CN105375114A - 天线模块以及包括该天线模块的无线控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线模块以及包括该天线模块的无线控制系统。根据本发明实施例的天线模块包括第一天线单元、与第一天线单元关于插入二者之间的墙壁对称布置的第二天线单元、以及连接第一天线单元和第二天线单元的天线连接单元。

Description

天线模块以及包括该天线模块的无线控制系统

技术领域

本发明涉及一种天线模块以及包括该天线模块的无线控制系统。

背景技术

随着家庭网络技术的发展，存在对室内照明、空调等的无线控制的要求。可以使用安装在房屋内的接入点来无线地控制室内照明、空调等。

然而，如图1中所示，房间、客厅、厨房等的房间被房屋(100)中的混凝土墙壁(110)分隔开来，并且正如图2中所示，为照明设备供电的配电盘或提供制冷和加热功能的空调被安置在钢箱(200)中或嵌入到混凝土墙壁内。当从无线通信设备发射的射频信号通过混凝土墙壁或钢箱时，会产生射频信号的损耗。因此，房屋中的无线控制需要大量的接入点，并且难以无线地控制配电盘或空调。

因此，存在着对于使用于无线控制房屋中安装的接入点的数目最小化并且无线地控制配电盘和空调的设备的需求。

发明内容

本发明涉及一种天线模块以及无线控制系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种天线模块，包括：第一天线单元、与第一天线单元关于插入二者之间的墙壁对称布置的第二天线单元、以及连接第一天线单元和第二天线单元的天线连接单元。

第一天线单元和第二个天线单元中的每个可以包括反射板、以及布置在该反射板上的定向天线。

第一天线单元和第二个天线单元中的每个可以进一步包括覆盖反射板和定向天线的盖子。

天线连接单元可以包括天线线(antennaline)和围绕天线线的同轴线缆。

在天线线和同轴线缆之间可以形成绝缘层。

第一天线单元和第二天线单元中的每个可以通过第一耦合器和第二耦合器被连接到天线连接单元。

第一耦合器和第二耦合器中的每个可以包括连接到天线连接单元的阴部件(femalesection)和连接到第一天线单元和第二个天线单元的阳部件(malesection)，以及该阴部件和阳部件可以通过相互啮合被耦合。

第一耦合器和第二耦合器中的每个可以包括连接到天线连接单元的阳部件和连接到第一天线单元和第二天线单元的阴部件，以及该阴部件和阳部件可以通过互相啮合被耦合。

第一耦合器和第二耦合器中的每个可以接地，以及第一耦合器和第二耦合器可以相互连接。

当第一天线单元和第二天线单元中的一个是接收天线时，另一个可以是发射天线。

天线连接单元可以穿透墙壁。

根据本发明的另一个方面，提供了一种无线控制系统，包括：第一天线模块和第二天线模块，所述第一天线模块包括第一接收天线单元、与第一接收天线单元关于插入二者之间的墙壁对称布置的第一发射天线单元、以及被配置成连接第一接收天线单元和第一发射天线单元的第一天线连接单元；所述第二天线模块包括第二接收天线单元，与第二接收天线单元关于插入二者之间的墙壁对称布置的第二发射天线单元、以及被配置成连接第二接收天线单元和第二发射天线单元的第二天线连接单元，其中由第一接收天线单元接收到的信号通过第一天线连接单元被发射到第一发射天线单元，发射到第一发射天线单元的信号由第二接收天线单元接收，以及由第二接收天线单元接收的信号通过第二天线连接单元被发射到第二发射天线单元。

附图说明

通过参考附图对其示例性实施例进行描述，本发明的上述的和其他的对象、特征和优点对于本领域的普通技术人员将变得更加明显，其中：

图1是一个公寓的剖视图的示例；

图2是其中安置有配电盘或空调的钢箱的示例；

图3示出根据本发明实施例的无线控制系统；

图4和5示出根据本发明实施例的天线模块；

图6和7示出根据本发明实施例的天线模块的天线单元；以及

图8到10是示出根据本发明实施例的天线模块的RF信号传输性能的实验的示意图。

具体实施方式

尽管本发明容易受到各种修改和替代形式的影响，其具体实施例被以附图中的示例的方式示出，并且被详细描述。然而，应该被理解的是，本文无意将本发明限制于所公开的特定形式，而是恰恰相反，本发明覆盖落入在本发明的精神和范围内的所有修改、等同物、以及替代物。

