CN109088150A - 一种双频天线、无线局域网设备及双频天线的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种双频天线、无线局域网设备及双频天线的制造方法。该双频天线包括导电平面、与该导电平面接合的平滑曲面组件,以及与该平滑曲面组件相连的馈电针。其中,该导电平面用于作为第一天线,收发第一频段的射频信号;该平滑曲面组件用于作为第二天线,收发第二频段的射频信号。该方案中,用作第二天线的曲面组件的表面曲面平滑过渡,电流分布比较均匀,辐射效率比较高。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域,涉及一种双频天线、无线局域网设备及双频天线的制造方法。
背景技术
2.4吉赫兹(GHz)频段和5GHz频段是无线局域网(wireless local area network,WLAN)中常用的两个工作频段。家庭、办公等室内环境中,吸顶安装的WLAN设备(例如无线接入点(access point,AP)的水平覆盖范围是WLAN设备的重要性能指标。IEEE802.11b协议标准移动终端天线的频段范围为2.4GHz~2.4825GHz,中心频率为2.44GHz;IEEE802.11a协议标准移动终端天线工作频段范围为5.15GHz~5.825GHz,中心频率约为5.49GHz。工程上通常以天线的-10dB为天线的工作带宽,工作频段为2.31~2.57GHz,4.66~10GHz,相对带宽分别为10.65%,97%。
宽波束双频(或超宽带)天线可以采用吸顶放置锥形天线,锥形天线具有超宽带特性,在吸顶放置时具有很大的覆盖范围,被广泛用于室内移动通信覆盖应用中。小型化、低剖面锥形天线易于内置于接入点设备机壳中,对于室内环境的吸顶放置的WLAN覆盖极为重要。
公开号为US20120013521A1的美国专利申请公开了一种如图1所示的天线。该天线包括:圆柱面14、与圆柱面同心的水平圆环(12),一对对称的短路针20和22、底部馈电片28及用于把天线固定与金属底板的结构。然而,该结构的天线效率比较低。
发明内容
本申请提供了一种双频天线、无线局域网设备及双频天线的制造方法,能够改善天线爱你的辐射效率。
根据本申请的第一方面,一种双频天线,包括导电平面、与该导电平面接合的平滑曲面组件,以及与该平滑曲面组件相连的馈电针,其中,该导电平面用于作为第一天线,收发第一频段的射频信号;该平滑曲面组件用于作为第二天线,收发第二频段的射频信号。该方案中,用作第二天线的曲面组件的表面曲面平滑过渡,电流分布比较均匀,辐射效率比较高。
可选地,该平滑曲面组件为曲锥面,该曲锥面是由垂直于该导电平面的平面内的二维曲线作为母线的旋转面。
可选地,该曲锥面的母线由方程z=H(2x/D)n确定,其中n为该旋转对称曲锥面的阶次,n>1;H为从该导电平面到该曲锥面底部的垂直距离;D为该曲锥面的开口的直径,x≤D/2。
可选地,该导电平面为环形,该导电平面的内径等于该曲锥面的开口的直径。
可选地,该双频天线还包括短路片,该短路片为导体,该短路片用于将该导电平面连接到地平面。
根据本申请的第二方面,一种双频天线的制造方法,包括:形成作为第一天线的导电平面,该导电平面用于收发第一频段的射频信号;形成作为第二天线且接合到该导电平面的平滑曲面组件,该平滑曲面组件用于收发第二频段的射频信号;形成与所述平滑曲面组件连接的馈电针。该方案中,双频天线的第二天线为平滑曲面组件,该平滑曲面组件的曲面曲率变化平滑,受金属冲压加工延展性限制较小,利于加工。
可选地,该平滑曲面组件为曲锥面,该曲锥面是由垂直于该导电平面的平面内的二维曲线作为母线的旋转面。
可选地,该曲锥面的母线由方程z=H(2x/D)n确定,其中n为该旋转对称曲锥面的阶次,n>1;H为从该导电平面到该曲锥面底部的垂直距离;D为该曲锥面的开口的直径,x≤D/2。
可选地,该方法还包括:形成短路片,该短路片用于将该导电平面连接到地平面。
可选地,将所述馈电针与所述平滑曲面组件连接,包括:将该馈电针焊接到所述平滑曲面组件上。
可选地,所述将所述馈电针接合到该平滑曲面组件上,包括:将该馈电针焊接到所述平滑曲面组件上。
