CN109755724A - 一种有源wifi天线、wifi信号发送和接收装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种有源wifi天线、wifi信号发送和接收装置及***，有源wifi天线包括无源天线和与其连接的有源电路，有源电路包括接收支路R1、发射支路T1、电平逻辑控制器Q，其中，电平逻辑控制器Q配置为将主设备发出的预设频率的高低电平信号转换成反向电平信号并发送至接收支路R1和发射支路T1；接收支路R1配置为当检测到第一预设逻辑组合信号时，接收来自无源天线的wifi信号并经放大器L放大后发送至主设备；发射支路T1配置为当检测到第二预设逻辑组合信号时，将来自主设备的wifi信号发射至无源天线；无源天线接收从设备发出的wifi信号并将其发送至接收支路R1、以及接收发射支路T1发送的wifi信号并将其转换为电磁波辐射到空间。

Description

一种有源wifi天线、wifi信号发送和接收装置及***

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种有源wifi天线、wifi信号发送和接收装置及***。

背景技术

现有的WiFi天线一般都采用无源设计，即通过天线的谐振来实现天线的有效辐射，通过单元组阵的方式提高天线的增益，这种方法可以提高无线信号的强度。

但是，由于常用的天线尺寸较大，天线与设备外观不相称，所以设备被迫采用低增益的天线，这会牺牲无线信号的质量，导致无线设备性能下降。因此，有必要设计一种尺寸小、增益高的天线来满足无线设备的外观要求。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的有源wifi天线、wifi信号发送和接收装置及***。

依据本发明一方面，提供了一种有源wifi天线，用于在主设备与从设备之间发送和接收信号，包括无源天线和与其连接的有源电路，所述有源电路包括接收支路R1、发射支路T1、电平逻辑控制器Q，其中，

所述电平逻辑控制器Q，与所述主设备连接，配置为将所述主设备发出的预设频率的高低电平信号转换成反向电平信号并发送至所述接收支路R1和发射支路T1；

所述接收支路R1，与所述电平逻辑控制器Q和所述主设备分别连接，包括放大器L，配置为若接收到所述主设备发出的电平信号为第一预设电平信号且电平逻辑控制器Q输出与第一预设电平相反的电平信号，接收来自所述无源天线的wifi信号并经所述放大器L放大后发送至所述主设备；

所述发射支路T1，与所述电平逻辑控制器Q和所述主设备分别连接，配置为若接收到所述主设备发出的电平信号为第二预设电平信号且电平逻辑控制器Q输出与第二预设电平相反的电平信号，将来自所述主设备的wifi信号发射至所述无源天线；

所述无源天线，配置为接收所述从设备发出的wifi信号并将其发送至所述接收支路R1、以及接收所述发射支路T1发送的wifi信号并将其转换为电磁波辐射到空间。

可选地，所述有源电路还包括：

射频开关S1和射频开关S2，均连接所述电平逻辑控制器Q和所述主设备，且被所述接收支路R1和所述发射支路T1共用；

所述射频开关S1和所述射频开关S2均接收所述主设备发出的电平信号及电平逻辑控制器Q输出的电平信号，若两者同时接收到所述主设备发出的电平信号为第一预设电平信号且电平逻辑控制器Q输出与第一预设电平相反的电平信号，则两者均连接所述放大器L，切换所述接收支路R1工作。

可选地，若所述射频开关S1和所述射频开关S2同时接收到所述主设备发出的电平信号为第二预设电平信号且电平逻辑控制器Q输出与第二预设电平相反的电平信号，则两者均断开所述放大器L，所述射频开关S1和所述射频开关S2连接，切换所述发射支路T1工作。

可选地，还包括输入接口和输出接口，

所述输入接口，与所述射频开关S1和所述主设备分别连接，配置为将所述主设备发出的wifi信号转发至所述射频开关S1、以及将来自所述射频开关S1的wifi信号转发至所述主设备；

