一種集成天線的通用型無線通信模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種集成天線的通用型無線通信模塊，包括電路板以及設(shè)置在所述電路板上的天線、匹配電路、射頻前端電路、通信芯片、外圍電路、高阻抗電路、接口轉(zhuǎn)換電路、接口電路和接地電路組成，所述通信芯片分別與外圍電路、射頻前端電路、高阻抗電路和接口轉(zhuǎn)換電路連接，所述射頻前端電路另一端連接有所述匹配電路，所述匹配電路另一端連接有所述天線，所述高阻抗電路和接口轉(zhuǎn)換電路并聯(lián)于所述通信芯片上，它們的另一端連接有所述接口電路，高阻抗電路和接口轉(zhuǎn)換電路使得本發(fā)明與外部通信并從外部獲得電源的同時(shí)，射頻性能不受外部環(huán)境的影響。達(dá)到集成天線的無線通信模塊工作性能不隨工作環(huán)境變化而變化的目標(biāo)。
【專利說明】
-種集成天線的通用型無線通信模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信領(lǐng)域，特別設(shè)及一種集成天線的通用型無線通信模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 被稱為第Ξ次工業(yè)革命的物聯(lián)網(wǎng)因其巨大的市場(chǎng)容量被業(yè)內(nèi)廣大公司給予厚望。 無論是P別寸代的巨頭英特爾、移動(dòng)時(shí)代巨頭ARM還是手機(jī)忍片巨頭高通、Ξ星都將物聯(lián)網(wǎng)市 場(chǎng)作為他們下一個(gè)十年的最重要市場(chǎng)。物聯(lián)網(wǎng)由Ξ個(gè)重要部分組成，分別是:感知、傳輸、后 臺(tái)數(shù)據(jù)中屯、。傳輸部分主要由無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)。目前，物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸技術(shù)還沒有統(tǒng)一的 標(biāo)準(zhǔn)，由各種無線標(biāo)準(zhǔn)組成，如WiFi，藍(lán)牙（BT)，Zigbee，Z-wave，LoRa，NB-I0T，6LOWPAN， Τ虹e曰d等等。
[0003] 業(yè)界一般使用上述無線標(biāo)準(zhǔn)中的一種或者幾種無線標(biāo)準(zhǔn)的通信忍片做成無線通 信模塊應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)。上述方法做成的無線通信模塊，或者集成了天線，或者使用外置天 線，共同組成了物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸部分。但是，運(yùn)樣做成的物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸系統(tǒng)存在天線的性 能隨無線通信模塊工作環(huán)境的不同，而隨之變化的嚴(yán)重問題，運(yùn)極大地影響了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 的廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種集成天線的通用型無線通信模塊，W解決 現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)致的上述多項(xiàng)缺陷。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明集成天線的通用型無線通信模塊提供W下的技術(shù)方案： 本發(fā)明公開了一種集成天線的通用型無線通信模塊，包括電路板W及設(shè)置在所述電路板上 的天線、匹配電路、射頻前端電路、通信忍片、外圍電路、高阻抗電路、接口轉(zhuǎn)換電路、接口電 路和接地電路組成，所述通信忍片分別與外圍電路、射頻前端電路、高阻抗電路和接口轉(zhuǎn)換 電路連接，所述射頻前端電路另一端連接有所述匹配電路，所述匹配電路另一端連接有所 述天線，所述高阻抗電路和接口轉(zhuǎn)換電路并聯(lián)于所述通信忍片上，它們的另一端連接有所 述接口電路，所述高阻抗電路具體跟接口電路中的電源和地連接，所述接口轉(zhuǎn)換電路具體 跟接口電路中的通信信號(hào)連接。
[0006] 優(yōu)選的，所述天線包含貼片天線，螺旋天線，單極子天線，倒F天線，PIFA，偶極子天 線，圓環(huán)天線，微帶天線，口徑禪合天線W及天線陣列中的任意一種或者多種的組合。
[0007] 優(yōu)選的，所述高阻抗電路由貼片電感，繞線電感，螺旋電感和分布式電感其中任意 一種或多種組合組成。
