CN105356034A - 一种多振子路由器天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多振子路由器天线，包括有绝缘柱体，所述绝缘柱体内等距设置有多个平行的天线层，所述天线层上设有通信振子，两个天线层之间设有隔离层，所述隔离层与相邻的两个天线层平行且距离相等，所述隔离层上设有金属隔离板；通过层叠结构和隔离板的设置，其天线增益高、隔离度好、驻波比性能优良。

Description

一种多振子路由器天线

技术领域

本发明涉及一种多振子路由器天线。

背景技术

目前，路由器是人们日常生活照必不可少的电子设备，其用于将有线网络信号变成无线信号供人们使用；而路由器性能的好坏，关键在于其设置的天线结构，如果一款好的路由器配置的天线应该具有很强的增益和其他电气性能；而目前路由器在频段上通常采用2.4G频段与5G频段来作为WIFI的网络选频，因此天线在两个波段上有较佳的电气性能应该是对路由器的一个较大挑战，而且除此之外，还应该具备较大的带宽，来适应更多频率的信号。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种增益高、驻波比优良、隔离度好的多振子路由器天线。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种多振子路由器天线，包括有绝缘柱体，所述绝缘柱体内等距设置有多个平行的天线层，所述天线层上设有通信振子，两个天线层之间设有隔离层，所述隔离层与相邻的两个天线层平行且距离相等，所述隔离层上设有金属隔离板。

其中，所述通信振子包括圆形的PCB板，每个PCB板上围绕中心等弧距设有六个微带振子单元，所述每个微带振子单元包括有三角形的圈臂，所述圈臂的每条边均向内延伸有弧形的第一弧形辐射臂和第二弧形辐射臂；所述第二弧形辐射臂的半径大于第一弧形辐射臂；还包括有从每条边向内延伸出的弧形隔离臂，所述弧形隔离臂的半径大于第二弧形辐射臂，所述弧形隔离臂的宽度从两端至中心的逐渐减小；所述弧形隔离臂由半导体材质组成；所述圈臂形成的三角形的三个边的中段分别设有一个隔离带，所述隔离带为绝缘介质，将圈臂形成的三角形的三个边绝缘隔离断开；两两弧形隔离臂之间均设有一个第三辐射臂，所述第三辐射臂的一端设有圆环形的环形辐射臂，所述环形辐射臂设于圈臂的角处；所述第三辐射臂的另一端设有弧形的第四弧形辐射臂，所述每个圈臂内的三个第四弧形辐射臂的半径相同，且组成一个圆形；所述圈臂的中心设有一个信号馈电孔，所述信号馈电孔分别与三个第四弧形辐射臂馈电耦合连接；所述PCB板的底面也设有与信号馈电孔对应的焊孔；所述第三辐射臂上设有多个等距设置的缺孔；所述PCB板的边缘设有一圈导电臂，所述导电臂与每个圈馈电耦合连接；PCB板顶面的中设有一个耦合圆盘，PCB板背面设有巴伦支柱，所述巴伦支柱与耦合圆盘电性导通，所述巴伦支柱的自由端设有电容耦合振子臂，所述电容耦合振子臂包括有三个呈扇形的子臂；

所述金属隔离板为一圆形板，所述隔离板上围绕中心等弧距设有与六个微带振子单元对应的三角形通孔；所述三角形通孔与圈臂的大小相同。

其中，设缺孔的数量为N，所述第三辐射臂的长度为Lmm，所述环形辐射臂的半径为Kmm，则K=L/N。

其中，所述缺孔的数量为六个。

其中，所述三角形的圈臂的三个顶角为圆角。

其中，所述圈臂为等边三角形，所述圈臂的内边边长为20mm。

其中，所述电容耦合振子臂与PCB板的距离为15mm。

其中，所述圈臂的外边为锯齿状边。

本发明的有益效果为：通过层叠结构和隔离板的设置，其天线增益高、隔离度好、驻波比性能优良。

附图说明

图1是本发明的天线的截面图；

图2是本发明的通信振子的俯视图；

图3是本发明的通信振子的仰视图；

图4是本发明的通信振子的侧视图；

图5是本发明的隔离板的俯视图；

图6是本发明的微带振子单元的结构示意图；

图7是存在隔离板时本天线的回波损耗测试图；

图8是存在隔离板时本天线的隔离度性能测试图；

图9是本天线2.4GHz时的方向图；

图10是本天线5.0GHz时的方向图；

图1至图10中的附图标记说明：

D1-绝缘柱体；D2-天线层；D3-隔离层；

P1-PCB板；P2-隔离板；P3-巴伦支柱；P4-电容耦合振子臂；P11-导电臂；P12-焊孔；P21-三角形通孔；

K1-圈臂；K2-隔离带；K3-第一弧形辐射臂；K4-第二弧形辐射臂；K5-环形辐射臂；K6-弧形隔离臂；K7-第三辐射臂；K8-缺孔；K9-第四弧形辐射臂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

