本實(shí)用新型涉及天線領(lǐng)域，尤其涉及一種PCB天線及wifi轉(zhuǎn)串口模塊。

背景技術(shù)：

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)無線傳感網(wǎng)對(duì)無線通信節(jié)點(diǎn)提出了微型化的新要求。一般而言，無線通信節(jié)點(diǎn)中的通信模塊主要由射頻芯片及其外圍電路和天線兩大部分組成，天線的性能直接決定了節(jié)點(diǎn)甚至整個(gè)無線通信網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)。目前傳統(tǒng)的射頻通信模塊往往采用倒F天線的方式。

PCB倒F天線是半波偶極子天線的一種變形結(jié)構(gòu)，不僅具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于匹配和制作等優(yōu)點(diǎn)，其輻射既包括水平極化分量有包含垂直計(jì)劃分量。

這種天線的全向性不好，以水平面360°為例，往往會(huì)存在一個(gè)90°左右的輻射盲區(qū)。而且在輻射盲區(qū)和輻射盲區(qū)附近通信質(zhì)量會(huì)嚴(yán)重降低。因此，針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型實(shí)施例采用半波偶極子天線模型，在天線主體和接口模塊之間的引線設(shè)置了電感或電感電容并聯(lián)電路，消除了引線對(duì)天線輻射波的影響，使天線的輻射波恢復(fù)全向性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種PCB天線及wifi轉(zhuǎn)串口模塊，在天線主體和接口模塊之間的引線設(shè)置了電感或電感電容并聯(lián)電路，消除了引線對(duì)天線輻射波的影響，可以實(shí)現(xiàn)360°的全向性。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種PCB天線，包括天線主體和引線，所述天線主體通過所述引線連接接口模塊，

所述引線與電感或電感電容并聯(lián)電路串聯(lián)。

優(yōu)選地，所述引線包括四條導(dǎo)線；所述四條導(dǎo)線分別是信號(hào)線RS232-TX、信號(hào)線RS232-RX、5V電源線和地線。

優(yōu)選地，所述信號(hào)線RS232-TX配置所述電感；

所述信號(hào)線RS232-RX配置所述電感；

所述5V電源線配置所述電感電容并聯(lián)電路；

所述地線配置所述電感電容并聯(lián)電路。

優(yōu)選地，所述電感為一個(gè)以上；

所述電感電容并聯(lián)電路為一個(gè)以上。

優(yōu)選地，所述天線主體包括L型天線、微帶線、RF模塊和金屬片，

所述L型天線、所述微帶線、所述RF模塊設(shè)置于所述金屬片上；

所述L型天線通過所述微帶線連接所述RF模塊；

所述RF模塊連接所述引線；

所述L型天線位于所述金屬片與所述接口模塊之間。

優(yōu)選地，所述電感的電感值具體為18nH。

優(yōu)選地，所述電感電容并聯(lián)電路中的電感的電感值具體為3.9nH；

所述電感電容并聯(lián)電路中的電容的電容值具體為1.1pF。

本實(shí)用新型提供的一種wifi轉(zhuǎn)串口模塊，包括：

逆變器、以及上述的PCB天線；

所述逆變器與所述PCB天線的接口模塊連接。

從以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型實(shí)施例采用半波偶極子天線模型，在天線主體和接口模塊之間的引線設(shè)置了電感或電感電容并聯(lián)電路，消除了引線對(duì)天線輻射波的影響，使天線的輻射波恢復(fù)全向性。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種PCB天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種PCB天線中并聯(lián)諧振模塊和高阻抗模塊設(shè)置于4根導(dǎo)線上的電路原理示意圖。

其中，附圖標(biāo)記如下所示：

1、L型天線；2、底板；3、金屬片；4、電感或電感電容并聯(lián)電路；5、引線；6、接口模塊；7、微帶線；8、RF模塊。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種PCB天線及wifi轉(zhuǎn)串口模塊，在天線主體和接口模塊6之間的引線5設(shè)置了電感或電感電容并聯(lián)電路4，消除了引線5 對(duì)天線輻射波的影響，可以實(shí)現(xiàn)360°的全向性。

請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種PCB天線的一個(gè)實(shí)施例包括天線主體、引線5、底板2；

天線主體、所述引線5安裝在所述底板2上；

天線主體通過所述引線5連接接口模塊6；

天線主體通過所述引線5連接接口模塊6，

引線5設(shè)置有電感或電感電容并聯(lián)電路4。

天線主體包括L型天線1、微帶線7、RF模塊8和金屬片3，

L型天線1、微帶線7、RF模塊8設(shè)置于金屬片3上；

L型天線1通過微帶線7連接RF模塊8；

RF模塊8通過相應(yīng)的導(dǎo)線連接引線5，在圖1中沒有畫出相應(yīng)的導(dǎo)線；

L型天線1位于金屬片3與接口模塊6之間。

需要說明的是，本實(shí)用新型實(shí)施例中的接口模塊6具體為DB9接口，用于連接信號(hào)處理的外部設(shè)備，比如逆變器，最終實(shí)現(xiàn)逆變器與本實(shí)用新型實(shí)施例的對(duì)接。

