物联网网关的制作方法

1.本公开涉及物联网技术领域，尤其涉及一种物联网网关。


背景技术：

2.物联网网关类设备一般要求包含多个通信协议，保证网关能满足各种复杂的应用场景。为保证各通信协议的实现，需在物联网网关中设置相应的天线，各天线之间的合理布局，对于物联网网关至关重要。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本公开实施例提出了一种物联网网关。
4.本公开实施例提供了一种物联网网关，包括：
5.主体，用于支撑所述物联网网关的组件；
6.主控制板，位于所述主体的内部；以及
7.天线组件，位于所述主体的内部，并包括短距离通信天线、5g天线组件和wi-fi天线组件，所述短距离通信天线、5g天线组件和wi-fi天线组件分别与所述主控制板上的对应的通信模组的端子电耦接；
8.其中，沿所述主体的第一方向，在所述主体内部依次设置所述短距离通信天线、所述主控制板和所述wi-fi天线组件；所述主控制板的长度方向与所述主体的第一方向平行；所述5g天线组件包括至少一对设置于所述主控制板两侧或者同侧的两个天线。
9.从上面所述可以看出，本公开实施例提供的物联网网关，通过合理布局各个天线，避免了多协议物联网网关的多个天线间的互扰问题。
附图说明
10.为了更清楚地说明本公开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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开，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他的附图。
11.图1a示出了本公开实施例所提供的示例性物联网网关的结构示意图。
12.图1b示出了本公开实施例所提供的示例性物联网网关的电路结构示意图。
13.图2a示出了根据本公开实施例的一种示例性主控制板的示意图。
14.图2b示出了根据本公开实施例的主控制板与5g辅天线的位置关系示意图。
15.图2c示出了根据本公开实施例的示例性lora天线的结构示意图。
16.图2d示出了根据本公开实施例的示例性wi-fi天线的结构示意图。
17.图2e示出了根据本公开实施例的一种示例性5g主天线的结构示意图。
18.图2f示出了根据本公开实施例的另一种示例性5g主天线的结构示意图。
19.图2g示出了根据本公开实施例的示例性zigbee天线的俯视结构示意图。
具体实施方式
20.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
21.需要说明的是，除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
22.多协议物联网网关一般包含蓝牙、zigbee、lora、以太网等通信协议。随着5g网络的普及，网关类设备可以引入5g技术以提高接入设备数量。如何保证引入5g通信技术后各无线协议依然能正常工作，各个物联网天线互不干扰，合理进行天线方案布局至关重要。
23.有鉴于此，本公开实施例提供了一种物联网网关，包括：主体，用于支撑所述物联网网关的组件；主控制板，位于所述主体的内部；以及天线组件，位于所述主体的内部，并包括短距离通信天线、5g天线组件和wi-fi天线组件，所述短距离通信天线、5g天线组件和wi-fi天线组件分别与所述主控制板上的对应的通信模组的端子电耦接；其中，沿所述主体的第一方向，在所述主体内部依次设置所述短距离通信天线、所述主控制板和所述wi-fi天线组件；所述主控制板的长度方向与所述主体的第一方向平行；所述5g天线组件包括至少一对设置于所述主控制板两侧或者同侧的两个天线。本公开实施例提供的物联网网关，适用于多协议物联网网关类设备，通过合理布局各个天线，避免了多协议物联网网关的多个天线间的互扰问题。
24.图1a示出了本公开实施例所提供的示例性物联网网关的结构示意图。
