[发明专利]一种应用于体域网的超宽带低频段变形PIFA

说明书

技术领域

本发明涉及体域网通信领域，特别涉及一种应用于体域网的超宽带低频段变形PIFA。

背景技术

目前，已提出的用于无线体域网的超宽带天线，体积偏大，易受人体有耗介质的影响。由于平面倒F天线(Planar Inverted-F Antenna，PIFA)对人体的辐射减少，进而比吸收率低，所以有人设计了用于人体通信的平面倒F天线。但是，这些平面倒F天线结构复杂，其制作难度大。

一般而言，平面倒F天线可以归类为单极子天线，图1、图2、图3分别给出了三种单极子天线向平面倒F天线的演变：第一种是将线单极子弯折后并在左侧添加倒L形导电线接地实现平面倒F结构，最后可以将弯折导电线拓展为平面以增加天线频段；第二种为微带天线，将其弯折后在馈线同侧添加导电线接地实现平面倒F结构；第三种为顶板加载单极子线天线，在顶板一侧添加导电平面接地实现平面倒F结构。设计过程中，天线左端添加短路片相当于在天线形成的并联谐振电路中引进电感，抵消右侧由于单极子天线弯折引进的电容。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种应用于体域网的超宽带低频段变形PIFA，其尺寸较小。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种应用于体域网的超宽带低频变形PIFA，包括天线辐射单元、地板、馈电片和SMA(Sub-Miniature-A)天线接头，其中天线辐射单元包含辐射片和短路片，辐射片与地板的一端通过短路片连接，馈电片顶部与辐射片相连接，馈电片底部与SMA天线接头内导体连接，地板的另一端形成弯折段。

所述的辐射片的形状为直角梯形，上底的长度L_t1为7mm，下底的长度L_t2为3mm，腰的长度L为13mm。

所述的短路片的高度h为5.5mm～6mm，宽度w_s为5mm；馈电片的宽度w_f为7mm；馈电片底部与地板之间的距离h_f为1mm；短路片与馈电片之间的距离d为5mm；地板的长度L_g为60mm，宽度W_g为22mm，地板弯折段的高度h_g为7mm，长度L_c为17mm。短路片的高度h为5.5mm时，以S₁₁≤-10dB为标准，天线覆盖1.5GHz频段(3.5～5GHz)；而h为6mm时，天线覆盖带宽为3.1～4.9GHz，共1.7GHz频段；虽然继续增加h，天线带宽稍微增加，但h设置为6mm即可覆盖所需频带。短路片与馈电片之间的距离d影响天线反射系数的深度。优化后选择d为5mm则天线能够覆盖所需要的3.1～4.9GHz频带。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明采用了斜边顶板技术，实现阻抗匹配，进而拓宽频段，再采用弯折地板方式使得天线很好的覆盖了3.1～4.9GHz的超宽带低频段。

2、本发明采用斜边顶板技术和折叠地板后，平面倒F天线在自由空间覆盖3.1～4.6GHz而在人体上覆盖3.4～4.6GHz(反射系数S₁₁≤-10dB)。由于人体的影响，天线在人体上的性能比自由空间性能稍微差些，但仍可接受，使得该平面倒F天线适合用于体域网系统。

3、本发明考虑到基板材料的损耗问题，介电常数ε_r＝1和电损耗角tanδ≈0的空气被用作顶板辐射贴片和地板间的介质，而且空气间隙也可以用来安装其他电子设备；天线馈电片与地板共面且二者之间存在一定的馈电端口，因此制作时SMA接头内导体直接与馈电片相焊接，外导体则与地板焊接相连着，就避免了在地板钻孔的问题。

附图说明

图1为第一种单极子天线演变示意图；

图2为第二种单极子天线演变示意图；

图3为第三种单极子天线演变示意图；

图4为本发明所述的应用于体域网的超宽带低频段变形PIFA的结构示意图；

图5为图4所述变形PIFA的虚线圈住部分的局部放大图；

图6为图4所述变形PIFA的尺寸参数示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。