应用于TPMS发射器的动态微带天线的设计

引言

目前比较常用的汽车轮胎压力检测系统(TPMS)发射器天线类型有弹簧天线、倒F天线和小环天线、气嘴天线及印刷电路板天线。弹簧天线虽然方向性好，但在高速行驶下螺距会发生变化，影响天线性能;倒F天线性能较好但占用空间大;小环天线、气门嘴天线需专门设计，成本高;印刷电路板天线距离轮毂较近，易受到金属轮毂的影响，如果发射器使用这些天线作为发射天线安装在轮毂上，金属的轮毂以及轮毂的转动对发射器天线的性能影响很大，使TPMS的性能下降。使用PCB微带天线作为发射器发射天线，可以最大程度地避免金属轮毂对天线性能的影响，节省设计及生产发射天线成本，天线能够最大程度地向外辐射功率，并且能够保证产品性能的一致性。

技术方案

使用PCB微带天线作为发射器发射天线，即是使用印制导线作为发射天线，发射天线另外一面为参考地平面。见图2。发射天线与金属轮毂之间为地平面，这样是为了避免金属轮毂距离发射天线太近，影响到发射天线性能。将汽车轮毂作为发射天线的一部分，二者组成一个动态天线，同时建立动态天线的三维电磁场仿真模型，利用该模型仿真动态天线的参数，并将得到的参数用于天线匹配电路的设计。二者在HFSS仿真软件中的建模如图3。设计时考虑到轮毂转的角度对天线的性能影响，保证天线能够最大程度地向外辐射功率。动态微带天线设计与实现步骤如图1所示。