CN220292041U - 一种多模网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多模网关，至少包括电路板和壳体，电路板安设于壳体内部，电路板包括主板和若干个连接模组，连接模组设于主板，每个连接模组包括一个天线，每个连接模组的天线朝向方向相异或彼此定向设置，每个连接模组的天线的馈电点均靠近同一面。通过天线方向相异或彼此定向的设置以及天线距离的设置避免了天线信号重叠，从而避免信号之间的相互干扰，解决了同频干扰的同时，通过馈电点位置设置使得天线增益方向朝向主面，即正常信号来源或输出面，提高信号的增益幅度。

Description

一种多模网关

技术领域

本申请涉及智能家庭用网关技术，尤其涉及一种能够处理多模信号的多模网关设备。

背景技术

网关又称网络协议转换器，在物联网领域，主要解决传感网络、控制网络等局域网与广域网的连接问题。这类局域网分为有线局域网和无线局域网，在无线局域网中，有BLE(低功耗蓝牙)MESH、ZigBee、替代型RS232等等无线技术。与WLAN广域网或以太网连接方式，通常有Wi-Fi连接和有线网络连接。现有的物联网网关技术大体是由BLE-mesh或ZigBee功能模组连接局域网，然后将信息汇集到网关管理模块，再由该模块通过有线或者Wi-Fi方式连接到广域网把信息上传至服务器。

然而，采用上述方式存在以下问题：如果网关仅支持单个局域网技术(单模)，不符合实际场景中多种局域网技术产品的现状；但网关支持多个局域网技术(多模)时，会出现多种网络存在同频干扰的问题，不利于网络覆盖。

中国专利《一种物联网多协议控制智能网关》，公开号：CN217883453U，公开日：2022年11月22日，公开了通过底壳的下端壁凹设有一容置槽，电源插头的后端部可拆卸地嵌设于容置槽内，容置槽的底部的两侧分别凸设有一金属弹片，电源插头的底部凹设有一沿圆周方向延伸的滑槽，滑槽的底部设有金属接触片，金属弹片分别与金属接触片抵接电连接，该智能网关通过采用可拆卸式的电源插头结构设计，从而使得该智能网关可根据需要更换不同国家标准的电源插头，支持ZigBee、Wi-Fi、蓝牙/蓝牙mesh三种通信协议，然而该技术方案仍然未解决支持多个局域网技术会出现多个网络存在同频干扰的问题。

中国专利《物联网网关》，公开号：CN215579065U，公开日：2022年01月18日，公开了对各个天线的合理布置避免多协议物联网网关的多个天线间的互扰问题，然而该技术方案中只是简单将天线设置于不同侧，并没有考虑到天线方向性对增益的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有技术中存在多局域网络存在同频干扰，且无法实现信号的增益的问题。

为实现上述技术目的，本实用新型提供的一种技术方案是，一种多模网关，至少包括电路板和壳体，电路板安设于壳体内部，电路板包括主板、信号处理器以及若干个连接模组，连接模组和信号处理器设于主板，连接模组电耦接至信号处理器，每个连接模组包括至少一个天线，每个连接模组的天线朝向方向相异或彼此定向设计，每个连接模组的天线的馈电点均靠近同一面。

进一步的，壳体包括上壳体以及下壳体，主板设于上壳体以及下壳体围设形成的安装空间，下壳体靠近主板的一侧设有若干个定位柱，主板设有若干个供定位柱穿设的定位孔，上壳体与下壳体可拆卸连接。

