智慧设备的天线组系统的制作方法

本发明公开了智慧设备的天线组系统，属于无线电通信的技术领域。

背景技术：

随着科技的高速发展及经济增长，移动互联网以及物联网成为未来移动通讯行业的两大驱动力。物联网拓展了移动通讯的范围，从人与人的通讯延伸到物与物、人与物的智能互联，使得移动通讯技术渗透至更加广阔的行业和领域。

各种智慧设备的应用会推动物联网应用爆炸式地增长，数以千万计的设备将接入网络，实现真正的“万物互联”，并缔造出规模空前的新兴产业，为移动通信带来无限生机。

随着现代化通信技术的快速发展以及人们生活水平的提高，生活越来越趋近于智能化，如：智慧医疗、智慧城市、智能生活、智能出行，人类活动逐步纳入数据化，所有这些智能化的功能都需要天线组系统。智能设备天线组系统即应用于这些智慧设备的无线传输，用以提供通信、导航、视频、数据等信息传递功能。

天线的电场矢量取向决定了天线的极化形式。随时间面变化，天线电场矢量端点在垂直于传播方向的平面内描绘的是一个圆的，该天线称为圆极化天线。如果天线电场矢量在空间的取向固定不变的电磁波叫线极化，该天线称为线极化天线。圆极化天线、线极化天线在无线电领域中均起到重要作用。

智慧型设备间的通信要确保在移动状态下的通信稳定且直接连接无误，同时所设计的天线需工艺简单、成本低廉才能适应物联网的高速发展。在目前物联发展的初期，还未有较好的通信天线组适用于目前的物联网智慧设备。

技术实现要素：

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了智慧设备的天线组系统，以工艺简单且成本低廉的天线实现了智慧设备的无线通信，解决了目前尚未有较好适用于智慧设备的天线组系统的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

智慧设备的天线组系统，包括：作为发射器或接收器的圆极化天线及其射频模块、作为接收器或发射器的线极化天线及其射频模块，圆极化天线与线极化天线工作于同一频段。

作为智慧设备的天线组系统的进一步优化方案，圆极化天线为双馈点圆极化微带天线，双馈点圆极化微带天线包括：蚀刻pcb基材上层得到的天线辐射阵子、蚀刻pcb基材中层得到的天线金属地、蚀刻pcb基材底层得到的馈电网络、两根馈点线、两个贯穿pcb基材三层结构与天线辐射阵子以及馈电网络相连接的金属化过孔，两个馈点线分别贯穿一个金属化过孔形成相位相差90度的两馈点。

作为智慧设备的天线组系统的再进一步优化方案，天线辐射阵子为一每条边都延伸有长方形凸台辐射面的正四方辐射面。

作为智慧设备的天线组系统的再进一步优化方案，馈电网络包括功分网络器以及与其输出端连接的四分之一波长的90度微带移相器。

作为智慧设备的天线组系统的更进一步优化方案，功分网络器的输出端口接有隔离电阻。

再进一步的，智慧设备的天线组系统还包括同轴连接线，同轴连接线的一端与圆极化天线连接，同轴连接线的另一端扣在圆极化天线射频模块的端口上。

作为智慧设备的天线组系统的进一步优化方案，线极化天线为对称偶极子天线，一天线辐射阵子延伸有垂直于地的四分之一波长的扼流巴伦臂，另一天线辐射阵子通过其中心馈点臂与扼流巴伦臂连接。

作为智慧设备的天线组系统的再进一步优化方案，线极化天线焊接在线极化天线射频模块的pcb板上。

作为智慧设备的天线组系统的再进一步优化方案，线极化天线通过一体式冲压不锈钢成型。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

（1）本发明通过设计一套圆极化天线和一套线极化天线构成智慧设备的天线组系统，能够减少天线极化损失并保证天线的接收天平，克服了智慧设备在使用过程中无线通信不稳定的缺陷。

（2）圆极化天线通过pcb工艺制造双馈点微带结构，以较为简单的pcb三层结构实现了天线谐振及带宽的调整，通过pcb工艺按照设计好的尺寸制成三层结构，可以较好地确保产品品质稳定及效率，降低产品的制造成本且便于批量生产。

