用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，包括路由器殼體，無線路由器殼體內容置有PCB板，所述PCB板上固定有第一天線組件、第二天線組件以及第三天線組件，所述第一天線組件、第二天線組件以及第三天線組件位于PCB板的同一端部，且第二天線組件位于第一天線組件與第三天線組件之間。本發(fā)明具有較好的自隔離特性，滿足天線間的隔離條件以及增益平坦度的要求，在天線組件的長支天線上設置彎折部，能夠減小天線的間隙，適合小尺寸的路由器。
【專利說明】用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種WiFi天線系統(tǒng)，尤其涉及一種用于無線路由器的能支持雙頻段WiFi的天線系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]在便攜裝置與路由設備的高速無線數(shù)據(jù)交換的研究中，2.4G頻段與5G頻段的雙頻段WiFi系統(tǒng)為重點研究對象。截止目前，2x2雙頻段WiFi天線系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于路由設備。2x2雙頻段WiFi天線系統(tǒng)是指在路由設備上設置有兩組天線，而在便攜裝置上對應的設置兩組天線。上述的結構中，在路由裝置上設置的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)比便攜裝置上設置的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)的設計要求更加苛刻。這是因為，為了保證在水平面的任意位置或者XY平面的任意角度均能無線接收信號，路由設備中天線系統(tǒng)應該滿足增益平坦度的規(guī)范，增益平坦度通常小于10dB。除了增益平坦度的條件外，天線間的隔離條件為隔離度至少小于-15dB?，F(xiàn)有技術中，雖然偶極子型雙頻段WiFi天線已經(jīng)廣泛地應用于2x2路由系統(tǒng)中，但是天線的體積或尺寸非常大。如通常市場上的2x2天線系統(tǒng)的所需天線尺寸為100mmx25mm(100mm為天線區(qū)域的長度,25mm為天線區(qū)域的凈空或高度)，其中天線區(qū)域的長度由天線的長度以及天線之間的間距所決定，其中天線之間較大的間距是為了滿足兩個天線在WiFi 2.4G頻段上的隔離度要求(在隔離度在2.4G頻段上得到滿足時，隔離度在5G頻段上一般會自動滿足，這是因為5G頻段的波長大約只是2.4G頻段的波長的一半，所以當兩個天線間的距離能滿足2.4G頻段時，5G頻段上的隔離度將會得到滿足)，天線區(qū)域的凈空是受到偶極子型天線的限制。顯然，對于尺寸為10mm(長度UlOOmm(寬度)的路由器而言，現(xiàn)有的支持2個天線組的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)的尺寸過大，為此，有必要對上述的路由器中天線系統(tǒng)進行進一步的改進，旨在不增加天線尺寸的條件下實現(xiàn)多于2個天線組的雙頻段WiFi的天線系統(tǒng)。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種在滿足天線間的隔離條件以及增益平坦度條件下，具有較小天線尺寸的用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)。
[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為:提供一種可用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，包括路由器殼體，無線路由器殼體內容置有PCB板，所述PCB板上固定有第一天線組件、第二天線組件以及第三天線組件，所述第一天線組件、第二天線組件以及第三天線組件位于PCB板的同一端部，且第二天線組件位于第一天線組件與第三天線組件之間；
[0005]所述第一天線組件包括第一短支天線以及第一長支天線，所述第一天線組件靠近第二天線組件設置；所述第一長支天線具有彎折部，第一長支天線與路由器殼體一側壁圍成第一耦合空間，所述第一耦合空間容置有第一短支天線；
