本发明专利技术公开了一种定向型吸收射频能量九角微带天线，包括由上到下尺寸一致且相互贴合的介质覆盖层、介质基板和接地板，其中与介质覆盖层贴合一侧的介质基板上贴附有金属天线贴片、反射器和引向器，介质基板的中部设有垂直贯穿介质基板的圆柱形金属导体，接地板上设有与圆柱形金属导体底面同心的圆孔。本发明专利技术具有更低的回波损耗、良好的阻抗匹配和驻波比以及较高的增益，从而能够高效接收环境中的射频能量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁能量接收天线
，具体涉及一种用于接收环境中射频能量的定向型吸收射频能量九角微带天线。
技术介绍
无线传感器网络具有广泛的应用价值，涉及工业、农业、水文、军事和生物医学等各个领域。当前，电池仍然是无线传感器网络的主要能量来源，但是电池的寿命、尺寸以及维护和更换费用等，在某些场合是不能忍受的，而采用环境射频能量收集技术辅以可充电电池则是其比较理想的供电方式。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种结构简单且设计合理的定向型吸收射频能量九角微带天线，该天线较其它天线而言拥有的更小的尺寸、相对较低的回拨损耗、良好的阻抗匹配和较高的增益。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，定向型吸收射频能量九角微带天线，其特征在于包括由上到下尺寸一致且相互贴合的介质覆盖层、介质基板和接地板，其中与介质覆盖层贴合一侧的介质基板上贴附有金属天线贴片、反射器和引向器，介质基板的中部设有垂直贯穿介质基板的圆柱形金属导体，接地板上设有与圆柱形金属导体底面同心的圆孔；所述介质覆盖层的材料为RogersRO6002，介电常数εr＝2.94，厚度d＝0.51mm，长度和宽度均为30mm；所述金属天线贴片的圆形覆盖面的半径为0.0877λ，其中λ＝122mm，λ为2.45GHz射频的波长，厚度为0.02mm，材料为铜，所述介质基板的材料为RogersRO6010，介电常数εr＝10.2，厚度d＝2.54mm，长度和宽度均为30mm，金属天线贴片的中心点与介质基板上表面的中心点位置一致；所述金属天线贴片的设计形状及尺寸满足如下要求，建立平面直角坐标系，将原点(0mm，0mm)作为起点，沿x轴正方向作出一条长为18mm的线段一，将线段一以点(18mm，0mm)作为旋转点逆时针旋转130°得到线段二，再沿线段二与x轴夹角为50°的方向，在坐标轴第四区间内延长到原来的2倍得到延长线段二，该延长线段二以直线为对称轴作镜面对称得到延长线段三，延长线段二和延长线段三的交点为此点在直线上，将延长线段二和延长线段三的相交线在直线两侧较短的线段部分分别删去，再次将原点(0mm，0mm)作为起点，沿x轴正方向作出一条长为2.5mm的线段，以B(2.5mm，-1.25mm)为第一个曲线的圆心，以A(2.5mm，0mm)为一端点，以B1(3.75mm，-1.25mm)为另一端点，半径r1＝1.25mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴及y轴正方向凸出的圆弧，以C(4.0625mm，-1.25mm)为第二个曲线的圆心，以B1(3.75mm，-1.25mm)为一端点，以C1(4.375mm，-1.25mm)为另一端点，半径r2＝0.3125mm，作出圆周角为180°，方向为沿y轴负方向凸出的圆弧，以D(4.6875mm，-1.25mm)为第三个曲线的圆心，以C1(4.375mm，-1.25mm)为一端点，以D1(5mm，-1.25mm)为另一端点，半径r3＝0.3125mm，作出圆周角为180°，方向为沿y轴正方向凸出的圆弧，以E(5.625mm，-1.25mm)为第四个曲线的圆心，以D1(5mm，-1.25mm)为一端点，以E1(6.25mm，-1.25mm)为另一端点，半径r4＝0.625mm，作出圆周角为180°，方向为沿y轴负方向凸出的圆弧，以F(7.5mm，-1.25mm)为第五个曲线的圆心，以E