CN112272146A - 一种无线传输速率高的毫米波路由器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无线传输速率高的毫米波路由器，包括路由器本体，还包括毫米波介质透镜天线，介质透镜天线安装在路由器本体上，且介质透镜天线与路由器本体的信号输出端连接；介质透镜天线包括介质透镜、固定件和用于辐射毫米波的馈源，固定件贴合设置在介质透镜的外表面，固定件的内侧设有馈源；馈源的主辐射方向朝向介质透镜的球心。经介质透镜天线可以使毫米波的波束更为聚集，从而使其增益和方向性更好，适用于毫米波通信高速无线信号的传输，用户处于该天线辐射范围内毫米波信号的传输速率较高。在设置介质透镜天线的同时还可以保留传统WIFI天线，信号辐射范围更广，保证用户在网络设备较多的情况下仍具有较好的传输速率，避免卡顿。
Description
技术领域
本发明涉及路由器技术领域，尤其涉及一种无线传输速率高的毫米波路由器。
背景技术
随着社会不断向前发展，人们对无线通信的需求也在不断增长，路由器作为连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备，作为互联网络的枢纽，路由器在各通信领域使用的非常广泛。其可以使用于大规模的网络，同时还具有安全性高，节省局域网的频宽；减少主机负担等特点。
但除上述优点外，在实际使用过程中，传统的路由器天线发射的毫米波带宽较窄，信道容量有限，并且仅能满足少量的网络设备同时使用，在连接的网络设备过多或传输速度要求较高的情况下，会造成卡顿的现象，用户的体验感较差。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种无线传输速率高的毫米波路由器，旨在极大提高路由器无线传输的信道容量，解决现有的路由器在所使用的网络设备较多或传输速度要求较高的情况下容易卡顿的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种无线传输速率高的毫米波路由器，包括路由器本体，还包括毫米波介质透镜天线，所述介质透镜天线安装在所述路由器本体上，且所述介质透镜天线与所述路由器本体的信号输出端连接；
所述毫米波介质透镜天线包括介质透镜、固定件和用于辐射毫米波的馈源，所述固定件设置在所述介质透镜的外表面，所述固定件的内侧设有所述馈源；
所述馈源的主辐射方向朝向所述介质透镜的球心。
优选地，所述介质透镜为实心的球形或半球形，且所述介质透镜由公知的均匀绝缘材料制成。
优选地，所述介质透镜由多层具有不同介电常数的绝缘材料制成。
优选地，所述介质透镜设有若干个开孔，所述开孔从所述介质透镜的表面延伸至其球心，且从外至内所述开孔的直径逐渐减小。
优选地，所述介质透镜的直径为0.5λ-20λ，所述λ为所述馈源辐射出的毫米波的波长。
优选地，所述固定件为空心的半球形，所述固定件套设在所述介质透镜的外壁。
优选地，所述固定件为环形、且其绕所述介质透镜的外壁分布。
优选地，所述固定件为弧形、且其贴合设置在所述介质透镜的外壁。
优选地，所述固定件包括贴合设置在所述介质透镜外壁的第一固定件和第二固定件，且所述第一固定件与所述第二固定件相交共同形成用于容纳所述介质透镜的容腔。
优选地，还包括WIFI天线，所述WIFI天线位于所述路由器本体的一侧。
本发明的一种无线传输速率高的毫米波路由器具有如下有益效果：通过毫米波介质透镜天线传递给范围内的网络设备，完成数据的高速传送，由于介质透镜天线的方向性较强，增益效果较好，用户处于该范围内毫米波信号的传输速率较高，体验感较佳。介质透镜天线包括馈源，馈源辐射出毫米波信号如IEEE 802.11ad(WiGig)协议下的60GHz频段，由于馈源安装固定件的卡槽内部，具体设置在介质透镜的外壁，多个馈源在介质透镜的外壁辐射毫米波后辐射至介质透镜的内部，经介质透镜可以使毫米波的波束更为聚集，从而使其增益和方向性更好，馈源的毫米波主辐射方向需要朝向介质透镜的球心，以保证其传输效果。在设置介质透镜天线的同时还可以保留传统WIFI天线，整体的信号辐射范围更广，保证用户在网络设备较多的情况下仍具有较好的传输速率和较大的接收范围，避免卡顿的现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明无线传输速率高的毫米波路由器一实施例的结构示意图；