25.如图1a所示，物联网网关100可以包括主体102、主控制板104和天线组件。主体102可以用于支撑物联网网关100的各组件。在一些实施例中，主体102可以进一步包括外壳和支架，支架设置在外壳内部，支架用于实现网关100的各组件的安装，外壳套设在支架外部并将各组件罩于其内部。在一些实施例中，主体102的制作材料可以是，例如，绝缘abs塑料、pla塑料。在一些实施例中，物联网网关100还可以包括红外模组116，该红外模组116与主控制板104电耦接，用于实现红外通信。在一些实施例中，物联网网关100还可以包括以太网接口118，与所述主控制板104电耦接。以太网接口118作为无线模组的备份方案，应对无线网络意外恶化无法上网的情况。此外，在一些实施例中，物联网网关100还可以包括其他类型的接口，例如，rs232接口(未示出)，以适应其他类型的通信协议。
26.主控制板104和天线组件均可以设置于所述主体102的内部(例如，可以是设置在主体102的外壳内部)。主控制板104可以包括cpu和内存，主控制板104协调各个模组的工作进程，合理分配cpu资源以保证各模组有序工作。此外，主控制板104上还可以设置分别与各天线对应的通信模组及与各天线对应电耦接的端子。
27.如图1a所示，天线组件可以进一步包括短距离通信天线和远距离通信天线，例如，天线组件可以包括lora天线106、wi-fi天线组件108、蓝牙 (bt)天线110、5g天线组件112和
zigbee天线114，等等。其中，lora 天线106和zigbee天线114为短距离通信天线，但可以理解的是，短距离通信天线并不限于lora天线106和zigbee天线114。例如，短距离通信天线还可以是超宽带(ultra wide band，uwb)天线、窄带物联网(narrow bandinternet of things，nb-iot)天线等。其中，5g天线组件112和wi-fi天线组件108可以对应高频通信的应用场景；lora天线106、zigbee天线114、红外模组116、蓝牙天线110可以对应低频通信的应用场景。
28.在一些实施例中，在物联网网关100中可以设置有与每个天线相对应的通信模组。例如，lora天线106和5g天线组件112的通信模组可以设置在主控制板104上。通信模组则可以进一步包括该天线对应的芯片和周边电路，例如，lora天线106的通信模组可以包括semtech的1278芯片和周边电路。
29.图1b示出了本公开实施例所提供的示例性物联网网关的电路结构示意图。如图1b所示，天线组件中的各天线可以分别与主控制板104电耦接，从而与主控制板104实现电信号传输。在一些实施例中，天线组件中的各天线以及红外模组可以采用电路模组的形式，相应地，主控制板104上可以预留与各模组电耦接的接口。
30.如图1a所示，沿主体102的第一方向，在主体102内部可以依次设置 lora天线106、主控制板104和wi-fi天线组件108。假设物联网网关100 的主体102为圆柱体，第一方向可以是主体102的高度方向，假设物联网网关100的主体102为长方体，第一方向可以是主体102的长度方向。
31.一般地，lora天线106的通信频率为低频，其所占空间较大且抗干扰能力较强，因此，在一些实施例中，lora天线106可以设置在主体102沿第一方向的端部，如图1a所示，以第一方向为竖直方向为例，lora天线106可以设置在主体102的底部。由于lora天线106的抗干扰能力较强，设置在主体102底部对其信号影响较弱。在一些实施例中，lora天线106的地线可以通过主体102的金属壳体接地，从而可以提高lora天线106的天线效率。同时，由于lora天线106设置在主体102的底部，lora天线106也就更方便接地。
32.一般地，主控制板104的体积较大，因此，为了实现合理布局，如图1a 所示，主控制板104可以设置于主体102的中心部位，这样，主控制板104 周围的空间可以用于布设各天线和其他模组。
33.在一些实施例中，如图1a和图2a所示，主控制板104的长度方向可以与主体102的第一方向平行，主控制板104的厚度方向可以与主体102的第二方向平行。
34.在一些实施例中，如图1a所示，以第一方向为竖直方向为例，wi-fi天线组件108可以设置在主体102的上部且位于主控制板104的上方。一般地， wi-fi天线组件108的通信频率较高，因此其抗干扰能力较弱，需要防止其他物体对其信号的遮挡，本实施例将wi-fi天线组件108设置在主控制板104 的上方，防止了主控制板104对其信号的遮挡。在一些实施例中，wi-fi天线组件108可以包括wi-fi天线模组和wi-fi天线，wi-fi天线贴附在wi-fi天线模组上，贴附位置可以根据实际需要选择。
