[發明專利]一種基于石墨的寬頻帶全向可穿戴天線及其制備方法

有效

• 申請號: 202111346811.3
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114156637B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 應小俊;鄧慶文;沈思逸;胡友建;尹坤;徐志偉
• 申請（專利權）人: 之江實驗室
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/48;H01Q1/27;H01Q5/20;H01Q5/50;H05K3/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種基于石墨的寬頻帶全向可穿戴天線，其特征在于，包括石墨輻射結構和編織物襯底結構；所述石墨輻射結構與編織物襯底結構粘連；所述石墨輻射結構采用共面波導形式，包括依次布置的第一矩形形狀信號地、長矩形到等邊三角形組合過渡結構和第二矩形形狀信號地；所述第一矩形形狀信號地和第二矩形形狀信號地關于長矩形到等邊三角形組合過渡結構對稱；所述長矩形到等邊三角形組合過渡結構支持共面波導饋電形式，用于通過天線高頻信號；

所述長矩形到等邊三角形組合過渡結構具體為長矩形和等邊三角形組合相連；所述等邊三角形組合與長矩形的寬邊相連；所述等邊三角形組合包括一級等邊三角形和2個二級等邊三角形；所述一級等邊三角形的底邊與2個二級等邊三角形相連；其中，一級等邊三角形的內部減去邊長為w7的等邊三角形，同時在一級等邊三角形的2個底邊角減去2個邊長為w5等邊三角形。

2.根據權利要求1所述的基于石墨的寬頻帶全向可穿戴天線，其特征在于，所述石墨輻射結構中石墨的電導率在2×10⁶S/m量級，石墨的厚度為25um。

3.根據權利要求1所述的基于石墨的寬頻帶全向可穿戴天線，其特征在于，所述第一矩形形狀信號地、長矩形到等邊三角形組合過渡結構和第二矩形形狀信號地沿同一平面布置；通過調整其尺寸，實現50Ω特性阻抗，具備全向輻射特性，天線工作在ISM頻段；

所述調整尺寸的方法具體為：保持第一矩形形狀信號地、長矩形到等邊三角形組合過渡結構和第二矩形形狀信號地尺寸不變，調整第一矩形形狀信號地與長矩形到等邊三角形組合過渡結構的間距d1，該距離也是第二矩形形狀信號地與長矩形到等邊三角形組合過渡結構的間距，計算得到天線特性阻抗，實現50Ω特性阻抗，具備全向輻射特性，工作在ISM頻段。

4.根據權利要求1所述的基于石墨的寬頻帶全向可穿戴天線，其特征在于，所述第一矩形形狀信號地、長矩形到等邊三角形組合過渡結構和第二矩形形狀信號地沿不規則曲面布置；所述可穿戴天線的彎曲曲率半徑和其貼合的人體表面曲率半徑一致。

5.根據權利要求1所述的基于石墨的寬頻帶全向可穿戴天線，其特征在于，所述可穿戴天線的工作在ISM頻段，并且具有600MHz以上的工作帶寬。

6.根據權利要求1所述的基于石墨的寬頻帶全向可穿戴天線，其特征在于，所述編織物襯底結構的厚度為0.25mm。

7.根據權利要求1所述的基于石墨的寬頻帶全向可穿戴天線，其特征在于，所述天線通過SMA接口與測試設備連接。

8.一種權利要求1所述基于石墨的寬頻帶全向可穿戴天線的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：將石墨輻射結構的二維尺寸按照1:1比例打印到紙上；

步驟二：將石墨膜貼合在一層聚酰亞胺膜上，再將其整體與步驟一打印得到的紙進行膠粘，膠粘面為紙與聚酰亞胺膜接觸面；

步驟三：沿著石墨輻射結構輪廓，將步驟二膠粘得到的整體結構劃切下來，移除紙、聚酰亞胺膜，得到石墨輻射結構；

步驟四：將步驟三得到的石墨輻射結構粘連至編織物襯底，得到基于石墨的寬頻帶全向可穿戴天線。

9.根據權利要求8所述的基于石墨的寬頻帶全向可穿戴天線的制備方法，其特征在于，所述步驟四中粘連后使編織物襯底邊緣與石墨輻射結構的共面波導饋電口齊平。