实施例1。

如图1至图10所示，本实施例所述的一种多振子路由器天线，包括有绝缘柱体D1，所述绝缘柱体D1内等距设置有多个平行的天线层D2，所述天线层D2上设有通信振子，两个天线层D2之间设有隔离层D3，所述隔离层D3与相邻的两个天线层D2平行且距离相等，所述隔离层D3上设有金属隔离板P2。具体的，所述通信振子包括圆形的PCB板P1，每个PCB板P1上围绕中心等弧距设有六个微带振子单元，所述每个微带振子单元包括有三角形的圈臂K1，所述圈臂K1的每条边均向内延伸有弧形的第一弧形辐射臂K3和第二弧形辐射臂K4；所述第二弧形辐射臂K4的半径大于第一弧形辐射臂K3；还包括有从每条边向内延伸出的弧形隔离臂K6，所述弧形隔离臂K6的半径大于第二弧形辐射臂K4，所述弧形隔离臂K6的宽度从两端至中心的逐渐减小；所述弧形隔离臂K6由半导体材质组成；所述圈臂K1形成的三角形的三个边的中段分别设有一个隔离带K2，所述隔离带K2为绝缘介质，将圈臂K1形成的三角形的三个边绝缘隔离断开；两两弧形隔离臂K6之间均设有一个第三辐射臂K7，所述第三辐射臂K7的一端设有圆环形的环形辐射臂K5，所述环形辐射臂K5设于圈臂K1的角处；所述第三辐射臂K7的另一端设有弧形的第四弧形辐射臂K9，所述每个圈臂K1内的三个第四弧形辐射臂K9的半径相同，且组成一个圆形；所述圈臂K1的中心设有一个信号馈电孔，所述信号馈电孔分别与三个第四弧形辐射臂K9馈电耦合连接；所述PCB板P1的底面也设有与信号馈电孔对应的焊孔P12；所述第三辐射臂K7上设有多个等距设置的缺孔K8；所述PCB板P1的边缘设有一圈导电臂P11，所述导电臂P11与每个圈馈电耦合连接；PCB板P1顶面的中设有一个耦合圆盘，PCB板P1背面设有巴伦支柱P3，所述巴伦支柱P3与耦合圆盘电性导通，所述巴伦支柱P3的自由端设有电容耦合振子臂P4，所述电容耦合振子臂P4包括有三个呈扇形的子臂；所述金属隔离板P2为一圆形板，所述隔离板P2上围绕中心等弧距设有与六个微带振子单元对应的三角形通孔P21；所述三角形通孔P21与圈臂K1的大小相同。六个微带振子单元均是以微带电路的方式设置在PCB板P1上。

通过不小于500次的微带电路结构设计，以及通过不低于500次仿真试验和参数调整下，最终确定了上述天线结构和与之配合的隔离板P2结构；本天线在将多个天线层D2同时馈电耦合后，其在2.4GHz和5.0GHz表现出优异电气性能，在该频段附近带宽下平均达到9.7dBi；

具体实际测试结果如下表HFSS软件仿真得到：

测试频带段	频带内前后比	对应增益
			2.2GHz	31.204dB	9.4001dBi
2.3GHz	31.824dB	9.4225dBi
			2.4GHz	32.374dB	9.5312dBi
2.5GHz	32.652dB	9.6136dBi
			4.8GHz	36.968dB	9.7625dBi
4.9GHz	37.958dB	9.6357dBi
			5.0GHz	38.147dB	9.9217dBi
5.1GHz	38.263dB	9.9138dBi
			5.2GHz	38.551dB	9.7747dBi

而其他电气性能也有较为优异的结果，其回波损耗在2.4-2.48GHz频段以及5.15-5.875GHz频段的回波损耗均优于-10dB；而隔离度由于设置的隔离带K2等原因，其在2.4-2.48GHz和5.15-5.875GHz频段的隔离损耗都优于-18dB；

证明该天线本身具备较好的性能；

另外，当加上隔离板P2后，其回波损耗和隔离度均表现出更佳的性能，具体如图7，其回波损耗在2.4-2.48GHz频段以及5.15-5.875GHz频段的回波损耗均优于-15dB；如图8，隔离度在2.4-2.48GHz和5.15-5.875GHz频段的隔离损耗都优于-20dB。这里值得一提的是，该将普通圆盘振子天线换在天线层D2上，同样加上该隔离板P2，普通天线效果电性能改善不大或不改善，因此本隔离板P2与本身天线互相匹配和促进作用明显。

