本發(fā)明公開了智慧設備的天線組系統(tǒng)，屬于無線電通信的技術(shù)領域。

背景技術(shù)：

隨著科技的高速發(fā)展及經(jīng)濟增長，移動互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)成為未來移動通訊行業(yè)的兩大驅(qū)動力。物聯(lián)網(wǎng)拓展了移動通訊的范圍，從人與人的通訊延伸到物與物、人與物的智能互聯(lián)，使得移動通訊技術(shù)滲透至更加廣闊的行業(yè)和領域。

各種智慧設備的應用會推動物聯(lián)網(wǎng)應用爆炸式地增長，數(shù)以千萬計的設備將接入網(wǎng)絡，實現(xiàn)真正的“萬物互聯(lián)”，并締造出規(guī)?？涨暗男屡d產(chǎn)業(yè)，為移動通信帶來無限生機。

隨著現(xiàn)代化通信技術(shù)的快速發(fā)展以及人們生活水平的提高，生活越來越趨近于智能化，如：智慧醫(yī)療、智慧城市、智能生活、智能出行，人類活動逐步納入數(shù)據(jù)化，所有這些智能化的功能都需要天線組系統(tǒng)。智能設備天線組系統(tǒng)即應用于這些智慧設備的無線傳輸，用以提供通信、導航、視頻、數(shù)據(jù)等信息傳遞功能。

天線的電場矢量取向決定了天線的極化形式。隨時間面變化，天線電場矢量端點在垂直于傳播方向的平面內(nèi)描繪的是一個圓的，該天線稱為圓極化天線。如果天線電場矢量在空間的取向固定不變的電磁波叫線極化，該天線稱為線極化天線。圓極化天線、線極化天線在無線電領域中均起到重要作用。

智慧型設備間的通信要確保在移動狀態(tài)下的通信穩(wěn)定且直接連接無誤，同時所設計的天線需工藝簡單、成本低廉才能適應物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展。在目前物聯(lián)發(fā)展的初期，還未有較好的通信天線組適用于目前的物聯(lián)網(wǎng)智慧設備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的是針對上述背景技術(shù)的不足，提供了智慧設備的天線組系統(tǒng)，以工藝簡單且成本低廉的天線實現(xiàn)了智慧設備的無線通信，解決了目前尚未有較好適用于智慧設備的天線組系統(tǒng)的技術(shù)問題。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

智慧設備的天線組系統(tǒng)，包括：作為發(fā)射器或接收器的圓極化天線及其射頻模塊、作為接收器或發(fā)射器的線極化天線及其射頻模塊，圓極化天線與線極化天線工作于同一頻段。

作為智慧設備的天線組系統(tǒng)的進一步優(yōu)化方案，圓極化天線為雙饋點圓極化微帶天線，雙饋點圓極化微帶天線包括：蝕刻pcb基材上層得到的天線輻射陣子、蝕刻pcb基材中層得到的天線金屬地、蝕刻pcb基材底層得到的饋電網(wǎng)絡、兩根饋點線、兩個貫穿pcb基材三層結(jié)構(gòu)與天線輻射陣子以及饋電網(wǎng)絡相連接的金屬化過孔，兩個饋點線分別貫穿一個金屬化過孔形成相位相差90度的兩饋點。

作為智慧設備的天線組系統(tǒng)的再進一步優(yōu)化方案，天線輻射陣子為一每條邊都延伸有長方形凸臺輻射面的正四方輻射面。

作為智慧設備的天線組系統(tǒng)的再進一步優(yōu)化方案，饋電網(wǎng)絡包括功分網(wǎng)絡器以及與其輸出端連接的四分之一波長的90度微帶移相器。

作為智慧設備的天線組系統(tǒng)的更進一步優(yōu)化方案，功分網(wǎng)絡器的輸出端口接有隔離電阻。

再進一步的，智慧設備的天線組系統(tǒng)還包括同軸連接線，同軸連接線的一端與圓極化天線連接，同軸連接線的另一端扣在圓極化天線射頻模塊的端口上。

作為智慧設備的天線組系統(tǒng)的進一步優(yōu)化方案，線極化天線為對稱偶極子天線，一天線輻射陣子延伸有垂直于地的四分之一波長的扼流巴倫臂，另一天線輻射陣子通過其中心饋點臂與扼流巴倫臂連接。

作為智慧設備的天線組系統(tǒng)的再進一步優(yōu)化方案，線極化天線焊接在線極化天線射頻模塊的pcb板上。

作為智慧設備的天線組系統(tǒng)的再進一步優(yōu)化方案，線極化天線通過一體式?jīng)_壓不銹鋼成型。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明通過設計一套圓極化天線和一套線極化天線構(gòu)成智慧設備的天線組系統(tǒng)，能夠減少天線極化損失并保證天線的接收天平，克服了智慧設備在使用過程中無線通信不穩(wěn)定的缺陷。

（2）圓極化天線通過pcb工藝制造雙饋點微帶結(jié)構(gòu)，以較為簡單的pcb三層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了天線諧振及帶寬的調(diào)整，通過pcb工藝按照設計好的尺寸制成三層結(jié)構(gòu)，可以較好地確保產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定及效率，降低產(chǎn)品的制造成本且便于批量生產(chǎn)。