所述输入接口，还与所述电平逻辑控制器Q连接，还配置为将所述主设备发出的预设频率的高低电平信号转发至所述电平逻辑控制器Q、所述射频开关S1和所述射频开关S2；

所述输出接口，与所述无源天线和所述射频开关S2分别连接，配置为将来自所述射频开关S2的wifi信号转发至所述无源天线、以及将所述无源天线接收到的wifi信号转发至所述射频开关S2。

可选地，所述无源天线包括射频电缆、馈电巴伦和辐射体，

所述射频电缆，与所述有源电路和所述馈电巴伦分别连接，配置为在所述有源电路和所述馈电巴伦之间进行wifi信号传递；

所述馈电巴伦，为所述辐射体提供平衡的馈电模式；

所述辐射体，与所述馈电巴伦连接，配置为将wifi信号转换为电磁波辐射到空间或从空间接收电磁波并转换为wifi信号。

可选地，所述辐射体具有两个辐射臂，两个所述辐射臂包括与所述馈电巴伦连接的结合部、及自所述结合部另一端分别向上和向下对称弯折延伸形成的C形分支部。

可选地，所述无源天线包括阻抗调节片，配置为通过调节所述阻抗调节片的阻值或位置或摆放方向来调整所述无源天线的参数。

可选地，所述阻抗调节片，设置在至少一个C形分支部的开口处。

可选地，所述无源天线的参数包括：无源天线的增益值和/或信号收发效率。

依据本发明的另一方面，还提供了一种wifi信号发送和接收装置，包括如上文任意实施例中所述的有源wifi天线；

所述wifi信号发送及接收装置，配置为通过所述有源wifi天线接收所述从设备发出的wifi信号并将所述wifi信号放大后发送至所述主设备，以及通过所述有源wifi天线将所述主设备发出的wifi信号发射至所述从设备。

依据本发明的再一方面，还提供了一种wifi信号发送和接收***，包括主设备、从设备和如上文任意实施例中所述的有源wifi天线，其中，

所述主设备，通过所述有源wifi天线与所述从设备建立无线连接，配置为产生响应所述从设备的wifi信号并将产生的wifi信号发送至所述有源wifi天线、以及接收所述有源wifi天线将来自所述从设备的wifi信号放大后的wifi信号；

所述有源wifi天线，配置为接收所述主设备发出的wifi信号发射至所述从设备、以及接收所述从设备发出的wifi信号并将所述wifi信号放大后发送至所述主设备；

所述从设备，配置为产生控制所述主设备的wifi信号并将该wifi信号发送至所述有源wifi天线、以及接收所述有源wifi天线转发的来自所述主设备的wifi信号。

可选地，所述主设备包括智能照明灯具，所述从设备包括用于控制所述智能照明灯具的控制器。

在本发明实施例中，在无源天线方案中设置有源电路，该有源电路中包含接收支路和发射支路，且接收支路中还设置有信号放大器，从而使得在利用有源电路进行接收信号时可以对接收到的信号进行放大，不仅可以有效地加强接收信号，提高天线的增益及效率，还可以提高无源天线的稳定性及灵敏度。同时，本发明方案的有源wifi天线电路结构简单，在一个很小的规格尺寸内实现了有源天线的设计，从而扩展了天线适应设备的能力，提高了天线与设备外形的匹配度。进一步地，本发明实施例的有源电路在接收wifi信号和发射wifi信号的过程中互不干涉，解决了双馈入天线相互影响的问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的有源wifi天线的结构示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的有源电路的结构示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的wifi信号发送和接收***的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种有源wifi天线，用于在主设备与从设备之间发送和接收信号。图1示出了根据本发明一个实施例的有源wifi天线的结构示意图，图2示出了根据本发明一个实施例的有源电路的结构示意图。参见图1和图2，有源wifi天线包括无源天线1和与其连接的有源电路2，该有源电路2包括接收支路R1、发射支路T1、电平逻辑控制器Q，其中，

