一种缝隙天线系统和智能灯泡系统的制作方法

本发明涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种缝隙天线系统和智能灯泡系统。

背景技术：

随着智能家居的发展，照明系统的智能化控制也成为现代日常生活的需求，智能灯泡应运而生。采用嵌入式物联网核心技术，将智能控制模块嵌入到普通灯泡中，形成智能灯泡，从而依托云服务平台支撑，通过终端上的照明应用与智能控制模块进行信息交互，即可实现对智能灯泡的智能化控制。

然而，在实施本发明过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：现有的智能灯泡的结构设计中，智能灯泡内部的天线模块为单独设计，为保证天线的辐射不会被金属材质的灯板、灯座屏蔽，智能灯泡的天线板通常需要伸出灯板一定的高度，这部分的结构凸起会影响灯泡的照明效果，同时，天线模块的空间需求过大，也会造成智能灯泡的内部环境更加复杂。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种缝隙天线系统和智能灯泡系统，其能实现照明与天线辐射的功能集成，以充分利用智能灯泡的内部空间，并有效提高灯泡的照明效果。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种缝隙天线系统，包括：天线缝隙和馈电模块；

所述天线缝隙开设于智能灯泡的发光电路模块的电路板上，且所述天线缝隙位于所述馈电模块的耦合馈电范围内；

所述馈电模块与所述智能灯泡的中的无线通信模块连接。

作为上述方案的改进，所述天线缝隙的缝隙宽度远小于一个波长，且缝隙长度为四分之一个波长左右。

作为上述方案的改进，所述天线缝隙的缝隙宽度远小于一个波长，且缝隙长度为二分之一个波长左右。

作为上述方案的改进，所述馈电模块包括与所述无线通信模块连接的pcb电路单元，以及印制在所述pcb电路单元上的耦合馈电单元。

作为上述方案的改进，所述馈电模块包括印制在所述无线通信模块上的耦合馈电单元。

作为上述方案的改进，所述馈电模块包括与所述无线通信模块连接的金属探针。

本发明实施例还提供了一种智能灯泡系统，包括：

灯泡本体，所述灯泡本体内设置有电源模块、发光电路模块、无线通信模块和缝隙天线系统；所述缝隙天线系统包括天线缝隙和馈电模块；

所述电源模块分别与所述发光电路模块和所述无线通信模块连接，所述无线通信模块与所述馈电模块连接；

所述发光电路模块的电路板上开设所述天线缝隙，且所述天线缝隙位于所述馈电模块的耦合馈电范围内。

作为上述方案的改进，所述天线缝隙的缝隙宽度远小于一个波长，且缝隙长度为四分之一个波长左右。

作为上述方案的改进，所述天线缝隙的缝隙宽度远小于一个波长，且缝隙长度为二分之一个波长左右。

作为上述方案的改进，所述馈电模块包括与所述无线通信模块连接的pcb电路单元，以及印制在所述pcb电路单元上的耦合馈电单元。

作为上述方案的改进，所述馈电模块包括印制在所述无线通信模块上的耦合馈电单元。

作为上述方案的改进，所述馈电模块包括与所述无线通信模块连接的金属探针。

作为上述方案的改进，所述智能灯泡系统还包括散热件；所述散热件贴合于所述发光电路模块的表面；且所述散热件上开设有与所述天线缝隙大小相同的缝隙。

作为上述方案的改进，所述馈电模块位于所述发光电路模块与所述灯泡本体的底部之间。

与现有技术相比，本发明公开的一种缝隙天线系统和智能灯泡系统，所述缝隙天线系统包括天线缝隙和馈电模块；所述天线缝隙开设于智能灯泡的发光电路模块的电路板上，且所述天线缝隙位于所述馈电模块的耦合馈电范围内；所述馈电模块与所述智能灯泡的中的无线通信模块连接。采用本发明实施例的技术手段，缝隙天线系统具有轮廓低、重量轻、加工简单、易于与物体共形的特点，通过在智能灯泡内部设置缝隙天线系统，使得智能灯泡的发光电路模块能实现照明与天线辐射的功能集成，无需单独增加天线板，能够有效节省天线系统的物料成本和装配难度，有效减少了天线模块的使用空间，实现对智能灯泡的内部空间的充分利用。并且，能够较好地兼顾天线的辐射效率和智能灯泡的照明效果。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种缝隙天线系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的第一种缝隙天线的结构示意图；

