一种用于传感器无线通信的低成本双频天线的制作方法

本发明属于天线，具体涉及一种用于传感器无线通信的低成本双频天线。

背景技术：

1、随着5g、物联网、射频识别等新型通信系统的发展，现代通信对无线信道的需求逐渐提升。天线作为无线通信系统中不可或缺的器件，决定了整个系统的性能和质量。然而，天线的工作性能与通信设备的参数密切相关，例如：天线的大小受到移动终端设备尺寸的限制，天线的辐射会被周围的金属、塑料等外壳影响。另一方面，随着通信数据量的扩大，天线的工作频段也亟需拓宽，以适配不同的运营商、通信协议等等。因此，能够与移动终端设备一体化的多频段工作的高品质天线的需求日益提高。

2、目前移动终端天线具有尺寸小、成本低、覆盖面广等特点，因此这类天线通常为电尺寸较小的天线，例如偶极子天线、单极子天线、pifa天线等。但是，在设备尺寸的限制下往往不能实现一个完整的地平面，这种情况下单极子天线的辐射会受到影响，pifa天线是广泛用于手机、物联网设备等场景的小型天线，由一个在地平面上弯折的单极子天线和短路臂组成，pifa天线的尺寸相比前两种天线更小，但是阻抗带宽相对较窄。

3、对于移动终端设备，天线与设备的金属电路板、金属壳体以及塑料壳体等结构距离较近，辐射能量容易耦合到这些结构上，进而造成天线的匹配恶化、辐射效率下降、方向图改变等不利影响。从匹配性能的角度来看，目前的移动终端设备天线大多很难在端口处实现深度的匹配，导致天线输入的能量并不能完全辐射到空间中，引起效率的下降，而且对天线的工作带宽也有明显的限制，使天线在受到环境中其他物体影响时容易偏离原本的工作频段。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于传感器无线通信的低成本双频天线。

2、为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

3、一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，所述天线为单层印制电路板结构，所述天线放置于传感器设备内，透过上方的塑料壳体向外辐射，所述天线在824mhz-960mhz、2.4ghz-2.485ghz频段内s11均小于-10db。

4、进一步的，所述天线为矩形电路板结构，所述天线放置于传感器设备内部的柱形空间内。

5、进一步的，所述天线为长度40mm、宽度37mm、厚度1mm的矩形电路板。

6、进一步的，所述天线放置在传感器设备内部的直径65mm、高度37mm的柱形空间内。

7、进一步的，所述天线包括印制在电路板上的弯折辐射枝节与地板以及位于低频枝节上的额外分支和位于天线馈点处的短开路枝节，所述地板的高度略低于传感器设备的金属壳体的高度。

8、进一步的，所述地板的高度比传感器设备的金属壳体的高度低5mm。

9、进一步的，所述弯折辐射枝节的长度为20mm，宽度为5mm，其顶部与天线顶部之间相距3mm。

10、进一步的，所述短开路枝节朝向弯折辐射枝节形成一凸起结构，所述凸起结构的高度为3.5mm。

11、进一步的，所述短开路枝节与地板之间相距3mm。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

13、1)本发明公开了一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，采用了新型的双频结构，在尺寸仅为40mm*37mm的条件下实现了824mhz-960mhz、2.4ghz-2.485ghz两个频段的辐射模式。

14、2)本发明公开了一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，天线馈点处使用了短开路枝节调节匹配，使得824mhz-960mhz、2.4ghz-2.485ghz频段内s11均小于-10db，具有优秀的宽带匹配性能，对外界干扰引起的频偏效应更不敏感，而传统的双频天线仅能实现小于-3db或者-6db的s11。

15、3)本发明公开了一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，该天线具有优秀的效率，天线在工作频带内s11小于-10db，由于天线的s11参数越低，代表天线输入端口上反射的能量越小，匹配也更好，因此本发明设计的天线能够使从端口输入的大部分能量(90％)都能被天线吸收并辐射到空间中，减小了因为反射而没有输入天线的能量，发生在端口上的反射损耗更小，在加载了对电磁能量有损耗影响的塑料壳体的情况下824mhz-960mhz的天线效率均大于-2db，峰值效率为-0.7db；在2.4ghz-2.485ghz内的天线效率均大于-3.8db，峰值效率为-2.2db。

16、4)本发明公开了一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，该天线使用单层印制电路板工艺加工，体积小，重量轻，在设备中仅占用了一部分平面空间，不影响其它组件的工作，同时天线的制造成本低，适合大规模生产。

技术特征：

1.一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，其特征在于，所述天线为单层印制电路板结构，所述天线放置于传感器设备内，透过上方的塑料壳体向外辐射，所述天线在824mhz-960mhz、2.4ghz-2.485ghz频段内s11均小于-10db。

2.根据权利要求1所述的一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，其特征在于，所述天线为矩形电路板结构，所述天线放置于传感器设备内部的柱形空间内。

3.根据权利要求2所述的一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，其特征在于，所述天线为长度40mm、宽度37mm、厚度1mm的矩形电路板。

4.根据权利要求2所述的一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，其特征在于，所述天线放置在传感器设备内部的直径65mm、高度37mm的柱形空间内。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，其特征在于，所述天线包括印制在电路板上的弯折辐射枝节与地板以及位于低频枝节上的额外分支和位于天线馈点处的短开路枝节，所述地板的高度略低于传感器设备的金属壳体的高度。

6.根据权利要求5所述的一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，其特征在于，所述地板的高度比传感器设备的金属壳体的高度低5mm。

7.根据权利要求5所述的一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，其特征在于，所述弯折辐射枝节的长度为20mm，宽度为5mm，其顶部与天线顶部之间相距3mm。

8.根据权利要求5所述的一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，其特征在于，所述短开路枝节朝向弯折辐射枝节形成一凸起结构，所述凸起结构的高度为3.5mm。

9.根据权利要求5所述的一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，其特征在于，所述短开路枝节与地板之间相距3mm。

技术总结
本发明公开了一种用于传感器无线通信的低成本双频天线，天线为单层印制电路板结构，天线放置于传感器设备内，透过上方的塑料壳体向外辐射。本发明提供的用于传感器无线通信的低成本双频天线，在尺寸仅为40mm*37mm的条件下实现了824MHz‑960MHz、2.4GHz‑2.485GHz两个频段的辐射模式，上述两个频段内S11小于‑10dB，具有优秀的宽带匹配性能，对外界干扰引起的频偏效应不敏感，从端口输入的大部分能量都能被天线吸收并辐射到空间中，因此发生在端口上的反射损耗更小，整体结构体积小，重量轻，在设备中仅占用了一部分平面空间，不影响其它组件的工作，同时天线的制造成本低，适合大规模生产。

技术研发人员：王建国,张克磊,申亚琪
受保护的技术使用者：苏州捷杰传感技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12