本实用新型实施例涉及通信技术领域，特别涉及一种物联网无源中继套件及物联网终端。
背景技术：
随着物联网的发展，越来越多的传统设备、传感器等加装了天线来进行物联信息上报工作，而其中的一些设备工作在封闭空间内，包括但不限于地下室、地下井、弱电井等，在这些场景中，由于实门实墙导致空间损耗较大，信号覆盖较弱，许多物联网终端无法正常工作。
现有技术为解决上述问题，常采用有源直放站或者布放小基站等方式来进行信号放大。但采用有源放大的方法虽然能够解决信号覆盖弱的问题，却极大地增加了设备成本，不利于大规模应用。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供一种物联网无源中继套件及物联网终端，能够以较低成本解决物联网终端在封闭空间无法正常工作的问题。
依据本实用新型实施例的第一方面，提供一种物联网无源中继套件，包括：用于与物联网终端无线连接的耦合天线、用于与网络设备无线连接的回传天线和传输线缆；
所述传输线缆的两端分别与所述耦合天线和所述回传天线连接；
所述耦合天线接收所述物联网终端发送的信号，所述传输线缆将所述信号发送给所述回传天线，所述回传天线向所述网络设备发射所述信号。
可选地，所述耦合天线为全向天线或定向天线，所述回传天线为全向天线或定向天线，所述传输线缆为同轴线缆。
可选地，所述耦合天线包括以下一项或多项：
平面倒f天线pifa、贴片天线、缝隙耦合天线；
所述回传天线包括以下一项或多项：
壁挂天线、对数周期天线、八木天线。
可选地，所述pifa包括：接地平面和辐射单元；
所述接地平面与所述辐射单元之间设置同轴馈线和短路板；
所述同轴馈线与所述同轴线缆连接。
可选地，所述辐射单元的形状为矩形，且所述辐射单元相邻两侧边的长度之和为41至93毫米。
可选地，所述短路板与所述辐射单元的任意一条侧边平行，且所述短路板的宽度不超过所述侧边的宽度。
可选地，所述辐射单元与所述接地平面之间的距离为7至100毫米。
可选地，所述传输线缆与所述耦合天线连接的一端设置第一阻抗，所述传输线缆与所述回传天线连接的一端设置第二阻抗，所述第一阻抗与所述第二阻抗的阻抗值相同。
依据本实用新型实施例的第二方面，提供一种物联网终端，包括终端天线，所述物联网终端还包括如第一方面所述的物联网无源中继套件，所述物联网无源中继套件接收所述终端天线发送的信号，并将所述信号发送给网络设备。
可选地，所述物联网无源中继套件中的耦合天线贴设在所述终端天线上，所述耦合天线与所述终端天线之间设置绝缘材料，所述耦合天线的最大辐射方向与所述终端天线的最大辐射方向相对。
本实用新型实施例中，通过耦合天线将物联网终端的信号耦合出来，并通过传输线缆将该信号发送给回传天线，由该回传天线向网络设备发射信号，解决了物联网终端在封闭空间中无法正常工作的问题。同时，天线与线缆均为无源元器件，可靠性高且成本低，有利于大规模应用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例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实用新型的一些实施例，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。
图1为本实用新型实施例提供的物联网无源中继套件示意图之一；
图2为本实用新型实施例提供的应用场景示意图；
图3为本实用新型实施例提供的物联网无源中继套件示意图之二；
图4为本实用新型实施例提供的物联网无源中继套件的仿真模型示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本实用新型实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将相同名称区分开来，而不是暗示这些名称之间的关系或者顺序。
