一种胶囊内窥镜及其用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线制造技术

本申请公开一种胶囊内窥镜及其用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，包括：天线辐射单元、金属底板和同轴馈电探针；天线辐射单元呈半球形形状，在天线辐射单元外侧开孔，同轴馈电探针通过天线辐射单元上的开孔进入天线内部，在金属底板上除在同轴馈电探针与金属底板的接触位置及其边缘位置不镀银外的其他位置镀银。本申请将新型介质谐振器天线应用于胶囊内窥镜中能够提高胶囊天线效率，使用探针馈电方式和半球形介质谐振器实现天线小型化，增大胶囊内部的净空，提高放置其它设备空间的同时降低部件之间的电磁干扰，实现数据的有效传输。

【技术实现步骤摘要】
一种胶囊内窥镜及其用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线
本申请涉及体内通信
，尤其涉及一种胶囊内窥镜及其用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线。
技术介绍
无线胶囊内窥镜系统要建立体内与体外之间可靠的通信，在很大程度上取决于胶囊内部的天线性能好坏。胶囊在人体内的位置和方向具有不确定性，并且胶囊内部的空间有限，还需要容纳其他电子元器件：收发机、电池、LED灯、摄像头等。所以天线设计需要考虑上述诸多因素：人体组织的有耗色散特性、电磁兼容问题、小型化等。植入式设备作为移动医疗的一个重要组成部分，但由于人体复杂的组织和电磁环境，因此其中一些关键性技术需要得以解决：传统天线如微带天线等，因为存在高频金属欧姆损耗比较高、低频天线物理尺寸比较大的缺点，所以目前已经无法满足胶囊天线的小尺寸(无线胶囊内窥镜系统包裹成的胶囊，医疗频段范围内减小天线的尺寸至0.8ⅹ0.5ⅹ0.5cm)、宽频带、低损耗(人体属于吸波材料，电磁场在穿透人体过程中会有很大损失)的实际迫切需求，因此胶囊天线无法采用传统的天线材质。
技术实现思路
本申请提供了一种用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，包括：天线辐射单元、金属底板和同轴馈电探针；天线辐射单元呈半球形形状，在天线辐射单元外侧开孔，同轴馈电探针通过天线辐射单元上的开孔进入天线内部，在金属底板上除在同轴馈电探针与金属底板的接触位置及其边缘位置不镀银外的其他位置镀银。如上所述的用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，其中，所述介质谐振器天线的半径r＝5.35mm，天线球心距离同轴馈电探针中心位置的长度为d＝3.6mm，通过调整同轴馈电探针的长度实现对阻抗水平的调节，具体选择同轴馈电探针的长度l＝2.2mm。如上所述的用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，其中，所述介质谐振器天线工作在5.8GHz频率下，中间内置电池，同轴馈电探针激励起介质谐振器的模，像电偶极子一样辐射，镀银金属底板呈圆形，像磁偶极子一样辐射。如上所述的用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，其中，电偶极子的E面为倒8字形，H面为圆形，即电磁波在x-y面上朝四周均匀传播，磁偶极子的E面为圆形，H面为倒8字形，即电磁波在x-z面上朝四周均匀传播；由此磁偶极子和电偶极子相互垂直，正交形成准各向同性天线。如上所述的用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，其中，所述介质谐振器天线通过选择不同介电常数的材料实现对天线尺寸和带宽的控制。如上所述的用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，其中，所述介质谐振器天线使用介电常数为19.984，损耗角正切tanδ<0.0001的钛镁K20电介质陶瓷制成。如上所述的用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，其中，所述谐振器形状和馈电方式根据胶囊形状和尺寸要求进行设定。本申请还提供一种胶囊内窥镜，包括胶囊壳体，在胶囊壳体内包括设置有电气元件和嵌套在胶囊壳体两端且与胶囊壳体形成共形结构的上述任一项所述的介质谐振器天线。如上所述的胶囊内窥镜，其中，所述介质谐振器天线呈半球形形状，且整个天线共形嵌套在胶囊内窥镜两端外壳内。如上所述的胶囊内窥镜，其中，所述胶囊壳体的厚度为0.01mm。本申请实现的有益效果如下：本申请将新型介质谐振器天线应用于胶囊内窥镜中能够提高胶囊天线效率，使用探针馈电方式和半球形介质谐振器实现天线小型化，增大胶囊内部的净空，提高放置其它设备空间的同时降低部件之间的电磁干扰，实现数据的有效传输。