專利名稱：應(yīng)用于tpms發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車胎壓監(jiān)控系統(tǒng)(TPMS)，特別是涉及到一種應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線。
背景技術(shù)：
目前比較常用的TPMS發(fā)射器天線類型有彈簧天線、倒F天線和小環(huán)天線、氣嘴天線。彈簧天線雖然方向性好，但在高速行駛下螺距會(huì)發(fā)生變化，影響天線性能AUF天線性能較好但占用空間大；小環(huán)天線、氣門嘴天線需專門設(shè)計(jì)，成本高，并且如果發(fā)射器使用這些天線作為發(fā)射天線安裝在輪轂上，金屬的輪轂以及輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)發(fā)射器天線的性能影響很大，使TPMS的性能下降。在申請(qǐng)?zhí)枮?01010172883.6的中國(guó)專利申請(qǐng)中，采用的是印刷電路板天線，印刷電路板天線設(shè)置在輪胎壓力檢測(cè)系統(tǒng)主印刷電路板上，該天線的缺 點(diǎn)是，占用空間大、沒(méi)有與輪轂看作一個(gè)整體，實(shí)際工作時(shí)受到輪轂本身及輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)的角度影響，天線輻射效率、方向性都不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線，其可以最大程度的避免金屬輪轂對(duì)天線性能的影響。
本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線，其包括發(fā)射器天線，其特征在于，該應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線還包括汽車輪轂，所述發(fā)射器天線包括微帶天線和基板，該微帶天線由印刷金屬導(dǎo)線構(gòu)成，所示基板的一面為所述微帶天線，所述基板的另一面為電源地平面金屬層。本發(fā)明的目的還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)
所述微帶天線的銅箔厚度為35um，所述微帶天線的長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)。優(yōu)選的是，所述微帶天線為環(huán)形。優(yōu)選的是，所述微帶天線為彈簧型、曲卷型或蛇形。優(yōu)選的是，所述基板的材料為FR-4。優(yōu)選的是，通過(guò)腐蝕工藝將所述微帶天線直接制作在所述基板上。優(yōu)選的是，根據(jù)所述應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線的三維電磁場(chǎng)仿真模型，進(jìn)行所述應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線的匹配電路的設(shè)計(jì)。優(yōu)選的是，在所述三維電磁場(chǎng)仿真模型中，所述汽車輪轂的直徑為38cm，厚度約為20mm,所述汽車輪轂離地面12cm。優(yōu)選的是，在進(jìn)行所述匹配電路的設(shè)計(jì)時(shí)，取發(fā)射器位置在270°的點(diǎn)進(jìn)行阻抗匹配設(shè)計(jì)。技術(shù)人員不難看出，上述各優(yōu)選方案的任意組合所構(gòu)成的方案都是本發(fā)明的一部分。本發(fā)明中的應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線使用PCB微帶天線作為發(fā)射器發(fā)射天線，即是使用印制導(dǎo)線作為發(fā)射天線，發(fā)射天線另外一面為電源的地平面。該應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線可以最大程度的避免金屬輪轂對(duì)天線性能的影響，節(jié)省設(shè)計(jì)及生產(chǎn)發(fā)射天線成本，并且天線能夠最大程度的向外輻射功率，提高產(chǎn)品性能一致性。本發(fā)明中的應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線將發(fā)射器天線、輪轂一起看作是一個(gè)動(dòng)態(tài)天線，建立動(dòng)態(tài)天線的三維電磁場(chǎng)仿真模型，并將仿真得到的動(dòng)態(tài)天線參數(shù)用于TPMS的發(fā)射器的匹配電路設(shè)計(jì)。道路試驗(yàn)顯示采用動(dòng)態(tài)天線匹配的TPMS系統(tǒng)安裝在車上且處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其信號(hào)功率傳輸效率和數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)恼_率都得到很大的改善。結(jié)果表明采用動(dòng)態(tài)天線匹配設(shè)計(jì)的TPMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸性能得到了大幅度的提高，說(shuō)明動(dòng)態(tài)微帶天線適合胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)發(fā)射器。


