CN219811653U - 天线结构及安防网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种天线结构及安防网关，天线结构包括驱动电路板、模组天线、介质板和重构天线，所述驱动电路板具有间隔设置的第一走线层和第二走线层，所述模组天线位于所述驱动电路板的第一走线层，所述介质板固定在所述驱动电路板上，且所述重构天线位于所述介质板的表面，所述第二走线层上具有传输枝节，所述传输枝节与所述模组天线及所述重构天线均电性连接，以对所述重构天线馈电。本实用新型提供的天线结构及安防网关，通过介质板和重构天线的设置，把模组天线的能量通过传输枝节馈送到重构天线上，重构天线可以根据辐射需求进行设计，使得该天线结构和安防网关的通讯性能不受模组天线的限制，有效地提高通讯质量，增加了通讯距离。

Description

天线结构及安防网关

技术领域

本实用新型属于网络设备技术领域，更具体地说，是涉及一种天线结构及安防网关。

背景技术

安防网关是企业、机构或个人在网络中设置的一个安全保护设备，用于监控、控制和保护网络的安全。它是连接内部网络和互联网之间的重要出入口，具有安全防护、端口封堵、数据过滤和协议转换等多种功能。

首先，“安全网关”可以过滤网络传输中的各种恶意攻击，如安防、垃圾邮件等，保障内部网络的安全。其次，“安全网关”可以控制网络的出口，防范内部机密信息泄露，保障信息的安全性。此外，“安全网关”还可以进行数据包的内容检测和协议的转换。通过协议转换，一些不兼容的协议可以相互转换，从而保障网络的整体通信能力。

网关生产厂家一般采用自带天线的模组，或者使用客户指定的带天线模组，也就是说，天线本身已经定型无法修改，而且受限于产品的外观、结构堆叠等，往往不能使模组天线发挥出最优的性能(例如产品外壳金属结构、产品内部电子器件等结构等，均会影响天线的性能)，反而会导致模组天线效率低下，严重影响到模组的通讯质量、缩短了通讯距离。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种天线结构及安防网关，以解决现有技术中存在的模组自带的天线结构无法改变，导致通讯质量较差的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种天线结构，包括驱动电路板、模组天线、介质板和重构天线，所述驱动电路板具有间隔设置的第一走线层和第二走线层，所述模组天线位于所述驱动电路板的第一走线层，所述介质板固定在所述驱动电路板上，且所述重构天线位于所述介质板的表面，所述第二走线层上具有传输枝节，所述传输枝节与所述模组天线及所述重构天线均电性连接，以对所述重构天线馈电。

可选地，所述模组天线与所述传输枝节耦合馈电，所述传输枝节包括金属板和微带线，所述金属板与所述模组天线正对设置，所述微带线的两端分别与所述金属板和所述重构天线连接导通。

可选地，所述模组天线与所述传输枝节通过测试焊盘连接导通，所述传输枝节的两端分别与所述测试焊盘和所述重构天线连接导通，所述传输枝节包括用于阻抗匹配的阻抗线。

可选地，所述测试焊盘位于所述驱动电路板内，且所述测试焊盘的一端延伸至所述第一走线层与所述模组天线连接导通，所述测试焊盘的另一端延伸至所述第二走线层与所述传输枝节连接导通。

可选地，所述第一走线层处铺设有第一金属地，所述第二走线层处铺设有第二金属地，所述第一金属地开设有第一禁铺区，所述模组天线位于所述第一禁铺区内，所述第二金属地开设有第二禁铺区，所述传输枝节位于所述第二禁铺区内；所述第一金属地靠近所述第一禁铺区的周圈处以及所述第二金属地靠近所述第二禁铺区的周圈处设置有金属过孔，所述金属过孔连接导通所述第一金属地和所述第二金属地。