[000引優(yōu)選的，所述射頻前端電路可W在通信忍片的內(nèi)部，也可W在通信忍片的外部。
[0009] 優(yōu)選的，所述接口電路與外部電路的連接方式可W采用連接器或者柔性電路板 FPC或者排線或者跳線的方式連接也可W是在電路板PCB上設(shè)置有焊盤將接口電路連接至 焊盤處。
[0010] 采用W上技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明集成天線的無線通信模塊工作于不同的 工作環(huán)境，天線的性能（諧振頻率)不變，達(dá)到了集成天線的無線通信模塊工作性能不隨工 作環(huán)境變化而變化的通用化應(yīng)用目標(biāo)。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0012] 圖2是本發(fā)明射頻前端電路內(nèi)置形式的結(jié)構(gòu)框圖。
[0013] 圖3是本發(fā)明接口轉(zhuǎn)換電路的原理圖。
[0014] 圖4是本發(fā)明無線通信模塊與外部電路采用柵格陣列LGA連接方式時(shí)的俯視圖。
[0015] 圖5是本發(fā)明無線通信模塊與外部電路采用柵格陣列LGA連接方式時(shí)的側(cè)視圖。
[0016] 圖6是本發(fā)明無線通信模塊與外部電路采用郵票孔連接方式時(shí)的俯視圖。
[0017] 圖7是本發(fā)明無線通信模塊與外部電路采用郵票孔連接方式時(shí)的側(cè)視圖。
[0018] 圖8是本發(fā)明無線通信模塊高阻抗電路的原理圖。
[0019] 其中，1-電路板，2-天線，3-匹配電路，4-射頻前端電路，5-通信忍片，6-外圍電路， 7-接口轉(zhuǎn)換電路，8-接地電路，9-高阻抗電路，10-接口電路。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0021] 圖1-圖8出示本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】:一種集成天線的通用型無線通信模塊，包括 電路板及設(shè)置在電路板1上的天線2、匹配電路3、射頻前端電路4、通信忍片5、外圍電路 6、高阻抗電路9、接口轉(zhuǎn)換電路7、接口電路10、和接地電路8組成。所述通信忍片5分別與外 圍電路6、射頻前端電路4、高阻抗電路9和接口轉(zhuǎn)換電路7連接，所述射頻前端電路4另一端 連接有所述匹配電路3,所述匹配電路3另一端連接有所述天線2。所述天線2、匹配電路3、射 頻前端電路4W及通信忍片5實(shí)現(xiàn)了射頻信號(hào)的收發(fā)處理功能。所述外圍電路6輔助通信忍 片5工作。所述通信忍片5負(fù)責(zé)將射頻信號(hào)調(diào)制、解調(diào)為基帶信號(hào)。所述高阻抗電路9和接口 轉(zhuǎn)換電路7并聯(lián)于所述通信忍片5上，它們的另一端連接有所述接口電路10,高阻抗電路9具 體跟接口電路10中的電源和地連接，高阻抗電路9保證直流電源的通過并隔斷射頻信號(hào)。接 口轉(zhuǎn)換電路7具體跟接口電路10中的通信信號(hào)連接。接口電路10負(fù)責(zé)整個(gè)無線通信模塊和 外部電路的電源和通信信號(hào)的連接，所述接口電路10傳輸?shù)男盘?hào)有電源信號(hào)(包含地信號(hào)） 和通信信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無線通信模塊和外部電路的通信。外部電源信號(hào)(包含地信號(hào))經(jīng)過高阻 抗電路9后，為通信忍片5、外圍電路6、射頻前端電路及接口轉(zhuǎn)換電路7提供電源。所述高 阻抗電路9讓電源直流信號(hào)通過，將射頻信號(hào)隔斷。所述接口轉(zhuǎn)換電路7實(shí)現(xiàn)無線通信模塊 和外部電路之間通信的同時(shí)保證射頻信號(hào)的隔離，具體實(shí)現(xiàn)方法是:接口轉(zhuǎn)換電路7將來自 無線通信模塊外部的控制信號(hào)轉(zhuǎn)成光信號(hào)后，再轉(zhuǎn)成電信號(hào)與通信忍片5通信，或者將來自 通信忍片5的信號(hào)經(jīng)接口轉(zhuǎn)換電路7轉(zhuǎn)成光信號(hào)后，再轉(zhuǎn)成電信號(hào)與無線通信模塊的外部信 號(hào)通信。高阻抗電路9和接口轉(zhuǎn)換電路7共同將工作于無線通信模塊上的射頻信號(hào)與外部電 路隔開，高阻抗電路9和接口轉(zhuǎn)換電路7讓本發(fā)明能夠與外部通信并從外部獲得電源的同 時(shí)，射頻性能不受外部環(huán)境的影響。
[0022] 在本實(shí)施例中，所述天線2包含貼片天線，螺旋天線，單極子天線，倒F天線，PIFA， 偶極子天線，圓環(huán)天線，微帶天線，口徑禪合天線W及天線陣列中的任意一種或者多種的組 厶 1=1 ο