（3）線極化天線采用偶極子天線結(jié)構(gòu)以及扼流巴倫設計，成型工藝簡單，結(jié)合中間饋點方式防止能量損失進而提高了天線的輻射性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的天線裝置的拆分結(jié)構(gòu)圖，圖1(a)為作為發(fā)射器/接收器的圓極化天線的結(jié)構(gòu)圖，圖1(b)為作為接收器/發(fā)射器的線極化天線的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的天線裝置的整體結(jié)構(gòu)圖，圖2(a)為圓極化天線的整體結(jié)構(gòu)圖，圖2(b)為線極化天線的整理結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明的圓極化天線的結(jié)構(gòu)拆分圖。

圖4為本發(fā)明的圓極化天線pcb基材的結(jié)構(gòu)拆分圖。

圖5為本發(fā)明的線極化天線的結(jié)構(gòu)功能示意圖。

圖中標號說明：100為圓極化天線，200為線極化天線，300為同軸連接線，400為隔離電阻，500為圓極化天線的射頻模塊，600為線極化天線射頻模塊的pcb板，700為線極化天線的射頻模塊，101為pcb基材，102為天線輻射陣子、103為天線金屬地，104為饋電網(wǎng)絡，105為金屬化過孔，106為饋電網(wǎng)絡焊接地，107為連接過孔，112為正四方輻射面，122為長方形凸臺輻射面，114為功分網(wǎng)絡器，124為微帶移相器，115和125為饋點線，201為天線輻射對稱陣子，202為扼流巴倫臂，203為中心饋點，204為焊接接地點，205為饋點焊接點。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。

為了適應新形勢的發(fā)展，本發(fā)明設計了一種天線組系統(tǒng)以適應物聯(lián)網(wǎng)智慧設備的使用。天線組系統(tǒng)包括兩套天線，一套天線采用圓極化方式設計，另外一套天線采用線極化方式設計，兩套天線均設計工作于同樣的頻道，安裝在智慧設備不同部件中的天線搭配相應的射頻模塊能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智慧設備間的無線通信。

智慧設備天線組系統(tǒng)如圖1、圖2、圖3所示，包括：圓極化天線100、線極化天線200、同軸連接線300、隔離電阻400、圓極化天線的射頻模塊500、線極化天線射頻模塊的pcb板600、線極化天線的射頻模塊700。

圓極化天線100采用雙饋點微帶結(jié)構(gòu)設計，通過蝕刻三層結(jié)構(gòu)的pcb基材101形成50歐姆阻抗的雙饋點圓極化微帶天線，如圖1(a)、圖2(a)、圖3所示：蝕刻pcb基材101的底層得到阻抗為50歐姆的饋電網(wǎng)絡104，蝕刻pcb基材101的中層得到天線金屬地103，蝕刻pcb基材101的上層得到天線輻射陣子102，蝕刻貫穿pcb基材101三層結(jié)構(gòu)的金屬化過孔105，金屬化過孔105與天線輻射陣子102以及饋電網(wǎng)絡104相連接，饋點線115、125貫穿金屬化過孔105形成兩饋點，一個饋點移相90度以使兩饋點振幅一致，蝕刻天線金屬地103時需在金屬化過孔105周圍掏空以避開此過孔。

天線輻射陣子102如圖4所示，一個正四方輻射面112的四邊上延伸有長方形凸臺輻射面122，通過該輻射陣子調(diào)整天線的諧振及帶寬調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)形成該天線輻射陣子的貼片金屬的形狀大小能夠確保天線的優(yōu)良駐波性能并降低回波損耗，進而能夠使得天線組系統(tǒng)的工作性能優(yōu)良。

如圖4所示，饋電網(wǎng)絡104采用包含功分網(wǎng)絡器114以及四分之一波長90度微帶移相器124的威爾金森功分移向器實現(xiàn)功分移向功能，同時輸出兩端口采用100歐姆的隔離電阻400進行端口信號隔離，功分網(wǎng)絡器114上蝕刻有饋電網(wǎng)絡焊接地106、天線金屬地及饋電網(wǎng)絡焊接地的連接過孔107，隔離電阻400焊接在饋電網(wǎng)絡上預留的焊接pad點位上。

將同軸連接線300的一端焊接在饋電網(wǎng)絡104和天線金屬地103上，將同軸連接線300的另一端扣在圓極化天線的射頻模塊500的端口上，圓極化天線100通過同軸連接線300向圓極化天線的射頻模塊500饋電。因pcb工藝成熟、成本低、穩(wěn)定性好，故采用三層結(jié)構(gòu)的pcb基材制成該圓極化天線，以較簡單的工藝即可實現(xiàn)該圓極化天線的批量化生產(chǎn)。

線極化天線200采用偶極子天線結(jié)構(gòu)以及中間式饋電方式，為達到電流平衡效果采用了扼流巴倫臂的設計，如圖1(b)、圖2(b)、圖5所示，對天線輻射對稱陣子201作如下設計：一天線輻射陣子在垂直于地的方向上延伸有四分之一波長的扼流巴倫臂202，另一天線輻射陣子延伸有中心饋點臂203，中心饋點臂203通過饋點焊接點205焊接在扼流巴倫臂202上。通過一體式?jīng)_壓不銹鋼成型線極化天線，采用電鍍錫工藝對成型后的線極化天線進行處理，采取直接焊接的方式將經(jīng)電鍍錫工藝處理后的線極化天線焊接在線極化天線射頻模塊的pcb板上，具體為將焊接接地點204焊接在線極化天線射頻模塊的pcb板600上，線極化天線通過微帶線連接射頻模塊。

天線設計均先采用hfss仿真軟件先進行仿真設計優(yōu)化，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)相應的外形及尺寸，調(diào)整天線的駐波及回波損耗。打樣后進行調(diào)試確認，最終確定產(chǎn)品的尺寸。