CN106450754B - 无线接入设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种无线接入设备，属于无线网络技术领域。无线接入设备包括：设备本体，并排设置于所述设备本体外表面的多个天线单元和设置于所述设备本体内部的射频电路，所述多个天线单元中的每个天线单元分别与所述射频电路连接；所述每个天线单元上设置有天线振子，相邻天线振子在对应天线单元上的设置区域不重合。通过将相邻天线单元的天线振子设置在天线单元不相重合的区域，提高了相邻天线单元之间的隔离度，缩短了无线接入设备相邻天线的设置距离，使得可以无线接入设备可以在较小体型下便可实现多个同频天线的并排设计，同时降低了制作成本。

Description

无线接入设备
技术领域
本公开涉及无线网络技术领域，尤其涉及一种无线接入设备。
背景技术
随着无线网络技术的发展，通过采用MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)技术在无线接入设备(比如无线路由器等)上设置多个外置的同频天线，利用多个同频天线对信号的叠加作用，可以提高无线接入设备的覆盖面积以及网络连接速度。
以无线路由器为例，为了保证路由器多个同频天线之间的信号不互相干扰，相邻同频天线的隔离度需要小于-25dB，这样一般通用的设计便要求路由器相邻同频天线间的距离大于1个波长。例如，当同频天线的工作频率为2.45GHz时，该工作频率在空气介质中的1个波长为122.25毫米，则路由器相邻两个同频天线之间的距离需要大于122.25毫米。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种无线接入设备，所述技术方案如下：
根据本公开实施例的一方面，提供一种无线接入设备，包括：
设备本体，并排设置于所述设备本体外表面的多个天线单元和设置于所述设备本体内部的射频电路，所述多个天线单元中的每个天线单元分别与所述射频电路连接；
所述每个天线单元上设置有天线振子，相邻天线振子在对应天线单元上的设置区域不重合。
通过将相邻天线单元的天线振子设置在天线单元不相重合的区域，提高了相邻天线单元之间的隔离度，缩短了无线接入设备相邻天线的设置距离，使得可以无线接入设备可以在较小体型下便可实现多个同频天线的并排设计，同时降低了制作成本。
在一种可能的实现方式中，所述射频电路上设置有多个射频接口，所述多个射频接口中至少两个射频接口与所述多个天线单元中的至少两个天线单元错位连接。
在一种可能的实现方式中，所述射频电路上依次设置有射频接口121、射频接口122、射频接口123和射频接口124，所述多个天线单元包括天线单元11a、天线单元11b、天线单元11c和天线单元11d，所述射频接口121与所述天线单元11a连接，所述射频接口122与所述天线单元11c连接，所述射频接口123与所述天线单元11d连接，所述射频接口124与所述天线单元11b连接。
通过将多个天线单元与射频电路的多个射频接口进行错位连接，能够最大程度上保证与终端进行信号传输的不同天线单元之间的隔离度，提升了无线接入设备的天线性能。
在一种可能的实现方式中，所述每个天线单元均采用板状结构。通过采用板状结构，可以简化天线单元的制作工序。
在一种可能的实现方式中，每个天线振子设置于对应天线单元上表面积最大的侧表面。
在一种可能的实现方式中，将所述多个天线单元中位于两侧的两个天线单元分别称为第一天线单元和第二天线单元，将设置于所述第一天线单元和所述第二天线单元之间的天线单元称为多个第三天线单元，所述第一天线单元和所述第二天线单元分别纵向设置，所述多个第三天线单元分别横向设置；所述第一天线单元的天线振子设置于远离所述第二天线单元的侧表面，所述第二天线单元的天线振子设置于远离所述第一天线单元的侧表面，所述多个第三天线单元中相邻两个第三天线单元上的天线振子分别设置于不同侧表面。
