應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線，該天線包括介質(zhì)基片(1)、位于介質(zhì)基片(1)上下表面的環(huán)狀間斷貼片(2)、位于介質(zhì)基片(1)上表面中心的圓形貼片(3)，位于介質(zhì)基片(1)下表面中心的接地板(4)、同軸探針(5)；其中，同軸探針(5)的外導(dǎo)體與接地板(4)端接，同軸探針(5)內(nèi)導(dǎo)體的一端穿過介質(zhì)基片(1)接圓形貼片(3)，另一端從接地板(4)接出，采用同軸探針饋電；圓形貼片(3)與環(huán)狀間斷貼片(2)接地板(4)同圓心。該天線結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小、具有低剖面，并能同時實現(xiàn)全向和單向兩種形式的輻射方向圖功能。
【專利說明】應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線。屬于無線通訊設(shè)備制造的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，人體通信系統(tǒng)受到廣泛關(guān)注。在人體通信系統(tǒng)中，所有的終端設(shè)備分別位于人體的表面或人體內(nèi)部。為了能夠有效工作，上述終端必須能同時建立三種通信鏈路:人體表面與外部通信系統(tǒng)間的鏈路、人體表面間的通信鏈路、人體表面與人體內(nèi)部的通信鏈路。因此，上述三種通信鏈路就需要有與之功能相適應(yīng)的輻射方向圖。如，人體表面與外部通信系統(tǒng)間的鏈路就需要具有單向(與人體表面垂直并向外)的輻射方向圖；而人體表面間的通信鏈路則需要沿人體表面全向的輻射方向圖。終端設(shè)備能同時實現(xiàn)上述輻射方向圖正是所希望的，但目前對這方面的研究較少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線，該天線結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小、具有低剖面，并能同時實現(xiàn)全向和單向兩種形式的輻射方向圖功能。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明提出的是一種應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線，該天線包括介質(zhì)基片、位于介質(zhì)基片上下表面的環(huán)狀間斷貼片、位于介質(zhì)基片上表面中心的圓形貼片，位于介質(zhì)基片下表面中心的接地板、同軸探針；其中，同軸探針的外導(dǎo)體與接地板端接，同軸探針內(nèi)導(dǎo)體的一端穿過介質(zhì)基片接圓形貼片，另一端從接地板接出，采用同軸探針饋電；圓形貼片與環(huán)狀間斷貼片接地板同圓心。
[0005]所述的環(huán)狀間斷貼片的內(nèi)半徑4與外半徑巧的比，即4:4= 1:1.2
[0006]環(huán)狀間斷貼片由多個環(huán)狀貼片沿圓環(huán)周期分布構(gòu)成。
[0007]上下表面的環(huán)狀間斷貼片沿周向相差半個周期。
[0008]有益效果:與已有的可實現(xiàn)全向輻射方向圖的單極振子類或其變形天線相比，本發(fā)明的可實現(xiàn)人體通信系統(tǒng)的雙頻雙極化天線，縱向尺寸只有前者的1/20 ；其次，圓形貼片位于環(huán)狀間斷貼片中心使得結(jié)構(gòu)更加緊湊；再者由于環(huán)狀間斷貼片激勵的是水平極化，而圓形貼片激勵的是垂直極化，因此兩端口間的隔離得到改善。印刷與介質(zhì)基片上下表面的環(huán)狀間斷貼片通過在周向上錯開半個周期從而構(gòu)成具有磁導(dǎo)率為負(fù)的傳輸線。由此傳輸線構(gòu)成的環(huán)狀間斷貼片周向電流更加均勻，克服了普通環(huán)天線電流不均勻的缺點，從而實現(xiàn)水平面全向方向圖。本發(fā)明通過激勵不同的模式從而能同時實現(xiàn)全向和單向兩種形式的輻射方向圖功能，滿足人體通信系統(tǒng)的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明提供的應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本發(fā)明提供的應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線的總體結(jié)構(gòu)的頂視圖；
[0011]圖3是本發(fā)明提供的應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線的總體結(jié)構(gòu)的底視圖；
[0012]圖4是本發(fā)明提供的用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線在設(shè)計頻率4=2.46！！2上水平面方向圖；
[0013]圖5是本發(fā)明提供的應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線在設(shè)計頻率=5.86112上垂直面的乂02面方向圖；
[0014]圖6是本發(fā)明提供的應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線在設(shè)計頻率=5.86112上垂直面的102面方向圖；
