低成本可重構(gòu)模塊化pcb天線的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】一種低成本可重構(gòu)模塊化PCB天線的設(shè)計(jì)方法，包括印制在整機(jī)電路板上的PCB天線，其特征在于，將所述的PCB天線的圖形設(shè)計(jì)成多個(gè)不連續(xù)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(shí)現(xiàn)不同的諧振長度，不同的天線諧振長度對(duì)應(yīng)不同的天線諧振頻率。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：能夠使PCB天線的調(diào)試不但不需要更換整機(jī)電路板，而且對(duì)PCB的材料屬性不敏感，甚至可以采用模塊化的方式直接復(fù)制到類似產(chǎn)品中去。可以實(shí)現(xiàn)只生產(chǎn)一次整機(jī)電路板就能完成PCB天線的調(diào)試；對(duì)天線本身輻射性能無影響。
【專利說明】
低成本可重構(gòu)模塊化PCB天線的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種低成本可重構(gòu)模塊化PCB天線的設(shè)計(jì)方法，可以用于各種天線類型，如 PIFA、IFA、L00P 等。
【背景技術(shù)】
[0002]—直以來，PCB天線因其具有低剖面、低成本、集成度高等優(yōu)勢受到業(yè)界的重視。PCB天線通常印制在整機(jī)電路板上，是整機(jī)電路板的一部分。由于整機(jī)環(huán)境復(fù)雜和生產(chǎn)公差，首次生產(chǎn)出的天線性能與設(shè)計(jì)值都會(huì)存在偏差，表現(xiàn)在諧振頻率偏移，自由空間輻射效率惡化。傳統(tǒng)調(diào)試天線的方法是通過加長或減短天線的諧振長度對(duì)諧振頻率進(jìn)行修正，修正后更新天線圖樣，由于PCB天線與整機(jī)電路板是一個(gè)整體，因此更新天線圖樣會(huì)導(dǎo)致更新整機(jī)電路板，需要重新生產(chǎn)，這樣會(huì)使成本增加，開發(fā)周期延長;PCB天線的性能對(duì)PCB材料屬性非常敏感，PCB材料屬性發(fā)生變化，天線需要重新調(diào)試;對(duì)于整機(jī)電路板相似的項(xiàng)目，PCB天線不能復(fù)用，需要重新設(shè)計(jì)。這些不足都限制了PCB天線的大規(guī)模應(yīng)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(zhàn)。傳統(tǒng)方法是單獨(dú)設(shè)計(jì)一塊PCB天線小板，通過同軸線與主板連接，但這種方法會(huì)增加成本并且整機(jī)集成度變差。
[0003]PCB天線在調(diào)試過程中，需要重新生產(chǎn)整機(jī)電路板，導(dǎo)致成本上升和開發(fā)周期延長;PCB天線對(duì)PCB的材料屬性非常敏感，PCB材料屬性發(fā)生變化，天線需要重新調(diào)試;整機(jī)電路板類似的項(xiàng)目，PCB天線不能復(fù)用，需要重新設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種低成本可重構(gòu)模塊化PCB天線的設(shè)計(jì)方法，
本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種低成本可重構(gòu)模塊化PCB天線的設(shè)計(jì)方法，包括印制在整機(jī)電路板上的PCB天線，其特征在于，將所述的PCB天線的圖形設(shè)計(jì)成多個(gè)不連續(xù)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(shí)現(xiàn)不同的諧振長度，不同的天線諧振長度對(duì)應(yīng)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?nèi)我饨M合連接。
[0006]所述的片段足夠多，且每一個(gè)天線的片段的形狀都不相同，天線結(jié)構(gòu)由不同的片段任意重構(gòu)，能夠自由調(diào)節(jié)天線的諧振長度，從而在寬頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對(duì)天線諧振頻率的調(diào)試。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:能夠使PCB天線的調(diào)試不但不需要更換整機(jī)電路板，而且對(duì)PCB的材料屬性不敏感，甚至可以采用模塊化的方式直接復(fù)制到類似產(chǎn)品中去?？梢詫?shí)現(xiàn)只生產(chǎn)一次整機(jī)電路板就能完成PCB天線的調(diào)試;對(duì)天線本身福射性能無影響。
[0008]
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明將天線圖樣設(shè)計(jì)成多個(gè)片段的一個(gè)實(shí)施例的示意圖； 圖2是本發(fā)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(fā)明兩種狀態(tài)下天線諧振頻率對(duì)比圖；
圖4是本發(fā)明應(yīng)用于微型電腦項(xiàng)目WIFI天線實(shí)施例的示意圖；
圖5是將圖4所示的WIFI天線圖樣設(shè)計(jì)成多個(gè)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(fā)明與傳統(tǒng)PCB天線輻射效率對(duì)比圖；
圖9是不同的電路板介電常數(shù)對(duì)天線諧振頻率的影響對(duì)比圖；
圖10是本發(fā)明更新集總元件值調(diào)整天線諧振頻率的對(duì)比圖。