1(6.25mm，-1.25mm)为一端点，以F1(7.5mm，0mm)为另一端点，半径r5＝1.25mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴负方向及y轴正方向凸出的圆弧，以G(7.5mm，-2.5mm)为第六个曲线的圆心，以F1(7.5mm，0mm)为一端点，以G1(10mm，-2.5mm)为另一端点，半径r6＝2.5mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴及y轴正方向凸出的圆弧，以H(11.875mm，-2.5mm)为第七个曲线的圆心，以G1(10mm，-2.5mm)为一端点，以H1(13.75mm，-2.5mm)为另一端点，半径r7＝1.875mm，作出圆周角为180°，方向为向y轴负方向凸出的圆弧，以I(16.25mm，-2.5mm)为第八个曲线的圆心，以H1(13.75mm，-2.5mm)为一端点，以I1(16.25mm，0mm)为另一端点，半径r8＝2.5mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴负方向及y轴正方向凸出的圆弧，以I1(16.25mm，0mm)为一端点，b(18mm，0mm)为另一端点，作一长度为1.75mm的线段，在x轴和y轴平面内得到初始图形一，将初始图形一以直线为对称轴作镜面对称得到初始图形二，初始图形一、初始图形二、延长线段二和延长线段三合并得到旋转图形一，将旋转图形一以点为旋转点，依次顺时针旋转40°、80°、120°、160°、200°、240°、280°和320°，分别得到旋转图形二、旋转图形三、旋转图形四、旋转图形五、旋转图形六、旋转图形七、旋转图形八和旋转图形九，旋转图形一、旋转图形二、旋转图形三、旋转图形四、旋转图形五、旋转图形六、旋转图形七、旋转图形八和旋转图形九合并得到封闭图形，将封闭图形的圆形覆盖面的半径缩小到原来的0.2654倍得到所需金属天线贴片的设计形状及尺寸，按照设计形状及尺寸裁剪得到金属天线贴片；所述引向器为矩形金属条一，该矩形金属条一的长度和宽度分别为10mm和0.47mm，其长边与介质基板的上下侧边平行，短边与介质基板的左右侧边平行，中心点与介质基板上下侧边的垂直距离分别为28mm和2mm，中心点与介质基板左右侧边的垂直距离分别为15mm和15mm，所述反射器为矩形金属条二，该矩形金属条二的长度和宽度分别为18mm和0.46mm，其长边与介质基板的上下侧边平行，短边与介质基板的左右侧边平行，中心点与介质基板上下侧边的垂直距离分别为2.8mm和27.2mm，中心点与介质基板左右侧边的垂直距离分别为15mm和15mm；所述圆柱形金属导体的一端与金属天线贴片连接，圆柱形金属导体的材料为铜，其底面半径r＝0.5mm，厚度d＝2.54mm，圆柱形金属导体与金属天线贴片的连接处圆心与介质基板四条侧边的垂直距离分别为16.61mm、16.61mm、13.39mm和13.39mm，与圆柱形金属导体相对的接地板上圆孔的孔径R＝1.9mm，所述圆柱形金属导体另一端的输出接口与能量管理电路相连，该能量管理电路用于将吸收到的能量进行储存。本专利技术的技术效果为：定向型吸收射频能量九角微带天线具有更低的回波损耗、良好的阻抗匹配和驻波比以及较高的增益，从而能够高效接收环境中的射频能量。附图说明图1是金属天线贴片的结构示意图；图2是定向型吸收射频能量九角微带天线结构示意图；图3是利用HFSS天线模拟仿真软件模拟的定向型吸收射频能量九角微带天线的回波损耗图；图4是利用HFSS天线模拟仿真软件模拟的定向型吸收射频能量九角微带天线的输入阻抗图。图中：1、介质覆盖层，2、介质基板，3、接地板，4、金属天线贴片，5、反射器，6、引向器，7、圆柱形金属导体，8、圆孔。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术具体实施过程中的技术方案进行清楚、完整、具体的描述。此专利技术的核心部分是定向型吸收射频能量九角微带天线设计本文档来自技高网...
