專利名稱：一種無(wú)線路由器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于通訊設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)線路由器。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通訊技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線通訊設(shè)備有了越來(lái)越高的要求，為了滿足通訊的要求，現(xiàn)有的各種無(wú)線路由器基本上采用外置天線，極大限制產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)揮的余力，而且外置天線還需要設(shè)計(jì)適應(yīng)的阻抗匹配連接器及機(jī)構(gòu)模組，這些連接器及機(jī)構(gòu)模組幾乎占了整個(gè)天線百分之九十以上的成本，所以整個(gè)天線成本上升促使整個(gè)無(wú)線路由器價(jià)格的上升，而天線內(nèi)置方式將極大地省掉了連接器及機(jī)構(gòu)模組成本。天線作為最終射頻信號(hào)的輻射單元和接收器件，其工作特性將直接影響整個(gè)電子系統(tǒng)的工作性能。然而現(xiàn)有天線的尺寸、帶寬、增益等重要指標(biāo)卻受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益極限、帶寬極限等)。這些指標(biāo)極限的基本原理使得天線的小型化技術(shù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其它器件，而由于射頻器件的電磁場(chǎng)分析的復(fù)雜性，逼近這些極限值都成為了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)天線的輻射工作頻率直接和天線的尺寸正相關(guān)，帶寬和天線的面積正相關(guān)， 使得天線的設(shè)計(jì)通常需要半波長(zhǎng)的物理長(zhǎng)度。在一些更為復(fù)雜的電子系統(tǒng)中，需要在饋入天線前額外的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。但阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)額外的增加了電子系統(tǒng)的饋線設(shè)計(jì)、增大了射頻系統(tǒng)的面積同時(shí)匹配網(wǎng)絡(luò)還引入了不少的能量損耗，很難滿足低功耗的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。因而，天線的功能、大小成為無(wú)線路由器縮小體積、降低成本的技術(shù)瓶頸。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有無(wú)線路由器中存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種無(wú)線路由器，通過使用超材料技術(shù)設(shè)計(jì)的天線，在滿足無(wú)線路由器性能要求的前提下可以自由選擇天線內(nèi)置與外置，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種無(wú)線路由器，包括數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、以太網(wǎng)接口、無(wú)線通信模塊和與所述無(wú)線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶炀€，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、所述以太網(wǎng)接口和所述無(wú)線通訊模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，所述天線包括一介質(zhì)基板和設(shè)置于所述介質(zhì)基板一表面的一饋電點(diǎn)、與所述饋電點(diǎn)相連接的饋線及一金屬結(jié)構(gòu)；所述饋線與所述金屬結(jié)構(gòu)相互耦合。進(jìn)一步地，所述金屬結(jié)構(gòu)是金屬片經(jīng)鏤刻出槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而成。進(jìn)一步地，所述天線還包括接地單元，所述接地單元上設(shè)置有若干個(gè)金屬化的通孔。進(jìn)一步地，所述接地單元對(duì)稱地分布所述饋電點(diǎn)兩側(cè)。進(jìn)一步地，所述槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中槽寬與槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中相鄰槽的間距相等。進(jìn)一步地，所述介質(zhì)基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。CN 202275938 U 進(jìn)一步地，所述天線至少使一種波段的電磁波諧振。進(jìn)一步地，所述電磁波諧振波段的頻率段至少包括2. 4GHz-2. 49GHz和 5. 72GHz-5. 85GHz。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)有WIFI、WLAN或IEEE802. llb/g/n通訊協(xié)議。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和可擦除存儲(chǔ)器。