板載PCB天線的2450MHz射頻模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種PCB電路板，尤其涉及一種板載PCB天線的2450MHz射頻模塊。本發(fā)明的板載PCB天線的2450MHz射頻模塊，包括PCB基板，PCB基板上設(shè)有射頻收發(fā)模塊、平衡-不平衡電路、天線、天線增益模塊，射頻收發(fā)模塊通過平衡-不平衡電路與天線增益模塊連接，天線增益模塊連接天線。本發(fā)明的PCB板載2450MHz的射頻天線模塊，改變單元數(shù)目，實現(xiàn)不同的增益，該天線具有效率高、性能穩(wěn)定可靠、成本低等特點。
【專利說明】板載PCB天線的2450MHz射頻模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種PCB電路板，尤其涉及一種板載PCB天線的2450MHz射頻模塊?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]PCB (Printed Circuit Board,印刷電路板)作用一般包括:1.提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機械支撐；2.實現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接(信號傳輸)或電絕緣。提供所要求的電氣特性，如特性阻抗等。
[0003]天線是一種轉(zhuǎn)能器。發(fā)射時，它把發(fā)射機的高頻電流轉(zhuǎn)化為空間電磁波；接收時，它又把從空間截獲的電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流送入接收機。對于設(shè)計一個應(yīng)用于無線傳感網(wǎng)或有源RFID類型的小功率、短距離無線收發(fā)設(shè)備，天線設(shè)計是其中的重要部分。良好的天線系統(tǒng)可以使通信距離達(dá)到最佳狀態(tài)。天線的種類很多，在低于3GHz頻率的射頻系統(tǒng)中，常用的天線種類包括彈簧天線，棒狀天線、定向天線、八木天線及PCB天線等?，F(xiàn)在采用PCB印刷板(印刷電路板)作為輻射單元結(jié)構(gòu)中，其采用實心平面型振子臂，存在以下問題:增益偏低、帶寬偏窄、剖面偏高、三階互調(diào)指標(biāo)不理想，這些問題導(dǎo)致服務(wù)區(qū)內(nèi)的通訊質(zhì)量得不到保障。
[0004]衡量天線性能的主要指標(biāo)是天線方向性參數(shù)和天線增益參數(shù)，其中:方向性參數(shù)代表不同的天線有不同的方向圖，為表示它們集中輻射的程度，方向圖的尖銳程度，我們引入方向性參數(shù)。理想的點源天線輻射沒有方向性，在各方向上輻射強度相等，方向是個球體。我們以理想的點源天線作為標(biāo)準(zhǔn)與實際天線進(jìn)行比較，在相同的輻射功率某天線產(chǎn)生于某點的電場強度平方E2與理想的點源天線在同一點產(chǎn)生的電場強度的平方E02的比值稱為該點的方向性參數(shù)D=E2/E02。
[0005]天線增益:增益和方向性系數(shù)同是表征輻射功率集中程度的參數(shù)，但兩者又不盡相同。增益是在同一輸出功率條件下加以討論的，方向性系數(shù)是在同一輻射功率條件下加以討論的。由于天線各方向的輻射強度并不相等，天線的方向性系數(shù)和增益隨著觀察點的不同而變化，但其變化趨勢是一致的。一般地，在實際應(yīng)用中，取最大輻射方向的方向性系數(shù)和增益作為天線的方向性系數(shù)和增益。
[0006]在小功率、短距離的無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)或有源RFID系統(tǒng)中，因為產(chǎn)品的體積小，需要一個體系小、價格低廉、通信距離盡可能遠(yuǎn)的天線設(shè)計，PCB天線在上述天線種類中體積小、制作成本低，但是通信距離普遍小于其它天線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種板載PCB天線的2450MHz射頻模塊，其有效增加天線增益，提高射頻模塊在無線傳感網(wǎng)和有源RFID系統(tǒng)中的通信距離。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:其包括PCB基板，PCB基板上設(shè)有射頻收發(fā)模塊、平衡-不平衡電路、天線、天線增益模塊，射頻收發(fā)模塊通過平衡-不平衡電路與天線增益模塊連接，天線增益模塊連接天線。[0009]平衡-不平衡電路(又叫巴倫Balun，是平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器的英文音譯)，原理是按天線理論，偶極天線屬平衡型天線，而同軸電纜屬不平衡傳輸現(xiàn)，若將其直接連接，則同軸電纜的外皮就有高頻電流流過(按同軸電纜傳輸原理,高頻電流應(yīng)在電纜內(nèi)部流動,外皮是屏蔽層，是沒有電流的)，這樣一來，就會影響天線的輻射(可以想象成電纜的屏蔽層也參與了電波的輻射)因此，就要在天線和電纜之間加入平衡不平衡轉(zhuǎn)換器，把流入電纜屏蔽層外部的電流扼制掉，也就是說把從振子流過電纜屏蔽層外皮的高頻電流截斷。
[0010]優(yōu)選地，天線增益模塊為月牙形金屬片，月牙形金屬片含銅量大于90%。
[0011]波長的計算方法:頻率=波速/波長，波速為光速:300000000m/s，頻率為2450MHz的話，則波長等于0.1224米。
[0012]月牙形金屬片的外弧半徑為0.191cm，外弧兩端點之間的夾角為11.7°，月牙形金屬片的內(nèi)弧半徑為0.489cm,外弧與內(nèi)弧之間的最大厚度為0.02cm。
[0013]經(jīng)過月牙形金屬片外弧中心的半徑延長線與經(jīng)過月牙形金屬片內(nèi)弧中心的半徑延長線之間的夾角為5.9°。
