專利名稱：一種監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通訊領(lǐng)域中的天線裝置，尤其涉及無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，很多有線通訊系統(tǒng)演變?yōu)闊o線通信系統(tǒng)，其中出現(xiàn)了無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
過去的有線遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)是將一個或者多個監(jiān)控單元(如攝像機(jī))安裝在監(jiān)控地點(diǎn)，通過光纖、同軸電纜、電話線等有線網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控終端連接，用戶通過監(jiān)控終端接收觀看由監(jiān)控單元獲取的遠(yuǎn)處的圖像和聲音。
這種技術(shù)對監(jiān)控地點(diǎn)要求比較高，如要具有光纖、同軸電纜、電話線接口，系統(tǒng)安裝和維護(hù)也比較困難；用戶無法隨時隨地進(jìn)行監(jiān)控，如只能通過PC、固定電話、工控機(jī)等方式觀看監(jiān)控地點(diǎn)的情況；監(jiān)控單元容易被發(fā)現(xiàn)，從而影響監(jiān)控結(jié)果的準(zhǔn)確性。
無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將一個或者多個監(jiān)控單元安裝在監(jiān)控地點(diǎn)后，通過無線網(wǎng)絡(luò)與用戶的通訊終端通訊，接受用戶的控制命令，傳送拍攝到的圖像和語音信息。如CN 021118510.7、CN200611029861.6、CN031311035.10。
其中，用戶通訊終端可以是移動電話(3G手機(jī)、GSM手機(jī)、GPRS手機(jī)、CDMA手機(jī)或PHS手機(jī))、個人掌上電腦或者PC等，無線網(wǎng)絡(luò)為與用戶通訊終端類型一致的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺，如3G網(wǎng)絡(luò)平臺、GSM網(wǎng)絡(luò)平臺、GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺、CDMA網(wǎng)絡(luò)平臺、PHS網(wǎng)絡(luò)平臺、無線局域網(wǎng)、因特網(wǎng)等。
無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中不可缺少的是天線，監(jiān)控單元必須要通過天線向空間輻射電磁波和接收空間電磁波，發(fā)送接收信號，從而交換數(shù)據(jù)和信息。隨著對監(jiān)控單元隱蔽性和安全性要求的提高，對監(jiān)控單元的大小、監(jiān)控單元內(nèi)部空間、安裝地點(diǎn)和安裝方式等提出了許多要求。如監(jiān)控單元體積盡量做小、監(jiān)控單元內(nèi)部的攝像頭要能夠?qū)ΡO(jiān)控區(qū)域三維轉(zhuǎn)動監(jiān)視，監(jiān)控單元能夠安裝到角落工作，監(jiān)控單元能夠懸掛工作等。相應(yīng)的，這些對監(jiān)控單元使用的天線結(jié)構(gòu)也提出了更高的要求，如天線尺寸或占用空間不能太大，天線的全向性要好等，因此限制了很多傳統(tǒng)天線結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。
譬如平面倒F天線(PIFA)需要相應(yīng)的高度才能滿足天線帶寬的要求；具有一定長度的單極子或螺旋天線必須直接與平面電路板(PCB)相連，采用PCB的地層作為地部分；一般的偶極子天線，直接用同軸線在兩臂中心饋電，由于是非平衡的結(jié)構(gòu)，天線受同軸線，如同軸線長度的影響比較大，同時帶寬較窄。
因此，在無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，需要解決的問題是如何在小型的監(jiān)控單元中，提供連接和安裝靈活的天線，同時又能夠提供比較好的頻率帶寬和全向性的電氣性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有天線技術(shù)的不足，提供了一種安裝方便的低剖面天線結(jié)構(gòu)，具體涉及一種監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置。
本發(fā)明具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，包括介質(zhì)板、天線結(jié)構(gòu)、同軸線；其特征在于所述介質(zhì)板的平面上有印刷天線結(jié)構(gòu)；所述天線結(jié)構(gòu)包括一個矩形上臂、一個倒山形下臂、兩臂之間的連接部分；所述連接部分包括饋電部分和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，饋電部分與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，通過焊接方式使同軸線的內(nèi)導(dǎo)體與上臂電氣連接、外導(dǎo)體與下臂的中間分支線電氣相連。
