CN104362432A - 一种印刷螺旋天线的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印刷螺旋天线的制作方法，该方法具体为，电路板走线从双面印刷电路板的一个面通过过孔通到另一面，按与原走线方向相反且成锐角的方向经过相同长度的电路板走线折返后，再经过另外一个过孔返回时，完成一个螺旋的制作；这样不停地周而复始，完成一段螺旋的制作；在螺旋天线至少一个连续的段与段之间，串接一电阻、或串接一电容、或串接一电感、或串接一组并联的电阻及电感、或串接一组并联的电阻及电容，其余段与段之间通过0欧姆电阻、导线或焊接直接电气相连，完成螺旋天线的制作。本发明有效地解决了批量生产螺旋天线电气参数不一致和机械形变等问题；通过附加的电抗元件，有效地调整螺旋天线的谐振频率，保证了产品的一致性。

Description

一种印刷螺旋天线的制作方法

技术领域

本发明涉及一种天线制作方法，尤其涉及一种印刷螺旋天线的制作方法。

背景技术

天线是无线电设备不可缺少的组成部分，对于发射机而言，天线是发射电路的很重要的

一个组成部分，它是功率放大输出级的负载。天线的作用是辐射电磁波，用它把高频电流转换为电磁波发射出去，此时天线表现的特性是输入阻抗，为了保证发射机输出的功率能最大限度地转换为电磁波，要求发信设备的输出阻抗与天线的输入阻抗相匹配。对于接收设备而言，天线是接收设备的信号源，接收电路是天线的负载，天线设置正确与否 ，将直接关系到接收与发射电路的工作状态和接收效率， 对通信距离和通信质量具有举足轻重的影响。

天线的种类很多，遥控设备中广泛使用的是鞭状天线，其电气长度为一般为工作频率的四分之一波长左右，在便携式短距离通信设备中，四分之一波长的电气长度有时长得令人无法忍受。

螺旋天线可以有效地缩短天线的电气长度，一段导线加上一个圆柱骨架就可以制作一个螺旋天线（图1（a））。实际生产中，由于螺旋的螺距很难做到严格地一致，当环境温度变化或受到机械振动的影响时，天线的谐振频率将发生偏移，因此，用金属丝绕制的螺旋天线，无论是生产过程还是使用过程，均不能保证产品性能的一致性，实际测量表明，同一批次的470MHz的螺旋天线，其谐振频率可能相差数十MHz。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种印刷螺旋天线的制作方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种印刷螺旋天线的制作方法，通过额外的电抗元件接入到螺旋中，从而调节螺旋天线的工作频率和工作带宽，该方法具体包括以下步骤：

(1)电路板走线从双面印刷电路板的一个面通过过孔通到另一面，按与原走线方向相反且成锐角的方向经过相同长度的电路板走线折返后，再经过另外一个过孔返回时，完成一个螺旋的制作；这样不停地周而复始，完成一段螺旋的制作；

(2)重复m次步骤(1)，得到m段连续的螺旋，其中，m为大于1的自然数；

(3)在螺旋天线至少一个连续的段与段之间，串接一电阻、或串接一电容、或串接一电感、或串接一组并联的电阻及电感、或串接一组并联的电阻及电容，其余段与段之间通过0欧姆电阻、导线或焊接直接电气相连，完成螺旋天线的制作。