可选地，所述传输枝节上具有预留π匹配结构。

可选地，所述介质板与所述驱动电路板相互平行设置，所述重构天线与所述模组天线相互平行。

可选地，所述介质板与所述驱动电路板垂直设置，所述重构天线与所述模组天线相互垂直。

可选地，所述重构天线为单极子天线、偶极子天线、倒F天线和环天线中的一种或者多种组合。

本实用新型还提供一种安防网关，包括上述的天线结构。

本实用新型提供的天线结构及安防网关的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型天线结构包括驱动电路板、模组天线、介质板和重构天线，模组天线为工作模组自带的天线，模组天线位于驱动电路板的第一走线层，介质板设置在驱动电路板上，且其上设置有重构天线，第二走线层上设置有传输枝节，用于接收模组天线的能量并馈送至重构天线，由重构天线向外辐射传输信号。通过介质板和重构天线的设置，把模组天线的能量通过传输枝节馈送到重构天线上，重构天线可以根据辐射需求进行设计，使得该天线结构和安防网关的通讯性能不受模组天线的限制，有效地提高通讯质量，增加了通讯距离。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型实施例提供的第一种天线结构的立体结构图；

图2为图1中右上角处的局部放大图；

图3为本实用新型实施例提供的第一种天线结构在驱动电路板第一层结构隐藏时的立体结构图；

图4为本实用新型实施例提供的第二种天线结构在驱动电路板第一层结构隐藏时的立体结构图；

图5为本实用新型实施例提供的安防网关的立体结构图。

其中，图中各附图标记：

1-驱动电路板；101-第一走线层；102-第二走线层；2-模组；21-模组天线；3-介质板；4-重构天线；5-传输枝节；51-金属板；52-微带线；6-测试焊盘；7-外壳。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

安防网关用于保障内部网络的安全，具体可以防止Internet或外网不安全因素蔓延到自己企业或组织的内部网。安防网关由于其需要与外网和内网通讯连接，其内部需要设计有通讯天线。通常安防网关的内部模组自带有模组天线，或者客户指定使用某个型号的带天线的模组。但是，在后期设计生产时，会存在以下问题：1、在结构堆叠时，由于电子器件等具有金属材质，因此均会对模组天线的性能产生一定的影响。2、产品的外观较为精致小巧，在设计生产过程中，产品的外观首先经过ID工程师的设计确认，结构工程师进行堆叠设置，将电子器件、电路板等结构放在现有的外观对应的结构内，所以模组天线的位置和净空不可避免地会受到一定的影响，从而导致影响模组天线的性能。为了提升模组天线的性能，目前有如下两种改善方案：1、重新开发带天线的模组，研发周期则相应加长，不利于产品快速开发面世。2、模组保持不变，那产品的ID或者结构堆叠要做相应调整，同样增长研发周期，增加研发成本。

对此，本实用新型提出一种新的天线结构，能够在保持模组不变、产品ID不变、结构堆叠不变的情况下有效提高产品的通讯能力，研发周期和研发成本也不会大幅提升。

现对本实用新型实施例提供的天线结构进行说明。

请一并参阅图1至图3，天线结构包括驱动电路板1、模组天线21、介质板3和重构天线4。

驱动电路板1具有间隔设置的第一走线层101和第二走线层102，第一走线层101和第二走线层102处均为金属材质，第一走线层101和第二走线层102上一般设置有电路走线和金属地。

模组天线21为模组2自带的天线，模组天线21的结构固定，不能对模组天线21结构进行更改，因此其附近的结构布局对其的性能影响较大。模组天线21位于第一走线层101处。具体而言，模组天线21为模组2的其中一部分，模组2固定且电性连接在驱动电路板1上，由驱动电路板1驱动模组2工作，模组天线21设置于驱动电路板1的第一走线层101处，由驱动电路板1向其馈电。

介质板3固定在驱动电路板1上，介质板3用于为重构天线4提供支撑，使重构天线4能够与模组天线21呈角度设置。

重构天线4设置于介质板3的表面，由介质板3对其进行支撑。为了保证重构天线4的辐射性能，可以通过调整介质板3与重构天线4的夹角提升重构天线4的辐射性能。

驱动电路板1的第二走线层102上具有传输枝节5，传输枝节5与模组天线21电性连接，且与重构天线4电性连接，对重构天线4进行馈电，使重构天线4作为辐射源进行通讯。

在天线结构工作时，驱动电路板1驱动模组天线21工作，模组天线21作为一个发射源，模组天线21发射出能量并通过传输枝节5馈送到重构天线4，重构天线4再将能量发射出去到空气中，与外界进行通讯。其中，模组天线21相当于一个信号转换器或者换能器，充当导行波与自由空间波之间的转换器件。