电平逻辑控制器Q与主设备(图中未示出)连接，配置为将主设备发出的预设频率的高低电平信号转换成反向电平信号并发送至接收支路R1和发射支路T1。该实施例中的主设备可以是智能照明灯具等等能够产生wifi信号的智能设备。

接收支路R1与电平逻辑控制器Q和主设备分别连接，包括放大器L，配置为若接收到主设备发出的电平信号为第一预设电平信号且电平逻辑控制器Q输出与第一预设电平相反的电平信号，接收来自无源天线1的wifi信号并经放大器L放大后发送至主设备。其中，放大器L主要用来提高接收支路R1的wifi信号接收能力。

发射支路T1与电平逻辑控制器Q和主设备分别连接，配置为若接收到主设备发出的电平信号为第二预设电平信号且电平逻辑控制器Q输出与第二预设电平相反的电平信号，将来自主设备的wifi信号发射至无源天线1。

在该实施例中，发射支路T1发射wifi信号的过程与接收支路R1接收wifi信号的过程是两个独立的过程，两者互不影响。本发明实施例中的第一预设电平信号可以是高电平或电平信号，第二预设电平信号也可以是高电平或低电平信号，并且，第一预设电平信号和第二预设电平信号是不同的电平信号，具体可以根据实际需求来设定。

无源天线1，配置为接收从设备(图中未示出)发出的wifi信号并将其发送至接收支路R1、以及接收发射支路T1发送的wifi信号并将其转换为电磁波辐射到空间。

在本发明实施例中，通过在无源天线1方案中设置有源电路2，该有源电路2中包含接收支路R1和发射支路T1，且接收支路R1中还设置有信号放大器，从而使得在利用有源电路2进行接收信号时可以对接收到的信号进行放大，不仅可以有效地加强接收信号，提高天线的增益及效率，还可以提高无源天线1的稳定性及灵敏度。同时，本发明方案的有源wifi天线电路结构简单，在一个很小的规格尺寸内实现了有源天线的设计，从而扩展了天线适应设备的能力，提高了天线与设备外形的匹配度。进一步地，本发明实施例的有源电路2在接收wifi信号和发射wifi信号的过程中互不干涉，解决了双馈入天线相互影响的问题。

本发明实施例中，主设备可以接收从设备发出的用于控制主设备的wifi信号，并且主设备还可以向主设备发送反馈wifi信号，以反馈从设备发出的wifi信号，无论的是主设备接收wifi信号还是反馈wifi信号，通会通过有源wifi天线实现，有源wifi天线可以设置在主设备一侧，以使主设备通过有源wifi天线与从设备建立无线连接。该实施例中，主设备和从设备是具有wifi信号传递功能的设备，两者既可以发出wifi信号，也可以接收wifi信号。当然，在发出wifi信号和接收wifi信号的过程中，还需要借助于本发明方案的有源天线。例如，主设备可以是具有wifi功能的智能灯具、智能家居等等。从设备可以是遥控器、控制面板等等具有wifi功能的控制设备。本发明实施例对主设备和从设备的类型不做具体的限定。

参见图1和图2，在本发明一实施例中，有源电路2还可以包括射频开关S1和射频开关S2，并且射频开关S1和射频开关S2均连接电平逻辑控制器Q和主设备。接收支路R1和发射支路T1共用射频开关S1和射频开关S2。

其中，若射频开关S1和射频开关S2均接收主设备发出的电平信号及电平逻辑控制器Q输出的电平信号，若两者同时接收到主设备发出的电平信号为第一预设电平信号且电平逻辑控制器Q输出与第一预设电平相反的电平信号，则两者均连接放大器L，切换接收支路R1工作。

