CN111900531A - 一种cpe电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种CPE电子设备，该CPE电子设备包括CPE主体结构以及安装于CPE主体结构的至少两个LTE天线单元、至少两个WiFi天线单元和至少两组5G天线，每组5G天线包括至少一个5G天线单元；LTE天线单元环绕CPE主体结构的高度方向均匀分布且处于垂直于CPE主体结构高度方向的第一平面；WiFi天线单元环绕CPE主体结构的高度方向均匀分布且处于垂直于CPE主体结构高度方向的第二平面；5G天线环绕CPE主体结构的高度方向均匀分布且处于垂直于CPE主体结构高度方向的第三平面，第三平面位于第一平面和第二平面之间。该CPE电子设备可以满足较高的天线隔离度与天线波束空间覆盖范围兼容的要求。

Description

一种CPE电子设备
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种CPE电子设备。
背景技术
随着3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)R15标准的冻结，标志着5G(5th-Generation，第五代移动通信技术)第一个完整版标准已经形成，5G技术目前已进入到研发试验与产业化的关键阶段。未来网络必须能够针对不同服务等级和性能要求，高效地提供各种新服务。除了手持终端产品外，其它行业对于高速率、低时延的无线网络产品需求同样迫切。
5G CPE(Customer Premise Equipment，客户终端设备)可将高速5G信号转换成Wi-Fi等信号，为用户提供无线宽带接入服务。5G CPE可以作为一种中继形态实现扩大组网范围、中继上网等功能，并且可以作为边缘计算的承载设备，可用于高清视频直播、AR(Augmented Reality，增强现实技术)/VR(Virtual Reality，虚拟现实技术)、手持终端在线游戏等。此外，5G CPE还有望与垂直行业应用相结合，在智慧医疗、智慧家庭、智慧城市等更多领域发挥重要作用。
作为中继设备，5G CPE可以实现上行连接4G和5G基站，下行连接多个Wi-Fi设备，因此对天线性能提出较高要求。考虑到产品的小型化和低成本等因素，设计一种布局合理、高隔离度、低成本和安装方便的MIMO(Multi Input Multi Output，多输入多输出)天线成为产品设计的关键问题。目前这类5G天线无法满足高速率通信和多频段兼容的需求。
发明内容
本发明实施例提供了一种CPE电子设备，用于满足较高的天线隔离度与天线波束空间覆盖范围兼容的要求。
第一方面，本发明实施例提供了一种CPE电子设备，包括：CPE主体结构以及安装于所述CPE主体结构的至少两个LTE天线单元、至少两个WiFi天线单元和至少两组5G天线，每组所述5G天线包括至少一个5G天线单元；
所述至少两个LTE天线单元环绕所述CPE主体结构的高度方向均匀分布，且所述至少两个LTE天线单元处于垂直于所述CPE主体结构高度方向的第一平面；
所述至少两个WiFi天线单元环绕所述CPE主体结构的高度方向均匀分布，且所述至少两个WiFi天线单元处于垂直于所述CPE主体结构高度方向的第二平面；
所述至少两组5G天线环绕所述CPE主体结构的高度方向均匀分布，且所述至少两组5G天线处于垂直于所述CPE主体结构高度方向的第三平面，所述第三平面位于所述第一平面和所述第二平面之间。
上述CPE电子设备将至少两个LTE天线单元、至少两个WiFi天线单元和至少两组5G天线均匀排布在CPE主体结构上，可以保证天线360°全角度接收；在保证整体尺寸较小的同时，降低了同一频段以及不同制式不同频段下天线的互耦，实现了较高的天线隔离度并兼顾了天线波束空间覆盖范围，解决了小空间环境下多制式MIMO天线的隔离度和空间覆盖问题。
