[发明专利]一种倍频式微带贴片天线应变传感器

权利要求书

1.一种倍频式微带贴片天线应变传感器，其特征在于：传感器由接收贴片天线、倍频网络和发射贴片天线三部分组成；接收贴片天线由基频辐射元(1)、金属接地板(6)、介质基层(9)组成，基频辐射元(1)是印制在介质基层(9)上的金属贴片，介质基层(9)设置在金属接地板(6)上，接收贴片天线用于接收来自喇叭贴片天线的基频信号，并产生谐振频率；倍频网络由单支短截线a(2)、肖特基二极管(3)、单支短截线b(4)、金属馈线a(7)、金属馈线b(8)，倍频网络用于将谐振频率fr调制成二倍频2fr，金属馈线b(8)设置在基频辐射元(1)的中间；发射贴片天线由倍频辐射元(5)组成，金属馈线a(7)设置在倍频辐射元(5)的中间，倍频辐射元(5)用于将二倍频信号2fr发送至接收喇叭天线；基频辐射元(1)与倍频辐射元(5)对称设置在介质基层(9)的表面，单支短截线a(2)设置在金属馈线b(8)的端部，单支短截线b(4)设置在金属馈线a(7)的端部；单支短截线a(2)与单支短截线b(4)之间设有肖特基二极管(3)；

基频辐射元(1)、单支短截线a(2)、单支短截线b(4)、倍频辐射元(5)、金属馈线a(7)和金属馈线b(8)的下表面与介质基层(9)上表面贴合，介质基层(9)下表面与金属接地板(6)的上表面贴合。

2.根据权利要求1所述的一种倍频式微带贴片天线应变传感器，其特征在于：当检测结构应变时，接收贴片天线与被测结构相贴合，即基频辐射元(1)覆盖的金属接地板(6)下表面通过高频性能好的胶水粘合在被测结构的应变集中处上；由于该传感器与载体共形的特点，当被测结构受力形变时，接收贴片天线的尺寸也会跟着改变，形变信息通过传感器传递给外部设备，得到传感器谐振频率的漂移。

3.根据权利要求1所述的一种倍频式微带贴片天线应变传感器，其特征在于：基频辐射元(1)长度为5mm～40mm，宽度为4mm～30mm，厚度t为35μm～50μm；基频辐射元(1)通过50Ω金属馈线b(8)与肖特基二极管(3)的正极相连接，金属馈线b(8)的长度取值范围在5mm～40mm，宽度取值范围在0.1mm～3mm；单支短截线a(2)长度取值范围在0.1mm～30mm，宽度为0.1mm～3mm，用于将金属馈线b(8)与肖特基二极管(3)的输入阻抗相匹配；肖特基二极管(3)的负极与倍频辐射元(5)通过50Ω的金属馈线a(7)相连接，金属馈线a(7)的长度取值范围在5mm～40mm，宽度取值范围在0.1mm～3mm。

4.根据权利要求1所述的一种倍频式微带贴片天线应变传感器，其特征在于：介质基层(9)是高频板材材料，其长度取值在10mm～150mm，宽度取值在5mm～100mm，厚度h₁取值在0.05mm～30mm；介质基层(9)与金属接地板(6)粘结，金属接地板(6)的长宽尺寸与介质基层(9)的长宽尺寸相同；其中，单支短截线a(2)、单支短截线b(4)、倍频辐射元(5)、金属接地板(6)、金属馈线a(7)、金属馈线b(8)的厚度取值与基频辐射元(1)一致。

5.根据权利要求1所述的一种倍频式微带贴片天线应变传感器，其特征在于：基频辐射元(1)的尺寸和介质基层(9)的厚度决定着传感器的初始谐振频率，初始谐振频率越高，其传感器的灵敏度越高。

6.根据权利要求1所述的一种倍频式微带贴片天线应变传感器，其特征在于：基频辐射元(1)、单支短截线a(2)、单支短截线b(4)、倍频辐射元(5)、金属接地板(6)、金属馈线a(7)、金属馈线b(8)均为铜箔片。

7.根据权利要求1所述的一种倍频式微带贴片天线应变传感器，其特征在于：介质基层(9)为聚酰亚胺、聚酯、罗杰斯高频板；将携带谐振频率的基频信号调制到二倍频信号的肖特基二极管(3)。