尽管包括诸如第一和第二等序数的术语可以用来描述各种组件，但这些组件不受术语的限制。该术语仅用于将一个组件与其他组件区分开来。例如，第二组件可以被称为第一组件而不脱离本发明的范围，并且类似地，第一组件也可以被称为第二组件。术语“和/或”包括多个相关联的列出项目的组合或多个相关联的列出项目中的任何一个项目。

当组件被描述为“链接”或“连接”到另一个组件，组件可以直接链接或连接到另一个组件，然而，应该被理解的是，另一个组件可以存在于中间。其间，当组件被描述为“直接链接”或“直接连接”到另一个组件时，应该理解，另一个组件可以不存在于中间。

此处使用的术语是用来简单地描述特定实施例，而不是意图限制本发明。除非上下文另有要求，单数表达包括复数表达。应该被理解的是，在本申请中，诸如“包括”或“具有”的术语指定说明书中描述的特性、数字、步骤、操作、构成元件和组件或者其组合的存在，但不排除一个或多个其他特性或者特性、数字、步骤、操作、组件或其组合的存在或附加性能。

除非另有定义，包括此处使用的技术或科学术语的所有术语具有的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。常用的术语，如在字典中定义的术语，应被解释为具有与相关领域的语境含义一致的含义，以及除非在本申请中明确定义，术语不被解释为理想的或过分正式的含义。

在下文中，将参考附图对实施例进行详细描述，相同或相应的组件被用相同的参考数字表示，而不管参考数字如何，以及其重复描述将不会被提供。

图3示出根据本发明实施例的无线控制系统。

参考图3，无线控制系统300包括多个天线模块310和320，以及天线模块310和320中的每个穿透墙壁W1和W2。

天线模块310和320中的每个分别包括接收天线单元312和322以及发射天线单元314和324，以及每个天线模块中包括的接收天线单元和发射天线单元被布置成在其间之间插入墙壁。因此，通过发射天线单元314，从一个天线模块310的接收天线单元312发射的信号可以被发射到另一个天线模块320的接收天线单元322。

以这种方式，按照根据本发明实施例的无线控制系统，即使有诸如混凝土墙壁或钢箱的障碍物，也可以把无线通信设备330发射的射频信号的损耗最小化。

根据本发明实施例的天线模块，将参考下面的附图被详细描述。

图4和5示出根据本发明实施例的天线模块，以及图6和7示出根据本发明实施例的天线模块的天线单元。

参考图4到7，根据本发明实施例的天线模块400包括第一天线单元410、天线连接单元420以及第二天线单元430。

第一天线单元410和第二天线单元430被关于插入二者之间的墙壁相互对称地布置。天线连接单元420连接第一天线单元410和第二天线单元430。为此，天线连接单元420可以穿透墙壁。这里，例如，墙壁可以是混凝土墙壁、木墙壁、铁墙壁等。在本说明书中，墙壁意指空间上分开的结构，并可以被用作包括射频信号难以穿透的障碍物和钢箱的术语，也是限制房屋和房间的边界的垂直结构。

当第一天线单元410和第二个天线单元430中的一个是接收天线时，另一个可以是发射天线。例如，当通过第一天线单元410和第二天线单元430中的一个，即接收天线来接收射频(RF)时，通过天线连接单元420，RF信号被发射到另一个天线单元，即发射天线。因此，即使当第一天线单元410和第二天线单元430之间存在诸如墙壁的障碍物时，射频信号仍可以在最小化损耗时被发射。

此时，如图6和7所示，第一天线单元410包括地412、反射板414、定向天线416和盖子418。反射板414可以被布置在地412上，并且定向天线416可以被布置在反射板414上。盖子418可以覆盖反射板414和定向天线416。在这里，定向天线416可以是螺旋馈线。取决于应用，定向天线416的频率范围可以被不同地设计。例如，可以设置定向天线416，使得第一天线单元410的平均增益为3dBi或更多，电压驻波比(VSWR)是2：1或更少以及幅度是-10dBm或更少。在这里，尽管第一天线单元410被描述为描述，但是第二天线单元430也可以具有与第一天线单元410相同的结构。

