线路板天线的制作方法

1.本实用新型涉及天线的技术领域，尤其涉及线路板天线。


背景技术：

2.无线射频识别即射频识别技术(radio frequency identification，rfid)，是一种自动识别技术。随着社会的发展，对设备的小型化的需求也日渐增长，目前市面上的小型化rfid 天线主要分为陶瓷天线和线路板天线两种；由于陶瓷自身介电常数比pcb电路板的介电常数更高，因此陶瓷天线能在保证天线性能的情况下有效缩小天线尺寸，但陶瓷天线的加工工艺较为复杂，生产成本较高；而现有的线路板天线的加工工艺较为简单，但无法同时满足高增益和小型化的需求。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于，提供一种线路板天线，具有高增益、体积小、加工难度小、生产成本低等优点。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：线路板天线，包括有上安装板、下安装板和同轴电缆；
5.上安装板、下安装板均是pcb板；上安装板上以覆铜方式设置有振子组，振子组包括有以其中心为阵列中心而环形阵列布设的第一振子、第二振子、第三振子和第四振子；第一振子由第一连接段、第二连接段、第三连接段和第四连接段构成，第一连接段的长度l1为29
ꢀ±
0.1mm，第一连接段的一端为振子连接端，第一连接段的另一端与第二连接段的一端连接；第二连接段的长度l2为4.3
±
0.1mm，第二连接段与第一连接段垂直，第二连接段的另一端与第三连接段的一端连接；第三连接段的长度l3为16.3
±
0.1mm，第三连接段与第二连接段垂直，第三连接段的另一端与第四连接段的一端连接；第四连接段的长度l4为8.8
±
0.1mm，第四连接段与第三连接段垂直，以致第二连接段、第三连接段、第四连接段组合构成u型状结构的凹口；第一连接段、第二连接段的宽度w1均为3
±
0.5mm，第三连接段、第四连接段的宽度w2均为2
±
0.1mm；第二振子、第三振子、第四振子的结构与第一振子的结构相同，第一振子的振子连接端处于第四振子的凹口中，第二振子的振子连接端处于第一振子的凹口中，第三振子的振子连接端处于第二振子的凹口中，第四振子的振子连接端处于第三振子的凹口中；第一振子的振子连接端与第四振子的第三连接段之间的垂直间距、第二振子的振子连接端与第一振子的第三连接段之间的垂直间距、第三振子的振子连接端与第二振子的第三连接段之间的垂直间距、第四振子的振子连接端与第三振子的第三连接段之间的垂直间距均为d1，间距d1为3.8
±
0.1mm；第一振子的振子连接端与第四振子的第四连接段之间的垂直间距、第二振子的振子连接端与第一振子的第四连接段之间的垂直间距、第三振子的振子连接端与第二振子的第四连接段之间的垂直间距、第四振子的振子连接端与第三振子的第四连接段之间的垂直间距均为d2，间距d2为4.1
±
0.1mm；
6.下安装板上以覆铜方式设置有馈电电路，馈电电路上设置有输出信号的相位依次
相差 90
°
的第一连接端、第二连接端、第三连接端和第四连接端，第一连接端与第一振子的振子连接端之间、第二连接端与第二振子的振子连接端之间、第三连接端与第三振子的振子连接端之间、第四连接端与第四振子的振子连接端之间均通过一金属支柱导电连接；所述同轴电缆的内导体与馈电电路的输入端电性连接，同轴电缆的外导体与大地连接。
7.本实用新型的工作原理：
8.由于上安装板、下安装板均为pcb板，pcb板的加工工艺简单，有利于在pcb板上进行高精度加工，降低生产难度和生产成本；通过在上安装板上以覆铜方式设置振子组，以及在下安装板上以覆铜方式设置馈电电路，使本实用新型的结构较为紧凑，进而尺寸较小。由于振子组的第一振子、第二振子、第三振子和第四振子是以振子组的中心为阵列中心而环形阵列布设的，且由于馈电电路的第一连接端、第二连接端、第三连接端、第四连接端输出信号的相位依次相差90
°
的，即当第一连接端输出信号的相位为0
°
时，第二连接端输出信号的相位为90
°
，第三连接端输出信号的相位为180
°
，第四连接端输出信号的相位为270
°
，使振子组发出的电磁波信号为左旋圆极化波或右旋圆极化波，并通过第一振子、第二振子、第三振子、第四振子发射出的电磁波之间相互发生谐振效应，以此实现本实用新型保持较小尺寸的前提下，使本实用新型具有较高增益。
