专利名称：应用于tpms发射器的动态微带天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车胎压监控系统(TPMS)，特别是涉及到一种应用于TPMS发射器的动态微带天线。
背景技术：
目前比较常用的TPMS发射器天线类型有弹簧天线、倒F天线和小环天线、气嘴天线。弹簧天线虽然方向性好，但在高速行驶下螺距会发生变化，影响天线性能AUF天线性能较好但占用空间大；小环天线、气门嘴天线需专门设计，成本高，并且如果发射器使用这些天线作为发射天线安装在轮毂上，金属的轮毂以及轮毂的转动对发射器天线的性能影响很大，使TPMS的性能下降。在申请号为201010172883.6的中国专利申请中，采用的是印刷电路板天线，印刷电路板天线设置在轮胎压力检测系统主印刷电路板上，该天线的缺点是，占用空间大、没有与轮毂看作一个整体，实际工作时受到轮毂本身及轮毂转动的角度影响，天线辐射效率、方向性都不稳定。
发明内容本实用新型的目的是提供一种应用于TPMS发射器的动态微带天线，其可以最大程度的避免金属轮毂对天线性能的影响。本实用新型的目的可通过如下技术方案来实现应用于TPMS发射器的动态微带天线，其包括发射器天线，其特征在于，该应用于TPMS发射器的动态微带天线还包括汽车轮毂，所述发射器天线包括微带天线和基板，该微带天线由印刷金属导线构成，所示基板的一面为所述微带天线，所述基板的另一面为电源地平面金属层。本实用新型的目的还可通过如下技术措施来实现所述微带天线的铜箔厚度为35um，所述微带天线的长度为1/4波长。优选的是，所述微带天线为环形。优选的是，所述微带天线为弹簧型、曲卷型或蛇形。优选的是，所述基板的材料为FR-4。优选的是，通过腐蚀工艺将所述微带天线直接制作在所述基板上。优选的是，根据所述应用于TPMS发射器的动态微带天线的三维电磁场仿真模型，进行所述应用于TPMS发射器的动态微带天线的匹配电路的设计。优选的是，在所述三维电磁场仿真模型中，所述汽车轮毂的直径为38cm，厚度约为20mm,所述汽车轮毂离地面12cm。优选的是，在进行所述匹配电路的设计时，取发射器位置在270°的点进行阻抗匹配设计。技术人员不难看出，上述各优选方案的任意组合所构成的方案都是本实用新型的一部分。本实用新型中的应用于TPMS发射器的动态微带天线使用PCB微带天线作为发射器发射天线，即是使用印制导线作为发射天线，发射天线另外一面为电源的地平面。该应用于TPMS发射器的动态微带天线可以最大程度的避免金属轮毂对天线性能的影响，节省设计及生产发射天线成本，并且天线能够最大程度的向外辐射功率，提高产品性能一致性。本实用新型中的应用于TPMS发射器的动态微带天线将发射器天线、轮毂一起看作是一个动态天线，建立动态天线的三维电磁场仿真模型，并将仿真得到的动态天线参数用于TPMS的发射器的匹配电路设计。道路试验显示采用动态天线匹配的TPMS系统安装在车上且处于运动状态时，其信号功率传输效率和数据帧传输的正确率都得到很大的改善。结果表明采用动态天线匹配设计的TPMS系统的数据传输性能得到了大幅度的提高，说明动态微带天线适合胎压监测系统(TPMS)发射器。
图I为本实用新型的应用于TPMS发射器的动态微带天线一优选实施例的结构示意主视图；图2为发射器在轮毂上的安装位置的示意图；图3为发射器位置示意图；图4为左后轮在0°位置时的动态微带天线功率方向图；图5为左后轮在90°位置时的动态微带天线功率方向图；图6为左后轮在180°位置时的动态微带天线功率方向图；图7为左后轮在270°位置时的动态微带天线功率方向图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。图I为本实用新型的应用于TPMS发射器的动态微带天线一优选实施例的结构示意主视图。该应用于TPMS发射器的动态微带天线由发射器天线和轮毂组成。发射器天线由基板2和微带天线I组成。微带天线I由印刷金属导线构成，铜箔厚度为35um或其它厚度，微带天线I的长度约为1/4波长(173mm)，为了获得更大的能量，微带天线I环绕面积尽量大。微带天线I的形状为环形状，并且天线另外一边为电源地平面，可以阻止天线向轮毂方向辐射，避免金属轮毂影响天线的增益、效率、方向等性能。在一实施例中，微带天线的形状也可为其他形状，如弹簧形、曲卷形、蛇形等，并且天线另外一边为电源地平面，可以阻止天线向轮毂方向辐射，避免金属轮毂影响天线的增益、效率、方向等性能。优选的是微带天线I的形状为环形状，因为环形天线与其他形状天线比较优点有是可以沿着印制板半边环绕，环绕面积大，可以对外辐射更多的功率，即效率较高。图I中基板2材料为FR-4，微带天线通过腐蚀工艺将天线直接制作在基板上面，而此基板2的另外一面为电源地平面金属层。使用PCB微带天线作为发射器发射天线，即是使用印制导线作为发射天线，发射天线另外一面为参考地平面。发射天线与金属轮毂之间为地平面，这样是为了避免金属轮毂距离发射天线太近，影响到发射天线性能。图2为发射器在轮毂上的安装位置的示意图，发射器外壳A安装在轮毂10上。图I中的天线I及基板2位于发射器外壳内。[0028]TPMS动态天线由发射器天线、轮毂组成，将汽车轮毂作为发射天线的一部分，二者组成一个动态天线，同时建立动态天线的三维电磁场仿真模型。在一实施例中，其三维电磁场仿真模型以轮毂直径为38cm，厚度约为20mm。