[0010]附圖標(biāo)記說明:1、整機(jī)電路板，2、設(shè)有天線的絕緣底板部分，3、PCB天線，31、(天線)片段，4、接地點(diǎn)，5、饋點(diǎn)，6、第一天線分支，7、第二天線分支，P、集總元件。
【具體實(shí)施方式】
[0011]參見圖1?圖10，本發(fā)明一種低成本可重構(gòu)模塊化PCB天線的設(shè)計(jì)方法，包括印制在整機(jī)電路板1( 一端的絕緣底板2上)的PCB天線3。保持整機(jī)電路板1(除了 PCB天線3以外的)其他部分不變，根據(jù)天線的工作頻段和PCB的材料屬性，將PCB天線3的圖形設(shè)計(jì)成多個(gè)斷續(xù)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(gè)片段31連接為兩個(gè)U形首位相對(duì)組成的形狀;LI天線形狀為L形(比L2少一個(gè)U形彎)，L2天線的諧振長度大于LI的長度，從而實(shí)現(xiàn)了不同的諧振長度，不同的天線諧振長度對(duì)應(yīng)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(gè)天線片段31形狀、方向或長度都不相同，整個(gè)的PCB天線3的結(jié)構(gòu)可以任意重構(gòu)，可以自由調(diào)節(jié)天線的諧振長度，從而在寬頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對(duì)天線諧振頻率的調(diào)試。
[0013]當(dāng)確定最終的天線形狀連接方式后，就可以不必更新整機(jī)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(shí)現(xiàn)了只生產(chǎn)一版整機(jī)電路板就可以完成天線調(diào)試。
[0014]當(dāng)PCB的材料屬性發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致天線諧振頻率偏移，需要重新調(diào)試PCB天線，傳統(tǒng)方法必須重新生產(chǎn)整機(jī)電路板，采用本發(fā)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(duì)PCB材料屬性敏感的問題。
[0015]對(duì)于整機(jī)電路板類似的項(xiàng)目，傳統(tǒng)方法必須重新設(shè)計(jì)PCB天線，導(dǎo)致項(xiàng)目周期延長，采用本發(fā)明提出的方法，可以將PCB天線作為一個(gè)模塊直接復(fù)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(fù)制的問題。
[0016]由于本發(fā)明采用的改變天線本身諧振長度的方法，與傳統(tǒng)天線調(diào)試方法在本質(zhì)上是一致的，因此不會(huì)對(duì)天線的輻射性能產(chǎn)生影響。
[0017]本發(fā)明提到的天線圖樣片段可根據(jù)不同項(xiàng)目需求靈活設(shè)計(jì)。
[0018]在一款微型電腦項(xiàng)目中，存在一個(gè)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(gè)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(tǒng)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(tǒng)PCB天線的輻射效率，B曲線為本發(fā)明的PCB天線的輻射效率)。
[0019]當(dāng)整機(jī)電路板材料的介電常數(shù)由4.5變?yōu)?.9時(shí)，導(dǎo)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(shù)3.9的諧振曲線，D曲線為介電常數(shù)4.5的諧振曲線)。此時(shí)重新調(diào)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(diào)正，如圖10所示(E曲線為集總元件調(diào)整前，F(xiàn)曲線為集總元件調(diào)整后)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低成本可重構(gòu)模塊化PCB天線的設(shè)計(jì)方法，包括印制在整機(jī)電路板上的PCB天線，其特征在于，將所述的PCB天線的圖形設(shè)計(jì)成多個(gè)不連續(xù)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(shí)現(xiàn)不同的諧振長度，不同的天線諧振長度對(duì)應(yīng)不同的天線諧振頻率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本可重構(gòu)模塊化PCB天線的設(shè)計(jì)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?nèi)我饨M合連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本可重構(gòu)模塊化PCB天線的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的片段足夠多，且每一個(gè)天線的片段的形狀都不相同，天線結(jié)構(gòu)由不同的片段任意重構(gòu)，能夠自由調(diào)節(jié)天線的諧振長度，從而在寬頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對(duì)天線諧振頻率的調(diào)試。
【文檔編號(hào)】H01Q1/38GK105977626SQ201610342796
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】王文磊
【申請(qǐng)人】北京技德網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司