一种用于可穿戴式无线系统的拉链天线技术方案

本发明专利技术提供一种用于用于可穿戴式无线系统的拉链天线，包括设于用于人体穿戴的物件上的拉链以及与所述拉链连接的馈电端；所述拉链的材质为金属材质；所述馈电端包括同轴接头以及设置在所述同轴接头上且与所述拉链连接的探针。本发明专利技术的用于可穿戴式无线系统的拉链天线结构精简；采用衣服上的金属拉链作为辐射体，具有一定的电磁辐射能力和方向图特性，既具有携带方便的效果，又能实现电磁能量在空中的分布(作为发射天线用)或完成从空中某区域捕获电磁信号和能量的任务(作为接收天线用)，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通讯
，具体涉及一种用于可穿戴式无线系统的拉链天线。
技术介绍
现有技术中，常见的无线系统包括雷达、通信、导航等，其天线通常是金属材质，或金属与固体介质的混合结构。在可穿戴领域，国内外近年来相关天线实现途径主要包括以下几方面：一、含银纳米线的小型化平面天线，首先使用模板将银纳米线排列为特定的图案，然后铺上一层液体聚合物，待聚合物凝固后，形成包含预期图案的弹性材料，该图案材料能构成带贴片天线的辐射组件，通过调整其形状，控制天线工作频率。二、金属钮扣或金属皮带扣天线。尺寸小，具有一定的辐射能力，对于波长较长、频率较高的系统，其电尺寸才有优势。三、标志天线。主要是以箱包、衣服上的标志(logo)作为天线实现可穿戴系统的信号辐射和接收，比如韩国2015年发表的路易威登LV形状的天线，使用具有一定导电性的材料替代原始布艺材料，加工制作LV标志，保持商标形状和尺寸不变。还有人研究使用苹果(Apple)公司的带缺口的苹果形状的结构作为天线，应用纤维质材料，也获得了一定的辐射和接收能力。四、金属材料的变形振子天线、环天线等，尺寸很小，做到系统中，跟目前主流的手机天线类似，通常比手机天线更小。现有技术中应用的天线均存在不足，具体是：布料织物天线的不足，主要是由于其导电性弱，导致辐射能力弱，辐射增益低，效率低，能量损失较大；变形振子天线和环天线，以及钮扣天线和皮带扣天线，有个共同特点是物理尺寸小，电尺寸受限，辐射方向性较弱，辐射和接收无线电能量不够集中。综上所述，急需一种结构精简、携带方便且具有一定电磁辐射能力和方向图特性的天线以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种结构精简、携带方便具有较强的电磁辐射能力和较好的方向图特性且自然可重构的用于可穿戴式无线系统的拉链天线，具体技术方案如下：一种用于可穿戴式无线系统的拉链天线，包括设于用于人体穿戴的物件上的拉链以及与所述拉链连接的馈电端；所述拉链的材质为金属材质；所述馈电端包括同轴接头以及设置在所述同轴接头上且与所述拉链连接的探针。为了达到更好的技术效果，所述馈电端还包括微带介质基板，所述同轴接头垂直贯穿所述微带介质基板设置。以上技术方案中优选的，所述微带介质基板的材质为FR-4，其介电常数为4.3，其长×宽×厚为100mm×70mm×1.2mm。以上技术方案中优选的，所述馈电端设置在所述拉链的中部、底端的顶面、底端的底面以及底端的侧面中的至少一处。以上技术方案中优选的，所述同轴接头通过插入所述拉链的方式与所述拉链进行连接，或者是所述同轴接头通过沾粘部件与所述拉链进行连接。以上技术方案中优选的，所述拉链的长度为68cm。以上技术方案中优选的，所述拉链拉合的方向为人体站立时的由下至上方向。应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：(1)本专利技术的用于可穿戴式无线系统的拉链天线包括设于用于人体穿戴的物件上的拉链以及与所述拉链连接的馈电端；所述拉链的材质为金属材质；所述馈电端包括同轴接头以及设置在所述同轴接头上且与所述拉链连接的探针。本专利技术的用于可穿戴式无线系统的拉链天线结构精简；采用衣服上的金属拉链作为辐射体，具有一定的电磁辐射能力和方向图特性，既具有无需单独安装、携带方便的效果，又能实现电磁能量在空中的分布(作为发射天线用)或具备从空中某区域捕获电磁信号和能量的功能(作为接收天线用)，实用性强。(2)本专利技术中所述馈电端还包括微带介质基板，所述同轴接头垂直贯穿所述微带介质基板设置。该微带介质基板用于进行辅助馈电；所述微带介质基板的材质为FR-4，其介电常数为4.3，其长×宽×厚为100mm×70mm×1.2mm，在实际应用时，该微带介质基板可以减小尺寸或放大尺寸或取消此部件，微带介质基板主要影响天线的前后辐射能力之比以及最大增益的具体数值，但不会引起技术指标和性能的严重降低。