一种基于载波通信模块的PCB螺旋天线制造技术

本实用新型专利技术涉及低压电力线高速载波通信技术领域和射频通信技术领域，公开一种基于载波通信模块的PCB螺旋天线，包括PCB螺旋天线单元、LC匹配电路、金属地以及PCB基板。PCB螺旋天线主要应用于高速载波通信模块，工作频段是470MHz

【技术实现步骤摘要】
一种基于载波通信模块的PCB螺旋天线


[0001]该技术涉及低压电力线高速载波通信
和射频通信
，具体是一种适用于双模通信模块的PCB螺旋天线。

技术介绍

[0002]国家电网新提出双模通信互联互通技术规范，通过低压电力线和空间辐射两个信道协同工作，实现低压电力用户用电信息和其它用能信息的汇聚、传输和交互。无线通信方案使得载波通信模块的通信方式多样化，在复杂多变的现场环境适用性更强，加强载波通信模块的通信可靠性。
[0003]载波通信模块目前所用的内置弹簧天线物料成本高、占用载波通信模块的内部空间大、安装工序繁琐且安装成本较高。而PCB天线具有低成本、小尺寸、灵活可靠、无需单独安装等优势。PCB天线通过在PCB基板上双面布线，通过金属孔连接，模拟螺旋样式，根据需求增加天线有效长度，天线尺寸更加小型化。而且PCB天线可以广泛应用于各种电子设备，特别是无线通信领域，PCB天线比传统弹簧天线在无线传输方面则更具有优势。

技术实现思路

[0004]本技术的技术方案是：
[0005]提出了一种基于载波通信模块的PCB螺旋天线，本方案由PCB螺旋天线单元、LC匹配电路、金属地以及PCB基板构成；上述正面微带线、背面微带线、微带线馈线以及金属孔构成PCB螺旋天线单元；上述PCB螺旋天线单元通过LC匹配电路和金属地连接并集成在PCB基板上。
[0006]所述PCB螺旋天线单元由正面微带线、背面微带线和微带线馈线通过金属孔首尾螺旋相连构成。
[0007]所述微带线和金属地材料是金属铜，厚度0.035mm，其中微带线包括正面微带线、背面微带线和微带线馈线。
[0008]所述PCB基板的材料是环氧玻璃纤维板，厚度为1.2mm
‑
1.6mm。
[0009]所述LC匹配电路由贴片电容和贴片电感组成。
[0010]与现有技术相比，本技术的优势在于：所述PCB螺旋天线单元由金属铜沉淀在PCB基板中，不占用载波通信模块的垂直空间距离；所述背面微带线采用两次折叠结构，增大PCB螺旋天线单元的有效长度和净空面积，使得天线性能显著提升；所述PCB螺旋天线单元属于载波通信模块PCB基板一部分，无需单独安装，节省了装配和物料成本，且规避装配过程风险。
附图说明
[0011]构成本申请的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
[0012]图1是PCB螺旋天线配载波通信模块的结构示意图；
[0013]图2是PCB螺旋天线配载波通信模块的正面示意图；
[0014]图3是PCB螺旋天线配载波通信模块的背面示意图；
[0015]图4是PCB螺旋天线的电压驻波比示意图。
实施方式
[0016]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术。下面结合附图对技术做进一步说明：
[0017]图1是PCB螺旋天线配载波通信模块的结构示意图，包括正面微带线、背面微带线、金属孔、微带线馈线、LC匹配电路、金属地以及PCB基板。所述PCB基板选用环氧玻璃纤维板，厚度1.6mm，所述微带线厚度为0.035mm，宽度为1mm，则有效介电常数ε=2.97，国网要求无线通信的工作频段f=470
‑
510MHz，且真空中信号传播速率为光速C= 299792458m/s，通过公式(1)推导出电磁波在所述PCB螺旋天线单元上的波长为340mm<λ1<370mm：
[0018]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0019]470
‑
510MHz工作频段内的电磁波在真空中的波长是588mm<λ2<638mm，两个波取平均值λ3=484mm，λ3对应的四分之一波长即121mm；所述PCB螺旋天线单元需要在PCB基板正面和背面进行走线；所述正面微带线长度、背面微带线长度和金属孔长度之和接近半波长242mm。天线效率设计为10%，通过工作频率带宽和λ1得出所述PCB螺旋天线单元的直径为5mm。在470
‑
510MHz工作频段内，所述PCB螺旋天线单元由于阻抗变化较大，通过在某一点完成匹配，然后兼顾其他频段，取频率中间值490MHz，调整所述LC匹配电路的参数使阻抗匹配为50Ω。
[0020]图2是PCB螺旋天线配载波通信模块的正面示意图，所述正面微带线和微带线馈线的整体长度94.5mm，宽度为1mm，线间距2mm，和所述PCB基板的水夹角角度是0
°
。
[0021]图3是PCB螺旋天线配载波通信模块的背面示意图，所述背面微带线宽度为1mm，线间距2mm，所述背面微带线采用两次弯折的走线方式，有效的减小所述PCB螺旋天线网络的体积，增大了净空面积，提高天线性能。
[0022]图4是本技术中PCB螺旋天线的电压驻波比，通过网络分析仪实际测试载波通信模块配PCB螺旋天线的电压驻波比，在470
‑
510MHz的工作频段范围内压驻波小于2，电压驻波比较好，信号在天线中的损耗小。通过天线多频段测试仪信令CMW500在全波暗室中测试载波通信模块配PCB螺旋天线的增益和效率，在470
‑
510MHz工作频段范围内的增益为
‑
1dBi～
‑
8 dBi，效率为5%～15%，天线辐射能力较强。
[0023]最后说明的是，以上描述仅用于说明本技术的技术实施方案而非限制，尽管参照最佳的实例对本技术进行了详细说明，本领域相关技术人员应当理解，对本技术的技术方案进行的一系列修改或者进行同等的替换，但是并没有脱离本技术技术方案的范围和宗旨，其均应涵盖在本技术专利的要求范围当中，凡依据本技术申请专利范围所作的均等变化或修饰，皆应属于本技术专利的涵盖范围，同时有关
的技术人员在不脱离本专利技术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专利技术的专利保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于载波通信模块的PCB螺旋天线，其特征在于，包括PCB螺旋天线单元、LC匹配电路、金属地以及PCB基板；PCB螺旋天线单元由正面微带线、背面微带线、微带线馈线以及金属孔构成；PCB螺旋天线单元通过LC匹配电路和金属地连接并集成在PCB基板上。2.根据权利要求1所述一种基于载波通信模块的PCB螺旋天线，其特征在于，PCB螺旋天线单元的等效直径5mm，等效线长242mm，螺旋的圈数为18圈，PCB螺旋天线单元的整体外型长度为36mm。3.根据权利要求1所述一种基于载波通信模块的PCB螺旋天线，其特征在于，正面微带...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙震中，赵金华，曹金龙，赵德林，赵晓杰，赵治海，公飞，严由辉，
申请(专利权)人：青岛鼎信通讯股份有限公司，
类型：新型
国别省市：