L型天線1與微帶線7相連接，RF信號(hào)從模塊到微帶線再傳輸?shù)教炀€上。從天線的等效模型看，金屬片3可以等效成半波偶極子天線的另外一邊。應(yīng)該注意到，金屬片3不與天線相連接。

以上是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的具體描述，以下將對(duì)本實(shí)用新型的電感或電感電容并聯(lián)電路4做詳細(xì)的介紹。

電感電容并聯(lián)電路由電感與電容并聯(lián)而成。

需要說明的是，引出引線5連接接口模塊6，會(huì)影響天線輻射方向性。因此，在引線5上設(shè)置電感或電感電容并聯(lián)電路4來防止引線5影響天線輻射方向性是很重要的。

請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)用新型的電感或電感電容并聯(lián)電路4設(shè)置于引線5的情況如圖2示。

引線5包括四條導(dǎo)線；所述四條導(dǎo)線分別是信號(hào)線RS232-TX、信號(hào)線 RS232-RX、5V電源線和地線。

四條導(dǎo)線分別配置不同的電路模塊；

信號(hào)線RS232-TX配置電感；

信號(hào)線RS232-RX配置電感；

5V電源線配置電感電容并聯(lián)電路；

地線配置電感電容并聯(lián)電路。

電感或電感電容并聯(lián)電路4為一個(gè)或一個(gè)以上。在圖2中具體為信號(hào)線 RS232-TX配置有兩個(gè)電感；信號(hào)線RS232-RX配置有兩個(gè)電感；5V電源線配置有兩個(gè)電感電容并聯(lián)電路；地線配置有兩個(gè)電感電容并聯(lián)電路。

本實(shí)用新型實(shí)施例可以截?cái)?根導(dǎo)線上的2.44GHz信號(hào)連接，同時(shí)也可以截?cái)嘁€5到接口模塊6之間的2.44GHz信號(hào)連接，使引線5不會(huì)影響天線輻射方向性。信號(hào)線RS232-TX、RS232-RX的電流比較小，可以直接通過串聯(lián)一個(gè)18nH的電感來達(dá)到2.44GHz(275j)上的截?cái)嘈Ч?V、GND是電源線，峰值電流可能達(dá)到500mA，因此不能使用18nH的0402電感(這類電感的額定電流最高只有300mA)，只能使用電感值低的電感，3.9nH的電感在 2.44GHz上的阻抗是60j，阻抗值較低，為了進(jìn)一步提高阻抗，在電感旁并聯(lián) 1.1pF的電容以達(dá)到并聯(lián)諧振，獲得更高的阻抗。

需要說明的是，本實(shí)用新型引線5靠近接口模塊6的一端設(shè)置有如圖2 所示的電路，引線5靠近金屬片3的一端也設(shè)置有如圖2所示的電路。本實(shí)用新型揭示了本技術(shù)方案可以根據(jù)引線5的長度自由設(shè)置一個(gè)或一個(gè)以上如圖2所示的電路。

以上是本實(shí)用新型實(shí)施例的并聯(lián)諧振模塊和高阻抗模塊的電路原理的詳細(xì)介紹，以下將對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的其他方面作詳細(xì)的介紹。

本實(shí)用新型所用的接口模塊6具體連接逆變器，本實(shí)用新型提供的PCB 天線具體安裝于wifi轉(zhuǎn)232接口模塊內(nèi)部，用于接收發(fā)送wifi信號(hào)。在wifi 轉(zhuǎn)232接口模塊內(nèi)部，本實(shí)用新型提供的PCB天線連接逆變器。逆變器具體為太陽能逆變器，用于接收太陽能量。因此，PCB天線安裝于逆變器下方，其輻射方向需要盡量整體向下。

需要說明的是，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是在PCB天線的設(shè)計(jì)中，引入電感或電感電容并聯(lián)電路4來截?cái)嘁€5，把引線5分成1/8波長以下，從而消除長引線5對(duì)天線輻射方向性能的影響。本實(shí)用新型解決了天線附近走線影響輻射方向性的問題，使特殊的天線應(yīng)用場合也能保持天線的方向性不變。