通过将不同的天线单元采用不同的方向设置，相邻天线单元上的天线振子分别面向空间中不同的方向，使得相邻天线单元相互正交，进一步的提高了相邻天线单元之间的隔离度，并且相邻天线单元在各自天线振子面向的方向上的天线增益最大，提高了无线接入设备在各个方向上的覆盖范围以及提高在各个方向上的信号质量。
在一种可能的实现方式中，所述第一天线单元的第一侧表面相对的第二侧表面上设置有第一绝缘体，所述第一绝缘体在所述第一天线单元上的设置区域覆盖所述第一天线单元的天线振子在所述第一天线单元上的设置区域；所述第二天线单元的第一侧表面相对的第二侧表面上设置有第二绝缘体，所述第二绝缘体在所述第二天线单元上的设置区域覆盖所述第二天线单元的天线振子在所述第二天线单元上的设置区域。
通过在天线单元上与天线振子对应的位置设置绝缘体，使得相邻两个天线单元之间的等效波长变小，从而使得相邻两个天线单元在较小距离下，便可以保证二者之间的隔离度，进一步缩短了无线接入设备相邻两个天线单元之间设置的距离。此外，采用绝缘体还可以对天线单元起到固定作用，提高了天线单元的牢固性，使得天线单元不易损坏。
在一种可能的实现方式中，所述第一绝缘体和所述第二绝缘体均采用橡胶材料。通过采用橡胶材料，可以最大程度上缩短相邻天线单元之间的等效波长，进而缩短相邻天线单元之间设置的距离。
在一种可能的实现方式中，所述第一绝缘体和所述第二绝缘体的厚度均在2毫米至5毫米之间。例如，所述第一绝缘体和所述第二绝缘体的厚度可以均为3毫米。通过限定绝缘体的厚度，可以在满足缩短相邻天线单元之间的距离的同时，有利于简化制作工序，且使得无线接入设备的外观设计更加协调。
在一种可能的实现方式中，所述每个天线单元的宽度在6毫米至12毫米之间。例如，所述每个天线单元的宽度可以为10毫米。通过限定天线单元的宽度，使得天线振子的结构可以保证天线的性能，同时有利于简化制作工序，且使得无线接入设备的外观设计更加协调。
在一种可能的实现方式中，所述每个天线单元均为双频天线。
在一种可能的实现方式中，所述多个天线单元的个数为4。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过将相邻天线单元的天线振子设置在天线单元不相重合的区域，提高了相邻天线单元之间的隔离度，缩短了无线接入设备相邻天线的设置距离，使得可以无线接入设备可以在较小体型下便可实现多个同频天线的并排设计，同时降低了制作成本。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种无线接入设备部分结构的侧视图。
图2是图1所示的无线接入设备的俯视图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种天线振子的结构示意图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种无线接入设备部分结构的侧视图。
图5是图4所示的无线接入设备的俯视图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种无线接入设备的部分结构侧视图。
图7是根据一示例性实施例示出的一种射频电路与天线单元的连接示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种无线接入设备部分结构的侧视图，参见图1，该无线接入设备可以是无线路由器、AP(Access Point，接入点)设备等，该无线接入设备包括设备本体10，多个天线单元11和射频电路(图中未示出)。
其中，多个天线单元11并排设置于设备本体10的外表面，射频电路设置于设备本体10的内部，该多个天线单元11中的每个天线单元11分别与射频电路连接。
