[发明专利]双频双极化印刷天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种印刷天线，特别涉及一种工作在工业、科学和医疗频段的人 体通信用佩戴式天线。

背景技术

目前，人体通信的穿/佩带式天线在国外已见诸报道，其结构大致有两类：一 类是采用常规印刷天线形式制作的导电织物天线，这一类天线存在易弯折、易缩 水、易起皱等问题，对于制作材料和工艺的要求也较高；另一类是变形的常规硬 质天线，使天线与衣物上的配件如纽扣、腰带等共形，制成衣物的一部分，这种 天线无法平面集成而需要机械加工。另一方面，已见诸报道的穿/佩戴式天线或 用于离体通信、或用于体表通信，这种天线只能单频段、单极化工作。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种不弯折、 不缩水、不起皱，可以平面集成的双频段双极化佩戴式印刷天线。

技术方案：本发明所述的双频双极化印刷天线，包括介质板、辐射单元、馈 电结构和接地板，所述介质板为圆盘形，分为上层介质板和下层介质板；所述辐 射单元印制于所述上层介质板的上表面；所述馈电结构印制于所述下层介质板的 上表面；所述馈电结构由位于所述介质板中心的圆盘加载探针耦合馈电结构和沿 半径方向的微带线耦合馈电结构集成；所述接地板印制于所述下层介质板的下表 面。

所述圆盘加载探针耦合馈电结构由金属圆盘和金属探针构成，所述金属圆盘 与所述下层介质板同心，所述金属探针的一端与所述金属圆盘相连，另一端贯穿 所述下层介质板和所述接地板，外接同轴馈线。此馈线结构为馈电结构的端口2；

所述沿半径方向的微带线耦合馈电结构为沿所述下层介质板的半径方向延 伸的金属条带，所述金属条带上蚀刻有带阻滤波结构，外接微带馈线。此馈线结 构为馈电结构的端口1。

所述辐射单元为圆形金属贴片，沿所述金属贴片的半径方向开有缝隙，所述 缝隙数量可根据实际需要使用两条或多条。所述的圆形金属贴片的半径可由公式 R₂＝3.832c/(2πf_r2ε_r^1/2)近似算得，其中c为光速，ε_r为介质板的相对介电常数，f_r2代表较高的第二个谐振频率，对应了馈电端口2。在确定圆形金属贴片的半径后， 频率较低的第一个谐振频率可由公式f_r1＝1.841c/(2πR₂ε_r^1/2)近似算得，可优化沿贴 片径向的缝隙数量、长度和夹角，进而调节谐振频率f_r1和展宽端口1的阻抗频 带宽度以满足所应用频段的要求。所述微带馈线上的带阻滤波结构由1/4波长高 阻抗线构成，阻止f_r2频段的信号进入端口1。所述探针顶端连接的同心圆盘半径 的选择应使端口2的输入阻抗之虚部接近于0。

有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果为：(1)本发明产品易于佩 戴使用，可以与其他便携式设备集成，不存在弯折、缩水、起皱等问题；(2)本 发明产品将两种单频段、单极化的通信天线互不干扰地集成为一体，具有双频、 双极化功能；采用微带印刷技术，利于批量生产，降低成本；(3)本发明产品可 同时适用于人体通信中的体表和离体通信链路，端口1馈电时，天线谐振于频率 较低的f_r1，在圆形贴片上激起TM₁₁模，电磁波极化平行于天线表面且最大辐射 方向背离天线表面，适合较低频段的离体通信、且通信距离较远；端口2馈电时， 天线谐振于频率较高的f_r2，圆形贴片上激起TM₀₁模，电磁波极化垂直于天线表 面而最大辐射方向平行于天线表面，适用于较高频段的体表通信、且通信距离较 近；(4)本发明通过在微带馈线上刻蚀高阻抗结构有效地提高了两馈电端口的隔 离度，有助于提高通信系统的性能；(5)本发明对探针馈电实施圆盘加载，通过 调节加载圆盘的半径为天线端口阻抗匹配引入了新的设计自由度；(6)本发明产 品具有较好的功能扩展性，通过适当选择径向缝隙的长度、数量及相对位置还可 实现多频带、宽频带、圆极化，多极化等功能；(7)本发明产品具有较好的通用 性，可应用于无线局域网，无线家庭网络，卫星导航定位系统、汽车通信系统等 领域。

附图说明

图1是本发明实施例产品的结构示意图；