CN205692954U - 印刷电路板天线及WiFi设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无线通信技术领域，提供一种印刷电路板天线，该天线包括微带传输线、天线馈线接入点、接地金属弹片和辐射金属弹片；微带传输线包括第一分支、第二分支和分支连接线，第一分支的第二端设有与第一分支垂直的第一微带分支线，第二分支的第二端设有与第二分支垂直的第二微带分支线，天线馈线接入点位于分支连接线；接地金属弹片位于第一微带分支线所在的直线上，且远离第一分支的一侧；辐射金属弹片平行于第二微带分支线，且位于远离分支连接线的一侧。本实用新型印刷电路板天线，能够有效地收发信号，缩短生产或调试周期，降低成本。

Description

印刷电路板天线及WiFi设备

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，具体涉及一种印刷电路板天线及WiFi设备。

背景技术

随着移动互联网的快速发展，无线保真(WiFi)作为一种新型的联网方式，具有方便、快捷、移动性好等特点，越来越受到用户或生产厂家的重视。一般WiFi设备包括处理器、WiFi模块、天线馈线和外接天线，处理器将数字信号传输到WiFi模块后，WiFi模块将其调制完成，通过天线馈线连接到外接天线，发射到空间中；反之亦然。如在2.4G WiFi设备中，WiFi模块通常选用型号为AP6181的WiFi模块，外接天线选用BAIBO BIO-F061。

但是，在WiFi设备生产过程中，若采用不同厂家生产的外接天线，会存在诸多问题，如WiFi设备在发射不同频率的信号时，采用的外接天线的性能不同，相应要求的参数也不一样，对于外接天线的生产厂家而言，需要不同调试、测试等工艺步骤，以达到外接天线所要求的性能，不能做到统一生产，交货周期可能会延长到10～12周，甚至，最终生产的外接天线的性能不够理想。

同时，对于WiFi设备生产厂家而言，采用不同厂家生产的外接天线，在与天线馈线、WiFi模块和处理器共同作用，进行信号收发前，还需要工作人员进行参数调试，才能使WiFi设备的整体性能具有优良的一致性。并且，外接天线的硬件成本较高，造成WiFi设备的价格难以降低，使该WiFi设备很难在更多的消费者中普及。

如何保证外接天线能够有效地收发信号，缩短生产或调试周期，降低成本，是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种印刷电路板天线及WiFi设备，能够有效地收发信号，缩短生产或调试周期，降低成本。

本实用新型提供一种印刷电路板天线，该印刷电路板天线包括微带传输线、天线馈线接入点、接地金属弹片和辐射金属弹片；微带传输线包括第一分支、第二分支和分支连接线，第一分支与第二分支平行，且第一分支长于第二分支，分支连接线连接第一分支的第一端和第二分支的第一端，且与第一分支垂直，第一分支的第二端设有与第一分 支垂直的第一微带分支线，且第一微带分支线向远离第二分支的方向延伸，第二分支的第二端设有与第二分支垂直的第二微带分支线，且第二微带分支线向远离第一分支的方向延伸；天线馈线接入点位于分支连接线；接地金属弹片位于第一微带分支线所在的直线上，且远离第一分支的一侧；辐射金属弹片平行于第二微带分支线，且位于远离分支连接线的一侧，微带传输线、接地金属弹片和辐射金属弹片的宽度是预设的。

