CN106935968A - 基于Wifi模块的射频PCB天线系统 - Google Patents

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李志为
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Abstract

本发明提供一种基于Wifi模块的射频PCB天线系统，该系统包括Wifi模块、天线和阻抗匹配电路。Wifi模块设置于PCB印制板。天线设置于PCB印制板且呈倒F型结构，天线的走线宽度为0.508毫米。阻抗匹配电路设置于PCB印制板且连接在Wifi模块和天线之间，匹配Wifi模块和天线的输入阻抗。

Description

基于Wifi模块的射频PCB天线系统
技术领域
本发明涉及天线技术领域，且特别涉及一种基于Wifi模块的射频PCB天线系统。
背景技术
在Wifi射频领域中，天线是实现数据传输的必备部件。现有的Wifi射频产品中的天线分为内置天线和外置天线。在很多情况下当对产品的外观有一定的需求，此时不希望带有外置天线，此时内置天线就有了优势。
现有的内置天线包括弹簧天线和陶瓷天线，其中弹簧天线和陶瓷天线一方面需要外购天线物料，增加设计成本；另一方面需要焊接在PCB电路板上，生产过程中存在工艺控制困难的问题，影响天线性能的一致性。
发明内容
本发明为了克服现有内置天线成本高且与PCB印制板连接时天线性能差的问题，提供一种基于Wifi模块的射频PCB天线系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于Wifi模块的射频PCB天线系统，该系统包括Wifi模块、天线和阻抗匹配电路。Wifi模块设置于PCB印制板。天线设置于PCB印制板且呈倒F型结构，天线的走线宽度为0.508毫米。阻抗匹配电路设置于PCB印制板且连接在Wifi模块和天线之间，匹配Wifi模块和天线的输入阻抗。
于本发明一实施例中，天线包括短路传输部、开路传输部和馈电部，短路传输部的一端与PCB印制板上的短路点相连接，另一端与开路传输部相连接，开路传输部上与短路传输部相对的一端开路，馈电部连接在短路传输部和开路传输部的公共端。
于本发明一实施例中，短路传输部的长度为1.8毫米，开路传输部的长度为12.2毫米。
于本发明一实施例中，开路传输部包括多个依次垂直连接的弯折部。
于本发明一实施例中，开路传输部包括依次垂直连接的十个弯折部，第一弯折部的长度为1.5毫米，第二弯折部的长度为3.4毫米，第三折弯部的长度为2.05毫米，第四折弯部的长度为3.4毫米，第五折弯部的长度为2.05毫米，第六折弯部的长度为3.4毫米，第七折弯部的长度为2.05毫米，第八折弯部的长度为3.4毫米，第九折弯部的长度为1.5毫米，第十折弯部的长度为2.4毫米。
于本发明一实施例中，开路传输部上与短路传输部相对的一端距离PCB印制板的边缘的最短距离大于或等于2.8毫米。
于本发明一实施例中，阻抗匹配电路包括连接在Wifi模块和天线之间的第一电阻和第二电阻，以及连接在天线和第一电阻的公共端的电容。
综上所述，本发明提供的基于Wifi模块的射频PCB天线系统通过将天线印制在PCB印制板上，不需要额外焊接天线，不仅简化了生产且避免了焊接误差造成的天线阻抗及性能的不一致。印制在PCB印制板上的天线属于内置天线，外观非常简洁。通过设置阻抗匹配电路，本发明提供的基于Wifi模块的射频PCB天线系统在自由空间下，天线的辐射距离可大于80米。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1所示为本发明一实施例提供的基于Wifi模块的射频PCB天线系统的示意图。
图2所示为图1中阻抗匹配电路的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供的基于Wifi模块的射频PCB天线系统包括Wifi模块100、天线200和阻抗匹配电路300。Wifi模块100设置于PCB印制板。天线200设置于PCB印制板且呈倒F型结构，天线200的走线宽度为0.508毫米。阻抗匹配电路300设置于PCB印制板且连接在Wifi模块100和天线200之间，匹配Wifi模块100和天线200的输入阻抗。
本实施例提供的基于Wifi模块的射频PCB天线系统将天线模块200集成在PCB印制板的内部且设置天线200的厚度与PCB印制板上的铜线的厚度相同，均为0.035毫米，该设置使得在形成PCB印制板的铜线的同时可一同形成天线200。该设置不仅实现了天线的内置，使得整个Wifi射频产品的体积更小、外形更加美观，且避免了焊接外置天线而引起的天线性能不一致的问题；更进一步的，天线200和PCB印制板的铜线同步制成大大简化了天线的制造工艺，简化生产。
于本实施例中，呈倒F型结构的天线包括短路传输部1、开路传输部2和馈电部3，短路传输部1的一端与PCB印制板上的短路点400相连接，另一端与开路传输部2相连接，开路传输部2上与短路传输部1相对的一端开路，馈电部3连接在短路传输部1和开路传输部2的公共端。倒F型结构的天线具有低轮廓结构，辐射场具有水平和垂直两者极化，具有等方向辐射特性。于本实施例中，短路传输部1的长度为1.8毫米，开路传输部2的长度为12.2毫米。
随着电子产品体积的不断缩小，现有的Wifi射频产品中PCB印制板的体积非常的小，天线只能设置在PCB印制板的一个顶角上。为缩小天线200的体积，于本实施例中，设置开路传输部2包括多个依次垂直连接的弯折部。优选的，设置开路传输部包括依次垂直连接的十个弯折部，第一弯折部21的长度为1.5毫米，第二弯折部22的长度为3.4毫米，第三折弯部23的长度为2.05毫米，第四折弯部24的长度为3.4毫米，第五折弯部25的长度为2.05毫米，第六折弯部26的长度为3.4毫米，第七折弯部27的长度为2.05毫米，第八折弯部28的长度为3.4毫米，第九折弯部29的长度为1.5毫米，第十折弯部210的长度无2.4毫米。然而，本发明对此不作任何限定。本实施例提供的天线，其带宽可在2.38GHz～2.5GHz之间，具有非常高的带宽，增益可达2.6dB，比普通的具有外置天线的Wifi射频产品的天线的增益要高。在自由空间小，本实施例提供的天线的辐射距离可大于80米。
于本实施例中，开路传输部2上与短路传输部1相对的一端距离PCB印制板的边缘的最短距离d等于2.8毫米。该设置避免了PCB印制板的边缘对天线200的辐射特性的影响。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，当PCB印制板的面积足够大时，可设置开路传输部2上与短路传输部1相对的一端距离PCB印制板的边缘的最短距离d大于2.8毫米。
于本实施例中，如图2所示，阻抗匹配电路300包括连接在Wifi模块100和天线200之间的第一电阻R1和第二电阻R2，以及连接在天线和第一电阻的公共端的电容C。第一电阻R1、第二电阻R2和电容C匹配Wifi模块和天线的输入阻抗，具体而言，若天线200工作在2.4GHz频率下具有re-j*im(天线的输入阻抗是一个复数，re为实部，im为虚部，j为虚单元)的输入阻抗，则阻抗匹配电路300应尽可能地使得Wifi模块100的阻抗为re+j*im。阻抗匹配可大大减小信号能量在传输过程中的损耗，大幅度提高天线的辐射距离。
综上所述，本发明提供的基于Wifi模块的射频PCB天线系统通过将天线印制在PCB印制板上，不需要额外焊接天线，不仅简化了生产且避免了焊接误差造成的天线阻抗及性能的不一致。印制在PCB印制板上的天线属于内置天线，外观非常简洁。通过设置阻抗匹配电路，本发明提供的基于Wifi模块的射频PCB天线系统在自由空间下，天线的辐射距离可大于80米。
虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (7)

