[發明專利]一種基于柔性天線的傳感器陣列

在審

• 申請號: 202110794232.9
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113483652A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 吳俊;唐俊逸;李云赫;劉道森;李怡寧;徐婷茹
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;H01Q1/38;H01Q1/22;H01Q21/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 任志艷

本發明的一種基于柔性天線的傳感器陣列，包括柔性襯底、柔性天線單元陣列、以及與柔性天線單元連接的傳輸線；柔性天線單元位于柔性襯底表面，與柔性襯底之間通過導電銀膠連接。材料基底為柔性材料，可以承受彎折等形變，不易損壞。本發明可用于監測脈搏信號，輔助織物編織，輔助鞋底生產制造，監測身體健康狀況，具有智能化和舒適化的優點，易于推廣。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，尤其涉及一種基于柔性天線的傳感器陣列。

背景技術

材料科學和高分子化學的不斷突破使得電子器件逐漸向著柔性化的方向發展。隨著技術的不斷成熟，柔性電子器件在多個細分領域包括顯示計算、醫療健康、人機交互、體域網、物聯網等方面有著很大的應用潛力。

作為實現功能的重要部件，柔性傳感器是柔性電子研究的重中之重。一般來說，柔性傳感器有三種主要的實現途徑：電阻式，電容式和壓電式。通過微觀結構的受壓變形，可以實現傳感器電阻隨表面壓力改變而改變的規律性變化。使用六邊形的金屬網狀結構可以使得其在三個方向上受力發生電阻阻值的變化。電容型傳感器通過構建三層不同的結構實現間距對于電導值的影響。

柔性天線也是柔性電子領域中的焦點之一。其具有剖面薄、體積小、重量輕等優勢。但天線與載體共形時難免會產生形變，其對天線的吸收波譜會產生影響。如果能夠從這種影響推斷出天線的形變量等信息，將會有很大的利用價值。例如可以應用于織物夾層中來監測織物形變；也可以置于鞋底中通過不斷進行步行測試來輔助設計鞋底。

國內外對于柔性天線有很多成熟的研究，如，已設計出較大增益的貼片天線。還使用納米銀纖維材料實現了高性能、高透光率的天線。雖然人們對于貼片天線的了解越發的深入，但還是缺乏針對這方面的系統性研究。

在專利方面，袁濤等人發明了一種柔性天線裝置，可以將柔性天線通過定位柱的方式固定于殼體表面，實現大范圍得信號接收，但其沒有考慮發熱時形變產生的波譜干擾。

南通大學的王強等人發明了一款臂章式可調柔性天線裝置，其使用時通過將輻射單元拉伸來實現對頻率的調整，但其體積較大且表面為硬質材料，不適于隱藏攜帶。

南京郵電大學的陳董等人發明了一款毫米波柔性天線陣，其提高了天線的可彎折性，解決了天線與設備之間共形的問題。但其忽略了天線彎折對吸收波譜的影響，會產生一系列的誤差。

發明內容

本發明要解決的技術問題提供一種基于柔性天線開發的傳感器陣列，通過對傳感器陣列電信號的測量，從而推斷出傳感器陣列形變的位置及形變大小。

本發明的一種基于柔性天線的傳感器陣列，包括柔性襯底、柔性天線單元陣列、以及與柔性天線單元連接的傳輸線；柔性天線單元位于柔性襯底表面，與柔性襯底之間通過導電銀膠連接。柔性天線單元通過銀納米墨水打印技術形成在襯底表面。襯底采用PET薄膜和銅襯底復合材質。

進一步的，所述柔性天線單元分別沿縱向和橫向設置在襯底上，傳輸線與柔性天線單元連接。其中每個柔性天線單元都有相應的編號，每根傳輸線的編號與其相連接的柔性天線單元的編號相同。

進一步的，所述柔性天線單元為矩形結構，沿矩形結構的一條邊開設兩個相同的矩形缺口，兩個矩形缺口之間為齒狀結構，柔性天線單元為軸對稱結構，兩個矩形缺口關于對稱軸對稱，傳輸線與齒狀結構連接，用于信號引出。

有益效果：

(1)本設計采用柔性天線陣列，可以分塊檢測信號。

(2)材料基底為柔性材料，可以承受彎折等形變，不易損壞。

(3)天線形狀較為常規，制作工藝簡單。

(4)按照本發明設計制作的柔性天線傳感器，具有靈敏度高、穩定性好和簡單緊湊等優點。