一种小型NB-IoT天线及应用该天线的烟雾报警器的制作方法

本实用新型涉及通信天线技术领域，尤其涉及一种小型nb-iot天线及应用该天线的烟雾报警器。

背景技术：

当前，窄带物联网(narrowbandinternetofthings，nb-iot)是属于万物互联网络的一个重要分支。nb-iot构建于蜂窝网络，只消耗大约180khz的带宽，可直接部署于gsm网络、umts网络、或lte网络，即2/3/4g网络上实现现有网络的复用，以降低部署成本、实现平滑升级。

nb-iot聚焦于低功耗广覆盖(low-powerwide-areanetwork，lpwan)物联网(iot)市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点，使其可以广泛应用于多种垂直行业，如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。

而烟雾报警器具有需求数量多、数据连接低、以及功耗要求低以便能长时间工作的特点，也是属于一款可以应用上nb-iot技术的产品，这就需要烟雾报警器具有性能良好的nb-iot天线。目前国内的nb-iot应用频段主要是824-960mhz和1710-1880mhz两个频段，可在2g网络上实现现有网络的复用。

但因为才刚起步，现今的烟雾报警器上所使用的nb-iot天线大多采用弹簧天线或同轴线+常规fpcb(flexibleprintedcircuitboard，柔性印刷电路板)形式。弹簧天线在作为外置天线使用时性能优越，但放置在机器内部作为内置天线使用时，由于机器内部主板以及电池等金属器件与弹簧天线的距离会对天线性能产生显著的影响，导致天线工作频带出现带宽较窄的情况，低频段带宽一般只能达到30mhz，高频段带宽只能达到120mhz。对于同轴线+常规fpcb形式的天线尺寸要求会比较大，一般需要有800mm²的天线面积才能达到很好的性能；但实际烟雾报警器内部结构比较复杂，骨位很多，并没有适合放置常规fpcb天线的位置。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的在于提供一种可实现天线宽带宽化且所需安装面积较小的小型nb-iot天线。本实用新型的另一个目的在于提供一种安装有上述小型nb-iot天线的烟雾报警器。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种小型nb-iot天线，其特征在于，包括激励单元、同轴馈电线、基板、以及接地贴片，其中：同轴馈电线、接地贴片、激励单元依次布置于基板的上表面；同轴馈电线的末端连接激励单元，接地贴片位于同轴馈电线出线方向的一侧，接地贴片至少部分的伸入激励单元。

进一步的，同轴馈电线为50欧姆阻抗同轴线。

进一步的，激励单元包括第一金属微带线、第二金属微带线、以及第三金属微带线，其中：第一金属微带线的第一端通过馈电点与同轴馈电线连接，第一金属微带线的第二端连接第二金属微带线的第一端，第二金属微带线的第二端连接第三金属微带线的第一端；第二金属微带线垂直同轴馈电线延长线布置，第一金属微带线与第三金属微带线均平行同轴馈电线布置且均位于第二金属微带线靠近同轴馈电线的一侧。

进一步的，接地贴片向第二金属微带线方向延伸至第一金属微带线与第三金属微带线之间。

进一步的，接地贴片的形状为n型且跨过馈电点。

进一步的，同轴馈电线芯线和第二金属微带线之间产生低频谐振，同轴馈电线的编织层和第一金属微带线及第三金属微带线间耦合产生高频谐振；低频谐振频带为824-960mhz，高频谐振频带为1710-1880mhz。

进一步的，基板为fr-4介质基板，且其介电常数为4.4、厚度为0.7-1.0mm。

进一步的，同轴馈电线在焊点位置处增加有凸起外形。

进一步的，基板的长度在30-35mm之间，宽度在7-9mm之间。

进一步的，小型nb-iot天线的安装所需面积在210-270mm²之间。

本实用新型的一种小型nb-iot天线，具有以下有益效果：

1、本实用新型的小型nb-iot天线，其性能不会受所安装装置内部主板、电池等金属器件的影响，可实现天线宽带宽化；此外，只需较小的安装面积便能达到很好的性能要求；装配方便，成本低廉。

2、本实用新型的小型nb-iot天线，具有两个谐振频点，满足了系统的双通讯要求，低频谐振频带为824-960mhz，高频谐振频带为1710-1880mhz，有效提高了nb-iot系统的通信质量，同时也实现了天线的宽带宽化。

3、本实用新型的同轴馈电线在焊点位置处增加有用于提高同轴馈电线柔度以避免焊接时同轴馈电线折断的凸起外形，从而避开了焊点位置在结构边缘的情况，安装便捷且安装质量高。

4、本实用新型的小型nb-iot天线，合理设计基板的尺寸、激励单元的结构、接地贴片的形状，从而共同实现了天线具有较好的使用性能要求。

本实用新型还提供了一种烟雾报警器，安装有上述任意一种的小型nb-iot天线。

本实用新型的烟雾报警器，信号收发性能好，动作灵敏可靠。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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的介绍，显而易见的，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它附图。

