專利名稱：一種無線路由器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于通訊設備領域，具體涉及一種無線路由器。
背景技術：
隨著無線通訊技術的發(fā)展，無線通訊設備有了越來越高的要求，為了滿足通訊的要求，現(xiàn)有的各種無線路由器基本上采用外置天線，極大限制產(chǎn)品的工業(yè)設計和機構設計發(fā)揮的余力，而且外置天線還需要設計適應的阻抗匹配連接器及機構模組，這些連接器及機構模組幾乎占了整個天線百分之九十以上的成本，所以整個天線成本上升促使整個無線路由器價格的上升，而天線內(nèi)置方式將極大地省掉了連接器及機構模組成本。天線作為最終射頻信號的輻射單元和接收器件，其工作特性將直接影響整個電子系統(tǒng)的工作性能。然而現(xiàn)有天線的尺寸、帶寬、增益等重要指標卻受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益極限、帶寬極限等)。這些指標極限的基本原理使得天線的小型化技術難度遠遠超過了其它器件，而由于射頻器件的電磁場分析的復雜性，逼近這些極限值都成為了巨大的技術挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)天線的輻射工作頻率直接和天線的尺寸正相關，帶寬和天線的面積正相關， 使得天線的設計通常需要半波長的物理長度。在一些更為復雜的電子系統(tǒng)中，需要在饋入天線前額外的阻抗匹配網(wǎng)絡設計。但阻抗匹配網(wǎng)絡額外的增加了電子系統(tǒng)的饋線設計、增大了射頻系統(tǒng)的面積同時匹配網(wǎng)絡還引入了不少的能量損耗，很難滿足低功耗的系統(tǒng)設計要求。因而，天線的功能、大小成為無線路由器縮小體積、降低成本的技術瓶頸。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有無線路由器中存在的問題，本實用新型提供了一種無線路由器，通過使用超材料技術設計的天線，在滿足無線路由器性能要求的前提下可以自由選擇天線內(nèi)置與外置，為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案一種無線路由器，包括數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、以太網(wǎng)接口、無線通信模塊和與所述無線通信模塊進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶炀€，所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述以太網(wǎng)接口和所述無線通訊模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，所述天線包括一介質基板和設置于所述介質基板一表面的一饋電點、與所述饋電點相連接的饋線及一金屬結構；所述饋線與所述金屬結構相互耦合。進一步地，所述金屬結構是金屬片經(jīng)鏤刻出槽拓撲結構而成。進一步地，所述天線還包括接地單元，所述接地單元上設置有若干個金屬化的通孔。進一步地，所述接地單元對稱地分布所述饋電點兩側。進一步地，所述槽拓撲結構中槽寬與槽拓撲結構中相鄰槽的間距相等。進一步地，所述介質基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。CN 202275938 U 進一步地，所述天線至少使一種波段的電磁波諧振。進一步地，所述電磁波諧振波段的頻率段至少包括2. 4GHz-2. 49GHz和 5. 72GHz-5. 85GHz。進一步地，所述數(shù)據(jù)存儲模塊存儲有WIFI、WLAN或IEEE802. llb/g/n通訊協(xié)議。進一步地，所述數(shù)據(jù)存儲模塊包括只讀存儲器、隨機存取存儲器和可擦除存儲器。本實用新型的無線路由器可以自由選擇天線內(nèi)置或者外置，并且應用該天線的無線路由器可以同時接受或者發(fā)送兩個或者兩個以上的不同的波段的電磁波，可以滿足單頻時具有多個工作頻段、多頻時不同工作頻段同時工作的模式需求，改變了現(xiàn)有的無線路由器在不同頻段工作時需要多根天線的現(xiàn)象。本實用新型無線路由器中的天線是應用超材料技術設計出使一個波段、兩個或者更多不同波段的電磁波諧振的天線，決定該天線體積的金屬結構尺寸的物理尺寸不受半波長的物理長度限制，與饋線進行信號耦合即可得到本實用新型中的天線，可以根據(jù)無線路由器本身尺寸設計出相應的天線，滿足無線路由器小型化、天線內(nèi)置的需求。