9.进一步地，如前所述的线路板天线，所述馈电电路包括有第一功分器、第一移相器、第二移相器、第三移相器和接地覆铜区域；第一功分器为2路功分器，第一功分器的输入端为馈电电路的输入端，第一功分器的其中一个输出端设置有2个第一连接节点，第一功分器的其中一个第一连接节点与第一移相器的输入端连接，第一功分器的另一第一连接节点为馈电电路的第一连接端，第一功分器的另一输出端与第二移相器的输入端连接；第一移相器的输出端为馈电电路的第三连接端；第二移相器的输出端设置有2个第二连接节点，第二移相器的其中一个第二连接节点与第三移相器的输入端连接，第二移相器的另一第二连接节点为馈电电路的第二连接端；第三移相器的输出端为馈电电路的第四连接端；第一移相器、第三移相器均为180
°
移相器，第二移相器为90
°
移相器；接地覆铜区域沿馈电电路的外边缘设置，接地覆铜区域与馈电电路的第一连接端、第二连接端、第三连接端、第四连接端电性连接，接地覆铜区域与大地连接。
10.进一步地，如前所述的线路板天线，所述振子组、馈电电路的数量均为2个，2个振子组沿上安装板的长度方向排列布设，2个振子组之间的垂直间距d3为90
±
0.5mm，一振子组与一馈电电路对应。
11.进一步地，如前所述的线路板天线，还包括有分路电路，分路电路设置有1个电路输入端和2个电路输出端，所述同轴电缆的内导体与分路电路的电路输入端导电连接，分路电路的2个电路输出端分别与一馈电电路导电连接。
12.进一步地，如前所述的线路板天线，所述分路电路由第一分路连接段、第二分路连接段、第三分路连接段、第四分路连接段、第五分路连接段、第六分路连接段、第七分路连接段、第八分路连接段、第九分路连接段和第二功分器构成；第一分路连接段的长度l5为16.7
±ꢀ
0.1mm，第一分路连接段的一端为所述电路输入端，第一分路连接段的另一端与第二功分器的输入端连接；第二功分器为2路功分器，第二功分器的其中一个输出端与第二分路连接段的一端连接，第二功分器的另一输出端与第三分路连接段的一端连接；第二分路连接段、第三分路连接段的长度l6均为15.2
±
0.1mm，第二分路连接段、第三分路连接段均与第
一分路连接段垂直，第二分路连接段的另一端与第四分路连接段的一端连接，第三分路连接段的另一端与第五分路连接段的一端连接；第四分路连接段、第五分路连接段的长度l7均为27.3
±ꢀ
0.1mm，第四分路连接段的另一端与第六分路连接段的一端连接，第五分路连接段的另一端与第七分路连接段的一端连接；第六分路连接段、第七分路连接段的长度l8均为33
±
0.1mm，第六分路连接段的另一端与第八分路连接段的一端连接，第七分路连接段的另一端与第九分路连接段的一端连接；第四分路连接段与第二分路连接段之间的夹角、第四分路连接段与第六分路连接段之间的夹角、第五分路连接段与第三分路连接段之间的夹角、第五分路连接段与第七分路连接段之间的夹角均为a，夹角a在130
°
～150
°
的范围内，以致第二分路连接段平行、第三分路连接段、第六分路连接段、第七分路连接段相互平行；第八分路连接段、第九分路连接段的长度l8均为3.9
±
0.1mm，第八分路连接段与第六分路连接段垂直，第九分路连接段与第七分路连接段垂直，第八分路连接段的另一端与其中一个馈电电路连接，第九分路连接段的另一端与另一个馈电电路连接；第一分路连接段、第二分路连接段、第三分路连接段、第四分路连接段、第五分路连接段、第六分路连接段、第七分路连接段、第八分路连接段、第九分路连接段的宽度w3均为1.5
±
0.1mm。
13.进一步地，如前所述的线路板天线，所述馈电电路、分路电路均设置在下安装板的顶面上，在下安装板的底面上还设置有反射覆铜区域，所述馈电电路、分路电路处于下安装板底面上的正投影均处于反射覆铜区域内。
14.进一步地，如前所述的线路板天线，所述上安装板是长度d4为194.2
±
0.5mm、宽度d5 为61.2
±
0.5mm的矩形结构，所述下安装板是长度d6为200
±
0.5mm、宽度d7为75
±
0.5mm 的矩形结构，上安装板与下安装板之间的间距d8为7.1
±
0.1mm。
15.进一步地，如前所述的线路板天线，所述下安装板一侧边的中部位置形成有让位切口，所述分路电路的电路输入端靠近让位切口设置。
