CN218160809U - 一种宽波束偶极子天线及微波感应模块 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种宽波束偶极子天线及微波感应模块，包括宽波束偶极子天线、PCB主板；所述PCB主板开设有供馈点穿过的开槽，所述PCB主板的正副天线馈点分别与所述宽波束偶极子天线的主天线和副天线的馈点焊接；所述宽波束偶极子天线垂直安装于所述PCB主板顶层，所述PCB主板底层集成有射频电路，所述射频电路包括滤波电路、震荡电路及混频电路。本申请技术方案提升了产品的一致性，方便量产。
Description
技术领域
本申请涉及微波感应技术领域，特别涉及一种宽波束偶极子天线及微波感应模块。
背景技术
微波感应模块灵敏度与人移动的速度也紧密相关。人体缓慢移动时，微波感应模块生成低频信号，人体快速移动时则生成高频信号；当人体接近或远离微波感应模块时，也会发生相同的情况：斜向移近或远离微波感应模块所生成的频率会比直线移动生成的频率信号低，因为斜向接近或远离探测器的速度更慢。两个正以相同速度移动的目标，走直线距离，生成频率高的信号，走斜线距离，生成频率低的信号。
现有的5.8G微波感应模块通常采用的是单极子天线，此方案因天线体积装灯具内无暗区目前已应用广泛，但因天线辐射形状像星形且垂直安装高度最大4M一直是该天线模块的短板，微带线的线宽粗细直接影响模块的性能，量产很难控制好一致性。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
本申请提出一种宽波束偶极子天线及微波感应模块，提升产品的一致性，方便量产。
本申请实施例提供一种宽波束偶极子天线，包括：包括衬底、对称分布在所述衬底两侧的主天线和副天线，所述主天线和副天线分别包括依次连接的馈点、对称巴伦、阻抗匹配巴伦、第一折叠振子臂、第二折叠振子臂、第一振子臂寄生支节、第二振子臂寄生支节；所述馈点、对称巴伦、阻抗匹配巴伦、第一折叠振子臂及第二折叠振子臂依次首尾连接，所述第一振子臂寄生支节一端与所述第二折叠振子臂的中部连接，所述第一振子臂寄生支节尾端与所述第二振子臂寄生支节首端连接；
所述馈点、对称巴伦及阻抗匹配巴伦依次沿第一方向排布，所述馈点突出至所述衬底外侧，所述对称巴伦的宽度沿第一方向逐渐减小；所述第一折叠振子臂沿第二方向垂直于所述阻抗匹配巴伦排布，所述第二折叠振子臂沿第一方向的反方向垂直于所述第一折叠振子臂排布，所述第一振子臂寄生支节沿第二方向的反方向垂直于所述第二折叠振子臂排布，所述第二振子臂寄生支节沿所述第一方向的反方向垂直于所述第一振子臂寄生支节排布。
一些实施例中，所述衬底设置为FR4双面板，所述衬底的介电常数设置为2～4.6，所述衬底的长度设置为8～20mm，所述衬底的宽度设置为10～25mm，所述衬底的厚度设置为0.4～1.2mm。
一些实施例中，所述馈点突出所述衬底外侧1.～3mm，且所述馈点的焊接部开设一半圆形槽。
一些实施例中，所述对称巴伦包括沿第一方向排布的正方形部和等腰三角形部，所述正方形部的边长设置为4.5～6mm，所述等腰三角形部的底边长设置为4.5～6mm，所述等腰三角形部的腰长设置诶3.5～4mm。
一些实施例中，所述阻抗匹配巴伦的线宽设置为0.4mm，线长设置为 7.5mm；所述第一折叠振子臂的线宽设置为1.3mm，线长设置为6.3mm；所述第二折叠振子臂的线宽设置为1.3mm，线长设置为8.6mm；所述第一振子臂寄生支节的线宽设置为0.5mm，线长设置为2.6mm；所述第二振子臂寄生支节的线宽设置为0.5mm，线长设置为2mm。
本申请实施例还提供一种微波感应模块，包括宽波束偶极子天线，还包括用于安装所述宽波束偶极子天线的PCB主板；所述PCB主板开设有供所述馈点穿过的开槽，所述PCB主板的正副天线馈点分别与所述宽波束偶极子天线的主天线和副天线的馈点焊接；所述宽波束偶极子天线垂直安装于所述PCB主板顶层，所述PCB主板底层集成有射频电路，所述射频电路包括滤波电路、震荡电路及混频电路。
一些实施例中，所述滤波电路包括电容Cp1，电容Cp2、微带线TrL1、微带线TrL2及电阻Re1；所述电容Cp1一端连接直流电源的5V正极，微带线TrL1一端连接电容Cp1，另一端连接电容Cp2，微带线TrL2一端连接电容Cp2一端连接电阻Re1。