需要說明的是，引線5具體是1/4波長的引線5，要使引線5截?cái)嘤?/8 波長以下才能實(shí)現(xiàn)消除長引線5對(duì)天線輻射方向性能的影響。電感或電感電容并聯(lián)電路4在以下簡稱截?cái)嘣?。截?cái)嘣梢蕴鎿Q成其他的在對(duì)應(yīng)頻率上(如2.44GHz)有較大阻抗的元件或網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型揭示的技術(shù)方案不僅可以消除引線5在2.44GHz頻率上對(duì)天線輻射方向性能的影響，也可以通過選擇不同的截?cái)嘣€5在其他頻率上對(duì)天線輻射方向性能的影響。

電感或電感電容并聯(lián)電路4的對(duì)應(yīng)頻率要根據(jù)PCB天線的中心頻率來設(shè)計(jì)，而圖1中的PCB天線設(shè)計(jì)的中心頻率是2.44GHz，為了防止引線5過長影響天線的輻射方向，電感或電感電容并聯(lián)電路4的高阻抗對(duì)應(yīng)的頻率也要設(shè)計(jì)在2.44GHz，放置在不同的位置，等效地在2.44GHz上截?cái)嘁€5。如果天線的中心頻率是3GHz的話，那電感或電感電容并聯(lián)電路4也要設(shè)計(jì)成3GHz 的。

需要說明的是，本實(shí)用新型實(shí)施例引入截?cái)嘣?，是為了在有其他引線的情況下，保持天線的全向性不變。若設(shè)計(jì)的PCB天線本來就不是全向性的，加不加截?cái)嘣?，也不能糾正回來。

例如，增加2.4Ghz截?cái)嗥骷?，可以?.4Ghz頻點(diǎn)上把長引線與地平面分開，這樣地平面的高頻電流不能直接流向長引線，只能通過空間耦合的方式在長引線上形成寄生分布電流，而這種電流會(huì)比直接連接所形成的電流會(huì)小很多。

需要說明的是，上述使引線5截?cái)嘤?/8波長以下才能實(shí)現(xiàn)消除長引線5 對(duì)天線輻射方向性能的影響具體的意思是：長引線會(huì)受天線近場輻射的影響而產(chǎn)線耦合電流，引線越長，能耦合到的電流就越大，達(dá)到一定程度，引線就可以等效成一個(gè)寄生的天線，與原天線一起組成天線陣，使原天線的輻射方向圖樣發(fā)生畸變。根據(jù)八木宇田天線的設(shè)計(jì)原則，如果寄生振子的長度在 1/2的波長以下，寄生振子會(huì)具有引向性，使原天線的輻射圖樣往寄生振子的方向偏。而把引線長度控制在1/8波長以下，是為了減小寄生振子的引向作用，即使引線能形成寄生振子，但它相對(duì)于主天線(長度是1/2波長)，是電小天線，輻射阻抗小，從主天線近場耦合來的能量會(huì)因?yàn)樽杩共黄ヅ涠^難輻射出去。

需要說明的是，本實(shí)用新型的原理是通過引入高阻抗或并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)來截?cái)嘁€從而把引線分成1/8波長以下，繼而實(shí)現(xiàn)輻射的全向性。此處的高阻抗或并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)可以具體為電感或電感電容并聯(lián)電路4，但同樣是對(duì)某一頻率高阻抗的元件或者是可實(shí)現(xiàn)對(duì)某一頻率截?cái)嗟碾娐肪W(wǎng)絡(luò)都應(yīng)該是本實(shí)用新型所啟示的技術(shù)方案。

進(jìn)一步地，長引線與地隔離后，就成為了主天線的寄生振子，會(huì)被主天線的近場所激發(fā)，進(jìn)而形成次天線。而在我們的PCB天線中，引線的長度已經(jīng)達(dá)到1/4的波長了，其輻射阻抗雖然不能達(dá)到主天線的50ohm那么大，但從仿真結(jié)果觀察已經(jīng)可以產(chǎn)生明顯的引向作用了。因此在這長引線中間增加截?cái)嘣乖瓉淼拈L引線分成兩個(gè)1/8波長的小振子。而且這兩個(gè)小振子方向相互垂直，輻射阻抗都比原來的小，結(jié)合仿真結(jié)果看，不再影響主天線的輻射圖樣了。

上述“把引線分成1/8波長以下”，是指為了減小寄生振子的尺寸，從而減小寄生振子的輻射阻抗，寄生振子輻射阻抗小，主天線比較難把能量耦合到振子上，不能形成輻射對(duì)應(yīng)頻率電磁波所需要的電流分布。1/8是一個(gè)臨界值，使用軟件仿真，1/4的引線會(huì)形成引向振子，而1/8波長以下的引線對(duì)主天線影響不大。

以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種PCB天線進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。