CN211829195U

CN211829195U - 一种定向天线和无线传输装置

Info

Publication number: CN211829195U
Application number: CN202020810467.3U
Authority: CN
Inventors: 曹柠柠
Original assignee: Zhejiang Uniview Technologies Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Uniview Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2030-05-15

Abstract

本实用新型实施例公开了一种定向天线和无线传输装置。该定向天线包括：信号发射板，用于发射无线辐射；所述信号发射板包括：绝缘基板，包括相对设置的第一侧面和第二侧面；第一导线层，形成于所述绝缘基板的第一侧面，至少包括第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体；第二导线层，形成于所述绝缘基板的第二侧面，至少包括第四辐射体；所述第四辐射体、所述第三辐射体、所述第二辐射体以及所述第一辐射体均用于构成天线振子；信号反射板，设置于所述信号发射板的第一侧面或第二侧面；所述信号反射板用于反射由所述信号发射板发出的无线辐射。本实用新型实施例提供的技术方案可实现定向天线的小型化设计，有利于降低其成本。

Description

一种定向天线和无线传输装置

技术领域

本实用新型实施例涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种定向天线和无线传输装置。

背景技术

无线传输(Wireless transmission)是指利用无线技术进行数据传输的一种传输方式。随着无线技术的日益发展，无线传输技术应用越来越被各行各业所接受，其广泛应用于现代化交通、运输、水利、航运、铁路、治安、消防、边防检查站、森林防火、公园、景区、厂区、小区等领域的音视频监控数据的传输，或其他领域的数据传输。

通常，为了实现较远的传输距离或者较好的穿墙性能，可采取的措施包括：1)增加功率放大器件；2)增加天线增益，即形成定向天线。其中，后者无需更改电路，成本较低，较易实现，且兼容性好，可匹配多种产品。如图1-3，示出了相关技术中定向天线的外形结构和内部结构。其中，定向天线011可包括外壳0114、SAM接头0111、同轴线0112、天线振子0113以及反射板0115；天线振子0113通过同轴线0112接收SAM接头0111的信号，天线振子0113和反射板0115均安装于外壳0114内。但是，由于现有的定向天线011多为方形或圆形，体积较大，安装时需要抱杆安装，导致立杆012结构增加了安装成本，且定向天线0111的尺寸较大。

实用新型内容

本实用新型提供一种定向天线和无线传输装置，以实现定向天线的小型化设计，有利于降低其成本。

本实用新型实施例提供了一种定向天线，包括：

信号发射板，用于发射无线辐射；所述信号发射板包括：

绝缘基板，包括相对设置的第一侧面和第二侧面；

第一导线层，形成于所述绝缘基板的第一侧面，至少包括第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体；

第二导线层，形成于所述绝缘基板的第二侧面，至少包括第四辐射体；所述第四辐射体、所述第三辐射体、所述第二辐射体以及所述第一辐射体均用于构成天线振子；

信号反射板，设置于所述信号发射板的第一侧面或第二侧面；所述信号反射板用于反射由所述信号发射板发出的无线辐射。

可选地，该定向天线还包括

射频接头，所述射频接头包括内芯以及包围所述内芯的外层，所述射频接头用于将射频信号注入所述信号发射板；所述第二辐射体与所述第三辐射体通过第三连接线电连接；

所述射频接头设置于所述绝缘基板的第二侧面；所述内芯通过第一连接线与所述第四辐射体电连接，所述外层通过贯穿所述绝缘基板的第二连接线与所述第一辐射体电连接；或者，

所述射频接头设置于所述绝缘基板的第一侧面；所述内芯通过第一连接线与所述第一辐射体电连接，所述外层通过贯穿所述绝缘基板的第二连接线与所述第四辐射体电连接。

可选地，所述信号发射板包括PCB板；

所述第二连接线包括依次电连接的第一子线、覆导电层过孔以及第二子线，所述第一子线设置于所述绝缘基板的第二侧面且与所述射频接头的外层电连接，所述第二子线设置于所述绝缘基板的第一侧面且与所述第一辐射体电连接。