一些实施例中，所述震荡电路包括电阻Re2、电阻Re3、电容Cp3、电容 Cp4、电容Cp5、电容Cp6、电容Cp7、微带线TrL3、微带线TrL4及高频三极管Q1；所述电阻Re1另一端与所述电阻Re2、电容Cp4、电容Cp5及微带线TrL3连接，所述电阻Re2另一端与所述电容Cp3、电阻Re3连接，所述电容Cp4及电容Cp5另一端接地，所述微带线TrL3另一端与所述电容Cp6及高频三极管Q1集电极连接，所述电容Cp3另一端接地，所述电阻Re3另一端与所述电容Cp7及高频三极管Q1基极连接一起，所述电容Cp7另一端与所述微带线TrL4连接，所述高频三极管Q1发射极接地。
一些实施例中，所述混频电路包括电容Cp8、微带线TrL5、微带线TrL6、微带线TrL7、微带线TrL8及混频管Ze1；所述电容Cp8一端与所述高频三极管Q1发射极连接，另一端与所述微带线TrL5及微带线TrL6连接，所述微带线TrL5另一端与所述混频管Ze1的1脚IF信号输出口连接，所述微带线TrL6 另一端连与所述微带线TrL7及微带线TrL8连接，所述微带线TrL7另一端与所述混频管Ze1的2脚连接，所述混频管Ze1的3脚与地连接；
所述主天线的馈点与所述微带线TrL8连接，所述副天线的馈点接地。
一些实施例中，所述PCB主板设置为FR4双面板，所述PCB主板的介电常数设置为2.2～4.6，所述PCB主板的厚度设置为0.4～1mm。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：通过对一种印刷偶极子辐射臂设计成特定的L形状有效拓宽天线阻抗带宽；并且通过寄生磁偶极子拓宽了天线的波束宽度，增大了低仰角处增益，从而使探测范围能够覆盖更远；天线可采用常规的FR4介质基板板制作，人体移动感应射频电路由直流滤波电路、高频振荡电路、双平衡混频检波电路组成，本电路能适应高低温，以满足系统要求，并且使人体移动感应模块具有稳定性高、体积小、加工简单，适用范围广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本申请宽波束偶极子天线正视图；
图2为本申请微波感应模块整体结构示意图；
图3为本申请宽波束偶极子天线与PCB主板安装结构示意图；
图4为本申请射频电路原理图；
图5为本申请天线回波损耗图；
图6为本申请天线三维增益方向图；
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。
除非另有定义，本申请所使用的的所有技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
本实施例提出的一种宽波束偶极子天线，参考图1，包括：包括衬底、对称分布在所述衬底两侧的主天线和副天线，所述主天线和副天线分别包括依次连接的馈点022、对称巴伦023、阻抗匹配巴伦025、第一折叠振子026、第二折叠振子臂027、第一振子臂寄生支节028、第二振子臂寄生支节029；所述馈点022、对称巴伦023、阻抗匹配巴伦025、第一折叠振子026及第二折叠振子臂027依次首尾连接，所述第一振子臂寄生支节028一端与所述第二折叠振子臂027的中部连接，所述第一振子臂寄生支节028尾端与所述第二振子臂寄生支节029首端连接；
所述馈点022、对称巴伦023及阻抗匹配巴伦025依次沿第一方向排布，所述馈点022突出至所述衬底外侧，所述对称巴伦023的宽度沿第一方向逐渐减小；所述第一折叠振子026沿第二方向垂直于所述阻抗匹配巴伦025排布，所述第二折叠振子臂027沿第一方向的反方向垂直于所述第一折叠振子026排布，所述第一振子臂寄生支节028沿第二方向的反方向垂直于所述第二折叠振子臂027排布，所述第二振子臂寄生支节029沿所述第一方向的反方向垂直于所述第一振子臂寄生支节028排布。
进一步地，所述衬底设置为FR4双面板，所述衬底的介电常数设置为2～4.6，所述衬底的长度设置为8～20mm，所述衬底的宽度设置为10～25mm，所述衬底的厚度设置为0.4～1.2mm。
进一步地，所述馈点022突出所述衬底外侧1.～3mm，且所述馈点022的焊接部开设一半圆形槽。
进一步地，所述对称巴伦023包括沿第一方向排布的正方形部和等腰三角形部，所述正方形部的边长设置为4.5～6mm，所述等腰三角形部的底边长设置为4.5～6mm，所述等腰三角形部的腰长设置诶3.5～4mm。
