[发明专利]一种工作模式可切换的双频段可穿戴天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种工作模式可切换的双频段可穿戴天线。

背景技术

近年来，随着移动通信技术的发展，极大的改善了人们的用户体验，许多新技术的应用颠覆了人们对于传统通信方式的认知。随着人们身上携带的电子设备越来越多，如何让分布在人体各个位置的电子设备实现互联，形成一个高效工作的系统，从而实现特定的功能，逐渐成为研究的热点，人体中心通信系统便应运而生。人体中心通信系统是以人体为中心，构建一个系统网络，使得分布在人体各个位置的电子设备实现互联，从而实现特定的功能。在人体中心通信系统的研究中可穿戴天线是一个重要的研究方向，可穿戴天线是在传统天线的基础上，开发出的可集成在衣服中或者佩戴在人体某个部位的天线，在制作过程中运用了特殊的结构、材料或工艺。

根据工作模式不同，可穿戴天线可支持体表和体外模式通信，现在大多数可穿戴天线都只能支持单一工作模式，要实现多个通信模式就需要多个天线，这样就带来了设备体积增大、多个天线同时工作时电磁兼容等问题。因此，发明一种体积小、结构简单、能实现工作模式切换的可穿戴天线具有实用价值，具有这样功能的天线在一些特定的应用场合是非常需要的，比如远程医疗监护、火灾救援、个人娱乐、单兵作战系统等。

现有技术中存在一种工作模式可切换的可穿戴天线，如图1所示，天线由上中下三层组成，从上到下依次是上层贴片、下层贴片、馈电微带线。馈电微带线与上中两层的馈电探针相连，通过一个单刀双掷射频开关切换馈电路径实现两种通信模式之间的切换。当由探针1馈电时，放置在馈电探针两侧的短路针使天线地与辐射贴片之间的切向电场产生零点，激励起高阶的谐振模式，产生与单极子类似的全向辐射方向图。可通过调整短路针与馈电探针之间的距离来调节谐振频率。当由探针2馈电时天线工作于体外通信模式，天线相当于由探针背馈的微带贴片天线，天线拥有垂直人体表面向外的单向辐射方向图，实现了方向图的重构。但是，该天线采用多层结构，导致天线剖面较高，而且在实现工作模式切换时采用单刀双掷射频开关切换馈电路径的方式，增加了天线结构的复杂程度。

现有技术中存在另一种工作模式可切换的可穿戴天线，如图2所示，该天线由两个端口分别馈电以实现在2.4GHz频段工作于体外通信模式，在5.8GHz频段工作于体表工作模式。如图2所示，当由端口1馈电时，天线如水平极化的圆形贴片天线，拥有垂直人体表面向外的单向波束；当由端口2馈电时，天线如一个垂直极化的圆顶加载单极子天线，拥有沿人体表面的全向辐射波束，从而实现两个通信模式之间的切换。该天线拥有良好的阻抗匹配，两个端口之间利用一个带阻滤波器能实现很好的隔离。但是，该天线通过双端口不同的馈电方式，使顶层圆形贴片激励起不同的模式来实现通信模式的切换，从而使得天线尺寸较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小、便于集成于衣服的工作模式可切换的双频段可穿戴天线，主要解决现有技术中体积过大、工作模式单一、结构复杂、多天线电磁兼容的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种工作模式可切换的双频段可穿戴天线，其结构如图3、图4、图5所示，包括介质基片、接地板、辐射贴片及两条导体条带，所述介质基片由上、下层介质基片构成，所述接地板位于下层介质基片的下表面，辐射贴片位于上层介质基片的上表面；所述导体条带位于上、下层介质基片之间并与上层介质基片下表面及下层介质基片上表面紧密贴合；所述两条导体条带的一端分别通过一个金属化过孔与辐射贴片连接，二者另一端分别通过一个金属化过孔与接地板连接；

通过调节导体条带长度及辐射贴片与导体条带的连接位置，可以调节低频谐振点而高频谐振点无变化；通过调节辐射贴片上矩形槽的长度，可以调节高频谐振点而低频谐振点不受影响。

所述辐射贴片的外形为圆形或方形。

进一步的，所述上、下层介质基片的尺寸、介电常数均相同。

进一步的，辐射贴片的左右两侧开有形状大小相同并关于辐射贴片中心呈对称分布的矩形槽，用以增加电流的有效路径，从而降低天线高频谐振频率即减小天线尺寸。

进一步的，所述激励贴片的馈电方式为同轴背馈，同轴传输线内导体从接地板穿过介质基片延伸到金属辐射贴片；在馈电点周围刻蚀有一圈环形缝隙，该环形缝隙所引入的容性电抗可以减小探针的感性电抗，使天线更容易进行阻抗匹配，从而展宽阻抗带宽。

相较于现有技术，本发明的技术特点和有益效果是：