16.进一步地，如前所述的线路板天线，所述上安装板的顶面通过osp处理方式设置有有机保护层，所述振子组设置在安装板顶面与有机保护层之间。
17.进一步地，如前所述的线路板天线，在下安装板上的馈电电路四周形成有至少2个安装孔。
18.实现本实用新型的技术方案，具有以下的有益效果：本实用新型具有高增益、体积小、加工难度小、生产成本低等优点。通过设置特定形状、尺寸结构的振子组，使本实用新型具有以下电气性能：频率范围：902～928mhz、增益：7dbi、波瓣宽度：hor:65
°
，ver:95
°
、极化方式：圆极化、电压驻波比：≤2.0、阻抗：50ω、最大输入功率：100w。
附图说明
19.图1为实施例的主视图；
20.图2为实施例的左视图；
21.图3为实施例的上安装板的主视图；
22.图4为图3的a处局部放大图；
23.图5为实施例的下安装板的主视图
24.图6为实施例的下安装板的后视图；
25.图7为实施例工作时水平面辐射方向图；
26.图8为实施例工作时垂直面辐射方向图；
27.附图标记说明：
28.1-上安装板；2-下安装板；21-让位切口；22-安装孔；3-振子组；31-第一振子；32-第二振子；33-第三振子；34-第四振子；35-第一连接段；36-第二连接段；37-第三连接段；38
‑ꢀ
第四连接段；39-振子连接端；4-馈电电路；41-第一功分器；42-第一移相器；43第二移相器；44-第三移相器；45-接地覆铜区域；46-第一连接端；47-第二连接端；48-第三连接端； 49-第四连接端；5-分路电路；501-第一分路连接段；502-第二分路连接段；503-第三分路连接段；504-第四分路连接段；505-第五分路连接段；506-第六分路连接段；507-第七分路连接段；508-第八分路连接段；509-第九分路连接段；510-第二功分器；511-电路输入端；6
‑ꢀ
反射覆铜区域；7-金属支柱；8-同轴电缆。
具体实施方式
29.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
30.如图1至图6为实施例的一种线路板天线，包括有上安装板1、下安装板2和同轴电缆8；
31.上安装板1、下安装板2均是pcb板；上安装板1上以覆铜方式设置有振子组3，振子组 3包括有以其中心为阵列中心而环形阵列布设的第一振子31、第二振子32、第三振子33和第四振子34；第一振子31由第一连接段35、第二连接段36、第三连接段37和第四连接段 38构成，第一连接段35的长度l1为29mm，第一连接段35的一端为振子连接端39，第一连接段35的另一端与第二连接段36的一端连接；第二连接段36的长度l2为4.3mm，第二连接段36与第一连接段35垂直，第二连接段36的另一端与第三连接段37的一端连接；第三连接段37的长度l3为16.3mm，第三连接段37与第二连接段36垂直，第三连接段37的另一端与第四连接段38的一端连接；第四连接段38的长度l4为8.8mm，第四连接段38与第三连接段37垂直，以致第二连接段36、第三连接段37、第四连接段38组合构成u型状结构的凹口；第一连接段35、第二连接段36的宽度w1均为3mm，第三连接段37、第四连接段38 的宽度w2均为2mm；第二振子32、第三振子33、第四振子34的结构与第一振子31的结构相同，第一振子31的振子连接端39处于第四振子34的凹口中，第二振子32的振子连接端 39处于第一振子31的凹口中，第三振子33的振子连接端39处于第二振子32的凹口中，第四振子34的振子连接端39处于第三振子33的凹口中；第一振子31的振子连接端39与第四振子34的第三连接段37之间的垂直间距、第二振子32的振子连接端39与第一振子31的第三连接段37之间的垂直间距、第三振子33的振子连接端39与第二振子32的第三连接段37 之间的垂直间距、第四振子34的振子连接端39与第三振子33的第三连接段37之间的垂直间距均为d1，间距d1为3.8mm；第一振子31的振子连接端39与第四振子34的第四连接段 38之间的垂直间距、第二振子32的振子连接端39与第一振子31的第四连接段38之间的垂直间距、第三振子33的振子连接端39与第二振子32的第四连接段38之间的垂直间距、第四振子34的振子连接端39与第三振子33的第四连接段38之间的垂直间距均为d2，间距d2 为4.1mm；