可选地，每组所述5G天线包括两个垂直分布的5G天线单元垂直分布，且，每个5G天线单元与所述第三平面之间的夹角为45°。
可选地，沿所述CPE主体结构高度方向，所述LTE天线单元与所述WiFi天线单元之间的距离大于所述WiFi天线单元最小工作频率的二分之一波长。
可选地，沿垂直于所述CPE主体结构高度的方向，所述LTE天线单元与所述5G天线之间的距离大于所述5G天线单元最小工作频率的二分之一波长。
可选地，沿所述CPE主体结构的高度方向，所述LTE天线单元和所述WiFi天线单元一一对应设置。可选地，所述CPE主体结构形成有至少两个安装面，所述至少两个安装面环绕所述CPE主体结构的高度方向均匀分布；
每个所述安装面用于安装一个所述LTE天线单元和一个与所述LTE天线单元对应的所述WiFi天线单元。
可选地，所述安装面为平面或曲面。
可选地，所述CPE主体结构为立方体结构。
可选地，所述安装面形成于所述CPE主体结构任意两个相接的侧面的连接处。
可选地，每个所述LTE天线单元的工作频率为700MHz-2690MHz；
每个所述WiFi天线单元的工作频率为2400-2450MHz和5150-5850MHz；
每个所述5G天线单元的工作频率为2496-2690MHz、3300-3800MHz和4400-5000MHz。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种CPE电子设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种CPE电子设备简化结构示意图；
图3a和图3b为本发明实施例提供的一种CPE主体结构的俯视图；
图4为本发明实施例提供的一种5G天线的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种CPE电子设备简化结构主视图；
图6为本发明实施例提供的一种CPE电子设备简化结构俯视图；
图7a为本发明实施例提供的一种CPE电子设备中每两个LTE天线单元之间的隔离度；
图7b为本发明实施例提供的一种CPE电子设备中每两个WiFi天线单元之间的隔离度；
图7c为本发明实施例提供的一种CPE电子设备中每两个5G天线单元之间的隔离度；
图7d为本发明实施例提供的一种CPE电子设备中每两种天线单元之间的隔离度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种CPE电子设备，该CPE电子设备包括CPE主体结构1，在CPE主体结构1上设置有至少三种天线单元：LTE天线单元2、WiFi天线单元3以及5G天线4，这三种天线单元的数量均为至少两个或两组，每种天线单元均环绕CPE主体结构1的高度方向(图1中所示的Y方向)均匀分布。
在一种可能实现的方式中，如图1所示，沿CPE主体结构1的高度方向，LTE天线单元2和WiFi天线单元3以一一对应的方式设置。
以图2所示例的CPE电子设备简化结构为例，CPE主体结构1简化为立方体，且立方体的周向四个侧面中，每两个侧面交接处形成安装面m(可以参照图3a所示的CPE主体结构1的俯视图)，此处的安装面m以平面示出，或者，安装面m也可以为弧面(可以参照图3b所示的CPE主体结构1的俯视图)或其他结构。应当理解，为了说明各个天线单元相对于CPE主体结构1的安装位置，此处省略了部分结构，且图2所示的CPE电子设备中将各个天线单元以分离于CPE主体结构1的方式示出。应当理解，图2中CPE主体结构1简化后的结构仅做示例，可能的，CPE主体结构1还可以简化为圆柱体。LTE天线单元2设置有四个，四个LTE天线单元2一一对应地安装于四个安装面m，且四个LTE天线单元2处于垂直于CPE主体结构1高度方向的第一平面a(即每个LTE天线单元2几何中心所在的平面)，四个LTE天线单元2相当于处于CPE主体结构1的同一高度；四个LTE天线单元2环绕CPE主体结构1的高度方向均匀分布，可以实现全向信号接收。在本发明实施例中，每个LTE天线单元2的工作频率为700MHz-2690MHz。