进一步的，壳体设有若干个开孔，主板设有若干个与开孔对应的接口，用以接入若干个外部线路所对应的电气模块。

进一步的，电路板包括第一连接模组和第二连接模组，第一连接模组设于主板同时靠近壳体右面和壳体主面的部分，第二连接模组设于主板同时靠近壳体左面和壳体主面的部分。

进一步的，第一连接模组为蓝牙模组，第二连接模组为ZigBee模组，分别用于实现sigmesh和ZigBee网络的接入。

进一步的，第一连接模组包括第一天线，第二连接模组包括第二天线，第一天线朝向壳体右面，第二天线朝向壳体左面。

进一步的，第一天线和/或第二天线为板载倒F天线。

进一步的，第一天线和第二天线的振子折叠方向相反。

进一步的，若干个天线之间的间距的取值范围为[λ/2，λ]，λ为波长。

进一步的，主板还包括状态指示模组，状态指示模组设于主板的正面或反面，壳体设有与状态指示模组对应的透过部位。

本实用新型的有益效果：当多个天线存在且距离较近时会产生同频干扰，本申请通过天线方向相异或彼此定向设置的设置，避免多根天线向外辐射的信号重叠，从而减少信号同频，避免了天线之间的相互干扰，解决了同频干扰的同时，使得天线信号辐射的范围更广。通过馈电点位置靠近同一面，方便以该面作为信号来源或者输出面，此时发射机向天线或天线向发射机传输功率最大，使得所有天线增益方向朝向同一面，提高信号的增益幅度。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施例情况中多模网关的结构爆炸图；

图2为本实用新型一个实施例中多模网关的第一立体示意图；

图3为本实用新型一个实施例中多模网关的第二立体示意图；

图4为本实用新型的如图1所示的一种多模网关的电路板正面结构图；

图5为本实用新型的如图1所示的一种多模网关的电路板反面结构图。

图中标记说明：

100、上壳体；110、网口开孔；120、USB开孔；130、按键开孔；

200、遮光海绵；

300、电路板；310、第一连接模组；320、第二连接模组；311、第一天线；321、第二天线；330、状态指示模组；350、网口接口；360、USB接口；370、按键；

400、下壳体；

500、防滑脚垫；

1、壳体主面；2、壳体背面；3、壳体左面；4、壳体右面。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本实用新型的一种最佳实施例，仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本申请提供一种多模网关，至少包括电路板300与壳体，电路板300装设于壳体内部，壳体至少包括上壳体100以及下壳体400，上壳体100与下壳体400至少围设出一个安装空间，电路板300设于安装空间内，避免灰尘粘附于电路板300上影响电路板300的正常工作。同时，如图2以及图3所示，作为整体式设备，它可以被携带或任意放置在所需位置，在移动的过程中能缓冲意外碰撞，保护电路板300不受损伤。

优选的，安装空间内还设有缓冲结构，缓冲结构围设于电路板300与壳体的接触面，确保在多模网关发生碰撞时，电路板300并不会与壳体发生剧烈碰撞造成受损。

可选的，缓冲结构可以由海绵、橡胶或塑料等任意可实现缓冲效果的材料构成。

可选的，上壳体100和下壳体400可拆卸连接。

具体的，下壳体400与上壳体100可通过卡扣、螺纹和/或彼此机械啮合等方式连接，在此基础上，下壳体400靠近电路板300的一侧设有若干个定位柱，电路板300至少包括一个主板、信号处理器以及若干个连接模组，主板设有若干个供定位柱穿设的定位孔，通过定位柱将主板固定于安装空间内，避免网关在移动时，内部的电路板300发生位移，确保电路板300的稳定性，同时也便于在网关发生故障时拆卸电路板300进行检修。

可选的，可以采用定位孔与定位柱过盈配合的方式将主板固定于安装空间内，也可以采用胶粘等固定连接的方式将主板固定于安装空间内。

优选的，采用螺纹连接等可拆卸的方式连接主板和定位柱。

可选的，下壳体400远离电路板300的一侧设有防滑脚垫500，增大接触面的摩擦，提高网关的放置稳定性，同时避免下壳体400直接与桌面、地面等接触面直接接触造成下壳体400表面的磨损。防滑脚垫500可通过胶粘方式贴附于下壳体400，方便拆卸更换。

