[发明专利]一种胶囊天线

说明书

本发明公开了一种胶囊天线，包括上下介质板、金属柱、金属罩、聚酰亚胺外壳、金属条带和馈电金属探针；金属柱嵌入上下介质板中央，金属罩设于上层介质板的顶面，下层介质板底面覆盖有环形金属层；聚酰亚胺外壳具备生物相容性，外部与人体组织直接接触；金属条带紧贴于外壳内壁，与下层介质板底面的环形金属层形成外部金属环，该金属环与金属柱、金属罩之间形成一个缝隙天线结构。金属柱作为电池的载体，可屏蔽电池对天线性能的影响。无线内窥镜系统的电子元器件设于金属罩内，同样避免了对天线辐射性能的影响。馈电端口位于金属罩顶端，一端与金属罩连接，另一端与聚酰亚胺外壳内部的金属条带连接，从而激励起一个半波长谐振的缝隙天线。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种胶囊天线，适用于无线内窥镜系统，可用于医疗监测技术领域。

背景技术

传统的内窥镜系统为有线装置，通过柔性线缆连接并通过口腔伸入人体内部，给医疗监测、成像及诊断等带来极大的不便。最近几年，一些科研工作者提出了各类适用于无线内窥镜系统的胶囊天线。

2009年，Phillip M.Izdebski、Harish Rajagopalan和Yahya Rahmat-Samii在IEEE Transactions on Antennas and Propagation期刊上发表“Conformal IngestibleCapsule Antenna:ANovel Chandelier Meandered Design”，提出适用于胶囊的蜿蜒偶极子天线，此天线主要利用偏离结构中心的馈电方式改善匹配，但改善后的带宽仍然非常窄，在实际应用中容易造成频率偏移，导致系统性能不稳定。2017年，Rupam Das和HyoungsukYoo在IEEE Transactions on Antennas and Propagation期刊上发表“A WidebandCircularly Polarized Conformal Endoscopic Antenna System for High-Speed DataTransfer”，提出用于胶囊的宽带圆极化天线，但此胶囊系统为电池预留的空间偏小，当电池增大后会影响附近的天线性能。另外，该天线不是全向辐射，在实际应用中对外部接收天线的摆放位置要求过高。

发明内容

为了解决现有技术中天线带宽窄、电池及电子元器件对天线性能有影响以及并非全向辐射等技术问题，本发明提出一种胶囊天线，具有性能稳定的特点，通过结构辐射单元的一体化设计，将实际应用中的电池、电子元器件置于金属罩和金属柱内部，从而屏蔽了它们对天线性能带来的负面影响。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种胶囊天线，包括外壳，设于外壳内的上层介质板、下层介质板、金属罩、金属柱、金属条带和馈电金属探针；

所述上层介质板和下层介质板相对设置，二者对应位置处均设有贯通孔；所述下层介质板上远离上层介质板的一侧设有环形金属层；

所述金属柱嵌入在上层介质板和下层介质板上的贯通孔内，其顶部与金属罩的圆形底面电连接，其底部与下层介质板底面的环形金属层电连接；

所述金属条带贴设于外壳的内壁上，其两端分别与所述环形金属层电连接，形成金属环，所述金属环与金属柱和金属罩共同形成缝隙结构；

所述馈电金属探针的一端与金属罩电连接，另一端与金属条带电连接。

进一步地，所述外壳呈胶囊型，所述上层介质板和下层介质板分别位于外壳内两侧半球体与圆柱体的连接处。

进一步地，所述金属条带包括第一金属条带、第二金属条带和第三金属条带；

所述第一金属条带贴设于外壳顶部的内壁上；

所述第二金属条带和第三金属条带均贴设于外壳侧部的内壁上，二者的顶端分别与第一金属条的两端电连接，底端分别与所述环形金属层电连接；