[发明专利]双频带双极化可穿戴中继天线

说明书

本发明公开了一种双频带双极化可穿戴中继天线，其特征是，该天线由三层金属层以及两层介质组成，中间层为天线的地面，顶部层和底部层是辐射贴片，顶部层与中间层设有第一层介质，底部层与中间层之间设有第二层介质。优点：本发明覆盖2.45GHz和5.8GHz的可穿戴应用，通过将两个辐射贴片放置在地平面的两侧，并分别设计，可以实现双波段的性能，但相互影响很小；此外，天线的双极化特性可以应用在不同的通信场景下；在我们的工作中，2.45GHz ISM带设计的圆极化属性和辐射束面向人体，用于与体内进行通信，而5.8GHz的ISM带则是采用单极子辐射模式，用于体外通信。

技术领域

本发明涉及射频天线的技术领域，特别涉及一种双波频带双极化可穿戴天线。

背景技术

移动通信技术的迅猛发展，给人们的生活带来了巨大的影响和便利。随着人们对生活质量提高的日益渴求，人体中心无线网络，这个名词逐渐进入了大家的视野。所谓的人体中心无线网络，就是以人体为中心来组建的一个无线网络，各个设备通过这个无线网络进行互联，为使用者提供某些功能和便利。同时为了不给使用者造成不便，这些设备一般而言都是分割开的功能模块，有的植入人体，有的则是可穿戴的。因此，人体中心无线网络的应用，必然会给医疗，军队装备，个人识别，导航，娱乐等行业带来不可思议的变化。

各种设备要通过这个无线网络进行互联，那么信号的发送与接收是必不可少的，而天线的作用正是如此。但是由于人体中心无线网络的特殊性，能否实现在低功率下工作非常重要，这对人体有着巨大影响，因此对于可应用于人体中心无线网络中的可穿戴天线的研究，成了当务之急。针对人体健康问题的可穿戴设备越来越受到重视。为了维持人体内植入设备与体外监测设备之间的远距离通讯，需要一个双波段的中继天线来进行能量再生。

许多研究小组已经对双波段天线进行了人体可穿戴设备的研究。例如，设计了一种基于带状线结构的纺织微带贴片天线，实现了人体通信。而在另外一种解决方案中，采用了槽线结构，进行了人体通信。然而，他们只能实现单一频段的通信。在工业科学医学(ISM)常用频段2.45GHz(2.4-2.485GHz)和5.8GHz(5.725-5.875GHz)中，有通过双层的辐射贴片实现了双频带交换，这两个波段都具有线性极化特性。但对于人体内部的非固定植入物而言，圆极化特性是首选，因为它能提供更好的抗极化失配和多径干扰的能力。因此有方案提出了一种双波段双极化天线，并在5.8GHz ISM波段实现了圆极化性能。然而，如果应用于与植入物的通信，更低的频率意味着较低的组织损耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种新型的双波段双极化可穿戴天线，覆盖2.45GHz和5.8GHz的可穿戴应用，实现双波段的性能，但相互影响很小。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双频带双极化可穿戴中继天线，其特征是，该天线由三层金属层以及两层介质组成，中间层为天线的地面用于减少辐射贴片的背向辐射以及不同频段间的相互影响，顶部层和底部层是辐射贴片分别用于天线的高频部分和低频部分频点的实现，顶部层与中间层设有第一层介质用于降低天线的谐振频率，底部层与中间层之间设有第二层介质用于降低天线的谐振频率。

进一步的，所述顶部层采用圆形辐射贴片，圆形辐射贴片圆心处设有探针，用于将微带馈线输入的能量馈至贴片，在圆心辐射贴片上以探针为圆心的圆上均匀设置若干短路针，每根短路针的半径与探针半径相同，短路针用于实现单极子天线的辐射模式，调整短路针的数量和距离中心的距离来实现5.8GHz的所需操作频率和单极子天线的辐射模式。

进一步的，所述中间层采用共面波导馈电结构，通过探针与顶部层和底部层的辐射贴片相连接。

进一步的，所述底部层采用正方形贴片，在正方形贴片的对角线上使用截断角，用于实现圆极化特性。

进一步的，所述正方形贴片上在靠近馈电端口一侧中央设有矩形突出部分，用于改善天线的阻抗匹配。