35.在一些实施例中，如图1a所示，在主体102内部，沿第一方向，依次设置lora天线106、5g天线组件112和wi-fi天线组件108，其中，wi-fi 天线的位置需要高于5g天线组件112。因此，在wi-fi天线模组上贴附wi
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fi天线时需要考虑wi-fi天线的位置，使其贴附位置高于5g天线组件112，例如wi-fi天线组件108的顶部附近。在一些实施例中，lora天线
106、5g 天线和wi-fi天线在第一方向上的正投影可以是重合或部分重合的，这样，有利于提升物联网网关100的结构紧凑性。
36.在一些实施例中，wi-fi天线组件108中的wi-fi天线的数量可以是不止一个，例如，可以是两个。这样，两个wi-fi天线可以对称设置在wi-fi天线组件108的两侧。通过设置两个wi-fi天线，有利于提高信号强度和增加信号发射方向、扩大发射范围。
37.在一些实施例中，如图1a所示，5g天线组件112可以包括至少一对设置于主控制板104两侧或者同侧的两个5g天线(例如，5g主天线)。当两个5g天线设置在主控制板104同侧时，为了提高结构的紧凑性，两个5g天线可以是旋转对称分布。当两个5g天线设置在主控制板104两侧时，为了提高结构的紧凑性，例如，两个5g天线可以对称设置在主控制板104两侧，且两个5g天线沿主控制板104的厚度方向(如图2a所示)排布，即，主控制板104的最大的两个面的外侧分别设置一组5g天线。因为，5g天线整体所占用体积较大，而主控制板104的最大的两个面的外侧空间也较大，将5g 天线设置在主控制板104的最大的两个面的外侧，可以节省物联网网关100 的内部布设空间。在一些实施例中，主控制板104的侧边可以设置散热材料，从而可以尽快散发掉5g天线发出的热量。
38.在一些实施例中，5g天线组件112并非直接设置在主控制板104上，而是设置在主体102的支架上。例如，主控制板104设置于该支架的内部，5g 天线组件112设置于该支架的外部，从而避免5g天线散发的热量影响主控制板104的工作，也有利于提高5g天线的稳定性。
39.在一些实施例中，如图1a所示，所述5g天线组件112可以进一步包括两对位于主控制板104两侧或同侧的四个天线。通过设置成对的5g天线，有利于提高信号强度和增加信号发射方向、扩大发射范围。
40.例如，5g天线组件112可以包括5g主天线组件和5g辅天线组件。5g 主天线组件可以包括位于主控制板104两侧或者同侧的支架上的两个5g主天线1122，5g辅天线组件可以包括位于主控制板104两侧或者同侧的支架上的两个5g辅天线1124。如图1a所示，5g主天线组件和5g辅天线组件可以沿主体102的第一方向依次排布。其中，5g主天线1122的通信频率范围可以是700mhz～3ghz，5g辅天线1124的通信频率范围可以是3ghz～6 ghz。由此可见，5g主天线1122的通信频率较低，而5g辅天线1124的通信频率较高，相应地，5g主天线1122抗干扰能量较强，5g辅天线1124的抗干扰能量较弱。对应地，5g主天线1122体积较大，5g辅天线1124的体积较小。
41.在一些实施例中，可以将两个5g主天线1122对称设置在主控制板104 两侧。这样，由于5g主天线1122体积较大，可以很好地利用主控制板104 的最大的两个面的外侧空间，同时，由于5g主天线1122抗干扰能力强，将其设置在主控制板104的两侧，主控制板104对其信号的阻碍较小，例如， 5g主天线1122发出的信号可以绕过主控制板104而向外发射。
42.由于5g辅天线1124抗干扰能力较弱，为了保证其信号不被主控制板 104遮挡，如图2b所示，可以将两个5g辅天线1124对称设置在主控制板 104的虚拟延伸部1042两侧，虚拟延伸部1042为假定主控制板104沿其长度方向延伸而能够形成的延伸部。在一些实施例中，如图1a所示，可以将 wi-fi天线组件108设置在两个5g辅天线1124之间。
43.在一些实施例中，如图1a所示，为了提高紧凑性，蓝牙天线110和wi
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fi天线组件108可以集成为一体，例如，蓝牙天线110可以贴附在wi-fi天线模组上。在一些实施例中，
zigbee天线114的模组和红外模组116也可以集成为一体。