进一步地，第一微带分支线和第二微带分支线呈矩形。

基于上述任意印刷电路板天线实施例，进一步地，第一微带分支线的长度大于第二微带分支线的长度，且第一微带分支线的宽度小于第二微带分支线的宽度。

进一步地，微带传输线呈n型。

进一步地，接地金属弹片的宽度小于辐射金属弹片的宽度。

进一步地，微带传输线、第一微带分支线、第二微带分支线、接地金属弹片和辐射金属弹片的材质为铜。

进一步地，微带传输线、第一微带分支线、第二微带分支线、接地金属弹片和辐射金属弹片的厚度为1盎司。

进一步地，微带传输线、天线馈线接入点、接地金属弹片和辐射金属弹片位于矩形的基板，第一微带分支线与基板的长轴中心线相平行。

进一步地，基板的材料为FR-4绝缘材料。

本实用新型印刷电路板天线，在进行信号发射时，天线馈线接入点接收待发射的电信号，通过微带传输线传送至第一微带分支线和第二微带分支线，第一微带分支线与接地金属弹片共同作用，产生第一谐振，第二微带分支线与辐射金属弹片共同作用，产生第二谐振，将电信号转换为无线电波，发射出去。在进行信号接收时，第一微带分支线和第二微带分支线接收无线电波，第一微带分支线与接地金属弹片共同作用，第二微带分支线与辐射金属弹片共同作用，将无线电波转换为电信号，并传输至天线馈线接入点，进行接收。同时，预设微带传输线、接地金属弹片和辐射金属弹片的宽度，使该印刷电路板在2.4G～2.5GHz频带内，信号的能量损耗最小。采用印刷电路板天线，即可根据所需的天线的性能，设定微带传输线、接地金属弹片和辐射金属弹片的宽度，无需繁琐的调试步骤，设计结构简单，能够缩短生产周期，降低生产成本，且保证有效地收发信号。

本实用新型还提供一种WiFi设备，该设备包括处理器、WiFi模块、天线馈线和如上的印刷电路板天线；处理器用于将第一电信号发送至WiFi模块，或接收并处理WiFi模块发送的解调后的第二电信号；WiFi模块用于将第一电信号进行调制，并发送至天线馈线，或接收天线馈线传输的第二电信号，并对接收的电信号进行解调，形成解调后的 第二电信号，并发送至处理器；天线馈线用于将调制后的第一电信号从WiFi模块传送至印刷电路板天线，以及将第二电信号从印刷电路天线传送至WiFi模块，天线馈线的阻抗为π型阻抗；印刷电路板天线用于将调制后的第一电信号转换为无线电波，进行发射，以及接收无线电波，并无线电波转换为第二电信号。

本实用新型WiFi设备，在进行信号发送时，处理器将第一电信号传输到WiFi模块，WiFi模块将进行调制，再通过π型阻抗的天线馈线发送至印刷电路板天线，印刷电路板天线将调制后的第一电信号转换为无线电波，进行发送。在进行信号接收时，印刷电路板天线将接收的无线电波转换为第二电信号，通过π型阻抗的天线馈线发送至WiFi模块，WiFi模块将第二电信号进行解调，发送至处理器进行处理，该设备采用印刷电路板天线，根据所需的天线的电气性能，设定微带传输线、接地金属弹片和辐射金属弹片的宽度，且WiFi设备整体能够具备优良的性能，降低调试步骤，缩短生产周期，且能够保证WiFi设备有效地收发信号。

附图说明

图1是本实用新型提供的一个印刷电路板天线的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一个全向性能仿真结果图；

图3是本实用新型提供的一个性能参数仿真结果图；

图4是本实用新型提供的一个WiFi设备的连接示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例进一步说明本实用新型，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本实用新型。

本实施例提供一种印刷电路板天线，结合图1，该天线包括微带传输线1、天线馈线接入点2、接地金属弹片3和辐射金属弹片4；微带传输线1包括第一分支11、第二分支12和分支连接线13，第一分支11与第二分支12平行，且第一分支11长于第二分支12，分支连接线13连接第一分支11的第一端和第二分支12的第一端，且与第一分支11垂直，第一分支11的第二端设有与第一分支11垂直的第一微带分支线111，且第一微带分支线111向远离第二分支12的方向延伸，第二分支12的第二端设有与第二分支12垂直的第二微带分支线121，且第二微带分支线121向远离第一分支11的方向延伸；天线馈线接入点2位于分支连接线13；接地金属弹片3位于第一微带分支线111所在的直线上，且远离第一分支11的一侧；辐射金属弹片4平行于第二微带分支线121，且位于远离分支连接线13的一侧，微带传输线1、接地金属弹片3和辐射金属弹片4的宽度是预设的。

