CN114824805B - 一种应用于载波通信模块的内置天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及天线及无线通信技术领域，公开了一种应用于载波通信模块的内置天线，其技术方案主要包括PCB介质基板，微带辐射贴片，微带馈线，金属化过孔，C型缺陷地结构和金属地。在PCB介质基板的正面和背面放置微带辐射贴片，通过金属化过孔连接微带辐射贴片，构成PCB螺旋天线主体，通过调整PCB介质基板两侧的微带辐射贴片的长度和宽度使天线在目标频段产生谐振。天线主体通过微带馈线与金属地相连，并且在金属地上刻蚀对称的C型缺陷地结构。本发明主要解决了内置低频天线带宽窄，性能不稳定的问题，拓展了内置天线的带宽，提升了内置天线的稳定性，并且可以实现天线的小型化。
Description
技术领域
本发明涉及天线及无线通信技术领域，尤其涉及一种应用于载波通信模块的内置天线。
背景技术
目前，国家电网已经规划由高速电力线载波通信逐渐切换为高速电力线载波通信加无线通信的双模通信模式，提升通信模块准入门槛，增加低压本地通信技术的适用能力，扩展低压本地通信技术方案的应用场景，如：光伏三可，末端传感设备接入，电动车充电桩等。无线通信作为新的通信方式，解决了电力线载波通信对于电力线路的依赖，可以满足线路故障时通信不中断的需求。
天线作为无线通信***的核心器件，其性能表现直接影响到无线通信的质量。载波通信模块的内置天线一般为PCB板载天线或者弹簧天线，由于应用环境的限制，性能表现不稳定。本发明提出了一种应用于载波通信模块的内置天线，在PCB介质基板两面走线，通过打孔的方式连接PCB介质基板两侧的微带辐射贴片，并且接地板上应用缺陷地结构，利用其慢波效应和带阻效应，影响金属地上的电流路径，可以拓展天线的带宽，提高天线的稳定性，实现天线的小型化。
发明内容
本发明针对现有内置天线带宽窄，性能不稳定的缺点，提供一种应用于载波通信模块的内置天线。
本发明是通过以下技术方案来解决上述问题：
一种应用于载波通信模块的内置天线，其特征在于，包括PCB介质基板，微带辐射贴片，微带馈线，金属化过孔，C型缺陷地结构和金属地。其中，所述微带辐射贴片，所述微带馈线，所述C型缺陷地结构和所述金属地均放置在所述PCB介质基板上。所述微带辐射贴片包括放置在所述PCB介质基板正面的微带辐射贴片和放置在所述PCB介质基板背面的微带辐射贴片，通过所述金属化过孔连接。
优选地，所述正面微带辐射贴片和所述背面微带辐射贴片在所述PCB介质基板两侧以螺旋结构设置。
优选地，所述C型缺陷地结构对称放置在金属地上。
优选地，所述正面微带辐射贴片的长度5-8mm，宽度为0.55-1.55mm，所述背面微带辐射贴片的长度为6-10mm，宽度为0.55-1.55mm。
优选地，所述C型缺陷地结构双边长度为6-8mm，单边长度为5-8mm。
优选地，所述C型缺陷地结构对称放置距离在金属地中心6-10mm的位置。
优选地，所述正面微带辐射贴片与所述PCB介质基板底边的夹角为5°-30°，所述背面微带辐射贴片与所述PCB介质基板底边的夹角为10°-40°。
与现有技术相比，本发明的优势在于：所述天线可以集成在电路板上，双面布线可以有效缩短天线的尺寸，合理利用空间。引入缺陷地结构，利用其产生的带阻效应和慢波效应，通过在接地板上刻蚀对称的C型结构，有效地改变接地板上的电流分布，形成新的电流路径，从而改变接地板上的等效电感和等效电容，可以拓宽天线在目标频点的带宽，使天线性能更加稳定。
附图说明
图1为应用于载波通信模块的内置天线的结构示意图。
图2为应用于载波通信模块的内置天线的正面俯视图。
图3为应用于载波通信模块的内置天线的背面俯视图。
图4为应用于载波通信模块的内置天线的回波损耗的仿真结果图。