所述下臂的中間分支線長度與下臂兩邊分支線長度相近，將同軸線的外導(dǎo)體焊接到中間分支線來固定同軸線。
所述連接部分中的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，通過增加一個金屬矩形，下臂兩邊分支線的上端部分各延伸出一小段，組成一個π型匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)天線的阻抗匹配，所述金屬矩形、下臂兩邊分支線上端部分各延伸出一小段與上臂下端部分相對應(yīng)的位置均為焊盤，焊盤之間為阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的表貼電容或電感器件；所述連接部分中的饋電部分，將同軸線的內(nèi)導(dǎo)體焊接到金屬矩形上、外導(dǎo)體與下臂的中間分支線整段焊接。
所述中間分支線的寬度大于或等于同軸線的外徑，通過調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的表貼電容或電感器件調(diào)節(jié)天線中心頻率和加大帶寬。
所述下臂一邊分支線上端部分延伸出一小段與上臂下端部分焊盤之間開路，所述下臂另一邊分支線上端部分延伸出一小段、金屬矩形與上臂下端部分焊盤之間貼裝表貼電容或電感器件，實(shí)現(xiàn)L型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
所述下臂兩邊分支線上端部分各延伸出一小段與上臂下端部分焊盤之間開路，金屬矩形與上臂下端部分焊盤之間貼裝零歐姆電阻或填補(bǔ)金屬箔；通過調(diào)整上臂長度、下臂兩邊分支線長度和兩邊分支線內(nèi)側(cè)邊的間距實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
所述上臂與同軸線的內(nèi)導(dǎo)體之間直接通過焊接相連。
所述連接部分中的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，通過上臂下端部分采用的折疊線形式，增加一個金屬矩形，下臂一邊分支線上端部分延伸出一小段，組成L型匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)天線的阻抗匹配，所述金屬矩形、下臂一邊分支線上端部分延伸出一小段與上臂下端部分相對應(yīng)的位置均為焊盤，焊盤之間為阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的表貼電容或電感器件；所述連接部分中的饋電部分，將同軸線的內(nèi)導(dǎo)體焊接到金屬矩形上、外導(dǎo)體與下臂的中間分支線整段焊接。
通過調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的表貼電容或電感器件調(diào)節(jié)天線中心頻率和增加帶寬。
在相同的天線指標(biāo)要求下，減小上臂長度，使整個天線結(jié)構(gòu)長度變短。
所述下臂一邊分支線上端部分延伸出一小段與上臂下端部分焊盤之間開路，金屬矩形與上臂下端部分焊盤之間貼裝零歐姆電阻或填補(bǔ)金屬箔；通過調(diào)整上臂的長度、上臂下端部分折疊線形式、下臂兩邊分支線的長度和兩分支線內(nèi)側(cè)邊的間距能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗匹配。
所述上臂與同軸線的內(nèi)導(dǎo)體之間直接通過焊接相連。
所述天線結(jié)構(gòu)中下臂中間分支線長度較短，用來焊接固定住同軸線的外導(dǎo)體靠近饋電部分的一小段，在中間分支線的延伸方向的底端部分增加一段印刷金屬線，用于焊接同軸線外導(dǎo)體。
本發(fā)明天線裝置的有益效果與普通的PIFA天線相比，實(shí)現(xiàn)了低剖面特性，可以更有效地利用監(jiān)控單元內(nèi)部的空間，便于實(shí)現(xiàn)監(jiān)控單元的小型化；不同于單極子天線的饋電和偶極子天線，天線饋電可以通過同軸線連接到PCB上，同軸線的長度在滿足系統(tǒng)對線纜損耗要求下可以根據(jù)天線和PCB位置距離選擇，帶來監(jiān)控單元內(nèi)部天線安裝位置的靈活性，同時能夠提供比較好的頻率帶寬和全向性。


圖1是本發(fā)明天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明天線具體實(shí)施例一；圖3是本發(fā)明天線具體實(shí)施例二；圖4是本發(fā)明天線具體實(shí)施例三。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述圖1是本發(fā)明天線裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，在介質(zhì)板4的一個平面，天線結(jié)構(gòu)分為3個部分天線的矩形上臂1、倒“山”形的下臂2和連接部分3。圖1中斜線陰影部分表示是金屬。連接部分3包括饋電部分5和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)6。