圖I為本發(fā)明的應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線一優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意主視圖； 圖2為發(fā)射器在輪轂上的安裝位置的示意 圖3為發(fā)射器位置示意 圖4為左后輪在0°位置時(shí)的動(dòng)態(tài)微帶天線功率方向 圖5為左后輪在90°位置時(shí)的動(dòng)態(tài)微帶天線功率方向 圖6為左后輪在180°位置時(shí)的動(dòng)態(tài)微帶天線功率方向 圖7為左后輪在270°位置時(shí)的動(dòng)態(tài)微帶天線功率方向圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。圖I為本發(fā)明的應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線一優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意主視圖。該應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線由發(fā)射器天線和輪轂組成。發(fā)射器天線由基板2和微帶天線I組成。微帶天線I由印刷金屬導(dǎo)線構(gòu)成，銅箔厚度為35um或其它厚度，微帶天線I的長(zhǎng)度約為1/4波長(zhǎng)(173mm)，為了獲得更大的能量，微帶天線I環(huán)繞面積盡量大。微帶天線I的形狀為環(huán)形狀，并且天線另外一邊為電源地平面，可以阻止天線向輪轂方向輻射，避免金屬輪轂影響天線的增益、效率、方向等性能。在一實(shí)施例中，微帶天線的形狀也可為其他形狀，如彈簧形、曲卷形、蛇形等，并且天線另外一邊為電源地平面，可以阻止天線向輪轂方向輻射，避免金屬輪轂影響天線的增益、效率、方向等性能。優(yōu)選的是微帶天線I的形狀為環(huán)形狀，因?yàn)榄h(huán)形天線與其他形狀天線比較優(yōu)點(diǎn)有是可以沿著印制板半邊環(huán)繞，環(huán)繞面積大，可以對(duì)外輻射更多的功率，即效率較高。圖I中基板2材料為FR-4，微帶天線通過(guò)腐蝕工藝將天線直接制作在基板上面，而此基板2的另外一面為電源地平面金屬層。使用PCB微帶天線作為發(fā)射器發(fā)射天線，即是使用印制導(dǎo)線作為發(fā)射天線，發(fā)射天線另外一面為參考地平面。發(fā)射天線與金屬輪轂之間為地平面，這樣是為了避免金屬輪轂距離發(fā)射天線太近，影響到發(fā)射天線性能。圖2為發(fā)射器在輪轂上的安裝位置的示意圖，發(fā)射器外殼A安裝在輪轂10上。圖I中的天線I及基板2位于發(fā)射器外殼內(nèi)。
TPMS動(dòng)態(tài)天線由發(fā)射器天線、輪轂組成，將汽車輪轂作為發(fā)射天線的一部
分，二者組成一個(gè)動(dòng)態(tài)天線，同時(shí)建立動(dòng)態(tài)天線的三維電磁場(chǎng)仿真模型。在一實(shí)施例中，其三維電磁場(chǎng)仿真模型以輪轂直徑為38cm，厚度約為20mm。動(dòng)態(tài)天線模型中的輪轂部分采用廠家提供的CAD圖形構(gòu)造，以理想導(dǎo)體對(duì)待，沒(méi)有考慮橡膠輪胎的影響。發(fā)射器安裝在輪轂上。除輪轂對(duì)發(fā)射器天線影響外，由于天線離地面高度小于一個(gè)波長(zhǎng)，地面的影響也不可忽略，模型中以無(wú)限大理想導(dǎo)體面來(lái)代替實(shí)際地面。動(dòng)態(tài)天線中輪轂離地面12cm。在HFSS中利用該模型對(duì)動(dòng)態(tài)天線的性能進(jìn)行仿真。 在建立動(dòng)態(tài)天線的三維電磁場(chǎng)仿真模型后，利用該模型仿真動(dòng)態(tài)天線的參數(shù)，將得到的參數(shù)用于天線匹配電路的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到輪轂轉(zhuǎn)的角度對(duì)天線的性能影響，保證天線能夠最大程度的向外輻射功率。動(dòng)態(tài)微帶天線設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，在HFSS中建立天線與輪轂數(shù)模，仿真天線參數(shù)，并根據(jù)仿真天線參數(shù)進(jìn)行匹配，再進(jìn)行實(shí)際調(diào)試優(yōu)化，最后進(jìn)行性能測(cè)試。圖3為發(fā)射器位置示意圖，隨著發(fā)射器位置的變化，動(dòng)態(tài)天線的特性也將變化。 這里取左后輪的如圖4到圖7所示的0°、90°、180°、270° 4個(gè)位置來(lái)分析。從圖4到圖7可以看出，隨著輪胎的轉(zhuǎn)動(dòng)，天線方向特性變化明顯，說(shuō)明輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)天線方向性能的影響很大。動(dòng)態(tài)天線輸入阻抗的電阻的變化范圍是O. 1794" O. 2201、電抗的變化范圍是
2.5364 2.7911。仿真結(jié)果說(shuō)明輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)使天線的參數(shù)處于變化之中，而天線參數(shù)的變化將影響天線的性能。天線參數(shù)的變化將影響天線的性能。動(dòng)態(tài)天線阻抗的動(dòng)態(tài)變化給匹配電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)了一定的困難，但由圖4到圖7可以看出動(dòng)態(tài)天線阻抗變化較大的部分主要集中在發(fā)射器天線運(yùn)轉(zhuǎn)到接近地面的區(qū)間。為了合理兼顧各個(gè)點(diǎn)的情況，這里取270°點(diǎn)來(lái)進(jìn)行阻抗匹配設(shè)計(jì)。根據(jù)動(dòng)態(tài)天線的這種阻抗匹配設(shè)計(jì)，重新制作了發(fā)射器，與原接收機(jī)組成新的TPMS系統(tǒng)。試驗(yàn)用TPMS系統(tǒng)及新的TPMS系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際車載對(duì)比測(cè)試。設(shè)定發(fā)射器每IOs發(fā)射一次數(shù)據(jù)幀，連續(xù)測(cè)試時(shí)間2h，共820幀。測(cè)試時(shí)，汽車在高速路面行駛，速度為100km/ho進(jìn)行2種對(duì)比測(cè)試發(fā)射器采用動(dòng)態(tài)天線匹配，記錄接收機(jī)接收到的數(shù)據(jù)幀。發(fā)射器采用靜態(tài)的單天線匹配，記錄接收機(jī)接收到的數(shù)據(jù)幀。兩種測(cè)試所得的數(shù)據(jù)傳輸性能對(duì)比見(jiàn)表I。表I實(shí)車測(cè)試通信效果對(duì)比表