32.下安装板2上以覆铜方式设置有馈电电路4，馈电电路4上设置有输出信号的相位依次相差90
°
的第一连接端46、第二连接端47、第三连接端48和第四连接端49，第一连接端
46与第一振子31的振子连接端39之间、第二连接端47与第二振子32的振子连接端39之间、第三连接端48与第三振子33的振子连接端39之间、第四连接端49与第四振子34的振子连接端39之间均通过一金属支柱7导电连接；所述同轴电缆8的内导体与馈电电路4的输入端电性连接，同轴电缆8的外导体与大地连接。
33.由于上安装板1、下安装板2均为pcb板，pcb板的加工工艺简单，有利于在pcb板上进行高精度加工，降低生产难度和生产成本；通过在上安装板1上以覆铜方式设置振子组3，以及在下安装板2上以覆铜方式设置馈电电路4，使本线路板天线的结构较为紧凑，进而尺寸较小。由于振子组3的第一振子31、第二振子32、第三振子33和第四振子34是以振子组 3的中心为阵列中心而环形阵列布设的，且由于馈电电路4的第一连接端46、第二连接端47、第三连接端48、第四连接端49输出信号的相位依次相差90
°
的，即当第一连接端46输出信号的相位为0
°
时，第二连接端47输出信号的相位为90
°
，第三连接端48输出信号的相位为180
°
，第四连接端49输出信号的相位为270
°
，使振子组3发出的电磁波信号为左旋圆极化波，并通过第一振子31、第二振子32、第三振子33、第四振子34发射出的电磁波之间相互发生谐振效应，以此实现本线路板天线保持较小尺寸的前提下，使本线路板天线具有较高增益。
34.如图5所示，所述馈电电路4包括有第一功分器41、第一移相器42、第二移相器43、第三移相器44和接地覆铜区域45；第一功分器41为2路功分器，第一功分器41的输入端为馈电电路4的输入端，第一功分器41的其中一个输出端设置有2个第一连接节点，第一功分器41的其中一个第一连接节点与第一移相器42的输入端连接，第一功分器41的另一第一连接节点为馈电电路4的第一连接端46，第一功分器41的另一输出端与第二移相器43的输入端连接；第一移相器42的输出端为馈电电路4的第三连接端48；第二移相器43的输出端设置有2个第二连接节点，第二移相器43的其中一个第二连接节点与第三移相器44的输入端连接，第二移相器43的另一第二连接节点为馈电电路4的第二连接端47；第三移相器44 的输出端为馈电电路4的第四连接端49；第一移相器42、第三移相器44均为180
°
移相器，第二移相器43为90
°
移相器；接地覆铜区域45沿馈电电路4的外边缘设置，接地覆铜区域 45与馈电电路4的第一连接端46、第二连接端47、第三连接端48、第四连接端49电性连接，接地覆铜区域45与大地连接。这样的设计可实现馈电电路4的第一连接端46、第二连接端 47、第三连接端48、第四连接端49输出信号的相位依次相差90
°
，当第一连接端46输出信号的相位为0
°
时，第二连接端47输出信号的相位为90
°
，第三连接端48输出信号的相位为180
°
，第四连接端49输出信号的相位为270
°
。
35.如图1至图5所示，所述振子组3、馈电电路4的数量均为2个，2个振子组3沿上安装板1的长度方向排列布设，2个振子组3之间的垂直间距d3为90mm，一振子组3与一馈电电路4对应。这样的设计可使2个振子组3发射出的电磁波相互发生谐振效应，进一步提高本线路板天线的增益。
36.如图5所示，还包括有分路电路5，分路电路5设置有1个电路输入端和2个电路输出端，所述同轴电缆8的内导体与分路电路5的电路输入端导电连接，分路电路5的2个电路输出端分别与一馈电电路4导电连接。这样的设计可使同轴电缆8的内导体与馈电电路4的连接更为方便。
37.如图5所示，所述分路电路5由第一分路连接段501、第二分路连接段502、第三分路
连接段503、第四分路连接段504、第五分路连接段505、第六分路连接段506、第七分路连接段507、第八分路连接段508、第九分路连接段509和第二功分器510构成；第一分路连接段 501的长度l5为16.7
±
