CN113258275B - 一种天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天线装置,包括呈扁平状的天线单元,所述天线单元包括:依次设置的第一辐射体、介质基板和第二辐射体;所述第一辐射体和所述第二辐射体通过至少一个短路装置电气连接;所述第一辐射体和所述第二辐射体还通过馈电装置电气连接。本发明实施例通过。通过依次设置的第一辐射体介质基板和第二辐射体;并将第一辐射体和第二辐射体通过短路装置以及馈电装置电气连接,由此能够使得天线单元的结构呈扁平状。因此使得整体的天线装置呈扁平状,置于地表面被碾压后不容易损坏,能够保证正常通信。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域,特别涉及一种天线装置。
背景技术
在管道内部通信的应用场景中,偶极子类的天线即可在天线辐射方向、安装简易程度等方面满足需求。譬如电力地下管廊的物联网通信设备中,通常使用铜管天线等线天线,成本低,性能优。因此线天线普遍应用于地下电力物联网中。
然而还有很多地下电力物联网应用场景为,独立电力工井到独立电力工井的通信。每个工井内部都有传感器以及网关,传感器将数据传输给网关,网关与网关之间通信将所有工井的数据汇总后传输给采集器。独立工井到独立工井之间没有管道,工井内部到工井内部的传输路径上布满土壤。因而需要将网关的天线置于地表。在地表实现点到点通信,性能上的最优解为垂直线天线到垂直线天线:极化方向一致,最大辐射方向可皆为水平方向。
但是在实际应用场景中,垂直线天线立于地表会被行驶的车辆碾轧破坏,并且对车辆造成损伤甚至造成交通事故。当然也会对行人造成极大的影响。因此该种垂直的线天线无法满足实际应用场景的需要。
亟需一种能够应用于地面的、实现点到点通信的天线装置。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种天线装置,用于解决现有技术中垂直线天线立于地表遭到碾压容易被破坏的问题。
为了解决上述技术问题,本申请的实施例采用了如下技术方案:一种天线装置,包括呈扁平状的天线单元,所述天线单元包括:依次设置的第一辐射体、介质基板和第二辐射体;
所述第一辐射体和所述第二辐射体通过至少一个短路装置电气连接;
所述第一辐射体和所述第二辐射体还通过馈电装置电气连接。
可选的,所述第一辐射体设置有若干用于改变电流路径的缺失部。
可选的,所述第一辐射体设置有若干用于改变电流路径的第一凹槽。
可选的,所述第二辐射体设置有用于改变电流路径的第二凹槽。
可选的,所述第一辐射体呈矩形,所述第一辐射体设置有4个缺失部,各所述缺失部的位置对应于所述第一辐射体顶角位置。
可选的,所述第一辐射体呈矩形,所述第一辐射体设置有4个凹槽,各所述凹槽的位置对应于所述第一辐射体顶角位置。
可选的,所述馈电装置包括馈电片以及馈电线;
所述馈电片与所述介质基板固定连接,所述馈电片的一端与所述第一辐射体电气连接,所述馈电片的馈电点与所述馈电线的第一端的内导体电气连接;所述馈电线的第一端的外导体与所述第二辐射体的电气连接。
可选的,所述第一辐射体呈矩形,所述短路装置为3个,各所述短路装置对应于所述第一辐射体的3条边的位置设置;所述馈电装置对应于所述第一辐射体的另外一条边的位置设置。
可选的,所述介质基板的材质包括如下任意一种:液晶聚合物LCP材料、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT材料、聚苯醚PPO材料、PPS塑料、FR4等级的耐燃材料以及陶瓷。
可选的,还包括呈扁平状的壳体,所述天线单元设置于所述外壳的容纳腔内。
本申请中,通过依次设置的第一辐射体介质基板和第二辐射体;并将第一辐射体和第二辐射体通过短路装置以及馈电装置电气连接,由此能够使得天线单元的结构呈扁平状。因此使得整体的天线装置呈扁平状,置于地表面被碾压后不容易损坏,能够保证正常通信。
附图说明
图1为本发明实施例中天线单元的整体结构示意图;
图2为本发明又一实施例天线装置中的馈电装置与第二辐射体的连接关系示意图;
图3为本发明又一实施例天线装置的整体结构示意图;
图4为本发明另一实施例中天线装置的壳体底部示意图;
图5为本发明另一实施例中天线装置的应用场景示意图。
具体实施方式
此处参考附图描述本申请的各种方案以及特征。
应理解的是,可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此,上述说明书不应该视为限制,而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本申请的范围和精神内的其他修改。
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例,并且与上面给出的对本申请的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本申请的原理。