图2为本发明无线传输速率高的毫米波路由器另一实施例的结构示意图；
图3为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的介质透镜一实施例的结构示意图；
图4为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的介质透镜一实施例的内部结构示意图；
图5为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的馈源在phi＝0deg和phi＝90deg时的辐射方向图；
图6为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的介质透镜天线在phi＝0deg和phi＝90deg时的辐射方向图；
图7为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的直径与增益的变化趋势图；
图8为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的介质透镜天线第一种实施例的结构示意图；
图9为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的固定件及馈源第一种实施例的结构示意图；
图10为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的介质透镜天线第二种实施例的结构示意图；
图11为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的固定件及馈源第二种实施例的结构示意图；
图12为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的介质透镜天线第三种实施例的结构示意图；
图13为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的介质透镜天线第四种实施例的结构示意图；
图14为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的固定件及馈源第三种实施例的结构示意图；
图15为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的介质透镜天线第五种实施例的结构示意图；
图16为本发明无线传输速率高的毫米波路由器的介质透镜天线第六种实施例的结构示意图；
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 1 | 路由器本体 | 221 | 卡槽 |
| 2 | 介质透镜天线 | 222 | 第一固定件 |
| 21 | 介质透镜 | 223 | 第二固定件 |
| 211 | 开孔 | 23 | 馈源 |
| 22 | 固定件 | 3 | WIFI天线 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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、完整地描述，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付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种无线传输速率高的毫米波路由器。该路由器主要用于将需要发射的毫米波信号通过毫米波介质透镜天线2传递给范围内的网络设备，完成数据传送，由于介质透镜天线2的方向性较强，增益效果较好，用户处于该范围内毫米波信号的传输速率较高，体验感较佳。
如图1至图16所示，一种无线传输速率高的毫米波路由器，包括路由器本体1，还包括毫米波介质透镜天线2，介质透镜天线2安装在路由器本体1上，且介质透镜天线2与路由器本体1的信号输出端连接；
介质透镜天线2包括介质透镜21、固定件22和用于辐射毫米波的馈源23，固定件22设置在介质透镜21的外表面，固定件22的内侧设有馈源23；
馈源23的主辐射方向朝向介质透镜21的球心。