所述介質(zhì)板平面上的天線結(jié)構(gòu)，在實(shí)際結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)時可以采用不同的方式。上臂1、下臂2和連接部分3中的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)6在實(shí)現(xiàn)時，印刷在介質(zhì)板4上；連接部分3中的饋電部分5在實(shí)現(xiàn)時，跟阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)6相結(jié)合通過焊接方式使同軸線7的內(nèi)導(dǎo)體8與上臂1電氣連接、外導(dǎo)體9與下臂2的中間分支線10電氣相連。
另一種類似的結(jié)構(gòu)是，沒有印刷金屬線18(見圖4)，下臂2的中間分支線10的長度H2與下臂2兩邊的分支線長度相近，采用將同軸線的外導(dǎo)體焊接到中間分支線10來固定同軸線。
圖2所示為本發(fā)明具體實(shí)施例一，在印刷介質(zhì)板4上具有天線的上臂1和下臂2之外，實(shí)現(xiàn)連接部分3中的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)6時，通過增加一個金屬矩形16和下臂2的左邊分支線11、右邊分支線12的上端部分各自延伸出一小段，組成一個π型匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行天線的阻抗匹配。所述金屬矩形16、下臂2的兩邊分支線11和12各自延伸出一小段與上臂1下端部分相對應(yīng)的位置均為焊盤，圖中為六個黑色陰影部分，所述焊盤之間的13、14、15部分為阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)6的表貼電容或電感器件。
實(shí)現(xiàn)連接部分3中的饋電部分5時，將同軸線的內(nèi)導(dǎo)體8焊接到金屬矩形16上、外導(dǎo)體9與下臂2中間分支線10整段焊接。中間分支線10的寬度為D1，同軸線的外徑為φ1，D1≥φ1。這樣，通過調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)6的電容或電感可以調(diào)節(jié)天線中心頻率和加大帶寬。這種結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)L型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，只要將13(或15)部分開路，另外14、15(或13)部分貼裝電容或電感。
實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)時，預(yù)留π型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)阻抗匹配情況設(shè)計(jì)類型。在尺寸允許的情況下，如果通過調(diào)整上臂1的長度H1、左邊分支線11和右邊分支線12的長度H2和兩分支線內(nèi)側(cè)邊的間距D2(D2＞D1)能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗匹配，13、15部分可以開路、14部分可以貼裝零歐姆電阻或用金屬箔填補(bǔ)。因?yàn)?3、15部分已經(jīng)開路，14部分又是貼裝零歐姆電阻或用金屬箔填補(bǔ)，所以具體實(shí)現(xiàn)PCB天線板時，上臂1與內(nèi)導(dǎo)體8可直接相連，印刷成一整個金屬圖案。
圖3所示為本發(fā)明具體實(shí)施例二，實(shí)現(xiàn)連接部分3中的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)6時，上臂1的下端部分采用的折疊線形式17，通過增加一個金屬矩形16，下臂2的左邊分支線11不變長度為H2，右邊分支線12的上端延伸出一小段長度為H3，構(gòu)成一個L型匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行天線的阻抗匹配；同理，也可以下臂2的右邊分支線12不變長度為H2，左邊分支線11的上端延伸出一小段長度為H3，只是此時的上臂1的下端部分所采用的折疊線形式17將與圖3中所示的相反。所述增加的金屬矩形16、兩邊分支線11或12延伸的一小段與上臂1下端部分折疊線形式相對應(yīng)的位置為焊盤，圖中為四個黑色陰影部分，焊盤之間的14、15部分為阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)6的表貼電容或電感器件。這樣，除了可以通過調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)中14、15處的電容或電感調(diào)節(jié)天線中心頻率和增加帶寬之外，還能夠在相同的天線指標(biāo)要求下，減小上臂長度H1，從而使整個天線結(jié)構(gòu)長度變短。實(shí)現(xiàn)連接部分3中的饋電部分5，與實(shí)施例一相同。
