CN109193103B - 一种天线装置及无线路由器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天线装置及无线路由器。所述天线装置包括N个天线对，每一个天线对包括两个偶极子天线，其中两个偶极子天线的极化方向相互垂直，N个天线对的中心位置重合，每一个天线对的两个偶极子天线沿经过中心位置的直线相对布置，且N个天线对中任意两个相邻的偶极子天线的极化方向互相垂直，其中，N为大于1的奇数。根据本发明的实施例，通过设置N个天线对，可以实现天线装置水平方向图的全向辐射。

Description

一种天线装置及无线路由器
技术领域
本发明涉及天线领域，更具体地，本发明涉及一种天线装置及无线路由器。
背景技术
现实生活中，随着手机的普及，上网需求越来越多。WIFI数据速率一直在增加。路由器协议已经从支持单天线的802.11a/b/g转变到支持多输入多输出系统(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)的802.11n/ac。许多路由器已经从仅支持2.4GHz转变成支持2.4GHz和5GHz双频。用于室内覆盖的WIFI无线路由器的性能越来越重要。
由于无线路由器在室内的位置不固定，因此，无线路由器的天线方向图最好是全向的，即，无线路由器天线的水平方向图呈现为360°均匀辐射。但是，即使使用偶极子天线，由于无线路由器内部电路板布局、布线等因素的限制，现有的无线路由器天线的水平方向图较难实现全向辐射。
为此，提出一种用于无线路由器的能够实现全向辐射的天线装置是十分有价值的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够实现水平方向图全向辐射的天线装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种天线装置，包括N个天线对，每一个天线对包括两个偶极子天线，其中所述两个偶极子天线的极化方向相互垂直，所述N个天线对的中心位置重合，每一个天线对的两个偶极子天线沿经过所述中心位置的直线相对布置，且所述N个天线对中任意两个相邻的偶极子天线的极化方向互相垂直，其中，N为大于1的奇数。
可选的是，所述N个天线对中的偶极子天线距所述中心位置的距离相等。
可选的是，所述N个天线对相对于所述中心位置旋转对称设置。
可选的是，所述天线装置还包括与所述偶极子天线一一对应的天线基板，每一个偶极子天线设置在对应的天线基板上。
可选的是，所述天线装置还包括主基板，所述主基板上设置有与每一个偶极子天线一一对应的微带线，所述微带线包括设置在所述主基板的第一表面的馈线、及设置在所述主基板的第二表面的地线，所述馈线用于与对应的偶极子天线的第一振子臂耦合，所述地线用于与对应的偶极子天线的第二振子臂耦合。
可选的是，在所述主基板上还设置有与每一个偶极子天线一一对应的巴伦电路，所述巴伦电路包括设置在所述主基板的第一表面上的第一部分、及设置在所述主基板的第二表面上的第二部分，所述第一部分与对应的馈线连接，所述第二部分与对应的地线连接，且所述第一部分和第二部分通过通孔连接。
可选的是，所述主基板上设置有用于固定每一个天线基板的插槽。
可选的是，所述第一振子臂上设置有第一通孔，所述第一通孔用于与对应的馈线耦合；所述第二振子臂上设置有第二通孔，所述第二通孔用于与对应的地线耦合。
根据本发明的第二方面，提供了一种无线路由器，包括根据本发明第一方面所述的天线装置。
本发明的一个技术效果在于，本实施例通过设置N个天线对，可以实现天线装置水平方向图的全向辐射。
此外，通过采用垂直极化的偶极子天线和水平极化的偶极子天线交错布置，可以实现相邻的偶极子天线之间的隔离，减小相邻的偶极子天线之间的辐射干扰。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明一个实施例提供的天线装置的结构示意图；
图2是本发明一个实施例提供的偶极子天线的结构示意图；
图3a是本发明一个实施例提供的一个天线对的水平方向图；
图3b是本发明一个实施例提供的一个天线对的水平方向图；
图3c是本发明一个实施例提供的一个天线对的水平方向图；
图4是本发明一个实施例提供的主基板的第一表面的结构示意图；
图5是本发明一个实施例提供的主基板的第二表面的结构示意图；
图6是本发明一个实施例提供的天线装置的结构示意图。
附图标记说明：
100-1,100-2，偶极子天线； 110-第一振子臂；
120-第二振子臂； 130-天线基板；
111-第一通孔； 121-第二通孔；
200-主基板； 211-馈线；
212-地线； 221-巴伦电路的第一部分；
222-巴伦电路的第二部分； 223-通孔；
230-插槽； 300-中心位置。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1是根据一个实施例的天线装置的结构示意图。
如图1所示，该天线装置包括N个天线对，其中，N为大于1的奇数。每一个天线对包括两个偶极子天线100-1和100-2，其中两个偶极子天线100-1和100-2的极化方向相互垂直。N个天线对的中心位置300重合，每一个天线对的两个偶极子天线100-1和100-2沿经过中心位置300的直线相对布置，且N个天线对中任意两个相邻的偶极子天线的极化方向互相垂直。
