低成本可重構模塊化pcb天線的設計方法
【專利摘要】一種低成本可重構模塊化PCB天線的設計方法，包括印制在整機電路板上的PCB天線，其特征在于，將所述的PCB天線的圖形設計成多個不連續的片段，通過在不同的片段之間用不同的集總元件連接起來，實現不同的諧振長度，不同的天線諧振長度對應不同的天線諧振頻率。本發明的優點是：能夠使PCB天線的調試不但不需要更換整機電路板，而且對PCB的材料屬性不敏感，甚至可以采用模塊化的方式直接復制到類似產品中去。可以實現只生產一次整機電路板就能完成PCB天線的調試；對天線本身輻射性能無影響。
【專利說明】
低成本可重構模塊化PCB天線的設計方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種低成本可重構模塊化PCB天線的設計方法，可以用于各種天線類型，如 PIFA、IFA、L00P 等。
【背景技術】
[0002]—直以來，PCB天線因其具有低剖面、低成本、集成度高等優勢受到業界的重視。PCB天線通常印制在整機電路板上，是整機電路板的一部分。由于整機環境復雜和生產公差，首次生產出的天線性能與設計值都會存在偏差，表現在諧振頻率偏移，自由空間輻射效率惡化。傳統調試天線的方法是通過加長或減短天線的諧振長度對諧振頻率進行修正，修正后更新天線圖樣，由于PCB天線與整機電路板是一個整體，因此更新天線圖樣會導致更新整機電路板，需要重新生產，這樣會使成本增加，開發周期延長;PCB天線的性能對PCB材料屬性非常敏感，PCB材料屬性發生變化，天線需要重新調試;對于整機電路板相似的項目，PCB天線不能復用，需要重新設計。這些不足都限制了PCB天線的大規模應用。因此解決PCB天線的以上不足，變得非常有意義，也面臨著很大挑戰。傳統方法是單獨設計一塊PCB天線小板，通過同軸線與主板連接，但這種方法會增加成本并且整機集成度變差。
[0003]PCB天線在調試過程中，需要重新生產整機電路板，導致成本上升和開發周期延長;PCB天線對PCB的材料屬性非常敏感，PCB材料屬性發生變化，天線需要重新調試;整機電路板類似的項目，PCB天線不能復用，需要重新設計。
【發明內容】
[0004]本發明旨在提供一種低成本可重構模塊化PCB天線的設計方法，
本發明的技術方案是:一種低成本可重構模塊化PCB天線的設計方法，包括印制在整機電路板上的PCB天線，其特征在于，將所述的PCB天線的圖形設計成多個不連續的片段，通過在不同的片段之間用不同的集總元件連接起來，實現不同的諧振長度，不同的天線諧振長度對應不同的天線諧振頻率。
[0005]所述的集總元件包括電容、電感和電阻之一或它們任意組合連接。
[0006]所述的片段足夠多，且每一個天線的片段的形狀都不相同，天線結構由不同的片段任意重構，能夠自由調節天線的諧振長度，從而在寬頻帶內實現了對天線諧振頻率的調試。
[0007]本發明的優點是:能夠使PCB天線的調試不但不需要更換整機電路板，而且對PCB的材料屬性不敏感，甚至可以采用模塊化的方式直接復制到類似產品中去。可以實現只生產一次整機電路板就能完成PCB天線的調試;對天線本身福射性能無影響。
[0008]
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明將天線圖樣設計成多個片段的一個實施例的示意圖； 圖2是本發明天線圖樣片段形成不同的天線諧振長度的示意圖；
圖3是本發明兩種狀態下天線諧振頻率對比圖；
圖4是本發明應用于微型電腦項目WIFI天線實施例的示意圖；
圖5是將圖4所示的WIFI天線圖樣設計成多個片段的示意圖；
圖6是采用集總元件連接圖5所示天線圖樣片段的示意圖；
圖7是圖6所示的焊接集總元件后PCB天線的諧振頻率圖；
圖8是本發明與傳統PCB天線輻射效率對比圖；
圖9是不同的電路板介電常數對天線諧振頻率的影響對比圖；
圖10是本發明更新集總元件值調整天線諧振頻率的對比圖。
[0010]附圖標記說明:1、整機電路板，2、設有天線的絕緣底板部分，3、PCB天線，31、(天線)片段，4、接地點，5、饋點，6、第一天線分支，7、第二天線分支，P、集總元件。