（3）线极化天线采用偶极子天线结构以及扼流巴伦设计，成型工艺简单，结合中间馈点方式防止能量损失进而提高了天线的辐射性能。

附图说明

图1为本发明的天线装置的拆分结构图，图1(a)为作为发射器/接收器的圆极化天线的结构图，图1(b)为作为接收器/发射器的线极化天线的结构图。

图2为本发明的天线装置的整体结构图，图2(a)为圆极化天线的整体结构图，图2(b)为线极化天线的整理结构图。

图3为本发明的圆极化天线的结构拆分图。

图4为本发明的圆极化天线pcb基材的结构拆分图。

图5为本发明的线极化天线的结构功能示意图。

图中标号说明：100为圆极化天线，200为线极化天线，300为同轴连接线，400为隔离电阻，500为圆极化天线的射频模块，600为线极化天线射频模块的pcb板，700为线极化天线的射频模块，101为pcb基材，102为天线辐射阵子、103为天线金属地，104为馈电网络，105为金属化过孔，106为馈电网络焊接地，107为连接过孔，112为正四方辐射面，122为长方形凸台辐射面，114为功分网络器，124为微带移相器，115和125为馈点线，201为天线辐射对称阵子，202为扼流巴伦臂，203为中心馈点，204为焊接接地点，205为馈点焊接点。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。

为了适应新形势的发展，本发明设计了一种天线组系统以适应物联网智慧设备的使用。天线组系统包括两套天线，一套天线采用圆极化方式设计，另外一套天线采用线极化方式设计，两套天线均设计工作于同样的频道，安装在智慧设备不同部件中的天线搭配相应的射频模块能够实现物联网智慧设备间的无线通信。

智慧设备天线组系统如图1、图2、图3所示，包括：圆极化天线100、线极化天线200、同轴连接线300、隔离电阻400、圆极化天线的射频模块500、线极化天线射频模块的pcb板600、线极化天线的射频模块700。

圆极化天线100采用双馈点微带结构设计，通过蚀刻三层结构的pcb基材101形成50欧姆阻抗的双馈点圆极化微带天线，如图1(a)、图2(a)、图3所示：蚀刻pcb基材101的底层得到阻抗为50欧姆的馈电网络104，蚀刻pcb基材101的中层得到天线金属地103，蚀刻pcb基材101的上层得到天线辐射阵子102，蚀刻贯穿pcb基材101三层结构的金属化过孔105，金属化过孔105与天线辐射阵子102以及馈电网络104相连接，馈点线115、125贯穿金属化过孔105形成两馈点，一个馈点移相90度以使两馈点振幅一致，蚀刻天线金属地103时需在金属化过孔105周围掏空以避开此过孔。

天线辐射阵子102如图4所示，一个正四方辐射面112的四边上延伸有长方形凸台辐射面122，通过该辐射阵子调整天线的谐振及带宽调节，调节形成该天线辐射阵子的贴片金属的形状大小能够确保天线的优良驻波性能并降低回波损耗，进而能够使得天线组系统的工作性能优良。

如图4所示，馈电网络104采用包含功分网络器114以及四分之一波长90度微带移相器124的威尔金森功分移向器实现功分移向功能，同时输出两端口采用100欧姆的隔离电阻400进行端口信号隔离，功分网络器114上蚀刻有馈电网络焊接地106、天线金属地及馈电网络焊接地的连接过孔107，隔离电阻400焊接在馈电网络上预留的焊接pad点位上。

将同轴连接线300的一端焊接在馈电网络104和天线金属地103上，将同轴连接线300的另一端扣在圆极化天线的射频模块500的端口上，圆极化天线100通过同轴连接线300向圆极化天线的射频模块500馈电。因pcb工艺成熟、成本低、稳定性好，故采用三层结构的pcb基材制成该圆极化天线，以较简单的工艺即可实现该圆极化天线的批量化生产。

线极化天线200采用偶极子天线结构以及中间式馈电方式，为达到电流平衡效果采用了扼流巴伦臂的设计，如图1(b)、图2(b)、图5所示，对天线辐射对称阵子201作如下设计：一天线辐射阵子在垂直于地的方向上延伸有四分之一波长的扼流巴伦臂202，另一天线辐射阵子延伸有中心馈点臂203，中心馈点臂203通过馈点焊接点205焊接在扼流巴伦臂202上。通过一体式冲压不锈钢成型线极化天线，采用电镀锡工艺对成型后的线极化天线进行处理，采取直接焊接的方式将经电镀锡工艺处理后的线极化天线焊接在线极化天线射频模块的pcb板上，具体为将焊接接地点204焊接在线极化天线射频模块的pcb板600上，线极化天线通过微带线连接射频模块。

天线设计均先采用hfss仿真软件先进行仿真设计优化，通过调整结构相应的外形及尺寸，调整天线的驻波及回波损耗。打样后进行调试确认，最终确定产品的尺寸。