可选地，所述第一导线层和所述第二导线层均包括覆铜走线，所述覆导电层过孔包括覆铜过孔。

可选地，所述第四辐射体与所述第三辐射体构成一天线振子；所述第二辐射体与所述第一辐射体用于构成另一天线振子。

可选地，在所述绝缘基板的第一侧面，所述第一辐射体、所述第二辐射体以及所述第三辐射体沿第一方向排列，且所述第四辐射体与所述第三辐射体在所述绝缘基板上的垂直投影不交叠。

可选地，各辐射体均包括沿第二方向延伸的辐射体连接线，以及至少两条沿所述第一方向延伸的辐射走线；所述辐射走线的一端电连接至所述辐射体连接线；

其中，所述第二方向与所述第一方向交叉；所述辐射体代表所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第三辐射体或所述第四辐射体。

可选地，所述辐射走线的至少一侧边缘设置凹槽结构。

可选地，所述凹槽结构设置于所述辐射走线的相对两侧边缘时，位于同一所述辐射走线的不同侧边缘的所述凹槽结构间隔设置；位于同一辐射体的不同所述辐射走线的相对侧边缘的所述凹槽结构正对设置。

本实用新型实施例还提供了一种无线传输装置，包括上述提供的任一种定向天线。

本实用新型实施例提供的定向天线包括信号发射板和信号反射板，信号发射板用于发射无线辐射，包括绝缘基板、第一导线层和第二导线层，绝缘基板包括相对设置的第一侧面和第二侧面；第一导线层形成于绝缘基板的第一侧面，至少包括第一辐射体、第二辐射体和第三辐射体；第二导线层形成于绝缘基板的第二侧面，至少包括第四辐射体；第四辐射体、第三辐射体、第二辐射体以及第一辐射体均用于构成天线振子；信号反射板设置于信号发射板的第一侧面或第二侧面；信号反射板用于反射由信号发射板发出的无线辐射。由此，可利用设置于绝缘基板相对两侧的至少两组辐射体，构成至少两个天线振子，天线振子可实现无线辐射在垂直于绝缘基板所在平面的方向上的强度叠加，从而实现定向辐射，且辐射强度较高；同时，通过设置信号反射板，可使信号发射板辐射至信号反射板的辐射被反射，从而增加其相对方向的无线辐射，可进一步增加该定向天线的辐射增益。由此，可简化定向天线的结构，有利于实现其小型化设计，且有利于降低其安装成本。

附图说明

图1是相关技术提供的一种定向天线的外形结构示意图；

图2是相关技术提供的另一种定向天线的外形结构示意图；

图3是相关技术提供的一种定向天线的内部结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种定向天线的结构示意图；

图5是图4所示定向天线的侧视结构示意图；

图6是图4所示定向天线中，一种信号发射板的结构示意图；

图7是图4所示定向天线中，另一种信号发射板的结构示意图；

图8是图4所示定向天线中，另一种信号发射板的结构示意图；

图9是图4所示定向天线中，又一种信号发射板的结构示意图；

图10是本实用新型实施例提供的定向天线的一种性能仿真结果示意图；

图11是本实用新型实施例提供的定向天线的另一种性能仿真结果示意图；

图12是沿图11所示性能仿真结果示意图的水平剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

本实用新型实施例提供了一种定向天线，可利用设置于绝缘基板相对两侧的至少两组辐射体，构成至少两个天线振子，天线振子可实现无线辐射在垂直于绝缘基板所在平面的方向上的强度叠加，从而实现定向辐射，且辐射强度较高；同时，通过设置信号反射板，可使信号发射板辐射至信号反射板的辐射被反射，从而增加其相对方向的无线辐射，可进一步增加该定向天线的辐射增益。由此，可简化定向天线的结构，有利于实现其小型化设计，且有利于降低其安装成本。进一步地，该定向天线可直接安装于整机产品中，带宽可完全覆盖2.4G频段，增益可达7dBi，实现较远距离的无线通信。