偶极子天线100-1和偶极子天线100-2的极化方向互相垂直。偶极子天线100-1和偶极子天线100-2的结构可以相同，它们的布置方向相互垂直。在本实施例中，“偶极子天线”指的是偶极子天线100-1和偶极子天线100-2。
尽管在图1中示出的三个天线对具有相同的配置(即，它们都包括两个偶极子天线100-1和100-2)，但是，本领域技术人员应当理解，不同天线对中的偶极子天线可以是不同的。
偶极子天线可以是单频天线，也可以是双频天线。如图2所示，偶极子天线通常包括两个振子臂110和120，即第一振子臂110和第二振子臂120。第一振子臂110和第二振子臂120的长度可以相等。
为了减小偶极子天线的尺寸，进而减小天线装置的尺寸，偶极子天线的两个振子臂110、120例如可以但不限于是如图2所示的L型。此时，可以是使得L型振子臂的拐点位于L型振子臂总长度的1/2的位置上，这样，可以进一步减小偶极子天线的尺寸。
在另外的实施例中，偶极子天线的两个振子臂也可以是蛇形(图中未示出)。
一个天线对中的两个偶极子天线的极化方向相互垂直，即一个天线对中包括一个垂直极化的偶极子天线100-1和一个水平极化的偶极子天线100-2。
一个天线对的方向图可以是如图3a所示，其中，31a为垂直极化的偶极子天线的水平方向图，32a为水平极化的偶极子天线的水平方向图。天线方向图是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强(归一化模值)随方向变化的图形。
N个天线对的中心位置300重合。在这里，每一个天线对的两个偶极子天线100-1、100-2沿经过中心位300的直线相对布置。天线对的中心位置300可以是该天线对的两个偶极子天线100-1、100-2中间的位置。
在图1中，对于任意一个偶极子天线而言，与其相邻的两个偶极子天线对其辐射干扰最大。在本实施例中，N个天线对中任意两个相邻的偶极子天线的极化方向互相垂直，即垂直极化的偶极子天线100-1和水平极化的偶极子天线100-2交错布置，可以使得任意一个垂直极化的偶极子天线相邻的两个偶极子天线为水平极化的偶极子天线，任意一个水平极化的偶极子天线相邻的两个偶极子天线为垂直极化的偶极子天线。这样，可以实现相邻的偶极子天线之间的隔离，减小相邻的偶极子天线之间的辐射干扰。
本实施例通过设置N个天线对，可以实现天线装置水平方向图的全向辐射。通过采用垂直极化的偶极子天线和水平极化的偶极子天线交错布置，可以实现相邻的偶极子天线之间的隔离，减小相邻的偶极子天线之间的辐射干扰。
在一个例子中，如图1所示，N个天线对中的偶极子天线100-1、100-2距中心位置300的距离可以相等。那么，N个天线对中的偶极子天线100-1、100-2位于同一以中心位置300为圆心的圆周上。
在一个例子中，如图1所示，N个天线对可以相对于中心位置旋转对称设置。任意两个相邻的偶极子天线相对于中心位置的夹角为
Figure GDA0003035196400000051
例如，该天线装置中包括如图1所示的3个天线对，这3个天线对的水平方向图分别如图3a、图3b和图3c所示。其中，31a为垂直极化的偶极子天线的水平方向图，32a为水平极化的偶极子天线的水平方向图。31b为垂直极化的偶极子天线的水平方向图，32b为水平极化的偶极子天线的水平方向图。31c为垂直极化的偶极子天线的水平方向图；32c为水平极化的偶极子天线的水平方向图。
由于采用垂直极化的偶极子天线和水平极化的偶极子天线交错布置，可以实现相邻的偶极子天线之间的隔离，减小相邻的偶极子天线之间的辐射干扰。因此，该天线装置的水平方向图则可以是31a、32a、31b、32b、31c、32c的叠加。
在本实施例中的，天线装置就实现了水平方向图的全向辐射。
图2为本发明一个实施例中提供的偶极子天线的结构示意图。如图2所示，该天线装置还包括与偶极子天线一一对应的天线基板130，每一个偶极子天线设置在对应的天线基板130上。
具体地，天线基板可以是印刷电路板使用的FR4基板。偶极子天线可以印刷在对应的天线基板上，也可以认为是偶极子天线的两个振子臂110、120印刷在对应的天线基板上。这可以减小偶极子天线的尺寸。
偶极子天线的两个振子臂110、120可以印刷在天线基板130的同一表面上，偶极子天线的两个振子臂110、120也可以是分别印刷在天线基板130的不同表面上。
在N个天线对相对于中心位置300旋转对称设置的情况下，2*N个天线基板130相对于中心位置300旋转对称设置。
如图4和图5所示，该天线装置还包括主基板200，主基板200上设置有与每一个偶极子天线一一对应的微带线。微带线包括设置在主基板的第一表面的馈线211、及设置在主基板的第二表面的地线212，馈线211用于与对应的偶极子天线的第一振子臂110耦合，地线212用于与对应的偶极子天线的第二振子臂120耦合。
本实施例中的耦合的方式例如可以是通过焊接等方式实现的电连接，也可以是通过无线方式实现馈线与对应的第一振子臂之间、及地线与对应的第二振子臂之间的能量传输。