参见图1，本实用新型实施例提供一种物联网无源中继套件，包括：耦合天线1、回传天线2和传输线缆3，传输线缆3的两端分别与耦合天线1和回传天线2连接。
上述耦合天线1用于与物联网终端4无线连接，上述回传天线2用于与网络设备(图中未示出)无线连接。
在本实用新型实施例中，耦合天线1接收物联网终端4发送的信号，传输线缆3将信号发送给回传天线2，回传天线2向网络设备发射信号。通过耦合天线1将物联网终端4的信号能量耦合出来，通过传输线缆3将该信号传输到回传天线2，由回传天线2将该信号发射出去。
需要说明的是，在实际应用场景中，耦合天线1需紧贴物联网终端4的终端天线，且耦合天线1的最大辐射方向与该终端天线的最大辐射方向相对，以保证将终端天线的信号耦合出来；回传天线2需设置在封闭环境边缘，且最大辐射方向对准网络设备，例如：最近的宏站，以保证信号能够发送给网络设备；传输线缆3的长度至少为物联网终端到可安装回传天线2的信号强点之间的距离，且传输线缆3两端的接口要与两端天线的馈线一致。
通过优化使耦合天线与物联网终端内置天线的传输系数s21达到最大，将封闭空间严重的反射、散射、墙体吸收、路径损耗等转换为较小的耦合损耗和线缆损耗，增强了井下的信号覆盖。
本实用新型实施例采用“耦合天线-传输线缆-回传天线”的级联结构，三个环节配置自由度高，不限定天线的结构，部署时根据实际环境选择性能、构造合适的设备；
所用装置均为无源元器件，无源元器件具有以下特点：
(1)自身或消耗电能、或把电能转变为不同形式的其他能量；
(2)只需输入信号，不需要外加电源就能正常工作。
因此采用无源元器件不需内置电池、数字电路、有源放大器、芯片等器件，使设备成本和维护成本更低。
在一些具体实施方式中，耦合天线1可以为全向天线，例如：平面倒f天线(planarinverted-fantena，pifa)、贴片天线、缝隙耦合天线等，由金属辐射单元、馈电网络、匹配结构和绝缘封装支撑结构组成，采用全向天线结构，最大程度上耦合物联网终端发出的信号；
回传天线2可以为定向天线，例如：壁挂天线、对数周期天线、八木天线等，由金属辐射单元、馈电网络、反射板、匹配结构和绝缘封装结构支撑结构组成，采用定向天线结构，向网络设备定向发射信号，提高信号的发射效率。
传输线缆3可以为同轴线缆，同轴线缆具有安装成本低，维护成本低，安装简单、易扩充的优点。
下面结合具体示例，对本实用新型提供的物联网无源中继套件作进一步描述。
参见图2，以物联网终端4为井下水表为例，井下水表内置天线是用于物联网信息交互的重要装置，现常用的水表内置天线为螺旋单极子天线，由于天线设计的问题和井底到外界的传播损耗导致井下的信号覆盖较弱，最终使得物联网水表无法正常工作。
在本实用新型实施例中，耦合天线1为pifa，回传天线2为壁挂天线。通过仿真和优化设计使外接pifa与井下水表的螺旋单极子天线匹配，即时pifa和单极子天线驻波比最小，同时水表天线的信号最大限度地耦合到传输线缆中，即使传输系数s21最大化，进而传输到壁挂天线。
具体地，参见图3，图中示出一种外接天线的具体结构。其中回传天线2为壁挂天线，其外部可以为abs绝缘外壳，内部的辐射单元可以由偶极子构成，该偶极子长度为半波长，例如对于工作在900mhz的nb-iot终端来说，波长为1/3米，后端为矩形金属反射板。
传输线缆3的长度可视具体场景而定，一般与封闭环境长度相当。
耦合天线1为pifa，包括：接地平面11和辐射单元12；接地平面11与辐射单元12之间设置同轴馈线13和短路板14；该同轴馈线13与同轴线缆，即传输线缆3连接。
上述部件的尺寸可基于实际应用场景进行调整，具体可通过以下公式进行设置：
其中，c为真空光速，l1为辐射单元12的宽度，l2为辐射单元12的长度，w为短路板14的宽度，h为短路板14的高度。
在一些具体实施方式中，辐射单元12的形状为矩形，且辐射单元12相邻两侧边的长度之和为41至93毫米；
