[發明專利]可穿戴式超寬帶天線

無效

• 申請號: 201210000501.0
• 申請日: 2012-01-02
• 公開（公告）號: CN102570006A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 劉英;于松濤;趙程光;龔書喜;姜文;洪濤;李延平
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/22;H01Q5/01
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，涉及天線，尤其是一種可穿戴式超寬帶天線。

技術背景

超寬帶技術始于20世紀60年代興起的脈沖通信技術，利用頻譜極寬的超短脈沖進行通信，又稱為基帶通信、無載波通信，主要用于軍用雷達、定位和通信系統中。2002年2月，美國聯邦通信委員會FCC批準了超寬帶技術用于民用。由于超寬帶天線具有傳輸數率高、抗多徑干擾能力強、高保密性、有利于多功能一體化等特點，它已成為短距離無線通信中極具競爭力和發展潛力的技術之一，引發了眾多研究人員的極大關注。同時，由于超寬帶天線具有低功率、低耗電量等優點，可有效減小天線對人體的輻射影響，適用于可穿戴系統。如B.Sanz-Izquierdo等人發表在2006First?European?Conference?on?Antennas?and?Propagation的文章：超寬帶可穿戴紐扣型天線(UWB?WEARABLE?BUTTON?ANTENNA)公布了一種紐扣形天線，如圖1所示，該天線采用五層結構，由上到下依次為圓盤、圓錐體、圓柱體、圓盤、圓盤。采用同軸線底饋方式饋電，但該天線工作在較窄的頻段內，不能覆蓋超寬帶頻段，輻射單元采用的是實心金屬構成，重量很重，不適于穿戴系統。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提供一種可穿戴式超寬帶天線，以覆蓋超寬帶頻段，并且采用空心結構，減輕天線的重量，使天線適用于穿戴系統。

為實現上述目的，本發明包括輻射單元、天線介質、地板和同軸線，輻射單元和地板分別與同軸線內芯和外芯相連進行饋電，天線介質由人的衣物構成，輻射單元垂直固定在衣物的表面，地板對稱固定在輻射單元垂直固定處的衣物的底面，其特征在于，輻射單元由高度和大小不同的四層一體紐扣式金屬體組成，第一層采用底面開有圓形通孔的空心的圓錐體，第二層采用空心的圓柱體，第三層采用長方體，第四層采用正六棱柱體。

所述的可穿戴式超寬帶天線，其中第一層圓錐體的上圓半徑大于下圓半徑。

所述的可穿戴式超寬帶天線，其中第一層圓錐體的下圓半徑等于第二層圓柱體的半徑。

所述的可穿戴式超寬帶天線，其中第二層圓柱體的中空橫截面與第一層圓錐體的底面的圓形通孔大小相同。

所述的可穿戴式超寬帶天線，其中第四層正六棱柱體下部設有三個過孔，用于將輻射單元縫制在衣物上。

所述的可穿戴式超寬帶天線，其中第四層正六棱柱體的三個過孔為相互交叉60°、半徑相同的圓柱形通孔。

所述的可穿戴式超寬帶天線，其中第二層圓柱體的底面積大于第三層長方體的底面積，第三層長方體的底面積大于第四層正六棱柱體的底面積。

所述的可穿戴式超寬帶天線，其中輻射單元的總高度：h＜λ/4，四層的高度比例為：h1∶h2∶h3∶h4≈7∶4∶2∶4，其中λ為最大工作波長，h1，h2，h3，h4分別為第一層圓錐體的高度，第二層圓柱體的高度，第三層長方體的高度，第四層正六棱柱體的高度。

本發明的輻射單元由于采用四層不同高度和寬度的紐扣形金屬體結構，通過分別調整各層參數，可以在多個頻點得到穩定的諧振，從而覆蓋到很寬的頻帶；同時由于紐扣式金屬體的第一層采用底面開有圓形通孔的空心的圓錐體，第二層采用空心的圓柱體，減輕了天線的重量；此外由于第四層采用設有三個過孔的正六棱柱體，易實現天線與衣物之間的固定。

理論計算表明，本發明可以實現四倍工作帶寬，充分覆蓋了超寬帶的工作頻帶，同時減輕了天線重量，便于人體攜帶。

附圖說明

圖1是現有技術的天線結構圖；

圖2是本發明天線整體結構圖；

圖3是本發明天線的輻射單元結構示意圖；

圖4是本發明天線的地板結構示意圖；

圖5是本發明天線的工作頻率-回波損耗曲線圖；

圖6是本發明天線在各個頻率點的E面的遠場方向圖；

圖7是本發明天線在各個頻率點的H面的遠場方向圖。

具體實施方式

參照圖2，本發明天線主要由輻射單元1，介質材料2、地板3和同軸線4組成，天線介質2由人的衣物構成，輻射單元1垂直固定在衣物的表面，地板3對稱固定在輻射單元1垂直固定處的衣物的底面。