WiFi天线单元3也设置有四个，四个WiFi天线单元3一一对应地安装于四个安装面m，且四个WiFi天线单元3处于垂直于CPE主体结构1高度方向的第二平面b(即每个WiFi天线单元3几何中心所在的平面)，四个WiFi天线单元3相当于处于CPE主体结构1的同一高度，且四个WiFi天线单元3环绕CPE主体结构1的高度方向均匀分布，如图1中所示，第二平面b位于CPE主体结构1的顶部，四个WiFi天线单元3的方向图可以覆盖CPE主体结构1周向360°以及CPE主体结构1的上半部分空间。每个WiFi天线单元3具有两个工作频率：2400-2450MHz和5150-5850MHz。
5G天线4设置有两组，两组5G天线4分别对应安装于CPE主体结构1两个相对的侧面，且两组5G天线4处于垂直于CPE主体结构1高度方向的第三平面c(即每组5G天线4几何中心所在的平面)，两组5G天线4相当于处于CPE主体结构1的同一高度，两组5G天线4可以较好地覆盖CPE主体结构1图2中所示的前后两个半部空间；应当理解，两组5G天线4设置于CPE主体结构1的左右两侧，则两组5G天线4可以较好地覆盖CPE主体结构1左右两个半部空间，此处未予示出。
如图4所示一种可能实现的方式中，每组5G天线4则具体包括设置于电路板5上的两个5G天线单元4a和5G天线单元4b，5G天线单元4a和5G天线单元4b垂直分布，且，5G天线单元4a与第三平面c之间的夹角为45°，5G天线单元4b与第三平面c之间的夹角为45°，从而保证5G天线单元4a和5G天线单元4b之间保持较高的隔离度。每个5G天线单元(5G天线单元4a、5G天线单元4b)具有三个工作频率：2496-2690MHz、3300-3800MHz、4400-5000MHz。
其中，如图5所示的CPE电子设备简化结构主视图，该CPE主体结构1为100mm*100mm*260mm的立方体框架结构，沿CPE主体结构1的高度方向(Y方向)，第三平面c位于第一平面a与第二平面b之间。沿CPE主体结构1的高度方向，LTE天线单元2与WiFi天线单元3之间的距离为第一距离L1，第一距离L1大于Wi-Fi天线单元3在最小工作频率时对应的二分之一波长，第一距离L1可以为40mm；沿垂直于CPE主体结构1高度的方向(X方向)，LTE天线单元2与5G天线4之间的距离为第二距离L2，第二距离L2应当大于5G天线单元4a(或5G天线单元4b)最小工作频率的二分之一波长，第二距离L2也可以为40mm。
请继续参照图6所示的CPE电子设备简化结构俯视图，在图6中，各个天线单元相对于CPE主体结构1的位置关系参照图2所示的结构。相邻的LTE天线单元2之间的距离为D1，D1为90mm，相对的LTE天线单元2(沿图6中CPE主体结构1俯视状态的对角线方向)的距离为1.4D1，约为126mm；相邻的WiFi天线单元3之间的距离为D2，D2为80mm，相对的WiFi天线单元3(沿图6中CPE主体结构1俯视状态的对角线方向)的距离为1.4D2，约为112mm；两组5G天线4之间的距离为D4，D4为60mm。
本申请实施例中LTE天线单元2、WiFi天线单元3、5G天线单元4a(或5G天线单元4b)均采用FR4板材，厚度为1.0mm，相对介电常数为4.3，损耗角正切值为0.02。其中LTE天线单元2的尺寸为15mm*135mm*1mm，WiFi天线单元3的尺寸为30mm*30mm*1mm，5G天线4的尺寸为30mm*30mm*1mm。
对于上述实施例所提供的CPE电子设备，对任意两个天线单元之间的隔离度进行测试；设定四个LTE天线单元2的编号为S1、S2、S3、S4，图7a示出了四个LTE天线单元2之间的隔离度。设定四个WiFi天线单元3的编号为S5、S6、S7、S8，图7b示出了四个WiFi天线单元3之间的隔离度。两组5G天线4中四个5G天线单元的编号为S9、S10、S11、S12，图7c示出了四个5G天线单元之间的隔离度。可以看出，不同的工作频率的天线之间的互耦较小。而LTE天线单元2、5G天线4、WiFi天线单元3自CPE主体结构的底部向上依次分三层布局，如图7d示出了三种天线单元之间的隔离度(每种天线单元选取了一个天线)，可以看出，这样的结构布局有利于使三种天线单元保持较好隔离度，任意两个天线单元之间的隔离度均大于20dB。
