CN103369729A - 一种路由器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种路由器，该路由器包括信号处理单元、控制单元、包括至少一辐射部的天线、信号传输线以及容纳信号处理单元、控制单元、天线和信号传输线的壳体，壳体的内部空间分割为第一空间和与第一空间不完全重合或不相接的至少一第二空间，信号处理单元和控制单元位于第一空间，辐射部位于至少一第二空间；信号传输线两端分别连接信号处理单元和辐射部。本发明的路由器在设计时即考虑并排除了各部件工作时对天线工作的电磁干扰，省去了在设计天线时需要考虑的干扰问题，使天线设计时更多的倾向于天线本身的性能，提升了天线的设计效率；同时，各部件与天线都位于同一壳体内，保持路由器具有良好的外观形象。

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，还会由于天线独立的突出于壳体而造成空间的浪费，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。天线的安装不仅需要考虑天线本身的形状，还需要更多的考虑天线所在的装置在工作时产生的电磁辐射，特别是中央处理器的高频工作产生了电磁辐射，这会对天线接收和发送信号造成不良的影响，甚至会因此造成天线无法正常工作，因此，在电子系统中天线的放置是需要花费很多时间考虑和验证。

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设计中面临的问题，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，包括信号处理单元、控制单元、包括至少一辐射部的天线、信号传输线以及容纳所述信号处理单元、所述控制单元、所述天线和所述信号传输线的壳体，所述壳体的内部空间分割为第一空间和与所述第一空间不完全重合或不相接的至少一第二空间，所述信号处理单元和所述控制单元位于所述第一空间，所述辐射部位于至少一所述第二空间；所述信号传输线两端分别连接所述信号处理单元和所述辐射部。

进一步地，所述壳体在竖直方向上的高度大于所述壳体在水平方向上的宽度；所述壳体的内部空间分割为竖直排列的所述第一空间和一所述第二空间，所述第一空间位于所述第二空间的下方。

进一步地，所述壳体包括上端和与所述上端相接的下端，所述上端为半椭球状或半球状。

进一步地，所述壳体下端呈圆柱状或圆台状。

进一步地，所述壳体为人物造型状，所述第二空间包括所述人物的头部。

进一步地，所述人物包括卡通人物、影视人物。

进一步地，所述壳体为玩偶造型。

进一步地，所述壳体的内部空间斜向的分割为第一空间和一第二空间，所述第二空间位于所述第一空间的斜上方。

进一步地，所述壳体包括上端和与所述上端相接的下端，所述上端斜向上或者斜向下，所述第二空间包括所述上端。

进一步地，所述天线包括至少一个辐射部，所述壳体上设置与所述辐射部对应数目的容置所述辐射部的向外延伸的容置腔，所述第二空间一一对应的包括所述容置腔。

本发明的路由器在设计时即考虑并排除了各部件工作时对天线工作的电磁干扰，省去了在设计天线时需要考虑的干扰问题，使天线设计时更多的倾向于天线本身的性能，提升了天线的设计效率；同时，各部件与天线都位于同一壳体内，保持路由器具有良好的外观形象。

附图说明

图1是本发明路由器实施例1的模块示意图；

图2是本发明路由器实施例2的结构示意图；

图3是本发明路由器实施例3的结构示意图；

图4是本发明路由器实施例4的结构示意图；

图5是本发明路由器实施例5的结构示意图；

图6是本发明路由器中辐射单元的一种结构示意图；

图7是图6所示辐射单元S参数图。

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。

本发明中将壳体空间分割为第一空间和与第一空间不完全重合或不相接的第二空间，这种空间的划分是为了使路由器的天线与电路板能够隔开，空间的划分也可能是第一空间与第二空间完全重合，但天线和电路板分居空间的两端，这种方式也是基于本发明的空间分割做出的，也应处于本发明权利要求覆盖范围内；对于一个实施例空间的划分方式有很多种，只要是在本发明的空间分割基础上做出的，仅仅是空间分割方式的变换，均处于本发明权利要求覆盖范围内。

