CN210984951U - 一种同频一体化天线及客户前置设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种同频一体化天线及客户前置设备，以实现将客户前置设备中的LTE天线和双频WIFI天线集成为一体。所述同频一体化天线包括PCB板和设置在PCB板上天线本体。其中，天线本体包括：第一辐射臂、第二辐射臂以及馈电点；第一辐射臂和第二辐射臂共同连接馈电点，以连接PCB板，通过直接馈电方式激励第一辐射臂和第二辐射臂产生双频WIFI信号辐射。在第一辐射臂和第二辐射臂与PCB板之间设有辐射缝隙，以通过耦合馈电方式激励辐射缝隙产生LTE频段的信号辐射。所述天线本体由第一辐射臂、第二辐射臂以及辐射缝隙构成基于单极子天线和缝隙天线结合的天线形式，使天线能够接收转化LTE信号实现网络覆盖，并通过自身的WIFI天线实现网络信号增强。

Description

一种同频一体化天线及客户前置设备

技术领域

本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种同频一体化天线及客户前置设备。

背景技术

客户前置设备(CPE，Customer Premise Equipment)，是一种接收高速移动信号并以无线WiFi信号转发出来的的网络设备。可广泛应用于不便铺设有限网络的场景，如农村、城镇、医院、单位、工厂、小区等。客户前置设备通常包括室外CPE单元和室内CPE单元。其中，室外CPE单元通过接收高速移动信号并转化成WiFi信号实现一定区域的无线网络覆盖，室内CPE单元通过有线或无线的方式与室外CPE单元连接，实现特定区域的无线网络增强覆盖。

天线作为客户前置设备的主要部件，可以接收高速移动信号并在预定范围内辐射WiFi信号。通常接收信号和辐射WiFi需要分别通过LTE天线和WiFi天线完成。因此客户前置设备为接收稳定高速的移动信号，并转化成WiFi信号，内部需要设置的天线数量较多，例如LTE天线和双频WiFi天线等。但由于CPE产品自身体积较小，因此留给每个天线的空间被极限压缩。

现有技术中提供的双频WIFI天线的体积较大，即天线的剖面面积较大，导致其很难应用在CPE产品中。部分情况下，还可以在CPE产品中设置若干全向LTE天线和定向天线，而没有足够的空间留给WIFI天线，导致这种CPE产品只能通过接收转化LTE信号实现网络覆盖，而不能通过自身的WIFI天线实现网络信号增强。

实用新型内容

本申请提供了一种同频一体化天线及客户前置设备，以解决传统客户前置设备不能通过自身的WIFI天线实现网络信号增强的问题。

一方面，本申请提供一种同频一体化天线，包括PCB板和设置在PCB板上的多个天线本体；多个所述天线本体分别设置在所述PCB板的两侧；所述天线本体为基于单极子天线和缝隙天线结合组成的天线形式；

所述天线本体包括：第一辐射臂、第二辐射臂以及馈电点；所述第一辐射臂和所述第二辐射臂共同连接所述馈电点，以通过所述馈电点连接所述PCB板，通过直接馈电方式激励所述第一辐射臂和所述第二辐射臂产生双频WIFI信号辐射；在所述第一辐射臂和所述第二辐射臂与所述PCB板之间设有辐射缝隙，以通过耦合馈电方式激励所述辐射缝隙产生LTE频段的信号辐射。