图3是本发明实施例三提供的第二种缝隙天线的结构示意图；

图4是本发明实施例四提供的第一种馈电模块的结构示意图；

图5是本发明实施例五提供的第二种馈电模块的结构示意图；

图6是本发明实施例六提供的第三种馈电模块的结构示意图；

图7是本发明实施例七提供的一种智能灯泡系统的结构示意图；

图8是本发明实施例中缝隙天线系统的散射参数的曲线示意图；

图9是本发明实施例中缝隙天线系统的天线效率的曲线示意图；

图10(a)是本发明实施例中智能灯泡系统的坐标示意图；

图10(b)是本发明实施例中缝隙天线系统的xoy面天线方向示意图；

图10(c)是本发明实施例中缝隙天线系统的xoz面天线方向示意图；

图10(d)是本发明实施例中缝隙天线系统的yoz面天线方向示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明实施例一提供的一种缝隙天线系统的结构示意图，其中，图1(a)为侧视图，图1(b)为俯视图。本发明实施例一提供的一种缝隙天线系统100，包括：天线缝隙110和馈电模块120。

所述天线缝隙110开设于智能灯泡的发光电路模块的电路板上，且所述天线缝隙110位于所述馈电模块120的耦合馈电范围内；所述馈电模块120与所述智能灯泡的中的无线通信模块连接。

在本发明实施例中，所述缝隙天线系统100可应用于智能灯泡中，在所述智能灯泡中，设置有用于实现照明功能的发光电路模块，以及用于实现通信控制功能的无线通信模块。在一种实施方式下，所述发光电路模块为led灯和灯板的组合结构，所述无线通信模块为wifi板。

所述缝隙天线系统100中的天线缝隙110开设于所述灯板上，所述馈电模块120与所述wifi板连接，并且，所述馈电模块120的安设位置需靠近所述天线缝隙110，从而使得所述天线缝隙110能够被所述馈电模块120通过耦合的方式激励。

本发明实施例提供的缝隙天线系统100的工作原理为：所述智能灯泡中的wifi板在电源供电状态下生成电信号，并传递至所连接的馈电模块120上。所述馈电模块120通过耦合馈电的方式对所述天线缝隙110进行馈电，以使所述天线缝隙110受到激励，向外辐射电磁波。

可以理解地，所述发光电路模块还可以是其他类型的发光源和电路板的组合，所述无线通信模块还可以是蓝牙、zigbee等信号构成的通信模块，均不影响本发明取得的有益效果。

本发明实施例一提供了一种缝隙天线系统，包括天线缝隙和馈电模块；所述天线缝隙开设于智能灯泡的发光电路模块的电路板上，且所述天线缝隙位于所述馈电模块的耦合馈电范围内；所述馈电模块与所述智能灯泡的中的无线通信模块连接。采用本发明实施例的技术手段，缝隙天线系统具有轮廓低、重量轻、加工简单、易于与物体共形的特点，通过将智能灯泡的天线模块设置为缝隙天线系统，使得智能灯泡的发光电路模块能实现照明与天线辐射的功能集成，无需单独增加天线板，能够有效节省天线系统的物料成本和装配难度，并且，有效减少了天线模块的使用空间，实现对智能灯泡的内部空间的充分利用。

作为一种优选的实施方式，参见图2，是本发明实施例二提供的第一种缝隙天线的结构示意图。本发明实施例二在实施例一的基础上实施，所述天线缝隙110的缝隙宽度远小于一个波长，且缝隙长度为四分之一个波长左右。

在本发明实施例中，将所述天线缝隙110设计为开路缝隙的结构，也即通过在所述发光电路模块上开槽至电路板的尽头，长度约为四分之一个波长。

可以理解地，可以设置所述天线缝隙的长度为四分之一个波长，也可以通过设置一个预设长度，并将所述天线缝隙的长度设置为处于四分之一个波长加减所述预设长度所形成的长度范围内，均不影响本发明取得的有益效果。

作为另一种优选的实施方式，参见图3，是本发明实施例三提供的第二种缝隙天线的结构示意图。本发明实施例三在实施例一的基础上实施，所述天线缝隙110的缝隙宽度远小于一个波长，且缝隙长度为二分之一个波长左右。

在本发明实施例中，将所述天线缝隙110设计为短路缝隙的结构，也即通过在所述发光电路模块上的中部开槽，长度约为二分之一个波长。

可以理解地，可以设置所述天线缝隙的长度为二分之一个波长，也可以通过设置一个预设长度，并将所述天线缝隙的长度设置为处于二分之一个波长加减所述预设长度所形成的长度范围内，均不影响本发明取得的有益效果。

可以理解地，本发明实施例的天线缝隙包括但不限于开路缝隙结构和短路缝隙结构，其他能够加载于智能灯泡的发光电路模块上的天线缝隙结构，均在本发明的保护范围之内。

进一步地，作为一种优选的实施方式，参见图4，是本发明实施例四提供的第一种馈电模块的结构示意图。本发明实施例四可以在实施例一至三任一个实施例的基础上实施，所述馈电模块120包括与所述无线通信模块连接的pcb电路单元，以及印制在所述pcb电路单元上的耦合馈电单元。

