[發(fā)明專利]一種小型平面醫(yī)用定向微波諧振天線

在審

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• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112018512A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張揚;洪瀾真;陳藝萱;何卓朗;計晉;員若慶;崔凌霄;張真榕;劉郁松;張浩;李志明
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;G06F30/23;G06F111/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及射頻微波領(lǐng)域，具體是一種小型平面醫(yī)用定向微波諧振天線，包括介質(zhì)基板、金屬箔片制饋線、饋電端口、平臺安裝孔、接地輻射貼片、SMA接頭和接頭安裝孔，介質(zhì)基板底面設(shè)有接地輻射貼片，介質(zhì)基板上表面設(shè)有金屬箔片制饋線和饋電端口，兩個饋電端口位于金屬箔片制饋線兩端；饋電端口處設(shè)接頭安裝孔，所述接頭安裝孔內(nèi)安裝SMA接頭，SMA接頭將饋電端口和接地輻射貼片連接，所述介質(zhì)基板四角設(shè)平臺安裝孔，該發(fā)明通過改變饋電天線的形狀和尺寸進行實時仿真，對天線的結(jié)構(gòu)、材料以及工藝上進行優(yōu)化，確認仿真結(jié)果的可靠性，增加天線的有效輻射電阻，提高天線的輻射效率，達到提高天線系統(tǒng)的整體效果，實現(xiàn)定向應(yīng)用的性能需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻微波領(lǐng)域，具體是一種小型平面醫(yī)用定向微波諧振天線，應(yīng)用于微波醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究。

背景技術(shù)

微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個特性，在航天航空、軍事、民用、醫(yī)療等領(lǐng)域擁有巨大的應(yīng)用潛力，如今已被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)實驗研究和臨床上的驗證，隨著微波技術(shù)水平的提升，越來越多的微波形式應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的研究和臨床應(yīng)用，同時，在治療中表現(xiàn)出良好的使用效果，與之前的激光技術(shù)相比，微波的治療應(yīng)用更為優(yōu)越。

通過借助不同形式的微波輻射天線，將微波的能量引導(dǎo)至需治療的部位，通過介質(zhì)損耗吸收微波能量，實現(xiàn)發(fā)熱升溫，消炎滅菌，促進血液循環(huán)和新陳代謝，起到治療和保健的作用，要求輻射效率高，帶寬小，則微波治療的選擇性和精度也更高。

如今的醫(yī)用微波天線設(shè)計，普遍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，迷你設(shè)計、多層疊加設(shè)計以及三維復(fù)雜設(shè)計，制造難度大，且在形狀和體積上受到應(yīng)用環(huán)境的限制。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種小型平面醫(yī)用定向微波諧振天線，具有輻射效率高，且?guī)捫〉男阅堋?/p>

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種小型平面醫(yī)用定向微波諧振天線，包括介質(zhì)基板、金屬箔片制饋線、饋電端口、平臺安裝孔、接地輻射貼片、SMA接頭和接頭安裝孔，所述介質(zhì)基板底面設(shè)有接地輻射貼片，介質(zhì)基板上表面設(shè)有金屬箔片制饋線和饋電端口，兩個饋電端口位于金屬箔片制饋線兩端；所述饋電端口處設(shè)接頭安裝孔，所述接頭安裝孔內(nèi)安裝SMA接頭，SMA接頭將饋電端口和接地輻射貼片連接，所述介質(zhì)基板四角設(shè)平臺安裝孔。

進一步，接地輻射貼片5與介質(zhì)基板1尺寸相同。

進一步，金屬箔片制饋線采用直角多折線對稱凹形的布線方式。

進一步，金屬箔片制饋線折線的直角處，均采用45°角。

進一步，通過改變金屬箔片制饋線的各邊長度來調(diào)節(jié)饋電點阻抗，實現(xiàn)天線的實際輸入阻抗與特性阻抗的50Ω匹配。

進一步，在金屬箔片制饋線的一邊端口處設(shè)置六個方形通孔，作為SMA連接口。

進一步，通過電磁仿真軟件ANSYS HFSS，對天線進行仿真和優(yōu)化設(shè)計，得到滿足實驗應(yīng)用需要的天線尺寸，使用低介電常數(shù)的介質(zhì)基板，確定基板的尺寸，確定饋線的尺寸以及形狀。

工作原理：所采用的微波天線是由PCB表面負載任意形狀的金屬箔片構(gòu)成的，將天線單元蝕刻到絕緣的介質(zhì)基板上，并在基板的反面粘貼一層連續(xù)的金屬層，形成接地平面，通過轉(zhuǎn)接頭在金屬箔片制饋線上同地面輸入射頻電流，將高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波，在三維諧振器的設(shè)計上，形狀多變；以平面的微波諧振天線形式存在時具有簡單的二維物理幾何結(jié)構(gòu)，以及損耗低、強集中輻射能力的優(yōu)點；同時介質(zhì)基板介電常數(shù)的選擇范圍很大（通常在6~140范圍內(nèi)），可以根據(jù)不同的應(yīng)用需要，靈活選擇介質(zhì)基板的材料，控制尺寸。