可选的，所述同频一体化天线还包括隔离缝隙；所述隔离缝隙为设置在所述PCB板上，位于相邻两个所述天线本体之间的开口，以改善所述同频一体化天线的低频隔离度。

可选的，所述隔离缝隙的延伸长度为所述同频一体化天线中心频率信号对应的波长。

可选的，所述隔离缝隙的延伸形状为Z型缝隙、一字型缝隙、U型缝隙或W型缝隙中的一种。

可选的，所述第一辐射臂和所述第二辐射臂的长度，分别等于所辐射双频WIFI信号中，两个WIFI频段的中心频率信号对应波长的1/4。

可选的，所述第一辐射臂和第二辐射臂为基于单极子天线、微带贴片天线、Loop天线、PIFA天线、偶极子天线中一种或多种组合的振子结构。

可选的，所述PCB板为FR板材。

可选的，所述第一辐射臂、第二辐射臂、馈电点以及所述PCB板为一体化结构。

可选的，所述同频一体化天线还包括天线地；所述天线地为贴合在所述PCB板上的接地金属板。

另一方面，本申请还提供一种客户前置设备，包括上述同频一体化天线。

由以上技术方案可知，本申请提供一种同频一体化天线及客户前置设备，以实现将客户前置设备中的LTE天线和双频WIFI天线集成为一体。所述同频一体化天线包括PCB板和设置在PCB板上天线本体。其中，天线本体包括：第一辐射臂、第二辐射臂以及馈电点；第一辐射臂和第二辐射臂共同连接馈电点，以连接PCB板，通过直接馈电方式激励第一辐射臂和第二辐射臂产生双频WIFI信号辐射。在第一辐射臂和第二辐射臂与PCB板之间设有辐射缝隙，以通过耦合馈电方式激励辐射缝隙产生LTE频段的信号辐射。所述天线本体由第一辐射臂、第二辐射臂以及辐射缝隙构成基于单极子天线和缝隙天线结合的天线形式，使天线能够接收转化LTE信号实现网络覆盖，并通过自身的WIFI天线实现网络信号增强。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请一种同频一体化天线的结构示意图；

图2为本申请一种同频一体化天线的俯视结构示意图；

图3为本申请一种同频一体化天线的局部结构示意图；

图4为本申请同频一体化天线驻波图；

图5为本申请同频一体化天线隔离度图；

图6为本申请一种客户前置设备结构示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

本申请提供的技术方案中，所述同频一体化天线可应用于用户前置设备中，以使用户前置设备能够分别收发LTE信号和WiFi信号。其中，LTE信号(Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP(The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)技术标准的长期演进，一般称为4G信号。LTE信号由运营商基站统一进行收发管理，实现覆盖区域内的无线通信连接。WiFi信号(wireless fidelity，无线相容性认证)是由IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气和电子工程师协会)定义的无线网技术，可以在相对较小的范围内与接入的终端实现无线连接。

实际应用中，所述用户前置设备可以同时与终端和基站之间建立无线连接。其中，用户前置设备与基站之间为LTE信号连接，用户前置设备与终端之间为WiFi信号连接。同时，针对同一个待传输的数据，用户前置设备还可以将数据在WiFi信号与LTE信号之间进行转化，例如，将从基站接收的LTE信号形式的数据进行解调后，按照WiFi信号的形式进行调制，并将带有该数据的WiFi信号发送给终端，反之亦然。为了实现上述信号收发和传递过程，在用户前置设备中需要分别设置用于产生LTE信号和WiFi信号的天线，但由于用户前置设备的整体体积较小，其内部并没有充足的安装空间，因此传统的增加天线数量的方法，不适用于应用在用户前置设备中。

为此，本申请提供一种同频一体化天线，以将LTE信号和WiFi信号的天线集成在同一个天线中，减少对用户前置设备内安装空间的使用需求。

参见图1，为本申请一种同频一体化天线的结构示意图。由图1可知，本申请提供的同频一体化天线，包括：PCB板2和天线本体1。其中，天线本体1设置在PCB板2上。PCB板(Printed Circuit Board，印制电路板)具有支撑作用，PCB板2上还蚀刻多条电路。多条电路可分别与天线本体1相连，以将待发送的电磁信号传输至天线本体1，或将天线本体1接收的电磁信号进行传输，以便对接收的信号进行处理、解调等。

本申请提供的技术方案中，PCB板2可以通过连接CPE主板，以通过CPE主板上的信号处理元件对信号进行处理。例如，CPE主板上可以设有馈电模块、信号转换模块、调制解调模块等与信号处理相关的模块，以及电源模块、操作模块、接口电路等电子器件，以产生特定频率的信号，实现无线连接。