进一步地，所述阻抗匹配巴伦025的线宽设置为0.4mm，线长设置为 7.5mm；所述第一折叠振子026的线宽设置为1.3mm，线长设置为6.3mm；所述第二折叠振子臂027的线宽设置为1.3mm，线长设置为8.6mm；所述第一振子臂寄生支节028的线宽设置为0.5mm，线长设置为2.6mm；所述第二振子臂寄生支节029的线宽设置为0.5mm，线长设置为2mm。
本实施例提出的一种微波感应模块，参考图2和图3，包括上述任一所述的宽波束偶极子天线1，还包括用于安装所述宽波束偶极子天线1的PCB主板2；所述PCB主板2开设有供所述馈点022穿过的开槽，所述开槽尺寸为 2～5mm；所述PCB主板2的正副天线馈点022分别与所述宽波束偶极子天线 1的主天线和副天线的馈点022焊接；所述宽波束偶极子天线1垂直安装于所述PCB主板2顶层，宽波束偶极子天线1与PCB主板2对接在一起形成一L 形；所述PCB主板2底层集成有射频电路，所述射频电路包括滤波电路01、震荡电路02及混频电路03。
本实施例中，主天线和副天线的馈点022突出所述衬底外侧1.～3mm，且所述馈点022的焊接部开设一半圆形槽，方便通过焊盘焊锡与PCB主板2焊接。二板之间的焊盘相互接触，生产通过人工或焊锡机。PCB主板2上还设有屏蔽盖3和三拼排针4，屏蔽盖3焊接在PCB主板2天线下方用于保护底板的高频电路与信号放大电路不受外界温湿度干扰，并屏蔽吸收模块内外部信号，屏蔽盖3的尺寸为长14～23mm，宽10～20mm，高2～6mm的一个凹型结构，三拼排针4焊接在主板上，其作用是模块的供电端口，也是模块中频信号输出端口，三拼排针4采用间距2.54mm或间距2mm的单排排针，排针长5～20mm。
进一步地，所述PCB主板2设置为FR4双面板，所述PCB主板2的介电常数设置为2.2～4.6，所述PCB主板2的厚度设置为0.4～1mm，采用镀金工艺或抗氧化工艺。
进一步地，参考图4，所述滤波电路01包括电容Cp1，电容Cp2、微带线TrL1、微带线TrL2及电阻Re1；所述电容Cp1一端连接直流电源的5V 正极，微带线TrL1一端连接电容Cp1，另一端连接电容Cp2，微带线TrL2 一端连接电容Cp2一端连接电阻Re1。
所述震荡电路02包括电阻Re2、电阻Re3、电容Cp3、电容Cp4、电容 Cp5、电容Cp6、电容Cp7、微带线TrL3、微带线TrL4及高频三极管Q1；所述电阻Re1另一端与所述电阻Re2、电容Cp4、电容Cp5及微带线TrL3连接，所述电阻Re2另一端与所述电容Cp3、电阻Re3连接，所述电容Cp4及电容 Cp5另一端接地，所述微带线TrL3另一端与所述电容Cp6及高频三极管Q1 集电极连接，所述电容Cp3另一端接地，所述电阻Re3另一端与所述电容Cp7 及高频三极管Q1基极连接一起，所述电容Cp7另一端与所述微带线TrL4连接，所述高频三极管Q1发射极接地。
所述混频电路03包括电容Cp8、微带线TrL5、微带线TrL6、微带线TrL7、微带线TrL8及混频管Ze1；所述电容Cp8一端与所述高频三极管Q1发射极连接，另一端与所述微带线TrL5及微带线TrL6连接，所述微带线TrL5另一端与所述混频管Ze1的1脚IF信号输出口连接，所述微带线TrL6另一端连与所述微带线TrL7及微带线TrL8连接，所述微带线TrL7另一端与所述混频管Ze1的2脚连接，所述混频管Ze1的3脚与地连接；
所述主天线的馈点022与所述微带线TrL8连接，所述副天线的馈点022 接地。
参考图5，图中可看出天线谐振主频在5.73Ghz－5.87Ghz之间，回波损耗在-25dB到-40dB之间，曲线中心点M2落在5.83G频道时为－33BD，是天线匹配最佳谐振特性。参考图6，图中可看出本申请的宽波束偶极子天线1方向图波束，波束宽且集中，天线增益为4.7DB很稳定。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种宽波束偶极子天线，其特征在于，包括：包括衬底、对称分布在所述衬底两侧的主天线和副天线，所述主天线和副天线分别包括依次连接的馈点、对称巴伦、阻抗匹配巴伦、第一折叠振子臂、第二折叠振子臂、第一振子臂寄生支节、第二振子臂寄生支节；所述馈点、对称巴伦、阻抗匹配巴伦、第一折叠振子臂及第二折叠振子臂依次首尾连接，所述第一振子臂寄生支节一端与所述第二折叠振子臂的中部连接，所述第一振子臂寄生支节尾端与所述第二振子臂寄生支节首端连接；