若射频开关S1和射频开关S2同时接收到主设备发出的电平信号为第二预设电平信号且电平逻辑控制器Q输出与第二预设电平相反的电平信号，则两者均断开所述放大器L，并且使得射频开关S1和所述射频开关S2连接，切换发射支路T1工作。即射频开关S1和射频开关S2可以完成对接收支路R1和发射支路T1的切换。本发明实施例的射频开关S1和S2均可以采用同轴开关，本发明实施例对射频开关S1和S2的类型不做具体的限定。

在该实施例中，由于射频开关S1和射频开关S2均连接有主设备和电平逻辑控制器Q，因此，主设备发出的预设频率的高低电平信号和电平逻辑控制器Q转换得到的反向电平信号共同控制射频开关S1和射频开关S2的状态，从而控制接收支路R1和发射支路T1的工作状态。

例如，当主设备发出高电平信号(用“1”表示)时，电平逻辑控制器Q将该高电平反向转换为低电平(用“0”表示)，射频开关S1和射频开关S2分别检测到的逻辑组合信号为“10”。当主设备发出低电平信号时，电平逻辑控制器Q将该低电平反向转换为高电平，射频开关S1和射频开关S2分别检测到的逻辑组合信号为“01”。

若设定第一预设逻辑组合信号为“10”、且第二预设逻辑组合信号为“01”，那么，当主设备发出高电平信号时，射频开关S1和射频开关S2都检测到“10”的逻辑信号，此时，射频开关S1和射频开关S2都连接放大器L，从而使得接收支路R1工作，即接收wifi信号(VRX_WiFi)。

当射频开关S1和射频开关S2都检测到“01”的逻辑信号，此时，射频开关S1和射频开关S2都断开与放大器L的连接，且射频开关S1和射频开关S2相连接，从而使得发射支路T1工作，即发射wifi信号(VTX_WiFi)。

此外，在本发明实施例中，还可以设定第一预设逻辑组合信号为“01”，而第二预设逻辑组合信号为“10”，本发明实施例对此不做具体的限定。

继续参见图1和图2，为了方便在无源天线1和有源电路2之间、及有源电路2和主设备之间进行信号传递，在本发明一实施例中，还可以在有源wifi天线中设置输入接口A1和输出接口A2。

输入接口A1与射频开关S1和主设备分别连接，配置为将主设备发出的wifi信号转发至射频开关S1、以及将来自射频开关S1的wifi信号转发至主设备。

该实施例中，输入接口A1还可以与电平逻辑控制器Q连接，并且还配置为将主设备发出的预设频率的高低电平信号转发至电平逻辑控制器Q、射频开关S1和射频开关S2。此外，输入接口A1也承载着来自于主设备提供的直流电压VCC，为有源天线方案提供了必须的工作电压。

输出接口A2与无源天线1和射频开关S2分别连接，配置为将来自射频开关S2的wifi信号转发至无源天线1、以及将无源天线1接收到的wifi信号转发至射频开关S2。

在本发明实施例中，可以在输入接口A1和输出接口A2中设置同轴线，以通过同轴线实现wifi信号、高低电平信号的传递。

继续参见图1和图2，在本发明一实施例中，无源天线1包括射频电缆(RF cable)、馈电巴伦3和辐射体4。

射频电缆与有源电路2的输出接口A2和馈电巴伦3分别连接，配置为在有源电路2和馈电巴伦3之间进行wifi信号传递。

馈电巴伦3，为辐射体4提供平衡的馈电模式。

辐射体4，具有两个辐射臂41、42，两个辐射臂分别与馈电巴伦3连接，配置为将wifi信号转换为电磁波辐射到空间或从空间接收电磁波并转换为wifi信号。辐射臂41和辐射臂42均可以实现电磁能量的交换功能。辐射臂41、辐射臂42分别包括与馈电巴伦3连接的结合部及自结合部另一端分别向上和向下对称弯折延伸形成的C形分支部。在该实施中，结合部为横梁状，其与馈电巴伦3通过螺钉连接或者焊接方式进行连接，或者馈电巴伦3与辐射体4为一体成型结构。

