天线及无线通信设备的制作方法

1.本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其提供一种天线及无线通信设备。


背景技术：

2.杆状天线是当前家用无线路由器常用的天线类型，但是由于杆状天线的长度较大，其需要占用较大空间，导致无线路由器的外包装体积增大，不利于对无线路由器进行运输。
3.目前，为了减小无线路由器的外包装体积，部分厂家将杆状天线设计成可伸缩结构，但是将天线转换至收缩状态仅仅是为了便于收纳，而处于收缩状态下的天线无法正常工作，这是由于收缩后的天线中的各个偶极子相互靠近，导致各个偶极子之间出现自耦合现象，从而导致天线的辐射性能恶化。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的在于提供一种天线及无线通信设备，旨在解决现有的天线在收缩后无法正常工作的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案是：一种天线，包括：
6.外壳，包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体相互套接，并且所述第一壳体与所述第二壳体可沿所述外壳的长度方向相对伸缩活动；
7.辐射体，包括反相器，设置于所述第一壳体内的第一偶极子，以及设置于所述第二壳体内的第二偶极子，所述第一偶极子包括第一振子臂，以及与所述第一振子臂相绝缘设置的第二振子臂，所述第一振子臂上设有馈电点，所述第二振子臂上设有接地点，所述反相器连接于所述第一振子臂远离所述第二振子臂的一端，在所述外壳处于拉伸状态下，所述第二偶极子与所述反相器相连接，在所述外壳处于收缩状态下，所述第二偶极子与所述第一振子臂相连接。
8.本实用新型实施例提供的天线至少具有以下有益效果：当上述天线处于拉伸状态时，向第一振子臂的馈电点输入馈电电流，在反相器的反相作用下，第一偶极子的电流相位与第二偶极子的电流相位相同，使得第一偶极子与第二偶极子组成了二元线阵，第一偶极子所产生的电磁辐射与第二偶极子所产生的电磁辐射相互叠加，使得上述天线能够在水平方向实现高增益、窄波束的全向辐射，从而保证了上述天线的辐射性能；当上述天线处于收缩状态时，反相器与第二偶极子正对反相器的部分相互耦合，使得反相器和第二偶极子正对反相器的部分均不参与辐射，而由于第二偶极子与第一振子臂相连接，使得第二偶极子正对第一振子臂的部分与第一振子臂等效为一个振子臂，此时，整个辐射体等效于一个偶极子，使得上述天线能够在水平方向实现低增益、宽波束的全向辐射，从而保证了上述天线的辐射性能。由此可见，上述天线不论处于拉伸状态还是处于收缩状态均能实现周正的全向辐射，这样可给用户提供了两种不同的工作模式，使用户能够根据不同的工作场景对上述天线的工作模式进行选择，有效提高了用户体验度。
9.在其中一个实施例中，所述第二偶极子上设有电接触部，在所述外壳处于拉伸状态下，所述第二偶极子与所述反相器通过所述电接触部相抵接，在所述外壳处于收缩状态下，所述第二偶极子与所述第一振子臂通过所述电接触部相抵接。
10.在其中一个实施例中，所述电接触部为弹性接触部。
11.在其中一个实施例中，所述电接触部设置于所述第二偶极子靠近所述第一偶极子的一端上，在所述外壳处于拉伸状态下，所述电接触部与所述反相器远离所述第一偶极子的一端相抵接，在所述外壳处于收缩状态下，所述电接触部与所述第一振子臂远离所述反相器的一端相抵接。
12.在其中一个实施例中，所述第二偶极子呈平直结构，所述第二偶极子与所述第一偶极子沿垂直于所述外壳的长度方向的方向相互错位设置。
13.在其中一个实施例中，所述第二偶极子呈筒状结构，在所述外壳处于收缩状态下，所述第二偶极子套设于所述反相器和所述第一偶极子上。
14.在其中一个实施例中，所述反相器的电线路呈波浪结构或螺旋结构。
15.在其中一个实施例中，所述第一壳体的一端开设有第一套接口，所述第二壳体经由所述第一套接口套接于所述第一壳体内，并且所述第二壳体上设有第一限位部，所述第一限位部能够在所述外壳处于收缩状态时与所述第一套接口的边缘相抵靠；或者，
16.所述第二壳体的一端开设有第二套接口，所述第一壳体经由所述第二套接口套接于所述第二壳体内，并且所述第一壳体上设有第二限位部，所述第二限位部能够在所述外壳处于收缩状态时与所述第二套接口的边缘相抵靠。