本实施例印刷电路板天线，在进行信号发射时，天线馈线接入点2接收待发射的第一电信号，通过微带传输线1传送至第一微带分支线111和第二微带分支线121，第一微带分支线111与接地金属弹片3共同作用，产生第一谐振，第二微带分支线121与辐射金属弹片4共同作用，产生第二谐振，将第一电信号转换为无线电波，发射出去。在进行信号接收时，第一微带分支线111和第二微带分支线121接收无线电波，第一微带分支线111与接地金属弹片3共同作用，第二微带分支线121与辐射金属弹片4共同作用，将无线电波转换为第二电信号，并传输至天线馈线接入点2，进行接收。微带传输线、接地金属弹片和辐射金属弹片的宽度是根据所需的天线的性能进行设置的，无需繁琐的调试步骤，设计结构简单，能够缩短生产周期，降低生产成本，且保证有效地收发信号。

同时，采用仿真实验方式，验证该印刷电路板天线的性能，结合图2，图2为该天线的全向性能仿真结果，由图2可知，该天线全向性较好，尤其是在195°～285°效果最好，可满足100平方米左右的居家环境使用。结合图3，图3为该天线的性能参数仿真结果，L1为该印刷电路板上无添加其他任何器件时，对应的仿真结果，L2为该印刷电路板上添加连接器件，存在连接探头时，对应的仿真结果，L3为该印刷电路板置于塑料外壳中时，对应的仿真结果，由图3可知，三种情况下，该天线均能够在2.4～2.5GHz频带内，信号能量损耗较小，在其他频带内，信号能量损耗较大。预设微带传输线1、接地金属弹片3和辐射金属弹片4的宽度，使该印刷电路板在2.4G～2.5GHz频带内，信号的能量损耗最小，在802.11b/g模式下具有优良的性能。该印刷电路板天线的设计结构简单，仅占用印刷电路板的部分面积，降低生产成本，且能够缩短生产周期，保证有效地收发信号。

为了保证印刷电路板天线在信号收发过程中，有较大的信号增益和低的能量损耗，第一微带分支线111和第二微带分支线121设计为矩形。第一微带分支线111的长度大于第二微带分支线121的长度，且第一微带分支线111的宽度小于第二微带分支线121的宽度。接地金属弹片3的宽度小于辐射金属弹片4的宽度。在具体确定第一微带分支线111和第二微带分支线121的宽度时，可以根据公式、实验调试参数、经验数值等设定宽度，如第一微带分支线111的宽度为4毫米，第二微带分支线121的宽度为7毫米。微带传输线1呈n型，将第一电信号发送至第一微带分支线111和第二微带分支线121。在实际工作时，接地金属弹片3和辐射金属弹片4和接地管脚连接，印刷电路板水平放置，同时，有利于第一微带分支线111与接地金属弹片3共同作用，在2.4GHz产生谐振，第二微带分支线121与辐射金属弹片4共同作用，形成环流，在2.4GHz产生谐振， 最终在2.4GHz形成双谐振，将电信号转换为无线电波，发射出去。

为了保证印刷电路板天线在信号收发过程中，防止受到其他元件的干扰，微带传输线1、第一微带分支线111、第二微带分支线121、接地金属弹片3和辐射金属弹片4的材质为铜，且铜的厚度为1盎司。微带传输线1、天线馈线接入点2、接地金属弹片3和辐射金属弹片4位于矩形的基板上，且材料为FR-4绝缘材料，第一微带分支线111与基板的长轴中心线相平行，能够合理利用基板的面积。在微带传输线1、第一微带分支线111、第二微带分支线121、接地金属弹片3和辐射金属弹片4对应的基板的下方区域必须将所有层全数掏空，去除附近的金属材料，如阻焊铜，四周且至少避开10密尔以上，防止其他器件干扰，达到目标的性能，如信号增益和能量损耗。

本实施例还提供一种WiFi设备，该设备包括处理器401、WiFi模块402、天线馈线403和如上的印刷电路板天线404；处理器401用于将第一电信号发送至WiFi模块402，或接收并处理WiFi模块402发送的解调后的第二电信号；WiFi模块402用于将第一电信号进行调制，并发送至天线馈线403，或接收天线馈线403传输的第二电信号，并对接收的电信号进行解调，形成解调后的第二电信号，并发送至处理器401；天线馈线403用于将调制后的第一电信号从WiFi模块402传送至印刷电路板天线404，以及将第二电信号从印刷电路天线传送至WiFi模块402，天线馈线403的阻抗为π型阻抗；印刷电路板天线404用于将调制后的第一电信号转换为无线电波，进行发射，以及接收无线电波，并无线电波转换为第二电信号。