[0015]圖7是本發(fā)明提供的應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線的兩端口回波損耗圖；
[0016]圖8是本發(fā)明提供的應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線的兩端口隔離圖；
[0017]以上的圖中有:介質(zhì)基板1、環(huán)形間斷貼片2、圓形貼片3、接地板4、同軸探針5。其中1-,分別為環(huán)形間斷貼片的內(nèi)外半徑，為圓形貼片的半徑，為圓形接地板的半徑，^為環(huán)狀間斷貼片一個周期里金屬部分的張角，13為環(huán)狀間斷貼片一個周期的張角。

【具體實施方式】
[0018]下面將參照附圖對本發(fā)明進行說明。
[0019]本發(fā)明提供的一種應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的同時具有全向和定向輻射方向圖的雙頻雙極化天線，該天線包括介質(zhì)基片1、位于介質(zhì)基片1上下表面的環(huán)狀間斷貼片2、位于介質(zhì)基片1上表面中心的圓形貼片3，位于介質(zhì)基片1下表面中心的接地板4、同軸探針5 ；其中，同軸探針5的外導(dǎo)體與接地板4端接，同軸探針(5)內(nèi)導(dǎo)體的一端穿過介質(zhì)基片1接圓形貼片3，另一端從接地板4接出，采用同軸探針饋電；圓形貼片3與環(huán)狀間斷貼片2接地板4同圓心。
[0020]其中，圓形貼片與環(huán)狀間斷貼片、接地板同心。環(huán)狀間斷貼片的內(nèi)外半徑滿足一定的條件，(1-,+1-,)/2約為設(shè)計工作波長的1/8。參見圖1和圖2
[0021]參見圖3?圖8為本發(fā)明提供的應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線的性能曲線。圖3-圖6分別為用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線在設(shè)計的兩中心頻率的水平面和垂直面方向圖；圖7，圖8為用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線兩端口的回波損耗與隔離；上述曲線是在上述給定條件下得出的，若改變結(jié)構(gòu)參數(shù)等也可以與之相似的曲線。曲線通過計算機模擬仿真得到，可選用的仿真軟件有如八1180代公司的冊33、031'公司的81:11(110 031'等高頻仿真軟件。
[0022]本發(fā)明可延拓涵蓋:應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線采用非探針的其他方式饋電。其次，當(dāng)選取可穿戴的編織物作為介質(zhì)基片時，上述參數(shù)作適當(dāng)調(diào)整即可。
[0023]便于說明各結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計過程，以下表述基于給定的結(jié)構(gòu)參數(shù)，但這并不失一般性。給定參數(shù):介質(zhì)基片的厚度1: = 1.5臟，環(huán)狀間斷貼片的內(nèi)外半徑= 15臟，巧=20皿，環(huán)狀間斷貼片一個周期的張角13 =60度，環(huán)狀間斷貼片一個周期里金屬部分的張角
0= 56度。兩中心工作頻率4 = 2.46112, = 5.8詘2。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不以上述實施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線，其特征在于該天線包括介質(zhì)基片(I)、位于介質(zhì)基片(I)上下表面的環(huán)狀間斷貼片(2)、位于介質(zhì)基片(I)上表面中心的圓形貼片(3)，位于介質(zhì)基片(I)下表面中心的接地板(4)、同軸探針(5);其中，同軸探針(5)的外導(dǎo)體與接地板(4)端接，同軸探針(5)內(nèi)導(dǎo)體的一端穿過介質(zhì)基片(I)接圓形貼片(3)，另一端從接地板(4)接出，采用同軸探針饋電；圓形貼片(3)與環(huán)狀間斷貼片(2)接地板⑷同圓心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線，其特征在于:所述的環(huán)狀間斷貼片⑵的內(nèi)半徑匕與外半徑rb的比，gPra:rb= 1:1.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線，其特征在于:環(huán)狀間斷貼片(2)由多個環(huán)狀貼片沿圓環(huán)周期分布構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于人體通信系統(tǒng)的多功能雙頻雙極化天線，其特征在于:上下表面的環(huán)狀間斷貼片(2)沿周向相差半個周期。
【文檔編號】H01Q21/24GK104362433SQ201410642587
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】劉震國, 朱田中 申請人:東南大學(xué)