本發(fā)明涉及射頻天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的ISM頻段八木天線。

背景技術(shù)：

隨著物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的興起，射頻技術(shù)在智能硬件的設(shè)計(jì)中有著極為重要的作用。傳統(tǒng)無(wú)線射頻技術(shù)大多應(yīng)用于短距離數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸，如藍(lán)牙、WIFI等無(wú)線通信技術(shù)。無(wú)線檢測(cè)技術(shù)的發(fā)明以及支持理論的完善為射頻技術(shù)帶來(lái)更多的應(yīng)用領(lǐng)域。

天線設(shè)計(jì)是射頻技術(shù)中十分關(guān)鍵的部分，在傳統(tǒng)的無(wú)線通信領(lǐng)域中，天線設(shè)計(jì)的目標(biāo)是能在一定距離內(nèi)將數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)射與接收，對(duì)其性能要求不高。而應(yīng)用于無(wú)線檢測(cè)技術(shù)中的天線，對(duì)增益大小、方向性?xún)?yōu)異等指標(biāo)的要求較高，才能進(jìn)行無(wú)線檢測(cè)。

在藍(lán)牙、WIFI所使用的無(wú)線通信模塊中，天線是集成在電路板上的?？墒褂镁哂信c電阻電容封裝類(lèi)似的陶瓷天線，或者在電路板上以銅為介質(zhì)設(shè)計(jì)一定形狀的平面PCB天線?？紤]到無(wú)線檢測(cè)對(duì)天線高性能的要求，目前針對(duì)無(wú)線檢測(cè)應(yīng)用所設(shè)計(jì)的天線采取的是獨(dú)立設(shè)計(jì)方式，即根據(jù)需求單獨(dú)設(shè)計(jì)天線，并提供SMA接頭等連接接口，同時(shí)在設(shè)計(jì)的電路中也設(shè)計(jì)SMA接頭以便連接天線。

上述方法所設(shè)計(jì)的天線性能較好，但在其與電路部分連接之后勢(shì)必會(huì)影響天線性能，導(dǎo)致檢測(cè)效果下降，且很難再對(duì)射頻性能進(jìn)行改進(jìn)。另外，在大規(guī)模商業(yè)化地生產(chǎn)中，改種分別設(shè)計(jì)并連接的方式會(huì)造成成本的增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明的目的在于提供一種ISM頻段八木天線。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種ISM頻段八木天線，所述天線包括PCB基板，所述PCB基板上設(shè)有天線振子；所述天線振子的寬度為2mm，所述反向器的寬度為20mm、且所述反向器為矩形平面。

優(yōu)選地，所述PCB基板材質(zhì)為FR4。

優(yōu)選地，所述PCB基板厚度為1.2mm。

優(yōu)選地，所述反向器材質(zhì)為銅。

優(yōu)選地，所述反向器長(zhǎng)度為53mm。

優(yōu)選地，振子包括有源振子、第一引向器、第二引向器、第三引向器。

優(yōu)選地，所述有源振子、第一引向器、第二引向器、第三引向器長(zhǎng)度分別為46.6mm、38mm、34mm、30mm。

優(yōu)選地，所述天線還包括微帶線，所述微帶線與所述有源振子連接。

優(yōu)選地，所述微帶線寬度為2mm。

區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，上述ISM頻段八木天線，包括PCB基板，所述PCB基板上設(shè)有天線振子。采用本發(fā)明的ISM頻段八木天線，能夠?qū)ξ⑷跣盘?hào)進(jìn)行非接觸式的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)非接觸檢測(cè)功能；通過(guò)合理地布線以及設(shè)計(jì)，可用于無(wú)線檢測(cè)人體的體動(dòng)信號(hào)。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中ISM頻段八木天線的天線S11仿真結(jié)果圖。

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中ISM頻段八木天線的天線方向圖仿真結(jié)果。

【具體實(shí)施方式】

為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用來(lái)限定本發(fā)明。

本發(fā)明為無(wú)線方式檢測(cè)微弱信號(hào)的系統(tǒng)提供一種天線，在頻率的選擇上，根據(jù)無(wú)線檢測(cè)微弱信號(hào)，即頻率越高檢測(cè)精度越高，當(dāng)頻率達(dá)到5GHz時(shí)，對(duì)PCB布線的要求以及成本均較高，而高的頻率很少采用FR4材料作為基板。

因此，基于現(xiàn)有2.4GHz工頻段(ISM Band)在物聯(lián)網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用，該天線的工作中心頻率被設(shè)計(jì)在工頻段之內(nèi)；微弱信號(hào)的特點(diǎn)幅值小、頻率低，對(duì)整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)要求有較大的增益。為解決該問(wèn)題，選擇產(chǎn)生較高增益且具有較 強(qiáng)方向性的八木天線作為原型，將天線與電路一體化進(jìn)行天線設(shè)計(jì)。