[0006]所述第二天線組件包括第二短支天線以及第二長支天線，第二長支天線的數(shù)量有兩條并且對稱布置，兩條第二長支天線均具有彎折部并圍成第二耦合空間，所述第二耦合空間容置有第二短支天線；
[0007]所述第三天線組件包括第三短支天線以及第三長支天線，所述第三天線組件靠近第二天線組件設置；所述第三長支天線具有彎折部，第三那長支天線與路由器殼體一側壁圍成第三耦合空間，所述第三耦合空間容置有第三短支天線。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:區(qū)別于現(xiàn)有技術中能支持2個天線組的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)體積較大不適合小尺寸的路由器的要求，本發(fā)明提供了一種用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，特別，本天線系統(tǒng)可支持3個天線組的雙頻段WiFi系統(tǒng)，采用在無線路由器中的PCB板的端部設置第一天線組件、第二天線組件以及第三天線組件，其中，第二天線組在第一和第三天線組的中間，第一天線組件與第三天線組件對稱設置。因為第二天線組具有自隔離的特點，在不需要擴大天線之間的間距的情況下，天線間的隔離條件以及增益平坦度的要求均能得到滿足。另外，在第一長支天線、第二長支天線以及第三長支天線上均設置彎折部，這些彎折部形成耦合空間后能夠容置第一短支天線、第二短支天線以及第三短支天線，能夠減小天線的凈空，適合小尺寸路由器的設計要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)的結構示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)的另一結構示意圖；
[0011]圖3為第二天線組在頻率為2.45GHz時的天線電流分布圖；
[0012]圖4為第一天線組件和第二天線組件的回波損耗圖；
[0013]圖5為第一天線組件與第二天線組件以及第一天線組件與第三天線組件隔離度圖；
[0014]圖6和圖7分別為WiFi2.4G頻段中第一天線組件和第二天線組件的天線在水平方向上的輻射圖案；
[0015]圖8和圖9分別為WiFi5G頻段中第一天線組件和第二天線組件的天線在水平方向上的輻射圖案；
[0016]圖10為本發(fā)明另一實施例的結構示意圖。
[0017]標號說明:
[0018]1、PCB板；2、第一天線組件；3、第二天線組件；4、第三天線組件；5、隔離空間；21、第一短支天線；22、第一長支天線；31、第二短支天線；32、第二長支天線；41、第三短支天線；42、第三長支天線；61、第一耦合空間；62、第二耦合空間；63、第三耦合空間；71、第一凸臺；72、第二凸臺；73、第三凸臺、74、凹槽。

【具體實施方式】
[0019]為詳細說明本發(fā)明的技術內容、所實現(xiàn)目的及效果，以下結合實施方式并配合附圖予以說明。
[0020]本發(fā)明最關鍵的構思在于:在路由器的PCB板的端部設置三個天線組件，第二天線組件具有自隔離的特性，滿足整個天線的隔離度以及增益平坦度的要求；在天線組件的長支及短支天線上設置彎折部能夠減少天線凈空，更適合小尺寸的路由器。
[0021]請參照圖1與圖2，一種用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，包括路由器殼體，無線路由器殼體內容置有PCB板，所述PCB板I上固定有第一天線組件2、第二天線組件3以及第三天線組件4，所述第一天線組件2、第二天線組件3以及第三天線組件4位于PCB板I的同一端部，且第二天線組件3位于第一天線組件2與第三天線組件4之間；
[0022]所述第一天線組件2包括第一短支天線21以及第一長支天線22，所述第一天線組件2靠近第二天線組件3設置；所述第一長支天線22具有彎折部，第一長支天線22與路由器殼體一側壁圍成第一耦合空間61，所述第一耦合空間61容置有第一短支天線21 ；