短路板14与辐射单元12的任意一条侧边平行，且短路板14的宽度不超过该侧边的宽度。图3示出了短路板14与辐射单元12的宽度方向平行，该该短路板14的宽度不超过辐射单元12的宽度，即w不大于l1。
辐射单元12与接地平面11之间的距离，即短路板14的高度为7至100毫米。
在一些具体实施方式中，传输线缆3与耦合天线1连接的一端设置第一阻抗31，传输线缆3与回传天线2连接的一端设置第二阻抗32，该第一阻抗31与第二阻抗32的阻抗值相同。在实际应用过程中，第一阻抗31与第二阻抗32设置为与传输线缆3阻抗一致，具体阻抗值随传输线缆3而定，可选用50ω。
参见图4，图中示出物联网无源中继套件的仿真模型，其中第一端口1表示物联网终端天线的馈电点，根据信号源设计的耦合天线经过匹配，令第一端口1到第二端口2的传输系数s21最大化，将较大的自由空间路径损耗转换为较小的耦合损耗和线缆损耗，增强信号覆盖。经测试，在3米深度的井下应用场景中，采用本实用新型实施例的物联网无源中继套件，可使实测信号强度较之前提升10～12db。
本实用新型实施例还提供一种物联网终端，包括终端天线，该物联网终端还包括如上述的物联网无源中继套件，该物联网无源中继套件接收终端天线发送的信号，并将信号发送给网络设备。
具体地，物联网无源中继套件中的耦合天线贴设在终端天线上，耦合天线与终端天线之间设置绝缘材料，耦合天线的最大辐射方向与终端天线的最大辐射方向相对，以确保耦合天线对物联网终端的信号的最大化耦合。
本实用新型实施例中，通过耦合天线将物联网终端的信号耦合出来，并通过传输线缆将该信号发送给回传天线，由该回传天线向网络设备发射信号，解决了物联网终端在封闭空间中无法正常工作的问题。同时，天线与线缆均为无源元器件，可靠性高且成本低，有利于大规模应用。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
1.一种物联网无源中继套件，其中，包括：用于与物联网终端无线连接的耦合天线、用于与网络设备无线连接的回传天线和传输线缆；
所述传输线缆的两端分别与所述耦合天线和所述回传天线连接；
所述耦合天线接收所述物联网终端发送的信号，所述传输线缆将所述信号发送给所述回传天线，所述回传天线向所述网络设备发射所述信号。
2.根据权利要求1所述的物联网无源中继套件，其中，所述耦合天线为全向天线或定向天线，所述回传天线为全向天线或定向天线，所述传输线缆为同轴线缆。
3.根据权利要求2所述的物联网无源中继套件，其中，
所述耦合天线包括以下一项或多项：
平面倒f天线pifa、贴片天线、缝隙耦合天线；
所述回传天线包括以下一项或多项：
壁挂天线、对数周期天线、八木天线。
4.根据权利要求3所述的物联网无源中继套件，其中，所述pifa包括：接地平面和辐射单元，所述接地平面与所述辐射单元之间设置同轴馈线和短路板，所述同轴馈线与所述同轴线缆连接。
5.根据权利要求4所述的物联网无源中继套件，其中，所述辐射单元的形状为矩形，且所述辐射单元相邻两侧边的长度之和为41至93毫米。
6.根据权利要求5所述的物联网无源中继套件，其中，所述短路板与所述辐射单元的任意一条侧边平行，且所述短路板的宽度不超过所述侧边的宽度。
7.根据权利要求5所述的物联网无源中继套件，其中，所述辐射单元与所述接地平面之间的距离为7至100毫米。
8.根据权利要求1所述的物联网无源中继套件，其中，所述传输线缆与所述耦合天线连接的一端设置第一阻抗，所述传输线缆与所述回传天线连接的一端设置第二阻抗，所述第一阻抗与所述第二阻抗的阻抗值相同。
9.一种物联网终端，包括终端天线，其中，所述物联网终端还包括如权利要求1至8任一项所述的物联网无源中继套件，所述物联网无源中继套件接收所述终端天线发送的信号，并将所述信号发送给网络设备。
10.根据权利要求9所述的物联网终端，其中，所述物联网无源中继套件中的耦合天线贴设在所述终端天线上，所述耦合天线与所述终端天线之间设置绝缘材料，所述耦合天线的最大辐射方向与所述终端天线的最大辐射方向相对。
技术总结