下面结合图4-图12对本实用新型实施例提供的定向天线进行示例性说明。

参照图4-图6，该定向天线1包括：信号发射板11和信号反射板12；其中，信号发射板11用于发射无线辐射；信号发射板11可包括：绝缘基板110，包括相对设置的第一侧面1101和第二侧面1102；第一导线层111，形成于绝缘基板110的第一侧面1101，至少包括第一辐射体21、第二辐射体22和第三辐射体23；第二导线层112，形成于绝缘基板110的第二侧面1102，至少包括第四辐射体24；第四辐射体24、第三辐射体23、第二辐射体22以及第一辐射体21均用于构成天线振子；信号反射板12，设置于信号发射板11的第一侧面1101或第二侧面1102；信号反射板12用于反射由信号发射板11发出的无线辐射。

其中，信号发射板11发射的无线辐射，一部分直接向外辐射，另一部分辐射至信号反射板12后，由信号反射板12反射，并叠加至直接向外辐射的无线辐射上，从而实现较高的无线辐射的辐射强度，有利于确保较高的无线辐射的信号强度。

示例性的，以图4和图5中示出的信号发射板11与信号反射板12的相对方位为例，信号反射板12设置于信号发射板11的第二侧面1102侧。基于该结构，信号发射板11的第一侧面1101出射的无线辐射直接向外辐射，信号发射板11的第二侧面1102出射的无线辐射可由信号反射板12反射后，再与第一侧面1101出射的无线辐射叠加。

在其他实施方式中，信号反射板12还可设置于信号发射板11的第一侧面1101侧，本实用新型实施例对此不限定。

示例性的，信号反射板12可为普通金属板或者金属涂层，例如可为铝板、钢板或其他材质的板材，本实用新型实施例对此不限定。

其中，以图6为例，对定向天线1的工作原理说明如下：射频信号达到第四辐射体24后，由于再往右是开路，于是第四辐射体24和其他三个辐射体之间会以无线耦合的方式传递能量，从而产生无线辐射。同理，第二辐射体22和第三辐射体23之间也是隔开的，也会以无线耦合的方式传递能量，产生无线辐射。其中，第一辐射体21与第二辐射体22，第三辐射体23与第四辐射体24之间各自断开且距离较近，因此通过无线耦合传递的能量相对较多，辐射较强，这两对辐射体就分别形成了两个天线振子。通过调节两个天线振子之间的距离，使得两个天线振子的辐射信号在绝缘基板110的法向方向产生叠加，在绝缘基板110所在平面方向上相减。从而增加绝缘基板110的法向方向的无线辐射强度，减小绝缘基板110所在平面方向上的无线辐射强度，从而增加了天线的辐射最大增益。

示例性的，图6中仅示例性的示出了定向天线1包括两个天线振子。在其他实施方式中，天线振子的数量还可为3个或更多个，可根据定向天线1的需求设置，本实用新型实施例对此不限定。

在一实施例中，继续参照图6，该定向天线1还可包括：射频接头30，设置于绝缘基板110的第二侧面1102；射频接头30用于将射频信号注入信号发射板11；射频接头30包括内芯以及包围内芯的外层，内芯通过第一连接线31与第四辐射体24电连接，外层通过贯穿绝缘基板110的第二连接线32与第一辐射体21电连接；第二辐射体22与第三辐射体23通过第三连接线33电连接。

其中，射频信号从射频接头30传输至信号发射板11。

在其他实施方式中，射频接头30还可设置于绝缘基板110的第一侧面1101，此时，内芯可通过一连接线与第一辐射体21电连接，外层可通过贯穿绝缘基板110的另一连接线与第四辐射体24电连接；同理可实现通过射频接头30将射频信号传输至信号发射板11，本实用新型实施例对此不赘述。

示例性的，射频接头30可为IPEX公司的MHF类型的射频连接器座(或称为IPEX连接器座子)或为本领域技术人员可知的其他类型的射频接头，本实用新型实施例对此不限定。

