專利名稱：一種tpms的螺圈貼片變相倒f天線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)，具體的是一種設(shè)置在輪胎內(nèi)部的用于監(jiān)測輪胎壓力，而傳輸其數(shù)據(jù)的螺圈分形貼片變相倒F天線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)技術(shù)發(fā)展很快，轉(zhuǎn)發(fā)器結(jié)構(gòu)多種，相應(yīng)天線的形式也多樣化。但這些天線都存在占據(jù)電路板(PCB)較多位置空間，使輻射效率受到影響，且總尺寸較大等問題。還有業(yè)者利用輪轂或氣門管當作天線，但汽車輪轂結(jié)構(gòu)形式多樣，明顯影響天線電特性的統(tǒng)一化，且其導體連接存在明顯的可靠性和安全性問題。美國發(fā)明專利(專利號US 2007/0103285. Al)公開了一種倒F天線，其天線隨輪胎轉(zhuǎn)動，使天線貼近地面(約〈X /16)，不難看出，使用時，天線電特性會有大起伏變化，且因輪胎因軟性會產(chǎn)生變形，所以，貼附輪胎內(nèi)表面上的天線的牢固性存在問題。還有一個美國發(fā)明專利(專利號US 2006/0273890. Al)也公開了一種利用氣門管當天線，其分形曲折線占電路板(PCB)位置空間較多，大幅增加電路板的尺寸，且與氣門管連接欠牢固性，同時氣門管欠安全性和欠一致性(指不同輪轂情況)。鑒于上述情況，亟待改進胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)射天線結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計出一超小型，同時不占PCB板的位置空間，可適用于不同型號的輪轂/輪胎的螺圈貼片變相倒F天線機構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有TPMS的天線技術(shù)中存在的問題，提出一種新穎的利用輪轂/金屬內(nèi)表面及一種激勵裝置來激勵輪轂，形成多極化輻射電波。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種TPMS的螺圈貼片變相倒F天線系統(tǒng)，包括，輪轂、與輪轂連接的氣門管，輪轂內(nèi)表面上設(shè)置有激勵裝置。采取此種設(shè)計,可使天線的輻射面增大,使車輪金屬罩相對遮擋減小，使輪胎轉(zhuǎn)動時其輻射電平的起伏量大幅減小，且可形成多極化。優(yōu)選地，所述激勵天線裝置包括一介質(zhì)罩、位于該介質(zhì)罩內(nèi)的一貼片式激勵天線、一匹配饋電系統(tǒng)和一 PCB/GND板。其中，PCB/GND板靠近輪轂內(nèi)表面設(shè)置，貼片式激勵天線和匹配饋電系統(tǒng)都位于PCB/GND板的上方。優(yōu)選地，所述貼片式激勵天線和匹配饋電系統(tǒng)都設(shè)置在同一介質(zhì)薄片上，該貼片式激勵天線可采用螺圈分形(也可取其他分形格式)。優(yōu)選地，所述介質(zhì)薄片上具有一螺旋圈形的天線段和一首端與該天線段的末端連接的匹配短截線段，該短截線段的末端通過弓I線與PCB/GND板的接地端連接；該PCB/GND板的信號發(fā)射端口通過主饋線與天線段的輸入端口連接，使RF信號從PCB/GND板送到貼片上，讓天線可在434MHz上至少±4MHz頻區(qū)內(nèi)最佳工作。優(yōu)選地，所述介質(zhì)薄片分左、右兩區(qū)域，左區(qū)域內(nèi)設(shè)置有所述天線段，該天線段的首端位于左區(qū)域的中心區(qū)域，天線段自首端向外螺旋盤繞，天線段的末端位于左、右區(qū)域的交界處；天線段的首端通過主饋線與PCB/GND板的信號發(fā)射端口連接；右區(qū)域設(shè)置所述短截線段，該短截線段呈傾斜的“U”字，其包括依次順序連接的一首端與該天線段末端連接的第一斜線段、一過渡段和一末端與所述PCB/GND板的接地端連接的第二斜線段。優(yōu)選地，該天線段和短截線段為導帶式；該天線段的總長度接近
I ,短截線段的總線長度接近;I。
421
優(yōu)選地,所述介質(zhì)罩內(nèi)形成有一供介質(zhì)薄片卡裝的上卡槽和一供PCB/GND板卡裝的下卡槽，使貼片和PCB/GND板的固定牢靠，確保耦合空間恒定，提高可靠性，并且可擴大天線的激勵空間。優(yōu)選地，所述介質(zhì)罩的材料選用高強度介質(zhì)，且固化在氣門管后端，無直接電連通，增加牢固性和安全性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
