一种基于金属缝隙天线的智能家居通信系统、设备、面板的制作方法

1.本实用新型涉及智能家居领域，具体指有一种基于金属缝隙天线的智能家居通信系统、设备、面板。


背景技术：

2.随着智能家居产业规模的不断扩大，越来越多的智能设备如智能面板、智能门锁、智能灯具等走入普通家庭，外观、结构和功能都呈现个性化、多样化发展。
3.为了追求更优质地体验，现有技术开始采用金属材料或者表面镀金属的工艺来制作智能家居产品，以增加金属光泽，美化外观；或者通过在塑料材料中嵌入金属支架来提高强度，由于市面上的智能家居产品多是通过无线方式(如wifi、蓝牙、zigbee等协议)与其他终端连接，金属材质若是格挡在天线之间会极大吸收电磁波，造成信号的衰减，从而影响到正常信号的传输，使得通讯距离变短且信号差。
4.针对上述的现有技术存在的问题设计一种基于金属缝隙天线的智能家居通信系统、设备、面板是本实用新型研究的目的。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术存在的问题，本实用新型在于提供一种基于金属缝隙天线的智能家居通信系统、设备、面板，能够有效解决上述现有技术存在的问题。
6.本实用新型的技术方案是：
7.一种基于金属缝隙天线的智能家居通信系统，包括狭缝天线和调谐网络电路；
8.所述狭缝天线包括：狭缝，开设于相应的金属壳体，所述狭缝填充有绝缘材料，所述金属壳体对应所述狭缝的外围部分的外表面包覆有绝缘材料；射频馈点，暴露设置于所述金属壳体对应所述狭缝的一侧；接地点，暴露设置于所述金属壳体对应所述狭缝的另一侧；
9.所述调谐网络电路设置于相应的pcb板，所述调谐网络电路的接地端电连接至所述接地点，所述调谐网络电路的输出端电连接至所述射频馈点。
10.进一步地，所述狭缝的长为18－22mm，所述狭缝的宽为0.8－1.2mm。
11.进一步地，所述射频馈点偏离所述狭缝的中心线设置，所述接地点偏离所述狭缝的中心线设置。
12.进一步地，包含同轴线，所述同轴线的屏蔽层连接于所述调谐网络电路的接地端和所述接地点之间，所述同轴线的内芯连接于所述调谐网络电路的输出端和所述射频馈点之间。
13.进一步地，所述同轴线的特征阻抗为50欧姆。
14.进一步地，所述调谐网络电路为π型匹配调谐网络电路或t型匹配调谐网络电路。
15.进一步地，所述调谐网络电路的阻抗与所述狭缝天线的阻抗相匹配。
16.进一步地，所述射频馈点和/或所述接地点的表面镀金。
17.进一步提供一种基于金属缝隙天线的智能家居通信设备，包括所述的一种基于金属缝隙天线的智能家居通信系统。
18.进一步提供一种基于金属缝隙天线的智能家居通信面板，包括所述的一种基于金属缝隙天线的智能家居通信系统。
19.本实用新型的优点：
20.本技术通过将缝隙天线设置在智能家居终端中，既实现了外观最小改动，也最大程度地保证了金属原有的强度，与传统手机天线不同的是，手机边框将各部分的金属完全隔绝开，并不能使金属连续，不保证整体的强度。
21.本技术设置在pcb板上的调谐网络可以灵活调整谐振频点，做到与终端负载即天线阻抗匹配，实现信号良好地接收与发送，保证无线通讯的距离与强度。
22.本技术利用了智能家居终端金属壳体的一部分共同组成狭缝天线，能够有效实现智能家居终端的通讯功能。
附图说明
23.图1为实施例一的结构示意图。
24.图2为图1的a－a剖视图，也是狭缝天线的结构示意图。
25.图3为调谐网络电路的结构示意图。
26.图4为实施例一中调谐网络电路与狭缝天线的连接示意图。
27.图5为倒f天线的模拟金属面板对无线信号影响的实验数据。
28.图6为狭缝天线的模拟金属面板对无线信号影响的实验数据。
具体实施方式
29.为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本实用新型的结构作进一步详细描述：
30.实施例一
31.参考图1－2，一种基于金属缝隙天线的智能家居通信系统，包括狭缝天线2和调谐网络电路3；
32.本实施例中，狭缝天线2开设于智能家居终端的壳体1，并且所述壳体1是金属制成的，或者所述壳体1是外表面镀金属制成的。同时，为了美观以及匹配壳体1的功能，壳体1的外表面涂漆，或者通过在塑料材料中嵌入金属支架组成壳体1来提高强度。
33.所述狭缝天线2包括：狭缝201，开设于相应的金属壳体1，所述狭缝201填充有绝缘材料，所述金属壳体1对应所述狭缝201的外围部分的外表面包覆有绝缘材料；射频馈点202，暴露设置于所述金属壳体1对应所述狭缝201的一侧；接地点203，暴露设置于所述金属壳体1对应所述狭缝201的另一侧；