所述馈点、对称巴伦及阻抗匹配巴伦依次沿第一方向排布，所述馈点突出至所述衬底外侧，所述对称巴伦的宽度沿第一方向逐渐减小；所述第一折叠振子臂沿第二方向垂直于所述阻抗匹配巴伦排布，所述第二折叠振子臂沿第一方向的反方向垂直于所述第一折叠振子臂排布，所述第一振子臂寄生支节沿第二方向的反方向垂直于所述第二折叠振子臂排布，所述第二振子臂寄生支节沿所述第一方向的反方向垂直于所述第一振子臂寄生支节排布。
2.如权利要求1所述的宽波束偶极子天线，其特征在于，所述衬底设置为FR4双面板，所述衬底的介电常数设置为2～4.6，所述衬底的长度设置为8～20mm，所述衬底的宽度设置为10～25mm，所述衬底的厚度设置为0.4～1.2mm。
3.如权利要求1所述的宽波束偶极子天线，其特征在于，所述馈点突出所述衬底外侧1.～3mm，且所述馈点的焊接部开设一半圆形槽。
4.如权利要求1所述的宽波束偶极子天线，其特征在于，所述对称巴伦包括沿第一方向排布的正方形部和等腰三角形部，所述正方形部的边长设置为4.5～6mm，所述等腰三角形部的底边长设置为4.5～6mm，所述等腰三角形部的腰长设置诶3.5～4mm。
5.如权利要求1所述的宽波束偶极子天线，其特征在于，所述阻抗匹配巴伦的线宽设置为0.4mm，线长设置为7.5mm；所述第一折叠振子臂的线宽设置为1.3mm，线长设置为6.3mm；所述第二折叠振子臂的线宽设置为1.3mm，线长设置为8.6mm；所述第一振子臂寄生支节的线宽设置为0.5mm，线长设置为2.6mm；所述第二振子臂寄生支节的线宽设置为0.5mm，线长设置为2mm。
6.一种微波感应模块，其特征在于，包括权利要求1～5任一所述的宽波束偶极子天线，还包括用于安装所述宽波束偶极子天线的PCB主板；所述PCB主板开设有供所述馈点穿过的开槽，所述PCB主板的正副天线馈点分别与所述宽波束偶极子天线的主天线和副天线的馈点焊接；所述宽波束偶极子天线垂直安装于所述PCB主板顶层，所述PCB主板底层集成有射频电路，所述射频电路包括滤波电路、震荡电路及混频电路。
7.如权利要求6所述的微波感应模块，其特征在于，所述滤波电路包括电容Cp1，电容Cp2、微带线TrL1、微带线TrL2及电阻Re1；所述电容Cp1一端连接直流电源的5V正极，微带线TrL1一端连接电容Cp1，另一端连接电容Cp2，微带线TrL2一端连接电容Cp2一端连接电阻Re1。
8.如权利要求7所述的微波感应模块，其特征在于，所述震荡电路包括电阻Re2、电阻Re3、电容Cp3、电容Cp4、电容Cp5、电容Cp6、电容Cp7、微带线TrL3、微带线TrL4及高频三极管Q1；所述电阻Re1另一端与所述电阻Re2、电容Cp4、电容Cp5及微带线TrL3连接，所述电阻Re2另一端与所述电容Cp3、电阻Re3连接，所述电容Cp4及电容Cp5另一端接地，所述微带线TrL3另一端与所述电容Cp6及高频三极管Q1集电极连接，所述电容Cp3另一端接地，所述电阻Re3另一端与所述电容Cp7及高频三极管Q1基极连接一起，所述电容Cp7另一端与所述微带线TrL4连接，所述高频三极管Q1发射极接地。
9.如权利要求8所述的微波感应模块，其特征在于，所述混频电路包括电容Cp8、微带线TrL5、微带线TrL6、微带线TrL7、微带线TrL8及混频管Ze1；所述电容Cp8一端与所述高频三极管Q1发射极连接，另一端与所述微带线TrL5及微带线TrL6连接，所述微带线TrL5另一端与所述混频管Ze1的1脚IF信号输出口连接，所述微带线TrL6另一端连与所述微带线TrL7及微带线TrL8连接，所述微带线TrL7另一端与所述混频管Ze1的2脚连接，所述混频管Ze1的3脚与地连接；
所述主天线的馈点与所述微带线TrL8连接，所述副天线的馈点接地。
10.如权利要求6所述的微波感应模块，其特征在于，所述PCB主板设置为FR4双面板，所述PCB主板的介电常数设置为2.2～4.6，所述PCB主板的厚度设置为0.4～1mm。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |