专利名称：具有多天线系统的无线移动互联装置的制作方法
技术领域：
本 发明涉及无线通讯设备领域，更具体地说，涉及ー种具有多天线系统的无线移动互联装置，如其装置包括无线移动互联通讯系统中的WIFI吸顶天线、无线接入设备、MIMO通讯设备及无线路由设备等。
背景技术：
无线通讯系统中，用户对无线通讯系统数据呑吐量持续提高、高要求的QoS服务质量及抗干扰能力强的要求。如，在IEEE802.11a/g/n等通讯系统中，无线接入点(AP)通过无线链路来与ー个或者更多无线用户设备之间相互传输数据。该无线用户设备可能容易受到其它接入点、其他无线通讯装置、在该接入点与该远程接收点间的无线链路环境内的变化或干扰等。该干扰可能使得无线链路的传输数据能力大大降低、或者误码率极大提高及QoS服务质量较差而导致用户无法忍受。无线电子设备例如便携式计算机和手持电子设备越来越流行。诸如这些的设备通常具有无线通信能力。例如，ー些电子设备可以使用长距离无线通信电路例如蜂窝电话电路，以利用850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz的蜂窝电话频带(例如，主要的全球移动通信系统或GSM蜂窝电话的频带)通信。也可以使用长距离无线通信电路处理2100MHZ频带和其它频帯。电子设备可以使用短距离无线通信链路来处理与附近设备的通信。例如，无线通讯电子设备可以使用2. 4GHz和5GHz的Wi-Fi (IEEE 802. 11)频带(有时叫做无线局域网频带)和2. 4GHz的Bluetooth (蓝牙)频带进行通信。特别现在基于IEEE 802. lln\e等协议的无线移动互联网高速发展，无线移动互联网设备、系统及子系统对天线器件提出更高的技术參数(增益值、驻波及多天线隔离度等參数)要求，天线也成为制约线移动互联网设备、系统及子系统ー个重要技术瓶颈。因此需要提供用于无线电子设备的改进的天线、天线系统及及其应用，例如，其应用包括无线接入设备、MIMO通讯设备及无线路由设备等应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提高天线系统的技术參数(増益值、驻波及多天线隔离度等參数)要求；以及其应用，如无线接入设备、MIMO通讯设备及无线路由设备整体性能(数据上行、下行速率及呑吐量等)。因此，本发明提供一种能够应用于MMO通讯装置中的多天线系统。ー种具有多天线系统的无线移动互联装置，包括射频电路、基带信号处理单元、控制単元、存取器、电源电路及ー壳体；所述壳体包括上下设置的第一内部空间和第二内部空间；所述无线移动互联装置还包括一多天线系统且设置于所述第一内部空间；所述多天线系统包括用于反射所述多天线组件使用的无线电波的反射介质表面；设置于所述反射介质表面上的至少两天线单元；所述每一天线单元包括一介质基板和设置于所述介质基板表面的一天线导体。
进ー步地，所述多天线系统还包括设置于所述反射介质表面上的至少ー隔离器，且与所述反射介质表面电气耦合关联；所述至少ー隔离器用于将所述多天线组件中的每ー天线单元分别所使用的无线电波相互隔离。进ー步地，所述反射介质表面上分别开设多组穿孔、第一类固定孔及第ニ类固定孔，所述第一类固定孔对称地且成对地分布所述每ー组穿孔的两侧，所述每一天线单元通过每ー对第一类固定孔固定所述反射介质表面上，所述隔离器通过第二类固定孔固定所述反射介质表面上。进ー步地,所述反射介质表面导电材料制成。进ー步地,所述反射介质表面选用单面或双面覆铜箔介质基板中任意ー种。进ー步地，所述反射介质表面可以选用平面或者非平面中的任意ー种。进ー步地，所述隔离器与所述反射介质表面电气耦合关联。 进ー步地，所述隔离器包括三个相互张开度角的臂，每一臂的外侧形成一定切角。进ー步地，所述隔离器包括三个相互张开度角的臂，每一臂的外侧形成一定切角。进ー步地，所述隔离器的每一臂上开设至少一条缝隙。进ー步地，所述介质基板在IGHz频率下工作，具有< O. 0002的电损耗正切量。进ー步地，所述天线导体包括ー馈电部、信号线、发射台及开ロ耦合环；所述发射台设置于所述开ロ耦合环内且对应着所述开ロ耦合环的开ロ处，所述信号线一端穿过所述开ロ耦合环的开ロ与发射台成一体设置，所述信号线一端设置所述开ロ耦合环外且与所述馈电部相连。进ー步地，所述天线导体包括ー馈电部、信号线、发射台及闭合耦合结构，所述发射台电连接所述闭合耦合结构或耦合关联所述闭合耦合结构。进ー步地，所述信号线沿着所述该复合拓扑结构边缘设置，且在末端形成所述发射台。进ー步地，所述闭合耦合结构由“ ロ ”字状拓扑结构内嵌套“山”字状拓扑结构形成该复合拓扑结构。进ー步地，所述闭合耦合结构可选用一互补式开ロ谐振环拓扑结构、互补式螺旋线拓扑结构、互补式弯折线拓扑结构、互补式的开ロ螺旋环拓扑结构及双开ロ螺旋环拓扑结构中任意ー种。进ー步地，所述闭合耦合结构的拓扑结构可以由所述互补式开ロ谐振环拓扑结构、互补式螺旋线拓扑结构、互补式弯折线拓扑结构、互补式的开ロ螺旋环拓扑结构及双开ロ螺旋环拓扑结构中任意ー种或者几种结构衍生、复合或组阵得到的拓扑结构。进ー步地，所述天线导体通过激光雕刻技术和蚀刻技术中任意ー种制成。进ー步地，所述隔离器包括三个引脚，所述三个引脚分别插接于三个所述第二类固定孔中，且每ー引脚与所述反射介质表面短接。相比较现有MMO多天线系统，所述多天线系统包括ー个公共的反射面及设置所述公共的反射面若干天线单元，然后将若干天线单元相互进行隔离。使得所述多天线系统基于所应用的无线数据收发控制方式实现空间复用、空间分集、波束赋形等类型高数传输率性能。从而提供一种基于IEEE 802. lln\e等协议的无线高速移动互联网设备、系统及子系统天线组件。
下面将结合附图及实施例对本发明作进ー步说明图1为本发明无线移动互联设备装置的透视示意图；图2为图I所示多天线系统ー实施方式的模型图；图3为图2所示多天线系统下侧的平面图；图4为图2所示多天线系统中一天线单元的平面示意图；图5为图I所示多天线系统另ー实施方式的模型图；图6为图I所示多天线系统第三实施方式的模型图；图7是图2或5所示多天线系统应用另一天线单元的平面示意图；图8为图7所示天线单元的天线导体的发射台长短是可变的说明性示意平面图；图9为图7所示天线导体的闭合耦合结构长、宽及线间距是可变的说明性示意平面图；图IOa为本发明天线单元包含的ー种开ロ谐振环拓扑结构平面图；图IOb为图IOa所示开ロ谐振环拓扑结构的ー种互补式拓扑结构平面图；图Ila为本发明天线单元包含的ー种螺旋线拓扑结构平面图；图Ilb为图Ila所示螺旋线拓扑结构的ー种互补式拓扑结构平面图；图12a为本发明天线单元包含的一种弯折线拓扑结构的平面图；图12b为图12a所示弯折线拓扑结构的ー种互补式拓扑结构平面图；图13a为本发明天线单元包含的一种开ロ螺旋环拓扑结构的平面图；图13b为图13a所示开ロ螺旋环拓扑结构的ー种互补式拓扑结构平面图；图14a为本发明天线单元包含的一种双开ロ螺旋环拓扑结构平面图；图14b为图14a所示双开ロ螺旋环拓扑结构的ー种互补式拓扑结构平面图；图15为图IOa所示开ロ谐振环拓扑结构几何形状衍生示意图；图16为图IOb所示互补式开ロ谐振环拓扑结构中几何形状衍生示意图；图17为图IOb所示互补式开ロ谐振环拓扑结构衍生示意图；图18a为图IOb所示三个互补式开ロ谐振环拓扑结构复合衍生得到ー种拓扑结构平面图；图18b为图13a所示拓扑结构的ー种互补式的拓扑结构平面图。
具体实施例方式现在详细參考附图中描述的实施例。为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在其他实施方式中，不详细描述公知的方法。过程、组件和电路，以免不必要地使实施例模糊。为了满足用户对产品的形状因数的无线设备的需求，设计业者在提供增强的功能性的同时，不断地致力于减小在这些设备中使用的部件的尺寸及装饰性エ业设计外形。尤其在提供装饰性的エ业设计外形产品，在紧凑的无线设备内满足所需的天线性能标准是一种挑战。
进ー步，无线移动互联设备装置的天线内置化成为ー种市场趋势，也是给设备集成设计业者在机构设计、エ业设计及天线设计各个方面带来挑战。作为例子，无线设备例如室内WIFI吸顶天线、无线路由设备和无线接入点(AP)等设备的壳体内布置适合天线，天线内置布局设计也影响着设备内机构组件、PCB板等布局和整个设备エ业设计选型设计。现有市场这些无线移动互联设备装置大多采用外置型天线，在现在消费者更加挑剔情况，尤其エ业设计很大影响着消费者购买決定，因此内置化天线设计成为市场内在驱动力，因此在考虑上述无线移动互联设备装置是ー个着重考虑的因素。无线移动互联设备装置天线内置化显得格外具有意义，在本说明中作为例子被描述，无线移动互联设备装置的内部空间是宝贵且相当紧凑的。本发明结合エ业设计、机构设计及天线设计各个方面智慧，详细说明ー些紧凑的壳体内部布局有利于内置天线发挥其最佳性能，以满足基于IEEE 802. lln/e等无线通讯协议的无线移动互联网高速互联通讯的要求。请參阅图1，为本发明无线移动互联设备装置的透视示意图。无线移动互联设备装置包括ー壳体103和设置于壳体103内的射频电路11、基带信号处理单元12、控制单元13、存取器14、电源电路15及多天线系统2。无线移动互联设备装置的壳体103内部空间包括上下设置的第一内部空间100和第二内部空间101。所述射频电路11、基带信号处理单元12、控制单元13、存取器14及电源电路15整合在一 PCB板上且设置所述壳体103的第二内部空间101内，所述多天线系统2设置于所述壳体103的第一内部空间100，并且分别通过同轴线105连接至射频电路11。这样将电路部分(包括射频电路11、基带信号处理单元12、控制单元13、存取器14及电源电路15)和多天线系统2通过相互一定空间距离的设置，以防止多天线系统2被电路部分电磁干扰，使得多天线系统内置化与外置天线达到同样性能效果。无线移动互联设备装置包括射频电路11、基带信号处理单元12、控制单元13、存取器14及电源电路15。存取器14可以包括ー种或多种不同类型的存储设备，诸如硬盘驱动存储设备、非易失存储器(例如，闪存或其它电可编程只读存储器)、易失存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。在基带信号处理单元12可用于无线移动互联设备装置的操作。基带信号处理单元12可以基于诸如微处理器和其它适合的集成电路。采用ー种适合的布置，存取器14储存的软件可被用于无线移动互联设备装置上的软件，诸如GPRS协议等，用于控制射频功率放大器和其它射频收发器电路的控制功能等。射频电路11可以包括由ー个或多个集成电路形成的射频(RF)收发器电路、功率放大器电路、低噪声输入放大器、无源RF组件、一个或多个天线以及用于处理RF无线信号的其它电路。还可以使用光发送无线信号(例如，使用红外线通信)。 在其他实施方式中，所述射频电路11还可包括处理用于WiFi (IEEE 802. 11)通信的2. 4GHz和5GHz频带以及2. 4GHz蓝牙通信频带的收发器电路。射频电路11还可以包括蜂窝电话收发射频电路，用于处理蜂窝电话频带的无线通信，例如850MHz、900MHz、1800MHz和1900MHz的GSM频带以及2100MHz的数据频带(作为例子)。如果需要，所述射频电路11可以包括用于其它短距离和长距离无线链路的电路。例如射频电路11可以包括全球定位系统(GPS)接收机设备、用于接收射频和电视信号的无线电路、呼叫电路等。在WiFi以及蓝牙链路和其它短距离无线链路中，一般使用无线信号在几十或几百英尺的范围内传送数据。在蜂窝电话链路或其它长距离链路中，一般使用无线信号在几千英尺或数英里的范围内传送数据。參阅图2，是多天线系统ー实施方式的模型图；所述多天线系统2包括一反射介质表面9、固定于所述反射介质表面9 ー侧表面上的至少ー隔离器12及至少两天线单元10。其中在本实施方式中，所述多天线系统2包括三天线单元10a、10b及10c。
所述反射介质表面9用于反射所述多天线系统2使用的无线电波。其中使用的无线电波是指包括所述多线组件的每一天线单元10a、IOb或IOc产生的电磁波或者在每一天线单元接收的电磁波。在一些实施例中，所述反射介质表面9设置铺设于平板基材的表面上，即所述反射介质表面9呈平面状且采用铜或其它导电材料制成。其他实施方式中，所述反射介质表面9可以ー个非平面的表面。可以理解地是，反射介质表面9可以具有不连续的点，如反射介质表面9加工成网状结构或者开设有孔等方式实现反射电波功能的介质表面，其中网状结构或者孔的尺寸大小小于所述多天线系统使用的无线电波波长的十分之一。在本实施例中，基材由金属材料制成，即导电金属材料制得的基材表面成为所述反射介质表面9。在其他实施方式中，所述基材可以选择单面或双面覆铜箔介质基板加工形成，所述铜箔的作用所述反射介质表面9，所述反射介质表面9同时还用于将设置在第一内部空间100的多天线系统2和第二内部空间101的电路模块隔离，降低相互之间的电气性能干扰，如电磁干扰
