[实用新型]一种具有倒F变形结构的PCB板载天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，具体是一种具有倒F变形结构的PCB板载天线。

背景技术

现今，无线技术日趋成熟，已经在日常生活中发挥越来越重要的作用，它避免了各种设备之间繁杂的连线，使操控装置简洁无过多线缆连接。例如WIFI、Bluetooth音箱、遥控器、无线门铃、无线对讲系统、手机通讯等。而天线是所有这些产品中重要的组成部分，现主要有贴片陶瓷天线、鞭状天线和PCB板载天线。

对于电子产品开发工程师，无线技术通常是被视为神奇的，无法被完美驾驭的一门技术。加上天价的射频调试仪器和测试费用。使电子工程师为天线的设计望而却步，或者因为天线收发性能无法达标，而无限期拖慢产品开发进程，开发周期过长对开发周期要求苛刻的消费类产品来说是最致命。

基于这样的问题，我们力求建立一个方便使用，加快产品开发的天线模型。进而有了现有发明，这将给没有天线设计经验的电子工程师提供低成本、实用的、避免天价射频测试仪器的解决方案。使用者只需将改模型简单的，按照规则放置到自己的电路中去即可发挥其作用。

现有可供使用的2.4GHzISM频段天线有如下几种形式：贴片陶瓷天线、鞭状天线、PCB板载天线。其中贴片陶瓷天线具有性能中等、尺寸小的优点，但是需要严格按照规格书设置好天线工作环境，提供严格形状的净空区等限制，功率也有所限制，相对成本较高；鞭状天线具有最好的性能，由于体积过大在很多产品中无法使用，高昂的成本让人望而却步；PCB板载天线具有成本最低的优点，性能也很好。这对成本敏感的消费类产品来说，是个非常理想的解决方案。其中，倒F变形PCB板载天线以其成本低、性能较好的特点，而被广泛应用于低成本消费类无线电子产品的无线收发天线中。

以上方案在具体应用中，虽然陶瓷天线在严格规定环境下阻抗为50R，但是实际应用环境的不同天线的阻抗测试会发生很大变化。有时候变化幅度过大而导致整体性能恶化。而普通的PCB板载天线的阻抗不满足一般产品中50R特性阻抗要求。因而需要在天线的馈点之前加入PI电路，以做阻抗匹配使天线与源端阻抗匹配，达到最好的收发性能。但是PI电路的引入，会导致PCB上需要严格控制阻抗的馈线发生阻抗突变进而导致反射增加，恶化功率信号传输。虽说PI电路经过调试可以使整体阻抗等于特性阻抗，但是PI电路还是会损耗部分能量。最致命的是调试PI电路需要昂贵的网络分析仪，而该仪器对普通的企业而言，是可望而不可即的。

针对以上缺点，亟待设计出一种低成本、易于使用并且无需另外做阻抗匹配的高性能PCB板载天线。正是基于这样的目的，本设计得以发明。

实用新型内容

因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种具有倒F变形结构的PCB板载天线，对现有的倒F变形天线的结构以及参数进行优化设计，从而获得一个低成本、易于使用并且无需另外做阻抗匹配的高性能PCB板载天线。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种具有倒F变形结构的PCB板载天线，包括由介电材料实现的基板，基板上设置有接地电极和发射电极，发射电极和接地电极相对地设置，发射电极设置在基板的顶面，是细长且平坦的导体。该发射电极具有倒F形状，包括馈电段、以及在馈电段位置处并联连接的天线的短路段和开路段，其中，短路段为L形状，其具有第一折弯段和第二折弯段，第一折弯段连接至接地电极，第二折弯段与接地电极平行；开路段沿短路段的第二折弯段的反方向延伸形成延伸臂，延伸臂的末端向内折合，与基板的边缘形成容性耦合的间隙；其中，短路段的第二折弯段的宽度和开路段的延伸臂的宽度不同。

作为一个优化后的参数方案，天线长度L=13.67mm。第一折弯段宽度为d2=1.8mm，第一折弯段高度H=11.34mm；第二折弯段（也即平行接地电极的短路段）线宽d1=1.1mm，第二折弯段长S=1.5mm。开路段向内折合之前的长度L1=8.5mm，开路段向内折合处的线宽h1=0.87mm；开路段折合部分之间的间距B=1.64mm；开路段向内折合的长度L2=5mm。馈电段的宽度为d4=1mm。

本新型采用上述方案，具有如下优点：

1、对现有天线形状进行修改，使其谐振点落在2.4GHzISM频段，并保证VSWR低于2.0，防止谐振频率偏向高频，提高天线增益；

2、对于现有天线规格进行改进，避免PI网络的使用，使其阻抗接近50R，并且在不同的应用环境下，阻抗变化小；