一种加载AMC结构的整体封装超薄柔性天线制造技术

本发明专利技术公开了一种加载AMC结构的整体封装超薄柔性天线，包括单极子天线、AMC结构和中间基底；单极子天线包括辐射单元一、地板一、微带馈线和基底一；AMC结构包括辐射单元二、基底二和地板二；地板一和辐射单元二分别粘合在中间基底的两面；基底一的正面印刷有辐射单元一和微带馈线，背面印刷有地板一；辐射单元一和微带馈线相连；微带馈线的底边与基底一的底边相连；地板一的底边与基底一底边连接并且共线；基底二的正面印刷有辐射单元二，背面印刷有地板二；辐射单元二的底边与基底二的底边连接并且共线。将AMC结构作为全向辐射单极子天线的背板，利用其同相反射相位特性，保持天线低剖面，增大向背离人体表面方向的辐射，提高辐射增益和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种加载AMC结构的整体封装超薄柔性天线
本专利技术涉及无线通信领域，具体为一种加载AMC结构的整体封装超薄柔性天线。
技术介绍
近年来，随着实时监测人体生理特征数据的需求增多，远程医疗技术逐渐发展起来。通过无线传输将采集到的人体生理参数，例如血压、心率、呼吸速率等，传送到终端设备进行记录和分析，由此对人体健康状态做出正确的判断。天线作为该通信过程中的重要器件，应该具备高增益、高辐射效率等稳定优良的辐射特性。由于人体组织为一种高介电常数、高损耗的材质，当天线靠近人体工作时，两者会产生相互影响，一方面人体对天线产生影响，造成天线工作性能的恶化，另一方面天线辐射的电磁波会危害人体健康。AMC(人工磁导体，ArtificialMagneticConductor)结构作为一种屏蔽结构可以实现天线在人体表面正常通信，减少人体与天线之间的相互影响。由于人体组织(例如胳膊)皮肤表层并不处于平面状态，具有一定弧度，需要天线具备弯曲特性，能与人体共形。另外，天线加载AMC结构，两者中间需要支撑，现有技术中均采用泡沫(例如KushAgarwal等在文献《WearableAMCBackedNear-EndfireAntennaforOn-BodyCommunicationsonLatexSubstrate》中)，泡沫材质不易集成，造成天线整体剖面高度较大，不能满足天线的低剖面整体封装设计。综上所述，设计一种以柔性材料为基底，加载AMC结构的整体封装超薄柔性天线至关重要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种加载AMC结构的整体封装超薄柔性天线。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种加载AMC结构的整体封装超薄柔性天线，其特征在于该天线包括单极子天线、AMC结构和中间基底；所述单极子天线和AMC结构分别粘合在中间基底的两面；所述单极子天线包括辐射单元一、地板一、微带馈线和基底一；所述AMC结构包括辐射单元二、基底二和地板二；所述地板一和辐射单元二分别粘合在中间基底的两面；所述基底一的正面印刷有辐射单元一和微带馈线，背面印刷有地板一；所述辐射单元一和微带馈线相连；微带馈线的底边与基底一的底边相连；地板一的底边与基底一底边连接并且共线；所述基底二的正面印刷有辐射单元二，背面印刷有地板二；辐射单元二的底边与基底二的底边连接并且共线。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)本天线由单极子天线、AMC结构和支撑两者的中间基底组成。单极子天线是一种全向天线，能够向空间各个方向辐射电磁波。将AMC结构作为单极子天线的背板，利用AMC结构的同相反射相位特性，保持天线低剖面的同时，降低高介电损耗的人体组织对天线辐射性能的影响，同时增大天线向背离人体表面方向的辐射，减少单极子的背向辐射即对人体的辐射，将全向辐射变成定向辐射，实现天线在人体表面的定向传输，提高辐射增益和辐射效率。(2)通过调节单极子天线的中心贴片、上贴片、左贴片和右贴片的宽度，使单极子天线工作频段在2.45GHz附近。通过调节AMC结构的辐射单元和基底的厚度，改变其等效电感和电容，进而改变其工作频率，使其在2.45GHz频率附近范围内对入射波产生同相反射，实现在谐振频率2.45GHz处的反射相位为0°。(3)单极子天线与AMC结构之间不再采用泡沫进行隔绝，而是利用和单极子天线与AMC结构一样的基底材料进行填充，消除了空气间隙，减小单极子天线与AMC结构之间的间隙(可减小到2mm)，有效降低了天线的剖面高度(剖面高度降至4.14mm)，同时将单极子天线和AMC结构设计成相同尺寸，有利于整体封装的实现，便于天线在可穿戴设备上的集成和安装。(4)单极子天线和AMC结构均不再使用传统的FR-4等硬质基板，而是采用聚四氟乙烯为基底材料，可以直接贴敷于人体表面，与人体很好地共形。(5)经计算得到1g和10g人体组织吸收天线辐射电磁波的最大比吸收率(SpecificAbsorptionRate,SAR)值分别为1.293W/Kg和0.5934W/Kg，该值远远小于美国联邦通信委员会(FCC)和国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)制定的标准，符合人体安全通信要求。而未加载AMC结构的单极子天线，1g和10g人体组织吸收天线辐射电磁波的最大SAR值分别为13W/Kg和7.909W/Kg，该值均超出了FCC和ICNIRP标准，不符合人体安全通信要求。