其中，设备本体10的外表面可以包括4个侧面101、1个底面和1个顶面102，图1中仅以设备本体10为长方体结构、多个天线单元并排设置于设备本体10的侧面101为例示出，本公开实施例对此不作限定。
其中，多个天线单元11的个数可以为4个或4个以上，比如5个、6个、7个、8个等，图1中仅以4个天线单元为例示出，本公开实施例对此不作限定。
其中，每个天线单元11可以采用转动轴与设备本体10的外表面连接，通过转动轴，天线单元11能够以与设备本体10的连接点为基准点进行不同角度的转动，使得天线单元11能够垂直或者平行于设备本体10顶面102设置，或者天线单元11与设备本体10顶面102呈一定角度设置，本公开实施例对此不作限定，图1中仅以每个天线单元11均垂直于设备本体10的顶面102设置为例示出。
为了便于解释说明，本公开实施例中将多个天线单元11的排列方向称为横向方向(如图1中X轴所示的方向)，将设置有天线单元11的侧面(或顶面)中与横轴方向垂直的方向称为纵向方向(如图1中Y轴所示的方向)，将与该横向方向与纵向方向均垂直的方向称为Z轴方向(如图1中Z轴所示的方向)。
天线单元：
如图1所示，每个天线单元11均可以采用板状结构，比如，每个天线单元11均可以为PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)印制板。当然，天线单元11还可以采用圆柱形结构或者椭圆柱形结构，本公开实施例对此不作限定，图1中仅以天线单元11采用板状结构为例示出。需要说明的是，在实际制作过程中，每个天线单元11的外部还可以包裹有具有指定形状的外壳，以对天线单元进行保护。
当天线单元11采用板状结构时，天线单元11的横截面上的长边所对应表面可以称作天线单元11的两个侧表面110。需要说明的是，天线单元11的横截面可以是一个多边形，该两个侧表面110是指天线单元11中面积较大的一对表面，该对表面可以互相平行。每个天线单元11的宽度D1可以在6毫米至12毫米之间，例如，每个天线单元的宽度可以为10毫米。通过限定天线单元的宽度，使得天线振子的结构可以保证天线的性能，同时有利于简化制作工序，且使得无线接入设备的外观设计更加协调。
在本公开实施例中，将沿X轴正方向设置的天线单元11依次称为天线单元11a、天线单元11b、天线单元11c和天线单元11d。当天线单元11采用板状结构时，每个天线单元11均可以横向设置，即沿图1所示的X轴方向采用“一”字设置。如图1所示的4个天线单元按照“一一一一”的方式设置，如图2为图1的俯视图，从图2中可以明显看出该4个天线单元“一一一一”的设置方式。
在本公开实施例中，多个天线单元11的高度可以相同也可以不同，为了简化制作工序，提高制作效率，可以将该多个天线单元11设计成相同的高度。
每个天线单元11可以均为单频天线或者均为多频天线，其中，多频天线可以为双频天线或者三频天线等，本公开实施例对此不作限定。比如，当多频天线为双频天线时，对于WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)2.4G频段和WiFi 5G频段来说，每个天线单元11可以均支持某一个频段(如2.4G频段或5G频段)，或者同时支持两个频段(2.4G频段和5G频段)。
天线振子：
每个天线单元11上均设置有天线振子13，相邻两个天线振子在对应天线单元上的设置区域不重合。其中，非相邻的两个天线振子在对应天线单元11上的设置区域可以重合也可以不重合，本公开实施例对此不作限定。其中，天线振子13可以印刷至天线单元11上。
通过将相邻天线单元的天线振子错位设置在天线单元的不同区域，使得相邻天线单元之间的同频信号干扰小，增强了相邻天线单元的隔离度，缩短了相邻天线单元设置的距离。