在本发明实施例中，将所述馈电模块120设置为pcb插件馈电的结构，通过在所述无线通信模块，例如wifi板上设置一块pcb板，在所述pcb板上印制耦合馈电单元，例如耦合天线结构，并且，所述pcb板靠近所述天线缝隙110，从而实现对所述天线缝隙110的耦合馈电。

采用本发明实施例，通过在wifi板上插置印制有耦合天线结构的pcb板，以实现耦合馈电功能，能够不改变原有智能灯泡的内部组件结构，且改造方法简便，易于操作。

作为另一种优选的实施方式，参见图5，是本发明实施例五提供的第二种馈电模块的结构示意图。发明实施例五可以在实施例一至三任一个实施例的基础上实施，所述馈电模块120包括印制在所述无线通信模块上的耦合馈电单元。

在本发明实施例中，将所述馈电模块120设置为板载微带馈电的结构。通过在所述无线通信模块，例如wifi板上印制耦合天线结构，并将所述无线通信模块靠近于天线缝隙110所在的电路板，通过无线通信模块实现对所述天线缝隙110的直接耦合馈电。

采用本发明实施例，通过直接在wifi板上印制耦合天线结构，以实现耦合馈电功能，仅需要对wifi板的结构和位置进行较小的改动，改造方法简便，且更加节省天线模块的使用空间。

作为另一种优选的实施方式，参见图6，是本发明实施例六提供的第三种馈电模块的结构示意图。发明实施例六可以在实施例一至三任一个实施例的基础上实施，所述馈电模块120包括与所述无线通信模块连接的金属探针。

在本发明实施例中，将所述馈电模块120设置为金属探针馈电的结构。通过在所述无线通信模块，例如wifi板上插置一金属探针，所述金属探针的一头靠近所述天线缝隙110，从而实现对所述天线缝隙110的耦合馈电。

采用本发明实施例，通过在wifi板上插置金属探针实现耦合馈电功能，能够不改变原有智能灯泡的内部组件结构，且改造方法简便，易于操作，并能有效节省天线模块的使用空间。

本发明实施例提供了一种缝隙天线系统，包括天线缝隙和馈电模块；所述天线缝隙开设于智能灯泡的发光电路模块的电路板上，且所述天线缝隙位于所述馈电模块的耦合馈电范围内；所述馈电模块与所述智能灯泡的中的无线通信模块连接。其中，所述天线缝隙可设置为开路缝隙或短路缝隙的结构，所述馈电模块可设置为pcb插件馈电、板载微带馈电或金属探针馈电的结构，采用本发明实施例的技术手段，缝隙天线系统的配置方式灵活多样，且具有轮廓低、重量轻、加工简单、易于与物体共形的特点，通过智能灯泡的发光电路模块能实现照明与天线辐射的功能集成，无需单独增加天线板，能够有效节省天线系统的物料成本和装配难度，并且，有效减少了天线模块的使用空间，实现对智能灯泡的内部空间的充分利用。

参见图7，是本发明实施例七提供的一种智能灯泡系统的结构示意图。本发明实施例七提供了一种智能灯泡系统200，包括：

灯泡本体，所述灯泡本体内设置有电源模块210、发光电路模块220、无线通信模块230和缝隙天线系统240；所述缝隙天线系统240包括天线缝隙241和馈电模块242；

所述电源模块210分别与所述发光电路模块220和所述无线通信模块230连接，所述无线通信模块230与所述馈电模块242连接；所述发光电路模块220的电路板上开设所述天线缝隙241，且所述天线缝隙241位于所述馈电模块242的耦合馈电范围内。

优选地，所述馈电模块位于所述发光电路模块与所述灯泡本体的底部之间。

在本发明实施例中，所述发光电路模块220用于实现照明功能，作为举例，所述发光电路模块为led灯和灯板的组合结构。所述无线通信模块230用于实现通信控制功能，作为举例，所述无线通信模块为wifi板。

所述电源模块210设置于所述灯泡本体的底部，通过与智能灯泡的底座相连，实现对发光电路模块220和无线通信模块230的供电。

所述天线缝隙241开设于所述发光电路模块220的电路板上，所述馈电模块242与所述无线通信模块230连接，并且，所述馈电模块242的安设位置需靠近所述天线缝隙241，从而使得所述天线缝隙241能够被所述馈电模块242通过耦合的方式激励。