进一步地，所述电阻的阻值为0-10欧姆，电阻阻值越大，会展宽螺旋天线的工作带宽和提高螺旋天线的等效输入阻抗。

本发明的有益效果是，有效地解决了批量生产螺旋天线电气参数不一致和机械形变等问题；通过附加的电抗元件，有效地调整螺旋天线的谐振频率，保证了产品的一致性。

附图说明

图1是本发明螺旋天线的制作及其调整方法原理图；

图2是本发明螺旋天线的结构示意图；

图3是本发明螺旋天线的一个制作实例图；

图4是图3实例中R₁=0、X₁=0，R₂=0、X₂=0时螺旋天线的谐振特性曲线；

图5是图3实例中R1=0、X1=0，R₂=∞、X₂=1p时螺旋天线的谐振特性曲线；

图6是图3实例中R1=0、X1=0，R₂=∞、X₂=2p时螺旋天线的谐振特性曲线；

图7是图3实例中R1=0、X1=0，R₂=∞、X₂=3p时螺旋天线的谐振特性曲线；

图8是图3实例中R1=0、X1=0，R₂=∞、X₂=5p时螺旋天线的谐振特性曲线；

图9是图3实例中R1=0、X1=0，R₂=∞、X₂=10p时螺旋天线的谐振特性曲线；

图10是图3实例中R1=0、X1=0，R₂=∞、X₂=22p时螺旋天线的谐振特性曲线；

图11 是图3实例中 R1=0、X1=0，R₂=∞、X₂=2.8nH时螺旋天线的谐振特性曲线；

图12 是图3实例中 R1=0、X1=0，R₂=∞、X₂=5.6nH时螺旋天线的谐振特性曲线；

图13 是图3实例中 R1=0、X1=0，R₂=∞、X₂=10nH时螺旋天线的谐振特性曲线；

图14 是 图3实例中R1=0、X1=0，R₂=∞、X₂=15nH时螺旋天线的谐振特性曲线

图15 是图3实例中 R1=0、X1=0，R₂=∞、X₂=27nH时螺旋天线的谐振特性曲线。

具体实施方式

下面根据附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图1(a)所示，常规意义的螺旋天线制作完成后，其电气参数便不可调整（或者说很难调整），实际上，额外的电抗元件可以改变螺旋天线的电气特性。图1(b)中，将螺旋天线从中间断开，串入一个小阻值电阻，就可以增加螺旋天线的工作带宽，电阻越大，带宽越宽；图1(c)中，将螺旋天线从中间断开，串入一个小容量电容，补偿螺旋天线一定量的容性成份，可以将螺旋天线的工作频率略微提高（电容不能太大，太大的电容等效于交流短路）；图1(d)中，将螺旋天线从中间断开，串入一个小电感，增加螺旋天线的感性成份，可以将螺旋天线的工作频率降低（电感的内阻不能太大，太大的内阻会增加天线的等效阻抗，影响发射效率）。

实际上，用金属丝绕制螺旋，要保证产品的高度一致，工艺上要求太高，且使用环境也苛刻。采用印刷板技术可以有效解决这一问题。

如图2所示，本发明一种印刷螺旋天线的制作方法，通过额外的电抗元件接入到螺旋中，从而调节螺旋天线的工作频率和工作带宽，该方法具体包括以下步骤：

(1)电路板走线从双面印刷电路板的一个面通过过孔通到另一面，按与原走线方向相反且成锐角的方向经过相同长度的电路板走线折返后，再经过另外一个过孔返回时，完成一个螺旋的制作；这样不停地周而复始，完成一段螺旋的制作；

(2)重复m次步骤(1)，得到m段连续的螺旋，其中，m为大于1的自然数；

(3)在螺旋天线至少一个连续的段与段之间，串接一电阻、或串接一电容、或串接一电感、或串接一组并联的电阻及电感、或串接一组并联的电阻及电容，其余段与段之间通过0欧姆电阻、导线或焊接直接电气相连，完成螺旋天线的制作。

螺旋天线的一端与一方形焊盘相连，同样的，发射机输出端亦与一方形焊盘相连，用焊锡将此二方形焊盘连接后，螺旋天线就成为发射机的负载。除此之外，螺旋天线亦可以通过射频同轴连接器与发射机相连。

如图2所示，螺旋的段与段之间，串入了并联的两个电抗元件，其一用于放置小电阻，调整天线的谐振带宽，其二用于放置电容（或电感），调整天线的谐振频率。

实施例：

如图3所示，螺旋天线共由20圈螺旋构成，分为3段，其圈数分别为8，6，6。电路板的板材厚度为1.6mm，螺旋间距为0.8mm，两过孔之间的走线长度为4.52mm，走线宽度为0.3mm。段间的连接器件分别为电阻R1、电抗元件X1，电阻R2、电抗元件X2。图4-图15示出了当R1=0、X1=0、R2、X2取不同阻值、不同性质的电路元件时，此印刷螺旋天线的谐振特性曲线（R1、X1与R2、X2所起的作用相同，因此图4-图15描述了R2、X2对天线特性的影响）。

本发明的核心技术要点之一在于通过额外的电路元件调整螺旋天线的工作频率和工作带宽。

本发明专利的核心技术要点之二在于采用印刷板技术实现螺旋的制作，保证了产品的一致性，避免了机械振动对天线的影响，同时为外接电路元件提供了物理支撑。

本发明提供了一种印刷螺旋天线的制作方法，对于任何细微的改变（如改变印刷板的层数、改变印刷螺旋的物理尺寸、改变螺旋的段数、改变外接电路元件的数目和性质），均属于本专利的保护范围。

Claims (2)

1.一种印刷螺旋天线的制作方法，其特征在于，通过额外的电抗元件接入到螺旋中，从而调节螺旋天线的工作频率和工作带宽，该方法具体包括以下步骤：

(1)电路板走线从双面印刷电路板的一个面通过过孔通到另一面，按与原走线方向相反且成锐角的方向经过相同长度的电路板走线折返后，再经过另外一个过孔返回时，完成一个螺旋的制作；这样不停地周而复始，完成一段螺旋的制作；

(2)重复m次步骤(1)，得到m段连续的螺旋，其中，m为大于1的自然数；

(3)在螺旋天线至少一个连续的段与段之间，串接一电阻、或串接一电容、或串接一电感、或串接一组并联的电阻及电感、或串接一组并联的电阻及电容，其余段与段之间通过0欧姆电阻、导线或焊接直接电气相连，完成螺旋天线的制作。

2.根据权利要求1所述印刷螺旋天线的制作方法，其特征在于，所述电阻的阻值为0-10欧姆，电阻阻值越大，会展宽螺旋天线的工作带宽和提高螺旋天线的等效输入阻抗。