[发明专利]固定在衣物上的超宽带天线

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，涉及天线，尤其是一种固定在衣物上的超宽带天线。

技术背景

近年来，随着科学技术的不断发展，电子器件的体积日趋小型化，人们期待将计算机等电子设备穿戴到人的身体上，和衣物于一体并且不影响衣物的美观。但是传统的设备难以实现这一点，因此人们希望将各种电子设备重新设计，使其能够更适用于穿戴系统。天线作为无线通信的必备部件，可以把它从通信设备中分离出来，作为一个独立的部分，缝制于人的衣物上，因此可以将天线的外形改变使其更加隐蔽，更适合于穿戴系统。超宽带天线由于其具有低功率、低耗电量等优点，可有效减小天线对人体的辐射影响，适用于可穿戴系统。如B.Sanz-Izquierdo等人发表在2006 FirstEuropean Conference on Antennas and Propagation的文章：超宽带可穿戴纽扣型天线(UWB WEARABLE BUTTON ANTENNA)公布了一种空心双层结构的天线，如图1所示，其中第一层为圆锥体，第二层为圆柱体，采用同轴线底馈方式馈电，该天线由于表面为封闭金属覆盖，不便于实际加工，同时无法方便固定在衣物上。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提供一种固定在衣物上的超宽带天线，以覆盖超宽带频段，便于加工和穿戴。

为实现上述目的，本发明包括辐射单元、天线介质、地板和同轴线，辐射单元由高度和大小不同的两层一体纽扣形金属体组成，天线介质由人的衣物构成，辐射单元垂直固定在衣物的表面；地板对称放置在辐射单元垂直固定处的衣物底面；辐射单元和地板分别与同轴线内芯和外芯相连进行馈电，其特征在于：第一层采用底面开有圆形通孔、上部开有四个缺口的中空的圆锥体，第二层采用中空的圆锥体，该圆锥体的下部设有圆形通孔，用于将辐射单元缝制在衣物上。

所述的固定在衣物上的超宽带天线，其中第一层的四个缺口大小相同，均匀分布在第一层的圆周上部。

所述的固定在衣物上的超宽带天线，其中第一层的上圆半径大于下圆半径。

所述的固定在衣物上的超宽带天线，其中第一层的下圆半径与第二层的上圆半径相等。

所述的固定在衣物上的超宽带天线，其中第二层的上圆半径大于下圆半径。

所述的固定在衣物上的超宽带天线，其中第二层的最大中空横截面与第一层的底面的圆形通孔大小相同。

所述的固定在衣物上的超宽带天线，其中第二层的过孔为均匀分布的、中心在同一水平面上、半径相同的四个圆形通孔。

所述的固定在衣物上的超宽带天线，其中辐射单元的总高度：h＜λ/4，两层的高度比例为：h1∶h2≈10∶8，其中λ为最大工作波长，h1，h2分别为第一层的高度，第二层的高度。

由于本发明的辐射单元采用两层圆锥体结构，随着辐射单元半径逐渐增大，可以在多个频点得到稳定的谐振，从而覆盖到很宽的频带；同时由于第一层采用底面开有圆形通孔、上部开有四个对称缺口的中空的圆锥体，第二层采用下部设有圆形通孔的中空的圆锥体，便于加工，不仅减轻了天线的重量，且易于实现天线与衣物之间的固定。

理论计算表明，本发明可以实现四倍工作带宽，充分覆盖了超宽带的工作频带，具有良好的辐射方向图。

附图说明

图1是现有技术的天线结构图；

图2是本发明天线整体结构图；

图3是本发明天线的辐射单元结构示意图；

图4是本发明天线的地板结构示意图；

图5是本发明天线的工作频率-回波损耗曲线图；

图6是本发明天线在各个频率点的E面的远场方向图；

图7是本发明天线在各个频率点的H面的远场方向图。

具体实施方式

参照图2，本发明天线主要由辐射单元1、介质材料2、地板3和同轴线4组成，辐射单元1由纽扣式金属组合体组成，天线介质2由人的衣物构成，辐射单元1垂直固定在衣物的表面，地板3对称固定在辐射单元1垂直固定处的衣物的底面。