34.本实施例中，壳体1由金属制成，同时壳体1的外表面除了狭缝201、射频馈点202、接地点203对应的部分以外均涂覆有油漆作为绝缘材料。射频馈点202和接地点203可以认为是在壳体1原有的油漆处刮开一个小空间作为相应的点。同时，本技术中，狭缝天线2不与射频馈点202、接地点203相连，射频馈点202、接地点203实质上属于金属壳体1的一部分，因此射频馈点202、接地点203在直流上是导通的。本实施例的射频馈点202开设于狭缝201的
后侧，接地点203开设于狭缝201的前侧。先在壳体1中开设狭缝201，再在狭缝201中填充不同介电常数的绝缘材料，再整体镀膜或喷漆，可以最大程度做到外观地一致性，也保证了狭缝天线2的性能。并且狭缝201可以开设于壳体1的背面或侧面或正面，在此不做限定。
35.所述调谐网络电路3设置于相应的pcb板4，所述调谐网络电路3的接地端301电连接至所述接地点203，所述调谐网络电路3的输出端302电连接至所述射频馈点202。
36.本实施例中的调谐网络电路3可以方便地通过调整电路的参数来实现对缝隙天线2的谐振频点的调整。例如调谐网络电路3中包含若干可调电阻，通过调节电阻的阻值从而调整谐振频点。
37.进一步地，所述狭缝201的长为18－22mm，所述狭缝201的宽为0.8－1.2mm。本实施例中，所述狭缝201的长为20mm，所述狭缝201的宽为1mm，经过发明人的实验测得狭缝201长20mm，宽1mm，狭缝天线2效果最好。
38.进一步地，所述射频馈点偏离所述狭缝的中心线设置，所述接地点偏离所述狭缝的中心线设置。由于正中放置的两个点则根据理想缝隙天线原理可以知其特征阻抗远大于50ω，不利于信号传输与调谐，故需要偏离中心位置，由对称性原理可得左、右均可，在此不做限定。
39.进一步地，参考图3，在本实施例中包含同轴线6，所述同轴线6的屏蔽层连接于所述调谐网络电路3的接地端301和所述接地点203之间，所述同轴线6的内芯连接于所述调谐网络电路3的输出端302和所述射频馈点202之间。所述同轴线6的特征阻抗为50欧姆。本实施例通过特征阻抗50欧姆的同轴线6连接，连接方式为焊接，其优点是接线牢固，性能一致性较好。
40.进一步地，所述调谐网络电路3为π型匹配调谐网络电路或t型匹配调谐网络电路。π型匹配调谐网络电路或t型匹配调谐网络电路为比l型网络高q值的匹配网络，π型匹配调谐网络电路或t型匹配调谐网络电路可以实现为高通，低通，以及带通的类型，从而对狭缝天线2的性能相匹配。
41.进一步地，所述调谐网络电路3的阻抗与所述狭缝天线2的阻抗相匹配。做到与终端负载即天线阻抗匹配，实现信号良好地接收与发送，保证无线通讯的距离与强度。
42.在另一个实施例中，所述射频馈点202和/或所述接地点203的表面镀金。在金属壳体上的射频馈点202与接地点203的金属表面镀金，同时在pcb板上放置镀金弹片，可以安装简单，节约因同轴线的线材引起的损耗，同时降低成本。
43.在另一个实施例中，调谐网络电路3还可以通过ipex座子与狭缝天线2连接，同时通过调整馈点位置可以获得不同的特征阻抗，可以实现弹片直接连接，在特征阻抗合适的条件下可以省去匹配网络，节约成本。
44.实施例二
45.一种基于金属缝隙天线的智能家居通信设备，包括所述的一种基于金属缝隙天线的智能家居通信系统。
46.实施例三
47.一种基于金属缝隙天线的智能家居通信面板，包括所述的一种基于金属缝隙天线的智能家居通信系统。
48.实验数据
49.图5左侧的数据为市面上常见的一款pcb倒f天线的模拟仿真图片，其三维方向图类似理论的“苹果图”，截面选取了zox平面(红色曲线)与yoz平面(黑色曲线)二维增益图，zox平面最大增益为2.8db，0
°
增益为2.3db。
50.若在正前方5mm处增加一块材料为铁，规格为86mm＊86mm＊1mm的面板后，可以从三维方向图明显见到正前方处增益大幅减小，zox平面最大增益为6.9db，约在180
°
测得，0
°
增益为－12.6db。虽然其最大增益提高了，但是最大增益体现在180
°
，实际使用场景中面板是安装在墙体里面的，有效的辐射面应是正对面板方向，故可知金属面板对天线影响巨大。
51.本技术的实验数据如图6所示，zox平面最大增益为5.8db，即在0
°
方向测得，方向性较好且能够大幅提高正向增益。
52.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本实用新型的涵盖范围。