[0023]所述第二天線組件3包括第二短支天線31以及第二長支天線32，第二長支天線32的數(shù)量有兩條，兩條第二長支天線32均具有彎折部并圍成第二耦合空間62，所述第二耦合空間62容置有第二短支天線31 ;第二天線組件中的兩條對稱布置的長支天線有自隔離的特性。參閱圖3，圖3為第二條天線組件在頻率為2.45GHz時天線的電流分布。從圖3中可以看出，第二天線組在2.4G頻段上的電流分布主要集中在其天線組的兩條長支的內部，只有很微小的電流被傳播到第一和第三天線組，因此第二天線組件與第一天線組件或第三天線組件的隔離度會很容易的得到滿足。
[0024]所述第三天線組件4包括第三短支天線41以及第三長支天線42，所述第三天線組件4靠近第二天線組件3設置；所述第三長支天線42具有彎折部，第三那長支天線與路由器殼體一側壁圍成第三耦合空間63，所述第三耦合空間63容置有第三短支天線41。
[0025]從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提供了一種用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，采用在無線路由器中的PCB板I的端部設置第一天線組件2、第二天線組件3以及第三天線組件4，其中，第二天線組在第一和第三天線組的中間，第一天線組件2與第三天線組件4對稱設置。因為第二天線組具有自隔離的特點，在不需要擴大天線之間的間距的情況下天線間的隔離條件以及增益平坦度的要求能得到滿足。。第二天線組的自隔離特性滿足天線間的隔離條件以及增益平坦度的要求，另外，在第一長支天線22、第二長支天線32以及第三長支天線42上均設置彎折部，這些彎折部形成耦合空間后能夠容置第一短支天線21、第二短支天線31以及第三短支天線41，能夠減小天線的凈空，適合小尺寸的路由器。
[0026]進一步的，所述第二天線組件3中短支天線的形狀為T形，第二天線組件3中的左右對稱的兩個長支天線的形狀為L形。
[0027]由上述描述可知，T形的短支天線是為了同時和兩個左右對稱的長支天線進行對等的耦合，兩個左右對稱長支的作用是除了產(chǎn)生2.4G頻段的諧振外，還有相互作為隔離元件的作用。再有，L型的長支天線是在為了減少長支與短支的空間距離以增加其間的耦合，進而減小天線的凈空。
[0028]進一步的，所述第一天線組件2以及第三天線組件4中的短支天線與長支天線均為L形。
[0029]由上述描述可知，L形的短支和長支是為了在減小天線在長度方向空間的同時增加其間的耦合，進而減小天線的凈空。
[0030]進一步的，還包括設置于PCB板上的凸臺，所述凸臺上開設有兩個凹槽74，兩個凹槽74將凸臺分成第一凸臺71、第二凸臺72以及第三凸臺73，所述第一凸臺71與第一長支天線22以及一第二長支天線32連接，所述第三凸臺73與另一第二長支天線32以及第三長支天線42連接。
[0031]由上述描述可知，凸臺方便天線組件與PCB板的連接，凹槽能夠調節(jié)第二天線組件的阻抗匹配。具體的，所述第一天線組件2、第二天線組件3以及第三天線組件4的天線凈空為10-14mm。其中,最優(yōu)選的天線凈空方案為12mm。尺寸小,能夠適合小尺寸的無線路由器，滿足小型化的設計要求。
[0032]具體的，所述第一短支天線21、第二短支天線31以及第三短支天線41的生成頻率范圍為5.15-5.875 GHz，所述第一長支天線22、第二長支天線32以及第三長支天線42的生成頻率范圍為2.4-2.48GHz ο
[0033]請參照圖1與圖2，本發(fā)明的實施例一為:一種用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，包括路由器殼體，無線路由器殼體內容置有PCB板1，所述PCB板I上固定有第一天線組件2、第二天線組件3以及第三天線組件4，所述第一天線組件2、第二天線組件3以及第三天線組件4位于PCB板I的同一端部，且第二天線組件3位于第一天線組件2與第三天線組件4之間；所述第一天線組件2包括第一短支天線21以及第一長支天線22，所述第一天線組件2靠近第二天線組件3設置。所述第一長支天線22具有彎折部，第一長支天線22與路由器殼體一側壁圍成第一耦合空間61，所述第一耦合空間61容置有第一短支天線21 ;第一長支天線22與第一天線的形狀均為L形。所述第二天線組件3包括第二短支天線31以及第二長支天線32，第二長支天線32的數(shù)量有兩條，兩條第二長支天線32均具有彎折部并圍成第二耦合空間62，所述第二耦合空間62容置有第二短支天線31 ;第二短支天線31為T形，而第二長支天線32均為L形。