I、結(jié)構(gòu)超小，超薄，不另占空間也不占PCB/GND板的位置空間，且適用于不同型號的有關(guān)輪轂。2、安裝牢靠，不易受損，且使用安全。3、天線電特性穩(wěn)定，有較大的輻射口徑面，有足夠輻射增益且起伏量不大(見圖5，0^360° ±5dB)，工作頻帶較寬(見圖4，434±4MHz)，便于安裝。其激勵為多極化電波，可減弱因輪胎轉(zhuǎn)動弓I起電平起伏變化。


圖I是本發(fā)明的TPMS-4天線的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的天線安裝在輪胎內(nèi)，輪轂內(nèi)表面上的徑向剖面圖，并表征激勵天線在輪胎內(nèi)輪轂內(nèi)表面上的位置。圖3是本發(fā)明中螺圈貼片激勵天線和饋電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，及與PCB/GND板的連接裝置。圖4是本發(fā)明天線的實際工作時回波損耗(Sll)工作頻響特性圖(434±4MHZ)。圖5是本發(fā)明天線的實際工作時的輻射電平分布特性圖(0 360°輻射起伏電平 ±5dB)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細說明。請參見圖I和2，本創(chuàng)造設(shè)計一種應(yīng)用在輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)的微型、超薄螺圈分形貼片式變相倒F天線，該天線機構(gòu)隱蔽在輪胎內(nèi)，其包括設(shè)置在輪轂表面的介質(zhì)罩300、設(shè)置在該介質(zhì)罩300內(nèi)的貼片式激勵天線102、匹配該激勵天線的饋電系統(tǒng)106和PCB/GND 板 104。利用輪轂內(nèi)表面202a為天線的等效GND面，這樣即構(gòu)成輪轂/輪胎兩側(cè)開口的輻射孔徑，從而形成電波向胎外輻射。根據(jù)現(xiàn)有關(guān)輪胎206/輪轂202徑向尺寸，計算得知其輻射孔徑可滿足激勵電波的要求。所述貼片式激勵天線為微型螺圈分形(本實施例采用螺圈分形，但是本創(chuàng)造不限于螺圈分形，還可以使用其他分形結(jié)構(gòu))貼片天線，將約在i左右電長度上諧振102，制備在
4
介質(zhì)薄板上，在長方形薄介質(zhì)銅箔薄片上的左半?yún)^(qū)域，螺圈分形導帶寬約Imm左右，該天線段102的首端(首端通過主饋線102a與PCB/GND板104的信號發(fā)射端口連接)位于左板區(qū)域的中心位置，天線段102以首端為中心向外螺旋盤繞約數(shù)圈(由高度最后確定)，最外一圈沿著貼片的邊緣繞設(shè)，其末端位于左、右區(qū)域的交界處，使天線段縮小在長方薄片的一半近
正方范圍內(nèi)，構(gòu)成近I的諧振電長度。由于因貼片是卡貼在介質(zhì)罩內(nèi)上壁，則有介質(zhì)罩300
4
的介質(zhì)電特性影響，必須對電長度進行修正。所述匹配倒F饋電系統(tǒng)，用回形線導帶式的短截線段106b以斜置方式，長約$，·
制備在上述長方形薄介質(zhì)片的右半?yún)^(qū)域上。具體地說，該短截線段大致呈傾斜的“U”字，其包括依次順序連接的一首端F’(位于介質(zhì)銅箔薄片的側(cè)邊緣上)與天線段末端連接的第一斜線段、圓弧過渡段和末端S通過引線106c(也位于介質(zhì)銅箔薄片的上述側(cè)邊緣上)與PCB/GND板104接地端連接的第二斜線段，該第一斜線段與介質(zhì)銅箔薄片的側(cè)邊緣呈斜角，第一斜線段與第二斜線段平行，并聯(lián)調(diào)諧匹配從而形成變相倒F天線。該結(jié)構(gòu)，首先，它不是設(shè)置在PCB/GND板104上，即不占用PCB/GND板的位置空間，有效地縮小PCB/GND板104的尺寸，使天線做到微小型化。其次，斜向迂回的設(shè)計可以大幅減小占用介質(zhì)銅箔薄片的面積。所述PCB/GND板104為長方形介質(zhì)銅箔片，上有電子器件、圓盤電池和一小段50 Q微帶線，該微帶線一端接發(fā)射器，另一端有O I過孔F，便于與F’點相連，在PCB板上離F點較近處開過孔，作為接地孔D (即上述的接地端)，便于與S點相連。所述高強度介質(zhì)機殼罩300，殼內(nèi)尺寸頂面面積略比底面面積小些，高度略比氣門管位置高一些。制備成有足夠強度，牢牢固定在氣門管204末端，其底面近貼輪轂內(nèi)表面，以確保耦合空間恒定，提高天線可靠性，并且可擴大天線的激勵空間。印刷有所述螺圈貼片天線系統(tǒng)和匹配倒F饋電系統(tǒng)的介質(zhì)銅箔薄片與PCB/GND板104之間至少要有適當?shù)溺R像距(這是電池加PCB板的總厚度，另再加高一點)，主要是為了激勵電波，F(xiàn)’對F，S對D，由此構(gòu)成縮小型開放式諧振回路，使之可激勵出輻射波型，這里輪轂內(nèi)表面作為復GND，可使電波沿輪轂內(nèi)表面展開，通過輪胎兩側(cè)向胎外空間輻射。