进一步可选的，下壳体400远离电路板300的一侧还可以设有配重块，即通过配重块增大接触面的摩擦，确保网关的放置稳定性。

优选的，如图2及图3所示，壳体至少有一个面设有若干个开孔，用于接入多个外部线路，以远离该面的一面作为壳体主面1，该面作为壳体背面2，以面向壳体主面1的左侧面作为壳体左面3，以面向壳体主面1的右侧面作为壳体右面4。

进一步的，如图4所示，主板靠近壳体背面2的一侧设有若干个与开孔对应的接口，多个外部线路通过开孔接入接口，使得网关与外部线路所对应的电气模块电连，为网关提供电能，同时实现网关与外部网络的有线连接。

具体的，壳体至少设有网口开孔110、USB开孔120以及按键370开孔130，主板至少设有与网口开孔110对应的网口接口350、与USB开孔120对应的USB接口360以及与按键370开孔130对应的按键370。在本实施例中，网口接口350为网口连接器，可以通过接入广域网实现与外部信息互联；USB接口360为USB连接器，可以接入USB线缆，为电路板300提供电能；使用插针触发按键370信号，可以实现网关复位、重置等效果，同时插针触发按键370的形式可以避免按键370误触，确保网关使用可靠性。

优选的，上壳体100设有网口开孔110、USB开孔120以及按键370开孔130。

进一步的，若干个连接模组以及信号处理器设于主板，用于实现多局域网的接入，信号处理器用于处理多模无线信号，连接模组电耦接至信号处理器。在本实施例中，主板设有第一连接模组310以及第二连接模组320，第一连接模组310设于主板靠近壳体右面4的一侧，第二连接模组320设于主板靠近壳体左面3的一侧，可以理解的是，不论第一连接模组310还是第二连接模组320或其余若干个连接模组，均设于主板靠近壳体主面1的一侧，即为将主板靠近下壳体400的一面作为正面，将主板靠近上壳体100的一面作为反面，连接模组设于主板正面同时靠近壳体主面1和壳体左面3或同时靠近壳体主面1和壳体右面4的部分。

可选的，连接模组直接耦合连接于信号处理器。

优选的，连接模组通过阻容耦合、变压器耦合或光电耦合等电耦接方式间接连接于信号处理器。

可选的，第一连接模组310为蓝牙模组，第二连接模组320为ZigBee模组，分别用于实现sigmesh和ZigBee网络的接入。

进一步的，连接模组至少包括一个天线，在本实施例中，第一连接模组310至少包括第一天线311，第二连接模组320至少包括第二天线321，第一天线311和第二天线321周围进行掏空处理，确保第一天线311和第二天线321周围具有足够开阔的空间，避免第一天线311和第二天线321的信号遭受干扰，确保天线谐振特性不受影响。

可选的，第一天线311和第二天线321可沿上壳体100内壁向周面延伸贴设。

优选的，第一天线311和第二天线321均为板载天线，更为优选的，第一天线311和第二天线321均为板载倒F天线。

可选的，第一天线311和第二天线321任意一个为板载倒F天线。

可选的，第一天线311和第二天线321均为2.4GHz的板载天线。

优选的，第一连接模组或第二连接模组任意一个内置有信号放大组件，信号放大组件可以是功率放大元件、小型信号中继器、增益天线驱动组件等，从而提升发射/接收各自协议下的无线信号的信号辐射范围。

可选的，第一连接模组或第二连接模组旁设有信号放大组件，旁设的方式可以采用在第一连接模组或第二连接模组的周围电路、驱动电路或驱动元件中设置信号放大组件。

可选的，第一连接模组和第二连接模组均设置有信号放大组件，可以理解的是并不限制于第一连接模组和第二连接模组中信号放大组件内置或旁设，即使第一连接模组和第二连接模组中信号放大组件的设置方式不同，也并不会影响到信号放大组件对于信号辐射范围的放大。

