[實(shí)用新型]一種仿生物學(xué)三頻帶單極子天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420284441.4
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN203942017U
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉雄英;邸允會(huì);鄧春萍
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q5/01
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域，特別涉及一種仿生物學(xué)三頻帶單極子天線。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會(huì)，人口老齡化的速度越來越快，人們對生活質(zhì)量的要求也越來越高，用于醫(yī)療健康領(lǐng)域的無線人體通信技術(shù)引起了人們極大的研究興趣。人體局域網(wǎng)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測和傳輸人體生理數(shù)據(jù)，它在遠(yuǎn)程醫(yī)療、移動(dòng)保健以及娛樂等方面具有重要的作用。天線作為人體局域網(wǎng)系統(tǒng)中必不可少的部分也具有重要的發(fā)展及應(yīng)用前景。超寬帶技術(shù)具有低發(fā)射功率、高數(shù)據(jù)傳輸率等特征，適用于人體局域網(wǎng)系統(tǒng)。超寬帶的低頻段3.1～4.9GHz以及高頻段6.0～10.6GHz被用于穿戴式無線人體域網(wǎng)中。現(xiàn)有的超寬帶(3.1～10.6GHz)人體局域網(wǎng)天線大都使用硬質(zhì)板材，不易與人體共形，且覆蓋了其他已有無線通信系統(tǒng)，如WiMAX(3.3～3.7GHz)、C波段衛(wèi)星通信系統(tǒng)(3.7～4.2GHz)，這樣將導(dǎo)致系統(tǒng)間的干擾，因此設(shè)計(jì)一款覆蓋3.1～3.3GHz、4.2～4.9GHz和6～10.6GHz頻段的天線具有非常重要的意義。

平面印刷單極子天線是指一種印刷在介質(zhì)基板表面的導(dǎo)體微帶線(通常其長度約為四分之一波長),其根部接饋線,其作用及反射類似于偶極子。平面印刷單極子天線具有低剖面、易加工、尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，適用于要求天線厚度薄，尺寸小的場合，如植入式醫(yī)療備、穿戴式電子設(shè)備、小型娛樂設(shè)備等。

天線有多種饋電方式，常用到的有同軸線饋電、微帶線饋電和共面波導(dǎo)饋電等方式。共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是由中間50Ω微帶線與兩側(cè)地板構(gòu)成(微帶線和地板位于基板同一側(cè))。此外，為了應(yīng)對功耗問題，可以在平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的基板背面加上地板，這就形成了接地共面波導(dǎo)(Grounded?Coplanar?Waveguide，GCPW)結(jié)構(gòu)。共面波導(dǎo)傳輸線有很多優(yōu)點(diǎn)：

(1)導(dǎo)電片和地板位于同一側(cè)，減少了制作難度，也消除了環(huán)繞和通孔的需求；

(2)色散低，輻射損失減少；

(3)與微帶線結(jié)構(gòu)相比，電子元件可以很容易的安裝在共面波導(dǎo)傳輸線上方，亦即共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)易集成到電路中；

(4)使用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，就沒有地板寄生不連續(xù)點(diǎn)的問題了，天線等可以工作在極高頻段；

(5)因?yàn)橛∷㈦娐钒迳系淖呔€之間總是有射頻地結(jié)構(gòu)，這樣使用共面波導(dǎo)傳輸線可以達(dá)到很好的電路隔離效果。很多高隔離的射頻開關(guān)，使用接地共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)后，其隔離度可達(dá)60dB以上；

(6)除金屬厚度和基板介電常數(shù)外，共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)特征阻抗僅由導(dǎo)電片寬度及導(dǎo)電片與地板之間的縫隙決定，減少了設(shè)計(jì)難度。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型提供一種仿生物學(xué)三頻帶單極子天線。

本實(shí)用新型對3.1～3.3GHz、4.2～4.9GHz和6～10.6GHz頻段的覆蓋，并且該天線易與人體共形，適用于人體局域網(wǎng)系統(tǒng)。

該天線有效地實(shí)現(xiàn)了超寬帶通信系統(tǒng)與其他無線通信系統(tǒng)的兼容。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種仿生物學(xué)三頻帶單極子天線，包括天線輻射單元、共面波導(dǎo)饋電部分及柔性介質(zhì)基板，所述共面波導(dǎo)饋電部分由50Ω微帶線和地板構(gòu)成，所述50Ω微帶線位于地板的中間位置，所述天線輻射單元由S形枝節(jié)、U形枝節(jié)及i形枝節(jié)構(gòu)成；所述U形枝節(jié)由左側(cè)枝節(jié)及右側(cè)枝節(jié)構(gòu)成，所述U形枝節(jié)的底部與50Ω微帶線連接，所述S形枝節(jié)由兩個(gè)半圓環(huán)構(gòu)成，兩個(gè)半圓環(huán)分別為上半圓環(huán)及下半圓環(huán)，所述下半圓環(huán)從U形枝節(jié)底部中點(diǎn)沿著右側(cè)枝節(jié)方向與U形枝節(jié)相切，所述i形枝節(jié)加載在U形枝節(jié)和S形枝節(jié)之間。

所述上半圓環(huán)及下半圓環(huán)的半徑相同。

所述i形枝節(jié)由橢圓貼片及圓貼片構(gòu)成，所述圓貼片與橢圓貼片的頂端相連，所述橢圓貼片的底部與U形枝節(jié)相切，具體相切位置為：以橢圓貼片垂直地板放置時(shí)的中點(diǎn)為原點(diǎn)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度沿著右側(cè)枝節(jié)方向與U形枝節(jié)相切。

所述右側(cè)枝節(jié)為漸寬結(jié)構(gòu)。

所述天線輻射單元及共面波導(dǎo)饋電部分刻蝕在柔性介質(zhì)基板的同一側(cè)。

所述S枝節(jié)的長度為17mm，所述U形枝節(jié)的左側(cè)枝節(jié)高度為11.9mm，所述輻射貼片與地板的距離為0.6mm。

所述橢圓貼片的短半軸長度具體為1.7mm。

本實(shí)用新型的有益效果：