具體地，本發(fā)明提供一種ISM頻段八木天線，采用PCB貼片式的設(shè)計(jì)，即所述天線包括PCB基板。所述PCB基板上設(shè)有天線振子，天線振子中包括反向器。

為電路與天線一體化后二者互相干擾的問(wèn)題，增加傳統(tǒng)八木天線反向器的面積，將其從原始寬度為2mm變?yōu)閷挾?0mm左右的矩形平面。

所述天線振子的寬度為2mm，以上滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)ISM頻段射頻器件采用50Ω阻抗匹配標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)設(shè)計(jì)天線振子的寬度為2mm以使天線達(dá)到ISM頻段的50歐姆阻抗匹配。

所述反向器材質(zhì)為銅。所述反向器長(zhǎng)度為53mm。以上該反向器能夠放置一定規(guī)模的電路。由于這一部分在電路設(shè)計(jì)中會(huì)被設(shè)置為地平面；因此，即使在此部分上的電路各不相同，但這一地平面會(huì)減少電路部分與天線之前的相互干擾，使得電路中高頻信號(hào)傳輸時(shí)各元器件與電線盡量與地平面相互耦合，而不是器件之間互相耦合。

在本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中，所述PCB基板材質(zhì)為FR4；更優(yōu)選地，所述PCB基板厚度為1.2mm。

在工頻段內(nèi)PCB天線振子的寬度為：

其中，W為微帶的寬度，h為介質(zhì)基片的厚度，當(dāng)W/h>1時(shí)，該式成立；e_e為有效介電常數(shù)。

天線振子包括有源振子、第一引向器、第二引向器、第三引向器。優(yōu)選地，所述有源振子、第一引向器、第二引向器、第三引向器長(zhǎng)度分別為46.6mm、38mm、34mm、30mm。

在一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述天線還包括微帶線，所述微帶線與所述有源振子連接。優(yōu)選地，所述微帶線寬度為2mm。

使得射頻信號(hào)從天線的反向器處引出，通過(guò)2mm寬的微帶線將射頻信號(hào)引 導(dǎo)至天線的有源振子處。

具體應(yīng)用中，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中的天線S11仿真結(jié)果，表1為圖1中各個(gè)頻率點(diǎn)的回波損耗大小。

表1

該表1中，結(jié)果反映的射頻器件的發(fā)射效率。根據(jù)定義S11為負(fù)值，S11絕對(duì)值越大表明天線接收到的反射能量越小，即發(fā)射出去的能量較高；而天線設(shè)計(jì)是將大部分能量發(fā)射到周?chē)目臻g中。因此，如果在某一頻段內(nèi)天線的S11值過(guò)大，則表示在該頻段天線的輻射效率較低。從表1中所示結(jié)果可以看到天線在工頻段內(nèi)匹配程度較好，輻射性能較為優(yōu)異。

如圖2所示，為天線平面方向圖仿真結(jié)果。從圖中可以看出天線在前向輻射能量較大，而在其他方向上輻射的能量較少。即該天線具有較強(qiáng)的方向性，能夠?qū)⒔^大部分能量集中在前方輻射。

本發(fā)明的八木天線可以作為無(wú)線檢測(cè)系統(tǒng)中的發(fā)射天線使用，由于天線本身具有較大的正向增益和較強(qiáng)的方向性，能夠?qū)ξ⑷跣盘?hào)進(jìn)行非接觸式的檢測(cè)。通過(guò)設(shè)計(jì)電路并將其合理地放置在天線反向器預(yù)留的空間內(nèi)，根據(jù)需求設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)非接觸檢測(cè)功能。

本發(fā)明的八木天線為ISM頻段的射頻傳感器，在反向器所在的地平面上放置電路部分。通過(guò)合理地布線以及設(shè)計(jì)，可用于無(wú)線檢測(cè)人體的體動(dòng)信號(hào)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該傳感器能夠在適當(dāng)?shù)木嚯x內(nèi)以無(wú)線方式檢測(cè)到人體的體動(dòng)信號(hào)。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明中，諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者終端設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者終端設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括……”或“包含……”限定的 要素，并不排除在包括上述要素的過(guò)程、方法、物品或者終端設(shè)備中還存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超過(guò)”等理解為不包括本數(shù)；“以上”、“以下”、“以?xún)?nèi)”等理解為包括本數(shù)。

盡管已經(jīng)對(duì)上述各實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例做出另外的變更和修改，所以以上上述僅為本發(fā)明型的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍之內(nèi)。