图5为应用于载波通信模块的内置天线的电压驻波比的仿真结果图。
图6为应用于载波通信模块的内置天线的增益方向图的仿真结果。
实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
国家电网对无线通信要求的频段是470MHz-510MHz，PCB介质基板选用介电常数为4.4的FR4材料，厚度1.6mm，敷铜厚度0.035mm，走线宽度1mm，得出有效介电常数为2.97。470MHz-510MHz范围内对应的波长为588mm-638mm。在PCB基板上的波长为340mm-370mm，两者取平均值，则波长为484mm，对应的四分之一波长为121mm。PCB螺旋天线需要在PCB基板的顶层和底层设置，天线线圈的直径与工作带宽有关，根据天线的品质因数与带宽和效率的关系，可以求得线圈的理论半径是7mm。
如图1所示，一种应用于载波通信模块的内置天线其结构包括PCB介质基板1，金属地2，C形缺陷地结构3，微带馈线4，金属化过孔5，正面微带辐射贴片6和背面微带辐射贴片7。其中，所述正面微带辐射贴片6和背面微带辐射贴片7，微带馈线4和接地板2均设置在PCB介质基板1上，正面微带辐射贴片6和背面微带辐射贴片7放置在PCB介质基板1的左侧位置，通过金属化过孔5连接，所述C形缺陷地结构3对称放置在所述接地板2上。所述微带馈线4连接所述正面微带辐射贴片6和所述接地板2。
如图2所示，正面微带辐射贴片平行放置，间距为2-5mm，与所述PCB介质基板底边夹角为5°-30°。
如图3所示，背面微带辐射贴片平行放置，间距为2-5mm，与所述PCB介质基板底边夹角为10°-40°。
通过具体实施例，结合软件仿真，进一步介绍本发明的实施方案。
图4为应用于载波通信模块的内置天线的回波损耗的仿真结果图，天线在450MHz-510MHz的频段内回波损耗小于-6dB。图5为应用于载波通信模块的内置天线的电压驻波比的仿真结果图，天线在谐振频点480MHz处的驻波比是1.52。图6为应用于载波通信模块的内置天线的增益方向图的仿真结果，可以看出天线的辐射能力良好。
本发明与现有的内置天线相比，具有尺寸小，带宽大，性能稳定，易集成的优势。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。
Claims (5)
1.一种应用于载波通信模块的内置天线，其特征在于，包括PCB介质基板，微带辐射贴片，微带馈线，金属化过孔，C型缺陷地结构和金属地；其中，所述微带辐射贴片，所述微带馈线，所述C型缺陷地结构和所述金属地均放置在所述PCB介质基板上；所述微带辐射贴片包括放置在所述PCB介质基板正面的微带辐射贴片和放置在所述PCB介质基板背面的微带辐射贴片，通过所述金属化过孔连接；所述正面微带辐射贴片和所述背面微带辐射贴片在所述PCB介质基板两侧以螺旋结构设置。
2.如权利要求1所述的一种应用于载波通信模块的内置天线，其特征在于，所述C型缺陷地结构对称放置在金属地上。
3.如权利要求1所述的一种应用于载波通信模块的内置天线，其特征在于，所述内置天线集成在电路板上，实现小型化设计。
4.如权利要求1所述的一种应用于载波通信模块的内置天线，其特征在于，所述内置天线双面布线，有效缩短天线的尺寸。
5.如权利要求1所述的一种应用于载波通信模块的内置天线，其特征在于，所述内置天线引入C型缺陷地结构，利用其产生的带阻效应和慢波效应，通过在接地板上刻蚀对称的C型结构，有效地改变接地板上的电流分布，形成新的电流路径，从而改变接地板上的等效电感和等效电容，拓宽天线在目标频点的带宽。
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