CN105390823B - 基于金属散热板的WiFi双频段天线阵 - Google Patents
基于金属散热板的WiFi双频段天线阵 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，具有这样的特征，包括：PCB板；框架，呈中心对称形状，固定在PCB板上；偶数个金属散热板，对称固定在框架的侧边，中间开设有一个缺口；绝缘基体，填充在缺口内；偶数个天线，与金属散热板一一对应，固定在绝缘基体上；以及偶数个同轴馈线，与天线一一对应，固定在天线上，其中，金属散热板与天线之间的距离大于预定距离。
Description
技术领域
本发明涉及一种家庭智能设备的无线通信领域，特别涉及一种基于金属散热板的WiFi双频段天线阵。
背景技术
随着移动通信的广泛应用，特别是对于WiFi接入的无线通信速率的要求越来越高。相比单发单收(SISO)系统，多输入输出(MIMO)系统收发端采用多天线方案，能在不增加带宽的情况下，极大地提高信道容量。因此在无线路由器中引入多天线方案已经是主流配置。
另外，由于无线路由器带2.4GHz连接的无线终端越来越多，各2.4GHz频段设备相互干扰的现象比较严重，常见为网络阻塞。引入5GHz频段扩展接入设备和带宽已经是大势所趋。
目前市场上常见的无线路由器大多配置的是2根外置杆状天线，即2X2方案(双发双收)。天线通常置于某一单边。再增多天线数量的话，一是外观变得更难看，另外天线间距离变小，天线间互耦变大，对信号改善的效果不佳。天线内置化则是解决外观和信号冲突的技术突破方向。
然而天线内置会导致受系统环境影响加大。随着路由器功能不断增强，散热问题也不容忽视。大面积的散热金属片显然有助于散热效果，但对天线的空间压缩也会带来信号问题。因为金属材料会对天线信号有屏蔽作用，导致天线的上下投影区域往往不能覆盖金属才能正常工作。这样对于无线路由器而言，相当于散热片面积要做较大压缩，不利于散热，也会导致设备经常因使用时间长温度过高出现故障。
因此，如何利用金属散热片的环境来设计天线就成为业内的一个难题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种减少金属散热板的环境影响的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵。
本发明提供的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，具有这样的特征，包括：PCB板；框架，呈中心对称形状，固定在PCB板上；偶数个金属散热板，对称固定在框架的侧边，中间开设有一个缺口；绝缘基体，填充在缺口内；偶数个天线，与金属散热板一一对应，固定在绝缘基体上；以及偶数个同轴馈线，与天线一一对应，固定在天线上，其中，金属散热板与天线之间的距离大于预定距离。
本发明提供的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，还具有这样的特征：其中，框架为长方体，金属散热板，数量为两个，对称设置在框架的两个相对侧面，天线，数量为两个，与金属散热板一一对应，固定在绝缘基体上，同轴馈线，数量为两个，与天线一一对应，固定在天线上。
本发明提供的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，还具有这样的特征：其中，框架为长方体，金属散热板，数量为四个，设置在框架的四个侧面上，天线，数量为四个，与金属散热板一一对应，固定在绝缘基体上，同轴馈线，数量为四个，与天线一一对应，固定在天线上。
本发明提供的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，还具有这样的特征：其中，框架为六棱柱，金属散热板，数量为六个，设置在框架的六个侧面上，天线，数量为六个，与金属散热板一一对应，固定在绝缘基体上，同轴馈线，数量为六个，与天线一一对应，固定在天线上。
本发明提供的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，还具有这样的特征：其中，天线，具有：第一辐射单元，竖直设置在绝缘基体上；第二辐射单元，竖直设置在第一辐射单元的一侧；第三辐射单元，竖直设置在第一辐射单元的另一侧；辐射单元水平分支，设置在绝缘基体上，垂置于第一辐射单元，一端与第二辐射单元连接，另一端与第三辐射单元连接，中间与第一辐射单元连接；第一接地单元，与第一辐射单元平行，竖直设置在绝缘基体上；第二接地单元，与第一接地单元平行，竖直设置在绝缘基体上；以及接地单元水平分支，设置在绝缘基体上，与辐射单元水平分支平行设置，一端与第一接地单元相连接，另一端与第二接地单元相连接。
本发明提供的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，还具有这样的特征：其中，同轴馈线，具有：内导体，与辐射单元水平分支相连接；介质层，与内导体固定；以及屏蔽层，与接地单元水平分支相连接。
本发明提供的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，还具有这样的特征：其中，PCB板，呈长方形，金属散热板，呈长方形，缺口，呈长方形。