直接采用模组天线21进行辐射时，无法避开电子元器件的布局以及走线，模组天线21的性能很难保证。本实用新型提出的天线结构，在产品结构堆叠允许的空间内，避开电子元器件布局以及走线的影响，重新再设计一个重构天线4，重构天线4可以根据所需性能进行一定的结构和间距调整，通过馈电方式，把模组天线21的能量接收下来，再馈送到重构天线4上面实现效率的提升。

本实用新型根据产品ID和结构堆叠重新设计一个重构天线4，配合带模组天线21使用，在确保产品天线效率的前提下，减小带模组天线21对产品ID和结构堆叠耦合性；还可以快速迭代开发产品，根据不同的产品ID和结构堆叠而设计不同的重构天线4，而模组天线21可以共用一个；另外，本实用新型使用较小的天线成本换取更好的天线效率，新设计的重构天线4不管是PCB板载天线或者插件金属天线成本都较低。

上述实施例中的天线结构，包括驱动电路板1、模组天线21、介质板3和重构天线4，模组天线21为工作模组2自带的天线，模组天线21位于驱动电路板1的第一走线层101，介质板3设置在驱动电路板1上，且其上设置有重构天线4，第二走线层102上设置有传输枝节5，用于接收模组天线21的能量并馈送至重构天线4，由重构天线4向外辐射传输信号。通过介质板3和重构天线4的设置，把模组天线21的能量通过传输枝节5馈送到重构天线4上，重构天线4可以根据辐射需求进行设计，使得该天线结构和安防网关的通讯性能不受模组天线21的限制，有效地提高通讯质量，增加了通讯距离。

需要说明的是，驱动电路板1为单层板或者多层板。例如，驱动电路板1为两层板时，第一层板背向第二层板的一侧为top层，第一层板和第二层板之间为中间层，第二层板背向第一层板的一侧为bottom层。为了方便将模组天线21设置在驱动电路板1上，第一走线层101为top层，即，模组天线21设置在top层上，第二走线层102为中间层。

在本实用新型的一些实施例中，请参阅图2及图3，模组天线21与传输枝节5耦合馈电。模组天线21和传输枝节5分别设置于第一走线层101和第二走线层102，模组天线21和传输枝节5没有实体的电性连接结构，通过模组天线21向传输枝节5耦合馈电连接。具体而言，传输枝节5包括金属板51和微带线52，金属板51正对模组天线21设置，使得模组天线21能够效率更高地馈送能量至金属板51，接收至金属板51的能量通过微带线52传输至重构天线4。金属板51可作为重构天线4的馈源，通过调整金属板51的形状大小、金属板51与下述第二金属地的间距大小，可以尽可能的接收来自模组天线21的能量。

在本实用新型的一些实施例中，请参阅图4，模组天线21与传输枝节5通过测试焊盘6连接导通。传输枝节5的两端分别与测试焊盘6和重构天线4连接导通，传输枝节5包括用于阻抗匹配的阻抗线。

为了方便对产品进行性能测试，通常会在驱动电路板1上预留测试焊盘6，测试焊盘6与测试线缆连通时，可以对驱动电路板1以及由其驱动的电子器件进行一系列的性能测试。也就是说，测试焊盘6与模组天线21连接导通。传输枝节5的一端与测试焊盘6连接导通，传输枝节5的另一端与重构天线4连接导通，从而使模组天线21通过测试焊盘6和传输枝节5与重构天线4连接导通，使得模组天线21的能量首先通过测试焊盘6馈送至传输枝节5，然后馈送至重构天线4，由重构天线4向空气中发出。

传输枝节5包括用于阻抗匹配的阻抗线，通过设置阻抗线可以避免模组2发射出的能量在驱动电路板1上传输时有过多的损耗，尽可能把能量传输到重构天线4上。阻抗线可为50Ω的阻抗线，以防止信号和能量的反射。

可选地，测试焊盘6位于驱动电路板1内，且测试焊盘6的一端延伸至第一走线层101与模组天线21连接导通，测试焊盘6的另一端延伸至第二走线层102与传输枝节5连接导通。测试焊盘6的两端分别位于第一走线层101和第二走线层102，测试焊盘6位于第一走线层101的一端与模组天线21连接导通，测试焊盘6位于第二走线层102的一端与传输枝节5连接导通。