具体的，该无线传输速率高的毫米波路由器包括路由器本体1，路由器本体1内部包含有能实现路由器正常运行的各个部件，毫米波信号的辐射主要是通过介质透镜天线2来实现，介质透镜天线2可设置在路由器本体1的表面，或者直接设置在路由器本体1的内部，以适应不同型号的路由器本体1进行装配。本方案中的介质透镜天线2不同于传统的WIFI天线3，其具有较好的增益效果和方向性，使得处于该介质透镜天线2辐射范围的网络设备的传播速率均较高，介质透镜天线2与路由器本体1信号输出端的连接电缆可以设置多根，每一根可提供一个波束方向，进一步拓宽该无线传输速率高的毫米波路由器的信号辐射范围。
具体的，由馈源23所辐射的毫米波经介质透镜21转换为平面毫米波可获得笔形、扇形或其他形状的指向性波束，从而提高了介质透镜天线2的增益，并使介质透镜天线2还具有旁瓣和后瓣小，方向性好等优点，特别适用于毫米波的传输，介质透镜天线2的制作过程较为简单，先制作均匀的介质透镜21后再装配馈源23和固定件22即可，整体的成产成本较低，有利于工业化生产。下面以毫米波通信为例描述具体工作过程，如图1、图6至图14所示，本方案中的毫米波介质透镜天线2包括馈源23，馈源23辐射出毫米波，由于馈源23安装固定件22的卡槽221内部，具体为设置在介质透镜21的外壁，固定件22可以贴合设置在介质透镜21的外壁面，也可设置在靠近介质透镜21外壁面的位置，不与介质透镜21直接接触。多个馈源23在介质透镜21的外壁辐射毫米波后辐射至介质透镜21的内部，经介质透镜21可以产生多个辐射方向的高增益毫米波波束，从而使毫米波信号的传输速度和信号覆盖范围更好，馈源23的毫米波主辐射方向需要朝向介质透镜21的球心，以保证其传输效果。由图3至图4所示，单独馈源23的辐射方向图中，其最大增益仅为7.07dBi，而在增设介质透镜21后，介质透镜天线2的最大增益达到了22.6dBi，增益效果较佳。
介质透镜21为实心的球形或半球形，且介质透镜21由公知的均匀绝缘材料制成。如此，本方案中的介质透镜21呈球形时可为球形或椭球形，对应的，介质透镜21为半球形时，同样也可为截面呈圆形或椭圆形的半球，且介质透镜21的内部为实心结构，在制作时，采用绝缘材料制作好实心的介质透镜21后，介质透镜21内部只存在一种材料，介电常数保持一致，本方案中的介质透镜21可以一次成型，其制作方式简单，制作成本较低，有利于工业化成产。馈源23在介质透镜21的表面发射毫米波后，经介质透镜21的辐射后获得方向性和增益效果较佳的波束。绝缘材料可采用光聚合物树脂、红蜡、ABS、PLA、尼龙、PMI或陶瓷等，制作介质透镜21时，采用光聚合物树脂制作介质透镜21时，可采用3D打印技术来制作本介质透镜21，制作效率较高，其原料来源广泛，生产制造的成本相对较低，并且具有较好的强度以及耐老化性，介质透镜21在制备完成后，能保证其具有较久的使用寿命。介质透镜21的加工也可以采用其它材料或者其它制造技术如机械加工实现，可以根据实际应用的需求选择合适的制作材料和加工技术。
进一步地，介质透镜21由多层具有不同介电常数的绝缘材料制成。具体地，介质透镜21除可由上述单层均匀的绝缘材料制得以外，还可以由多层不同介质常数的绝缘材料所制得，具有不同介电常数的介质透镜21其增益效果与上述均匀绝缘材料制成的介质透镜21的增益效果有所不同，用户可根据需求自行选择。
进一步地，介质透镜21还设有若干个开孔211，开孔211从介质透镜21的表面延伸至其球心，且从外至内开孔211的直径逐渐减小。如此，在介质透镜21上设置开孔211后能使得介质透镜天线2具有更高的增益效果和方向性。从结构上实现透镜内部等效介电常数的渐变。
进一步地，介质透镜21的直径为0.5λ-20λ，所述λ为所述馈源辐射出的毫米波的波长(λ为所需毫米波工作频率对应的波长)。具体地，如图5所示，介质透镜1的在不同直径下可以有实现不同的增益效果，在20λ以下时，随着介质透镜21直径的增大，增益效果逐渐增加，当介质透镜21的直径增长至20λ以上时，增益效果增长的趋势减缓并趋于稳定，因此控制介质透镜21的直径在一定范围内或根据实现路由器工作的增益需求选择合适的直径，可以保证较低生产成本的同时增益效果较佳。
进一步地，固定件22为空心的半球形，固定件22套设在介质透镜21的外壁。
