开槽双弧状射频能量吸收微带天线制造技术

本发明专利技术公开了一种开槽双弧状射频能量吸收微带天线，其结构自上而下包括顶层辐射贴片及馈电金属微带线、介质基板和底层辐射贴片,馈电金属微带线与顶层辐射贴片均在介质基板上层,顶层辐射贴片由一大一小两个形状相同的弧状贴片组成，底层辐射贴片由传统矩形底层辐射贴片通过开槽所得,所述开槽包括一个上端槽口，两个内侧槽口和两个外侧槽口。本发明专利技术具有良好的全向性，较好的驻波比和增益，从而能够高效的从各个方向接收环境中的射频能量。

Slotted dual-arc RF energy absorbing microstrip antenna

The invention discloses a slotted dual-arc radio frequency energy absorption microstrip antenna, which consists of top radiation patch and feed metal microstrip line, dielectric substrate and bottom radiation patch from top to bottom. The feed metal microstrip line and top radiation patch are both on the upper layer of dielectric substrate. The top radiation patch consists of a large one or two arc patches with the same shape, and the bottom radiation patch is composed of the traditional one. The rectangular bottom radiation patch is obtained by grooving. The groove comprises an upper groove, two inner grooves and two outer grooves. The invention has good omnidirectionality, better standing wave ratio and gain, and can efficiently receive radio frequency energy in the environment from all directions.