實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)時，預(yù)留L型匹配網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)天線調(diào)整匹配。在尺寸允許的情況下，如果通過調(diào)整上臂1的長度H1、折疊線形式17、左邊分支線11的長度H2、右邊分支線12的長度H3和兩分支線內(nèi)側(cè)邊的間距D2能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗匹配，15部分可以開路、14部分可以貼裝零歐姆電阻或用金屬箔填補(bǔ)。因?yàn)?3或15部分已經(jīng)開路，14部分又是貼裝零歐姆電阻或用金屬箔填補(bǔ)，具體實(shí)現(xiàn)PCB天線板時，上臂1與內(nèi)導(dǎo)體8可直接相連，印刷成一整個金屬圖案。
圖4所示為本發(fā)明具體實(shí)施例三，在這個天線結(jié)構(gòu)中，下臂2的中間分支線10的長度H4較短，用來焊接固定住同軸線的外導(dǎo)體9靠近饋電部分的一小段，在中間分支線的延伸方向的底端部分增加一段印刷金屬線18，將同軸線外導(dǎo)體9焊接到18上，相當(dāng)于一個焊盤，從而在能夠固定住饋電同軸線的同時，達(dá)到與圖1所示的同樣的效果。
本發(fā)明采用的天線裝置有以下優(yōu)點(diǎn)(1)實(shí)現(xiàn)了低剖面天線，可以更有效地利用監(jiān)控單元內(nèi)部的空間，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控單元的小型化。例如采用普通FR-4介質(zhì)板材，在滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求下，整個天線結(jié)構(gòu)的厚度可以做到0.5mm以下；(2)天線安裝的靈活性，易于監(jiān)控單元的小型化。因?yàn)樘炀€位置可以根據(jù)監(jiān)控單元內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)靈活選擇，然后通過同軸線連接到PCB上，同軸線可以根據(jù)結(jié)構(gòu)需要選用硬電纜或軟電纜，同軸線的長度也可以根據(jù)天線和PCB的距離要求選擇。例如將天線通過同軸線引到監(jiān)控單元?dú)んw的內(nèi)壁，通過粘合劑粘接天線介質(zhì)板的光板面和塑料壁的方式安裝天線裝置；(3)在采用同軸線連接天線和PCB板時，與偶極子相比較，受同軸線的影響比較小，同時能夠提供更好的頻率帶寬和全向性。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，包括介質(zhì)板、天線結(jié)構(gòu)、同軸線；其特征在于所述介質(zhì)板的平面上有印刷天線結(jié)構(gòu)；所述天線結(jié)構(gòu)包括一個矩形上臂、一個倒山形下臂、兩臂之間的連接部分；所述連接部分包括饋電部分和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，饋電部分與阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，通過焊接方式使同軸線的內(nèi)導(dǎo)體與上臂電氣連接、外導(dǎo)體與下臂的中間分支線電氣相連。
2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，其特征在于所述下臂的中間分支線長度與下臂兩邊分支線長度相近，將同軸線的外導(dǎo)體焊接到中間分支線來固定同軸線。
3.如權(quán)利要求1或2所述的監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，其特征在于所述連接部分中的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，通過增加一個金屬矩形，下臂兩邊分支線的上端部分各延伸出一小段，組成一個π型匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)天線的阻抗匹配，所述金屬矩形、下臂兩邊分支線上端部分各延伸出一小段與上臂下端部分相對應(yīng)的位置均為焊盤，焊盤之間為阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的表貼電容或電感器件；所述連接部分中的饋電部分，將同軸線的內(nèi)導(dǎo)體焊接到金屬矩形上、外導(dǎo)體與下臂的中間分支線整段焊接。
4.如權(quán)利要求3監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，其特征在于所述中間分支線的寬度大于或等于同軸線的外徑，通過調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的表貼電容或電感器件調(diào)節(jié)天線中心頻率和加大帶寬。
5.如權(quán)利要求3所述的監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，其特征在于所述下臂一邊分支線上端部分延伸出一小段與上臂下端部分焊盤之間開路，所述下臂另一邊分支線上端部分延伸出一小段、金屬矩形與上臂下端部分焊盤之間貼裝表貼電容或電感器件，實(shí)現(xiàn)L型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
