CN202111213U

CN202111213U - 适用于470-510 MHz频段通信的内置高增益天线

Info

Publication number: CN202111213U
Application number: CN2011200381202U
Authority: CN
Inventors: 张穗生
Original assignee: ROBULINK TECHNOLOGY (SHENZHEN) Ltd
Current assignee: ROBULINK TECHNOLOGY (SHENZHEN) Ltd
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2021-02-14

Abstract

一种适用于470～510MHz频段通信的内置高增益天线10，用于远程传送表计读数和接收控制指令，尤其是，所述内置高增益天线10是一块主体部分为矩形的金属薄片平面天线，所述矩形的中央部位呈现字母L形镂空，其右侧并紧连着字母H形镂空，而且还在挨近边框处、在所述字母H形镂空右下方设开口126构成谐振腔12,其内上边沿往下延伸的一宽一窄两突出部121、122下边沿在同一条平行于所述矩形上下外边缘的线上，而且其中较寛的突出部122正对着所述谐振腔12下边沿往上延伸的突出部123。本实用新型具有体积特别小，适合内置于无线通信收发模块而又保持高增益的特点。

Description

适用于470-510 MHz频段通信的内置高增益天线

技术领域

本实用新型涉及数字信息的无线传输，尤其涉及用于传送表计读数和控制命令的无线收发模块之天线装置，特别是涉及内置于无线收发模块的分米波段高增益平面天线。

背景技术

当今社会无线通信技术飞速发展，其产品形态也是多种多样,使用天线方式则根据产品技术特性、使用环境不同而决定天线结构、形状有很多不同种类。现有技术设备内置的天线通常是用于波长较短的通信，例如 800MHz 以上频段(厘米波段和毫米波段)的通信。本实用新型天线要适用的通信频段因为波长比较长，天线要保证一定的增益，若按现有技术设计，相应地体积就会比较大。470MHz 是在分米波段，波长相对较长,特别是在可使用空间范围较小时,要达到较高的增益和较好的转换效率是比较困难的,因为是：①在此波段的波长较长天线尺寸较大；②由于可使用的空间范围有限,其空间高度也受到限制；③产品中其它元器件的相互干扰影响；④电性能及结构的综合影响。因此这里难点在于使用波长较长、同时又在限定的空间尺寸范围内，既要解决天线放置尺寸并谐振到使用的频段，又要不影响天线使用效果或提高天线增益和转换效率，这是非常困难的。业内人士都清楚天线是开放性的特殊电学产品,它目的是与外界通过交变电磁场进行电信号传输,因此天线尺寸越大,空间越开放，天线周围金属越少,天线的波瓣辐射越好,增益相对越好,转换效率就越高。

目前通信系统用于470～510MHz频段的较好的天线通常使用外置式的，在这段频带上使用内置天线一般效果都不是很好，如现在使用的天线绝大部分是:

a. 螺旋天线：这是一种慢波结构，螺旋天线实际上也是一种慢波化的单极天线。由于螺旋线的作用，减小了电磁波沿螺旋线传播的相速度，因此天线的长度可以缩短。天线的设计只须根据螺旋线的相速度求出天线的等效波长，根据单极天线的设计方式即可得出所求。也正是由于螺旋线的慢波结构，使得天线的Q值高，带宽窄，天线的储能大，辐射效率降低；

b. 印刷电路板天线：印刷电路板，即 PCB 螺旋天线，实际上是一种变形的螺旋天线，利用 PCB 的介电常数进一步降低天线的尺寸而已.由于 PCB 的材质介电常数较低、损耗较大所以它的辐射效率也较低；

c. 陶瓷天线：成本较高,生产制造较麻烦,带宽窄；

d. 环形天线等：增益都比较低，效率也低。

这些天线本身由于外形结构的原因,其增益和转换效率都较低（0～1dbi）。另一原因是，受到天线安装方式和周围元器件的影响，辐射的方向特性不尽如人意。再一原因是，有的成本价格过高。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而采用一种称为曲折线天线的技术方案，即Meander Line Antenna （MLA）方式，在很大程度上解决了上述这些问题，就是，在较小的使用空间范围内使天线的增益有较大的提高（天线增益到3～4 dbi），效率有较大提高，见图4～6。