由于相邻两个天线振子在对应天线单元上的设置区域之间的间距越大，相邻两个天线单元的隔离效果越好，因此，实际设计过程中可以将相邻两个天线振子中的一个天线振子尽量靠近其所在天线单元的顶部设置，另一个天线振子尽量靠近其所在天线单元的底部设置。例如，可以将天线单元11分为上半部分和下半部分，相邻两个天线振子13中的一个天线振子13可以设置在对应天线单元11的上半部分，另一个天线振子13可以设置在对应天线单元11的下半部分。
当天线单元11采用板状结构时，天线振子13设置在对应天线单元11的侧表面110。为了便于区分，本公开实施例中将天线单元11中设置有天线振子的侧表面称为第一侧表面110a，与第一侧表面相对的侧表面称为第二侧表面110b。
如图1所示，天线单元11a的天线振子设置于天线单元11a第一侧表面的上半部，天线单元11b的天线振子设置于天线单元11b第一侧表面的下半部，天线单元11c的天线振子设置于天线单元11c第一侧表面的上半部，天线单元11d的天线振子设置于天线单元11d第一侧表面的下半部。
其中，每个天线振子13可以是单频天线振子，对应的天线单元11即为单频天线，每个天线振子13也可以是双频天线振子，对应的天线单元11即为双频天线，本公开实施例对此不作限定。
图3所示为一种天线振子的结构示意图，该天线振子13为双频天线振子，参见图3，该天线振子可以包括一个共用矩形区域130和具有4个分叉的爪形结构131，该爪形结构131中包括一个水平部分两个较长垂直部分和两个较短垂直部分，其中，两个较长垂直部分在两个较短垂直部分的外侧，两个较长垂直部分和水平部分组成WiFi 5G频段的天线枝节，两个较短垂直部分和水平部分组成WiFi 2.4G频段的天线枝节。此外，该水平部分的中心位置设置有一个馈电点132，共用矩形区域130的底部中心位置也设置有一个馈电点130。
需要说明的是，天线振子13还可以采用其他结构，本公开实施例对此不作限定。
多个天线单元采用不同方向设置：
为了进一步提高相邻两个天线单元之间的隔离度，以缩短相邻同频天线单元间的距离，还可以将每个天线单元11采用不同方向设置，本公开实施例中并排设置的多个天线单元11中位于两侧的两个天线单元分别称为第一天线单元和第二天线单元，将设置于第一天线单元和第二天线单元之间的天线单元称为多个第三天线单元。
其中，当天线单元11采用板状结构时，第一天线单元和第二天线单元分别纵向设置，多个第三天线单元分别横向设置。第一天线单元的天线振子设置于远离第二天线单元的侧表面，第二天线单元的天线振子设置于远离第一天线单元的侧表面，多个第三天线单元中相邻两个第三天线单元上的天线振子分别设置于不同侧表面。
仍以4个天线单元为例，参见图4所示的接入设备部分结构的侧视图，两侧的天线单元11a(第一天线单元)和天线单元11d(第二天线单元)分别纵向设置，即与图4所示的X轴垂直采用“1”字设置，中间的天线单元11b和天线单元11c(第三天线单元)分别横向设置，即沿图4所示的X轴方向采用“一”字设置，使得4个天线单元按照“1一一1”的方式设置。图5为图4的俯视图，从图5中可以明显看出该4个天线单元“1一一1”的设置方式。
其中，如图4所示，天线单元11a的天线振子设置于天线单元11a的左侧表面(X轴负方向所指示的侧表面)，天线单元11d的天线振子设置于天线单元11d的右侧表面(X轴正方向所指示的侧表面)，天线单元11b的天线振子设置于天线单元11b的Y轴负方向所指示的侧表面，天线单元11c的天线振子设置于天线单元11c的Y轴正方向所指示的侧表面。
通过将不同的天线单元采用不同的方向设置，相邻天线单元上的天线振子分别面向空间中不同的方向，使得相邻天线单元相互正交，进一步的提高了相邻天线单元之间的隔离度，并且相邻天线单元在各自天线振子面向的方向上的天线增益最大，提高了无线接入设备在各个方向上的覆盖范围以及提高在各个方向上的信号质量。
第一天线单元和第二天线单元上设置有绝缘体：