具体的，由于进入天线的无线电波，到达馈电点时，有波峰和波谷或者波峰与波谷之间的任一位置，在不同的位置上，馈电点所表现出的阻抗是不同的。为此，每个连接模组的天线朝向方向相异，而若干个连接模组的天线的馈电点均靠近同一面，便于在网关安装时将该面作为最靠近接收机方向的面，使得天线增益方向朝向接收机，提高天线信号强度。在本实施例中，壳体主面1即为最靠近接收机方向的面，第一天线311设置为朝向壳体右面4，且第一天线311馈电点靠近壳体主面1；第二天线321设置为朝向壳体左面3，且第二天线321馈电点靠近壳体主面1。使得第一天线311和第二天线321的增益方向均朝向网关的壳体主面1，可以理解的是通常网关正常放置时，壳体主面1通常更靠近于信号来源，由此进一步提高第一天线311和第二天线321的信号增益强度，提高信号稳定性。天线的对外信号辐射通常呈圆环状向周围辐射，将天线设置为方向朝向各异，能够减少若干个天线对外信号辐射圈重叠，避免同频干扰，并且使得不同方向上均有天线信号辐射，扩大信号的覆盖范围，与馈电点设置相结合，实现大范围覆盖的同时增益方向始终以接收机方向为主，确保与接收机之间的信号强烈稳定。

而在另一种实施例情况下，每个连接模组的天线朝向方向彼此定向设置，即可以是相反、同向增益或成角度叉状等，此时天线只能向定向方向输送信号，通过对天线信号输送方向定向设计使得天线信号的输送方向相反或角度叉状时天线信号不会发生干扰，或将相邻天线信号输送方向设置为相互增益的同向上，进一步提高信号强度。

优选的，当天线信号输送为全方向输送时采用连接模组的天线朝向方向相异的方式，当天线信号输送方式为一个方向时，采用彼此定向设计的方式。

同时，第一连接模组310和第二连接模组320分别设于主板靠近壳体右面4的部分和主板靠近壳体左面3的部分，可以扩大第一天线311和第二天线321之间的间距避免天线之间的相互干扰，确保信号传递稳定性。

优选的，若干个天线之间的间距的取值范围为[λ/2，λ]，λ为波长，在本实施例中，第一天线311与第二天线321之间的间距的取值范围为[λ/2，λ]，即第一天线311与第二天线321的间距要小于等于波长大于等于二分之一波长，避免间距过大时，引起栅瓣，确保辐射方向图的栅瓣均落在可见区域之外，在确保不出现栅瓣的情况下，间距越远增益越高，降低天线间互相干扰的前提下，提高对信号的增益幅度。

更为优选的，天线振子是天线上的元器件，具有导向和放大电磁波的作用，辐射能力和天线振子导线的长度与形状相关，当天线的振子导线距离很近，电场就会被束缚在两导线之间，从而造成信号辐射弱等问题，本申请中第一天线311和第二天线321的振子折叠方向相反，即第一天线311和第二天线321振子导线形成的开口朝向相反，避免电磁波之间相互影响，进一步避免天线之间的相互干扰。

可选的，如图5所示，主板反面设有LED灯，上壳体100与LED灯对应的位置进行壁厚减薄处理，在不做开孔处理的情况下，LED灯仍能透过上壳体100实现灯光指示，避免开孔造成的灰尘通过开孔进入安装空间影响电路板300正常运行的问题。可以理解的是，同样可以采用上壳体100开孔并安设玻璃等透光材质实现透光的同时避免灰尘的进入。

优选的，上壳体100采用整体半透明的材料制成，这不仅有利于例如LED灯光的扩散式透射，还便于在使用红外(IR)光作为传输信号的模态时，便于电路板上设置的IR接收组件接收或出射红外光。

