本實(shí)用新型涉及天線與微波領(lǐng)域，尤其涉及一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，單純的線極化很難滿足通信要求。圓極化天線具有可接收任意極化方式的來波，且其輻射波也可被任意極化方式的天線收到，有旋向正交性，能夠抑制云雨干擾和抗多徑反射等優(yōu)點(diǎn)。

微帶圓極化天線由于結(jié)合了微帶天線和圓極化天線二者的優(yōu)點(diǎn)和特性，因此被廣泛應(yīng)用于無線應(yīng)用，如：測量、通信、衛(wèi)星、航天、全球定位系統(tǒng)和RFID系統(tǒng)等衛(wèi)星通信、遙控、遙測技術(shù)的發(fā)展。

目前在通信、測控系統(tǒng)中可以形成的微帶圓極化天線主要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式，在性能上雖各有特點(diǎn)，但均存在某種不足。

1、同軸饋電圓極化微帶天線，該形式天線具有阻抗、軸比帶寬寬的特點(diǎn)，但電路板集成化難度較大，不利于安裝。

2、切角圓極化微帶天線，該形式天線結(jié)構(gòu)簡單，輪廓低，但天線軸比、駐波帶寬小于2％。

3、外接圓極化電橋的圓極化微帶天線形式，該形式的微帶天線軸比、駐波帶寬較寬，通常其小于3dB軸比帶寬大于15％，小于2dB的駐波帶寬大于20％，但外接圓極化電橋占用空間較大、饋線冗長、差損較大，不利于天線、網(wǎng)絡(luò)一體化。

4、采用單側(cè)饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)圓極化是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且難于實(shí)現(xiàn)，因此，簡化其結(jié)構(gòu)設(shè)計成為設(shè)計的關(guān)鍵。

5、醫(yī)療檢測設(shè)備需要天線體積小，且具有定向性能，而大多數(shù)的圓極化天線不具備定向性，這是醫(yī)療檢測領(lǐng)域所亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線，解決了現(xiàn)有的圓極化貼片天線結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，集成化難度大，成本高，體積大并且不具備定向性的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線，包括：

橢圓貼片、微帶饋線、單層雙面PCB板、挖槽地板；

所述微帶饋線突出連接在所述橢圓貼片外周處；

所述挖槽地板包括挖空的橢圓槽、矩形貼片；

所述矩形貼片凹在所述橢圓槽內(nèi)；

所述橢圓槽與所述橢圓貼片形成的環(huán)縫構(gòu)成電容加載；

所述橢圓貼片和所述矩形貼片耦合短路構(gòu)成電感加載。

優(yōu)選地，

所述圓極化貼片天線的工作頻率為5.8GHz ISM頻段。

優(yōu)選地，

所述橢圓貼片的長軸a1是所述圓極化貼片天線的工作頻率所對應(yīng)波長的0.3-0.4倍，所述橢圓貼片的長軸a1和所述橢圓貼片的短軸b1軸比為1.04-1.05。

優(yōu)選地，

所述單層雙面PCB板為FR4_epoxy微波材料,相對介電常數(shù)為4-5，正切損耗為0-0.05，厚度為0-2mm，雙面覆銅板的厚度均為30-40μm，長度L1為30-35mm，寬度W1為30-50mm。

優(yōu)選地，

所述微帶饋線的輸入阻抗為50Ω，長度L2為8mm，寬度W2為1.82mm。

優(yōu)選地，

所述橢圓槽的面積大于所述橢圓貼片的面積。

優(yōu)選地，

所述橢圓槽的長軸a2為15-30mm，短軸b2為21-22mm。

優(yōu)選地，

所述矩形貼片的長度L3為10-20mm，寬度W3為1.6-2.0mm。

優(yōu)選地，

所述橢圓槽的長軸與所述微帶饋線的投影夾角為40-50度；

優(yōu)選地，

所述橢圓貼片的長軸與所述微帶饋線的夾角為40-50度。

從以上技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線，包括：橢圓貼片、微帶饋線、單層雙面PCB板、挖槽地板；其中所述微帶饋線突出連接在所述橢圓貼片外周處；所述挖槽地板包括挖空的橢圓槽、矩形貼片；所述矩形貼片凹在所述橢圓槽內(nèi)；所述橢圓槽與所述橢圓貼片形成的環(huán)縫構(gòu)成電容加載；所述橢圓貼片和所述矩形貼片耦合短路構(gòu)成電感加載。本實(shí)施例中，通過加載電容和電感的方式實(shí)現(xiàn)天線的圓極化、簡單化、小型化和定向性設(shè)計，充分發(fā)揮微帶天線和圓極化天線二者結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)和特性，天線性能較高，堅固性強(qiáng)，實(shí)用性高，而且成本低，采用單點(diǎn)饋電設(shè)計天線，結(jié)構(gòu)簡單，易于集成，與其他圓極化微帶天線比較無需外接圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)，且可形成較好的圓極化輻射效果，此外，該設(shè)計實(shí)現(xiàn)了天線與網(wǎng)絡(luò)一體化設(shè)計，可實(shí)現(xiàn)陣列天線設(shè)計，適用于要求圓極化天線的醫(yī)療檢測設(shè)備中，解決了現(xiàn)有的圓極化貼片天線結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，集成化難度大，成本高，體積大并且不具備定向性的技術(shù)問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線裝置的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線裝置的一種橢圓貼片結(jié)構(gòu)圖；