为了实现更好的信号辐射效果，在PCB板2上可以设置多个天线本体1，多个天线本体1可以增加辐射区域面积。对于同一个天线，多个天线本体1上产生的电磁信号的频率是相同的，例如，在一个天线本体1上产生2.4GHz频段(2.4—2.5GHz)的WiFi信号时，另一个天线本体1上也产生2.4GHz频段(2.4—2.5GHz)的WiFi信号，即多个天线本体1之间为同频信号关系。需要说明的是，本申请中所述同频信号是指同种振子单元对应的信号频率相同，由于在同一个天线本体1中，包括多个产生不同频率的振子单元，因此在多个天线本体1中，对应同一种振子单元产生的信号频率是相等的，不同种类的振子单元所产生的信号频率可以不相同。

例如，一个天线本体1中可包括三种振子单元，分别用于产生2.4—2.5GHz频段的WiFi信号、5.15—5.85GHz频段的WiFi信号以及698—960MHz频段的LTE信号，则在另一个天线本体1中可包括三种振子单元，分别用于产生2.4—2.5GHz频段的WiFi信号、5.15—5.85GHz频段的WiFi信号以及698—960MHz频段的LTE信号。

而为了保证信号的辐射质量，多个天线本体1可以在PCB板2上呈均匀分布。实际应用中，PCB板2可以根据实际传输信号的要求，选择不同的形状。例如，在微型客户前置设备(CPE)中，PCB板2可以为连接CPE主板的小面积电路板，采用1mm FR4(环氧玻璃布层压板)材质制成，具有剖面低、价格低的优势，可有效应用于高度集成化的CPE产品设备中。在PCB板2上共设置有两个天线本体1，两个所述天线本体1分别设置在PCB板2的两侧。将天线本体1设置在PCB板2的两侧，可以有效解决单侧WIFI天线在另一侧辐射较差的问题，实现WIFI信号的空间覆盖互补，增强信号覆盖区域，减少信号覆盖盲点。

本申请中，所述天线本体1作为天线的振子单元，可以接收和发送LTE信号和WiFi信号，从而实现通信连接。实际应用中，由于客户前置设备可以LTE信号的方式实现远距离通信，并在指定的区域内形成WiFi信号覆盖，因此接收信号的过程如下：原始数据由运营商基站转化并发出LTE信号，CPE设备中的LTE天线接收LTE信号，并将信号转化为WIFI信号形式，在辐射范围内通过WiFi天线发出转化后的WiFi信号，最后辐射范围内的终端通过接收该WiFi信号，获得对应的原始数据。

因此，为了实现收发LTE信号和WiFi信号，本申请所述天线本体1为基于单极子天线和缝隙天线结合组成的天线形式。如图2、图3所示，所述天线本体1包括：第一辐射臂11、第二辐射臂12以及馈电点14。

其中，第一辐射臂11和第二辐射臂12共同连接馈电点14，以通过馈电点14连接PCB板2。实际应用中，电磁信号通过PCB板2传输至馈电点14，馈电点14将传输的电磁信号分别传递给第一辐射臂11和第二辐射臂12，以通过直接馈电方式激励第一辐射臂11和第二辐射臂12产生双频WIFI信号辐射。

通过两个辐射臂可以产生双频WiFi信号，例如，第一辐射臂11产生2.4GHz频段(2.4—2.5GHz)的WiFi信号；第二辐射臂12用于产生5.8GHz频段(5.15—5.85GHz)的WiFi信号。

进一步地，为了能够达到良好的信号辐射效果，所述第一辐射臂11和所述第二辐射臂12的长度，分别等于所辐射双频WIFI信号中，两个WIFI频段的中心频率信号对应波长的1/4。例如，第一辐射臂11的辐射臂长度约等于2.4GHz WiFi中心频率所对应的波长的四分之一；第二辐射臂12的辐射臂长度约等于5.8GHz WiFi中心频率所对应的波长的四分之一。

本申请提供的技术方案中，第一辐射臂11和第二辐射臂12采用直接馈电的方式实现电磁辐射，因此第一辐射臂11和第二辐射臂12可以根据不同的应用需要，采用基于单极子天线、微带贴片天线、Loop(环形)天线、PIFA(块状)天线、偶极子天线中一种或多种组合的振子结构。

