加工，用铁片来完成其它辅助部分。由于采用低成本的铜材料形成所述金属结构66，因此暴露空气中容易被氧化而使辐射单元6谐振频率偏移或者性能急剧下降，因此辐射单元表面上设置有非金属的防氧化薄膜。由于本发明的主要性能都集中在金属结构66槽拓扑结构661的设计，因此，馈线64的引线对辐射单元6的辐射频率影响相对较小。

上述辐射单元6直接可应用2.4-2.48GHz工作频段的路由器中，该辐射单元6可以直接设置于PCB板上，使辐射单元6内置于应用该辐射单元的设备中，如本发明。也可以采用接口使辐射单元6通过一接口与无线通讯装置的PCB板相连接，使辐射单元6相对于应用该辐射单元的设备外置。

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，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种路由器，其特征在于，包括：

下壳，所述下壳上设置有安装座、套装有弹簧的若干套柱以及位于所述下壳边沿的若干限位部；

PCB板，所述PCB板安装在所述安装座上，所述套柱在所述PCB板外围的设置于所述下壳上；

上壳，所述上壳包括与所述套柱对应设置的抵压部，及与所述限位部对应设置的扣接部；所述抵压部抵于所述弹簧的自由端，所述扣接部活动地与所述限位部扣接；

辐射部，所述辐射部通过信号传输线电连接于所述PCB板。

2.根据权利要求1所述的路由器，其特征在于，所述PCB板设置有对应所述下壳对称中心位置的触发开关，所述上壳对应所述触发开关的位置设置触发部，所述触发部的自由端随所述上壳与所述下壳的相对运动抵压所述触发开关，进而开启或关闭所述触发开关。

3.根据权利要求1或2所述的路由器，其特征在于，所述辐射部包括至少一个辐射单元，所述辐射单元分别通过信号传输线电连接于所述PCB板。

4.根据权利要求3所述的路由器，其特征在于，所述辐射单元为超材料天线单元。

5.根据权利要求3所述的路由器，其特征在于，所述辐射部包括三个辐射单元，所述三个辐射单元均布设置。

6.根据权利要求5所述的路由器，其特征在于，还包括安装台，所述安装台通过支撑柱设置在所述PCB板上，所述安装台包括在所述安装台上均布的固定部，所述辐射单元通过所述固定部固定在所述安装台上。

7.根据权利要求1所述的路由器，其特征在于，所述PCB板包括第一PCB板和第二PCB板，所述第一PCB板和所述第二PCB板阶梯地安装在所述安装座上，所述信号传输线电连接于所述第一PCB板。

8.根据权利要求1所述的路由器，其特征在于，还包括设置于所述PCB板上的电源接口和数据接口。

9.一种路由器，其特征在于，包括：PCB板、安装台及辐射部；所述PCB板上设置触发开关；所述安装台通过支撑柱设置在所述PCB板上，所述安装台包括在所述安装台上均布的固定部；所述辐射部包括至少一个辐射单元，所述辐射单元通过所述固定部固定在所述安装台上，所述辐射单元通过信号传输线电连接于所述PCB板。

10.根据权利要求9所述的路由器，其特征在于，还包括：

下壳，所述下壳上设置有安装座、套装有弹簧的若干套柱以及位于所述下壳边沿的若干限位部，所述套柱在所述PCB板外围的设置于所述下壳上，所述安装座上安装所述PCB板，所述触发开关对应所述下壳对称中心的设置在所述PCB板上；

上壳，所述上壳包括与所述套柱对应设置的抵压部、与所述限位部对应设置的扣接部，及对应所述触发开关的位置设置的触发部；所述抵压部抵于所述弹簧的自由端，所述扣接部活动地与所述限位部扣接，所述触发部的自由端随所述上壳与所述下壳的相对运动抵压所述触发开关，进而开启或关闭所述触发开关。

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