17.为了实现上述目的，本实用新型实施例还提供了一种无线通信设备，包括控制单元和上述任一个或者多个实施例所述的天线，所述控制单元包括姿态检测模块、射频模块、第一匹配模块、第二匹配模块和通断控制模块，所述姿态检测模块与所述天线电性连接，以检测所述天线的工作状态，并且所述姿态检测模块与所述通断控制模块电性连接，所述射频模块具有射频端口，所述射频端口与所述第一匹配模块电性连接，所述第一匹配模块与所述天线的馈电点电性连接，所述通断控制模块电性连接于所述第一匹配模块和所述第二匹配模块之间。
18.由于上述无线通信设备采用了上述天线的所有实施例，因而至少具有上述天线实施例的所有有益效果，在此不再一一赘述。
19.在其中一个实施例中，所述无线通信设备还包括用户交互模块，所述控制单元还包括处理模块，所述用户交互模块、所述射频模块和所述姿态检测模块分别与所述处理模块电通信连接。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型一个实施例提供的天线处于拉伸状态下的结构示意图；
22.图2为图1所示天线沿a-a方向的剖视图；
23.图3为本实用新型一个实施例提供的天线处于收缩状态下的结构示意图；
24.图4为图3所示天线沿b-b方向的剖视图；
25.图5为本实用新型一个实施例提供的辐射体的结构示意图；
26.图6为本实用新型另一个实施例提供的天线处于拉伸状态下的结构示意图；
27.图7为本实用新型另一个实施例提供的天线处于收缩状态下的结构示意图；
28.图8为本实用新型实施例提供的天线处于拉伸状态下的方向图；
29.图9为本实用新型实施例提供的天线处于收缩状态下的方向图；
30.图10为本实用新型实施例提供的无线通信设备的结构示意图。
31.其中，图中各附图标记：
32.100、天线；110、外壳；111、第一壳体；112、第二壳体；1121、第一限位部；120、辐射体；121、反相器；122、第一偶极子；1221、第一振子臂；1222、第二振子臂；123、第二偶极子；1231、电接触部；124、第一电路板；125、第二电路板；200、控制单元；210、姿态检测模块；220、射频模块；221、射频端口；230、第一匹配模块；240、第二匹配模块；250、通断控制模块；260、处理模块；300、用户交互模块。
具体实施方式
33.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.本实用新型的第一方面提供了一种天线100，该天线100可应用于诸如无线路由器、无线基站等无线通信设备中，能够发射和接收电磁信号。
38.请结合图1至图5所示，该天线100包括外壳110和辐射体120，其中，外壳110包括第一壳体111和第二壳体112，第一壳体111与第二壳体112相互套接，并且第一壳体111与第二壳体112可沿外壳110的长度方向相对伸缩活动，换言之，外壳110为可伸缩外壳110，其具有
拉伸状态和收缩状态；辐射体120包括反相器121、第一偶极子122和第二偶极子123，第一偶极子122设置于第一壳体111内，第一偶极子122包括第一振子臂1221和第二振子臂1222，第一振子臂1221与第二振子臂1222相绝缘设置，具体地，第一振子臂1221与第二振子臂1222可相互间隔设置，或者第一振子臂1221与第二振子臂1222通过绝缘件相连接，第一振子臂1221上设有馈电点(图中未示)，馈电点用于与外部馈电端口电性连接，第二振子臂1222上设有接地点(图中未示)，接地点用于连接地电，反相器121连接于第一振子臂1221远离第二振子臂1222的一端，第二偶极子123设置于第二壳体112内，在外壳110处于拉伸状态下，第二偶极子123与反相器121相连接，在外壳110处于收缩状态下，第二偶极子123与第一振子臂1221相连接。
39.当上述天线100处于拉伸状态时，向第一振子臂1221的馈电点输入馈电电流，在反相器121的反相作用下，第一偶极子122的电流相位与第二偶极子123的电流相位相同，使得第一偶极子122与第二偶极子123组成了二元线阵，第一偶极子122所产生的电磁辐射与第二偶极子123所产生的电磁辐射相互叠加，使得上述天线100能够在水平方向实现高增益、窄波束的全向辐射，从而保证了上述天线100的辐射性能；当上述天线100处于收缩状态时，反相器121与第二偶极子123正对反相器121的部分相互耦合，使得反相器121和第二偶极子123正对反相器121的部分均不参与辐射，而由于第二偶极子123与第一振子臂1221相连接，使得第二偶极子123正对第一振子臂1221的部分与第一振子臂1221等效为一个振子臂，此时，整个辐射体120等效于一个偶极子，使得上述天线100能够在水平方向实现低增益、宽波束的全向辐射，从而保证了上述天线100的辐射性能。由此可见，上述天线100不论处于拉伸状态还是处于收缩状态均能实现周正的全向辐射，这样可给用户提供了两种不同的工作模式，使用户能够根据不同的工作场景对上述天线100的工作模式进行选择，有效提高了用户体验度。
