目前比较常用的TPMS天线类型有倒F螺旋天线[2-3]和小环天线[4]，倒F螺旋天线性能较好，但占用空间大，而小环天线体积虽小，但发射效率低。本文结合实际需求，设计并制作了一种小型的PCB螺旋天线，被加工在一块面积只有20 mm×16.7 mm的聚四氟乙烯板上。PCB螺旋天线与传统螺旋天线相比，在总长度相同的情况下，天线尺寸大幅度减小。此外金属导线固定在PCB板上，长度、宽度和距离等参数大小容易控制，因此这种天线具有小尺寸、易制作的特点。实验结果表明该天线可工作于频率433.92 MHz，具有良好的全向性，满足TPMS发射天线的性能要求。
1 天线的结构
PCB螺旋天线的结构如图1所示，该天线由11圈螺旋构成。在长方形介质基板的两面分别印刷金属导线，宽度一致，两端有导通孔，其内壁覆铜，用来连接两层的金属。馈电线与图1（b）中右上角最大的导通孔相连接，其余的导通孔直径大小相同。从PCB板制作工艺上考虑，为了确保金属的连接，设计时每个导通孔周围要加上焊盘。www.pcbco.net
2 天线的设计与仿真
天线的工作频率取决于天线本身的尺寸。从天线的结构可以看出，这种螺旋天线的缠绕非常密集。根据螺旋天线的特性，密集的缠绕会产生寄生感抗，导致螺旋天线的谐振频率增加[5]，因此在设计时总长度应该比理论长度稍短。
本文使用软件CST MICROWAVE STUDIO进行仿真。采用介电常数为2.5、厚度为1.6 mm的介质基板。为了满足小型化的要求，在设计时需要选用最小的PCB工艺尺寸。因此，根据天线制作的实际情况，在仿真时，部分参数是固定的，只能通过调节参数L和S来达到所需要的频率。
通过对天线的建模仿真，得出了天线谐振特性与金属导线长度L和螺距S之间的关系，如表1所示，其中F为中心频率。从表1中可以看出：S不变时，随着L的增大，谐振频率减小；L不变时，随着S的增大，谐振频率增大。电路板克隆
经过优化后，天线参数设计如表2所示。
由于天线阻值较小，约为3.58 Ω左右，因此需要外接匹配电路与50 Ω输入阻抗相匹配。本文中采用T型匹配电路，在软件ADS中进行仿真，得到S11曲线如图3所示。从图中可以看出天线的有效工作频段为432.6~435.2 MHz（S11<-10 dB）。虽然带宽较窄，但在工作频率433.92 MHz 处的S11约为-40 dB，满足信号发射的条件。