[發明專利]加載八邊形互補開口諧振環的植入式小型圓極化天線

在審

• 申請號: 201911184102.2
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110854522A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 歐仁俠;鮑捷;楊春哲;張光雷;趙曉磊
• 申請（專利權）人: 吉林醫藥學院
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明設計了加載八邊形互補開口諧振環的植入式小型圓極化天線，在加載八邊形互補開口諧振環輻射貼片四周增加對稱C形結構能夠有效延長天線表面電流路徑，降低天線諧振頻率。調節T形槽和L形槽的尺寸可以優化阻抗匹配，在L形槽開口端增加兩個半六邊形貼片可以增加單位長度電容分布，減小天線的尺寸。八邊形互補開口諧振環結構的電長度遠小于諧振時的信號波長，從而使天線諧振頻率向低頻偏移，進一步縮小天線的尺寸。天線的體積僅為8.5×8.5×0.635mm³，具有頻帶寬、小型化、圓極化、抗干擾、生物兼容性優良等特性，適用于ISM 2.45GHz頻段，滿足植入人體組織環境后的小型化、圓極化工作需求。

技術領域

本發明涉及植入式天線技術領域，具體涉及加載八邊形互補開口諧振環的植入式小型圓極化天線，適用于ISM 2.45GHz頻段的植入式圓極化無線生物醫療裝置。

背景技術

無線生物醫療能夠在有限的醫療預算內提供高質量的醫療服務，已經成為全球關注的焦點之一。植入式醫療設備是無線生物醫療的核心器件，它在不考慮患者生理狀態的前提下，不需要醫生干預，能夠持續監測人體新陳代謝水平，為醫生提供全方位診療信息。例如：植入式醫療設備可以用于糖尿病患者的血糖監測，傳統的方法主要是通過手指采血獲得數據，這種方式的弊端在于給患者帶來痛苦，檢測結果也不能客觀反映與飲食習慣相關的總體趨勢和變化方向，而植入式血糖監測裝置能夠實時檢測血糖濃度，同時將檢測數據傳輸至體外接收設備，為醫生診斷提供依據。植入式醫療設備通常由傳感器、天線、電池、處理器等組成，其中植入式天線是保證植入式醫療設備能夠可靠通信的關鍵器件，植入式天線的性能、尺寸、功耗、抗干擾能力、生物兼容性都會影響植入式醫療設備的工作性能，因此設計植入式天線是一項復雜并具有挑戰性的工作。減小植入式天線設計尺寸的方法主要有：選用高介電常數介質基板，但高介電常數材料會導致天線增益的降低，減小阻抗帶寬，在選取高介電常數材料時要綜合考慮帶寬、增益與尺寸；短路加載技術，在輻射貼片和地板之間增加短路探針或者短路片，在保證天線輻射特性不變的前提下，縮小天線尺寸；曲流技術，在輻射貼片表面開不同形式和尺寸的槽，使表面電流沿槽的方向流動，從而延長天線表面電流路徑，降低諧振頻率，實現天線的小型化；分形技術，分形結構可以實現輻射單元表面的填充性，增加迭代階數可以延長電流路徑，從而降低天線諧振頻率。抗干擾能力的實現方法主要有多輸入多輸出技術、極化分集技術和圓極化技術，其中圓極化技術具有降低誤碼率、減小極化失配和抑制多徑干擾等特性。為了收集人體生理參數，需要植入式系統與外界接收設備之間穩定可靠的信息傳輸，圓極化天線可以克服天線放置角度的限制，保證植入式設備與外界設備之間可靠的信息傳輸，同時可以降低多路徑效應帶來的損耗。圓極化天線通常采用單饋形式，雙饋或者多饋會增加天線的體積。引入幾何微擾可以產生圓極化特性，如在天線中間增加交叉槽、在貼片對角切掉部分形狀、在貼片對角線上增加條狀開槽等；通過孔徑耦合或者在環狀結構上增加縫隙能夠實現圓極化性能；采用慢波結構增加單位長度的傳播常數也能夠產生圓極化特性。互補開口諧振環是一種幾何互偶結構，將縫隙部分和金屬部分互換就可以得到互補開口諧振結構，互補開口諧振結構是一種具有負磁導率的超材料結構，其介電常數遠小于諧振時的波長，調節開口諧振環的位置和尺寸可以實現天線的圓極化性能，采用互補開口諧振環能夠滿足天線的小型化、圓極化設計需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種加載八邊形互補開口諧振環的植入式小型圓極化天線，該天線具有頻帶寬、小型化、圓極化、抗干擾、生物兼容性優良等特性，易于集成到植入式無線生物醫療裝置中，適用于ISM 2.45GHz頻段，能滿足植入人體組織后的工作需求。

本發明的技術方案是：加載八邊形互補開口諧振環的植入式小型圓極化天線，由介質基板1、加載八邊形互補開口諧振環輻射貼片2、短路探針3、短路探針4、同軸接頭5、地板6構成，其特征在于：