附图说明图1为本专利技术一种实施例的天线整体结构主视示意图。图2为本专利技术一种实施例的天线整体结构左视示意图。图3为本专利技术一种实施例的单极子天线主视示意图。图4为本专利技术一种实施例的单极子天线后视示意图。图5为本专利技术一种实施例的单极子天线左视示意图。图6为本专利技术一种实施例的AMC结构主视示意图。图7为本专利技术一种实施例的AMC结构左视示意图。图8为本专利技术一种实施例的天线在自由空间的回波损耗S11曲线图；图9为本专利技术一种实施例的天线在自由空间的E面辐射方向图；图10为本专利技术一种实施例的天线在自由空间的H面辐射方向图；图11为本专利技术一种实施例的天线在自由空间沿y轴弯曲，弯曲半径r由30mm变为120mm，步长为10mm时，天线的回波损耗S11曲线图；图12为本专利技术一种实施例的天线在自由空间沿y轴弯曲，弯曲半径r由30mm变为120mm，步长为10mm时，在2.45GHz中的E面辐射方向图；图13为本专利技术一种实施例的天线在自由空间沿y轴弯曲，弯曲半径r由30mm变为120mm，步长为10mm时，在2.45GHz中的H面辐射方向图；图14为本专利技术一种实施例的天线与单极子天线在2.45GHz时在人体表面的回波损耗S11曲线图；图15为本专利技术一种实施例的天线与单极子天线在2.45GHz时在人体表面的E面辐射方向图；图16为本专利技术一种实施例的天线与单极子天线在2.45GHz时在人体表面的H面辐射方向图；图17为本专利技术一种实施例的利用矢量网络分析仪测试天线回波损耗S11结果图；图18为本专利技术一种实施例的单极子天线在2.45GHz时在自由空间的回波损耗S11图；图19为本专利技术一种实施例的单极子天线在2.45GHz时在自由空间的E面辐射方向图；图20为本专利技术一种实施例的单极子天线在2.45GHz时在自由空间的H面辐射方向图；图21为本专利技术一种实施例的AMC结构的反射相位图；图22为本专利技术一种实施例的天线实物图。图中：1、辐射单元一；2、地板一；、3、微带馈线；4、基底一；5、辐射单元二；6、基底二；7、地板二；8、中间基底；11、中心贴片；12、上贴片；13、左贴片；14、右贴片；51、左上贴片；52、右上贴片；53、底部贴片；具体实施方式下面给出本专利技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本专利技术提供了一种加载AMC结构的整体封装超薄柔性天线(简称天线，参见图1-7)，其特征在于该天线包括单极子天线、AMC结构和中间基底8；所述单极子天线和AMC结构分别粘合在中间基底8的两面；所述单极子天线包括辐射单元一1、地板一2、微带馈线3和基底一4；所述AMC结构包括辐射单元二5、基底二6和地板二7；所述地板一2和辐射单元二5分别粘合在中间基底8的两面；所述基底一4的正面印刷有辐射单元一1和微带馈线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加载AMC结构的整体封装超薄柔性天线，其特征在于该天线包括单极子天线、AMC结构和中间基底；所述单极子天线和AMC结构分别粘合在中间基底的两面；所述单极子天线包括辐射单元一、地板一、微带馈线和基底一；所述AMC结构包括辐射单元二、基底二和地板二；所述地板一和辐射单元二分别粘合在中间基底的两面；所述基底一的正面印刷有辐射单元一和微带馈线，背面印刷有地板一；所述辐射单元一和微带馈线相连；微带馈线的底边与基底一的底边相连；地板一的底边与基底一底边连接并且共线；所述基底二的正面印刷有辐射单元二，背面印刷有地板二；辐射单元二的底边与基底二的底边连接并且共线。

【技术特征摘要】
1.一种加载AMC结构的整体封装超薄柔性天线，其特征在于该天线包括单极子天线、AMC结构和中间基底；所述单极子天线和AMC结构分别粘合在中间基底的两面；所述单极子天线包括辐射单元一、地板一、微带馈线和基底一；所述AMC结构包括辐射单元二、基底二和地板二；所述地板一和辐射单元二分别粘合在中间基底的两面；所述基底一的正面印刷有辐射单元一和微带馈线，背面印刷有地板一；所述辐射单元一和微带馈线相连；微带馈线的底边与基底一的底边相连；地板一的底边与基底一底边连接并且共线；所述基底二的正面印刷有辐射单元二，背面印刷有地板二；辐射单元二的底边与基底二的底边连接并且共线。2.根据权利要求1所述的加载AMC结构的整体封装超薄柔性天线，其特征在于地板二、基底一和基底二的尺寸相同；中间基底的厚度为基底一和基底二的两倍，长宽与基底一和基底二相同；地板一的长度与基底一的长度相同，宽度与微带馈线的宽度相同；辐射单元一、微带馈线、地板一、辐射单元二和地板二的厚度相同。3.根据权利要求1所述的加载AMC结构的整体封装超薄柔性天线，其特征在于所述辐射单元一由中心贴片、上贴片、左贴片和右贴片组成；所述上贴片、左贴片和右贴片分别连接在中心贴片的顶边、左侧边和右侧边上；中心贴片的底边与微带馈线相连；中心贴片中间开槽，形成矩形环结构；辐射单元二由左上贴片、右上贴片和底部贴片组成；左上贴片、右上贴片和底部贴片相互均不连接；左上贴片和右上贴片分别位...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蒙军，杨泽，马平，吴旭景，郑宏兴，李尔平，王霞，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12