本實(shí)用新型的無(wú)線路由器可以自由選擇天線內(nèi)置或者外置，并且應(yīng)用該天線的無(wú)線路由器可以同時(shí)接受或者發(fā)送兩個(gè)或者兩個(gè)以上的不同的波段的電磁波，可以滿足單頻時(shí)具有多個(gè)工作頻段、多頻時(shí)不同工作頻段同時(shí)工作的模式需求，改變了現(xiàn)有的無(wú)線路由器在不同頻段工作時(shí)需要多根天線的現(xiàn)象。本實(shí)用新型無(wú)線路由器中的天線是應(yīng)用超材料技術(shù)設(shè)計(jì)出使一個(gè)波段、兩個(gè)或者更多不同波段的電磁波諧振的天線，決定該天線體積的金屬結(jié)構(gòu)尺寸的物理尺寸不受半波長(zhǎng)的物理長(zhǎng)度限制，與饋線進(jìn)行信號(hào)耦合即可得到本實(shí)用新型中的天線，可以根據(jù)無(wú)線路由器本身尺寸設(shè)計(jì)出相應(yīng)的天線，滿足無(wú)線路由器小型化、天線內(nèi)置的需求。

圖1是本實(shí)用新型無(wú)線路由器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型應(yīng)用于無(wú)線路由器的天線的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型應(yīng)用于無(wú)線路由器的天線的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型應(yīng)用于無(wú)線路由器的天線的實(shí)施例2中金屬結(jié)構(gòu)的放大示意圖；圖5是圖2所示天線的S參數(shù)仿真圖；圖6是圖2所示天線操作于2. 4、2. 44、2. 48GHz時(shí)E方向遠(yuǎn)場(chǎng)仿真結(jié)果圖；圖7是圖2所示天線操作于2. 4、2. 44、2. 48GHz時(shí)H方向遠(yuǎn)場(chǎng)仿真結(jié)果圖；圖8是圖2所示天線操作于5. 725,5. 8,5. 85GHz時(shí)E方向遠(yuǎn)場(chǎng)仿真結(jié)果圖；圖9是圖2所示天線操作于5. 725,5. 8,5. 85GHz時(shí)H方向遠(yuǎn)場(chǎng)仿真結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做一步說明。如圖1所示，該無(wú)線路由器包括數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、以太網(wǎng)接口、無(wú)線通信模塊、電源模塊和天線，數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、以太網(wǎng)接口、無(wú)線通信模塊連接，天線與無(wú)線通信模塊相連接以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，電源模塊提供中央處理單元工作所需的電能，數(shù)據(jù)處理模塊可以采用ARM處理器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)有通訊協(xié)議，比如WIFI、 WLAN、IEEE802. llb/g/n等通訊協(xié)議，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中包括只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和可擦除存儲(chǔ)器，還可以進(jìn)一步包括一些輔助的模塊(圖中未示出)，例如電源指示燈或者狀態(tài)指示燈等。如圖2所示，為本實(shí)用新型應(yīng)用于無(wú)線路由器的天線的實(shí)施例1的天線10的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例中的天線10包括介質(zhì)基板7以及設(shè)置在介質(zhì)基板7上的饋電點(diǎn)5、與該饋電點(diǎn)5相連接的饋線4、平面板狀的金屬結(jié)構(gòu)6。其中，饋線4與金屬結(jié)構(gòu)6相互耦合；金屬結(jié)構(gòu)6是金屬片經(jīng)鏤刻出槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)61而成，鏤刻時(shí)去除槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)61對(duì)應(yīng)的材料，剩
4余的金屬片即為金屬結(jié)構(gòu)6，在鏤刻出槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)61后，金屬片上呈現(xiàn)出包括在金屬結(jié)構(gòu)6 內(nèi)的金屬走線62 ；槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)61中相鄰槽的間距即為金屬走線62的寬度，槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)61 的槽寬與金屬走線62的寬度相等，且均為0. 15mm;介質(zhì)基板7可由陶瓷材料、高分子材料、 鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成，優(yōu)選地，由高分子材料制成，具體地可以是FR-4、F4B 等高分子材料。在本實(shí)施例中，金屬結(jié)構(gòu)6為軸對(duì)稱的平面板狀。其中金屬結(jié)構(gòu)6為銅或銀材料制成。優(yōu)選為銅，價(jià)格低廉，導(dǎo)電性能好。