一种PCB板天线

技术领域

本发明涉及电力通信领域，尤其涉及一种PCB板天线。

背景技术

配电自动化终端罩式馈电终端装置FTU数量大，安装位置分散，布置有线通信困难大，成本高，对外通信主要采用无线方式。无线通信模块内嵌安装于固定尺寸的通信模块仓内，天线必须内置安装。4G之前的通信时代，无线通信模块只需要一根天线，主要采用棒状天线通过结构设计机械固定，图1中示出了棒状天线的结构示意图；也可以采用PCB天线或者柔性材料天线黏贴固定在内壳，安装都比较容易操作，图2中示出了PCB单天线的结构示意图，图3中示出了柔性材料天线的结构示意图。

随着5G的推广应用，罩式馈电终端装置FTU配套的5G通信模块开发也势在必行。5G通信一根天线满足不了信号和驻网要求，一般都需要三根天线才能满足检测、多运营商、多频段的要求。如果采用多根棒状天线，需要修改通信仓结构，增加固定机构，一方面需要对通信仓重新开模，增加开模费用，并且5G模块不能兼容以前通信仓，不能满足升级改造需求；如果采用多片PCB天线或者柔性材料天线，由于通信仓空间狭小，而且天线需要兼顾2G/3G/4G/5G多个频段的要求，天线之间必须保证一定的间隔才能避免相互之间的干扰，确保信号质量，这对天线的设计和安装布置都有很高的要求，即使天线尺寸和安装位置都能设计出满足要求的方案，在狭小空间里安装天线也对生产安装的人员提出很高的要求，实际当中很难保证效果。这就需要设计一种多根天线共PCB板的5G天线，实现尺寸合理、安装简单，并且能够不对生产人员水平有过高要求就能保证天线安装和使用效果。

发明内容

基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种PCB板天线，通过将多根天线设置于同一块PCB板上，实现了5G天线的超带宽、全向性、高增益和小尺寸设计。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种PCB板天线，包括PCB板；所述PCB板包括天线层和接地层；其中，

所述天线层上设置有至少两个天线本体、从每个天线本体引出的电缆线、以及连接于电缆线末端的连接接头；

所述接地层上设置匚型挖空条状缝隙，所述匚型挖空条状缝隙包括第一条状缝隙、第二条状缝隙和第三条状缝隙。

进一步的，所述PCB板包括具有第一相对介电常数的FR-4板和微带线边缘馈线。

进一步的，每个所述天线本体包括圆形贴片天线和矩形贴片天线，所述圆形贴片天线和矩形贴片天线部分重叠。

进一步的，所述矩形贴片天线的第一侧边与圆形贴片天线的直径部分重合，该第一侧边两端点至圆形贴片天线的中心点距离相同。

进一步的，所述匚型挖空条状缝隙，

第一条状缝隙与所述第一侧边平行，该缝隙的左侧边缘与PCB板边缘重合，右侧边缘与矩形贴片天线的第二侧边重合，所述第二侧边与第一侧边平行；

第二条状缝隙和第三条状缝隙分别与第一条状缝隙垂直连接，所述第二条状缝隙的下侧边缘与矩形贴片天线的第三侧边重合；所述第三条状缝隙的上侧边缘与矩形贴片天线的第四侧边重合；所述第三侧边和第四侧边与第一侧边和第二侧边垂直。

进一步的，所述第二条状缝隙和第三条状缝隙的右侧边缘分别与圆形贴片天线的外轮廓部分重合。

进一步的，所述至少两个天线本体中，每两个天线本体之间的距离大于天线所支持频段对应波长中最长波长的1/2。

进一步的，所述圆形贴片天线的尺寸以及矩形贴片天线的尺寸与其支持的频段相关。

进一步的，所述第一条状缝隙、第二条状缝隙和第三条状缝隙的宽度与其支持的频段相关。

进一步的，所述连接接头用于连接其他功能电路板上的天线接头底座。

综上所述，本发明提供了一种PCB板天线，将多个天线本体设置于同一块PCB板上，该天线本体包括圆形贴片天线和矩形贴片天线，并且在PCB板的接地层上设置挖空条状缝隙，通过设计不同的贴片天线尺寸和缝隙宽度以支持不同的频段范围。本发明的技术方案解决了独立多根天线时对生产安装人员要求高且还不能确保安装后的效果能满足要求的问题，实现既能在有限的尺寸空间中支持5G多根天线，又易于组装且组装后效果能确保满足设计要求，为5G技术推广应用和赋能配电系统提供产品技术支撑。