圖1是本實用新型無線路由器的結構示意圖；圖2是本實用新型應用于無線路由器的天線的實施例1的結構示意圖；圖3是本實用新型應用于無線路由器的天線的實施例2的結構示意圖；圖4是本實用新型應用于無線路由器的天線的實施例2中金屬結構的放大示意圖；圖5是圖2所示天線的S參數(shù)仿真圖；圖6是圖2所示天線操作于2. 4、2. 44、2. 48GHz時E方向遠場仿真結果圖；圖7是圖2所示天線操作于2. 4、2. 44、2. 48GHz時H方向遠場仿真結果圖；圖8是圖2所示天線操作于5. 725,5. 8,5. 85GHz時E方向遠場仿真結果圖；圖9是圖2所示天線操作于5. 725,5. 8,5. 85GHz時H方向遠場仿真結果圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型做一步說明。如圖1所示，該無線路由器包括數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、以太網(wǎng)接口、無線通信模塊、電源模塊和天線，數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)存儲模塊、以太網(wǎng)接口、無線通信模塊連接，天線與無線通信模塊相連接以進行數(shù)據(jù)傳輸，電源模塊提供中央處理單元工作所需的電能，數(shù)據(jù)處理模塊可以采用ARM處理器，數(shù)據(jù)存儲模塊中存儲有通訊協(xié)議，比如WIFI、 WLAN、IEEE802. llb/g/n等通訊協(xié)議，數(shù)據(jù)存儲模塊中包括只讀存儲器、隨機存取存儲器和可擦除存儲器，還可以進一步包括一些輔助的模塊(圖中未示出)，例如電源指示燈或者狀態(tài)指示燈等。如圖2所示，為本實用新型應用于無線路由器的天線的實施例1的天線10的結構示意圖。本實施例中的天線10包括介質基板7以及設置在介質基板7上的饋電點5、與該饋電點5相連接的饋線4、平面板狀的金屬結構6。其中，饋線4與金屬結構6相互耦合；金屬結構6是金屬片經(jīng)鏤刻出槽拓撲結構61而成，鏤刻時去除槽拓撲結構61對應的材料，剩
4余的金屬片即為金屬結構6，在鏤刻出槽拓撲結構61后，金屬片上呈現(xiàn)出包括在金屬結構6 內(nèi)的金屬走線62 ；槽拓撲結構61中相鄰槽的間距即為金屬走線62的寬度，槽拓撲結構61 的槽寬與金屬走線62的寬度相等，且均為0. 15mm;介質基板7可由陶瓷材料、高分子材料、 鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成，優(yōu)選地，由高分子材料制成，具體地可以是FR-4、F4B 等高分子材料。在本實施例中，金屬結構6為軸對稱的平面板狀。其中金屬結構6為銅或銀材料制成。優(yōu)選為銅，價格低廉，導電性能好。為了實現(xiàn)更好阻抗匹配，金屬結構6也可為銅和銀組合。如圖3、圖4所示為本實用新型應用于無線路由器的天線的實施例2天線結構示意圖及該實施例2中的金屬結構的放大示意圖。本實施例2中的天線10包括介質基板7以及設置在介質基板7上的饋電點5、與該饋電點5相連接的饋線4、平面板狀的金屬結構6 與實施例1中所述均相同，區(qū)別在于還包括接地單元8，接地單元8上設置有若干金屬化的通孔81 ；接地單元8對稱地分布所述饋電點5兩側，介質基板7的選擇與圖2所示的實施例1相同。饋線4與金屬結構6之間信號饋入方式可以有多種。所述饋線4直接與所述金屬結構6相連；且所述饋線4與金屬結構6的相連接點位置可以位于金屬結構6上的任意位置。饋線4采用包圍方式設置于所述金屬結構6外圍且饋線4的末端設置于金屬結構6外圍任意位置。本實施例利用人工電磁材料的特性，采用在金屬片上鏤刻成金屬結構的方式，使得金屬結構及與金屬結構所依附的介質基板共同組成一個等效介電常數(shù)按照洛侖茲材料諧振模型色散的電磁材料，從而設計出多諧振頻段的天線。在本實施方式中，如圖3所示的天線使2. 4GHz-2. 49GHz和5. 72GHz-5. 85GHz兩個頻段電磁波諧振，金屬結構6的長和寬都可以根據(jù)通訊設備機構布局做任意調(diào)整，但是金屬結構6結構形狀保持與本實施例中一致即可，該天線可以用于單頻2. 4GHz-2. 49GHz或5. 72GHz_5. 85GHz頻段的通訊設備，也可以用于雙頻2. 4GHz-2. 49GHz和5. 72GHz_5. 85GHz頻段的通訊設備。如圖5所示為本實用新型實施例2的S參數(shù)仿真圖，該圖示出了實施例2的天線在2. 4GHz和5. 8018GHz分別具有-15. 426dB和-19. 184dB的損耗，在本實用新型所要求的2. 4GHz-2. 49GHz和5. 72GHz_5. 85GHz頻率段內(nèi)均具有-IOdB以下的損耗，表明本實用新型天線能夠單獨在2. 4GHz-2. 49GHz或5. 72GHz_5. 85GHz頻率段內(nèi)工作，也可以同時在 2. 4GHz-2. 49GHz和5. 72GHz_5. 85GHz頻率段內(nèi)工作，并且滿足無線通訊設備中對天線的要求。圖6、圖7、圖8及圖9分別示出了本實用新型實施例2天線操作于2. 4,2. 44、 2. 48GHz和5. 725、5. 8、5. 85GHz時分別在垂直平面(Ε-Plane)和水平平面(Η-Plane)方向遠場仿真結果圖，在此結果中能夠觀察到本實用新型的天線的極化效果不亞于現(xiàn)有天線并符合應用標準。本實用新型中天線是基于人工電磁材料技術設計而成，人工電磁材料是指將金屬片鏤刻成特定形狀的拓撲金屬結構，并將所述特定形狀的拓撲金屬結構設置于一定介電常數(shù)和磁導率基材上而加工制造的等效特種電磁材料，其性能參數(shù)主要取決于其亞波長的特定形狀的拓撲金屬結構。在諧振頻段，人工電磁材料通常體現(xiàn)出高度的色散特性，換言之，天線的阻抗、容感性、等效的介電常數(shù)和磁導率隨著頻率會發(fā)生劇烈的變化。