[發明專利]一種應用于無線醫療遙測的植入式圓極化天線

在審

• 申請號: 201710822883.8
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN107732442A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 常天海;黎濟銘;韋崗;劉雄英
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q9/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 王東東

技術領域

本發明涉及生物醫學遙測領域，具體涉及一種應用于無線醫療遙測的植入式圓極化天線。

背景技術

隨著人口老齡化及工作壓力的增加，人們對健康和醫療護理越來越關注，獨特的便利性使得植入人體的醫療設備得到了廣泛的研究。植入式天線作為植入式生物醫學傳感器與體外設備進行無線通信的關鍵器件，它的性能將會影響整個系統的信息傳輸能力。植入式天線與普通通信天線不同。由于天線需要植入到人體內部，而人體由多層不同特性(形狀不同、電磁特性不同)的有耗組織介質(皮膚、脂肪、肌肉)組成，并且這些組織的介電常數和電導率是隨著頻率發生變化，這些構成了植入式天線的復雜特殊工作環境，天線的性能受到人體組織的影響比較大，所以對天線的小型化、寬頻化、生物兼容性、安全性、抗干擾能力和低功耗等天線性能提出諸多挑戰。

由于人體運動，植入式天線與體外接收天線保持一定的角度和距離是不切實際的；而且由于室內復雜的背景環境，會存在多徑散射。由于圓極化天線具有抑制多徑干擾和與角度無關等特性，所以我們設計植入式圓極化天線。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點不足，本發明提供一種應用于無線醫療遙測的小型化、抗極化失配的植入式圓極化天線。

本發明采用如下技術方案：

一種應用于無線醫療遙測的植入式圓極化天線，其特征在于，包括天線輻射單元、金屬地板、上、下層介質基板及饋電單元構成，所述天線輻射單元印制在上、下層介質基板之間，所述金屬地板位于下層介質基板的下表面，所述天線輻射單元包括兩個三角形結構及兩個箭頭結構，所述兩個三角形結構印制在下層介質基板的縱向中線兩側，兩個三角形結構相同，均由等腰三角形與高阻抗線疊加構成，且關于縱向中線對稱，所述兩個箭頭結構印制在下層介質基板的橫向中線兩側，且關于橫向中線對稱。

天線輻射單元還包括縫隙結構，所述縫隙結構沿著箭頭結構周圍加載，所述縫隙結構包括三角形縫隙及兩個L形縫隙，所述兩個L形縫隙分別為第一及第二L形縫隙，均由短邊及長邊構成，所述第一及第二L形縫隙的短邊分別與三角形縫隙垂直連接。

所述第一及第二L形縫隙長邊的寬度不同。

所述高阻抗線的寬度為1.1mm，所述等腰三角形的高為2.5mm，底邊長4.2mm。

第一L形縫隙長邊的寬度為0.6mm，第二L形縫隙長邊的寬度為0.4mm。

所述第一及第二L形縫隙的短邊具體與三角形縫隙的底邊垂直連接，且分別加載在箭頭結構中矩形的兩側。

本發明的有益效果：

(1)天線通過在輻射貼片上加載兩個箭頭結構和兩個等腰三角形，引入慢波效應，從而縮小天線的尺寸；

(2)天線通過在箭頭結構的兩邊加載寬度不等的縫隙，使得基本的諧振模式分離為兩個空間正交、相位相差90度的兩個正交模式，形成了圓極化輻射特性。

(3)本發明植入式圓極化天線具有小型化，高增益，抗干擾，生物相容等特征。

附圖說明

圖1是本發明的一種應用于無線醫療遙測的植入式圓極化天線的俯視圖；

圖2是圖1的側視圖；

圖3是圖1的參數示意圖；

圖4是本發明在三層人體組織模型上的反射系數和軸比仿真圖；

圖5是本發明在中心頻率為2.45GHz時三層人體組織模型上增益方向圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。

實施例

如圖1和圖2所示，一種應用于無線醫療遙測的植入式圓極化天線，包括天線輻射單元2、金屬地板3、介質基板1及饋電單元4構成，所述介質基板由上下層介質基板構成，所述天線輻射單元2印制在上、下層介質基板之間，所述金屬地板位于下層介質基板的下表面，所述饋電單元由50Ω的同軸電纜構成，所述同軸電纜內芯半徑為0.3mm。

所述天線輻射單元包括兩個三角形結構及兩個箭頭結構，下層介質基板縱向中線的兩側印制三角形結構7A、7B，兩個三角形結構相同，且關于縱向中線對稱，均由等腰三角形與高阻抗線疊加構成，三角形結構的頂點朝向天線輻射單元的中點方向。

所述下層介質基板橫向中線的兩側印制箭頭結構6A、6B，且關于橫向中線對稱，所述箭頭結構包括三角形及矩形，所述矩形垂直三角形的底邊，兩個箭頭結構的三角形的頂點朝向天線輻射單元的中點。