圖3本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線裝置的一種挖槽地板結(jié)構(gòu)圖；

圖4本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線裝置的回波損耗圖；

圖5本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線裝置的xz和yz截面上的增益方向圖；

圖6本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線裝置的三維增益方向圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線，用于解決現(xiàn)有的圓極化貼片天線結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，集成化難度大，成本高，體積大并且不具備定向性的技術(shù)問題。

請參照圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線，包括：

橢圓貼片1、微帶饋線2、單層雙面PCB板、挖槽地板4；

所述微帶饋線2突出連接在所述橢圓貼片1外周處；

所述挖槽地板4包括挖空的橢圓槽5、矩形貼片6；

所述矩形貼片6凹在所述橢圓槽5內(nèi)；

所述橢圓槽5與所述橢圓貼片1形成的環(huán)縫構(gòu)成電容加載；

所述橢圓貼片1和所述矩形貼片6耦合短路構(gòu)成電感加載。

進(jìn)一步地，

所述圓極化貼片天線的工作頻率為5.8GHz ISM頻段。

進(jìn)一步地，

所述橢圓貼片1的長軸a1是所述圓極化貼片天線的工作頻率所對應(yīng)波長的0.3-0.4倍，所述橢圓貼片1的長軸a1和所述橢圓貼片1的短軸b1軸比為1.04-1.05。

進(jìn)一步地，

所述單層雙面PCB板為FR4_epoxy微波材料,相對介電常數(shù)為4-5，正切損耗為0-0.05，厚度為0-2mm，雙面覆銅板的厚度均為30-40μm，長度L1為30-35mm，寬度W1為30-50mm。

進(jìn)一步地，

所述微帶饋線2的輸入阻抗為50Ω，長度L2為8mm，寬度W2為1.82mm。

進(jìn)一步地，

所述橢圓槽5的面積大于所述橢圓貼片的面積。

進(jìn)一步地，

所述橢圓槽5的長軸a2為15-30mm，短軸b2為21-22mm。

進(jìn)一步地，

所述矩形貼片6的長度L3為10-20mm，寬度W3為1.6-2.0mm。

進(jìn)一步地，

所述橢圓槽5的長軸與所述微帶饋線2的投影夾角為40-50度；

進(jìn)一步地，

所述橢圓貼片1的長軸與所述微帶饋線2的夾角為40-50度。

請參閱圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中提供的一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線，包括：

橢圓貼片1、微帶饋線2、矩形單層雙面PCB板3、挖槽地板4；

所述微帶饋線2凸起在所述橢圓貼片1外，且所述微帶饋線2與所述橢圓貼片1的橢圓周相連；

所述挖槽地板4包括挖空的橢圓槽5、矩形貼片6；

所述矩形貼片6凹在所述橢圓槽5內(nèi)；

所述橢圓槽5與所述橢圓貼片1形成的環(huán)縫構(gòu)成電容加載；

所述橢圓貼片1和所述矩形貼片6耦合短路構(gòu)成電感加載；

所述挖槽地板4為矩形；

所述挖槽地板4的長度和寬度分別和所述矩形單層雙面PCB板3的長度和寬度相同。

進(jìn)一步地，

所述圓極化貼片天線的工作頻率為5.8GHz ISM頻段。

進(jìn)一步地，

如圖2，所述橢圓貼片1天線的長軸a1是所述圓極化貼片天線的工作頻率所對應(yīng)波長的0.34倍，所述橢圓貼片1天線的長軸a1和所述橢圓貼片1天線的短軸b1軸比為1.0438。

進(jìn)一步地，

如圖2，所述矩形單層雙面PCB板3為FR4_epoxy微波材料,相對介電常數(shù)為4.4，正切損耗為0.02，厚度為1mm，雙面覆銅板的厚度均為35μm，長度L1為33.5mm，寬度W1為40mm。