其中，测试焊盘6包括内焊盘和外焊盘，内焊盘和外焊盘中的其中一个与模组天线21、传输枝节5连接导通，内焊盘和外焊盘中的另外一个与金属地连接导通。下述的第一金属地和第二金属地均属于此处的金属地。

在本实用新型的一些实施例中，请参阅图3及图4，第一走线层101处铺设有第一金属地，第一金属地开设有第一禁铺区，模组天线21位于第一禁铺区内，即，模组天线21与第一金属地之间具有一定的间隔距离，以抑制模组天线21的能量辐射，减小能量损耗。

第二走线层102处铺设有第二金属地，第二金属地开设有第二禁铺区，传输枝节5位于第二禁铺区内，即，传输枝节5与第一金属地之间具有一定的间隔距离，以抑制传输枝节5的能量辐射。第二走线层102与模组天线21正对的区域开设有第三禁铺区，以抑制模组天线21的能量辐射，减小能量损耗，其中，第三禁铺区可属于第二禁铺区，或者，第二禁铺区和第三禁铺区部分重叠。

驱动电路板1的bottom层可铺设第三金属地，以抑制模组天线21的能量辐射，减小能量损耗。

其中，第一金属地、第二金属地和第三金属地均接地设置。

可选地，第一金属地靠近第一禁铺区的周圈处设置有金属过孔，第二金属地靠近第二禁铺区的周圈处设置有金属过孔，金属过孔连接导通第一金属地和第二金属地，使第一金属地和第二金属地均接地设置。在该实施例中，金属过孔的一端至少延伸至第一金属地，另一端至少延伸至第二金属地。

在设置有第三金属地的实施例中，金属过孔还延伸至第三金属地，使第一金属地、第二金属地和第三金属地均接地设置。

可选地，金属过孔的数量为多个，且密集分布(金属过孔之间的距离小于5mm)，使得第一金属地、第二金属地和第三金属地之间具有良好的导通性。

需要说明的是，金属过孔可为开设在驱动电路板1上的孔，且孔壁金属化，使得驱动电路板1上的各层金属地(例如第一金属地、第二金属地、第三金属地)相互导通。

在本实用新型的一些实施例中，请参阅图3及图4，传输枝节5上具有预留π匹配结构。通过预留π匹配结构，使得可以根据天线性能要求在传输枝节5上增加π型匹配来调节重构天线4的谐振点，使重构天线4在工作频带内能够阻抗匹配最佳、性能最优。其中，π型匹配包括两个电容和一个电感，电感设置在两个电容之间，电感相当于π的顶边，两个电容相当于π的两个竖直边，一个电感和两个电容如此排布与π的形状类似，因此，此种结构称为π型匹配。传输枝节5上预留π匹配结构是指，传输枝节5上具有方便焊接π型匹配中电容和电感的焊接配合结构。焊接配合结构的具体结构此处不作限定。

在本实用新型的一些实施例中，介质板3与驱动电路板1相互平行设置，也就是说，介质板3的厚度方向和驱动电路板1的厚度方向相互平行。介质板3固定在驱动电路板1上，方便介质板3上的重构天线4与传输枝节5连接导通。

可选地，介质板3粘贴固定于驱动电路板1上。或者，介质板3通过螺丝等紧固件固定在驱动电路板1上。或者，介质板3与驱动电路板1一体成型设置。

在本实用新型的一些实施例中，请参阅图4及图5，介质板3与驱动电路板1垂直设置。可以理解为，介质板3的厚度方向与驱动电路板1的厚度方向之间的夹角为90度。如此，可以使介质板3上的重构天线4沿垂直于驱动电路板1的方向设置，能够更好的利用驱动电路板1周边的空间，使重构天线4周边的净空更大，有利于提升重构天线4的性能。

在其他实施例中，介质板3与驱动电路板1也可接近垂直设置。介质板3与驱动电路板1也可接近垂直设置可以理解为，介质板3的厚度与驱动电路板1的厚度的夹角在70度至90度之间。