所述第三天線組件4包括第三短支天線41以及第三長支天線42，所述第三天線組件4靠近第二天線組件3設置；所述第三長支天線42具有彎折部，第三那長支天線與路由器殼體一側壁圍成第三耦合空間63，所述第三耦合空間63容置有第三短支天線41，第三短支天線41以及第三長支天線42均為L形。此外，所述第一天線組件2與第二天線組件3之間以及第二天線組件3與第三組件之間分別設置有隔離空間5。當天線組件放置在天線支架上時天線組件和PCB板間的連接將以凸臺的形式出現(xiàn)，如圖1及圖2所示，與第一短支天線21間隔設置的第一凸臺71，與第二短支天線31間隔設置的第二凸臺72以及與第三短支天線41間隔設置的第三凸臺73，所述第一凸臺71與第一長支天線22以及一第二長支天線32連接,所述第三凸臺73與另一第二長支天線32以及第三長支天線42連接。上述的，短支天線以及長支天線的長度為各自頻率對應波長長度的四分之一。
[0034]由于第一天線組件和第三天線組件結構相同，第三天線組件與第一天線組件在回波損耗相同，為方便表述，只對第一天線組件與第二天線組件進行比對。圖4為第一天線組件和第二天線組件的回波損耗圖，從該圖可以得出，本實施例中的天線在2.4-2.48GHz和
5.15-5.875GHz頻段的回波損耗優(yōu)于_10dB。圖5為第一天線組件與第二天線組件以及第一天線組件與第三天線組件的隔離度圖，從該圖可以得出，本實施例第一天線組件與第二天線組件以及第一天線組件與第三天線組件在2.4-2.48GHz and 5.15_5.875GHz頻段的隔離損耗都優(yōu)于-18dB ;特別的，第一天線組件與第三天線組件間的隔離度遠好于第一天線組件和第二天線組件間的隔離度，其原因是第一天線組件與第三天線組件的間距遠大于天線組件I和2間的間距。圖6和圖7分別為WiFi 2.4G頻段中第一天線組件和第二天線組件的天線在水平方向上的輻射圖案，圖8和圖9分別為WiFi 5G頻段中第一天線組件和第二天線組件的天線在水平方向上的輻射圖案，從圖6-圖9中可以看出，天線增益在水平方向上的變化幅度均小于1dB,能夠滿足天線對增益平坦度的要求。
[0035]本發(fā)明首次提出了支持無線路由器三個雙頻段WiFi的天線系統(tǒng)，與2x2的雙頻段WiFi系統(tǒng)相比，3x3雙頻段WiFi系統(tǒng)能夠有效地提高數(shù)據(jù)傳輸速率。由于本發(fā)明具有對WiFi2.4G頻段自隔離的特點，所以可以在等同于2個雙頻段WiFi天線區(qū)域長度(10mm)的條件下，也可以實現(xiàn)3個雙頻段WiFi天線的設計；另外，不同于用于雙頻段WiFi天線的偶極子型天線，本發(fā)明中的雙頻天線是由短支(產(chǎn)生WiFi 5G頻段)和與其耦合的長支(產(chǎn)生WiFi 2.4G頻段)實現(xiàn)的，因此所需天線區(qū)域的凈空可以從偶極子型天線的25mm減少到本案的12mm。本發(fā)明中提出的能支持3個雙頻段WiFi天線的尺寸僅僅為100mmxl2mm，故而解決了現(xiàn)有技術中天線的尺寸過大并不適合尺寸小的路由器的問題。
[0036]上述討論的天線是針對能支持3x3無線路由系統(tǒng)的天線設計方案，換言之無線路由器能支持3個天線組的雙頻段WiFi天線。一般而言，天線的組數(shù)越多所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾试礁?，比?x2天線系統(tǒng)的設備比單一天線系統(tǒng)的設備的傳輸速率高，3x3天線系統(tǒng)的設備比2x2天線系統(tǒng)的設備的傳輸速率高。本發(fā)明所提出的的天線設計方案可以從支持3個天線組的雙頻WiFi路由器系統(tǒng)推廣到具有更多的天線組的無線路由系統(tǒng)，比如可以支持4個天線組的雙頻WiFi路由器，如圖10所示。特別，當本發(fā)明的路由器天線系統(tǒng)由支持3個雙頻WiFi天線擴展到支持4個雙頻WiFi天線時,第一和第三天線組不變,只是把第二天線組件3的數(shù)量由一個增加為兩個，兩個第二天線組件3間隔設置在PCB板I的同一端并且位于第一天線組件2與第三天線組件4之間。類似的，本發(fā)明提出的天線設計方案還可以擴展到支持5個或更多雙頻WiFi天線組的路由器中。