在一实施例中，信号发射板11包括PCB板(Printed Circuit Board，印制电路板)；第二连接线32包括依次电连接的第一子线321、覆导电层过孔322以及第二子线323，第一子线321设置于绝缘基板110的第二侧面1102且与射频接头30的外层电连接，第二子线323设置于绝缘基板110的第一侧面1101且与第一辐射体21电连接。

如此，可基于PCB板，实现定向天线1的结构设计。

在一实施例中，第一导线层111和第二导线层112均包括覆铜走线，覆导电层过孔322包括覆铜过孔。

如此，在PCB板的正面和反面均形成覆铜走线，利用覆铜走线形成各辐射体，形成辐射体之间的连接线，以及辐射体与射频接头之间的连接线。从而，可利用PCB板相关的较成熟的覆铜工艺流程形成该定向天线1的信号发射基板11，而无需引入新的设备和工艺，工艺成本较低。

在一实施例中，可参照图6-图8任一图，第四辐射体24与第三辐射体23构成一天线振子；第二辐射体22与第一辐射体21用于构成另一天线振子。

如此，两个天线振子的辐射信号可在垂直于绝缘基板110所在平面的方向上叠加增强，在平行于绝缘基板110所在平面的方向上相互削减，从而确保定向无线辐射的信号强度较强。

在其他实施方式中，当辐射体的数量为6个(如图9所示)、8个或更多个时，天线振子的数量随之增多，可根据定向天线1的需求设置，本实用新型实施例对此不限定。

在一实施例中，继续参照图6-图8任一图，在绝缘基板110的第一侧面1101，第一辐射体21、第二辐射体22以及第三辐射体23沿第一方向(示例性的，图中的横向方向)排列，且第四辐射体24与第三辐射体23在绝缘基板110上的垂直投影不交叠。

如此设置，可使各辐射体的排布较规则，从而信号发射基板11的设计难度较小，且工艺制作难度较低。

在其他实施方式中，各辐射体还可沿纵向排列，或者沿绝缘基板110所在平面中的任一方向排列，本实用新型实施例对此不作限定。

进一步地，同一定向天线1的不同天线振子中，两个辐射体的中心连线的走线可相同，也可不同，本实用新型实施例对此不作限定。

在一实施例中，继续参照图6-图8任一图，各辐射体均包括沿第二方向(示例性的，图中的纵向方向)延伸的辐射体连接线212，以及至少两条沿第一方向延伸的辐射走线211；辐射走线211的一端电连接至辐射体连接线212；其中，第二方向与第一方向交叉；辐射体代表第一辐射体21、第二辐射体22、第三辐射体23或第四辐射体24。

如此设置，可使各辐射走线211均沿同一方向延伸，且与各连接线的延伸方向相同；同时，各辐射体连接线212均沿另一方向延伸。由此，在形成各辐射体以及连接线的基础上，可使辐射体的走线较简单。

在其他实施方式中，还可设置同一辐射体中的辐射走线211的条数为3条或更多条，可根据定向天线1的需求设置，本实用新型实施例对此不限定。

在一实施例中，继续参照图7或图8，辐射走线211的至少一侧边缘设置凹槽结构213。

如此设置，可形成驻波增强结构，从而有利于利用驻波效应增加定向天线1的无线辐射的带宽。

在一实施例中，继续参照图7或图8，凹槽结构213设置于辐射走线211的相对两侧边缘时，位于同一辐射走线211的不同侧边缘的凹槽结构213间隔设置；位于同一辐射体的不同辐射走线211的相对侧边缘的凹槽结构213正对设置。

如此设置，有利于实现较好的驻波增强结构。

可理解的是，凹槽结构213的数量、形状和位置等相关参数均可根据定向天线1的需求设置，本实用新型实施例对此不限定。

示例性的，继续参照图7或图8，该信号发射基板11还可包括第一安装孔341、第二安装孔342以及第三安装孔343，各安装孔均用于信号发射基板11的安装固定，且利用三个安装孔固定该信号发射基板11，在确保较好的安装稳固性的同时，可使安装固定方式较简单。

