基于耦合模的带宽增强型织物缝隙半模衬底集成空腔天线制造技术

一种基于耦合模的带宽增强型织物缝隙半模衬底集成空腔天线，包括导电顶面、介质衬底和导电底面；介质衬底与导电顶面之间设有导电侧壁；导电侧壁底端与导电底面连接；导电侧壁包括左侧导电侧壁、右侧导电侧壁和中间导电侧壁，左侧导电侧壁、右侧导电侧壁、导电顶面与导电底面之间形成半模衬底集成空腔，其通过中间导电侧壁划分为上部半模衬底集成空腔和下部半模衬底集成空腔；导电顶面一侧设置有矩形缝隙，导电顶面、导电底面、左侧导电侧壁、右侧导电侧壁之间形成上部辐射开口和下部辐射开口；所述矩形缝隙的下端与下部辐射开口相连通。该天线带宽较宽，能完全覆盖MBAN、2.45GHz ISM以及LTE

【技术实现步骤摘要】
基于耦合模的带宽增强型织物缝隙半模衬底集成空腔天线


[0001]本技术涉及一种可穿戴天线，具体涉及一种基于耦合模的带宽增强型织物缝隙半模衬底集成空腔天线，属于无线通信


技术介绍

[0002]在过去的几年里，可穿戴技术已经在运动、医疗保健、国防和安全等各个领域得到深入的研究和广泛的应用。可穿戴天线因其在无线体域网(WBAN)通信中的重要作用而成为可穿戴技术研究的热点之一。而可穿戴应用对可穿戴天线的设计提出了一些特殊要求。通常，为了佩戴者的舒适，可穿戴天线需要体积小、重量轻、易于集成在衣物上，并且应该具有高柔韧性，在人体弯曲条件下天线性能依然稳定。织物天线是满足此类要求的理想选择。
[0003]增强的带宽可以使可穿戴天线能够更好地应对放在人体表面和不同弯曲条件引起的典型频移。此外，较宽的带宽允许单个天线覆盖不同应用的多个频段，这意味着它可以在多个应用环境中重复使用。然而，目前的可穿戴天线的基本阻抗带宽有限，不能完全覆盖MBAN(2.36～2.4GHz)、2.45GHz ISM(2.4～2.835GHz)以及LTE
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7(上行2.5～2.57GHz，下行2.62～2.69GHz)三个可穿戴应用的典型频段。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种基于耦合模的带宽增强型织物缝隙半模衬底集成空腔天线，该天线带宽较宽，能够完全覆盖MBAN、2.45GHz ISM以及LTE
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7三个可穿戴应用的典型频段。
[0005]为了实现上述目的，本技术提供了一种基于耦合模的带宽增强型织物缝隙半模衬底集成空腔天线，包括导电顶面、介质衬底和导电底面；所述介质衬底覆盖在导电底面的上表面，导电顶面位于介质衬底中心位置的正上方，介质衬底与导电顶面之间设置有导电侧壁；所述导电侧壁的底端穿过介质衬底与导电底面连接；所述导电侧壁包括左侧导电侧壁、右侧导电侧壁和中间导电侧壁，左侧导电侧壁和右侧导电侧壁平行设置，中间导电侧壁垂直设置在左侧导电侧壁和右侧导电侧壁之间；所述左侧导电侧壁、右侧导电侧壁、导电顶面与导电底面之间形成半模衬底集成空腔，半模衬底集成空腔通过中间导电侧壁划分为上部半模衬底集成空腔和下部半模衬底集成空腔；所述中间导电侧壁中间设有耦合开口；所述下部半模衬底集成空腔内设置有馈电探针，所述馈电探针为铜质圆柱，其顶端与导电顶面连接，其底端通过绝缘连接件与介质衬底的上表面固定连接；位于下部半模衬底集成空腔的导电顶面一侧设置有矩形缝隙，所述导电顶面、导电底面、左侧导电侧壁、右侧导电侧壁之间形成辐射开口，辐射开口包括上部辐射开口和下部辐射开口，上部辐射开口位于上部半模衬底集成空腔的上端，下部辐射开口位于下部半模衬底集成空腔的下端；所述矩形缝隙与下部辐射开口相连通。
[0006]优选的，所述导电侧壁为金属导线缝纫织品。
[0007]优选的，所述导电侧壁为镀银导电线的缝纫织品。
[0008]优选的，所述导电顶面和导电底面的材质为导电织物NCS95R
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CR，其表面电阻为0.04Ω。
[0009]优选的，下部半模衬底集成空腔的宽度为长度的一半，上部半模衬底集成空腔的容纳腔比下部半模衬底集成空腔的容纳腔小。
[0010]优选的，介质衬底为长方体结构，导电顶面和导电底面为矩形结构
[0011]优选的，介质衬底材质为PF
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4泡沫。
[0012]与现有技术相比，本技术通过使用镜像对称放置的上部半模衬底集成空腔和下部半模衬底集成空腔结构以及增加矩形缝隙，解决了原始半模衬底集成空腔天线
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10dB阻抗带宽很窄的问题，该天线实测的
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10dB阻抗带宽为2.32～2.69GHz，可以完全覆盖MBAN(2.36～2.4GHz)、2.45GHz ISM(2.4～2.835GHz)以及LTE