动态天线模型中的轮毂部分采用厂家提供的CAD图形构造，以理想导体对待，没有考虑橡胶轮胎的影响。发射器安装在轮毂上。除轮毂对发射器天线影响外，由于天线离地面高度小于一个波长，地面的影响也不可忽略，模型中以无限大理想导体面来代替实际地面。动态天线中轮毂离地面12cm。在HFSS中利用该模型对动态天线的性能进行仿真。在建立动态天线的三维电磁场仿真模型后，利用该模型仿真动态天线的参数，将得到的参数用于天线匹配电路的设计。设计时考虑到轮毂转的角度对天线的性能影响，保证天线能够最大程度的向外辐射功率。动态微带天线设计时，首先对天线结构进行分析，在HFSS中建立天线与轮毂数模，仿真天线参数，并根据仿真天线参数进行匹配，再进行实际调 试优化，最后进行性能测试。图3为发射器位置示意图，随着发射器位置的变化，动态天线的特性也将变化。这里取左后轮的如图4到图7所示的0°、90°、180°、270° 4个位置来分析。从图4到图7可以看出，随着轮胎的转动，天线方向特性变化明显，说明轮毂的转动对天线方向性能的影响很大。动态天线输入阻抗的电阻的变化范围是O. 1794" O. 2201、电抗的变化范围是
2.5364 2.7911。仿真结果说明轮毂的转动使天线的参数处于变化之中，而天线参数的变化将影响天线的性能。天线参数的变化将影响天线的性能。动态天线阻抗的动态变化给匹配电路的设计带来了一定的困难，但由图4到图7可以看出动态天线阻抗变化较大的部分主要集中在发射器天线运转到接近地面的区间。为了合理兼顾各个点的情况，这里取270°点来进行阻抗匹配设计。根据动态天线的这种阻抗匹配设计，重新制作了发射器，与原接收机组成新的TPMS系统。试验用TPMS系统及新的TPMS系统进行实际车载对比测试。设定发射器每IOs发射一次数据帧，连续测试时间2h，共820帧。测试时，汽车在高速路面行驶，速度为100km/ho进行2种对比测试发射器采用动态天线匹配，记录接收机接收到的数据帧。发射器采用静态的单天线匹配，记录接收机接收到的数据帧。两种测试所得的数据传输性能对比见表I。表I实车测试通信效果对比表
蛋~射器状态 I正确接收的数据帧个数 I数据帧正确率
动态天线匹配 802_97. 8%_
单天线匹配 |467|56.9%本领域技术人员在阅读了本说明书后不难理解，本实用新型的应用于TPMS发射器的动态微带天线由现有技术结合而构成，这些现有技术虽然并没有事无巨细地全部一一描述，但在阅读了本说明书后本领域技术人员会知其所云。本说明书中描述了上述现有技术的结合而构成本实用新型的各个方案，本领域技术人员可以理解，这些方案的各种结合，以及构成这些方案的各个部分和/或特征的结合都属于本实用新型的方案的范畴。本领域技术人员显然可以理解的是，将上述现有技术结合起来构成本实用新型，这需要大量创造性劳动付出，是多年理论研究和大量实验的结晶。
权利要求1.应用于TPMS发射器的动态微带天线，其包括发射器天线，其特征在于，该应用于TPMS发射器的动态微带天线还包括汽车轮毂，所述发射器天线包括微带天线和基板，该微带天线由印刷金属导线构成，所示基板的一面为所述微带天线，所述基板的另一面为电源地平面金属层。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述微带天线的铜箔厚度为35um，所述微带天线的长度为1/4波长。
3.根据权利要求I或2所述的装置，其特征在于，所述微带天线为环形。
4.根据权利要求I或2所述的装置，其特征在于，所述微带天线为弹簧形、曲卷形或蛇形。
5.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述基板的材料为FR-4。
6.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，通过腐蚀工艺将所述微带天线直接制作在所述基板上。
7.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，根据所述应用于TPMS发射器的动态微带天线的三维电磁场仿真模型，进行所述应用于TPMS发射器的动态微带天线的匹配电路的设计。
8.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，在所述三维电磁场仿真模型中，所述汽车轮毂的直径为38cm，厚度约为20mm，所述汽车轮毂离地面12cm。
9.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，在进行所述匹配电路的设计时，取发射器位置在270°的点进行阻抗匹配设计。
专利摘要本实用新型提供一种应用于TPMS发射器的动态微带天线，其包括发射器天线，该应用于TPMS发射器的动态微带天线还包括汽车轮毂，发射器天线包括微带天线和基板，该微带天线由印刷金属导线构成，基板的一面为微带天线，基板的另一面为电源地平面金属层。本实用新型的应用于TPMS发射器的动态微带天线可以最大程度的避免金属轮毂对天线性能的影响，节省设计及生产发射天线成本，并且天线能够最大程度的向外辐射功率，提高产品性能一致性。
文档编号H01Q1/22GK202749511SQ201220330850
公开日2013年2月20日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年6月4日
发明者白云飞, 刘金钊 申请人:北京兴科迪科技有限公司