[0023]在本實(shí)施例中，所述高阻抗電路9由貼片電感，繞線電感，螺旋電感和分布式電感 等其中任意一種或多種組合的電感組成，電感的取值根據(jù)公示wL = 2X3iXf XL大于10,其 中η為圓周率(π取值3.14)，f為無線通信模塊無線射頻信號(hào)的工作頻率，單位為赫茲化z)，L 為電感的感值，單位為亨化）。當(dāng)wL〉10,一般取ωΙ = 500~1000,在對(duì)應(yīng)的工作頻段，電感 對(duì)射頻信號(hào)有反射作用，阻止射頻信號(hào)的通過。當(dāng)插入電感LW后，W電感的兩端為參考平 面，為簡(jiǎn)化分析，假設(shè)傳輸線兩端的特性阻抗相同都為Ζ0,即Z1 = Z2 = Z0，V1+為端口 1的入 射波電壓，VI-為端口 1的反口 2的入射波電壓，V2-為端口 2的反射波電壓。由傳輸線理論可 知，
[0026] I S211嗦示由端口 1傳輸?shù)蕉丝?的射頻能量。由公式(2)可見，當(dāng)g：;滿時(shí)，I S2112的 值已經(jīng)小于0.1，也就是僅有10% W下的能量由端口 1傳輸?shù)搅硕丝?,其它能量都在端口 1 處反射回去了。因此，在電源走線和地走線上，分別串接電感，該電感的感值根據(jù)公示(2)選 擇一定的范圍，使得|S2i|2的數(shù)值小于0.05,工程上，就可W看做電感起到了很好的隔離射 頻信號(hào)的作用。
[0027] 在本實(shí)施例中，所述射頻前端電路4包括低噪聲放大器、功率放大器、濾波器、射頻 開關(guān)，噪聲放大器、功率放大器、濾波器、射頻開關(guān)依次連接且射頻前端電路4可W在通信忍 片5的內(nèi)部，也可W在通信忍片5的外部。
[0028] 在本實(shí)施例中，所述接口電路10與外部電路的連接方式可W采用連接器或者柔性 電路板FPC或者排線或者跳線的方式連接也可W在電路板1上用大的焊盤，將接口電路10的 信號(hào)連接至焊盤處(柵格陣列LGA或者郵票孔），無線通信模塊通過焊盤焊接至外部電路的 焊盤上，實(shí)現(xiàn)外部電路與無線通信模塊的電性能連接。
[0029] 基于上述，本發(fā)明集成天線的無線通信模塊工作于不同的工作環(huán)境，天線的性能 (諧振頻率)不變，達(dá)到了集成天線的無線通信模塊工作性能不隨工作環(huán)境變化而變化的通 用化應(yīng)用目標(biāo)。
[0030] W上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變形和改進(jìn)，運(yùn)些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種集成天線的通用型無線通信模塊，其特征在于:包括電路板以及設(shè)置在所述電 路板上的天線、匹配電路、射頻前端電路、通信芯片、外圍電路、高阻抗電路、接口轉(zhuǎn)換電路、 接口電路和接地電路組成，所述通信芯片分別與外圍電路、射頻前端電路、高阻抗電路和接 口轉(zhuǎn)換電路連接，所述射頻前端電路另一端連接有所述匹配電路，所述匹配電路另一端連 接有所述天線，所述高阻抗電路和接口轉(zhuǎn)換電路并聯(lián)于所述通信芯片上，它們的另一端連 接有所述接口電路，所述高阻抗電路具體跟接口電路中的電源和地連接，所述接口轉(zhuǎn)換電 路具體跟接口電路中的通信信號(hào)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成天線的通用型無線通信模塊，其特征在于，所述天線 包含貼片天線，螺旋天線，單極子天線，倒F天線，PIFA，偶極子天線，圓環(huán)天線，微帶天線，口 徑耦合天線以及天線陣列中的任意一種或者多種的組合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成天線的通用型無線通信模塊，其特征在于，所述高阻 抗電路由貼片電感，繞線電感，螺旋電感和分布式電感其中任意一種或多種組合組成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成天線的通用型無線通信模塊，其特征在于，所述射頻 前端電路可以在通信芯片的內(nèi)部，也可以在通信芯片的外部。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成天線的通用型無線通信模塊，其特征在于，所述接口 電路與外部電路的連接方式可以采用連接器或者柔性電路板FPC或者排線或者跳線的方式 連接也可以是在電路板PCB上設(shè)置有焊盤將接口電路連接至焊盤處。
【文檔編號(hào)】H04B1/40GK106059617SQ201610560287
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月15日
【發(fā)明人】魯勇
【申請(qǐng)人】上海捷士太通訊技術(shù)有限公司