该实施例中，馈电巴伦3还可以有效地保证两个辐射臂41、42能够获得足够的对称电流。

继续参见图1，在本发明一实施例中，辐射臂42的C形分支部开口处还可以设置阻抗调节片5。当然，阻抗调节片5还可以设置在辐射臂41的C形分支部的中部，也可以设置在C形分支部开口附近且距C形分支部一定距离的位置等等，另外，阻抗调节片5还可以设置在辐射臂42附近，本发明实施例对阻抗调节片5的设置位置不做具体的限定。

阻抗调节片5，配置为通过调节阻抗调节片5的阻值或位置或摆放方向等来调整无源天线1的参数。其中，无源天线1的参数可以包括无源天线1的增益值、信号收发效率等等中的至少一个。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种wifi信号发送和接收装置，包括如上文任意实施例中的有源wifi天线，wifi信号发送及接收装置，可以通过有源wifi天线接收从设备发出的wifi信号并将wifi信号放大后发送至主设备，也可以通过有源wifi天线将主设备发出的wifi信号发射至从设备。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种wifi信号发送和接收***30，参见图3，wifi信号发送和接收***30包括主设备31、如上文任意实施例中的有源wifi天线32、从设备33，其中，主设备31可以通过有源wifi天线32与从设备33建立无线连接，配置为产生响应从设备33的wifi信号并将产生的wifi信号发送至有源wifi天线32、以及接收有源wifi天线32将来自从设备33的wifi信号放大后的wifi信号。

有源wifi天线32，可以接收主设备31发出的wifi信号发射至从设备33、以及接收从设备33发出的wifi信号并将wifi信号放大后发送至主设备31。

从设备33，可以产生控制主设备31的wifi信号并将该wifi信号发送至有源wifi天线32、以及接收有源wifi天线32转发的来自主设备31的wifi信号。

在本发明一实施例中，有源wifi天线32可以设置在主设备31一侧，主设备31可以包括智能照明灯具，相应的，从设备33包括用于控制智能照明灯具的控制器。当然，主设备31还可以采用其他智能设备，如智能家居等等，从设备33也可采用其他能够控制智能设备的控制设备等，本发明实施例对此不做具体的限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本发明的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种有源wifi天线，用于在主设备与从设备之间发送和接收信号，其特征在于，包括无源天线和与其连接的有源电路，所述有源电路包括接收支路R1、发射支路T1、电平逻辑控制器Q，其中，

所述电平逻辑控制器Q，与所述主设备连接，配置为将所述主设备发出的预设频率的高低电平信号转换成反向电平信号并发送至所述接收支路R1和发射支路T1；

所述接收支路R1，与所述电平逻辑控制器Q和所述主设备分别连接，包括放大器L，配置为若接收到所述主设备发出的电平信号为第一预设电平信号且电平逻辑控制器Q输出与第一预设电平相反的电平信号，接收来自所述无源天线的wifi信号并经所述放大器L放大后发送至所述主设备；

所述发射支路T1，与所述电平逻辑控制器Q和所述主设备分别连接，配置为若接收到所述主设备发出的电平信号为第二预设电平信号且电平逻辑控制器Q输出与第二预设电平相反的电平信号，将来自所述主设备的wifi信号发射至所述无源天线；

所述无源天线，配置为接收所述从设备发出的wifi信号并将其发送至所述接收支路R1、以及接收所述发射支路T1发送的wifi信号并将其转换为电磁波辐射到空间。

2.根据权利要求1所述的有源wifi天线，其特征在于，所述有源电路还包括：

射频开关S1和射频开关S2，均连接所述电平逻辑控制器Q和所述主设备，且被所述接收支路R1和所述发射支路T1共用；

所述射频开关S1和所述射频开关S2均接收所述主设备发出的电平信号及电平逻辑控制器Q输出的电平信号，若两者同时接收到所述主设备发出的电平信号为第一预设电平信号且电平逻辑控制器Q输出与第一预设电平相反的电平信号，则两者均连接所述放大器L，切换所述接收支路R1工作。