40.需要说明的是，第一偶极子122的电长度和第二偶极子123的电长度可根据实际应用需求而定，可选地，第一偶极子122的电长度为0.5λ，第二偶极子123的电长度为0.5λ，其中，λ为自由空间中的波长，即处于拉伸状态下的天线100为全波天线，处于收缩状态下的天线100为半波天线。
41.在一个实施例中，请结合图2、图4和图5所示，第二偶极子123上设有电接触部1231，在外壳110处于拉伸状态下，第二偶极子123与反相器121通过电接触部1231相抵接，此时，向第一振子臂1221的馈电点输入馈电电流，在反相器121的反相作用下，第一偶极子122的电流相位与第二偶极子123的电流相位相同，使得第一偶极子122与第二偶极子123组成了二元线阵，第一偶极子122所产生的电磁辐射与第二偶极子123所产生的电磁辐射相互叠加，使得上述天线100能够在水平方向实现高增益、窄波束的全向辐射，从而保证了上述天线100的辐射性能；在外壳110处于收缩状态下，第二偶极子123与第一振子臂1221通过电接触部1231相抵接，此时，反相器121与第二偶极子123正对反相器121的部分相互耦合，使得反相器121和第二偶极子123正对反相器121的部分均不参与辐射，而由于第二偶极子123与第一振子臂1221相连接，使得第二偶极子123正对第一振子臂1221的部分与第一振子臂1221等效为一个振子臂，此时，整个辐射体120等效于一个偶极子，使得上述天线100能够在水平方向实现低增益、宽波束的全向辐射，从而保证了上述天线100的辐射性能。
42.在上述实施例中，电接触部1231为弹性接触部，如此，在弹性作用下，电接触部
1231能够保持与反相器121或者第一振子臂1221相抵接，有效保证了天线100的工作可靠性。
43.具体地，电接触部1231包括弹性件(图中未示)和触头(图中未示)，其中，弹性件可为弹簧或者弹片，弹性件的一端连接于第二偶极子123上，触头设置于弹性件的另一端上，弹性件始终保持压缩状态，以使触头能够紧密抵接在反相器121或者第一振子臂1221上。
44.在上述实施例中，电接触部1231设置于第二偶极子123靠近第一偶极子122的一端上，可以理解的，第二偶极子123的该端为在外壳110处于拉伸状态下靠近第一偶极子122的一端，请结合图2所示，在外壳110处于拉伸状态下，电接触部1231与反相器121远离第一偶极子122的一端相抵接，请结合图4所示，在外壳110处于收缩状态下，电接触部1231与第一振子臂1221远离反相器121的一端相抵接。
45.在一个实施例中，请结合图2、图4和图5所示，第二偶极子123呈平直结构，第二偶极子123与第一偶极子122沿垂直于外壳110的长度方向的方向相互错位设置。
46.具体地，辐射体120还包括第一电路板124和第二电路板125，第一电路板124固定设置在第一壳体111内，反相器121和第一偶极子122贴设于第一电路板124上，第二电路板125固定设置在第二壳体112内，第二偶极子123贴设于第二电路板125上。
47.在另一个实施例中，请结合图6和图7所示，第二偶极子123呈筒状结构，在外壳110处于收缩状态下，第二偶极子123套设于反相器121和第一偶极子122上。
48.在一个实施例中，请结合图5至图6所示，反相器121的电线路呈波浪结构或螺旋结构，这样可使得反相器121的电线路的各部分之间产生自耦合现象，从而可有效抑制反相器121的电流强度，减弱了反相器121的电流辐射效果，从而避免了反相器121的电流辐射对天线100的辐射性能产生不良影响。
49.在一个实施例中，请结合图1至图4所示，第一壳体111的一端开设有第一套接口(图中未示)，第二壳体112经由第一套接口套接于第一壳体111内，并且第二壳体112上设有第一限位部1121，第一限位部1121能够在外壳110处于收缩状态时与第一套接口的边缘相抵靠。通过在第二壳体112上设置第一限位部1121，一方面可防止外壳110处于收缩状态下第二壳体112完全掉落至第一壳体111内，另一方面可便于用户将第二壳体112从第一壳体111内拔出，以使外壳110自收缩状态转换至拉伸状态。