進(jìn)一步地，

如圖2，所述微帶饋線2的輸入阻抗為50Ω，長度L2為8mm，寬度W2為1.82mm。

進(jìn)一步地，

所述橢圓槽5的面積大于所述橢圓貼片1的面積。

進(jìn)一步地，

所述橢圓槽5的長軸a2為22mm，短軸b2為21.07mm。

進(jìn)一步地，

如圖3，所述矩形貼片1的長度L3為15mm，寬度W3為1.85mm。

進(jìn)一步地，

所述橢圓槽5的長軸與所述微帶饋線2的投影夾角為45度；

進(jìn)一步地，

所述橢圓貼片1的長軸與所述微帶饋線2的夾角為45度。

圖1為本實(shí)用新型提供的一種用于醫(yī)療檢測的定向圓極化貼片天線的整體結(jié)構(gòu)圖。該天線由橢圓貼片1、微帶饋線2、矩形單層雙面PCB板3以及挖槽的地板4組成。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中的橢圓貼片天線結(jié)構(gòu)圖，包括橢圓貼片1和微帶饋線2以及矩形單層雙面PCB板3。

在具體實(shí)施中，橢圓貼片1的長軸與微帶饋線2的夾角為45度。橢圓貼片1的長軸a1是天線工作中心頻率所對應(yīng)波長的0.34倍，a1為17.35mm，b1為16.62mm，軸比為1.0438。微帶饋線的輸入阻抗為50Ω，長度L2為8mm，寬度W2為1.82mm。矩形單層雙面PCB板3選用FR4_epoxy微波材料，介電常數(shù)為4.4，正切損耗為0.02，厚度為1mm，雙面覆銅板的厚度均為35μm。長度L1為33.5mm，寬度W1為40mm。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中的挖槽的地板結(jié)構(gòu)圖，包括挖空的橢圓槽5和矩形貼片6。

在具體實(shí)施中，挖空的橢圓槽5的長軸與微帶饋線2的投影夾角為45度，且橢圓槽5的面積大于橢圓貼片1的面積。橢圓槽5的長軸a2為22mm，短軸b2為21.07mm。矩形貼片6的長度L3為15mm，寬度W3為1.85mm。

其中，橢圓槽5與橢圓貼片1形成的環(huán)縫構(gòu)成電容加載，橢圓貼片1和矩形貼片6耦合短路構(gòu)成電感加載，從而在工作頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)圓極化定向性輻射。

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于醫(yī)療檢測的定向圓極化貼片天線的回波損耗圖。如圖4所示，該天線的工作中心頻率為5.8GHz，工作頻帶為5.42GHz-6.32GHz，絕對帶寬達(dá)到0.9GHz，滿足寬帶天線的要求。

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于醫(yī)療檢測的定向圓極化貼片天線的電磁仿真軸比曲線圖。如圖5所示，在主輻射方向-4.5deg-21.0deg范圍內(nèi)，軸比均小于3dB，表明圓極化效果較好。

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于醫(yī)療檢測的定向圓極化貼片天線的xz和yz截面上的增益方向圖。如圖6所示，xz截面上的增益方向圖表明該天線沿z軸方向的輻射最強(qiáng)，yz截面上的增益方向圖表明該天線沿z軸和-z軸方向的輻射非常集中，從而說明所設(shè)計天線具有良好的定向輻射性能。

本實(shí)用新型公開了一種用于醫(yī)療檢測的定向圓極化貼片天線，由橢圓貼片1、微帶饋線2、矩形單層雙面PCB板3以及挖槽的地板4組成。所述矩形單層雙面PCB板3選用FR4_epoxy微波材料，所述挖槽地板4由挖空的橢圓槽5和矩形貼片6組成。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低以及寬工作頻帶等特點(diǎn)，與現(xiàn)有的圓極化微帶天線相比，該設(shè)計采用單點(diǎn)饋電、同時加載電容和電感的方式實(shí)現(xiàn)定向圓極化，且其工作于5.8GHz ISM頻段，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療檢測領(lǐng)域。

本實(shí)用新型應(yīng)用于5.8GHz ISM頻段的醫(yī)療檢測器或?qū)椛浞较蛴卸ㄏ蛞蟮膬x器設(shè)備。本實(shí)用新型提供了一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線，通過加載電容和電感的方式實(shí)現(xiàn)天線的圓極化、簡單化、小型化和定向性設(shè)計，本實(shí)用新型天線性能較高，堅固性強(qiáng)，實(shí)用性高，而且成本低，設(shè)計天線采用單點(diǎn)饋電設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，易于集成，與其他圓極化微帶天線比較無需外接圓極化饋電網(wǎng)絡(luò)，且可形成較好的圓極化輻射效果，此外，該設(shè)計實(shí)現(xiàn)了天線與網(wǎng)絡(luò)一體化設(shè)計，可實(shí)現(xiàn)陣列天線設(shè)計，適用于要求圓極化天線的醫(yī)療檢測設(shè)備中。

以上對本實(shí)用新型所提供的一種用于醫(yī)療檢測的圓極化貼片天線進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。