[發明專利]一種工作在ISM頻段的醫療植入式天線

在審

• 申請號: 201711361359.1
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN107946760A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 鄭宏興;崔文杰;王輅;王蒙軍;李爾平
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q21/06
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 付長杰

技術領域

本發明屬于天線領域，尤其涉及一種工作在ISM頻段的醫療植入式天線。

背景技術

當前，不斷加劇的人口老齡化問題已成為包括中國在內的世界各國共同面臨的難題，老齡化的進程必將伴隨著醫療保健服務業的需求增長，尤其是當今中國已初步進入中等收入國家，而人口基數又大，對高質量的醫療保健需求龐大，無線生物醫療由于其使用便利成為了當前及未來醫療發展的主要趨勢。就當前的研究現狀來看，研發低損耗、小型化的無線醫療設備依舊存在很大的困難。

植入式醫療頻段最早出現在1999年由美國聯邦通信委員會來制定的頻率范圍在402-405MHz，即為常說的無限醫療服務(簡稱MICS)頻段。其頻率范圍為專門用于2米范圍內的植入式醫療裝置通信，通信速率可達250kbit/s。我國也于2007年將402-405MHz發布為生物醫學遙測專用頻段。當前無線醫療設備的研究也主要集中在該頻段，同時也經常涉及工業、科學和醫療頻段(簡稱ISM)的433.1-434.8MHz、868-868.6MHz、2.40-2.483GHz和5.725-5.850GHz和超寬帶頻率3.1-10.6GHz。

就植入式天線而言，工作在ISM頻段較為常見，相比于MICS和WMTS，其可利用頻帶更寬，具有較高的無線信道容量，所以近年來很多國家將5.8GHz的ISM頻段用于生物遙測。例如Xu.Li-Jie等人發表的《Dual-Band Implantable Antenna With Open-End Slots on Ground》文章中采用平面倒F結構的天線，設計了雙頻植入式天線，但天線水平尺寸較大，為19mm×19.4mm×1.27mm；李明玖等人在2017年《電子元件與材料》上發表的《一種新型三頻段植入式天線的設計》中采用多層平面倒F結構實現多頻，但層數多達三層，既增加厚度也提高加工難度；申請號為2017104811199的中國專利公開一種小型雙頻植入式醫用柔性天線，該天線采用同軸饋電，用短路貼片調節天線工作頻率實現了雙頻工作，其大小為15mm×15mm×1mm。但是由于人體結構的復雜性同軸饋線實現起來相當不易加之其厚度太厚實現彎曲就會比較困難以至于與人體的兼容性大大降低。因此設計出一種結構簡單的小型化超薄植入式天線具有重大的意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種工作在ISM頻段的醫療植入式天線，結構簡單且新穎，尺寸很小，易于加工，通過微帶饋線進行饋電，輻射貼片采用通過兩個圓形相交，再在下圓形上開左右對稱的四個弧形切角的結構，有效增加了電流有效長度，很大程度上減小了天線尺寸；同時減小接地平面的寬度能增大天線帶寬。

本發明解決所述技術問題采用的技術方案是：提供一種工作在ISM頻段的醫療植入式天線，包括輻射貼片、微帶饋線、接地平面和介質基板，其特征是：所述輻射貼片由上、下兩個圓形相交構成，下圓形上以兩個圓形的圓心連線為軸對稱設置有四個弧形切角，所述弧形切角為下圓形邊緣切去一個矩形構成；位于上方的弧形切角底邊到下圓形圓心的距離不等于位于下方的弧形切角頂邊到下圓形圓心的距離，四個弧形切角到兩個圓形的圓心連線的距離均相等；所述微帶饋線與下圓形的底部緊密相連；

所述接地平面整體為矩形，矩形的上部兩端具有相同的切角結構，切角結構的豎直邊長等于接地平面的寬度，接地平面的寬度為介質基板寬度1/10～1/5，去除切角結構的接地平面的上邊長小于下邊長，所述的輻射貼片與接地平面相平行，所述介質基板填充于輻射貼片與接地平面之間，介質基板采用柔性材料制成。

與現有技術相比，本發明具有以下顯著優點：

1、結構簡單：本發明結構簡單且新穎，通過兩圓相交、開正方形槽的方式有效增加了電流的有效長度使天線尺寸大大降低，尺寸更小，易于加工；

2、帶寬與頻率可調：本發明通過調整接地平面的寬度和正方形槽邊長可對天線帶寬和工作頻率進行調解；

3、本申請的接地平面遠小于介質基板的底面，減小了接地平面的寬度，并且接地平面在兩頭開了兩個三角形切角結構在增大帶寬的同時減小了寄身干擾。通過在兩圓相交減去正方形出現的不規則弧形切角和接地平面的三角形切角結構的配合作用，進一步了降低寄身干擾作用；