进一步地，在N个天线对相对于中心位置300旋转对称设置的情况下，2*N个微带线也可以是相对于中心位置旋转对称设置。
如图4和图5所示，主基板200上还设置有与每一个偶极子天线一一对应的巴伦电路。巴伦电路包括设置在主基板的第一表面上的第一部分221、及设置在主基板的第二表面上的第二部分222，第一部分221与对应的馈线211连接，第二部分222与对应的地线212连接，且第一部分221和第二部分222通过通孔223连接。
巴伦电路为平衡－不平衡变换器。偶极子天线属于平衡型天线，而天线的馈电线一般都是同轴电缆，属不平衡传输线，若将其直接连接，则同轴电缆的外皮就有高频电流流过，外皮有高频电流流过势必有辐射分量，甚至影响天线的极化方向(对于水平极化的偶极子天线，竖直的同轴电缆线的外皮有电流，会影响该偶极子天线的水平极化的纯度)。因此，在天线和电缆之间加入平衡-不平衡转换器，可以把流入电缆屏蔽层外部的电流扼制掉，也就是说把从振子流过电缆屏蔽层外皮的高频电流截断。巴伦电路还可以在差分信号与单端信号之间互相转换。巴伦电路还可以实现阻抗变化的作用。
本实施例中，通过将巴伦电路设置在主基板200上，也可以进一步减小天线装置的尺寸。
进一步地，在N个天线对相对于中心位置300旋转对称设置的情况下，2*N个巴伦电路也可以是相对于中心位置300旋转对称设置。
如图4和图5所示，主基板200上还可以设置有用于固定每一个天线基板的插槽230。将天线基板130插入对应的插槽230内，来实现天线基板130上的第一振子臂110与对应的馈线211之间的耦合、及天线基板130上的第二振子臂120与对应的地线212之间的耦合，可以使得天线基板上的第一振子臂与对应的馈线之间的耦合、及天线基板上的第二振子臂与对应的地线之间的耦合更加稳定。
在一个例子中，如图2和图6所示，可以是第一振子臂110上设置有第一通孔111，第一通孔111用于与对应的馈线211耦合；第二振子臂120上设置有第二通孔121，第二通孔121用于与对应的地线212耦合。
如图6所示，第一通孔111设置第一振子臂110上靠近第二振子臂120的一端。
例如，可以通过焊接实现第一通孔111与对应的馈线211之间的连接，进而使得第一振子臂110与对应的馈线211耦合连接；通过焊接实现第二通孔121与对应的地线212之间的连接，进而使得第二振子臂120与对应的地线212耦合连接。
通过本实施例的天线基板与主基板之间的组装方式，可以提供天线装置的组装效率。
本发明还提供了一种无线路由器，该无线路由器包括上述实施例提供的天线装置。
本实施例通过设置N个天线对，可以实现无线路由器水平方向图的全向辐射。通过采用垂直极化的偶极子天线和水平极化的偶极子天线交错布置，可以实现相邻的偶极子天线之间的隔离，减小相邻的偶极子天线之间的辐射干扰。
上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种天线装置，其特征在于，包括N个天线对，每一个天线对包括两个偶极子天线，其中所述两个偶极子天线的极化方向相互垂直，所述N个天线对的中心位置重合，每一个天线对的两个偶极子天线沿经过所述中心位置的直线相对布置，且所述N个天线对中任意两个相邻的偶极子天线的极化方向互相垂直，其中，N为大于1的奇数；所述N个天线对相对于所述中心位置旋转对称设置，且任意两个相邻的偶极子天线相对于所述中心位置的夹角为
Figure FDA0003295340160000011
所述天线装置还包括主基板、以及与所述偶极子天线一一对应的天线基板，所述主基板上设置有用于固定每一个天线基板的插槽；每一个偶极子天线设置在对应的天线基板上。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述N个天线对中的偶极子天线距所述中心位置的距离相等。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述主基板上设置有与每一个偶极子天线一一对应的微带线，所述微带线包括设置在所述主基板的第一表面的馈线、及设置在所述主基板的第二表面的地线，所述馈线用于与对应的偶极子天线的第一振子臂耦合，所述地线用于与对应的偶极子天线的第二振子臂耦合。
4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，在所述主基板上还设置有与每一个偶极子天线一一对应的巴伦电路，所述巴伦电路包括设置在所述主基板的第一表面上的第一部分、及设置在所述主基板的第二表面上的第二部分，所述第一部分与对应的馈线连接，所述第二部分与对应的地线连接，且所述第一部分和第二部分通过通孔连接。
5.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述第一振子臂上设置有第一通孔，所述第一通孔用于与对应的馈线耦合；所述第二振子臂上设置有第二通孔，所述第二通孔用于与对应的地线耦合。
6.一种无线路由器，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任一项所述的天线装置。
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