[0014]月牙形金屬片的外弧面凸出于PCB基板平面且垂直于PCB基板平面；月牙形金屬片的內(nèi)弧貼在PCB基板平面上。月牙形金屬片的底面平鋪在PCB基板上，另一面內(nèi)弧與外弧之間凸出于PCB基板且圓滑過渡。
[0015]所述的射頻收發(fā)模塊采用TICC2500型號。
[0016]本發(fā)明的PCB板載2450MHz的射頻天線模塊，改變單元數(shù)目，實現(xiàn)不同的增益，該天線具有效率高、性能穩(wěn)定可靠、成本低等特點。通過增加一個低成本的組件，有效增加天線增益，提高射頻模塊在無線傳感網(wǎng)和有源RFID系統(tǒng)中的通信距離。有效改善PCB天線的遠(yuǎn)場方向的均勻?qū)ΨQ性，并具備通過自耦合區(qū)加感走線的參數(shù)調(diào)整獲得對天線頻率、尺寸、增益、方向的調(diào)整能力，從而更好地適用便攜式終端設(shè)備對內(nèi)置天線復(fù)雜多變的布局要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的增益模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1_月牙形金屬片；2-內(nèi)??；3-外弧。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，本發(fā)明的PCB板載2450MHz的射頻天線模塊包括PCB基板，PCB基板上設(shè)有射頻收發(fā)模塊、平衡-不平衡電路、天線、天線增益模塊，射頻收發(fā)模塊通過平衡-不平衡電路與天線增益模塊連接，天線增益模塊連接天線。
[0021]如圖2所示，天線增益模塊為月牙形金屬片1，其含銅量大于90%。
[0022]月牙形金屬片I的外弧半徑為0.191cm，外弧兩端點之間的夾角為11.7°，月牙形金屬片的內(nèi)弧半徑為0.489cm,外弧與內(nèi)弧之間的最大厚度為0.02cm。
[0023]經(jīng)過月牙形金屬片I外弧中心的半徑延長線與經(jīng)過月牙形金屬片內(nèi)弧中心的半徑延長線之間的夾角為5.9°。
[0024]月牙形金屬片I的外弧面凸出于PCB基板平面且垂直于PCB基板平面；月牙形金屬片I的內(nèi)弧貼在PCB基板平面上。月牙形金屬片I的底面平鋪在PCB基板上，另一面內(nèi)弧2與外弧3之間凸出于PCB基板且圓滑過渡。
[0025]所述的射頻收發(fā)模塊采用TICC2500型號。
[0026]實施例1
[0027]在倉儲有源RFID設(shè)別系統(tǒng)中，每個倉庫一般分為貨物堆放區(qū)和過道，過道中可以讓叉車通行，叉車上安裝的射頻模塊可以和每件貨物上掛載一個射頻模塊通信，實現(xiàn)快速盤點和找貨的功能；在未實施本發(fā)明前，過道內(nèi)的叉車上的射頻模塊只能和20m之內(nèi)的掛載在貨物上的射頻模塊通信，采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，由于天線增益增加，有效的增加了通信距離，叉車上安裝的射頻模塊可以和30m以內(nèi)的模塊進(jìn)行通信，使該系統(tǒng)可以適應(yīng)更大和更聞的倉庫。
[0028]實施例2
[0029]在校園學(xué)生定位RFID識別系統(tǒng)中，學(xué)生佩戴包含射頻模塊的?；眨趯W(xué)校范圍內(nèi)安裝固定的射頻模塊，通過2個模塊之間的通信，可以確定學(xué)生的所處的的位置，在未實施本發(fā)明前，在樓道每50m需要安裝一個射頻模塊，在實施本發(fā)明的技術(shù)方案后，由于學(xué)生佩戴的包含射頻模塊的?；盏奶炀€增益增加，可以和更遠(yuǎn)的固定模塊進(jìn)行通信，故樓道內(nèi)只需要75m增加安裝一個射頻模塊，有效降低了成本。
【權(quán)利要求】
1.一種板載PCB天線的2450MHz射頻模塊，包括PCB基板，其特征在于，PCB基板上設(shè)有射頻收發(fā)模塊、平衡-不平衡電路、天線、天線增益模塊，射頻收發(fā)模塊通過平衡-不平衡電路與天線增益模塊連接，天線增益模塊連接天線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板載PCB天線的2450MHz射頻模塊，其特征在于，天線增益模塊為月牙形金屬片(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的板載PCB天線的2450MHz射頻模塊，其特征在于，月牙形金屬片(I)的外弧半徑為0.191cm，外弧兩端點之間的夾角為11.7°，月牙形金屬片的內(nèi)弧半徑為0.489cm,外弧與內(nèi)弧之間的最大厚度為0.02cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的板載PCB天線的2450MHz射頻模塊，其特征在于，經(jīng)過月牙形金屬片外弧中心的半徑延長線與經(jīng)過月牙形金屬片內(nèi)弧中心的半徑延長線之間的夾角為5.9°。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的板載PCB天線的2450MHz射頻模塊，其特征在于，月牙形金屬片(I)的外弧面凸出于PCB基板平面且垂直于PCB基板平面；月牙形金屬片(I)的內(nèi)弧貼在PCB基板平面上。月牙形金屬片(I)的底面平鋪在PCB基板上，另一面內(nèi)弧(2)與外弧(3)之間凸出于PCB基板且圓滑過渡。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的板載PCB天線的2450MHz射頻模塊，其特征在于，月牙形金屬片(I)含銅量大于90%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的板載PCB天線的2450MHz射頻模塊，其特征在于，射頻收發(fā)模塊采用TICC2500型號。
【文檔編號】H01Q1/24GK103746175SQ201310745322
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】林克堅, 蔡旭東, 姜惠啟, 許廣俊 申請人:青島中科軟件股份有限公司