[發(fā)明專利]板載PCB倒F天線的2.4GHz射頻通信模塊

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610058460.9
• 申請(qǐng)日: 2016-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105514587A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)冬;程亞軍;王平;汪朋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/36
• 分類號(hào): H01Q1/36;H01Q1/48;H01Q1/50;H04B1/40
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域，具體涉及一種板載PCB倒F的2.4GHz射頻通信模 塊。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)無(wú)線傳感網(wǎng)對(duì)無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)提出了微型化的新要求。一般 而言，無(wú)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(wú)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外接天 線的方式，而這些外接天線存在功放與天線之間匹配電路不統(tǒng)一的問(wèn)題以及天線體積較大不利 于通信模塊的安裝或部署，大多數(shù)的外接天線抗干擾能力比較弱，容易受到外部環(huán)境的影響， 從而導(dǎo)致無(wú)線通信模塊整體通信性能大大降低。

然而，無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)微型化的特殊要求決定了天線必須具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、成本低的 特點(diǎn)。傳統(tǒng)的外接射頻天線很難滿足以上要求，而PCB天線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于匹配和設(shè)計(jì) 成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于藍(lán)牙、IEEE802.a/b/g等短距離無(wú)線通信領(lǐng)域。

其中倒F(IFA)天線是單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(jiǎn)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。所以尤其對(duì)于應(yīng)用環(huán)境 主要為室內(nèi)存在墻壁或裝飾品等的散射會(huì)造成電場(chǎng)極化現(xiàn)象時(shí)，使用倒F天線可以有效的增強(qiáng) 接收效果。

國(guó)內(nèi)外對(duì)印刷倒F(IFA)天線的研究已經(jīng)歷經(jīng)數(shù)年的歷史，但以往研究者所設(shè)計(jì)的PCB 倒F天線大都存在增益不足，回波損耗過(guò)大，有效帶寬過(guò)窄等缺點(diǎn)，為克服這些缺點(diǎn)，許多國(guó) 內(nèi)外研究者從天線的極化、阻抗機(jī)理、電流特性等層面對(duì)印刷倒F天線進(jìn)行了深入的研究，從 印刷倒F天線的結(jié)構(gòu)和天線的極化、阻抗匹配等理論層面對(duì)印刷倒F天線進(jìn)行了深入分析。然 而，他們所設(shè)計(jì)的印刷倒F天線雖具有足夠大的增益，但其回波損耗分別為-30dB和-16dB， 仍然存在回波損耗偏大的缺點(diǎn)。這些天線的應(yīng)用使得無(wú)線通信模塊還存在傳輸距離較短、接收 靈敏度較低等性能較差的通信問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種板載PCB倒F天線的2.4GHz射頻通信模塊。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，板載PCB倒F天線的2.4GHz射頻通信模塊， 包括射頻模塊和匹配電路，還包括與匹配電路連接的PCB天線，所述PCB天線為倒F天線。

進(jìn)一步，所述射頻模塊包括射頻芯片、外圍電路和電源管理模塊，所述電源管理模塊為外 圍電路、射頻芯片供電，所述射頻芯片與匹配電路連接。

進(jìn)一步，所述倒F天線包括輻射體3、接地端1和饋入端2，所述接地端從輻射體一端向 下延伸，所述饋入端的一端與輻射體連接，饋入端的另一端與射頻模塊連接。

進(jìn)一步，所述輻射體包括諧振段31，所述諧振段的長(zhǎng)度L為16.2mm，所述接地端的長(zhǎng)度 H為3.7mm，所述接地端與饋入端間的距離S為5mm。

進(jìn)一步，該通信模塊的回波損耗低至-47.8dB，電壓駐波比VSWR<2的有效帶寬為 160MHz。

進(jìn)一步，該通信模塊的有效傳輸距離超過(guò)100米，發(fā)射功率4.2dBm，發(fā)射功耗為0.08mW。

進(jìn)一步，所述射頻芯片為CC2530。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明具有低成本、低功耗、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，解決工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信中節(jié)點(diǎn)通信性能較 差的難題，滿足了無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)微型化、低成本、低功耗和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)忍厥庖蟆?

附圖說(shuō)明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳 細(xì)描述，其中：

圖1為無(wú)線通信模塊結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為無(wú)線通信模塊實(shí)物圖和PCB；

圖3為倒F天線結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了 說(shuō)明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，板載PCB倒F天線的2.4GHz射頻通信模塊，包括射頻模塊和匹配電路，還 包括與匹配電路連接的PCB天線，所述PCB天線為倒F天線。進(jìn)一步，所述射頻模塊包括射 頻芯片(CC2530)、外圍電路和電源管理模塊，所述電源管理模塊為外圍電路、射頻芯片供電， 所述射頻芯片與匹配電路連接。