[發明專利]一種用于人體通信的方向圖可重構天線

有效

• 申請號: 202010084485.2
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111262008B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 孫虎成;胡艷
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H01Q1/27
• 分類號: H01Q1/27;H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q3/24;H01Q25/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明提供了一種用于人體通信的方向圖可重構天線，包括：PCB基板；接地板，貼附于所述PCB基板下表面；以及圓形金屬貼片，貼附于所述PCB基板上表面；所述圓形金屬貼片包括環形貼片以及中心貼片，所述環形貼片通過二極管與所述中心貼片連接；所述環形貼片通過短路柱與所述接地板連接；所述中心貼片上設置饋電柱，所述饋電柱穿過所述PCB基板以及所述接地板與饋電柱連接，所述饋電柱的饋點偏離所述中心貼片的圓心。本發明通過二極管的通斷實現全向輻射方向圖以及定向輻射方向圖的轉換，從而可以實現在人體通信中體表通信和體外通信模式的轉換。

技術領域

本發明涉及人體通信技術領域，具體涉及一種用于人體通信的方向圖可重構天線。

背景技術

近年來，無線通信技術在軍事、醫療、人體通信和個人娛樂等領域受到了越來越多的關注，以人體為中心的可穿戴天線也成為了研究的熱點。人體中心通信是一種新型的通信方式，用作通信的設備或安放在人體表面，或植入人體。在設備之間進行通信時，信號的傳遞會受到人體組織的影響，因此用作通信的天線需要特別設計。在人體通信系統中，被布置在人體上或者人體內的所有終端設備之間的通信鏈路可分為三類，其中包括體表通信鏈路和體外通信鏈路。體表通信鏈路描述的是安放在人體表面設備之間的通信通道，而體外鏈路指的是人體表面的可穿戴設備與其周圍較遠處用于傳輸信號的基站單元或者移動設備之間的信號連接。

根據天線的方向函數在各種坐標系中繪出的表征天線方向特性的圖稱為天線的方向圖。表征場強輻射方向特性的圖稱為場強輻射方向圖，表征功率方向特性的圖稱為功率方向圖，表征相位方向特性的圖稱為相位方向圖，表征極化方向特性的稱為極化方向圖。通常使用的功率方向圖或場強方向圖。天線的方向圖是一個三維圖形，為了方便，場采用兩個相互正交的主平面上的剖面圖來描述天線的方向性，通常取E平面(電場矢量與傳播方向構成的平面)和H平面(磁場矢量與傳播方向構成的平面)作為兩個正交的主平面。在三維坐標系中將天線所在的平面定義為xoy平面，所述E平面是指平行于電場方向的方向平面xoz平面或者yoz平面。所述H平面是指平行于磁場方向的方向平面，指xoy平面。

現有的人體通信可穿戴設備及其技術問題如下：1.一種用于體上/體外通信的可重構波束控制天線，利用天線的可重構性來改變天線輻射方向圖并提高所需方向的方向性，但它僅利用傾斜波束來實現體表通信鏈路。2.一種以人體為中心的雙端口雙頻天線來實現天線的體表/體外通信，然而該天線并不能實現在同一頻率下的體表和體外通信模式的相互轉換。3.利用在天線中引入縫隙的辦法實現人體通信，然而當該天線的縫隙增大時天線體積就會增大，并不適合在人體附近工作。

發明內容

為了解決上述問題，本發明通過二極管的通斷實現全向輻射方向圖以及定向輻射方向圖的轉換，從而可以實現在人體通信中體表通信和體外通信模式的轉換。

為了實現以上目的，本發明采取的一種技術方案是：

一種用于人體通信的方向圖可重構天線，包括：PCB基板；接地板，貼附于所述PCB基板下表面；以及圓形金屬貼片，貼附于所述PCB基板上表面；所述圓形金屬貼片包括環形貼片以及中心貼片，所述環形貼片通過二極管與所述中心貼片連接；所述環形貼片通過短路柱與所述接地板連接；所述中心貼片上設置饋電柱，所述饋電柱穿過所述PCB基板以及所述接地板與饋電柱連接，所述饋電柱的饋點偏離所述中心貼片的圓心。

進一步地，所述環形貼片和所述中心貼片被環形縫隙隔開。

進一步地，所述短路柱的數量為九個，等角度均勻分布在所述環形貼片上。

進一步地，每個所述短路柱的中心到所述圓形金屬貼片的圓心的距離相同。

進一步地，所述二極管為六個，等角度均勻分布在所述環形縫隙內。

進一步地，所述接地板、所述短路柱以及所述饋電柱為導電材料。

進一步地，所述PCB基板為Rogers-4350b介質基板，所述PCB基板的厚度為60±1mil。