坐寸ο请ー并參阅图3，是多天线系统下侧的平面图。反射介质表面9上分别开设多组穿孔30、第一类固定孔31及第ニ类固定孔32。在本实施方式中，所述第一类固定孔31对称地且成对地分布所述每ー组穿孔30的两侧。所述每一天线单元11通过每ー对第一类固定孔31固定所述反射介质表面9上。所述隔离器12通过第二类固定孔32固定于所述反射介质表面9上。在本实施方式中，所述隔离器12安装于所述多个天线単元10a、IOb及IOc的中央位置。在其他实施方式中，所述隔离器12的安装位置是可变化的。所述隔离器12与所述反射介质表面9电气耦合关联。所述隔离器12包括三个引脚41，所述三个引脚41分别插接于三个所述第二类固定孔32中，且每ー引脚41与所述反射介质表面9短接。所述至少一隔离器12用于将所述多天线系统2中的每一天线单元10a、10b或IOc分别所使用的无线电波相互隔离。即，当天线发射电磁波时，所述隔离器12同时还用作每ー个天线单元11的反射器。可以理解的是，所述隔离器12可以为多个，且由铜、铝或其他导电材料制成。在本发明中，所述隔离器12的随着需要设计各式各样。在本实施例中，所述隔离器12包括三个相互张开120度角的臂，每一臂的外侧形成一定切角，以将所述反射介质表面9上部立体空间划分成三等份立体空间。在其他实施方式中，所述隔离器12的每一臂上开设至少一条缝隙51 (如图5所示)。參阅图4，多天线系统第三实施方式的模型图。多天线系统2的每一天线单元10包括一介质基板3和设置于所述介质基板3表面天线导体36。在本实施方式中，所述天线导体36设置于所述介质基板3外侧表面。介质基板3在IGHz频率下工作,具有彡4. O的标称介电常数和彡O. 0002的电损耗正切量。所述介质基板3包括玻纤布、环氧树脂及包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物。所述介质基板3第一类实施方式如下所述介质基板制3作エ艺如下首先，提供ー浸润溶液包括第一组份，包含有环氧树脂；第二组份，包含与所述环氧树脂发生交联反应的化合物；及ー种或者多种溶剤。其中第一组份和第二组份按照一定比例配置混合。所述浸润溶液经过搅拌后、将所述一玻纤布浸润所述浸润溶液中使第一组份与第ニ组份吸附在玻纤布中或者表面上；然后烘拷所述玻纤布使所述ー种或者多种溶剂挥发，并使第一组份与第二组份相互化合交联形成半固化片或者固化片。半固化片是指将吸附第一组份与第二组份的玻纤布在烘拷温度相对较低环境中，第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物部分发生化合交联反应的软性混合物。固化物是指将吸附第一组份与第二组份的玻纤布在烘拷温度相对较高环境中，第一组份包含环氧树脂与第二组份包含化合物部分发生化合交联反应的相对较硬的混合物。、
在本实施方式中，所述浸润过的玻纤布通过低温烘烤形成半固化物(呈片状)，然后所述半固化物剪裁成剪裁片，根据厚度需要将所述多片剪裁片叠合并进行热压成本实施所述的多层介质基板(即多层层压板或片)。在具体的实施例中，所述第二组份的化合物可选用包含由极性高分子与非极性高分子化合的共聚物，如苯こ烯马来酸酐共聚物。可以理解的是，可以与环氧树脂发生化合交联反应的共聚物均可用于本实施方式的配方成份。其中本实施方式的苯こ烯马来酸酐共聚物，其分子式如下
权利要求
1.ー种具有多天线系统的无线移动互联装置，包括射频电路、基带信号处理单元、控制単元、存取器、电源电路及ー壳体；其特征在于，所述壳体包括上下设置的第一内部空间和第二内部空间；所述无线移动互联装置还包括一多天线系统且设置于所述第一内部空间； 所述多天线系统包括用于反射所述多天线组件使用的无线电波的反射介质表面；设置于所述反射介质表面上的至少两天线单元；所述每一天线单元包括一介质基板和设置于所述介质基板表面的一天线导体。
2.根据权利要求I所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述多天线系统还包括设置于所述反射介质表面上的至少ー隔离器，且与所述反射介质表面电气耦合关联；所述至少ー隔离器用于将所述多天线组件中的每一天线单元分别所使用的无线电波相互隔离。
3.根据权利要求2所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述反射介质表面上分别开设多组穿孔、第一类固定孔及第ニ类固定孔，所述第一类固定孔对称地且成对地分布所述每ー组穿孔的两侧，所述每一天线单元通过每ー对第一类固定孔固定所述反射介质表面上，所述隔离器通过第二类固定孔固定所述反射介质表面上。
4.根据权利要求3所述的无线移动互联装置，其特征在干，所述反射介质表面导电材料制成。
5.根据权利要求3所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述反射介质表面选用单面或双面覆铜箔介质基板中任意ー种。
