一种带宽增强型极化可重构织物半模衬底集成腔天线制造技术

一种带宽增强型极化可重构织物半模衬底集成腔天线，包括两组开关结构、导电顶面、介质衬底、导电底面、导电侧壁；导电顶面、导电底面与导电侧壁围合成一侧具有辐射开口的半模衬底集成空腔，半模衬底集成空腔内设置有馈电探针；导电顶面的后端设置有与辐射开口相连通的矩形槽；开关结构包括公扣和与公扣活动配套使用的母扣，公扣由下部底座、顶部卡球和连接柱构成，底座固定嵌入在导电底面上，卡球和连接柱穿过介质衬底至卡球部分超出导电顶面的上表面，导电顶面在位于公扣底座的中心上方开设有的通孔。该天线结构简单、尺寸较小、带宽较宽，可通过机械地切换开关结构状态来实现极化可重构，适用于可穿戴设备的应用需求，具有良好的应用前景。好的应用前景。好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种带宽增强型极化可重构织物半模衬底集成腔天线


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种带宽增强型极化可重构织物半模衬底集成腔天线。

技术介绍

[0002]近年来，可穿戴天线已被研究并应用于各种领域，包括医疗监测，运动训练，国防和安全。织物天线重量轻、灵活性高且易于与衣服结合，非常适合可穿戴的应用。HMSIC天线具有平面几何结构，且占地面积小，侧壁易于通过金属铆钉或导电线缝纫制作，是织物天线的热门研究方向。然而，HMSIC天线带宽小，不利于其在多个频带中重复使用。此外，线极化可穿戴天线会随着人的活动而出现极化匹配失调的问题，圆极化(CP)辐射为天线提供了更好的抗极化失配和多径干扰的特性。因此，集成到人体服装上的极化可重构天线也是当前的研究热点。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种带宽增强型极化可重构织物半模衬底集成腔天线，该天线结构简单、尺寸较小、带宽较宽，可以通过机械地切换开关结构状态来实现极化可重构，适用于可穿戴设备的应用需求，具有良好的应用前景。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种带宽增强型极化可重构织物半模衬底集成腔天线，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前半部分的上表面；所述天线还包括穿过介质衬底连接于导电顶面和导电底面之间的导电侧壁；所述导电顶面、导电底面与导电侧壁围合成一侧具有辐射开口的半模衬底集成空腔，辐射开口位于半模衬底集成空腔的后端；所述半模衬底集成空腔内设置有馈电探针；所述导电顶面的后端设置有矩形槽，所述矩形槽的后端与辐射开口相连通；
[0005]所述天线还包括两组对称设置在半模衬底集成空腔后端的开关结构，所述开关结构为金属四合扣，包括公扣和与公扣活动配套使用的母扣，所述公扣由下部的底座、顶部的卡球和用于连接卡球与底座的连接柱构成，底座固定嵌入在导电底面上，卡球和连接柱穿过介质衬底至卡球部分超出导电顶面的上表面，导电顶面在位于公扣底座的中心上方开设有用于防止导电顶面与公扣卡球之间发生短路的通孔。
[0006]进一步的，所述导电侧壁由高度相平齐的左侧导电侧壁、前侧导电侧壁和右侧导电侧壁组成，所述左侧导电侧壁和右侧导电侧壁均为长条形结构且尺寸相等并平行设置，其长度方向均沿前后方向延伸；所述前侧导电侧壁为长条形结构，其长度方向沿左右方向延伸，且两端分别与左侧导电侧壁的前端和右侧导电侧壁的前端固定连接。
[0007]进一步的，所述馈电探针为铜质圆柱并嵌入在介质衬底中，馈电探针的顶端与导电顶面连接，其底端通过绝缘连接件与导电底面连接。
[0008]优选的，所述导电侧壁由镀银线117/172PLY直线缝制3遍得到的缝纫织品，其电阻
为0.6Ω。
[0009]优选的，所述导电顶面和导电底面均由型号为NCS95R
‑
CR的导电布材质组成，其方块电阻为0.04Ω。
[0010]优选的，所述介质衬底为长方体结构，导电顶面和导电底面为矩形结构；所述介质衬底的材质为foam PF
‑
4。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0012]本专利技术采用全织物制作，顶面和底面是由型号为NCS95R
‑
CR的导电布制作，导电侧壁由镀银线117/172PLY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。另外，本专利技术通过增加矩形槽，解决了由于HMSIC天线阻抗带宽很窄的问题，实现了MBAN(2.36～2.4GHz)频段、ISM(2.4～2.835GHz)频段和LTE
‑