本发明中路由器的电路板上的元器件组成各个工作模块，这些模块与现有无线路由器中使用的一致，本发明没有描述到的模块应理解为本发明已具有了无线路由器工作所必须的模块，这些模块包括但不限于信号处理模块、控制模块、电源模块、网络接口、路由器开关模块。

本发明中所述的天线为路由器的信号收发装置，该天线包括辐射部，辐射部通过辐射单元收发信号；辐射部是处于同一第二空间中的辐射单元的总和，而天线则是路由器中所有第二空间中的辐射部的总和，在有些实施例中，天线只包括一个辐射部，辐射部只包括一个辐射单元，此时，天线实质上就是辐射单元。

参见图1所示为本发明路由器实施例1的模块示意图，该路由器包括处于第一空间内的信号处理单元、控制单元和开关单元，以及处于第二空间内的天线，其中信号处理单元和天线通过信号传输线相连，进行信号传输。信号处理单元用于与天线进行信号传输，控制单元控制信号处理单元和开关单元的工作，天线包括了三个辐射部，每个辐射部包括了两个辐射单元，开关单元控制三个辐射部是否工作，还控制每个辐射部中的辐射单元是否工作。

参见图2所示为本发明路由器的实施例1的结构示意图，该路由器包括壳体1、底座2、电路板3、支架4、辐射单元61和信号传输线66，壳体1的上端呈半椭球体形，下端为圆柱形，壳体1上设置了供网线、电源线等穿过的线孔11，电路板3上设置了路由器的各个模块；支架4一端固定辐射单元61，另一端安装在电路板3上；分割面s将壳体1的空间分割为第一空间a和第二空间b，电路板3位于第一空间a内，辐射单元61位于第二空间b内；第一空间a位于第二空间b的下方，第一空间a和第二空间b相接。

参见图3所示为本发明路由器的实施例2的结构示意图，该实施例中路由器结构与图2所示的实施例基本相同，只是位于第二空间b的辐射部包括了3个辐射单元61，3个辐射单元61分别通过支架4固定，支架4可以设置在电路板3上，也可以穿过电路板3固定在底座2上，或者直接固定在电路板3在底座2上覆盖的区域之外的地方；3个辐射单元61以品字形排布在壳体1内，可以通过电路板3上的开关单元控制各个辐射单元3的工作。

图4所示为本发明路由器的实施例3的结构示意图，该图是以简图的形式表现该路由器的结构，未体现出辐射单元在壳体内的固定方式，该路由器包括了壳体1、底座2、电路板3、辐射单元61和信号传输线66，壳体1上设置了供网线、电源线等穿过的线孔11，电路板3上设置了路由器的各个模块，该路由器壳体1被斜向的分割面s1、s2和s3分割为第一空间a和第二空间b1、b2、b3，在每个第二空间中都包含部分壳体1构成的容置腔，在容置腔中的辐射部均包括了一辐射单元61，也可以根据需要设置多个辐射单元。处于第二空间b1、b2、b3内的壳体1的部分与壳体1其余部分构成一特定的形状，既能够满足路由器的功能需要，也增加了路由器的美观度。

图5所示为本发明路由器的实施例4的结构示意图，该图同样以简图的形式表现该路由器的结构，未体现出辐射单元在壳体内的固定方式，主要为了体现壳体1的形状，在该实施例中壳体1被设置成帽子形状，该路由器包括了壳体1、底座2、电路板3、辐射单元61和信号传输线66，壳体1上设置了供网线、电源线等穿过的线孔11，电路板3上设置了路由器的各个模块，该路由器壳体1被分割面s分割为第一空间a和第二空间b，壳体1的上端斜向上设置，构成帽子的顶部，该上端置在第二空间b中，在该上端安装的辐射部包括一个辐射单元61，通过信号传输线66与电路板相连。

本发明的路由器设置的壳体的结构主要是为了适应构建第一空间和第二空间的需要，所以不需要限定在特定的外形，其内部结构能够固定辐射部即可，本发明中的壳体包括人物造型、玩偶造型等，人物包括卡通人物、影视人物等。