可选地，重构天线4位于介质板3的其中一个表面，且重构天线4朝向驱动电路板1延伸至介质板3的边缘处，从而方便传输枝节5与重构天线4导电连接。其中，传输枝节5与重构天线4可通过焊接等方式实现导电连接。

可选地，介质板3与驱动电路板1通过螺钉等紧固件固定连接。或者，介质板3和驱动电路板1相互卡接。例如，驱动电路板1上开设有卡孔，介质板3上具有卡扣，介质板3上的卡扣插设于驱动电路板1上的卡孔中，从而使介质板3和驱动电路板1相互卡接。

在本实用新型的一些实施例中，请参阅图3及图4，重构天线4为单极子天线、偶极子天线、倒F天线和环天线中的一种或者多种组合。重构天线4的材质可以选择白洋铜、FR-4等。

请参阅图5，本实用新型还提供一种安防网关，安防网关包括上述任一实施例中的天线结构。安防网关还包括外壳7，天线结构设置于外壳7的内部。

本实用新型提供的安防网关，采用了上述的天线结构，天线结构包括驱动电路板1、模组天线21、介质板3和重构天线4，模组天线21为工作模组2自带的天线，模组天线21位于驱动电路板1的第一走线层101，介质板3设置在驱动电路板1上，且其上设置有重构天线4，第二走线层102上设置有传输枝节5，用于接收模组天线21的能量并馈送至重构天线4，由重构天线4向外辐射传输信号。通过介质板3和重构天线4的设置，把模组天线21的能量通过传输枝节5馈送到重构天线4上，重构天线4可以根据辐射需求进行设计，使得该天线结构和安防网关的通讯性能不受模组天线21的限制，有效地提高通讯质量，增加了通讯距离。

在本实用新型的其中一个实施例中，安防网关还包括电池和LED，电池可设置于驱动电路板1的Bottom一侧。LED可设置在驱动电路板1的周圈处。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天线结构，其特征在于：包括驱动电路板、模组天线、介质板和重构天线，所述驱动电路板具有间隔设置的第一走线层和第二走线层，所述模组天线位于所述驱动电路板的第一走线层，所述介质板固定在所述驱动电路板上，且所述重构天线位于所述介质板的表面，所述第二走线层上具有传输枝节，所述传输枝节与所述模组天线及所述重构天线均电性连接，以对所述重构天线馈电。

2.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述模组天线与所述传输枝节耦合馈电，所述传输枝节包括金属板和微带线，所述金属板与所述模组天线正对设置，所述微带线的两端分别与所述金属板和所述重构天线连接导通。

3.如权利要求1所述的天线结构，其特征在于：所述模组天线与所述传输枝节通过测试焊盘连接导通，所述传输枝节的两端分别与所述测试焊盘和所述重构天线连接导通，所述传输枝节包括用于阻抗匹配的阻抗线。

4.如权利要求3所述的天线结构，其特征在于：所述测试焊盘位于所述驱动电路板内，且所述测试焊盘的一端延伸至所述第一走线层与所述模组天线连接导通，所述测试焊盘的另一端延伸至所述第二走线层与所述传输枝节连接导通。

5.如权利要求1-4任一项所述的天线结构，其特征在于：所述第一走线层处铺设有第一金属地，所述第二走线层处铺设有第二金属地，所述第一金属地开设有第一禁铺区，所述模组天线位于所述第一禁铺区内，所述第二金属地开设有第二禁铺区，所述传输枝节位于所述第二禁铺区内；所述第一金属地靠近所述第一禁铺区的周圈处以及所述第二金属地靠近所述第二禁铺区的周圈处设置有金属过孔，所述金属过孔连接导通所述第一金属地和所述第二金属地。

6.如权利要求1-4任一项所述的天线结构，其特征在于：所述传输枝节上具有预留π匹配结构。

7.如权利要求1-4任一项所述的天线结构，其特征在于：所述介质板与所述驱动电路板相互平行设置，所述重构天线与所述模组天线相互平行。

8.如权利要求1-4任一项所述的天线结构，其特征在于：所述介质板与所述驱动电路板垂直设置，所述重构天线与所述模组天线相互垂直。

9.如权利要求1-4任一项所述的天线结构，其特征在于：所述重构天线为单极子天线、偶极子天线、倒F天线和环天线中的一种或者多种组合。

10.安防网关，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的天线结构。