可以理解的是，上述实施例中的LTE天线单元2、Wi-Fi天线单元3、5G天线4的数量、各个天线单元相对于CPE主体结构1的安装位置、各个结构的尺寸都仅做示例，可以在具体实施时根据CPE电子设备的结构以及性能要求做适应性调整，此处不再赘述。
综上，本申请实施例提供的CPE电子设备将至少两个LTE天线单元2、至少两个Wi-Fi天线单元3和至少两组5G天线4均匀排布在CPE主体结构1上，可以保证天线360°全角度接收；在保证整体尺寸较小的同时，降低了同一频段以及不同制式不同频段下天线的互耦，实现了较高的天线隔离度并兼顾了天线波束空间覆盖范围，解决了小空间环境下多制式MIMO天线的隔离度和空间覆盖问题。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种CPE电子设备，其特征在于，包括：CPE主体结构以及安装于所述CPE主体结构的至少两个LTE天线单元、至少两个WiFi天线单元和至少两组5G天线，每组所述5G天线包括至少一个5G天线单元；
所述至少两个LTE天线单元环绕所述CPE主体结构的高度方向均匀分布，且所述至少两个LTE天线单元处于垂直于所述CPE主体结构高度方向的第一平面；
所述至少两个WiFi天线单元环绕所述CPE主体结构的高度方向均匀分布，且所述至少两个WiFi天线单元处于垂直于所述CPE主体结构高度方向的第二平面；
所述至少两组5G天线环绕所述CPE主体结构的高度方向均匀分布，且所述至少两组5G天线处于垂直于所述CPE主体结构高度方向的第三平面，所述第三平面位于所述第一平面和所述第二平面之间。
2.如权利要求1所述的CPE电子设备，其特征在于，每组所述5G天线包括两个垂直分布的5G天线单元垂直分布，且，每个5G天线单元与所述第三平面之间的夹角为45°。
3.如权利要求1所述的CPE电子设备，其特征在于，沿所述CPE主体结构高度方向，所述LTE天线单元与所述WiFi天线单元之间的距离大于所述WiFi天线单元最小工作频率的二分之一波长。
4.如权利要求1所述的CPE电子设备，其特征在于，沿垂直于所述CPE主体结构高度的方向，所述LTE天线单元与所述5G天线之间的距离大于所述5G天线单元最小工作频率的二分之一波长。
5.如权利要求1所述的CPE电子设备，其特征在于，沿所述CPE主体结构的高度方向，所述LTE天线单元和所述WiFi天线单元一一对应设置。
6.如权利要求5所述的CPE电子设备，其特征在于，所述CPE主体结构形成有至少两个安装面，所述至少两个安装面环绕所述CPE主体结构的高度方向均匀分布；
每个所述安装面用于安装一个所述LTE天线单元和与一个所述LTE天线单元对应的所述WiFi天线单元。
7.如权利要求6所述的CPE电子设备，其特征在于，所述安装面为平面或曲面。
8.如权利要求5所述的CPE电子设备，其特征在于，所述CPE主体结构为立方体结构。
9.如权利要求8所述的CPE电子设备，其特征在于，所述安装面形成于所述CPE主体结构任意两个相接的侧面的连接处。
10.如权利要求1-9中任一项所述的CPE电子设备，其特征在于，每个所述LTE天线单元的工作频率为700MHz-2690MHz；
每个所述WiFi天线单元的工作频率为2400-2450MHz和5150-5850MHz；
每个所述5G天线单元的工作频率为2496-2690MHz、3300-3800MHz和4400-5000MHz。
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