在其他实施方式中，安装孔的数量还可为4个或更多个，可根据定向天线1的需求设置，本实用新型实施例对此不限定。

在上述实施方式的基础上，下面结合图10-图12，示例性的说明本实用新型实施例提供的定向天线1的性能。

示例性的，图10示出了定向天线在不同频率下的S11参数，S11参数可用于考察无线辐射的驻波比，以S11参数等于或小于-10为参考，在其之下出现极小值，则表明该定向天线1可在由-10对应的两个频率点确定的频段范围内发射无线辐射的辐射信号。基于此，由图10中示出的曲线L40可看出，该定向天线的S11参数为-10时，对应的频率点包括2.4GHz和2.5GHz，由此，该定向天线1可实现2.4GHz-2.5GHz范围内的无线辐射，其带宽可覆盖2.4GHz。

示例性的，图11以立体图的形式示出了定向天线的无线辐射的辐射方向和不同辐射方向下的辐射强度(也可理解为辐射最大增益)，图12为沿图11中水平方向的剖面图。其中，图11中的颜色越深，代表该方向辐射强度越强；图12中颜色加深的线条代表了定向天线的无线辐射方向。由图11和图12可看出，该定向天线1可实现定向无线辐射，且增益可达7dBi。

此外，图11和图12中还示出了可表征定向天线1的性能的其他参数，在其他实施方式中，定向天线1的性能参数还可包括本领域技术人员可知的其他参数，本实用新型实施例对此不作限定。

可理解的是，定向天线1的增益和带宽与其辐射体的数量，覆铜走线的长度、宽度以及相对位置有关，本实用新型实施例对此不赘述。

在上述实施方式的基础上，本实用新型实施例还提供了一种无线传输装置，该无线传输装置可包括上述实施方式提供的任一种定向天线。因此，该无线传输装置在具有较远的信号传输距离和较高的信号穿墙性能的同时，有利于实现其小型化和低成本设计。

示例性的，该无线传输装置可应用于无线网络摄像机(Internet ProtocolCamera，IPC)技术。

需要说明的是，该无线传输装置还可包括处定向天线之外的、本领域技术人员可知的其他结构部件，本实用新型实施例对此不赘述也不限定。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种定向天线，其特征在于，包括：

信号发射板，用于发射无线辐射；所述信号发射板包括：

绝缘基板，包括相对设置的第一侧面和第二侧面；

2.根据权利要求1所述的定向天线，其特征在于，还包括射频接头，所述射频接头包括内芯以及包围所述内芯的外层，所述射频接头用于将射频信号注入所述信号发射板；所述第二辐射体与所述第三辐射体通过第三连接线电连接；

3.根据权利要求2所述的定向天线，其特征在于，所述信号发射板包括PCB板；

4.根据权利要求3所述的定向天线，其特征在于，所述第一导线层和所述第二导线层均包括覆铜走线，所述覆导电层过孔包括覆铜过孔。

5.根据权利要求1所述的定向天线，其特征在于，所述第四辐射体与所述第三辐射体构成一天线振子；所述第二辐射体与所述第一辐射体用于构成另一天线振子。

6.根据权利要求5所述的定向天线，其特征在于，在所述绝缘基板的第一侧面，所述第一辐射体、所述第二辐射体以及所述第三辐射体沿第一方向排列，且所述第四辐射体与所述第三辐射体在所述绝缘基板上的垂直投影不交叠。

7.根据权利要求6所述的定向天线，其特征在于，各辐射体均包括沿第二方向延伸的辐射体连接线，以及至少两条沿所述第一方向延伸的辐射走线；所述辐射走线的一端电连接至所述辐射体连接线；

8.根据权利要求7所述的定向天线，其特征在于，所述辐射走线的至少一侧边缘设置凹槽结构。

9.根据权利要求8所述的定向天线，其特征在于，所述凹槽结构设置于所述辐射走线的相对两侧边缘时，位于同一所述辐射走线的不同侧边缘的所述凹槽结构间隔设置；位于同一辐射体的不同所述辐射走线的相对侧边缘的所述凹槽结构正对设置。

10.一种无线传输装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的定向天线。