6.如權(quán)利要求3所述的監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，其特征在于所述下臂兩邊分支線上端部分各延伸出一小段與上臂下端部分焊盤之間開路，金屬矩形與上臂下端部分焊盤之間貼裝零歐姆電阻或填補(bǔ)金屬箔；通過調(diào)整上臂長度、下臂兩邊分支線長度和兩邊分支線內(nèi)側(cè)邊的間距實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。
7.如權(quán)利要求6所述的監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，其特征在于所述上臂與同軸線的內(nèi)導(dǎo)體之間直接通過焊接相連。
8.如權(quán)利要求1或2所述的監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，其特征在于所述連接部分中的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，通過上臂下端部分采用的折疊線形式，增加一個金屬矩形，下臂一邊分支線上端部分延伸出一小段，組成L型匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)天線的阻抗匹配，所述金屬矩形、下臂一邊分支線上端部分延伸出一小段與上臂下端部分相對應(yīng)的位置均為焊盤，焊盤之間為阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的表貼電容或電感器件；所述連接部分中的饋電部分，將同軸線的內(nèi)導(dǎo)體焊接到金屬矩形上、外導(dǎo)體與下臂的中間分支線整段焊接。
9.如權(quán)利要求8所述的監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，其特征在于通過調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的表貼電容或電感器件調(diào)節(jié)天線中心頻率和增加帶寬。
10.如權(quán)利要求8所述的監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，其特征在于在相同的天線指標(biāo)要求下，減小上臂長度，使整個天線結(jié)構(gòu)長度變短。
11.如權(quán)利要求8所述的監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，其特征在于所述下臂一邊分支線上端部分延伸出一小段與上臂下端部分焊盤之間開路，金屬矩形與上臂下端部分焊盤之間貼裝零歐姆電阻或填補(bǔ)金屬箔；通過調(diào)整上臂的長度、上臂下端部分折疊線形式、下臂兩邊分支線的長度和兩分支線內(nèi)側(cè)邊的間距能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗匹配。
12.如權(quán)利要求11所述的監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，其特征在于所述上臂與同軸線的內(nèi)導(dǎo)體之間直接通過焊接相連。
13.如權(quán)利要求1或2所述的監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，其特征在于所述天線結(jié)構(gòu)中下臂中間分支線長度較短，用來焊接固定住同軸線的外導(dǎo)體靠近饋電部分的一小段，在中間分支線的延伸方向的底端部分增加一段印刷金屬線，用于焊接同軸線外導(dǎo)體。
全文摘要
本發(fā)明提出一種監(jiān)控系統(tǒng)中用于監(jiān)控單元的天線裝置，包括介質(zhì)板、天線結(jié)構(gòu)、同軸線；所述介質(zhì)板的平面上有印刷天線結(jié)構(gòu)；所述天線結(jié)構(gòu)包括一個矩形上臂、一個倒山形下臂、兩臂之間的連接部分；所述連接部分包括饋電部分和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；所述同軸線的內(nèi)導(dǎo)體與上臂電氣連接，所述同軸線的外導(dǎo)體與下臂的中間分支線電氣相連。采用本發(fā)明所述裝置，實(shí)現(xiàn)了低剖面特性，可以更有效地利用監(jiān)控單元內(nèi)部的空間，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控單元的小型化；天線饋電可以通過同軸線連接到PCB上，同軸線的長度在滿足系統(tǒng)對線纜損耗要求下可以根據(jù)天線和PCB位置距離選擇，帶來監(jiān)控單元內(nèi)部天線安裝位置的靈活性，同時能夠提供比較好的頻率帶寬和全向性。
文檔編號H01Q13/08GK101071902SQ200610078829
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月10日
發(fā)明者王玲玲, 馬偉濤, 程微 申請人:中興通訊股份有限公司