板載PCB天線的855MHz射頻模塊的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種PCB電路板，尤其涉及一種板載PCB天線的855MHz射頻模塊。本發明的板載PCB天線的855MHz射頻模塊，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。本發明的PCB板載855MHz的射頻天線模塊，改變單元數目，實現不同的增益，該天線具有效率高、性能穩定可靠、成本低等特點。
【專利說明】板載PCB天線的855MHz射頻模塊
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種PCB電路板，尤其涉及一種板載PCB天線的855MHz射頻模塊。
【背景技術】
[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IGHz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。
[0004]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Ε2與理想的點源天線在同一點產生的電場強度的平方Ε02的比值稱為該點的方向性參數D=E2/E02。
[0005]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。
[0006]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】
[0007]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855MHz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。
[0008]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。[0009]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。
[0010]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%。
[0011]波長的計算方法:頻率=波速/波長，波速為光速:300000000m/s，頻率為855MHz的話，則波長等于0.3509米。
[0012]月牙形金屬片的外弧半徑為0.548cm，外弧兩端點之間的夾角為33.7°，月牙形金屬片的內弧半徑為1.40cm,外弧與內弧之間的最大厚度為0.05cm。
[0013]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16.8°。
[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。
[0015]所述的射頻收發模塊采用TI CCllOl型號。
[0016]本發明的PCB板載855MHz的射頻天線模塊，改變單元數目，實現不同的增益，該天線具有效率高、性能穩定可靠、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和有源RFID系統中的通信距離。有效改善PCB天線的遠場方向的均勻對稱性，并具備通過自耦合區加感走線的參數調整獲得對天線頻率、尺寸、增益、方向的調整能力，從而更好地適用便攜式終端設備對內置天線復雜多變的布局要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的模塊結構示意圖；
[0018]圖2為本發明的增益模塊結構示意圖。
[0019]圖中:1_月牙形金屬片；2-內弧；3-外弧。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，本發明的PCB板載855MHz的射頻天線模塊包括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。
[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0.548cm，外弧兩端點之間的夾角為33.7°，月牙形金屬片的內弧半徑為1.40cm,外弧與內弧之間的最大厚度為0.05cm。
[0023]經過月牙形金屬片I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16.8°。
[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]所述的射頻收發模塊采用TI CCllOl型號。
[0026]實施例1
[0027]在倉儲有源RFID設別系統中，每個倉庫一般分為貨物堆放區和過道，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，實現快速盤點和找貨的功能；在未實施本發明前，過道內的叉車上的射頻模塊只能和20m之內的掛載在貨物上的射頻模塊通信，采用本發明的技術方案后，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以內的模塊進行通信，使該系統可以適應更大和更聞的倉庫。
[0028]實施例2
[0029]在校園學生定位RFID識別系統中，學生佩戴包含射頻模塊的校徽，在學校范圍內安裝固定的射頻模塊，通過2個模塊之間的通信，可以確定學生的所處的的位置，在未實施本發明前，在樓道每50m需要安裝一個射頻模塊，在實施本發明的技術方案后，由于學生佩戴的包含射頻模塊的校徽的天線增益增加，可以和更遠的固定模塊進行通信，故樓道內只需要75m增加安裝一個射頻模塊，有效降低了成本。
【權利要求】
1.一種板載PCB天線的855MHz射頻模塊，包括PCB基板，其特征在于，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。
2.根據權利要求1所述的板載PCB天線的855MHz射頻模塊，其特征在于，天線增益模塊為月牙形金屬片(I)。
3.根據權利要求2所述的板載PCB天線的855MHz射頻模塊，其特征在于，月牙形金屬片(I)的外弧半徑為0.548cm，外弧兩端點之間的夾角為33.7°，月牙形金屬片的內弧半徑為1.40cm,外弧與內弧之間的最大厚度為0.05cm。
4.根據權利要求3所述的板載PCB天線的855MHz射頻模塊，其特征在于，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16.8°。
5.根據權利要求2所述的板載PCB天線的855MHz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，另一面內弧(2)與外弧(3)之間凸出于PCB基板且圓滑過渡。
6.根據權利要求2所述的板載PCB天線的855MHz射頻模塊，其特征在于，月牙形金屬片(I)含銅量大于90%。
7.根據權利要求1或2所述的板載PCB天線的855MHz射頻模塊，其特征在于，射頻收發模塊采用TI CCllOl型號。
【文檔編號】H01Q23/00GK103746172SQ201310738657
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2013年12月27日
【發明者】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