44.在一些实施例中，zigbee天线114和红外模组116可以设置在wi-fi天线组件108的远离主控制板104的一侧。例如，以第一方向为竖直方向为例， zigbee天线114和红外模组116可以设置主体102的顶部。在一些实施例中，zigbee天线114和红外模组116的长度方向可以与主体102的第二方向平行。这样，将体积较大的zigbee天线114和红外模组116横向设置在主体 102的顶部，可以减少zigbee天线114和红外模组116对其他天线布设的阻碍。
45.在一些实施例中，相邻的天线的天线形式可以是不同的，从而可以降低相邻天线之间的信号干扰。
46.例如，如图2c所示，lora天线106的天线形式可以是环形天线形式，其中包括辐射体1062和地线1064。
47.又例如，如图2d所示，wi-fi天线组件108的wi-fi天线的天线形式可以是偶极子天线形式。其中包括第一辐射体1082、第二辐射体1084和地线 1086，第一辐射体1082为2.4ghz频段天线，第二辐射体1084为5ghz频段天线。类似地，蓝牙天线110也可以是偶极子天线形式。
48.再比如，如图2e所示，5g主天线1122的天线形式可以是偶极子天线形式，其中包括辐射体11222和地线11224。如图2f所示，5g主天线1122 的天线形式也可以是平面倒f天线形式(pifa)。在一些实施例中，5g辅天线1124的天线形式可以是环形天线形式。
49.又比如，图2g示出了根据本公开实施例的示例性zigbee天线的俯视结构示意图(以图1a为主视方向进行参照)，zigbee天线114的天线形式可以是平面倒f天线形式(pifa)，其中包括l形辐射体1142和地线1144。
50.可以理解的是，上述各天线所采用的天线形式仅是示例性的，在满足本实施例的思路的前提下，可以对各天线的天线形式进行更改，且不限于上述实施例中给出的天线形式。
51.在一些实施例中，为了降低天线间的信号干扰，可以令天线之间满足一定的距离要求。
52.例如，沿所述第一方向，5g辅天线1124与5g主天线1122的边到边距离范围可以是30～50mm，5g主天线1122与lora天线106的边到边距离范围可以是大于70mm，wi-fi天线组件108的wi-fi天线与5g辅天线1124 的边到边距离范围可以是15～30mm。
53.又比如，沿主控制板104的厚度方向(主体102的第二方向)，wi-fi天线组件108的wi-fi天线与5g辅天线1124的边到边距离范围可以是15～30 mm，5g主天线1122与主控制板104的边到边距离范围可以是大于30mm。
54.再比如，沿所述第一方向，红外模组116与wi-fi天线组件108的wi
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fi天线的边到边距离范围可以是30～50mm。
55.需要说明的是，所述边到边的距离可以是指两个模组靠近彼此最近的边之间的最短距离。可以理解的是，上述各模组间的距离范围仅是示例性的，在满足本实施例的思路的前提下，可以对各模组间的距离范围进行更改，且不限于上述实施例中给出的范围。
56.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如
上所述的本公开的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
57.另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本公开难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本公开难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本公开的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本公开。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
58.尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
59.本公开旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。