[發明專利]柔性共形雙頻帶膠囊天線

有效

• 申請號: 201810425906.6
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108736126B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 段鑄;許麗潔
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H01Q1/08
• 分類號: H01Q1/08;H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q13/10;H01Q5/20;H01Q5/307
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張秀

本發明公開了一種柔性共形雙頻帶膠囊天線，包括由柔性介質構成的空心膠囊，所述膠囊內壁附著有金屬地板，所述金屬地板開設有末端開路的槽線，且所述膠囊外壁設有呈彎折結構的饋線。本發明彌補了柔性的共形雙頻帶膠囊天線的空缺，理論和仿真結果均表明本發明的有效性；天線在膠囊內部占據的空間?。惠椛淇趶酱蟆?/p>

技術領域

本發明涉及一種用于人體內外無線通信的膠囊式植入天線，尤其涉及一種柔性共形雙頻帶膠囊天線。

背景技術

應用于人體內部的植入天線可以將監測到的人體內部數據實時傳輸至體表或體外，在健康醫療領域體現出巨大的應用價值和研究意義。由于植入設備的體積受限于人體這個特殊的應用環境，要求設備內的各類器件都盡可能的實現小型化，因此，本發明通過采用柔性介質研究共形的植入天線，使天線附著于設備壁上，從而盡可能減小其占用的空間。柔性天線的典型應用之一為無線膠囊內窺鏡系統，其能讓臨床醫生直接觀測人體消化道內圖像，其以便捷、無創、無痛、無交叉感染、不影響患者正常工作等優點，在消化道疾病診斷及治療領域顯示了重要的研究意義及應用價值。

不少文獻研究了共形的膠囊天線，如2010年S.Yun等提出了在膠囊外壁構建一個寬帶的環天線；2015年Y.X.Guo團隊提出了膠囊內壁構建的寬帶偶極子結構；直至最近，在2017年D.Nikolayev等提出了一個膠囊直徑為7mm的小型化的膠囊天線，其中膠囊壁厚度為0.5mm，文中采用階梯阻抗諧振技術將天線設計諧振在434MHz，隨后將天線以共形形式依附在膠囊內壁以達到小型化效果。然而上述天線皆為單頻段諧振的膠囊天線。此外，寬頻帶天線也受到了學者的研究，如2015年Rula?S.Alrawashdeh等提出了一個超寬帶的共形膠囊天線，引入互補的開口環諧振結構，工作頻帶覆蓋MedRadio頻段和多個ISM頻段。

但是對于柔性的共形雙頻帶膠囊天線還沒有報道。

發明內容

發明目的：本發明提供了一種柔性共形雙頻帶膠囊天線，彌補了柔性共形雙頻帶膠囊天線的空缺。

技術方案：本發明的柔性共形雙頻帶膠囊天線，包括由柔性介質構成的空心膠囊，所述膠囊內壁附著有金屬地板，所述金屬地板開設有末端開路的槽線，且所述膠囊外壁設有呈彎折結構的饋線。

為使天線在膠囊內部占據極少的空間，采用柔性介質基板作為膠囊壁和天線介質基底。

其中，所述膠囊呈圓柱狀，基于膠囊工作環境為人體內部的考慮，結合現有膠囊內窺鏡尺寸，膠囊直徑為9-12mm，優選10mm或11mm。

結合膠囊特殊環境，當柔性介質加工成圓柱狀作為膠囊壁時，金屬地板附著在柔性介質表面，與空氣介質直接接觸；饋線處于柔性介質外壁位置，與人體組織直接接觸，能量通過饋線耦合進槽線形成輻射。

其中，所述槽線呈“q”字型。天線能量主要由槽線縫隙輻射出去。

饋線呈彎折狀通過在有限面積內加長饋線長度，以延長電流路徑，從而實現天線小型化效果。

其中，所述饋線末端設有連接饋線與金屬地板的金屬短路釘。金屬短路釘位置位于槽線邊沿以增強能量的耦合，從而得到更好的阻抗匹配，實現寬帶性能。

所述柔性介質為生物相容性介質，優選聚酰亞胺、聚酰胺、聚四氟乙烯和聚醚醚酮中的一種或幾種，其介電常數ε_r為3-3.3，優選3.15；厚度為0.1-0.14mm，優選0.12mm。

其中，所述饋線采用微帶饋線，所述微帶饋線端口阻抗為47-53Ω，優選50Ω。能量通過微帶饋線耦合入地面槽線，微帶饋線的長度和末端開路的“q”字形槽線長度共同決定了天線的諧振頻點。