这样，当第一天线单元410和第二天线单元430包括定向天线时，由于从定向天线传播的RF信号在波的传播方向上具有方向性，所以可以提高信号的收发效率。

反射板414可以包含金属。

其间，天线连接单元420穿透诸如墙壁的障碍物。为此，在墙壁等中可以形成允许天线连接单元420通过的孔。

天线连接单元420可以包括天线线422、绝缘层424和同轴线缆426。同轴线缆426围绕天线线422，并且天线线422和同轴线缆426之间可以形成绝缘层424。天线线422的一端可以连接到第一天线单元410的定向天线，以及另一端可以连接到第二天线单元430的定向天线。因此，由于通过第一天线单元410和第二天线单元430的一个天线单元所接收到的信号可以通过天线连接单元420的天线线422被发射到另一个天线单元，所以可以减小由于墙壁的障碍物引起的信号的损耗。其间，天线连接单元420可以被安装到在墙壁等上形成的孔，并且为此，天线连接单元420的同轴线缆426可以具有弹性。

为此，通过第一耦合器440，第一天线单元410被连接到天线连接单元420的一端，以及通过第二耦合器450，第二天线单元430可以被连接到天线连接单元420的另一端。即，第一天线单元410、天线连接单元420和第二天线单元430中的每个可以彼此分开，以及在天线连接单元420的一端穿透在墙壁等上形成的孔之后，它们可以通过第一耦合器440和第二耦合器450被互相连接。

第一耦合器440和第二耦合器450中的每个具有阴部件和阳部件，并且该阴部件和阳部件可以通过相互啮合而被耦合。图5示出第一耦合器440包括连接到天线连接单元420的一端的阴部件442和连接到第一天线单元410的阳部件444，以及第二个耦合器450包括连接到天线连接单元420的另一端的阴部件452和连接到第二天线单元430的阳部件454，但并不局限于此。第一耦合器440包括连接到天线连接单元420的一端的阳部件和连接到第一天线单元410的阴部件，以及第二耦合器450也可以包括连接到天线连接单元420的另一端的阳部件和连接到第二天线单元430的阴部件。

此时，第一耦合器440和第二耦合器450中的每个被连接到第一天线单元410和第二天线单元430的地，以及第一耦合器440和第二耦合器450可以通过天线连接单元420彼此连接。为此，天线连接单元420可以进一步包括布置在绝缘层424和同轴线缆426之间的地层428。

在下文中，根据本发明实施例的天线模块的RF信号传输性能将通过下面的实验被描述。

当发射天线800和接收天线810之间没有障碍物时(图8，比较示例1)，发射天线900被布置在屏蔽盒920内，当接收天线910被布置在屏蔽盒920外时(图9，比较示例2)，发射天线1000被布置在屏蔽盒1020内，以及接收天线1010被布置在屏蔽盒1020外。然而，当根据本发明实施例的天线模块1030穿透屏蔽盒的墙壁时，测量RF信号的发射和接收性能(图10，示例1)。

当发射天线和接收天线之间的距离是1米并且发射天线的发射功率是10dBm时，测量接收天线的接收功率。表1示出比较示例和本示例的接收功率的测量结果。

[表1]

实验的数目	接收功率
		比较示例1	-12dBm
比较示例2	-59dBm
		示例1	-29dBm

参考表1，在比较示例1中接收天线和发射天线之间没有障碍物，接收功率是-12dBm，但在比较示例2中接收天线被布置在屏蔽盒内，接收功率是-59dBm。因此，可以知道，由于诸如屏蔽盒的障碍物，RF信号的传输和接收质量显著降低。

然而，正如在示例1中，当根据本发明实施例的天线模块被安装在屏蔽盒的墙壁上时，可以知道，接收功率是-29dBm。也就是说，即使发射天线和接收天线之间存在障碍物，当使用根据本发明实施例的天线模块时，可以避免RF信号的收发质量降低的问题。

尽管结合本发明的前述实施例进行了描述，但是对于本领域的技术人员来说明显的是，在不脱离于本发明的精神或范围的情况下，能够对上文描述的本发明的示例性实施例进行各种修改。

根据本发明的实施例，即使当射频信号通过诸如墙壁的障碍物时，也可以最小化损耗。因此，因为可以保持信号的质量，所以即使存在诸如墙壁的障碍物，也容易在房屋内执行无线控制而不必增加接入点的数目。

Claims (20)