【具體實施方式】
[0011]參見圖1?圖10，本發明一種低成本可重構模塊化PCB天線的設計方法，包括印制在整機電路板1( 一端的絕緣底板2上)的PCB天線3。保持整機電路板1(除了 PCB天線3以外的)其他部分不變，根據天線的工作頻段和PCB的材料屬性，將PCB天線3的圖形設計成多個斷續的、縱橫排列的片段31，如圖1所示。選擇不同的天線圖樣片段31，通過集總元件(電容、電感、電阻)P在不同位置將不同的片段31連接起來，圖2中表示了兩種連接方式，L2的天線形狀由多個片段31連接為兩個U形首位相對組成的形狀;LI天線形狀為L形(比L2少一個U形彎)，L2天線的諧振長度大于LI的長度，從而實現了不同的諧振長度，不同的天線諧振長度對應不同的天線諧振頻率，如圖3所示。
[0012]如果天線圖形的片段31足夠多，且每一個天線片段31形狀、方向或長度都不相同，整個的PCB天線3的結構可以任意重構，可以自由調節天線的諧振長度，從而在寬頻帶內實現了對天線諧振頻率的調試。
[0013]當確定最終的天線形狀連接方式后，就可以不必更新整機電路板，只需要更新連接天線片段的集總元件值或焊接位置，從而實現了只生產一版整機電路板就可以完成天線調試。
[0014]當PCB的材料屬性發生變化時，會導致天線諧振頻率偏移，需要重新調試PCB天線，傳統方法必須重新生產整機電路板，采用本發明提出的方法，只需要更新連接天線片段的集總元件值或焊接位置，因此解決了 PCB天線對PCB材料屬性敏感的問題。
[0015]對于整機電路板類似的項目，傳統方法必須重新設計PCB天線，導致項目周期延長，采用本發明提出的方法，可以將PCB天線作為一個模塊直接復制，只需要更新連接天線圖樣片段的集總元件值或焊接位置，因此解決了 PCB天線不能復制的問題。
[0016]由于本發明采用的改變天線本身諧振長度的方法，與傳統天線調試方法在本質上是一致的，因此不會對天線的輻射性能產生影響。
[0017]本發明提到的天線圖樣片段可根據不同項目需求靈活設計。
[0018]在一款微型電腦項目中，存在一個PCB WIFI天線3，第一天線分支6工作在2.4GHz，第二天線分支7工作在5GHz，如圖4所示。將此WIFI天線圖樣分成多個片段31，如圖5所示。選用O歐姆電阻R、0.7nH電感Tl和InH電感T2將天線圖樣片段31按如圖6方式連接起來，則天線的諧振頻率滿足頻段要求，如圖7所示。與傳統天線相比，天線輻射效率保持不變，如圖8所示(圖8中A曲線為傳統PCB天線的輻射效率，B曲線為本發明的PCB天線的輻射效率)。
[0019]當整機電路板材料的介電常數由4.5變為3.9時，導致天線在2.4GHz處諧振頻率偏高200MHz，如圖9所示(圖9中C曲線為介電常數3.9的諧振曲線，D曲線為介電常數4.5的諧振曲線)。此時重新調整集總元件的值，將0.7nH電感換成1.5nH，將InH電感換成3nH，天線諧振頻率被調正，如圖10所示(E曲線為集總元件調整前，F曲線為集總元件調整后)。
【主權項】
1.一種低成本可重構模塊化PCB天線的設計方法，包括印制在整機電路板上的PCB天線，其特征在于，將所述的PCB天線的圖形設計成多個不連續的片段，通過在不同的片段之間用不同的集總元件連接起來，實現不同的諧振長度，不同的天線諧振長度對應不同的天線諧振頻率。2.根據權利要求1所述的低成本可重構模塊化PCB天線的設計方法，其特征在于，所述的集總元件包括電容、電感和電阻之一或它們任意組合連接。3.根據權利要求1所述的低成本可重構模塊化PCB天線的設計方法，其特征在于，所述的片段足夠多，且每一個天線的片段的形狀都不相同，天線結構由不同的片段任意重構，能夠自由調節天線的諧振長度，從而在寬頻帶內實現了對天線諧振頻率的調試。
【文檔編號】H01Q1/38GK105977626SQ201610342796
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月23日
【發明人】王文磊
【申請人】北京技德網絡技術有限公司