本发明提供的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，还具有这样的特征：其中，预定距离为1cm。
本发明提供的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，还具有这样的特征：其中，绝缘基体为塑料成分。
本发明提供的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，还具有这样的特征：其中，辐射单元水平分支与接地单元水平分支之间的间隙为1～2mm。
发明作用和效果
根据本发明所涉及基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，通过在金属散热板侧壁上开缺口来设置天线的方法，在不影响设备散热的前提下还确保了天线在基于金属板环境下正常工作，并且天线阵列分布形式多样，对无线设备的外观设计没有任何不良影响。
附图说明
图1是本发明在实施例中的基于金属散热板的WiFi双频段2×2天线阵的结构示意图；
图2是本发明在实施例中的天线的结构示意图；
图3是本发明在实施例中的基于金属散热板的WiFi双频段4×4天线阵的结构示意图；
图4是本发明在实施例中的基于金属散热板的WiFi双频段6×6天线阵的结构示意图；
图5是本发明在实施例中的基于金属散热板的WiFi双频段6×6天线阵的俯视图；
图6是本发明在实施例中的单元天线的S11的波形示意图；
图7是本发明在实施例中的辐射效率数据的波形示意图；以及
图8是本发明在实施例中的相邻两单元天线的S12的波形示意图。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明所涉及的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵作详细的描述。
实施例一
图1是本发明在实施例中的基于金属散热板的WiFi双频段2×2天线阵的结构示意图。
图2是本发明在实施例中的天线的结构示意图。
如图1和图2所示，基于金属散热板的WiFi双频段天线阵具有：PCB板1、框架2、天金属散热板3、绝缘基体4、天线5和同轴馈线6。
PCB板1呈长方形，水平放置，符合一般智能终端的设计原则。
框架2呈中心对称形状的长方体，固定在PCB板1上，顶部不密封。
金属散热板3的数量为两个，呈长方形，分别固定在框架2的相对的两个侧面，中间开设有一个呈长方形的缺口2-1。缺口2-1内填充有绝缘基体4，缺口2-1和绝缘基体4两者可以共面生产。绝缘基体4为塑料成分。
天线5与金属散热板3一一对应，数量为两个，分别设置在两个相对侧面的绝缘基体4上，具有：第一辐射单元5-1、第二辐射单元5-2、第三辐射单元5-3、辐射单元水平分支5-4、第一接地单元5-5、第二接地单元5-6和接地单元水平分支5-7。
金属散热板3与天线5之间的距离大于预定距离，本实施例中的预定距离为1cm。
第一辐射单元5-1竖直设置在绝缘基体4上，第一辐射单元5-1位于绝缘基体4中间上侧位置。
第二辐射单元5-2竖直设置在第一辐射单元5-1的右边一侧，长度小于第一辐射单元5-1，与第一辐射单元5-1平行，底部与第一辐射单元5-1的底部在同一水平线上。
第三辐射单元5-3竖直设置在第一辐射单元5-1的左边一侧，长度小于第一辐射单元5-1大于第二辐射单元5-2，与第一辐射单元5-1平行，底部与第一辐射单元5-1的底部在同一水平线上。
辐射单元水平分支5-4设置在绝缘基体4上，垂置于第一辐射单元5-1，一端与第二辐射单元5-2的底部连接，另一端与第三辐射单元5-3的底部连接，中间与第一辐射单元5-1的底部连接。
第一接地单元5-5与第一辐射单元5-1平行，竖直设置在绝缘基体4上，第一接地单元5-5位于绝缘基体4的左边下侧位置。
第二接地单元5-6与第一接地单元5-5平行，竖直设置在绝缘基体4上，第二接地单元5-6位于绝缘基体4的右边下侧位置，长度小于第一接地单元5-5，底部与第一接地单元5-5的底部在同一水平线上。
接地单元水平分支5-7设置在绝缘基体4上，与辐射单元水平分支平行5-4设置，一端与第一接地单元5-5的底部相连接，另一端与第二接地单元5-6的底部相连接。
第一辐射单元5-1主要控制2.4GHz的频段，第二辐射单元5-2和第三辐射单元5-3主要控制5.8GHz的频段。第一接地单元5-5用于控制2.4GHz频段，第二接地单元5-6用于控制5.8GHz频段。辐射单元水平分支5-4通过控制线长来控制第一辐射单元5-1与第二辐射单元5-2和第三辐射单元5-3之间的耦合程度，达到增加带宽作用。第二辐射单元5-2和第三幅射部5-3也可以与辐射单元水平分支5-4保持倾斜一个角度来调整天线的辐射方向。接地单元水平分支5-7的长度可用于调整第一接地单元5-5和第二接地单元5-6之间的耦合程度。
辐射单元水平分支5-4与接地单元水平分支5-7之间的间隙为1～2mm。
同轴馈线6与天线5一一对应，数量为两个，分别固定在天线5上，具有：内导体6-1、介质层6-2和屏蔽层6-3。
内导体6-1焊接在辐射单元水平分支5-4上，介质层6-2与内导体6-1固定，屏蔽层6-3焊接在接地单元水平分支5-7上。内导体6-1、介质层6-2、屏蔽层6-3三者依次串联。