7(上行2.5～2.57GHz，下行2.62～2.69GHz)频段的全覆盖，有利于其在多个频带中重复使用。此外，在2.45GHz频率处，可以通过机械地切换开关结构状态来实现线极化和圆极化的转换，适用于可穿戴设备对不同极化的应用需求，具有良好的应用前景。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的3D结构示意图，开关结构闭合状态；
[0014]图2是本专利技术的3D结构示意图，开关结构断开状态；
[0015]图3是本专利技术开关结构的断开主视图；
[0016]图4是本专利技术开关结构的闭合主视图；
[0017]图5是本专利技术在自由空间和人体表面的仿真、实测以及弯曲状态下的实测回波损耗S11曲线；
[0018]图6是本专利技术在2.45GHz处开关结构断开以及闭合状态下的xz平面和yz平面仿真、实测辐射方向图；
[0019]图7是本专利技术在2.45GHz处仿真SAR图，(a)为开关结构断开，(b)为开关结构闭合；
[0020]图中：1、半模衬底集成空腔，2、矩形槽，3、开关结构，31、公扣，32、母扣，4、导电顶面，5、介质衬底，6、导电底面，7、馈电探针，8、导电侧壁，81、左侧导电侧壁，82、前侧导电侧壁，83、右侧导电侧壁，9、辐射开口。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0022]如图1和图2所示，本专利技术提供了一种带宽增强型极化可重构织物半模衬底集成腔天线，包括导电顶面4、介质衬底5和导电底面6；所述介质衬底5覆盖在导电底面6的上表面，导电顶面4位于介质衬底5前半部分的上表面；
[0023]所述天线还包括穿过介质衬底5连接于导电顶面4和导电底面6之间的导电侧壁8；所述导电侧壁8由高度相平齐的左侧导电侧壁81、前侧导电侧壁82和右侧导电侧壁83组成，所述左侧导电侧壁81和右侧导电侧壁83均为长条形结构且尺寸相等并平行设置，其长度方向均沿前后方向延伸；所述前侧导电侧壁82为长条形结构，其长度方向沿左右方向延伸，且两端分别与左侧导电侧壁81的前端和右侧导电侧壁83的前端固定连接；所述导电顶面4、导电底面6与导电侧壁8围合成一侧具有辐射开口9的半模衬底集成空腔1，辐射开口9位于半
模衬底集成空腔1的后端；所述半模衬底集成空腔1内设置有馈电探针7，所述馈电探针7为铜质圆柱并嵌入在介质衬底5中，馈电探针7的顶端与导电顶面4连接，其底端通过绝缘连接件与导电底面6连接；
[0024]所述导电顶面4的后端设置有矩形槽2，所述矩形槽2的后端与辐射开口9相连通；
[0025]所述天线还包括两组对称设置在半模衬底集成空腔1后端的开关结构3，如图3和图4所示，所述开关结构3为金属四合扣，包括公扣31和与公扣31活动配套使用的母扣32，所述公扣31由下部的底座、顶部的卡球和用于连接卡球与底座的连接柱构成，底座固定嵌入在导电底面6上，卡球和连接柱穿过介质衬底5至卡球部分超出导电顶面4的上表面，导电顶面4在位于公扣31底座的中心上方开设有用于防止导电顶面4与公扣31卡球之间发生短路的通孔。所述母扣32可以方便的与公扣31连接或者拆除。其中，当母扣32与公扣31配套使用时，即母扣32盖在导电顶面4上并罩住公扣31顶部露出的部分卡球时，开关结构3处于闭合状态，该天线的极化方式为线极化；当母扣32从公扣31本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带宽增强型极化可重构织物半模衬底集成腔天线，包括导电顶面(4)、介质衬底(5)和导电底面(6)；所述介质衬底(5)覆盖在导电底面(6)的上表面，导电顶面(4)位于介质衬底(5)前半部分的上表面；所述天线还包括穿过介质衬底(5)连接于导电顶面(4)和导电底面(6)之间的导电侧壁(8)；所述导电顶面(4)、导电底面(6)与导电侧壁(8)围合成一侧具有辐射开口(9)的半模衬底集成空腔(1)，辐射开口(9)位于半模衬底集成空腔(1)的后端；所述半模衬底集成空腔(1)内设置有馈电探针(7)；其特征在于：所述导电顶面(4)的后端设置有矩形槽(2)，所述矩形槽(2)的后端与辐射开口(9)相连通；所述天线还包括两组对称设置在半模衬底集成空腔(1)后端的开关结构(3)，所述开关结构(3)为金属四合扣，包括公扣(31)和与公扣(31)活动配套使用的母扣(32)，所述公扣(31)由下部的底座、顶部的卡球和用于连接卡球与底座的连接柱构成，底座固定嵌入在导电底面(6)上，卡球和连接柱穿过介质衬底(5)至卡球部分超出导电顶面(4)的上表面，导电顶面(4)在位于公扣(31)底座的中心上方开设有用于防止导电顶面(4)与公扣(31)卡球之间发生短路的通孔。2.根据权利要求1所述的一种带宽增强型极化可重构织物半模衬底集成腔天线，其特征在于，所述导电侧壁(8)由高度相平齐的左侧导电侧壁(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘逢雪，晁帅，曹天天，孟凡宇，蒋天语，燕少飞，毛满，崔洁，
申请(专利权)人：江苏师范大学科文学院，
类型：发明
国别省市：