因而可采用人工電磁材料技術對上述天線的基本特性進行改造，使得金屬結構與其依附的介質基板等效地組成了一個高度色散的特種電磁材料，從而實現(xiàn)輻射特性豐富的新型天線。本實用新型中，關于天線10的加工制造，只要滿足本實用新型的設計原理，可以采用各種制造方式。最普通的方法是使用各類印刷電路板(PCB)的制造方法，如覆銅的PCB 制造均可滿足本實用新型的加工要求。除此加工方式，還可以根據(jù)實際的需要引入其它加工手段，如導電銀漿油墨加工方式、各類可形變器件的柔性PCB加工、鐵片天線的加工方式以及鐵片與PCB組合的加工方式。其中，鐵片與PCB組合加工方式是指利用PCB的精確加工來完成槽拓撲結構的加工，用鐵片來完成其它輔助部分。由于本實用新型的主要性能都集中在金屬結構6槽拓撲結構61的設計，因此，饋線4的引線對天線10的輻射頻率影響相對較小。基于這個特點，天線可以被靈活的擺放在系統(tǒng)的任何位置，簡化的安裝測試的復雜度。上述天線10應用到包含2. 4GHz和5. 8GHz的無線路由器中，該天線10可以直接設置于無線路由器的PCB板上，使天線10內(nèi)置于應用該天線的無線路由器，也可以采用接口使天線10通過一接口與無線路由器的PCB板相連接，使天線10相對于應用該天線的無線路由器外置。以上是對本實用新型實施例的描述，不脫離本實用新型宗旨下的改變均處于本實用新型的保護之內(nèi)。
權利要求1.一種無線路由器，包括數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、以太網(wǎng)接口、無線通信模塊和與所述無線通信模塊進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶炀€，所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述以太網(wǎng)接口和所述無線通訊模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊相連接，其特征在于，所述天線包括一介質基板和設置于所述介質基板一表面的一饋電點、與所述饋電點相連接的饋線及一金屬結構；所述饋線與所述金屬結構相互耦合。
2.根據(jù)權利要求1所述的無線路由器，其特征在于，所述金屬結構是金屬片經(jīng)鏤刻出槽拓撲結構而成。
3.根據(jù)權利要求1所述的無線路由器，其特征在于，所述天線還包括接地單元，所述接地單元上設置有若干個金屬化的通孔。
4.根據(jù)權利要求3所述的無線路由器，其特征在于，所述接地單元對稱地分布所述饋電點兩側。
5.根據(jù)權利要求2所述的無線路由器，其特征在于，所述槽拓撲結構中槽寬與槽拓撲結構中相鄰槽的間距相等。
6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的無線路由器，其特征在于，所述介質基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。
7.根據(jù)權利要求1所述的無線路由器，其特征在于，所述天線至少使一種波段的電磁波諧振。
8.根據(jù)權利要求7所述的無線路由器，其特征在于，所述電磁波諧振波段的頻率段至少包括 2. 4GHz-2. 49GHz 和 5. 72GHz_5. 85GHz。
9.根據(jù)權利要求1所述的無線路由器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲模塊存儲有WIFI、 WLAN 或 IEEE802. llb/g/n 通訊協(xié)議。
10.根據(jù)權利要求1所述的無線路由器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲模塊包括只讀存儲器、隨機存取存儲器和可擦除存儲器。
專利摘要本實用新型提供了一種無線路由器，包括數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、以太網(wǎng)接口、無線通信模塊和與無線通信模塊進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶炀€，數(shù)據(jù)存儲單元、以太網(wǎng)接口和無線通訊模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連接，其中，天線包括一介質基板和設置于介質基板一表面的一饋電點、與饋電點相連接的饋線及一金屬結構；饋線與金屬結構相互耦合。本實用新型的無線路由器可以自由選擇天線內(nèi)置或者外置，并且應用該天線的無線路由器可以同時接受或者發(fā)送兩個或者兩個以上的不同的波段的電磁波，可以滿足單頻時具有多個工作頻段、多頻時不同工作頻段同時工作的模式需求，改變了現(xiàn)有的無線路由器在不同頻段工作時需要多根天線的現(xiàn)象。
文檔編號H01Q1/22GK202275938SQ20112036080
公開日2012年6月13日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權日2011年9月23日
發(fā)明者劉若鵬, 徐冠雄 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司, 深圳光啟高等理工研究院