技术是三维放射环行回路天线,其结构有非常高的转换效率.它的图形和工作原理是相当于大量“F”型线天线的异形体并联，其阻抗相当于许多线型天线阻抗的并联，因此平面型天线比线型天线的输入阻抗要低一些，不但产生了宽带谐振特性，并且缩小了尺寸。为了使天线产生自谐振，避免其电路的损耗, 应尽量提高辐射电阻，减小损耗电阻，使天线系统保持一个足够高的效率。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是，一种适用于470～510 MHz频段通信的内置高增益天线，用于远程传送表计读数和接收控制指令，尤其是，所述内置高增益天线是一块主体部分为矩形的金属薄片平面天线，所述矩形的中央部位呈现字母L形镂空，其右侧并紧连着字母H形镂空，而且还在挨近边框处、在所述字母H形镂空右下方设一开口构成谐振腔,其内上边沿往下延伸的一宽一窄两突出部下边沿在同一条平行于所述矩形上下外边缘的线上，而且其中较寛的突出部正对着所述谐振腔下边沿往上延伸的突出部。

所述内置高增益天线设有从所述矩形下部外边缘、在所述开口左侧往下延伸的两条馈电连接片，该两条馈电连接片向所述天线之矩形平面背面方向弯折，同该矩形平面夹角90°，在将该两电连接片焊入印刷电路板上射频输出端子孔后，该两电连接片还同时起着支承作用，令所述高增益天线之矩形平面同所述印刷电路板平面平行。

所述内置高增益天线设有从所述矩形右侧下部外边缘往右延伸的突出部，改变该突出部的突出长度可调整所述天线的谐振频率。所述内置高增益天线是用0.2～0.5毫米厚的磷铜或铍青铜片状材料冲压成平面展开状，再弯折成型。

图4至图6清楚地展示了本实用新型天线在X、Y、Z三个坐标方向上辐射的效果。

同现有技术相比较，本实用新型高增益天线的有益效果在于：形体特别小，适合内置于无线通信收发模块而又保持高增益特性。

附图说明

图1是本实用新型适用于470～510 MHz频段通信的内置高增益天线优选实施例之轴测投影示意图；

图2是所述内置高增益天线优选实施例的片状材料展开图及其各部分尺寸规定；

图3是所述内置高增益天线设计时的工作流程图；

图4、5、6是所述内置高增益天线优选实施例在X、Y、Z三个坐标方向上天线辐射效果的实际测试图。

具体实施方式

以下结合各附图对本实用新型做进一步详述。

参见图1、图2,本实用新型适用于470～510 MHz频段通信的内置高增益天线10，用于远程传送表计读数和接收控制指令，尤其是，所述内置高增益天线10是一块主体部分为矩形的金属薄片平面天线，所述矩形的中央部位呈现字母L形镂空，其右侧并紧连着字母H形镂空，而且还在挨近边框处、在所述字母H形镂空右下方设开口126构成谐振腔12,其内上边沿往下延伸的一宽突出部（122）及一窄突出部（121）下边沿在同一条平行于所述矩形上下外边缘的线上，而且所述宽突出部122正对着所述谐振腔12下边沿往上延伸的突出部123。

所述内置的高增益天线10设有从所述矩形下部外缘、在所述开口126左侧往下延伸的第一馈电连接片（15）及第二馈电连接片（16），该第一馈电连接片（15）及第二馈电连接片（16）向所述天线10之矩形平面背面方向弯折，同该矩形平面夹角90°，在将第一馈电连接片（15）及第二馈电连接片（16）焊入印刷电路板上射频输出端子孔后，该两电连接片15、16还同时起着支承作用，令所述高增益天线10之矩形平面同所述印刷电路板平面平行。