通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述,本申请的这些和其它特性将会变得显而易见。
还应当理解,尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述,但本领域技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式。
当结合附图时,鉴于以下详细说明,本申请的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
此后参照附图描述本申请的具体实施例;然而,应当理解,所申请的实施例仅仅是本申请的实例,其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本申请模糊不清。因此,本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定,而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本申请。
本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”,其均可指代根据本申请的相同或不同实施例中的一个或多个。
本发明实施例提供一种天线装置,该天线装置包括呈扁平状的天线单元,如图1所示,天线单元1包括:依次设置的第一辐射体11、介质基板12和第二辐射体13。所述第一辐射体和所述第二辐射体通过至少一个短路装置14电气连接,在具体实施过程中短路装置具体可以为短路片,具体可以设置多个短路片,短路片分别与介质基板的侧边固定连接,然后将各短路片的一端与第一辐射体电气连接,将各短路片的另一端与第二辐射体电气连接。所述第一辐射体和所述第二辐射体还通过馈电装置15电气连接。本实施例中第一辐射体和第二辐射体的材料皆为金属材料,具体的可以选择洋白铜作为材料,方便机加工,并且方便用锡焊接,调试过程中易于裁切。介质基板的材料可以包括如下任意一种:液晶聚合物LCP材料、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT材料、聚苯醚PPO材料、PPS塑料、FR4等级的耐燃材料以及陶瓷;选择不同介电常数的介质基板用于调节天线的阻抗以及天线的最大辐射方向。选择介电常数较高的介质基板可以降低天线尺寸。
本实施例在具体实施过程中可以将第一辐射体、介质基板、第二辐射体设置成矩形或圆形等形状。以第一辐射体、介质基板和第二辐射体设置成矩形为例。短路装置14即短路片可以设置有3个,即短路片141、短路片142、短路片143。然后将短路片141、短路片142、短路片143分别对应于所述第一辐射体的3条边的位置设置;即将3个短路装置分别与介质基板的三个侧边固定,然后将各短路片的一端与第一辐射体电气连接,将各短路片的另一端与第二辐射体电气连接。所述馈电装置对应于所述第一辐射体的另外一条边的位置设置。如图2所示,本实施例中馈电装置15包括馈电片151和馈电线152,馈电片151与介质基板未设置有短路片的侧边固定连接,第二辐射体对应所述馈电片的位置设置有凹槽,防止第二辐射体与馈电片接触而造成短路。第二辐射体对应所述凹槽的位置设有连接点131。所述馈电片上设置有馈电点1511,馈电片151的一端与所述第一辐射体电气连接,馈电点1511与所述馈电线152的第一端的内导体1521电气连接,馈电线第一端的外导体与第二辐射体的连接点131电气连接。本实施例在具体实施过程中,通过在第二辐射体对应馈电片的位置设置凹槽能够防止第二辐射体与馈电片接触而造成短路。
本实施例在具体实施过程中,在第一辐射体上还设置有若干用于改变电流路径的缺失部,或者设置若干用于改变电流路径的第一凹槽。具体的以第一辐射体为矩形为例,例如为正方形,可以在第一辐射体的4个顶角的位置分别设置一个缺失部。例如可以如图1中所示,将4个顶角切除,即在111、112、113以及114的位置上切除顶角,来获得4个缺失部。或者可以通过在4个顶角的位置分别设置第一凹槽,即利用4个第一凹槽来改变电流的路径从而调节谐振频率;还可以将4个顶角切除后再设置凹槽,以此来改变电流的路径。本实施例在具体实施过程中,第一辐射体的尺寸也是根据实际需要来选择的,例如调整第一辐射体20的整体尺寸变大,相应的谐振频点会降低,天线辐射方向图亦会发生变化。由此可以通过调节第一辐射体的大小尺寸来将天线最大辐射方向调整至接近水平。