在第一辐射臂11和第二辐射臂12与PCB板2之间设有辐射缝隙13，以通过耦合馈电方式激励辐射缝隙13产生LTE频段的信号辐射。实际应用中，通过馈电点14可以使第一辐射臂11和第二辐射臂12相对于PCB板2形成悬臂结构，并且在第一辐射臂11和第二辐射臂12的边缘位置与PCB板2之间形成辐射缝隙13，辐射缝隙13可通过耦合馈电方式激励产生LTE频段信号辐射，例如产生低频LTE频段(698—960MHz)的LTE信号。辐射缝隙13的长度和宽度可通过适当调整第一辐射臂11和第二辐射臂12与PCB板2之间的距离，从而改善天线的耦合强度，产生所需LTE频段的信号辐射。

由以上技术方案可知，本申请提供的一种同频一体化天线，突破了现有技术中通过增加天线数量来实现WIFI信号覆盖的设计方式。可在原有天线数量不变的前提下，基于LTE天线构造一款高性能的同频一体化“WIFI+LTE”天线。所述同频一体化天线融合WIFI双频(即，2.4GHz：2.4-2.5GHz；5.8GHz：5.15-5.85GHz)的同时，可覆盖LTE频段(698—960MHz)。解决现有CPE产品只能通过接收转化LTE信号实现网络覆盖，而不能通过自身的WIFI天线实现网络信号增强的问题。

在本申请的部分实施例中，所述同频一体化天线还包括隔离缝隙3。所述隔离缝隙3为设置在所述PCB板2上，位于两个所述天线本体1之间的开口，以改善所述同频一体化天线的低频隔离度。如图2所示，所述隔离缝隙3的延伸形状为Z型缝隙，即Z型的隔离缝隙3位于两组天线本体1的中部位置，隔离缝隙3可以通过切割PCB板2上的表面电流路径，提高两组天线本体之间的低频隔离度。

进一步地，为了获得较好的隔离效果，所述隔离缝隙3的延伸长度为所述同频一体化天线中心频率信号对应的波长。所述隔离缝隙3的宽度可以根据项目实际需求变动。显然，所述隔离缝隙3的延伸形状并不局限于上述Z型缝隙一种，实际应用中，还可以根据实际天线辐射需要，设置为一字型缝隙、U型缝隙或W型缝隙等形式。

由以上技术方案可知，上述实施例可以在原有天线结构的基础上，在两组天线本体1之间增设一个隔离缝隙3。以通过隔离缝隙3切割PCB板2上的表面电流路径，提高两组天线本体1之间的低频隔离度，避免两组天线本体1之间辐射的信号相互产生影响，从而提高信号辐射质量。

在本申请的部分实施例中，所述第一辐射臂11、第二辐射臂12、馈电点14以及所述PCB板2为一体化结构。即在实际应用中，可以PCB板2为一侧带有金属层(导电层)的基板，再对基板上的金属层进行蚀刻加工，形成第一辐射臂11、第二辐射臂12以及馈电点14。一体化结构的天线可以提高天线整体的稳定性，并且避免出现过多的焊点，保证信号电流的传输质量。

进一步地，所述同频一体化天线还包括天线地4。所述天线地4为贴合在所述PCB板2上的接地金属板。天线地4可以是设置在PCB板2上远离金属层的一面，实际应用中，天线地4可以提供零电位，以在天线中形成参考地，以形成待传输的信号。

通过实际测量可知，如图4、图5所示，本申请提供的同频一体化天线的低频LTE频段(698—960MHz)驻波小于3.5，WIFI 2.4GHz频段(2.4—2.5GHz)和WIFI 5.8GHz频段(5.15—5.85GHz)驻波小于2.0，完全满足实际对天线驻波的要求。同时，低频LTE频段的隔离度大于14dB，WIFI 2.4GHz频段的隔离度大于18dB，WIFI 5.8GHz频段的隔离度大于20dB，亦满足实际对天线隔离度的要求。