6.根据权利要求4或5所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述反射介质表面可以选用平面或者非平面中的任意ー种。
7.根据权利要求6所述的无线移动互联装置，其特征在干，所述隔离器与所述反射介质表面电气耦合关联。
8.根据权利要求7所述的无线移动互联装置，其特征在干，所述隔离器包括三个相互张开度角的臂，每一臂的外侧形成一定切角。
9.根据权利要求7所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述隔离器包括三个相互张开度角的臂，每一臂的外侧形成一定切角。
10.根据权利要求9所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述隔离器的每一臂上开设至少一条缝隙。
11.根据权利要求10所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述介质基板在IGHZ频率下工作，具有< O. 0002的电损耗正切量。
12.根据权利要求11所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述天线导体包括ー馈电部、信号线、发射台及开ロ耦合环；所述发射台设置于所述开ロ耦合环内且对应着所述开ロ耦合环的开ロ处，所述信号线一端穿过所述开ロ耦合环的开ロ与发射台成一体设置，所述信号线一端设置所述开ロ耦合环外且与所述馈电部相连。
13.根据权利要求12所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述天线导体包括ー馈电部、信号线、发射台及闭合耦合结构，所述发射台电连接所述闭合耦合结构或耦合关联所述闭合稱合结构。
14.根据权利要求13所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述信号线沿着所述该复合拓扑结构边缘设置，且在末端形成所述发射台。
15.根据权利要求14所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述闭合耦合结构由“ ロ ”字状拓扑结构内嵌套“山”字状拓扑结构形成该复合拓扑结构。
16.根据权利要求15所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述闭合耦合结构可选用一互补式开ロ谐振环拓扑结构、互补式螺旋线拓扑结构、互补式弯折线拓扑结构、互补式的开ロ螺旋环拓扑结构及双开ロ螺旋环拓扑结构中任意ー种。
17.根据权利要求16所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述闭合耦合结构的拓扑结构可以由所述互补式开ロ谐振环拓扑结构、互补式螺旋线拓扑结构、互补式弯折线拓扑结构、互补式的开ロ螺旋环拓扑结构及双开ロ螺旋环拓扑结构中任意一种或者几种结构衍生、复合或组阵得到的拓扑结构。
18.根据权利要求17所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述天线导体通过激光周隹刻技术和蚀刻技术中任意ー种制成。
19.根据权利要求18所述的无线移动互联装置，其特征在于，所述隔离器包括三个引脚，所述三个引脚分别插接于三个所述第二类固定孔中，且每一引脚与所述反射介质表面短接。
全文摘要
一种具有多天线系统的无线移动互联装置，包括射频电路、基带信号处理单元、控制单元、存取器、电源电路及一壳体；壳体包括上下设置的第一内部空间和第二内部空间；无线移动互联装置还包括一多天线系统且设置于第一内部空间；多天线系统包括用于反射所述多天线组件使用的无线电波的反射介质表面；设置于反射介质表面上的至少两天线单元；每一天线单元包括一介质基板和设置于介质基板表面的一天线导体。多天线系统包括一个公共的反射面及设置公共的反射面若干天线单元，然后将若干天线单元相互进行隔离。使得具有多天线系统的无线移动互联装置基于所应用的无线数据收发控制方式实现空间复用、空间分集、波束赋形等类型高数传输率性能。
文档编号H01Q1/52GK102664662SQ20121012778
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者刘若鹏, 尹小明, 徐冠雄, 邓存喜 申请人:深圳光启创新技术有限公司