為了實(shí)現(xiàn)更好阻抗匹配，金屬結(jié)構(gòu)6也可為銅和銀組合。如圖3、圖4所示為本實(shí)用新型應(yīng)用于無(wú)線路由器的天線的實(shí)施例2天線結(jié)構(gòu)示意圖及該實(shí)施例2中的金屬結(jié)構(gòu)的放大示意圖。本實(shí)施例2中的天線10包括介質(zhì)基板7以及設(shè)置在介質(zhì)基板7上的饋電點(diǎn)5、與該饋電點(diǎn)5相連接的饋線4、平面板狀的金屬結(jié)構(gòu)6 與實(shí)施例1中所述均相同，區(qū)別在于還包括接地單元8，接地單元8上設(shè)置有若干金屬化的通孔81 ；接地單元8對(duì)稱地分布所述饋電點(diǎn)5兩側(cè)，介質(zhì)基板7的選擇與圖2所示的實(shí)施例1相同。饋線4與金屬結(jié)構(gòu)6之間信號(hào)饋入方式可以有多種。所述饋線4直接與所述金屬結(jié)構(gòu)6相連；且所述饋線4與金屬結(jié)構(gòu)6的相連接點(diǎn)位置可以位于金屬結(jié)構(gòu)6上的任意位置。饋線4采用包圍方式設(shè)置于所述金屬結(jié)構(gòu)6外圍且饋線4的末端設(shè)置于金屬結(jié)構(gòu)6外圍任意位置。本實(shí)施例利用人工電磁材料的特性，采用在金屬片上鏤刻成金屬結(jié)構(gòu)的方式，使得金屬結(jié)構(gòu)及與金屬結(jié)構(gòu)所依附的介質(zhì)基板共同組成一個(gè)等效介電常數(shù)按照洛侖茲材料諧振模型色散的電磁材料，從而設(shè)計(jì)出多諧振頻段的天線。在本實(shí)施方式中，如圖3所示的天線使2. 4GHz-2. 49GHz和5. 72GHz-5. 85GHz兩個(gè)頻段電磁波諧振，金屬結(jié)構(gòu)6的長(zhǎng)和寬都可以根據(jù)通訊設(shè)備機(jī)構(gòu)布局做任意調(diào)整，但是金屬結(jié)構(gòu)6結(jié)構(gòu)形狀保持與本實(shí)施例中一致即可，該天線可以用于單頻2. 4GHz-2. 49GHz或5. 72GHz_5. 85GHz頻段的通訊設(shè)備，也可以用于雙頻2. 4GHz-2. 49GHz和5. 72GHz_5. 85GHz頻段的通訊設(shè)備。如圖5所示為本實(shí)用新型實(shí)施例2的S參數(shù)仿真圖，該圖示出了實(shí)施例2的天線在2. 4GHz和5. 8018GHz分別具有-15. 426dB和-19. 184dB的損耗，在本實(shí)用新型所要求的2. 4GHz-2. 49GHz和5. 72GHz_5. 85GHz頻率段內(nèi)均具有-IOdB以下的損耗，表明本實(shí)用新型天線能夠單獨(dú)在2. 4GHz-2. 49GHz或5. 72GHz_5. 85GHz頻率段內(nèi)工作，也可以同時(shí)在 2. 4GHz-2. 49GHz和5. 72GHz_5. 85GHz頻率段內(nèi)工作，并且滿足無(wú)線通訊設(shè)備中對(duì)天線的要求。圖6、圖7、圖8及圖9分別示出了本實(shí)用新型實(shí)施例2天線操作于2. 4,2. 44、 2. 48GHz和5. 725、5. 8、5. 85GHz時(shí)分別在垂直平面(Ε-Plane)和水平平面(Η-Plane)方向遠(yuǎn)場(chǎng)仿真結(jié)果圖，在此結(jié)果中能夠觀察到本實(shí)用新型的天線的極化效果不亞于現(xiàn)有天線并符合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)用新型中天線是基于人工電磁材料技術(shù)設(shè)計(jì)而成，人工電磁材料是指將金屬片鏤刻成特定形狀的拓?fù)浣饘俳Y(jié)構(gòu)，并將所述特定形狀的拓?fù)浣饘俳Y(jié)構(gòu)設(shè)置于一定介電常數(shù)和磁導(dǎo)率基材上而加工制造的等效特種電磁材料，其性能參數(shù)主要取決于其亞波長(zhǎng)的特定形狀的拓?fù)浣饘俳Y(jié)構(gòu)。在諧振頻段，人工電磁材料通常體現(xiàn)出高度的色散特性，換言之，天線的阻抗、容感性、等效的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率隨著頻率會(huì)發(fā)生劇烈的變化。因而可采用人工電磁材料技術(shù)對(duì)上述天線的基本特性進(jìn)行改造，使得金屬結(jié)構(gòu)與其依附的介質(zhì)基板等效地組成了一個(gè)高度色散的特種電磁材料，從而實(shí)現(xiàn)輻射特性豐富的新型天線。本實(shí)用新型中，關(guān)于天線10的加工制造，只要滿足本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理，可以采用各種制造方式。最普通的方法是使用各類印刷電路板(PCB)的制造方法，如覆銅的PCB 制造均可滿足本實(shí)用新型的加工要求。除此加工方式，還可以根據(jù)實(shí)際的需要引入其它加工手段，如導(dǎo)電銀漿油墨加工方式、各類可形變器件的柔性PCB加工、鐵片天線的加工方式以及鐵片與PCB組合的加工方式。其中，鐵片與PCB組合加工方式是指利用PCB的精確加工來(lái)完成槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的加工，用鐵片來(lái)完成其它輔助部分。由于本實(shí)用新型的主要性能都集中在金屬結(jié)構(gòu)6槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)61的設(shè)計(jì)，因此，饋線4的引線對(duì)天線10的輻射頻率影響相對(duì)較小。基于這個(gè)特點(diǎn)，天線可以被靈活的擺放在系統(tǒng)的任何位置，簡(jiǎn)化的安裝測(cè)試的復(fù)雜度。