所述内置高增益天线10还设有从所述矩形右侧下部外边缘往右延伸的突出部18，改变该突出部18的突出长度可调整所述天线的谐振频率。所述内置高增益天线10是用0.2～0.5毫米厚的磷铜或铍青铜片状材料冲压成平面展开状，再弯折成型。表1为一个具体实施例，说明了图2中所述内置高增益天线片状材料展开图各部分尺寸规定。

序号	大小(mm)	序号	大小(mm)
				L1	53.4	H1	30.5
L2	47	H2	34
				L3	43	H3	15.8
L4	24.5
				L5	30.1

表1 天线展开图各部分尺寸

图3展示所述内置高增益天线设计时的工作流程：

a.据配属产品已给定的空间尺寸,设计一款能够满足在此空间范围内使用的天线；

b.参数要求:

空间尺寸：45×35×15 mm3

工作频段是：470～490 MHz

驻波小于：2.5

方向特性：全向

增益要求：优于3～4 dbi

c.功能设计要求：本产品的研发用于无线电表的数据抄收,由于客户要求无线数据传输当中天线不能外露,同时还要确保安装在使用环境比较严酷，且仍能保持正常通信距离(即在有一定屏蔽空间内与外界保持通信，如在高层建筑物电井里金属箱体内放置, 铁皮箱有一个很小的观察孔,电井的门是金属)。

第一步根据客户提出及产品技术要求确定天线的使用空间及图形结构；在仪器测试基本参数RETURN LOSS,达到技术要求；微波暗室测试天线方向图及增益；参数测试正常后确定方案工程试用；

第二步在确定天线安装的尺寸及引脚位置后,根据结构确定电场所需要分布,切割铜板使之谐振频率能够谐振到所需要的频段数值,满足RETURN LOSS AND BANDWIDTH.调整改变L1 L2 H长宽高数值,可使频率,带宽,电场分布发生变化. 上述的数据调整完毕后,将进入chamber对天线的实际工作的方向图,增益等参数综合测试. 实验室测试完成进入实际应用测试，将与其它设备及软件进行工程测试，最终确定天线在实际工程中的性能。

Claims

1.一种适用于470～510 MHz频段通信的内置高增益天线（10），用于远程传送表计读数和接收控制指令，其特征在于：所述内置高增益天线（10）是一块主体部分为矩形的金属薄片平面天线，所述矩形的中央部位呈现字母L形镂空，其右侧并紧连着字母H形镂空，而且还在挨近边框处、在所述字母H形镂空右下方设开口（126）构成谐振腔(12),其内上边沿往下延伸的一宽突出部（122）和一窄突出部（121）下边沿在同一条平行于所述矩形上下外边缘的线上，而且其中较寛的突出部（122）正对着所述谐振腔(12)下边沿往上延伸的突出部（123）。

2.按照权利要求１所述的适用于470～510 MHz频段通信的内置高增益天线（10），其特征在于：所述内置高增益天线（10）设有从所述矩形下部外边缘、在所述开口（126）左侧往下延伸的第一馈电连接片（15）及第二馈电连接片（16）。

3.按照权利要求2所述的适用于470～510 MHz频段通信的内置高增益天线（10），其特征在于：所述第一馈电连接片（15）及第二馈电连接片（16）向所述天线（10）之矩形平面背面方向弯折，同该矩形平面夹角90°，在将所述第一馈电连接片（15）及第二馈电连接片（16）焊入印刷电路板上射频输出端子孔后，所述第一馈电连接片（15）及第二馈电连接片（16）还同时起着支承作用，令所述高增益天线（10）之矩形平面同所述印刷电路板平面平行。

4.按照权利要求１所述的适用于470～510 MHz频段通信的内置高增益天线（10），其特征在于：所述内置高增益天线（10）设有从所述矩形右侧下部外边缘往右延伸的突出部（18），改变该突出部（18）的突出长度可调整所述天线（10）的谐振频率。