本实施例中,第二辐射体13上也设置有用于改变电流路径的第二凹槽。进一步的,如图3和图4所示,本实施例中的天线装置还包括呈扁平状的外壳2,天线单元1设置于所述外壳2的容纳腔内。本实施例中外壳2包括壳顶21和壳底22,壳顶21成扁平平滑状,具体包括呈扁平的锥台状或者成扁平的圆台状,例如可以是较薄的平顶四棱锥,也可以是圆顶锥体。本实施例以较薄的平顶四棱锥为例,壳顶21的顶面四条线215、216、217、218以及侧面四条线211、212、213、214作倒圆角处理。整个壳顶21为圆润的平顶四棱锥。壳底22的面积小于壳顶21的底部,壳底22将前述所有部件密封即将天线单元密封,达到极好的防水效果。馈电线152的出线口在壳体的底端。出线口处221作防水处理。馈电线152出线方向为垂直向下,通过地面直达独立电力工井内部。天线装置在路面固定好后,馈电线152将被完全保护。本实施例在具体实施过程中还可以通过调整各短路片的宽度来调节天线的阻抗,微调天线的谐振频率。在壳顶21材质厚度以及形状等发生变化后可以通过调节短路片的宽度将天线的谐振频率调整到需求带宽内。本实施例通将壳顶设置成圆润的平顶四棱锥状,这样当天线装置安装在路面时能够最大程度降低对车辆以及行人的影响。
如图5所示,为申请天线装置的一个应用场景的结构示意图。天线装置A安装在独立工井井盖附近的地表3。馈电线152的第一端连接天线装置A,馈电线152穿过地表到工井成圆柱型的过孔4后另一端与网关5相连。过孔4成圆柱型,圆柱直径大于馈电线152的端口连接器,便于馈电线152贯通。网关5通过内置天线或者外置天线与传感器7通信,采集传感器7的数据。传感器7安装在电力线8的外表面,用于监测电力线的温度位移等信息。
本申请中的天线装置在使用时,工井与工井之间除了电力线8贯通,在地表之下被土壤9隔离开。因此在地表之下工井与工井之间没法通过电磁波通信。网关5将采集到的传感器7的数据通过馈电线152传输到地表的天线装置A。由于天线装置A的最大辐射方向接近水平方向,天线装置A高效的将数据通过水平方向直接传输给另一天线装置A。当两个天线装置之间有障碍物时,也可以通过路面的中间件6的漫反射实现互通。中间件6可以是树木,路灯,墙面,屋檐等等。因此本申请成功的使用低剖面天线实现了两个独立的电力工井之间的通信,解决了技术背景中的痛点。
本申请通过依次设置的第一辐射体介质基板和第二辐射体;并将第一辐射体和第二辐射体通过短路装置以及馈电装置电气连接,由此能够使得天线单元的结构呈扁平状。因此使得整体的天线装置呈扁平状,置于地表面被碾压后不容易损坏,能够保证正常通信。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例,不用于限制本发明,本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种天线装置,其特征在于,包括呈扁平状的天线单元,所述天线单元包括:依次设置的第一辐射体、介质基板和第二辐射体;
所述第一辐射体和所述第二辐射体通过至少一个短路装置电气连接;
所述第一辐射体和所述第二辐射体还通过馈电装置电气连接;
其中,所述天线装置还包括呈扁平状的外壳,所述天线单元设置于所述外壳的容纳腔内;
所述外壳包括壳顶和壳底,所述壳顶呈扁平平滑状,所述壳底的面积小于所述壳顶的底部面积。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一辐射体设置有若干用于改变电流路径的缺失部。
3.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一辐射体设置有若干用于改变电流路径的第一凹槽。
4.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第二辐射体设置有用于改变电流路径的第二凹槽。
5.如权利要求2所述的天线装置,其特征在于,所述第一辐射体呈矩形,所述第一辐射体设置有4个缺失部,各所述缺失部的位置对应于所述第一辐射体顶角位置。
6.如权利要求3所述的天线装置,其特征在于,所述第一辐射体呈矩形,所述第一辐射体设置有4个凹槽,各所述凹槽的位置对应于所述第一辐射体顶角位置。
7.如权利要求3所述的天线装置,其特征在于,所述馈电装置包括馈电片以及馈电线;
所述馈电片与所述介质基板固定连接,所述馈电片的一端与所述第一辐射体电气连接,所述馈电片的馈电点与所述馈电线的第一端的内导体电气连接;所述馈电线的第一端的外导体与所述第二辐射体的电气连接。
8.如权利要求1所述的天线装置,其特征在于,所述第一辐射体呈矩形,所述短路装置为3个,各所述短路装置对应于所述第一辐射体的3条边的位置设置;所述馈电装置对应于所述第一辐射体的另外一条边的位置设置。
9.如权利要求1所述的天线装置,其特征在于,所述介质基板的材质包括如下任意一种:液晶聚合物LCP材料、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT材料、聚苯醚PPO材料、PPS塑料、FR4等级的耐燃材料以及陶瓷。
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