[发明专利]一种基于柔性天线的传感器阵列

说明书

本发明的一种基于柔性天线的传感器阵列，包括柔性衬底、柔性天线单元阵列、以及与柔性天线单元连接的传输线；柔性天线单元位于柔性衬底表面，与柔性衬底之间通过导电银胶连接。材料基底为柔性材料，可以承受弯折等形变，不易损坏。本发明可用于监测脉搏信号，辅助织物编织，辅助鞋底生产制造，监测身体健康状况，具有智能化和舒适化的优点，易于推广。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种基于柔性天线的传感器阵列。

背景技术

材料科学和高分子化学的不断突破使得电子器件逐渐向着柔性化的方向发展。随着技术的不断成熟，柔性电子器件在多个细分领域包括显示计算、医疗健康、人机交互、体域网、物联网等方面有着很大的应用潜力。

作为实现功能的重要部件，柔性传感器是柔性电子研究的重中之重。一般来说，柔性传感器有三种主要的实现途径：电阻式，电容式和压电式。通过微观结构的受压变形，可以实现传感器电阻随表面压力改变而改变的规律性变化。使用六边形的金属网状结构可以使得其在三个方向上受力发生电阻阻值的变化。电容型传感器通过构建三层不同的结构实现间距对于电导值的影响。

柔性天线也是柔性电子领域中的焦点之一。其具有剖面薄、体积小、重量轻等优势。但天线与载体共形时难免会产生形变，其对天线的吸收波谱会产生影响。如果能够从这种影响推断出天线的形变量等信息，将会有很大的利用价值。例如可以应用于织物夹层中来监测织物形变；也可以置于鞋底中通过不断进行步行测试来辅助设计鞋底。

国内外对于柔性天线有很多成熟的研究，如，已设计出较大增益的贴片天线。还使用纳米银纤维材料实现了高性能、高透光率的天线。虽然人们对于贴片天线的了解越发的深入，但还是缺乏针对这方面的系统性研究。

在专利方面，袁涛等人发明了一种柔性天线装置，可以将柔性天线通过定位柱的方式固定于壳体表面，实现大范围得信号接收，但其没有考虑发热时形变产生的波谱干扰。

南通大学的王强等人发明了一款臂章式可调柔性天线装置，其使用时通过将辐射单元拉伸来实现对频率的调整，但其体积较大且表面为硬质材料，不适于隐藏携带。

南京邮电大学的陈董等人发明了一款毫米波柔性天线阵，其提高了天线的可弯折性，解决了天线与设备之间共形的问题。但其忽略了天线弯折对吸收波谱的影响，会产生一系列的误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题提供一种基于柔性天线开发的传感器阵列，通过对传感器阵列电信号的测量，从而推断出传感器阵列形变的位置及形变大小。

本发明的一种基于柔性天线的传感器阵列，包括柔性衬底、柔性天线单元阵列、以及与柔性天线单元连接的传输线；柔性天线单元位于柔性衬底表面，与柔性衬底之间通过导电银胶连接。柔性天线单元通过银纳米墨水打印技术形成在衬底表面。衬底采用PET薄膜和铜衬底复合材质。

进一步的，所述柔性天线单元分别沿纵向和横向设置在衬底上，传输线与柔性天线单元连接。其中每个柔性天线单元都有相应的编号，每根传输线的编号与其相连接的柔性天线单元的编号相同。

进一步的，所述柔性天线单元为矩形结构，沿矩形结构的一条边开设两个相同的矩形缺口，两个矩形缺口之间为齿状结构，柔性天线单元为轴对称结构，两个矩形缺口关于对称轴对称，传输线与齿状结构连接，用于信号引出。

有益效果：

(1)本设计采用柔性天线阵列，可以分块检测信号。

(2)材料基底为柔性材料，可以承受弯折等形变，不易损坏。

(3)天线形状较为常规，制作工艺简单。

(4)按照本发明设计制作的柔性天线传感器，具有灵敏度高、稳定性好和简单紧凑等优点。