蛋~射器狀態(tài) I正確接收的數(shù)據(jù)幀個(gè)數(shù) I數(shù)據(jù)幀正確率
動(dòng)態(tài)天線匹配 802_97. 8%_
單天線匹配 |467|56.9%
本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了本說(shuō)明書后不難理解，本發(fā)明的應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)
微帶天線由現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合而構(gòu)成，這些現(xiàn)有技術(shù)雖然并沒(méi)有事無(wú)巨細(xì)地全部一一描述，但
在閱讀了本說(shuō)明書后本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)知其所云。本說(shuō)明書中描述了上述現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)合
而構(gòu)成本發(fā)明的各個(gè)方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，這些方案的各種結(jié)合，以及構(gòu)成這些
方案的各個(gè)部分和/或特征的結(jié)合都屬于本發(fā)明的方案的范疇。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以
理解的是，將上述現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合起來(lái)構(gòu)成本發(fā)明，這需要大量創(chuàng)造性勞動(dòng)付出，是多年理論
研究和大量實(shí)驗(yàn)的結(jié)晶。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線，其包括發(fā)射器天線，其特征在于，該應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線還包括汽車輪轂，所述發(fā)射器天線包括微帶天線和基板，該微帶天線由印刷金屬導(dǎo)線構(gòu)成，所示基板的一面為所述微帶天線，所述基板的另一面為電源地平面金屬層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述微帶天線的銅箔厚度為35um，所述微帶天線的長(zhǎng)度為1/4波長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述微帶天線為環(huán)形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述微帶天線為彈簧形、曲卷形或蛇 形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的裝置，其特征在于，所述基板的材料為FR-4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的裝置，其特征在于，通過(guò)腐蝕工藝將所述微帶天線直接制作在所述基板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的裝置，其特征在于，根據(jù)所述應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線的三維電磁場(chǎng)仿真模型，進(jìn)行所述應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線的匹配電路的設(shè)計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的裝置，其特征在于，在所述三維電磁場(chǎng)仿真模型中，所述汽車輪轂的直徑為38cm，厚度約為20mm，所述汽車輪轂離地面12cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的裝置，其特征在于，在進(jìn)行所述匹配電路的設(shè)計(jì)時(shí)，取發(fā)射器位置在270°的點(diǎn)進(jìn)行阻抗匹配設(shè)計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線，其包括發(fā)射器天線，該應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線還包括汽車輪轂，發(fā)射器天線包括微帶天線和基板，該微帶天線由印刷金屬導(dǎo)線構(gòu)成，基板的一面為微帶天線，基板的另一面為電源地平面金屬層。本發(fā)明的應(yīng)用于TPMS發(fā)射器的動(dòng)態(tài)微帶天線可以最大程度的避免金屬輪轂對(duì)天線性能的影響，節(jié)省設(shè)計(jì)及生產(chǎn)發(fā)射天線成本，并且天線能夠最大程度的向外輻射功率，提高產(chǎn)品性能一致性。
文檔編號(hào)B60C23/04GK102738578SQ201210236578
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者劉金釗, 白云飛 申請(qǐng)人:北京興科迪科技有限公司