【技术实现步骤摘要】
开槽双弧状射频能量吸收微带天线
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开槽双弧状射频能量吸收微带天线。
技术介绍
随着现代医疗水平的发展，无线设备在医疗应用中越来越受到重视，逐渐成为研究的热点。在监测各种生理参数(如血压、温度、葡萄糖等)时，需要在生物医学应用中使用无线系统。微带贴片天线由于其体积小、质量轻、易于制作且价格较为低廉，在这些应用中作为供能设备被广泛使用。
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开槽双弧状射频能量吸收微带天线，该天线较其它天线而言拥有更小的尺寸、较好的驻波比和全向性。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，开槽双弧状射频能量吸收微带天线，其特征在于所述微带电线自上而下包括顶层辐射贴片及馈电金属微带线、介质基板和底层辐射贴片；所述介质基板为长为37mm、宽为35mm、厚度d＝1.6mm的矩形立方体，其材料为FR4，介电常数εr＝4.4。所述顶层辐射贴片的设计及尺寸满足以下要求，该辐射贴片由一大一小两个形状相同的弧状贴片组成；所述弧状贴片所对圆心角为270°，小弧的宽度为1.2mm，大弧的宽度为2.1mm，小弧置于大弧内部。所述大弧与小弧均有三条相同的曲线构成，所述曲线由原曲线展开后对称所得。以所述介质基板下端中点为原点，以介质基板长边方向为y轴正方向建立直角坐标系，所述小弧与大弧关于y轴对称；所述小弧所对圆心的坐标为：O1(0,18.7)，两端点的坐标为：A(-5.5,24.2)、B(5.5,24.2)，两顶点坐标为：C(-8.4,18.7)、D(8.4,18.7)。所述大弧所对圆心的坐标为O2(0,21.3)，两端点的坐标为：E(-10,31.3)、F(10,31.3)，两顶点的坐标为：G(-15.4,21.3)、H(15.4,21.3)。所述馈电金属微带线为长为27.5mm、宽为3.2mm的矩形贴片，短边的中垂线与y轴重合，下端与介质基板下端相连。所述底层辐射贴片的设计尺寸满足以下要求，该辐射贴片由传统矩形底层辐射贴片通过开槽所得，所述传统矩形底层辐射贴片长为35mm，宽为14.7mm，下端与介质基板下端相连，所述开槽口包括一个上端槽口，两个内侧槽口和两个外侧槽口。所述上端槽口由一条线段和一条所述曲线围成，所述线段与所述传统矩形底层辐射贴片的上端重合，所述曲线的开口与所述传统矩形底层辐射贴片长度相同，其底端顶点I的坐标为(0,7.1)。所述内侧槽口与外侧槽口分别关于y轴对称且槽口端点皆分别位于所述传统矩形底层辐射贴片两短边上，内侧槽口由两条曲线围成，所述曲线由上述曲线通过拉伸变换所得；所述内侧槽口四端点的坐标分别为：J1(-17.5,11)、J2(17.5,11)、K1(-17.5,0.84)、K2(-17.5,0.84)，两顶点的坐标分别为：L1(-4.5,5.9)、L2(4.5,5.9)。所述外侧槽口由左侧内侧槽口与右侧内侧槽口分别向左、向右平移5mm所得，其四端点坐标坐标为：M1(-17.5,10.1)、M2(17.5,10.1)、N1(-17.5,1.7)、N2(17.5,1.7)，两顶点的坐标分别为：P1(-9.5,5.9)、P2(9.5,5.9)。附图说明图1是曲线生成过程；图2是开槽双弧状射频能量吸收微带天线顶层辐射贴及馈电金属微带线示意图；图3是开槽双弧状射频能量吸收微带天线底层辐射贴片示意图；图4是开槽双弧状射频能量吸收微带天线结构示意图；图5是开槽双弧状射频能量吸收微带天线的回波损耗图；图6是开槽双弧状射频能量吸收微带天线的3D增益图。图中：1、大弧贴片，2、小弧贴片，3、馈电金属微带线，4、介质基板上层，5、上端槽口，6、介质基板下层，7、底层辐射贴片，8、内侧槽口，9、外侧槽口，10、介质基板，11、顶层辐射单元，12、底层辐射单元。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、此专利技术的核心部分是开槽双弧状射频能量吸收微带天线设计，在微带天线设计时需要对降低回波损耗射频能量收集微带天线的金属天线贴片的尺寸，介质基板的尺寸、厚度进行理论上的估算，才能在模拟实验的时候更加快速精确的找到适合特定频率的降低回波损耗射频能量收集微带天线。所以下面以矩形微带天线为例，讲解微带天线各个数据参数的理论计算方法。贴片尺寸L×W，贴片宽度W为：在(1)式中，c为光速，f0为禁带中心频率，εr为相对介电常数。微带天线介质基板的相对有效介电常数εre为：h表示介质层厚度，为了降低表面波辐射对天线性能的影响，介质基片的厚度应该满足一下的理论计算公式：其中fu为微带天线的工作的最高频率。微带天线的等效辐射缝隙长度△L为：则微带天线贴片的长度L为：接地板的尺寸Lg×Wg满足下列理论公式Lg≥L+6h(6)Wg≥W+6h(7)矩形微带天线用的是同轴线进行馈电，当确定了矩形贴片的长度和宽度后，一般在微带天线中加入50Ω的标准阻抗。如图1-4所示，开槽双弧状射频能量吸收微带天线，其特征在于所述微带电线自上而下包括顶层辐射贴片及馈电金属微带线、介质基板和底层辐射贴片；所述介质基板为长为37mm、宽为35mm、厚度d＝1.6mm的矩形立方体，其材料为FR4，介电常数εr＝4.4。所述顶层辐射贴片的设计及尺寸满足以下要求，该辐射贴片由一大一小两个形状相同的弧状贴片组成；所述弧状贴片所对圆心角为270°，小弧的宽度为1.2mm，大弧的宽度为2.1mm，小弧置于大弧内部。所述大弧与小弧均有三条相同的曲线构成，所述曲线由原曲线展开后对称所得。以所述介质基板下端中点为原点，以介质基板长边方向为y轴正方向建立直角坐标系，所述小弧与大弧关于y轴对称；所述小弧所对圆心的坐标为：O1(0,18.7)，两端点的坐标为：A(-5.5,24.2)、B(5.5,24.2)，两顶点坐标为：C(-8.4,18.7)、D(8.4,18.7)。所述大弧所对圆心的坐标为O2(0,21.3)，两端点的坐标为：E(-10,31.3)、F(10,31.3)，两顶点的坐标为：G(-15.4,21.3)、H(15.4,21.3)。所述馈电金属微带线为长为27.5mm、宽为3.2mm的矩形贴片，短边的中垂线与y轴重合，下端与介质基板下端相连。所述底层辐射贴片的设计尺寸满足以下要求，该辐射贴片由传统矩形底层辐射贴片通过开槽所得，所述传统矩形底层辐射贴片长为35mm，宽为14.7mm，下端与介质基板下端相连，所述开槽口包括一个上端槽口，两个内侧槽口和两个外侧槽口。所述上端槽口由一条线段和一条所述曲线围成，所述线段与所述传统矩形底层辐射贴片的上端重合，所述曲线的开口与所述传统矩形底层辐射贴片长度相同，其底端顶点I的坐标为(0,7.1)。所述内侧槽口与外侧槽口分别关于y轴对称且槽口端点皆分别位于所述传统矩形底层辐射贴片两短边上，内侧槽口由两条曲线围成，所述曲线由上述曲线通过拉伸变换所得；所述内侧槽口四端点的坐标分别为：J1(-17.5,11)、J2(17.5,11)、K1(-17.5,0.84)、K2(-17.5,0.84)，两顶点的坐标分别为：L1(-4.5,5.9)、L2(4.5,5.9)。所述外侧槽口由左侧内侧槽口与右侧内侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.开槽双弧状射频能量吸收微带天线，其特征在于所述微带电线自上而下包括顶层辐射贴片及馈电金属微带线、介质基板和底层辐射贴片；所述介质基板为长为37mm、宽为35mm、厚度d＝1.6mm的矩形立方体，其材料为FR4，介电常数εr＝4.4，所述顶层辐射贴片的设计及尺寸满足以下要求，该辐射贴片由一大一小两个形状相同的弧状贴片组成；所述弧状贴片所对圆心角为270°，小弧的宽度为1.2mm，大弧的宽度为2.1mm，小弧置于大弧内部，所述大弧与小弧均有三条相同的曲线构成，所述曲线由原曲线展开后对称所得，以所述介质基板下端中点为原点，以介质基板长边方向为y轴正方向建立直角坐标系，所述小弧与大弧关于y轴对称；所述小弧所对圆心的坐标为：O1(0,18.7)，两端点的坐标为：A(‑5.5,24.2)、B(5.5,24.2)，两顶点坐标为：C(‑8.4,18.7)、D(8.4,18.7)，所述大弧所对圆心的坐标为O2(0,21.3)，两端点的坐标为：E(‑10,31.3)、F(10,31.3)，两顶点的坐标为：G(‑15.4,21.3)、H(15.4,21.3)，所述馈电金属微带线为长为27.5mm、宽为3.2mm的矩形贴片，短边的中垂线与y轴重合，下端与介质基板下端相连，所述底层辐射贴片的设计尺寸满足以下要求，该辐射贴片由传统矩形底层辐射贴片通过开槽所得，所述传统矩形底层辐射贴片长为35mm，宽为14.7mm，下端与介质基板下端相连，所述开槽口包括一个上端槽口，两个内侧槽口和两个外侧槽口，所述上端槽口由一条线段和一条所述曲线围成，所述线段与所述传统矩形底层辐射贴片的上端重合，所述曲线的开口与所述传统矩形底层辐射贴片长度相同，其底端顶点I的坐标为(0,7.1)，所述内侧槽口与外侧槽口分别关于y轴对称且槽口端点皆分别位于所述传统矩形底层辐射贴片两短边上，内侧槽口由两条曲线围成，所述曲线由上述曲线通过拉伸变换所得；所述内侧槽口四端点的坐标分别为：J1(‑17.5,11)、J2(17.5,11)、K1(‑17.5,0.84)、K2(‑17.5,0.84)，两顶点的坐标分别为：L1(‑4.5,5.9)、L2(4.5,5.9)，所述外侧槽口由左侧内侧槽口与右侧内侧槽口分别向左、向右平移5mm所得，其四端点坐标坐标为：M1(‑17.5,10.1)、M2(17.5,10.1)、N1(‑17.5,1.7)、N2(17.5,1.7)，两顶点的坐标分别为：P1(‑9.5,5.9)、P2(9.5,5.9)。...