本发明实施例提供的智能灯泡系统200的工作原理为：所述电源模块210对发光电路模块220和无线通信模块230进行供电，以使所述发光电路模块220实现照明功能，所述无线通信模块230在电源供电状态下生成电信号，并传递至所连接的馈电模块242上。所述馈电模块242通过耦合馈电的方式对所述天线缝隙241进行馈电，以使所述天线缝隙241受到激励，向外辐射电磁波。

由此可见，本发明实施例中的电源板-wifi板-馈电模块是电源驱动信号的过程，馈电模块是将电信号由wifi板传递到天线缝隙的一个过渡结构，通过不接触式的馈电方式实现能量的传导，以使天线缝隙产生辐射。

参见图8～9，图8是本发明实施例中缝隙天线系统的散射参数的曲线示意图，图9是本发明实施例中缝隙天线系统的天线效率的曲线示意图，图10是本发明实施例中缝隙天线系统的天线方向示意图。采用本发明实施例的智能灯泡系统，缝隙天线在2.3～2.7ghz频段内散射参数(s参数)小于-10db，带宽大于400mhz，匹配度良好。缝隙天线在需求频段2.4～2.5ghz范围内的仿真辐射效率能达到90％以上，远超现有的智能灯泡的天线的辐射效率。并且，缝隙天线的主要辐射方向在z轴的正负方向，与灯板的法线方向一致。由于灯板的法线朝向为智能灯泡的照明方向，不存在金属遮挡，因而缝隙天线的辐射方向与灯板的法线方向一致能够更利于电磁波的辐射，因此，该辐射方向与灯泡的安装使用方式相契合，环境依赖度低，且能适应多种不同的插座。

采用本发明实施例的技术手段，缝隙天线系统具有轮廓低、重量轻、加工简单、易于与物体共形的特点，通过将智能灯泡的天线模块设置为缝隙天线系统，使得智能灯泡的发光电路模块能实现照明与天线辐射的功能集成，从而能够充分利用智能灯泡的内部空间。另外，由于天线模块的电路部分完全处于灯板之下，相比于现有技术中将天线模块设置为位于灯板之上的凸起结构的方案，本方案不会影响灯泡的照明效果；而相比于现有技术中将天线模块设置于灯板之下的灯杯内部，易导致金属结构的灯板对天线模块的电磁波辐射造成屏蔽的方案，本发明实施例将灯板直接复用为天线，能够较好地保证天线的辐射效率。并且，由于本发明实施例的缝隙天线的辐射方向与灯板法线方向一致，更有利于电磁波的辐射，进一步保证天线的辐射效率。

优选地，在第一种实施方式下，所述天线缝隙241的缝隙宽度远小于一个波长，且缝隙长度为四分之一个波长左右。

在第二种实施方式下，所述天线缝隙241的缝隙宽度远小于一个波长，且缝隙长度为二分之一个波长左右。

优选地，在第一种实施方式下，所述馈电模块242包括与所述无线通信模块230连接的pcb电路单元，以及印制在所述pcb电路单元上的耦合馈电单元。

在第二种实施方式下，所述馈电模块242为印制在所述无线通信模块上的耦合馈电单元。

在第三种实施方式下，所述馈电模块242包括与所述无线通信模块连接的金属探针。

采用本发明实施例的技术手段，在所述智能灯泡系统中内部设置缝隙天线系统，包括天线缝隙和馈电模块，所述天线缝隙可设置为开路缝隙或短路缝隙的结构，所述馈电模块可设置为pcb插件馈电、板载微带馈电或金属探针馈电的结构，本发明实施例的缝隙天线系统的配置方式灵活多样，且具有轮廓低、重量轻、加工简单、易于与物体共形的特点。

作为优选的实施方式，所述智能灯泡系统200还包括散热件250；所述散热件250贴合于所述发光电路模块220的表面；且所述散热件250上开设有与所述天线缝隙大小相同的缝隙。

采用本发明实施例的技术手段，通过在散热件上开设于所述天线缝隙大小形状相同的缝隙，从而在实现智能灯泡系统的散热功能的基础上，不会对缝隙天线系统的电磁波辐射造成遮挡，保证了天线的辐射效率。

本发明实施例二提供了一种智能灯泡系统，包括灯泡本体，所述灯泡本体内设置有电源模块、发光电路模块、无线通信模块和缝隙天线系统；所述缝隙天线系统包括天线缝隙和馈电模块；所述电源模块分别与所述发光电路模块和所述无线通信模块连接，所述无线通信模块与所述馈电模块连接；所述发光电路模块的电路板上开设所述天线缝隙，且所述天线缝隙位于所述馈电模块的耦合馈电范围内。本发明能通过智能灯泡内部的发光电路模块实现照明与天线辐射的功能集成，以充分利用智能灯泡的内部空间，并能够有效兼顾天线的辐射效果和智能灯泡的照明效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。