天线与电路板分处于壳体空间分割成的不同的空间中，意在使天线与电路板产生足够的距离使各个元器件的工作不致影响到天线的工作，这个距离可在对电路板工作时产生的电磁辐射进行测量后，再结合天线工作产生的电磁场确定，只要使电路板产生的电磁辐射不对天线正常工作造成干扰即可。

图6所示为为本发明辐射单元61一种实施方式的结构示意图。

该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，辐射单元的阻抗、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辐射单元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辐射单元。

本发明的辐射单元61包括包括介质基板617以及设置在介质基板617上的馈电点615、与该馈电点615相连接的馈线614、平面板状的金属结构616和接地单元618。其中，馈线614与金属结构616相互耦合；金属结构616是金属片经镂刻出槽拓扑结构6161而成，镂刻时去除槽拓扑结构6161对应的材料，剩余的金属片即为金属结构616，在镂刻出槽拓扑结构6161后，金属片上呈现出包括在金属结构616内的金属走线6162；槽拓扑结构6161中相邻槽的间距即为金属走线6162的宽度，槽拓扑结构6161的槽宽与金属走线6162的宽度相等，接地单元618对称地分布所述馈电点615两侧；介质基板617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。

在本实施例中，金属结构616为轴对称的平面板状。其中金属结构616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616也可为铜和银组合。

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。

如图7所示为本发明图6所示辐射单元的S参数仿真图，该图示出了该辐射单元在2.4GHz和5.8018GHz分别具有-15.426dB和-19.184dB的损耗，在2.4GHz-2.49GHz和5.72GHz-5.85GHz频率段内均具有-10dB以下的损耗，表明该辐射单元能够单独在2.4GHz-2.49GHz或5.72GHz-5.85GHz频率段内工作，也可以同时在2.4GHz-2.49GHz和5.72GHz-5.85GHz频率段内工作，并且满足无线路由器中对辐射单元的要求。

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，包括信号处理单元、控制单元、包括至少一辐射部的天线、信号传输线以及容纳所述信号处理单元、所述控制单元、所述天线和所述信号传输线的壳体，其特征在于，所述壳体的内部空间分割为第一空间和与所述第一空间不完全重合或不相接的至少一第二空间，所述信号处理单元和所述控制单元位于所述第一空间，所述辐射部位于至少一所述第二空间；所述信号传输线两端分别连接所述信号处理单元和所述辐射部。

2.根据权利要求1所述的路由器，其特征在于，所述壳体在竖直方向上的高度大于所述壳体在水平方向上的宽度；所述壳体的内部空间分割为竖直排列的所述第一空间和一所述第二空间，所述第一空间位于所述第二空间的下方。

3.根据权利要求2所述的路由器，其特征在于，所述壳体包括上端和与所述上端相接的下端，所述上端为半椭球状或半球状。

4.根据权利要求3所述的路由器，其特征在于，所述壳体下端呈圆柱状或圆台状。

5.根据权利要求2所述的路由器，其特征在于，所述壳体为人物造型状，所述第二空间包括所述人物的头部。

6.根据权利要求5所述的路由器，其特征在于，所述人物包括卡通人物、影视人物。

7.根据权利要求2所述的路由器，其特征在于，所述壳体为玩偶造型。

8.根据权利要求1所述的路由器，其特征在于，所述壳体的内部空间斜向的分割为第一空间和一第二空间，所述第二空间位于所述第一空间的斜上方。

9.根据权利要求8所述的路由器，其特征在于，所述壳体包括上端和与所述上端相接的下端，所述上端斜向上或者斜向下，所述第二空间包括所述上端。

10.根据权利要求1所述的路由器，其特征在于，所述天线包括至少一个辐射部，所述壳体上设置与所述辐射部对应数目的容置所述辐射部的向外延伸的容置腔，所述第二空间一一对应的包括所述容置腔。

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