图1为本实用新型的小型nb-iot天线的整体结构示意图(一)；

图2为本实用新型的小型nb-iot天线的基板处放大结构示意图；

图3为本实用新型的小型nb-iot天线的整体结构示意图(二)；

图4为本实用新型的小型nb-iot天线的回波损耗图；

图5为本实用新型的小型nb-iot天线的史密斯圆图；

图6为本实用新型的小型nb-iot天线的电压驻波比图；

图7为本实用新型的小型nb-iot天线的低频效率测试图；

图8为本实用新型的小型nb-iot天线的高频效率测试图；

图中：1-激励单元、11-第一金属微带线、12-第二金属微带线、13-第三金属微带线、2-同轴馈电线、21-馈电点、3-基板、4-接地贴片；

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1、图2、图3所示，本实用新型实施例的一种小型nb-iot天线，包括激励单元1、同轴馈电线2、基板3、以及接地贴片4，其中：同轴馈电线2、接地贴片、激励单元1依次布置于基板的上表面；同轴馈电线2的末端连接激励单元1，接地贴片4位于同轴馈电线2出线方向的一侧，接地贴片4至少部分的伸入激励单元1。

具体的，激励单元1包括第一金属微带线11、第二金属微带线12、以及第三金属微带线13，其中：第一金属微带线11的第一端通过馈电点21与同轴馈电线2连接，第一金属微带线11的第二端连接第二金属微带线12的第一端，第二金属微带线12的第二端连接第三金属微带线13的第一端；第二金属微带线12垂直同轴馈电线2延长线布置，第一金属微带线11与第三金属微带线13均平行同轴馈电线2布置且均位于第二金属微带线12靠近同轴馈电线2的一侧。接地贴片4向第二金属微带线12方向延伸至第一金属微带线11与第三金属微带线13之间。接地贴片4的形状为n型且跨过馈电点21。从而，激励单元1产生低频谐振，同轴馈电线2芯线到激励单元末端长度为低频频段的四分之一波长，工作在基模模式；同轴馈电线2编织层和第一金属微带线11及第三金属微带线13间耦合产生高频谐振，工作在基模模式；低频谐振频带为824-960mhz，高频谐振频带为1710-1880mhz。此外，基板上表面为图1所示基板所呈现的平面。

本实用新型的小型nb-iot天线，有两个谐振频点，满足了系统的双通信要求，频带为824-960mhz与1700-1880mhz，有效提高了nb-iot系统的通信质量，同时也实现了天线的频段覆盖广，面积小，方便装配，成本低廉。

进一步的，基板3为fr-4介质基板，且其介电常数为4.4、厚度为0.7-1.0mm。基板3的长度在30-35mm之间，宽度在7-9mm之间；从而，使得本实用新型的小型nb-iot天线的安装所需面积仅在210-270mm²之间，便可达到理想性能要求。

作为本实用新型的小型nb-iot天线的一种优选实施例，如图2、图3所示，基板3平面的长度为31.6mm，宽度为8mm，厚度为0.8mm；同轴馈电线2选用50欧姆阻抗同轴线，全长为40mm；第一金属微带线11的长度a为24.8mm，第二金属微带的长度b为7.1mm，第三金属微带线13的长度c为21.4mm，线径宽度均为1.3mm；接地贴片4的总长度为12.5mm，位于第一金属微带线11与第三金属微带线13之间端部的宽度为2.5mm。该优选实施例的小型nb-iot天线安装面积在250mm²左右，所需安装面积极小。

进一步的，激励单元、50欧姆馈电线、接地贴片的材料均可选用铜。

进一步的，接地贴片4位于同轴馈电线2出线方向的一侧且不与同轴馈电线2接触。具体的，考虑到同轴馈电，同轴馈电线2不能与各频段的参考地接触，否则会造成相应频段的频偏且无法保证天线的稳定性能，所以参考地没有设计在同轴馈电线2出线的方向，从而规避与参考地接触的可能。

进一步的，同轴馈电线2在焊点位置处增加有用于提高同轴馈电线2柔度以避免焊接时同轴馈电线2折断的凸起外形。具体的，天线在实际安装到烟雾报警器机器内部时，考虑同轴馈电线2编织层镀锡焊接后会变硬且易折断的特征，这也导致安装时要规避焊点位置在结构边缘的情况，因此在设计时增加了焊点附近的外形，使得焊点附近的同轴馈电线2有足够的柔度以避免焊点折断的可能性，继而保证了天线的安装质量。

对上述实施例的小型nb-iot天线进行性能测试，如图4所示，由天线装置的回波损耗图可见天线在低频段824-960mhz以及1710-1880mhz两个频段内基本都可达到-6db。如图5、6所示，为天线装置的史密斯圆图以及天线装置的电压驻波比图，可见天线阻抗匹配较好。如图7、图8所示，为天线的效率测试图，可见本实用新型的天线可适用于国内三大运营商的nb-iot天线频段band3(1710-1880mhz)，band5(824-894mhz)和b8(880-960mhz)。

本实用新型的小型nb-iot天线，含两段工作频段，分别为824-960mhz、1700-1880mhz，可覆盖国内的nb-iot频段；本天线采用同轴线+pcb+背胶的形式，安装方便，且安装面积仅需要250mm²，性能优越，装配方便，成本低廉。

本实用新型实施例的一种烟雾报警器，安装有上述任意一种实施例的适用于烟雾报警器的小型nb-iot天线。

本实用新型的烟雾报警器，信号接收、传输质量好，监测灵敏度较高。

进一步的，本实用新型的小型nb-iot天线，安装在烟雾报警器主板所在壳体内。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。