可选地,以上技术方案中的双频天线为无线局域网(wireless local areanetwork,WLAN)天线。
可选地,以上技术方案中的双频天线可以安装到WLAN设备(例如无线接入点(accesspoint,AP)中。
可选地,以上技术方案中,所述第一频段为2.4GHz频段,所述第二频段为5GHz频段。
可选地,以上技术方案中,导电平面接合一个或多个短路片,该短路片用于将该导电平面电连接到地平面上。例如,短路片可以设置在导电平面的边缘,在导电平面的边缘增加短路电阻,可以尽量减少导电平面的面积,或在相同的面积时,作为第一天线的导电平面的谐振频率下降,作为第一天线的导电平面的带宽得以提高。
可选地,以上技术方案中,该导电平面边缘接合2个短路片,该2个短路片对称分布。接合方式可以包括螺纹联接(scyewed joint)、键联接(key joint)、花键联接(splinecoupling)、成形联接(Keyless connection或forming connection)、销联接(cottering)、铆接(riveting)、焊接(welding)、粘接(cementing)和过盈联接(interference fitconnection)等中的一种或多种。
可选地,以上技术方案中,馈电针与平滑曲面组件的底部接合,结合方式可以包括螺纹联接、键联接、花键联接、成形联接、销联接、铆接、焊接、粘接和过盈联接等中的一种或多种。当馈电针焊接在该平滑曲面组件上时,较易于加工。
可选地,以上技术方案中,馈电针是同轴线缆内芯。采用同轴线缆内芯实现馈电功能,可以在馈电网络和辐射部分之间实现良好的隔离,从而在设计时可以相对独立地设计馈电部分和辐射部分;对于指定的模,同轴插座的位置可以由经验确定,以形成良好的阻抗匹配。
可选地,以上技术方案中,导电平面可以工作在横向磁性(英文:transversemagnetic,TM)模式,例如TM02模式。平滑曲面组件经适当调整后可以作为第二天线,收发第二频段的射频信号并为第二频段频域提供适当的阻抗,例如50欧姆。比如第一频段频域是2.4GHz,第二频段频域是5GHz。或者,第一频段频域是5GHz,第二频段频域是2.4GHz。
根据本申请的第三方面,一种无线局域网设备,包括以上技术方案中任一所述的双频天线。可选地,该无线局域网设备为无线接入点AP。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为一种现有技术的WLAN天线的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的双频天线系统示意图;
图3为本发明实施例的旋转对称曲锥面形成示意图;
图4为本发明实施例的双频天线的制造方法。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述。
如图1所示,一种WLAN天线包括圆柱面14、与圆柱面同心的水平圆环12、对称的短路针20和22、底部馈电片28及用于把天线固定于金属底板的结构。该技术方案中,由于圆柱底面32和圆柱柱面14之间有90度弯折突变结构,该突变结构附近的电磁场分布有场强突变,不利于电磁波的均匀分布,进而天线效率较低。天线的底部馈电片28位于圆柱底面和金属底板之间狭小空间,高度极小,不利于焊接,加工难度大。
如图2所示,一种双频天线包括导电平面10、以及与该导电平面10接合的曲面组件12。该导电平面10经适当调整后可以作为第一天线,收发第一频段(frequency band,或者band)的射频信号。该导电平面10可以工作在横向磁性(英文:transverse magnetic,TM)模式,例如TM02模式。曲面组件12经适当调整后可以作为第二天线,收发第二频段的射频信号并为第二频段提供适当的阻抗,例如50欧姆。比如第一频段是2.4GHz,第二频段是5GHz。或者,第一频段是5GHz,第二频段是2.4GHz。导电平面10可以由金属制成。曲面组件12为导电体,比如曲面组件12可以由金属制成。
导电平面10包括第一开孔101。曲面组件12包括开口123和第二开孔122。开口123对应第一开孔101。可选地,开口123与第一开孔101的大小和形状相同,导电平面10与曲面组件12接合时,开口123的边缘与第一开孔101的边缘对准并相连接。曲面组件12的外表面还可以接合馈电针14。