(3)本专利技术中所述馈电端设置在所述拉链的中部、底端的顶面、底端的底面以及底端的侧面中的至少一处，位置差别主要影响阻抗匹配性能和工作频率的高低，可满足不同的需求；所述同轴接头与所述拉链的连接方式也有多种，如插入式接触连接以及通过沾粘部件进行沾粘连接，便于安装、检修和拆卸。(4)本专利技术中所述拉链的长度为68cm，所述拉链拉合的方向为人体站立时的上下方向，可实现对人体周围的前上方空间进行覆盖，其尺寸的选择能够满足常用无线电系统的基本需求，详情是：使用前，保持拉链全拉合或对拉链由下至上或由上至下拉开某种程度，或者全部拉开，天线均具有一定的电磁辐射能力。拉链的拉合程度对于天线的阻抗匹配特性存在轻微的影响，主要影响反射系数的具体数值，而几乎不会引起工作频率漂移。而天线的辐射方向图特性与拉开程度直接相关。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例1的用于可穿戴式无线系统的拉链天线的局部结构示意图；图2为实施例1中拉链天线与单极子天线二维极坐标方向图比较；图3为实施例1中拉链拉开四分之一、拉开一半和全拉开情况下拉链天线的二维极坐标方向图；图4为信号输入馈电的激励端位于拉链端头下方时拉链天线的仿真和实测反射系数曲线；图5为信号输入馈电的激励端置于拉链右边第一个梳齿时天线的仿真和实测反射系数曲线；图6为信号输入馈电的激励端分别置于拉链左边梳齿(第一个)、右边梳齿(第一个)、拉链端头上表面和侧面时天线的反射系数实测数据；图7为拉链天线方向图的仿真计算结果与实测数据二维极坐标方向图对比；其中，1、拉链，2、馈电端，2.1、同轴接头，2.2、探针，2.3、微带介质基板。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1：参见图1(图上方的两排省略点代表此图以上部分未画出)，一种用于可穿戴式无线系统的拉链天线，包括设于用于人体穿戴的物件上的拉链1以及与拉链1连接的馈电端2。所述拉链1的材质为金属材质，即为现有技术中常规的金属拉链。所述馈电端2包括同轴接头2.1、设置在所述同轴接头2.1上且与所述拉链连接的探针2.2以及微带介质基板2.3，所述同轴接头2.1垂直贯穿所述微带介质基板2.3设置。所述微带介质基板2的材质为FR-4，其介电常数为4.3，其长Lg×宽×厚Ts为100mm×70mm×1.2mm。图1为所述馈电端2设置在所述拉链底端的底面时的示意图，还可以根据实际情况选择所述馈电端设置在所述拉链的中部、底端的顶面或底端的侧面，此处的底端具体指拉合的起始部位。所述同轴接头2.1通过插入所述拉链1的方式与所述拉链1进行连接。还可以根据实际情况采用以下连接方式：所述同轴接头2.1通过沾粘部件与所述拉链1进行连接。所述拉链1的长度为68cm，且所述拉链1拉合的方向为人体站立时的由下至上方向。所述拉链的梳齿间距、梳齿长度、拉链端头长宽和厚度等尺寸，在市场上现有服装拉链产品的参数下，数值为1mm-10mm量级，均可以获得有效的天线阻抗匹配和辐射方向性，区别在于谐振频率、反射系数、特定方向上的增益本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于可穿戴式无线系统的拉链天线，其特征在于，包括设于用于人体穿戴的物件上的拉链(1)以及与所述拉链(1)连接的馈电端(2)；所述拉链(1)的材质为金属材质；所述馈电端(2)包括同轴接头(2.1)以及设置在所述同轴接头(2.1)上且与所述拉链连接的探针(2.2)。

【技术特征摘要】
1.一种用于可穿戴式无线系统的拉链天线，其特征在于，包括设于用于人体穿戴的物件上的拉链(1)以及与所述拉链(1)连接的馈电端(2)；所述拉链(1)的材质为金属材质；所述馈电端(2)包括同轴接头(2.1)以及设置在所述同轴接头(2.1)上且与所述拉链连接的探针(2.2)。2.根据权利要求1所述的用于可穿戴式无线系统的拉链天线，其特征在于，所述馈电端(2)还包括微带介质基板(2.3)，所述同轴接头(2.1)垂直贯穿所述微带介质基板(2.3)设置。3.根据权利要求2所述的用于可穿戴式无线系统的拉链天线，其特征在于，所述微带介质基板(2)的材质为FR-4，其介电常数为4.3，其长×宽×厚为100mm×70mm×1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李高升，査淞，李岩，黄纪军，田志浩，刘继斌，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43