0.1mm，第一分路连接段501的一端为所述电路输入端511，第一分路连接段501的另一端与第二功分器510的输入端连接；第二功分器510为2路功分器，第二功分器510的其中一个输出端与第二分路连接段502的一端连接，第二功分器510的另一输出端与第三分路连接段503的一端连接；第二分路连接段502、第三分路连接段503的长度l6均为15.2
±
0.1mm，第二分路连接段502、第三分路连接段503均与第一分路连接段501 垂直，第二分路连接段502的另一端与第四分路连接段504的一端连接，第三分路连接段503 的另一端与第五分路连接段505的一端连接；第四分路连接段504、第五分路连接段505的长度l7均为27.3
±
0.1mm，第四分路连接段504的另一端与第六分路连接段506的一端连接，第五分路连接段505的另一端与第七分路连接段507的一端连接；第六分路连接段506、第七分路连接段507的长度l8均为33
±
0.1mm，第六分路连接段506的另一端与第八分路连接段508的一端连接，第七分路连接段507的另一端与第九分路连接段509的一端连接；第四分路连接段504与第二分路连接段502之间的夹角、第四分路连接段504与第六分路连接段 506之间的夹角、第五分路连接段505与第三分路连接段503之间的夹角、第五分路连接段 505与第七分路连接段507之间的夹角均为a，夹角a在130
°
～150
°
的范围内，以致第二分路连接段502平行、第三分路连接段503、第六分路连接段506、第七分路连接段507相互平行；第八分路连接段508、第九分路连接段509的长度l8均为3.9
±
0.1mm，第八分路连接段508与第六分路连接段506垂直，第九分路连接段509与第七分路连接段507垂直，第八分路连接段508的另一端与其中一个馈电电路4连接，第九分路连接段509的另一端与另一个馈电电路4连接；第一分路连接段501、第二分路连接段502、第三分路连接段503、第四分路连接段504、第五分路连接段505、第六分路连接段506、第七分路连接段507、第八分路连接段508、第九分路连接段509的宽度w3均为1.5
±
0.1mm。这样的设计可使同轴电缆8 的内导体与各馈电电路4的连接更为方便。这样设计可使本线路板天线的线路布设更为合理，结构更为紧凑，进而减小占用空间。
38.如图5和图6所示，所述馈电电路4、分路电路5均设置在下安装板2的顶面上，在下安装板2的底面上还设置有反射覆铜区域6，所述馈电电路4、分路电路5处于下安装板2底面上的正投影均处于反射覆铜区域6内。反射覆铜区域6可增强本线路板天线在指定方向上的辐射强度，进一步提高本线路板天线的增益。
39.如图1和图2所示，所述上安装板1是长度d4为194.2mm、宽度d5为61.2mm的矩形结构，所述下安装板2是长度d6为200mm、宽度d7为75mm的矩形结构，上安装板1与下安装板2之间的间距d8为7.1mm。这样的设计使本线路板天线的尺寸较小，可满足小型化的需求。
40.如图1、图5和图6所示，所述下安装板2一侧边的中部位置形成有让位切口21，所述分路电路5的电路输入端靠近让位切口21设置。这样的设计可使同轴电缆8的内导体与分路电路5的连接更为方便。
41.所述上安装板1的顶面上通过osp处理方式设置有有机保护层(有机保护层在附图中未示出)，所述振子组3设置在上安装板1顶面与有机保护层之间。有机保护层可对振子组3 起到保护作用，避免振子组3因氧化而影响降低其电气性能，使用寿命更长，可靠性更高。
42.如图1、图5和图6所示，在下安装板2上的馈电电路4四周形成有至少2个安装孔22。
这样的设计可本线路板天线的安装拆卸更为方便。
43.通过上述设计，使本线路板天线具有以下电气性能：频率范围：902～928mhz、增益：7dbi、波瓣宽度：hor:65
°
，ver:95
°
、极化方式：圆极化、电压驻波比：≤2.0、阻抗：50ω、最大输入功率：100w。本线路板天线在使用时可得到如图7所示的水平面辐射方向图和如图8 所示的垂直面辐射方向图。
44.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改、组合和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。