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的一种胶囊内窥镜内部构造示意图；图2是本申请实施例提供的一种用于胶囊内窥镜的具有共形结构介质谐振器天线的示意图；图3是本申请实施例提供的一种用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线在不同探头长度下S11曲图；图4是本申请实施例提供的一种用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线胶囊厚度a为0.01mm下不同间隔g下的S示意图；图5一种用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线的模拟胃与猪肉测试的S参数的比较图；图6(a)是本申请实施例提供的一种用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线的工作在5.8GHz的模拟电流在地平面上的分布图；图6(b)是本申请实施例提供的一种用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线的在5.8GHz的作用下DRA内部的电场方向图；图7是本申请实施例提供的一种用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线的自由空间在x-z平面、y-z平面和x-y平面上的辐射模式；图8是本申请实施例提供的一种用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线放置于猪肉中测试的方向图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1所示的一种胶囊内窥镜，包括胶囊壳体1，所述胶囊壳体1的厚度为0.01mm，在胶囊壳体1内包括设置有电气元件2和嵌套在胶囊壳体1两端且与胶囊壳体1形成共形结构的介质谐振器天线3，以此充分利用胶囊2的内空间。图2为用于胶囊内窥镜的具有共形结构介质谐振器天线的示意图，如图2所示，所述介质谐振器天线呈半球形形状，且整个天线共形嵌套在胶囊内窥镜两端外壳内，所述介质谐振器天线半径r为5.35mm，通过选择不同介电常数的材料，使得天线尺寸和带宽可灵活控制，通过除地面以外的整个谐振器表面辐射，且没有导体和表面波损耗，因而具有较宽的阻抗带宽(取εr＝10，可获取约10％的阻抗带宽)和较高的辐射效率(大于等90％)；优选地，本申请提供的介质谐振器天线是使用介电常数为19.984，损耗角正切tanδ<0.0001的钛镁K20电介质陶瓷制成的，谐振器形状和馈电方式灵活多样，可以满足胶囊天线对于形状和尺寸的要求。如图2所示，所述介质谐振器天线3包括天线辐射单元31、金属底板32和同轴馈电探针33；天线辐射单元31在外侧与胶囊两端形成半球曲面结构，在天线辐射单元31外侧开孔，同轴馈电探针33通过天线辐射单元31上的开孔进入天线内部，在金属底板32上除在同轴馈电探针33与金属底板32的接触位置及其边缘位置不镀银外的其他位置镀银；其中，同轴馈电探针33与金属底板32的接触位置及其边缘位置不镀银是为了防止短路；优选地，所述介质谐振器天线的半径r＝5.35mm，天线球心距离同轴馈电探针中心位置的长度为d＝3.6mm，同轴馈电探针的长度可以根据需要进行设定，优选采用长度l＝2.2mm的探针；其中，天线尺寸结构以及胶囊内部金属对天线的反射系数具有重要的影响；图3分析了同轴馈电探针长度l分别为1.8mm、2.0mm、2.2mm时的模拟反射系数，从图上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，其特征在于，包括：天线辐射单元、金属底板和同轴馈电探针；天线辐射单元呈半球形形状，在天线辐射单元外侧开孔，同轴馈电探针通过天线辐射单元上的开孔进入天线内部，在金属底板上除在同轴馈电探针与金属底板的接触位置及其边缘位置不镀银外的其他位置镀银。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，其特征在于，包括：天线辐射单元、金属底板和同轴馈电探针；天线辐射单元呈半球形形状，在天线辐射单元外侧开孔，同轴馈电探针通过天线辐射单元上的开孔进入天线内部，在金属底板上除在同轴馈电探针与金属底板的接触位置及其边缘位置不镀银外的其他位置镀银。


2.如权利要求1所述的用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，其特征在于，所述介质谐振器天线的半径r＝5.35mm，天线球心距离同轴馈电探针中心位置的长度为d＝3.6mm，通过调整同轴馈电探针的长度实现对阻抗水平的调节，具体选择同轴馈电探针的长度l＝2.2mm。


3.如权利要求1所述的用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，其特征在于，所述介质谐振器天线工作在5.8GHz频率下，中间内置电池，同轴馈电探针激励起介质谐振器的模，像电偶极子一样辐射，镀银金属底板呈圆形，像磁偶极子一样辐射。


4.如权利要求3所述的用于胶囊内窥镜的介质谐振器天线，其特征在于，电偶极子的E面为倒8字形，H面为圆形，即电磁波在x-y面上朝四周均匀传播，磁偶极子的E面为圆形，H面为倒8字形，即电磁波在x-z面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志伟，邹辉，邢贝贝，程子月，张月园，吴秋彤，黄稷，毛晓枫，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西;36