【技术保护点】
定向型吸收射频能量九角微带天线，其特征在于包括由上到下尺寸一致且相互贴合的介质覆盖层、介质基板和接地板，其中与介质覆盖层贴合一侧的介质基板上贴附有金属天线贴片、反射器和引向器，介质基板的中部设有垂直贯穿介质基板的圆柱形金属导体，接地板上设有与圆柱形金属导体底面同心的圆孔；所述介质覆盖层的材料为RogersRO6002，介电常数εr＝2.94，厚度d＝0.51mm，长度和宽度均为30mm；所述金属天线贴片的圆形覆盖面的半径为0.0877λ，其中λ＝122mm，λ为2.45GHz射频的波长，厚度为0.02mm，材料为铜，所述介质基板的材料为Rogers RO6010，介电常数εr＝10.2，厚度d＝2.54mm，长度和宽度均为30mm，金属天线贴片的中心点与介质基板上表面的中心点位置一致；所述金属天线贴片的设计形状及尺寸满足如下要求，建立平面直角坐标系，将原点(0mm，0mm)作为起点，沿x轴正方向作出一条长为18mm的线段一，将线段一以点(18mm，0mm)作为旋转点逆时针旋转130°得到线段二，再沿线段二与x轴夹角为50°的方向，在坐标轴第四区间内延长到原来的2倍得到延长线段二，该延长线段二以直线为对称轴作镜面对称得到延长线段三，延长线段二和延长线段三的交点为此点在直线上，将延长线段二和延长线段三的相交线在直线两侧较短的线段部分分别删去，再次将原点(0mm，0mm)作为起点，沿x轴正方向作出一条长为2.5mm的线段，以B(2.5mm，‑1.25mm)为第一个曲线的圆心，以A(2.5mm，0mm)为一端点，以B1(3.75mm，‑1.25mm)为另一端点，半径r1＝1.25mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴及y轴正方向凸出的圆弧，以C(4.0625mm，‑1.25mm)为第二个曲线的圆心，以B1(3.75mm，‑1.25mm)为一端点，以C1(4.375mm，‑1.25mm)为另一端点，半径r2＝0.3125mm，作出圆周角为180°，方向为沿y轴负方向凸出的圆弧，以D(4.6875mm，‑1.25mm)为第三个曲线的圆心，以C1(4.375mm，‑1.25mm)为一端点，以D1(5mm，‑1.25mm)为另一端点，半径r3＝0.3125mm，作出圆周角为180°，方向为沿y轴正方向凸出的圆弧，以E(5.625mm，‑1.25mm)为第四个曲线的圆心，以D1(5mm，‑1.25mm)为一端点，以E1(6.25mm，‑1.25mm)为另一端点，半径r4＝0.625mm，作出圆周角为180°，方向为沿y轴负方向凸出的圆弧，以F(7.5mm，‑1.25mm)为第五个曲线的圆心，以E1(6.25mm，‑1.25mm)为一端点，以F1(7.5mm，0mm)为另一端点，半径r5＝1.25mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴负方向及y轴正方向凸出的圆弧，以G(7.5mm，‑2.5mm)为第六个曲线的圆心，以F1(7.5mm，0mm)为一端点，以G1(10mm，‑2.5mm)为另一端点，半径r6＝2.5mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴及y轴正方向凸出的圆弧，以H(11.875mm，‑2.5mm)为第七个曲线的圆心，以G1(10mm，‑2.5mm)为一端点，以H1(13.75mm，‑2.5mm)为另一端点，半径r7＝1.875mm，作出圆周角为180°，方向为向y轴负方向凸出的圆弧，以I(16.25mm，‑2.5mm)为第八个曲线的圆心，以H1(13.75mm，‑2.5mm)为一端点，以I1(16.25mm，0mm)为另一端点，半径r8＝2.5mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴负方向及y轴正方向凸出的圆弧，以I1(16.25mm，0mm)为一端点，b(18mm，0mm)为另一端点，作一长度为1.75mm的线段，在x轴和y轴平面内得到初始图形一，将初始图形一以直线为对称轴作镜面对称得到初始图形二，初始图形一、初始图形二、延长线段二和延长线段三合并得到旋转图形一，将旋转图形一以点为旋转点，依次顺时针旋转40°、80°、120°、160°、200°、240°、280°和320°，分别得到旋转图形二、旋转图形三、旋转图形四、旋转图形五、旋转图形六、旋转图形七、旋转图形八和旋转图形九，旋转图形一、旋转图形二、旋转图形三、旋转图形四、旋转图形五、旋转图形六、旋转图形七、旋转图形八和旋转图形九合并得到封闭图形，将封闭图形的圆形覆盖面的半径缩小到原来的0.2654倍得到所需金属天线贴片的设计形状及尺寸，按照设计形状及尺寸裁剪得到金属天线贴片；所述引向器为矩形金属条一，该矩形金属条一的长度和宽度分别为10mm和0.47mm，其长边与介质基板的上下侧边平行，短边与介质基板的左右侧边平行，中心点与介质基板上下侧边的垂直距离分别为28mm和2mm，中心点...