1.一种基于Wifi模块的射频PCB天线系统，其特征在于，包括：
Wifi模块，设置于所述PCB印制板；
天线，设置于所述PCB印制板且呈倒F型结构，天线的走线宽度为0.508毫米；
阻抗匹配电路，设置于所述PCB印制板且连接在Wifi模块和天线之间，匹配Wifi模块和天线的输入阻抗。
2.根据权利要求1所述的基于Wifi模块的射频PCB天线系统，其特征在于，所述天线包括短路传输部、开路传输部和馈电部，短路传输部的一端与PCB印制板上的短路点相连接，另一端与开路传输部相连接，开路传输部上与短路传输部相对的一端开路，馈电部连接在短路传输部和开路传输部的公共端。
3.根据权利要求2所述的基于Wifi模块的射频PCB天线系统，其特征在于，所述短路传输部的长度为1.8毫米，开路传输部的长度为12.2毫米。
4.根据权利要求3所述的基于Wifi模块的射频PCB天线系统，其特征在于，所述开路传输部包括多个依次垂直连接的弯折部。
5.根据权利要求4所述的基于Wifi模块的射频PCB天线系统，其特征在于，所述开路传输部包括依次垂直连接的十个弯折部，第一弯折部的长度为1.5毫米，第二弯折部的长度为3.4毫米，第三折弯部的长度为2.05毫米，第四折弯部的长度为3.4毫米，第五折弯部的长度为2.05毫米，第六折弯部的长度为3.4毫米，第七折弯部的长度为2.05毫米，第八折弯部的长度为3.4毫米，第九折弯部的长度为1.5毫米，第十折弯部的长度为2.4毫米。
6.根据权利要求2所述的基于Wifi模块的射频PCB天线系统，其特征在于，所述开路传输部上与短路传输部相对的一端距离PCB印制板的边缘的最短距离大于或等于2.8毫米。
7.根据权利要求1所述的基于Wifi模块的射频PCB天线系统，其特征在于，阻抗匹配电路包括连接在Wifi模块和天线之间的第一电阻和第二电阻，以及连接在天线和第一电阻的公共端的电容。
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