[0037]綜上所述，本發(fā)明提供的用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，采用在無線路由器中的PCB板的端部設置第一天線組件、第二天線組件以及第三天線組件，其中，第二天線組放置在第一和第三天線組中間，第一天線組件與第三天線組件對稱設置。第二天線組中兩只左右對稱的產(chǎn)生WiFi2.4G的長支天線有相互對第一和第三天線組的隔離作用，因此無需額外設置隔離機制，即可滿足天線間的隔離條件以及增益平坦度的要求，另外，在第一長支天線、第二長支天線以及第三長支天線上均設置彎折部，這些彎折部形成耦合空間后能夠容置第一短支天線、第二短支天線以及第三短支天線，能夠減小得天線的凈空，適合小尺寸的路由器，對于每一個天線組件而言，短支天線生成5GWiFi頻段，和短支天線耦合的長支天線生成2.4GffiFi頻段，天線組件可以直接印刷在PCB上或者天線載體或支架上；當天線組件放置在天線支架上時在天線組件和PCB板之間需要完整地連接時，可通過凸臺71實現(xiàn)，該連接結構能夠使得整個路由器的天線性能得到優(yōu)化。
[0038]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關的【技術領域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，包括路由器殼體，無線路由器殼體內容置有PCB板，其特征在于，所述PCB板上固定有第一天線組件、第二天線組件以及第三天線組件，所述第一天線組件、第二天線組件以及第三天線組件位于PCB板的同一端部，且第二天線組件位于第一天線組件與第三天線組件之間； 所述第一天線組件包括第一短支天線以及第一長支天線，所述第一天線組件靠近第二天線組件設置；所述第一長支天線具有彎折部，第一長支天線與路由器殼體一側壁圍成第一耦合空間，所述第一耦合空間容置有第一短支天線； 所述第二天線組件包括第二短支天線以及第二長支天線，第二長支天線的數(shù)量有兩條，兩條第二長支天線均具有彎折部并圍成第二耦合空間，所述第二耦合空間容置有第二短支天線； 所述第三天線組件包括第三短支天線以及第三長支天線，所述第三天線組件靠近第二天線組件設置；所述第三長支天線具有彎折部，第三那長支天線與路由器殼體一側壁圍成第三耦合空間，所述第三耦合空間容置有第三短支天線。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，其特征在于，所述第二天線組件中短支天線的形狀為T形，第二天線組件中長支天線的形狀為L形。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，其特征在于，所述第一天線組件以及第三天線組件中的短支天線與長支天線均為L形。
4.根據(jù)權利要求1所述的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)的無線路由器，其特征在于，還包括設置于PCB板上的凸臺，所述凸臺上開設有兩個凹槽，兩個凹槽將凸臺分成第一凸臺、第二凸臺以及第三凸臺，所述第一凸臺與第一長支天線以及一第二長支天線連接，所述第三凸臺與另一第二長支天線以及第三長支天線連接。
5.根據(jù)權利要求1-4所述的用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，其特征在于，所述第一天線組件、第二天線組件以及第三天線組件的天線間隙為10-14mm。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，其特征在于，所述第一短支天線、第二短支天線以及第三短支天線的生成頻率范圍為5.15-5.875GHz，所述，所述第一長支天線、第二長支天線以及第三長支天線的生成頻率范圍為2.4-2.48GHz。
7.根據(jù)權利要求6所述的用于無線路由器的雙頻段WiFi天線系統(tǒng)，其特征在于，所述第二天線組件的數(shù)量為兩個或者兩個以上，多個第二天線組件間隔設置在PCB板的同一端并且位于第一天線組件與第三天線組件之間。
【文檔編號】H01Q21/30GK104183903SQ201410458226
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權日:2014年9月10日
【發(fā)明者】趙安平, 王雷 申請人:信維創(chuàng)科通信技術（北京）有限公司