【技术特征摘要】
1.定向型吸收射频能量九角微带天线，其特征在于包括由上到下尺寸一致且相互贴合的介质覆盖层、介质基板和接地板，其中与介质覆盖层贴合一侧的介质基板上贴附有金属天线贴片、反射器和引向器，介质基板的中部设有垂直贯穿介质基板的圆柱形金属导体，接地板上设有与圆柱形金属导体底面同心的圆孔；所述介质覆盖层的材料为RogersRO6002，介电常数εr＝2.94，厚度d＝0.51mm，长度和宽度均为30mm；所述金属天线贴片的圆形覆盖面的半径为0.0877λ，其中λ＝122mm，λ为2.45GHz射频的波长，厚度为0.02mm，材料为铜，所述介质基板的材料为RogersRO6010，介电常数εr＝10.2，厚度d＝2.54mm，长度和宽度均为30mm，金属天线贴片的中心点与介质基板上表面的中心点位置一致；所述金属天线贴片的设计形状及尺寸满足如下要求，建立平面直角坐标系，将原点(0mm，0mm)作为起点，沿x轴正方向作出一条长为18mm的线段一，将线段一以点(18mm，0mm)作为旋转点逆时针旋转130°得到线段二，再沿线段二与x轴夹角为50°的方向，在坐标轴第四区间内延长到原来的2倍得到延长线段二，该延长线段二以直线为对称轴作镜面对称得到延长线段三，延长线段二和延长线段三的交点为此点在直线上，将延长线段二和延长线段三的相交线在直线两侧较短的线段部分分别删去，再次将原点(0mm，0mm)作为起点，沿x轴正方向作出一条长为2.5mm的线段，以B(2.5mm，-1.25mm)为第一个曲线的圆心，以A(2.5mm，0mm)为一端点，以B1(3.75mm，-1.25mm)为另一端点，半径r1＝1.25mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴及y轴正方向凸出的圆弧，以C(4.0625mm，-1.25mm)为第二个曲线的圆心，以B1(3.75mm，-1.25mm)为一端点，以C1(4.375mm，-1.25mm)为另一端点，半径r2＝0.3125mm，作出圆周角为180°，方向为沿y轴负方向凸出的圆弧，以D(4.6875mm，-1.25mm)为第三个曲线的圆心，以C1(4.375mm，-1.25mm)为一端点，以D1(5mm，-1.25mm)为另一端点，半径r3＝0.3125mm，作出圆周角为180°，方向为沿y轴正方向凸出的圆弧，以E(5.625mm，-1.25mm)为第四个曲线的圆心，以D1(5mm，-1.25mm)为一端点，以E1(6.25mm，-1.25mm)为另一端点，半径r4＝0.625mm，作出圆周角为180°，方向为沿y轴负方向凸出的圆弧，以F(7.5mm，-1.25mm)为第五个曲线的圆心，以E1(6.25mm，-1.25mm)为一端点，以F1(7.5mm，0mm)为另一端点，半径r5＝1.25mm，作出圆周角为90°，方向为向x轴负方向及...
【专利技术属性】
技术研发人员：施艳艳，王萌，景建伟，庞家斐，马鹏飞，李小方，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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