基于上述同频一体化天线，如图6所示，本申请还提供一种客户前置设备，所述客户前置设备可以在接收和发射LTE信号的同时，在使用区域范围内形成WiFi辐射。因此，所述客户前置设备包括上述同频一体化天线，以通过同频一体化天线进行LTE信号收发和WiFi辐射。实际应用中，使用区域内的终端，可以接入所述客户前置设备形成的WiFi环境，并通过WiFi信号与客户前置设备之间实现数据交互。客户前置设备可以实现向终端收发WiFi信号形式的数据、进行LTE数据与WiFi数据的转化以及向基站收发LTE信号。因此客户前置设备中除包括上述天线以外，还可以设有馈电模块、信号转换模块、调制解调模块等与信号处理相关的模块，以及电源模块、操作模块、接口电路等电子器件，以完成上述信号收发和转化过程。

由以上技术方案可知，本申请提供一种同频一体化天线及客户前置设备，以实现将客户前置设备中的LTE天线和双频WIFI天线集成为一体。所述同频一体化天线包括PCB板2和设置在PCB板2上天线本体1。其中，天线本体1包括：第一辐射臂11、第二辐射臂12以及馈电点14；第一辐射臂11和第二辐射臂12共同连接馈电点14，以连接PCB板2，通过直接馈电方式激励第一辐射臂11和第二辐射臂12产生双频WIFI信号辐射。在第一辐射臂11和第二辐射臂12与PCB板2之间设有辐射缝隙13，以通过耦合馈电方式激励辐射缝隙13产生LTE频段的信号辐射。所述天线本体由第一辐射臂11、第二辐射臂12以及辐射缝隙13构成基于单极子天线和缝隙天线结合的天线形式，使天线能够接收转化LTE信号实现网络覆盖，并通过自身的WIFI天线实现网络信号增强。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种同频一体化天线，其特征在于，包括PCB板(2)和设置在PCB板(2)上的多个天线本体(1)；多个所述天线本体(1)分别设置在所述PCB板(2)的两侧；所述天线本体(1)为基于单极子天线和缝隙天线结合组成的天线形式；

所述天线本体(1)包括：第一辐射臂(11)、第二辐射臂(12)以及馈电点(14)；所述第一辐射臂(11)和所述第二辐射臂(12)共同连接所述馈电点(14)，以通过所述馈电点(14)连接所述PCB板(2)，通过直接馈电方式激励所述第一辐射臂(11)和所述第二辐射臂(12)产生双频WIFI信号辐射；在所述第一辐射臂(11)和所述第二辐射臂(12)与所述PCB板(2)之间设有辐射缝隙(13)，以通过耦合馈电方式激励所述辐射缝隙(13)产生LTE频段的信号辐射。

2.根据权利要求1所述的同频一体化天线，其特征在于，所述同频一体化天线还包括隔离缝隙(3)；所述隔离缝隙(3)为设置在所述PCB板(2)上，位于相邻两个所述天线本体(1)之间的开口，以改善所述同频一体化天线的低频隔离度。

3.根据权利要求2所述的同频一体化天线，其特征在于，所述隔离缝隙(3)的延伸长度为所述同频一体化天线中心频率信号对应的波长。

4.根据权利要求2所述的同频一体化天线，其特征在于，所述隔离缝隙(3)的延伸形状为Z型缝隙、一字型缝隙、U型缝隙或W型缝隙中的一种。

5.根据权利要求1所述的同频一体化天线，其特征在于，所述第一辐射臂(11)和所述第二辐射臂(12)的长度，分别等于所辐射双频WIFI信号中，两个WIFI频段的中心频率信号对应波长的1/4。

6.根据权利要求1所述的同频一体化天线，其特征在于，所述第一辐射臂(11)和第二辐射臂(12)为基于单极子天线、微带贴片天线、Loop天线、PIFA天线、偶极子天线中一种或多种组合的振子结构。

7.根据权利要求1所述的同频一体化天线，其特征在于，所述PCB板(2)为FR4板材。

8.根据权利要求1所述的同频一体化天线，其特征在于，所述第一辐射臂(11)、第二辐射臂(12)、馈电点(14)以及所述PCB板(2)为一体化结构。

9.根据权利要求1所述的同频一体化天线，其特征在于，所述同频一体化天线还包括天线地(4)；所述天线地(4)为贴合在所述PCB板(2)上的接地金属板。

10.一种客户前置设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的同频一体化天线。

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