由于介质透镜天线2的方向性较佳，在同一空间内需要增设多组馈源23用于辐射毫米波信号，位于介质透镜21不同方位的馈源23所辐射的毫米波可以经由介质透镜2传递至介质透镜21周边的不同方向，使得处于不同辐射范围内用户的网络设备可以接收到不同馈源23所辐射的定向毫米波信号，信号传输速率高，用户的体验感较佳；不同于现有的在同一天线信号辐射范围内的多个网络设备均接收来自于一根或多根WIFI天线3所辐射的全向信号。本方案中设置有空心的半球形固定件22，其馈源23的安装面较大，多个馈源23可以适应更多的网络设备使用，半球形固定件22可以设置在介质透镜21的任意范围，根据需求其安装范围可以适应性调整。
进一步地，固定件22为环形、且其绕介质透镜21外壁分布。
可以理解，在另一个实施例中，固定件22可设置为环形，在本方案中不需要设置较多的馈源23，仅在环形固定件22的内侧设置多个馈源23用于发射毫米波信号即可，生产成本降低，环形固定件22可设置在介质透镜21的任意位置，如位于介质透镜21的大圆即直径最大处，仅需保证馈源23的主辐射方向朝向介质透镜21的圆心即可，在不同的使用场景可以适应性调整其个数和安装位置。
进一步地，固定件22为弧形、且其贴合设置在介质透镜21的外壁。
如此，在本实施例中，馈源23的安装面积进一步减少，可以作为家用路由器使用，馈源23的设置个数不需要太多，因此将固定件22设置为弧形，生产成本进一步减少。
进一步地，固定件22包括贴合设置在介质透镜21外壁的第一固定件222和第二固定件223，且第一固定件222与第二固定件223相交共同形成用于容纳介质透镜21的容腔。
可以理解，为了便于调控馈源23所辐射出的毫米波信号的传输范围，本方案设置两组固定件22便于安装馈源23，分别是第一固定件222和第二固定件223，且第一固定件222和第二固定件223在介质透镜21的外壁相交，以保证毫米波信号的辐射面更加全面和范围足够广，用户可以根据需求进行对于第一固定件222和第二固定件223的设置方式进行适应性调整。
进一步地，还包括传统WIFI天线3，WIFI天线3位于路由器本体1的一侧。在本方案中，除仅安装介质透镜天线2之外，路由器本体1还可以保留传统的WIFI天线3，用户可以自由选择接收来自于WIFI天线3或是来自于介质透镜天线2所辐射的毫米波信号，整体的信号辐射范围更广。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种无线传输速率高的毫米波路由器，包括路由器本体，其特征在于，还包括介质透镜天线，所述介质透镜天线安装在所述路由器本体上，且所述介质透镜天线与所述路由器本体的信号输出端连接；
所述毫米波介质透镜天线包括介质透镜、固定件和用于辐射毫米波的馈源，所述固定件设置在所述介质透镜的外表面，所述固定件的内侧设有所述馈源，所述馈源的主辐射方向朝向介质透镜的球心。
2.根据权利要求1所述的一种无线传输速率高的毫米波路由器，其特征在于，所述介质透镜为实心的球形或半球形，且所述介质透镜由公知的均匀绝缘材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种无线传输速率高的毫米波路由器，其特征在于，所述介质透镜由多层具有不同介电常数的绝缘材料制成。
4.根据权利要求1所述的一种无线传输速率高的毫米波路由器，其特征在于，所述介质透镜设有若干个开孔，所述开孔从所述介质透镜的表面延伸至其球心，且从外至内所述开孔的直径逐渐减小。
5.根据权利要求1所述的一种无线传输速率高的毫米波路由器，其特征在于，所述介质透镜的直径为0.5λ-20λ，所述λ为所述馈源辐射出的毫米波的波长。
6.根据权利要求1所述的一种无线传输速率高的毫米波路由器，其特征在于，所述固定件为空心的半球形，所述固定件套设在所述介质透镜的外壁。
7.根据权利要求1所述的一种无线传输速率高的毫米波路由器，其特征在于，所述固定件为环形、且其绕所述介质透镜的外壁分布。
8.根据权利要求1所述的一种无线传输速率高的毫米波路由器，其特征在于，所述固定件为弧形、且其贴合设置在所述介质透镜的外壁。
9.根据权利要求1所述的一种无线传输速率高的毫米波路由器，其特征在于，所述固定件包括贴合设置在所述介质透镜外壁的第一固定件和第二固定件，且所述第一固定件与所述第二固定件相交共同形成用于容纳所述介质透镜的容腔。
10.根据权利要求1所述的一种无线传输速率高的毫米波路由器，其特征在于，还包括WIFI天线，所述WIFI天线位于所述路由器本体的一侧。
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