具有方向图分集的双极化柔性天线及可穿戴无线通信设备制造技术

本发明专利技术公开了一种具有方向图分集的双极化柔性天线及可穿戴无线通信设备，天线包括：从上向下依次相叠且中心重合的第一导电织布层、第一毛毡介质层、第二导电织布层、第二毛毡介质层、第三导电织布层、第三毛毡介质层和地板层；第一导电织布层作为主要辐射体，为由n

【技术实现步骤摘要】
具有方向图分集的双极化柔性天线及可穿戴无线通信设备


[0001]本专利技术涉及天线的
，尤其是指一种具有方向图分集的双极化柔性天线及可穿戴无线通信设备。

技术介绍

[0002]可穿戴天线根据通信链路的不同可以将通信方式分为体表通信和体外通信。体表通信模式要求天线具有全向辐射方向图，而体外通信模式要求天线具有定向辐射方向图。随着WBAN系统中智能穿戴设备的迅速发展，需要同时具备多模式通信、具有多功能的可穿戴天线因其实用性、节省空间和低成本等优点而备受青睐。单模式天线面对多模式通信场景时就需要增加额外的天线进行辅助通信，这将增加通信设备的体积和功耗。由于可穿戴系统迅速发展，导致频谱资源越发紧张，因此在同一频率下实现多模式能有效地节省频谱资源。因此，具有方向图分集的双极化柔性天线是一个有效的解决方案。