使用時，PCB/GND板將壓力監(jiān)測信號從其發(fā)射端口通過主饋線送入天線段，天線段激勵足夠電平的多極化電波沿輪轂內(nèi)表面展開，最后向胎外空間輻射。整體安裝好后在實際電磁環(huán)境中，測得其回波損耗(Sll)在_14dB以下和Sll=-IOdB時的相應(yīng)工作帶寬為434±4. 5MHz，見圖4所示。測得其輻射電平分布，在0 360°中，_55dBm -65dBm，起伏量為±5dB，處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。見圖5所示。以上僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一種TPMS的螺圈貼片變相倒F天線系統(tǒng)，包括，輪轂、與輪轂連接的氣門管，其特征在于所述輪轂內(nèi)表面上設(shè)置有激勵天線裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種TPMS的螺圈貼片變相倒F天線系統(tǒng)，其特征在于所述激勵天線裝置包括一介質(zhì)罩、位于該介質(zhì)罩內(nèi)的一貼片式激勵天線、一匹配饋電系統(tǒng)和一PCB/GND 板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種TPMS的螺圈貼片變相倒F天線系統(tǒng)，其特征在于所述貼片式激勵天線和匹配饋電系統(tǒng)都設(shè)置在同一介質(zhì)薄片上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種TPMS的螺圈貼片變相倒F天線系統(tǒng)，其特征在于所述介質(zhì)薄片上具有一螺圈分形的天線段和一首端與該天線段的末端連接的匹配短截線段，該短截線段的末端通過引線與PCB/GND板的接地端連接；該PCB/GND板的信號發(fā)射端口通過主饋線與天線段的輸入端口連接，使RF信號從PCB/GND板送到貼片上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種TPMS的螺圈貼片變相倒F天線系統(tǒng)，其特征在于所述介質(zhì)薄片分左、右兩區(qū)域，左區(qū)域內(nèi)設(shè)置有所述的天線段，該天線段的首端位于左區(qū)域的中心區(qū)域，天線段自首端向外螺旋盤繞，天線段的末端位于左、右區(qū)域的交界處；天線段的首端通過主饋線與PCB/GND板的信號發(fā)射端口連接；右區(qū)域內(nèi)設(shè)置有所述的短截線段，該短截線段呈傾斜的“U”字，其包括依次順序連接的一首端與該天線段末端連接的第一斜線段、一過渡段和一末端與所述PCB/GND板的接地端連接的第二斜線段。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種TPMS的螺圈貼片變相倒F天線系統(tǒng)，其特征在于所述天線段和匹配短截線段均為導帶式；該天線段的總長度接近 短截線段的總長度接近；421
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種TPMS的螺圈貼片變相倒F天線系統(tǒng)，其特征在于所述介質(zhì)罩內(nèi)形成有一供介質(zhì)薄片卡裝的上卡槽和一供PCB/GND板卡裝的下卡槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的一種TPMS的螺圈貼片變相倒F天線系統(tǒng)，其特征在于所述介質(zhì)罩的材料選用高強度介質(zhì)，且固化在氣門管后端。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種TPMS的螺圈貼片變相倒F天線系統(tǒng)，其特征在于所述貼片式激勵天線不限于螺圈分形。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計一種TPMS的螺圈貼片變相倒F天線系統(tǒng)，包括，輪轂、與輪轂連接的氣門管，其特征在于所述輪轂內(nèi)表面上設(shè)置有激勵天線裝置。本發(fā)明的優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單，便于裝配，連接牢固可靠，適用于不同型號的輪轂，使用安全、重量輕、微小型，不另占專用空間也不占PCB板的位置空間，其輻射電平分布無大起伏且呈多極化特性頗適合輪胎動態(tài)轉(zhuǎn)動的要求。
文檔編號H01Q1/48GK102800922SQ201210270758
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者周泓, 劉祁, 殷杰羿 申請人:上海航鎧電子科技有限公司