上述天線10應(yīng)用到包含2. 4GHz和5. 8GHz的無(wú)線路由器中，該天線10可以直接設(shè)置于無(wú)線路由器的PCB板上，使天線10內(nèi)置于應(yīng)用該天線的無(wú)線路由器，也可以采用接口使天線10通過一接口與無(wú)線路由器的PCB板相連接，使天線10相對(duì)于應(yīng)用該天線的無(wú)線路由器外置。以上是對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的描述，不脫離本實(shí)用新型宗旨下的改變均處于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種無(wú)線路由器，包括數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、以太網(wǎng)接口、無(wú)線通信模塊和與所述無(wú)線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶炀€，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、所述以太網(wǎng)接口和所述無(wú)線通訊模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，其特征在于，所述天線包括一介質(zhì)基板和設(shè)置于所述介質(zhì)基板一表面的一饋電點(diǎn)、與所述饋電點(diǎn)相連接的饋線及一金屬結(jié)構(gòu)；所述饋線與所述金屬結(jié)構(gòu)相互耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線路由器，其特征在于，所述金屬結(jié)構(gòu)是金屬片經(jīng)鏤刻出槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線路由器，其特征在于，所述天線還包括接地單元，所述接地單元上設(shè)置有若干個(gè)金屬化的通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)線路由器，其特征在于，所述接地單元對(duì)稱地分布所述饋電點(diǎn)兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線路由器，其特征在于，所述槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中槽寬與槽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中相鄰槽的間距相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的無(wú)線路由器，其特征在于，所述介質(zhì)基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線路由器，其特征在于，所述天線至少使一種波段的電磁波諧振。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無(wú)線路由器，其特征在于，所述電磁波諧振波段的頻率段至少包括 2. 4GHz-2. 49GHz 和 5. 72GHz_5. 85GHz。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線路由器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)有WIFI、 WLAN 或 IEEE802. llb/g/n 通訊協(xié)議。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線路由器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和可擦除存儲(chǔ)器。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種無(wú)線路由器，包括數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、以太網(wǎng)接口、無(wú)線通信模塊和與無(wú)線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶炀€，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、以太網(wǎng)接口和無(wú)線通訊模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連接，其中，天線包括一介質(zhì)基板和設(shè)置于介質(zhì)基板一表面的一饋電點(diǎn)、與饋電點(diǎn)相連接的饋線及一金屬結(jié)構(gòu)；饋線與金屬結(jié)構(gòu)相互耦合。本實(shí)用新型的無(wú)線路由器可以自由選擇天線內(nèi)置或者外置，并且應(yīng)用該天線的無(wú)線路由器可以同時(shí)接受或者發(fā)送兩個(gè)或者兩個(gè)以上的不同的波段的電磁波，可以滿足單頻時(shí)具有多個(gè)工作頻段、多頻時(shí)不同工作頻段同時(shí)工作的模式需求，改變了現(xiàn)有的無(wú)線路由器在不同頻段工作時(shí)需要多根天線的現(xiàn)象。
文檔編號(hào)H01Q1/22GK202275938SQ20112036080
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者劉若鵬, 徐冠雄 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 深圳光啟高等理工研究院