3.根据权利要求2所述的有源wifi天线，其特征在于，

若所述射频开关S1和所述射频开关S2同时接收到所述主设备发出的电平信号为第二预设电平信号且电平逻辑控制器Q输出与第二预设电平相反的电平信号，则两者均断开所述放大器L，所述射频开关S1和所述射频开关S2连接，切换所述发射支路T1工作。

4.根据权利要求2或3所述的有源wifi天线，其特征在于，还包括输入接口和输出接口，

所述输入接口，与所述射频开关S1和所述主设备分别连接，配置为将所述主设备发出的wifi信号转发至所述射频开关S1、以及将来自所述射频开关S1的wifi信号转发至所述主设备；

所述输入接口，还与所述电平逻辑控制器Q连接，还配置为将所述主设备发出的预设频率的高低电平信号转发至所述电平逻辑控制器Q、所述射频开关S1和所述射频开关S2；

所述输出接口，与所述无源天线和所述射频开关S2分别连接，配置为将来自所述射频开关S2的wifi信号转发至所述无源天线、以及将所述无源天线接收到的wifi信号转发至所述射频开关S2。

5.根据权利要求1-3任一项所述的有源wifi天线，其特征在于，所述无源天线包括射频电缆、馈电巴伦和辐射体，

所述射频电缆，与所述有源电路和所述馈电巴伦分别连接，配置为在所述有源电路和所述馈电巴伦之间进行wifi信号传递；

所述馈电巴伦，为所述辐射体提供平衡的馈电模式；

所述辐射体，与所述馈电巴伦连接，配置为将wifi信号转换为电磁波辐射到空间或从空间接收电磁波并转换为wifi信号。

6.根据权利要求5所述的有源wifi天线，其特征在于，

所述辐射体具有两个辐射臂，两个所述辐射臂包括与所述馈电巴伦连接的结合部、及自所述结合部另一端分别向上和向下对称弯折延伸形成的C形分支部。

7.根据权利要求6所述的有源wifi天线，其特征在于，所述无源天线包括阻抗调节片，配置为通过调节所述阻抗调节片的阻值或位置或摆放方向来调整所述无源天线的参数。

8.根据权利要求7所述的有源wifi天线，其特征在于，所述阻抗调节片，设置在至少一个C形分支部的开口处。

9.根据权利要求7所述的有源wifi天线，其特征在于，所述无源天线的参数包括：

无源天线的增益值和/或信号收发效率。

10.一种wifi信号发送和接收装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的有源wifi天线；

所述wifi信号发送及接收装置，配置为通过所述有源wifi天线接收所述从设备发出的wifi信号并将所述wifi信号放大后发送至所述主设备，以及通过所述有源wifi天线将所述主设备发出的wifi信号发射至所述从设备。

11.一种wifi信号发送和接收***，其特征在于，包括主设备、从设备和如权利要求1-9任一项所述的有源wifi天线，其中，

所述主设备，通过所述有源wifi天线与所述从设备建立无线连接，配置为产生响应所述从设备的wifi信号并将产生的wifi信号发送至所述有源wifi天线、以及接收所述有源wifi天线将来自所述从设备的wifi信号放大后的wifi信号；

所述有源wifi天线，配置为接收所述主设备发出的wifi信号发射至所述从设备、以及接收所述从设备发出的wifi信号并将所述wifi信号放大后发送至所述主设备；

所述从设备，配置为产生控制所述主设备的wifi信号并将该wifi信号发送至所述有源wifi天线、以及接收所述有源wifi天线转发的来自所述主设备的wifi信号。

12.根据权利要求11所述的***，其特征在于，

所述主设备包括智能照明灯具，所述从设备包括用于控制所述智能照明灯具的控制器。