本实施例WiFi设备，在进行信号发送时，处理器401将第一电信号传输到WiFi模块402，WiFi模块402将进行调制，再通过π型阻抗的天线馈线403发送至印刷电路板天线404，印刷电路板天线404将调制后的第一电信号转换为无线电波，进行发送。在进行信号接收时，印刷电路板天线404将接收的无线电波转换为第二电信号，通过π型阻抗的天线馈线403发送至WiFi模块402，WiFi模块402将第二电信号进行解调，发送至处理器401进行处理，印刷电路板天线404是根据WiFi设备所需的天线的性能，进行设计制作的，能够有效地收发信号，大大降低了调试周期，且能够降低生产成本，缩短生产周期。

尽管本实用新型已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本实用新型的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本实用新型不限于实施方案，而归于权利要求的范围，其包括每个因素的等同替换。

Claims (10)

1.一种印刷电路板天线，其特征在于，包括：

微带传输线、天线馈线接入点、接地金属弹片和辐射金属弹片；

所述微带传输线包括第一分支、第二分支和分支连接线，所述第一分支与所述第二分支平行，且所述第一分支长于所述第二分支，所述分支连接线连接所述第一分支的第一端和所述第二分支的第一端，且与所述第一分支垂直，

所述第一分支的第二端设有与所述第一分支垂直的第一微带分支线，且所述第一微带分支线向远离所述第二分支的方向延伸，

所述第二分支的第二端设有与所述第二分支垂直的第二微带分支线，且所述第二微带分支线向远离所述第一分支的方向延伸；

所述天线馈线接入点位于所述分支连接线；

所述接地金属弹片位于所述第一微带分支线所在的直线上，且远离所述第一分支的一侧；

所述辐射金属弹片平行于所述第二微带分支线，且位于远离所述分支连接线的一侧，所述微带传输线、接地金属弹片和辐射金属弹片的宽度是预设的。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板天线，其特征在于，

所述第一微带分支线和所述第二微带分支线呈矩形。

3.根据权利要求2所述的印刷电路板天线，其特征在于，

所述第一微带分支线的长度大于所述第二微带分支线的长度，且所述第一微带分支线的宽度小于所述第二微带分支线的宽度。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的印刷电路板天线，其特征在于，

所述微带传输线呈n型。

5.根据权利要求1所述的印刷电路板天线，其特征在于，

所述接地金属弹片的宽度小于所述辐射金属弹片的宽度。

6.根据权利要求1所述的印刷电路板天线，其特征在于，

所述微带传输线、第一微带分支线、第二微带分支线、接地金属弹片和辐射金属弹片的材质为铜。

7.根据权利要求6所述的印刷电路板天线，其特征在于，

所述微带传输线、第一微带分支线、第二微带分支线、接地金属弹片和辐射金属弹片的厚度为1盎司。

8.根据权利要求1所述的印刷电路板天线，其特征在于，

所述微带传输线、天线馈线接入点、接地金属弹片和辐射金属弹片位于矩形的基板，所述第一微带分支线与基板的长轴中心线相平行。

9.根据权利要求8所述的印刷电路板天线，其特征在于，

所述基板的材料为FR-4绝缘材料。

10.一种WiFi设备，其特征在于，包括：

处理器、WiFi模块、天线馈线和如权利要求1所述的印刷电路板天线；

所述处理器，用于将第一电信号发送至所述WiFi模块，或接收并处理所述WiFi模块发送的解调后的第二电信号；

所述WiFi模块，用于将所述第一电信号进行调制，并发送至所述天线馈线，或接收所述天线馈线传输的第二电信号，并对所述接收的电信号进行解调，形成所述解调后的第二电信号，并发送至所述处理器；

所述天线馈线，用于将调制后的第一电信号从所述WiFi模块传送至所述印刷电路板天线，以及将第二电信号从所述印刷电路天线传送至所述WiFi模块，所述天线馈线的阻抗为π型阻抗；

所述印刷电路板天线，用于将所述调制后的第一电信号转换为无线电波，进行发射，以及接收无线电波，并所述无线电波转换为第二电信号。