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7(上行2.5～2.57GHz，下行2.62～2.69GHz)三个可穿戴应用的典型频段，具有较好的应用前景。本技术体积小且扁平，采用全织物制作，顶面和底面是由型号为NCS95R
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CR的导电布制作，导电侧壁由镀银线缝纫而成，具有易于与人体衣服集成、易于制作、成本低等优点，适用于穿戴式天线设计。
附图说明
[0013]图1是本技术的结构示意图；
[0014]图2是图1的A向视图；
[0015]图3是本技术的整体俯视图；
[0016]图4是本技术分别在自由空间和人体表面的仿真、实测回波损耗曲线；
[0017]图5为本技术在自由空间分别沿x轴和沿y轴弯曲的实测回波损耗曲线；
[0018]图6为本技术的2.39GHz、2.52GHz以及2.63GHz处的SAR值；
[0019]为清楚地反映部件关系，图1、图3中将导电顶面以透明方式画出。
[0020]图中：1、半模衬底集成空腔，11、上部半模衬底集成空腔，12、下部半模衬底集成空腔，2、矩形缝隙，3、导电顶面，4、介质衬底，5、导电底面，6、馈电探针，7、导电侧壁，71、左侧导电侧壁，72、右侧导电侧壁，73、中间导电侧壁，8、耦合开口，9、辐射开口，91、上部辐射开口，92、下部辐射开口。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本技术作进一步说明(以下描述中的左、右、上、下方向与图1中的左、右、上、下方向相同，只是为了清楚的描述本技术)。
[0022]如图1至图3所示，一种基于耦合模的带宽增强型织物缝隙半模衬底集成空腔天线，包括导电顶面3、介质衬底4和导电底面5；所述介质衬底4覆盖在导电底面5的上表面，导电顶面3位于介质衬底4中心位置的正上方，介质衬底4与导电顶面3之间设置有导电侧壁7；
[0023]所述导电侧壁7的底端穿过介质衬底4与导电底面5连接；所述导电侧壁7包括左侧导电侧壁71、右侧导电侧壁72和中间导电侧壁73，左侧导电侧壁71和右侧导电侧壁72平行设置，中间导电侧壁73垂直设置在左侧导电侧壁71和右侧导电侧壁72之间；所述左侧导电侧壁71、右侧导电侧壁72、导电顶面3与导电底面5之间形成半模衬底集成空腔1，半模衬底集成空腔1通过中间导电侧壁73划分为上部半模衬底集成空腔11和下部半模衬底集成空腔12；所述中间导电侧壁73中间设有耦合开口8；
[0024]所述下部半模衬底集成空腔12内设置有馈电探针6，所述馈电探针6为铜质圆柱，其顶端与导电顶面3连接，其底端通过绝缘连接件与介质衬底4的上表面固定连接；
[0025]位于下部半模衬底集成空腔12的导电顶面3一侧设置有矩形缝隙2，所述导电顶面3、导电底面5、左侧导电侧壁71、右侧导电侧壁72之间形成辐射开口9，辐射开口9包括上部辐射开口91和下部辐射开口92，上部辐射开口91位于上部半模衬底集成空腔11的上端，下部辐射开口92位于下部半模衬底集成空腔12的下端；所述矩形缝隙2与下部辐射开口92相连通。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于耦合模的带宽增强型织物缝隙半模衬底集成空腔天线，包括导电顶面(3)、介质衬底(4)和导电底面(5)；所述介质衬底(4)覆盖在导电底面(5)的上表面，导电顶面(3)位于介质衬底(4)中心位置的正上方，介质衬底(4)与导电顶面(3)之间设置有导电侧壁(7)；所述导电侧壁(7)的底端穿过介质衬底(4)与导电底面(5)连接；所述导电侧壁(7)包括左侧导电侧壁(71)、右侧导电侧壁(72)和中间导电侧壁(73)，左侧导电侧壁(71)和右侧导电侧壁(72)平行设置，中间导电侧壁(73)垂直设置在左侧导电侧壁(71)和右侧导电侧壁(72)之间；所述左侧导电侧壁(71)、右侧导电侧壁(72)、导电顶面(3)与导电底面(5)之间形成半模衬底集成空腔(1)，半模衬底集成空腔(1)通过中间导电侧壁(73)划分为上部半模衬底集成空腔(11)和下部半模衬底集成空腔(12)；所述中间导电侧壁(73)中间设有耦合开口(8)；所述下部半模衬底集成空腔(12)内设置有馈电探针(6)，所述馈电探针(6)为铜质圆柱，其顶端与导电顶面(3)连接，其底端通过绝缘连接件与介质衬底(4)的上表面固定连接；其特征在于，位于下部半模衬底集成空腔(12)的导电顶面(3)一侧设置有矩形缝隙(2)，所述导电顶面(3)、导电底面(5)、左侧导电侧壁(71)、右侧导电侧壁(72)之间形成辐射开口(9)，辐射开口(9)包括上部辐射开口(91)和下部辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘逢雪，张乐，康健，崔洁，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：新型
国别省市：