【技术特征摘要】
1.开槽双弧状射频能量吸收微带天线，其特征在于所述微带电线自上而下包括顶层辐射贴片及馈电金属微带线、介质基板和底层辐射贴片；所述介质基板为长为37mm、宽为35mm、厚度d＝1.6mm的矩形立方体，其材料为FR4，介电常数εr＝4.4，所述顶层辐射贴片的设计及尺寸满足以下要求，该辐射贴片由一大一小两个形状相同的弧状贴片组成；所述弧状贴片所对圆心角为270°，小弧的宽度为1.2mm，大弧的宽度为2.1mm，小弧置于大弧内部，所述大弧与小弧均有三条相同的曲线构成，所述曲线由原曲线展开后对称所得，以所述介质基板下端中点为原点，以介质基板长边方向为y轴正方向建立直角坐标系，所述小弧与大弧关于y轴对称；所述小弧所对圆心的坐标为：O1(0,18.7)，两端点的坐标为：A(-5.5,24.2)、B(5.5,24.2)，两顶点坐标为：C(-8.4,18.7)、D(8.4,18.7)，所述大弧所对圆心的坐标为O2(0,21.3)，两端点的坐标为：E(-10,31.3)、F(10,31.3)，两顶点的坐标为：G(-15.4,21.3)、H(15.4,21.3)，所述馈电金属微带线为长为27.5mm、宽为3.2mm的矩形贴片，短边的中垂线与y轴重合，下端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：路飞，
申请(专利权)人：路飞，
类型：发明
国别省市：河南,41