另外，本天线其方向性也好，如图9和图10所示，其两个频率下均为全向性天线。

实施例2。

本实施例所述的一种多振子路由器天线，设缺孔K8的数量为N，所述第三辐射臂K7的长度为Lmm，所述环形辐射臂K5的半径为Kmm，则K=L/N。通过多次试验发现，如果符合上述规格，天线的性能将更加优化，尤其在回波损耗方面，其回波损耗在2.4-2.48GHz频段以及5.15-5.875GHz频段的回波损耗均优于-17dB。

实施例3。

本实施例所述的一种多振子路由器天线，所述缺孔K8的数量为六个；本实施例所述的一种路由器天线，所述三角形的圈臂K1的三个顶角为圆角；本实施例所述的一种路由器天线，所述圈臂K1为等边三角形，所述圈臂K1的内边边长为20mm；本实施例所述的一种路由器天线，所述电容耦合振子臂P4与PCB板P1的距离为15mm；本实施例所述的一种路由器天线，所述圈臂K1的外边为锯齿状边。通过上述设置，其增益更高、隔离度更好、驻波比性能也更加优良。

以上所述仅是本发明的三个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种多振子路由器天线，其特征在于：包括有绝缘柱体（D1），所述绝缘柱体（D1）内等距设置有多个平行的天线层（D2），所述天线层（D2）上设有通信振子，两个天线层（D2）之间设有隔离层（D3），所述隔离层（D3）与相邻的两个天线层（D2）平行且距离相等，所述隔离层（D3）上设有金属隔离板（P2）。

2.根据权利要求1所述的一种多振子路由器天线，其特征在于：所述通信振子包括圆形的PCB板（P1），每个PCB板（P1）上围绕中心等弧距设有六个微带振子单元，所述每个微带振子单元包括有三角形的圈臂（K1），所述圈臂（K1）的每条边均向内延伸有弧形的第一弧形辐射臂（K3）和第二弧形辐射臂（K4）；所述第二弧形辐射臂（K4）的半径大于第一弧形辐射臂（K3）；还包括有从每条边向内延伸出的弧形隔离臂（K6），所述弧形隔离臂（K6）的半径大于第二弧形辐射臂（K4），所述弧形隔离臂（K6）的宽度从两端至中心的逐渐减小；所述弧形隔离臂（K6）由半导体材质组成；所述圈臂（K1）形成的三角形的三个边的中段分别设有一个隔离带（K2），所述隔离带（K2）为绝缘介质，将圈臂（K1）形成的三角形的三个边绝缘隔离断开；两两弧形隔离臂（K6）之间均设有一个第三辐射臂（K7），所述第三辐射臂（K7）的一端设有圆环形的环形辐射臂（K5），所述环形辐射臂（K5）设于圈臂（K1）的角处；所述第三辐射臂（K7）的另一端设有弧形的第四弧形辐射臂（K9），所述每个圈臂（K1）内的三个第四弧形辐射臂（K9）的半径相同，且组成一个圆形；所述圈臂（K1）的中心设有一个信号馈电孔，所述信号馈电孔分别与三个第四弧形辐射臂（K9）馈电耦合连接；所述PCB板（P1）的底面也设有与信号馈电孔对应的焊孔（P12）；所述第三辐射臂（K7）上设有多个等距设置的缺孔（K8）；所述PCB板（P1）的边缘设有一圈导电臂（P11），所述导电臂（P11）与每个圈馈电耦合连接；PCB板（P1）顶面的中设有一个耦合圆盘，PCB板（P1）背面设有巴伦支柱（P3），所述巴伦支柱（P3）与耦合圆盘电性导通，所述巴伦支柱（P3）的自由端设有电容耦合振子臂（P4），所述电容耦合振子臂（P4）包括有三个呈扇形的子臂；

所述金属隔离板（P2）为一圆形板，所述隔离板（P2）上围绕中心等弧距设有与六个微带振子单元对应的三角形通孔（P21）；所述三角形通孔（P21）与圈臂（K1）的大小相同。

3.根据权利要求2所述的一种多振子路由器天线，其特征在于：设缺孔（K8）的数量为N，所述第三辐射臂（K7）的长度为Lmm，所述环形辐射臂（K5）的半径为Kmm，则K=L/N。

4.根据权利要求3所述的一种多振子路由器天线，其特征在于：所述缺孔（K8）的数量为六个。

5.根据权利要求2所述的一种多振子路由器天线，其特征在于：所述三角形的圈臂（K1）的三个顶角为圆角。

6.根据权利要求3所述的一种多振子路由器天线，其特征在于：所述圈臂（K1）为等边三角形，所述圈臂（K1）的内边边长为20mm。

7.根据权利要求3所述的一种多振子路由器天线，其特征在于：所述电容耦合振子臂（P4）与PCB板（P1）的距离为15mm。

8.根据权利要求3所述的一种多振子路由器天线，其特征在于：所述圈臂（K1）的外边为锯齿状边。