[發明專利]用于膠囊內窺鏡的引入環形容性加載的寬頻圓極化天線

有效

• 申請號: 202011573224.3
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112751181B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 歐仁俠;陳洪斌;王彥麗;呂亞娟;鮑捷;楚智媛;張光雷
• 申請（專利權）人: 吉林醫藥學院
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q15/24;H01Q1/52;H01Q1/27
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯合專利商標代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

用于膠囊內窺鏡的引入環形容性加載的寬頻圓極化天線，屬于膠囊內窺鏡裝置攝入式天線技術領域。為了解決現有的技術中主要存在天線的聚合電磁能量的能力較弱的問題，以及體積較大、帶寬有限的問題。本發明輻射貼片設置在介質基板的上表面，地板設置在介質基板的下表面，下短路探針、上短路探針和同軸接頭嵌入在介質基板、輻射貼片和地板中，同軸接頭的內芯與輻射貼片相連接，外芯與地板相連接，輻射貼片的外側圓環與圓形調節貼片之間形成一個圓環槽，第一環形容性加載和第二環形容性加載交替設置在圓環槽內，且兩個第一環形容性加載和兩個第二環形容性加載與外側圓環相連接。主要用于膠囊內窺鏡的極化天線的制作。

技術領域

本發明屬于膠囊內窺鏡裝置攝入式天線技術領域，具體涉及用于膠囊內窺鏡的引入環形容性加載的寬頻圓極化天線，適用于ISM?2.4GHz頻段的圓極化攝入式膠囊內窺鏡裝置。

背景技術

研究表明，消化道疾病已成為危害人類健康的重要病癥之一，醫學檢查最有效的方式就是內窺鏡檢查，但傳統內窺鏡無法完成全消化道檢查，插管給患者不僅帶來痛苦，還存在交叉感染、傷害胃壁腸壁的風險。隨著無線通信技術、半導體技術、LED照明技術的不斷發展，無線膠囊內窺鏡將逐步取代傳統內窺鏡。無線膠囊內窺鏡如同藥丸一般，由攝像機、電池、光源、處理器、天線等組成，集信息通訊、生物醫學、光電工程、圖像處理技術于一體，其中用于發射圖像數據的無線通訊天線是系統的關鍵部分。膠囊內窺鏡工作在消化系統過程中，通過圖像傳感器收集消化道內部圖像信息，處理芯片將圖像信號調制后通過天線發送給外部接收裝置。由于醫學診斷需要大量的高清圖像數據，需要圖像傳感器具有較高的幀速率和分辨率，這就要求天線具備較寬的工作帶寬和較高的傳輸效率，同時也要考慮膠囊內窺鏡被攝入后在不同環境下的工作性能，這就需要天線具較強的抗干擾能力，因此，應用于膠囊內窺鏡的天線需要具備小型化、寬頻帶、多功能、抗干擾、易共形等特點。應用于膠囊內窺鏡的天線主要是通過對傳統天線進行結構變形、引入新材料等手段來設計，主要形式包括：環形天線、螺旋天線、單極子天線、共形貼片天線、微帶天線和MIMO天線。螺旋天線在膠囊天線中應用較為廣泛，具有工作帶寬較寬、饋電形式多樣、易于共形等特點，非專利文獻1公開了一種用于膠囊內窺鏡的小型化多層圓極化螺旋天線，由三層開口圓環疊加而成，諧振頻率為2.4GHz，工作帶寬800M，人體環境中的仿真增益為-27dBi，該天線安裝在膠囊頂部，與其它電子元件距離較遠，抗干擾性能較強，但該天線占用的空間較大。平面環形天線是在輻射貼片上開出環形槽，通過增加表面電流路徑引入新的諧振頻率，進而展開天線的阻抗帶寬，非專利文獻2公開了一種微帶饋電的平面環形貼片天線，尺寸為10×10×1.1mm³，阻抗帶寬為4.78～6.46GHz，諧振頻率為5.46GHz，但該天線的尺寸較大，適用性較差。MIMO天線應用于膠囊內窺鏡系統可以改善部分電性能指標，增加天線的帶寬、增益和傳輸率，非專利文獻3公開了一種用于膠囊內窺鏡的雙端口輸入的MIMO天線，天線由一個偶極子和一個平面螺旋環組成，阻抗帶寬20MHz，增益為-26dBi，與單端口天線相比，此種天線傳輸效率較高，但設計調試較為復雜。非專利文獻4公開了一種應用于膠囊內窺鏡的四臂螺旋圓極化天線，天線高4.5mm，阻抗帶寬為2～3.1GHz，諧振頻率為2.4GHz，仿真增益為-15.1dBi，該天線具有較高的增益，同時具有圓極化特性，但其設計尺寸較大，設計過程也很復雜，不但要規劃設計空間，還要設計與螺旋結構對應的饋電網絡。目前，用于膠囊內窺鏡的天線以安裝于膠囊頂部的螺旋天線和附著于膠囊壁上的共形天線為主，存在的不足主要在于設計相對復雜，體積較大，因此需要設計體積較小、設計簡單的膠囊內窺鏡天線。

引用文獻列表

非專利文獻1：Ke?Zhang,Changrong?Liu,Xueguan?Liu?et?al.A?MiniaturizedAntenna?Applied?for?Biomedical?Applications.2017International?AppliedComputational?Electromagnetics?Society?Symposium(ACES).Aug.2017.