应用于TPMS的PCB螺旋天线的设计与实现

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来源:十博10bet体育官网 作者:bet十博体育app 2022-08-07 06:47:51

  )可以在汽车行驶时实时地对轮胎气压进行自动监测,对轮胎漏气、低气压、高气压进行预警,以保障驾乘者行车安全[1]。发射天线 MHz,信号收发距离小于10 m,安装在轮胎内部的胎压检测模块上。为了保证汽车行驶时数据传输准确可靠,要求天线具有全向性。同时由于安装空间有限,并且整个模块只由一块锂电池供电,要求天线体积小、发射效率高。随着

  目前比较常用的TPMS天线]和小环天线],倒F螺旋天线性能较好,但占用空间大,而小环天线体积虽小,但发射效率低。本文结合实际需求,设计并制作了一种小型的PCB螺旋天线,被加工在一块面积只有20 mm×16.7 mm的聚四氟乙烯板上。PCB螺旋天线与传统螺旋天线相比,在总长度相同的情况下,天线尺寸大幅度减小。此外金属导线固定在PCB板上,长度、宽度和距离等参数大小容易控制,因此这种天线具有小尺寸、易制作的特点。实验结果表明该天线 MHz,具有良好的全向性,满足TPMS发射天线 天线的结构

  PCB螺旋天线所示,该天线圈螺旋构成。在长方形介质基板的两面分别印刷金属导线,宽度一致,两端有导通孔,其内壁覆铜,用来连接两层的金属。馈电线(b)中右上角最大的导通孔相连接,其余的导通孔直径大小相同。从PCB板制作工艺上考虑,为了确保金属的连接,设计时每个导通孔周围要加上焊盘。

  天线的工作频率取决于天线本身的尺寸。从天线的结构可以看出,这种螺旋天线的缠绕非常密集。根据螺旋天线的特性,密集的缠绕会产生寄生感抗,导致螺旋天线],因此在设计时总长度应该比理论长度稍短。本文使用软件CST MICROWAVE STUDIO进行仿线 mm的介质基板。为了满足小型化的要求,在设计时需要选用最小的PCB工艺尺寸。因此,根据天线制作的实际情况,在仿真时,部分参数是固定的,只能通过调节参数L和S来达到所需要的频率。

  通过对天线的建模仿真,得出了天线谐振特性与金属导线长度L和螺距S之间的关系,如表1所示,其中F为中心频率。从表1中可以看出:S不变时,随着L的增大,谐振频率减小;L不变时,随着S的增大,谐振频率增大。

  由于天线 左右,因此需要外接匹配电路与50 输入阻抗相匹配。本文中采用T型匹配电路,在软件ADS中进行仿线曲线所示。从图中可以看出天线 dB)。虽然带宽较窄,但在工作频率433.92 MHz 处的S11约为-40 dB,满足信号发射的条件。

  根据实际工程经验,PCB板介质的损耗对天线的增益有很大的影响。当介质损耗角正切不变时天线增益则随介电常数的增大而减小[6]。因此选择稳定性好、损耗很低的聚四氟乙烯介质板来制作天线 mm。实测得到的S11曲线所示,与仿真得到的结果基本吻合,验证了设计的可行性。但由于匹配电路设计时使用的是自制电感,另外加工精度不高,导致实测得到的S11值小于仿线-15 dB,可用作TPMS中胎压检测模块中的信号发射天线。在实际应用时,匹配电路可使用体积小、高品质的贴片电容和电感。

  TPMS发射天线 MHz,频率较低,和其他元件连接后一起安装在轮胎内部,占用的空间极小,这给天线的设计带来了很大的困难。针对这一难点,本文设计制作了一种PCB螺旋天线,并进行了测试实验研究,结果表明这种天线具有良好的全向性,体积小重量轻,满足TPMS对天线小型化的需求。同时这种结构的天线还有着制作工艺简单、成本低、易与器件和电路集成等优点。但是由于带宽的限制,只能用作固定频率的发射天线。TPMS中的接收天线需要另行设计。

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