可选地,导电平面10为环形,对导电平面10的调整包括调整导电平面的内径及外径。环形的内缘与曲面组件12的第一开孔101边缘连接。
可选地,所述双频天线可以被安装在地平面(英文:ground plane)16上,该双频天线与地平面16分离且该曲面组件12的与导电平面10相反的一侧朝向地平面16。
可选地,该双频天线的导电平面10接合一个或多个短路片17,该短路片17用于将该导电平面10电连接到地平面16上。例如,短路片17可以设置在导电平面10的边缘,在导电平面10的边缘增加短路电阻,可以尽量减少导电平面的面积,或在相同的面积时,作为天线的导电平面10的谐振频率下降,作为天线的导电平面10的带宽得以提高。
可选地,该短路片17为金属条,该金属条的第一端与导电平面10的接合,该金属条的第二端与平面16接合。可选地,如图3所示,该双频天线的导电平面10边缘接合2个短路片17,该2个短路片17对称分布。可选地,接合方式可以包括螺纹联接(scyewed joint)、键联接(key joint)、花键联接(spline coupling)、成形联接(Keyless connection或formingconnection)、销联接(cottering)、铆接(riveting)、焊接(welding)、粘接(cementing)和过盈联接(interference fit connection)等中的一种或多种。
可选地,该双频天线还包括馈电针14,馈电针14与曲面组件12电连接。可选地,馈电针14是同轴线缆内芯。一般情况下,同轴线的外表插座安装在接地板(比如,印刷电路板)的背面,而同轴线内导体接在天线导体上。对指定的天线模式,同轴馈电点的位置可以由经验去找,以便产生最好的匹配。采用同轴线缆内芯实现馈电功能,可以在馈电网络和辐射部分之间实现良好的隔离,从而在设计时可以相对独立地设计馈电部分和辐射部分;对于指定的模,同轴插座的位置可以由经验确定,以形成良好的阻抗匹配。
可选地,馈电针14在曲面组件12的第二开孔122处电连接到曲面组件12。可选地,馈电针14与曲面组件12的底部接合,结合方式可以包括螺纹联接、键联接、花键联接、成形联接、销联接、铆接、焊接、粘接和过盈联接等中的一种或多种。当馈电针14焊接在曲面组件12上时,较易于加工。
可选地,该曲面组件12可以是曲锥面,曲锥面是指形状类似圆锥台(英文:conicalfrustum)的旋转面(英文:surface of revolution),但曲锥面是平滑的(例如,该曲锥面处处可微)。第一开孔101和开口123为圆形。该曲锥面是由垂直于导电平面10的平面内的二维曲线作为母线的旋转面。如图3所示,在一种实施方式中,该曲锥面的母线(英文:generatrix)由方程z=H(2x/D)n,(0<=x<=D/2)定义,其中n为该母线的阶次,n>1;。H为该旋转对称曲锥面的深度,即H为从导电平面10到该旋转对称曲锥面底部的垂直距离。D为第一开孔101或开口123的直径。x为小于或等于D/2的任意值。调控n的值可以调节旋转对称曲锥面的阶次。改变直径D和深度H中的一个或多个,可以调节旋转对称曲锥面的大小。调节锥面阶次n、直径D和深度H中的一个或多个,可以将作为第二天线的曲面组件12在5GHz频段的阻抗匹配到50欧姆。
如果曲面组件12为圆锥,由于圆锥面在锥点不连续,且馈电点在锥点,锥点附近的电流较大,因此曲面组件12从锥点到锥面的电磁波突变较大。如果曲面组件12为圆柱,圆柱在底面和测面都存在几何上的不连续,电流分布不均匀,电磁波在不连续的地方会有反射。而本申请的曲面结构WLAN双频天线,使用实施例的旋转对称曲锥面进行5GHz频段匹配设计,曲面结构的表面曲面平滑过渡,电流分布比较均匀,辐射效率比较高。另外,本申请实施例的WLAN双频天线的曲面曲率变化平滑,受金属冲压加工延展性限制较小,利于加工。
可选地,导电平面10也可以为其他形状。
可选地,图2的双频天线可以是WLAN天线。该双频天线可以安装到WLAN设备,比如无线接入点AP中。
如图4所示,一种图2所示的双频天线的制造方法,包括:
S41、形成作为第一天线的导电平面10,导电平面10的面积和形状可以调整以适用于收发第一频域的射频信号。可选地,导电平面10为环形,该环形的内环为第一开孔101。
S43、形成作为第二天线的平滑曲面组件12,平滑曲面组件12位于导电平面10的下方。可选地,该平滑曲面组件12为碗形,平滑曲面组件12包括开口123,开口123与第一开孔101对应。可选地,如果第一开孔101为圆形,开口123为圆形,且开口123的直径与第一开孔101的直径相同;当导电平面10与曲面组件12接合时,第一开孔101与开口123匹配。平滑曲面组件12还包括第二开孔122。可选地,第二开孔122位于曲面的底部,与开口123相对。可选地,馈电针14焊接在第二开孔122处。
可选地,S41和S43中的导电平面10和平滑曲面组件12也可以一体成型。
可选地,该方法还可以包括:S47,形成短路片17,该短路片17用于将双频天线电连接到地平面16上。
可选地,该方法还可以包括:将馈电针接合到该曲面组件上。示例性地,在该平滑曲面组件上形成第二开孔,该第二开孔用于该馈电针经由该第二开孔结合到该曲面组件上。示例性地,将该馈电针在该第二开孔处焊接到该第二开孔上。示例性地,该第二开孔位于该曲面组件的底部。可选地,也可以不在曲面组件12上形成该第二开孔,而将馈电针焊接在曲面组件内表面或外表面。可选地,可以将馈电针焊接在曲面组件底部,与开口123相对。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种双频天线,其特征在于,包括导电平面、与该导电平面接合的平滑曲面组件,以及与该平滑曲面组件相连的馈电针,其中,
该导电平面用于作为第一天线,收发第一频段的射频信号;
该平滑曲面组件用于作为第二天线,收发第二频段的射频信号。
2.根据权利要求1所述的双频天线,其特征在于,该平滑曲面组件为曲锥面,该曲锥面是由垂直于该导电平面的平面内的二维曲线作为母线的旋转面。
3.根据权利要求2所述的双频天线,其特征在于,该曲锥面的母线由方程z=H(2x/D)n确定,其中n为该旋转对称曲锥面的阶次,n>1;H为从该导电平面到该曲锥面底部的垂直距离;D为该曲锥面的开口的直径,x≤D/2。
4.根据权利要求3所述的双频天线,其特征在于,该导电平面为环形,该导电平面的内径等于该曲锥面的开口的直径。
5.根据权利要求1-4中任一所述的双频天线,其特征在于,还包括短路片,该短路片为导体,该短路片用于将该导电平面连接到地平面。
6.根据权利要求1-5中任一所述的双频天线,其特征在于,所述第一频段为2.4GHz频段,所述第二频段为5GHz频段。
7.一种双频天线的制造方法,其特征在于,包括:
形成作为第一天线的导电平面,该导电平面用于收发第一频段的射频信号;
形成作为第二天线且接合到该导电平面的平滑曲面组件,该平滑曲面组件用于收发第二频段的射频信号;
将馈电针接合到该平滑曲面组件上。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,该平滑曲面组件为曲锥面,该曲锥面是由垂直于该导电平面的平面内的二维曲线作为母线的旋转面。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,该曲锥面的母线由方程z=H(2x/D)n确定,其中n为该旋转对称曲锥面的阶次,n>1;H为从该导电平面到该曲锥面底部的垂直距离;D为该曲锥面的开口的直径,x≤D/2。
10.根据权利要求7-9中任一所述的方法,其特征在于,还包括:形成短路片,该短路片用于将该导电平面连接到地平面。
11.根据权利要求7-10中任一所述的方法,其特征在于,所述将所述馈电针接合到该平滑曲面组件上,包括:将该馈电针焊接到所述平滑曲面组件上。
12.根据权利要求7-11中任一所述的方法,其特征在于,所述第一频段为2.4GHz频段,所述第二频段为5GHz频段。
13.一种无线局域网设备,其特征在于,包括权利要求1-6中任一所述的双频天线。
14.根据权利要求13所述的无线局域网设备,其特征在于,该无线局域网设备为无线接入点AP。
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