附图说明

图1是棒状天线的结构示意图；

图2是PCB单天线的结构示意图；

图3是柔性材料天线的结构示意图；

图4是本发明PCB板天线的结构示意图；

图5是单个天线的结构示意图；图5(a)是单个天线的正面；图5(b)是单个天线的背面；

图6是PCB板上设置四个天线的结构示意图；

图7是PCB板上设置两个天线的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

下面对结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个实施例，提供了一种PCB板天线，该PCB板天线为多根天线共PCB板的5G天线，图4中示出了该PCB板天线的结构示意图，包括PCB板3；所述PCB板3包括天线层和接地层；其中，所述天线层上设置有至少两个天线本体、从每个天线本体引出的电缆线、以及连接于电缆线末端的连接接头。本实施例中，天线本体例如为3个，分别为第一天线本体0、第二天线本体2和第三天线本体4，对应分别引出第一电缆线5、第二电缆线9和第三电缆线11，以及对应的例如为ipxe1型的第一连接接头6、第二连接接头10、和第三连接接头12，所述各连接接头用于连接其他功能电路板上的天线接头底座，以和其他板卡上及5G模组进行电气连接，实现信号传输。该PCB板3上还包括多个连接固定孔，例如第一连接固定孔13、第二连接固定孔14和第三连接固定孔15，将各连接固定孔通过螺丝螺柱与其他功能电路板固定，以实现集成连接和组装。PCB板3周边开有不同尺寸的豁口，以避开通信仓壳内其他结构件，从而实现下沉式安装。该PCB板3包括具有第一相对介电常数的FR-4板和微带线边缘馈线，例如PCB板3可以采用厚度0.88mm，相对介电常数4.4±0.1的FR-4板，采用50Ω微带线边缘馈线。

所述接地层上设置匚型挖空条状缝隙，所述匚型挖空条状缝隙包括第一条状缝隙、第二条状缝隙和第三条状缝隙。图5中示出了单个天线的结构示意图，每个所述天线本体包括圆形贴片天线和矩形贴片天线，所述圆形贴片天线和矩形贴片天线部分重叠，其中，圆形贴片天线的半径为r，矩形贴片天线的长度为W

所述圆形贴片天线的尺寸以及矩形贴片天线的尺寸与其支持的频段相关。所述第一条状缝隙、第二条状缝隙和第三条状缝隙的宽度与其支持的频段相关。通过设计不同的贴片尺寸和缝隙宽度可以支持不同的频段范围。本实施例中所涉及的3个天线本体以及条状缝隙的宽度可以按照以下尺寸：

第一天线本体0：r＝8.5mm±0.1、s＝23mm±0.1、h＝16mm±0.1、W

第二天线本体2：r＝8.5mm±0.1、s＝23mm±0.1、h＝8.5mm±0.1、W

第三天线本体4：r＝5mm±0.1、s＝13mm±0.1、h＝9.5mm±0.1、W

天线之间的距离通过设计和仿真，以保证相互之间的干扰最小，在本实施例中，在至少两个天线本体中，每两个天线本体之间的距离大于波长的1/2。图6中示出了同一个PCB板上设置有四个天线本体的结构示意图，图7中示出了同一个PCB板上设置有两个个天线本体的结构示意图。也可以根据实际需要在同一个PCB板上设置其他数量的天线本体。

在使用时，把天线的连接接头与其他功能电路板上的天线接头底座相连进行电气连接，使用固定件连接通过连接固定孔与其他功能电路板组装进行机械连接，组合成一体化的功能模块进行安装、固定，解决独立多根天线时对生产安装人员要求高且还不能确保安装后的效果能满足要求的问题，实现既能在有限的尺寸空间中支持5G多根天线，又易于组装且组装后效果能确保满足设计要求，为5G技术推广应用和赋能配电系统提供产品技术支撑。

综上所述，本发明涉及一种PCB板天线，将多个天线本体设置于同一块PCB板上，该天线本体包括圆形贴片天线和矩形贴片天线，并且在PCB板的接地层上设置挖空条状缝隙，通过设计不同的贴片天线尺寸和缝隙宽度以支持不同的频段范围。本发明的技术方案解决了独立多根天线时对生产安装人员要求高且还不能确保安装后的效果能满足要求的问题，实现既能在有限的尺寸空间中支持5G多根天线，又易于组装且组装后效果能确保满足设计要求，为5G技术推广应用和赋能配电系统提供产品技术支撑。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。