技术实现思路

[0003]本专利技术的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种具有方向图分集的双极化柔性天线，能够在同一频率下实现全向圆极化辐射和定向线极化辐射，可以分别用于体表通信和体外通信。
[0004]本专利技术的第二目的在于提供一种可穿戴无线通信设备。
[0005]本专利技术的第一目的通过下述技术方案实现：具有方向图分集的双极化柔性天线，包括：从上向下依次相叠且中心重合的第一导电织布层、第一毛毡介质层、第二导电织布层、第二毛毡介质层、第三导电织布层、第三毛毡介质层和地板层；所述第一导电织布层为由n
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n个相同小正方形贴片均匀排布构成的超表面结构，充当天线的主要辐射结构，其中n≥2；所述第二导电织布层为一个大正方形贴片，该大正方形贴片通过微带馈线进行馈电，能够激励第一导电织布层的边射模式，实现定向线极化辐射，其中该大正方形贴片的对角线与第一导电织布层的对角线在同一直线上。
[0006]优选的，所述第二导电织布层的边长中心与微带馈线的短边中心重合。
[0007]优选的，所述第三导电织布层为一个圆形贴片挖去了多个L形缝隙的结构，能够激励第一导电织布层的一对正交全向模式，实现全向圆极化辐射；所述L形缝隙关于圆形贴片中心旋转对称，通过控制L形缝隙两个臂的长宽，能够调节正交全向模式的幅值和相位。
[0008]优选的，所述L形缝隙的两个臂长度和宽度相等或不等。
[0009]优选的，所述第一毛毡介质层比第二毛毡介质层厚；所述第二毛毡介质层和第三毛毡介质层厚度相等。
[0010]优选的，还包括：同轴馈电探针；所述同轴馈电探针的外导体与地板层相连，所述同轴馈电探针的内导体仅穿过第三毛毡介质层后与第三导电织物层相连，所述同轴馈电探针的中心与第三导电织物层的圆心重合。
[0011]本专利技术的第二目的通过下述技术方案实现：可穿戴无线通信设备，包括上述具有
方向图分集的双极化柔性天线。
[0012]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0013]1、本专利技术天线通过在超表面结构下加载一个正方形的微带天线(即正方形贴片带微带馈线结构)，能够有效地激励起超表面结构的边射模式，从而实现定向线极化辐射(即定向方向图)。
[0014]2、本专利技术天线将第三导电织布层设计为旋转对称多个L形缝隙的圆形贴片天线(即一个圆形贴片挖去了多个L形缝隙的结构)，能够有效地激励起超表面结构的一对正交全向模式，从而实现左旋圆极化特性和全向圆极化辐射(即全向方向图)。
[0015]3、本专利技术天线能够应用于ISM5.8GHz频段，在同一频段实现方向图分集和双极化。
附图说明
[0016]图1为本实施例中具有方向图分集的双极化柔性天线的立体示意图。
[0017]图2为本实施例中具有方向图分集的双极化柔性天线的俯视示意图。
[0018]图3为本实施例中具有方向图分集的双极化柔性天线的侧视示意图。
[0019]图4为本实施例中具有方向图分集的双极化柔性天线在自由空间和人体组织上全向辐射模式下5.8GHz的XOY面辐射场方向图。
[0020]图5为本实施例中具有方向图分集的双极化柔性天线在自由空间和人体组织上全向辐射模式下5.8GHz的XOZ面辐射场方向图。
[0021]图6为本实施例中具有方向图分集的双极化柔性天线在自由空间和人体组织上定向辐射模式下5.8GHz的XOZ面辐射场方向图。
[0022]图7为本实施例中具有方向图分集的双极化柔性天线在自由空间和人体组织上定向辐射模式下5.8GHz的YOZ面辐射场方向图。
[0023]图8为本实施例中具有方向图分集的双极化柔性天线在自由空间和人体组织上的S参数图。
[0024]图9为本实施例中具有方向图分集的双极化柔性天线在自由空间和人体组织上的全向模式、定向模式的增益曲线图和全向模式的轴比曲线图。
[0025]其中，1
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第一导电织布层，2
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第二导电织布层，3
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微带馈线，4
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第三导电织布层，5
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同轴馈电探针，6
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地板层，7
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第一毛毡介质层，8
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第二毛毡介质层，9
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第三毛毡介质层，10
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L形缝隙。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0027]实施例1
[0028]如图1
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图3所示，本实施例公开了一种具有方向图分集的双极化柔性天线，能够在ISM5.8GHz频段同时实现全向圆极化辐射和定向线极化辐射，包括：从上向下依次相叠且中心重合的第一导电织布层1、第一毛毡介质层7、第二导电织布层2、第二毛毡介质层8、第三导电织布层4、第三毛毡介质层9、地板层6，以及同轴馈电探针5；第一毛毡介质层7、第二毛毡介质层8和第三毛毡介质层9采用的毛毡材料的介电常数为1.2，损耗角正切为0.02，其中
第一毛毡介质层7的厚度为2mm，第二毛毡介质层8和第三毛毡介质层9的厚度为1mm；所述第一导电织布层1为由4
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4个边长12mm的小正方形贴片均匀排布(小正方形贴片之间的间隙为0.7mm)构成的超表面结构，作为该天线的主要辐射体；所述第二导电织布层2为一个通过微带馈线3馈电的大正方形贴片结构，其中大正方形贴片的边长为21mm，第二导电织布层2能有效地激励起超表面结构的边射模式，从而实现定向线极化辐射；所述第三导电织布层4为一个圆形贴片挖去了六个L形缝隙10的结构，通过控制L形缝隙10两个臂的长宽，能够有效调节正交全向模式的幅值和相位；所述六个L形缝隙10关于第三导电织布层4的圆心旋转对称，其中所述第三导电织布层4的半径为19mm，L形缝隙10的两个臂的长度不等(当然，也可根据实际情况设计为相等)，但宽度相等为4mm，L形缝隙10圆弧边的弧度为40度；第三导电织布层4能够有效激励起超表面结构的一对正交全向模式，从而实现全向圆极化模式；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有方向图分集的双极化柔性天线，其特征在于，包括：从上向下依次相叠且中心重合的第一导电织布层(1)、第一毛毡介质层(7)、第二导电织布层(2)、第二毛毡介质层(8)、第三导电织布层(4)、第三毛毡介质层(9)和地板层(6)；所述第一导电织布层(1)为由n
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n个相同小正方形贴片均匀排布构成的超表面结构，充当天线的主要辐射结构，其中n≥2；所述第二导电织布层(2)为一个大正方形贴片，该大正方形贴片通过微带馈线(3)进行馈电，能够激励第一导电织布层(1)的边射模式，实现定向线极化辐射，其中该大正方形贴片的对角线与第一导电织布层(1)的对角线在同一直线上。2.根据权利要求1所述的具有方向图分集的双极化柔性天线，其特征在于，所述第二导电织布层(2)的边长中心与微带馈线(3)的短边中心重合。3.根据权利要求2所述的具有方向图分集的双极化柔性天线，其特征在于，所述第三导电织布层(4)为一个圆形贴片挖去了多个L形缝隙(10)的结构，能够激励第一导电织布层(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔永丹，彭志强，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：