进一步优选的，电路板300还包括设于主板反面的状态指示模组330。状态指示模组330至少包括若干个LED灯珠，优选为3个或者是环绕内周面地设计10个，壳体与状态指示模组330对应的位置进行壁厚减薄处理，具体为上壳体100顶面与状态指示模组330垂直对应的位置进行壁厚减薄处理，使用LED灯珠进行不同颜色或是不同灯光变化和组合动态效果，分别指示运行状态、外网连接状态、局域网连接状态以及配网状态等不同的网关状态，以便于用户直观感受网关当前状态。

可选的，上壳体100顶面与LED灯珠垂直对应的位置进行壁厚减薄处理。

可选的，状态指示模组330可以是LED灯珠、蜂鸣器、振动模拟器等一种或多种的组合，在某些实现产品中，蜂鸣器是必须的，这有利于提醒用户在配置不同模态的无线子设备时，提供多种更为直观的信息反馈。

优选的，LED灯珠为RGB全彩LED灯珠。因此有时，当主壳体作为半透明元件时，足够多的LED灯珠可以作为夜灯设备来工作。

可选的，电路板300还包括设于主板反面的遮光海绵200，遮光海绵200靠近上壳体100的一面设有若干个与LED珠灯对应的开孔，使得LED灯珠可以透过上壳体100实现灯光指示的同时避免若干个LED灯珠的灯光效果互相影响，实现光线隔离。进一步，遮光海绵200可以设有若干个与LED灯珠对应的通孔，遮光海绵200可以直接套设于状态指示模组330上，从而便于拆卸更换。遮光海绵200可以是黑色海绵。

为了确保网关各个结构的合理布置，将LED灯模组330设于主板反面靠近壳体左面3或壳体右面4的部分，位于连接模组以及接口之间。

以上之具体实施方式为本实用新型一种多模网关的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多模网关，其特征在于：至少包括电路板和壳体，所述电路板安设于所述壳体内部，所述电路板包括主板、信号处理器以及若干个连接模组，所述连接模组和信号处理器设于主板，所述连接模组电耦接至所述信号处理器，每个所述连接模组包括至少一个天线，每个所述连接模组的天线朝向方向相异或彼此定向设计，每个所述连接模组的天线的馈电点均靠近同一面。

2.如权利要求1所述的一种多模网关，其特征在于：所述壳体包括上壳体以及下壳体，所述主板设于所述上壳体以及所述下壳体围设形成的安装空间，所述下壳体靠近主板的一侧设有若干个定位柱，所述主板设有若干个供所述定位柱穿设的定位孔，所述上壳体与所述下壳体可拆卸连接。

3.如权利要求2所述的一种多模网关，其特征在于：所述壳体设有若干个开孔，所述主板还设有若干个与所述开孔对应的接口，用以接入若干个外部线路所对应的电气模块。

4.如权利要求1～3之任一项所述的一种多模网关，其特征在于：所述电路板包括第一连接模组和第二连接模组，所述第一连接模组设于所述主板同时靠近壳体右面和壳体主面的部分，所述第二连接模组设于所述主板同时靠近壳体左面和壳体主面的部分。

5.如权利要求4所述的一种多模网关，其特征在于：所述第一连接模组为蓝牙模组，所述第二连接模组为ZigBee模组，分别用于实现sigmesh和ZigBee网络的接入。

6.如权利要求4所述的一种多模网关，其特征在于：所述第一连接模组包括第一天线，所述第二连接模组包括第二天线，所述第一天线朝向壳体右面，所述第二天线朝向壳体左面。

7.如权利要求4所述的一种多模网关，其特征在于：所述第一和/或第二连接模组还内置或旁设有信号放大组件以扩大辐射范围。

8.如权利要求6所述的一种多模网关，其特征在于：所述第一天线和所述第二天线的振子折叠方向相反。

9.如权利要求1所述的一种多模网关，其特征在于：所述若干个天线之间的间距的取值范围为[λ/2，λ]，其中λ为波长。

10.如权利要求1所述的一种多模网关，其特征在于：所述主板还包括状态指示模组，所述状态指示模组设于主板的正面或反面，所述壳体设有与所述状态指示模组对应的透过部位。