[發明專利]板載PCB天線的510MHz射頻模塊

有效

• 申請號: 201310740095.6
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103746174A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 林克堅;蔡旭東;姜惠啟;許廣俊
• 申請（專利權）人: 青島中科軟件股份有限公司
• 主分類號: H01Q1/24
• 分類號: H01Q1/24;H01Q23/00
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

技術領域

本發明涉及一種PCB電路板，尤其涉及一種板載PCB天線的510MHz射頻模塊。

背景技術

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。

天線是一種轉能器。發射時，它把發射機的高頻電流轉化為空間電磁波；接收時，它又把從空間截獲的電磁波轉換為高頻電流送入接收機。對于設計一個應用于無線傳感網或有源RFID類型的小功率、短距離無線收發設備，天線設計是其中的重要部分。良好的天線系統可以使通信距離達到最佳狀態。天線的種類很多，在低于1GHz頻率的射頻系統中，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。現在采用PCB印刷板（印刷電路板）作為輻射單元結構中，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、三階互調指標不理想，這些問題導致服務區內的通訊質量得不到保障。

衡量天線性能的主要指標是天線方向性參數和天線增益參數，其中：方向性參數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。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準與實際天線進行比較，在相同的輻射功率某天線產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生的電場強度的平方E02的比值稱為該點的方向性參數D=E2/E02。

天線增益：增益和方向性系數同是表征輻射功率集中程度的參數，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，在實際應用中，取最大輻射方向的方向性系數和增益作為天線的方向性系數和增益。

在小功率、短距離的無線傳感網系統或有源RFID系統中，因為產品的體積小，需要一個體系小、價格低廉、通信距離盡可能遠的天線設計，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。

發明內容

本發明的技術效果能夠克服上述缺陷，提供一種板載PCB天線的510MHz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和有源RFID系統中的通信距離。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：其包括PCB基板，PCB基板上設有射頻收發模塊、平衡-不平衡電路、天線、天線增益模塊，射頻收發模塊通過平衡-不平衡電路與天線增益模塊連接，天線增益模塊連接天線。

平衡-不平衡電路(又叫巴倫Balun，是平衡-不平衡轉換器的英文音譯)，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，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，高頻電流應在電纜內部流動，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。

優選地，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%。

波長的計算方法：頻率＝波速/波長，波速為光速：300000000m/s，頻率為510MHz的話，則波長等于0.5882米。

月牙形金屬片的外弧半徑為0.919cm，外弧兩端點之間的夾角為56.5°，月牙形金屬片的內弧半徑為2.35cm，外弧與內弧之間的最大厚度為0.09cm。

經過月牙形金屬片外弧中心的半徑延長線與經過月牙形金屬片內弧中心的半徑延長線之間的夾角為28.2°。

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，另一面內弧與外弧之間凸出于PCB基板且圓滑過渡。

所述的射頻收發模塊采用TICC1100E型號。