1.一种天线模块，包括：

第一天线单元；

第二天线单元，所述第二天线单元与所述第一天线单元关于插入二者之间的墙壁对称布置；以及

天线连接单元，所述天线连接单元连接所述第一天线单元和所述第二天线单元。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述第一天线单元和所述第二个天线单元中的每个包括反射板和布置在所述反射板上的天线。

3.根据权利要求2所述的天线模块，其中，所述天线包括定向天线。

4.根据权利要求2所述的天线模块，其中，所述第一天线单元和所述第二个天线单元中的每个进一步包括覆盖所述反射板和所述天线的盖子。

5.根据权利要求4所述的天线模块，其中，所述第一天线单元和所述第二天线部分进一步包括地，所述反射板布置在所述地上。

6.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述天线连接单元包括天线线和围绕所述天线线的同轴线缆。

7.根据权利要求6所述的天线模块，其中，在所述天线线和所述同轴线缆之间形成绝缘层。

8.根据权利要求7所述的天线模块，其中，在所述同轴线缆和所述绝缘层之间形成地层。

9.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述第一天线单元和所述第二天线单元中的每个通过第一耦合器和第二耦合器被连接到所述天线连接单元。

10.根据权利要求9所述的天线模块，其中，所述第一耦合器和所述第二耦合器中的每个包括连接到所述天线连接单元的阴部件和连接到所述第一天线单元和所述第二天线单元的阳部件，以及所述阴部件和所述阳部件通过互相啮合而被耦合。

11.根据权利要求9所述的天线模块，其中，第一耦合器和第二耦合器中的每个包括连接到所述天线连接单元的阳部件和连接到所述第一天线单元和所述第二天线单元的阴部件，以及所述阴部件和所述阳部件通过互相啮合而被耦合。

12.根据权利要求9所述的天线模块，其中，所述第一耦合器和所述第二耦合器中的每个被连接到地，以及所述第一耦合器和所述第二耦合器彼此连接。

13.根据权利要求1所述的天线模块，其中，当所述第一天线单元和所述第二天线单元中的一个是接收天线时，另一个是发射天线。

14.根据权利要求1所述的天线模块，其中，所述天线连接单元穿透墙壁。

15.一种无线控制系统，包括：

第一天线模块，所述第一天线模块包括第一接收天线单元、与所述第一接收天线单元关于插入二者之间的墙壁对称布置的第一发射天线单元、和被配置成连接所述第一接收天线单元与所述第一发射天线单元的第一天线连接单元；以及

第二天线模块，所述第二天线模块包括第二接收天线单元、与所述第二接收天线单元关于插入二者之间的墙壁对称布置的第二发射天线单元、和被配置成连接所述第二接收天线单元和所述第二发射天线单元的第二天线连接单元，

其中，由所述第一接收天线单元接收到的信号通过所述第一天线连接单元被发射到所述第一发射天线单元，发射到所述第一发射天线单元的信号由所述第二接收天线单元接收，以及由所述第二接收天线单元接收到的信号通过所述第二天线连接单元被发射到所述第二发射天线单元。

16.根据权利要求15所述的天线模块，其中，所述第一接收天线单元、所述第二接收天线单元、所述第一发射天线单元和所述第二发射天线单元中的每个包括反射板和布置在所述反射板上的天线。

17.根据权利要求15所述的天线模块，其中，所述第一天线连接单元和所述第二个天线单元中的每个包括天线线和围绕所述天线线的同轴线缆。

18.根据权利要求15所述的天线模块，其中，所述第一接收天线单元和所述第一发射天线单元中的每个通过耦合器被连接到所述第一天线连接单元，以及所述第二接收天线单元和所述第二发射天线单元中的每个通过耦合器被连接到所述第二天线连接单元。

19.一种无线控制系统，包括：

多个天线模块，所述多个天线模块包括接收天线单元、与所述接收天线单元关于插入二者之间的墙壁对称布置的发射天线单元、和被配置成连接所述接收天线单元与所述发射天线单元的天线连接单元；以及

无线通信设备，所述无线通信设备传输射频信号，

其中，所述多个天线模块中的至少一个天线模块的接收天线被布置在相同空间内作为所述无线通信设备，以及所述剩余天线模块被布置在其中布置所述无线电通信设备的空间之外。

20.根据权利要求19所述的无线控制系统，其中，所述射频信号由从配电盘和空调输出的控制信号形成。