为了进一步提高相邻两个天线单元之间的隔离度，以缩短相邻同频天线单元间的距离，第一天线单元的第一侧表面相对的第二侧表面上设置有第一绝缘体，第一绝缘体在第一天线单元上的设置区域覆盖第一天线单元的天线振子在第一天线单元上的设置区域；第二天线单元的第一侧表面相对的第二侧表面上设置有第二绝缘体，第二绝缘体在第二天线单元上的设置区域覆盖第二天线单元的天线振子在第二天线单元上的设置区域。
其中，第一绝缘体在第一天线单元上的设置区域可以大于或者等于天线振子在第一天线单元上的设置区域，第二绝缘体在第二天线单元上的设置区域可以大于或者等于天线振子在第二天线单元上的设置区域。
其中，第一绝缘体和第二绝缘体可以均采用橡胶材料，当然也可以采用其它材料，本公开实施例对此不作限定。其中，第一绝缘体和第二绝缘体的厚度D2可以均在2毫米至5毫米之间，例如，第一绝缘体和第二绝缘体的厚度可以均为3毫米。需要说明的是，第一绝缘体和第二绝缘体采用的材料和二者的厚度可以相同也可以不相同，本公开实施例对此不作限定。当然，还可以仅在第一天线单元和第二天线单元中任一个天线单元上采用上述方式设置绝缘体。通过限定绝缘体的厚度，可以在满足缩短相邻天线单元之间的距离的同时，有利于简化制作工序，且使得无线接入设备的外观设计更加协调。
仍以4个天线单元为例，如图6所示的天线单元11a(第一天线单元)和天线单元11d(第二天线单元)上分别设置有绝缘体14和绝缘体15，由图6可以看出，绝缘体14的宽度等于天线单元11a的宽度，在天线单元11a上，绝缘体14在第二侧表面上的设置区域与天线振子在第一侧表面上的设置区域相对，且沿X轴进行透视可以看出绝缘体14的设置区域覆盖了天线振子的设置区域。绝缘体15的设置方式与绝缘体14同理，在此不做赘述。
通过在天线单元上与天线振子对应的位置设置绝缘体，使得相邻两个天线单元之间的等效波长变小，从而使得相邻两个天线单元在较小距离下，便可以保证二者之间的隔离度，进一步缩短了无线接入设备相邻两个天线单元之间设置的距离。此外，采用绝缘体还可以对天线单元起到固定作用，提高了天线单元的牢固性，使得天线单元不易损坏。
射频电路：
射频电路设置在无线接入设备内部的主板上，该射频电路上可以设置有多个射频接口，该多个射频接口中至少两个射频接口与多个天线单元11中的至少两个天线单元错位连接。
其中，射频接口可以通过同轴线与天线单元11连接。多个射频接口的个数可以为4个或者4个以上，比如6个、8个等。以4个射频接口和4个天线单元为例，图7示出了一种射频电路与天线单元的连接示意图，如图7所示，该4个射频接口按照图示由上到下依次为射频接口121、射频接口122、射频接口123和射频接口124，对应的4个天线单元11的排列顺序为天线单元11a、天线单元11b、天线单元11c和天线单元11d，则，该4个射频接口与该4个天线单元的连接方式可以为：射频接口121连接天线单元11a，射频接口122连接天线单元11c，射频接口123连接天线单元11d，射频接口124连接天线单元11b。
需要说明的是，在实际应用过程中，根据终端支持天线个数的不同，无线接入设备会按照射频接口的排列顺序，选取相应个数的天线与终端之间进行信号传输。例如，当终端仅支持1个天线时，无线接入设备则选取与射频接口1连接的一支天线进行信号传输，当终端支持两个天线时，无线接入设备则选取与射频接口121和射频接口122连接的两支天线进行信号传输，当终端支持三个天线时，无线接入设备则选取与射频接口121、射频接口122和射频接口123连接的三支天线进行信号传输，以此类推。其中，终端可以为手机、平板电脑等支持无线功能的设备。
采用图7所示的连接方式，对应支持不同个数天线的终端，用于与终端进行信号传输的天线单元的情况如表1所示。
表1
其中，1*1表示终端支持1个天线，2*2表示终端支持2个天线，3*3和4*4同理。