50.或者，第二壳体112的一端开设有第二套接口，第一壳体111经由第二套接口套接于第二壳体112内，并且第一壳体111上设有第二限位部，第二限位部能够在外壳110处于收缩状态时与第二套接口的边缘相抵靠。通过在第一壳体111上设置第二限位部(图中未示)，一方面可防止外壳110处于收缩状态下第一壳体111完全掉落至第二壳体112内，另一方面可便于用户将第一壳体111从第二壳体112内拔出，以使外壳110自收缩状态转换至拉伸状态。
51.经过仿真验证，请结合图8所示，当天线100处于拉伸状态时，天线100可实现高增益、窄波束辐射，此状态下的天线100可适用于同楼层工作场景，请结合图9所示，当天线100处于收缩状态时，天线100可实现低增益、宽波束辐射，此状态下的天线100可适用于跨楼层工作场景。
52.本实用新型的第二方面提供了一种无线通信设备，请结合图10所示，该无线通信设备包括控制单元200和上述任一个或者多个实施例的天线100，控制单元200包括姿态检
测模块210、射频模块220、第一匹配模块230、第二匹配模块240和通断控制模块250，姿态检测模块210与天线100电性连接，以检测天线100的工作状态，并且姿态检测模块210与通断控制模块250电性连接，射频模块220具有射频端口221，射频端口221与第一匹配模块230电性连接，第一匹配模块230与天线100的馈电点电性连接，通断控制模块250电性连接于第一匹配模块230和第二匹配模块240之间。
53.在上述无线通信设备的工作过程中，当姿态检测模块210检测到天线100处于拉伸状态时，随后姿态检测模块210向通断控制模块250发送断开指令，使通断控制模块250进入断开状态，此时，天线100与射频模块220通过第一匹配模块230进行匹配；当姿态检测模块210检测到天线100处于收缩状态，姿态检测模块210向通断控制模块250发送接通指令，使通断控制模块250进入导通状态，此时，天线100与射频模块220通过第一匹配模块230和第二匹配模块240进行匹配。
54.具体地，姿态检测模块210对天线100的工作状态进行检测的方式包含多种。
55.在一种实施方式中，第一壳体111内固设有第一金属片，第二壳体112内固设有第二金属片，第一金属片与第二金属片正对设置，第一金属片或第二金属片与姿态检测模块210电性连接，姿态检测模块210内设定预设电容值，当第一壳体111与第二壳体112相互远离时，第一金属片与第二金属片的间距随之增大，第一金属片与第二金属片之间的电容值小于预设电容值，此时，姿态检测模块210判断天线100处于拉伸状态，当第一壳体111与第二壳体112相互靠近时，第一金属片与第二金属片的间距随之减小，使第一金属片与第二金属片之间的电容值大于预设电容值，此时，姿态检测模块210判断天线100处于收缩状态。
56.在另一种实施方式中，第一壳体111上设置第一金属片和第二金属片，第一金属片与第二金属片相互抵接，第一金属片与姿态检测模块210电性连接，第二金属片连接地电，第二壳体112上设置绝缘片，当第一壳体111与第二壳体112相互靠近时，绝缘片插接于第一金属片和第二金属片之间，以将第一金属片与第二金属片之间的电路断开，此时，姿态检测模块210判断天线100处于收缩状态，当第一壳体111与第二壳体112相互远离时，绝缘片脱离第一金属片和第二金属片，第一金属片与第二金属片重新抵接，使第一金属片与第二金属片之间的电路重新导通，此时，姿态检测模块210判断天线100处于拉伸状态。
57.在一个实施例中，请结合图10所示，无线通信设备还包括用户交互模块300，控制单元200还包括处理模块260，用户交互模块300、射频模块220和姿态检测模块210分别与处理模块260电通信连接。处理模块260可对天线100的信号强度和所处工作状态进行监测分析，并将分析结果反馈至用户交互模块300，以提示用户改变或者维持天线100的状态。
58.需要说明的是，用户交互模块300包括但不仅限于显示屏、扬声器、手机。
59.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。