内导体6-1和屏蔽层6-3的焊点位置可以水平移动来调整各分支的线长，也可以起到调整谐振的目的。
图6是本发明在实施例中的天线的S11的波形示意图。
图7是本发明在实施例中的辐射效率数据的波形示意图。
图8是本发明在实施例中的相邻两天线的S12的波形示意图。
如图6、图7和图8所示，天线5辐射性能不错，而且天线5间隔离度指标也非常好。
实施例二
图3是本发明在实施例中的基于金属散热板的WiFi双频段4×4天线阵的结构示意图。
如图3所示，金属散热板3的数量为四个，分别固定在框架2的四个侧面。
天线5与金属散热板3一一对应，数量为四个，分别设置在四个侧面的绝缘基体4上。
同轴馈线6与天线5一一对应，数量为四个，分别固定在天线5上。
除了天线阵中金属散热板3、天线5和同轴馈线6的数量不同外，其余结构均于实施例一中的结构相同。
实施例三
图4是本发明在实施例中的基于金属散热板的WiFi双频段6×6天线阵的结构示意图。
图5是本发明在实施例中的基于金属散热板的WiFi双频段6×6天线阵的俯视图。
如图4和图5所示，框架2呈六棱柱，固定在PCB板1上，顶部不密封。
金属散热板3的数量为六个，分别固定在框架2的六个侧面。
天线5与金属散热板3一一对应，数量为六个，分别设置在六个侧面的绝缘基体4上。
同轴馈线6与天线5一一对应，数量为六个，分别固定在天线5上。
除了天线阵中框体形状、金属散热板3、天线5和同轴馈线6的数量不同外，其余结构均于实施例一中的结构相同。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，通过在金属散热板侧壁上开缺口来设置天线的方法，在不影响设备散热的前提下还确保了天线在基于金属板环境下正常工作，并且天线阵列分布形式多样，对无线设备的外观设计没有任何不良影响。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，其特征在于，包括：
PCB板；
框架，呈中心对称形状的长方体，固定在所述PCB板上，顶部不密封；
偶数个金属散热板，对称固定在所述框架的侧边，中间开设有一个缺口；
绝缘基体，填充在所述缺口内；所述绝缘基体为塑料成分；
偶数个天线，与所述金属散热板一一对应，固定在所述绝缘基体上；以及
偶数个同轴馈线，与所述天线一一对应，固定在所述天线上，
其中，所述金属散热板与所述天线之间的距离大于预定距离；所述预定距离为1cm；
所述PCB板，呈长方形，
所述金属散热板，呈长方形，
所述缺口，呈长方形。
2.根据权利要求1所述的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，其特征在于：
其中，所述框架为长方体，
所述金属散热板，数量为两个，对称设置在所述框架的两个相对侧面，
所述天线，数量为两个，与所述金属散热板一一对应，固定在所述绝缘基体上，
所述同轴馈线，数量为两个，与所述天线一一对应，固定在所述天线上。
3.根据权利要求1所述的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，其特征在于：
所述金属散热板，数量为四个，设置在所述框架的四个侧面上，
所述天线，数量为四个，与所述金属散热板一一对应，固定在所述绝缘基体上，
所述同轴馈线，数量为四个，与所述天线一一对应，固定在所述天线上。
4.根据权利要求1所述的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，其特征在于：
其中，所述框架为六棱柱，
所述金属散热板，数量为六个，设置在所述框架的六个侧面上，
所述天线，数量为六个，与所述金属散热板一一对应，固定在所述绝缘基体上，
所述同轴馈线，数量为六个，与所述天线一一对应，固定在所述天线上。
5.根据权利要求1所述的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，其特征在于：
其中，所述天线，具有：
第一辐射单元，竖直设置在所述绝缘基体上；
第二辐射单元，竖直设置在所述第一辐射单元的一侧；
第三辐射单元，竖直设置在所述第一辐射单元的另一侧；
辐射单元水平分支，设置在所述绝缘基体上，垂置于所述第一辐射单元，一端与所述第二辐射单元连接，另一端与所述第三辐射单元连接，中间与所述第一辐射单元连接；
第一接地单元，与所述第一辐射单元平行，竖直设置在所述绝缘基体上；
第二接地单元，与所述第一接地单元平行，竖直设置在所述绝缘基体上；以及
接地单元水平分支，设置在所述绝缘基体上，与所述辐射单元水平分支平行设置，一端与所述第一接地单元相连接，另一端与所述第二接地单元相连接。
6.根据权利要求5所述的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，其特征在于：
其中，所述同轴馈线，具有：
内导体，与所述辐射单元水平分支相连接；
介质层，与所述内导体固定；以及
屏蔽层，与所述接地单元水平分支相连接。
7.根据权利要求5所述的基于金属散热板的WiFi双频段天线阵，其特征在于：
其中，所述辐射单元水平分支与所述接地单元水平分支之间的间隙为1～2mm。
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