通过将多个天线单元与射频电路的多个射频接口进行错位连接，能够最大程度上保证与终端进行信号传输的不同天线单元之间的隔离度，提升了无线接入设备的天线性能。
在本公开实施例中，采用上述方式设计的无线接入设备，在典型的2.4G WiFi系统里，在保证相邻同频天线隔离度小于-25dB的同时，使得相邻同频天线的设计间距可以小于60毫米(低于二分之一个波长的长度)，在现有设计的基础上极大的缩短了相邻同频天线的设计间距，实现了在较小体型的无线接入设备上，并排设置多个同频天线，并降低了制作成本。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (13)

1.一种无线接入设备，其特征在于，包括：
设备本体，并排设置于所述设备本体外表面的多个天线单元和设置于所述设备本体内部的射频电路，所述多个天线单元中的每个天线单元分别与所述射频电路连接；
所述每个天线单元上设置有天线振子，相邻天线振子在对应天线单元上的设置区域不重合；
将所述多个天线单元中位于两侧的两个天线单元分别称为第一天线单元和第二天线单元，将设置于所述第一天线单元和所述第二天线单元之间的天线单元称为多个第三天线单元，
所述第一天线单元和所述第二天线单元分别纵向设置，所述多个第三天线单元分别横向设置；
所述第一天线单元的天线振子设置于远离所述第二天线单元的侧表面，所述第二天线单元的天线振子设置于远离所述第一天线单元的侧表面，所述多个第三天线单元中相邻两个第三天线单元上的天线振子分别设置于不同侧表面。
2.根据权利要求1所述的无线接入设备，其特征在于，所述射频电路上设置有多个射频接口，所述多个射频接口中至少两个射频接口与所述多个天线单元中的至少两个天线单元错位连接。
3.根据权利要求2所述的无线接入设备，其特征在于，所述射频电路上设置有4个射频接口，依次为第一个射频接口、第二个射频接口、第三个射频接口和第四个射频接口，所述多个天线单元包括4个天线单元，依次为第一个天线单元、第二个天线单元、第三个天线单元和第四个天线单元，
所述第一个射频接口与所述第一个天线单元连接，所述第二个射频接口与所述第三个天线单元连接，所述第三个射频接口与所述第四个天线单元连接，所述第四个射频接口与所述第二个天线单元连接。
4.根据权利要求1所述的无线接入设备，其特征在于，所述每个天线单元均采用板状结构。
5.根据权利要求4所述的无线接入设备，其特征在于，每个天线振子设置于对应天线单元上表面积最大的侧表面。
6.根据权利要求1所述的无线接入设备，其特征在于，
所述第一天线单元的第一侧表面相对的第二侧表面上设置有第一绝缘体，所述第一绝缘体在所述第一天线单元上的设置区域覆盖所述第一天线单元的天线振子在所述第一天线单元上的设置区域；
所述第二天线单元的第一侧表面相对的第二侧表面上设置有第二绝缘体，所述第二绝缘体在所述第二天线单元上的设置区域覆盖所述第二天线单元的天线振子在所述第二天线单元上的设置区域。
7.根据权利要求6所述的无线接入设备，其特征在于，所述第一绝缘体和所述第二绝缘体均采用橡胶材料。
8.根据权利要求6所述的无线接入设备，其特征在于，所述第一绝缘体和所述第二绝缘体的厚度均在2毫米至5毫米之间。
9.根据权利要求8所述的无线接入设备，其特征在于，所述第一绝缘体和所述第二绝缘体的厚度均为3毫米。
10.根据权利要求1所述的无线接入设备，其特征在于，所述每个天线单元的宽度在6毫米至12毫米之间。
11.根据权利要求10所述的无线接入设备，其特征在于，所述每个天线单元的宽度为10毫米。
12.根据权利要求1所述的无线接入设备，其特征在于，所述每个天线单元均为单频天线或多频天线。
13.根据权利要求1所述的无线接入设备，其特征在于，所述多个天线单元的个数为4。
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