[发明专利]一种应用于脑活动探测的宽带高增益天线

说明书

本发明公开一种应用于脑活动探测的宽带高增益天线，由不规则的蝶形金属贴片、金属寄生条以及互补环和金属反射腔体组成。本发明采用蝶形天线作为天线优化的基础结构，天线正面通过在蝶形贴片上增加寄生条构成不规则蝶形辐射贴片，并使用共面波导线馈电，共面波导结构位于两个不规则蝶形臂的中间；以及在背面添加互补环结构，通过在互补结构的三角形金属区域进行开槽增加互补环电长度以达到小型化的目的。同时在天线下方放置渐变三层反射腔体，该腔体通渐变的矩形阶梯结构构成。本发明能够在实现天线宽带高增益的同时还具有造价低、结构简单且易与大脑共形的特点。

技术领域

本发明涉及领域，具体涉及一种应用于脑活动探测的宽带高增益天线。

背景技术

当前脑科学发展正处于一个重要的跨越式发展时期，可能随时产生改变人类生活的重大突破。大脑通过大脑神经信号表征和控制着整个人的心理活动以及各项生理行为。大脑是人类接收和存储来自外界海量信息的中央控制器，任何计算机都无法与其媲美。大脑操控着人体内各个器官的生命活动以及高级思维，具有自我学习和进化的能力。大脑的高级思维活动是人类根本上区别于其他动物、改造和认知自然的最重要依托。因此，目前需要研究活体无创脑活动检测新技术来服务于人类医疗事业，同时从新的角度来诠释脑活动及其对应的特征与脑疾病的关系。

随着天线技术的发展，高增益和宽频带在脑活动的微波探测中有着巨大的发展潜力，为了进一步探测深脑活动的状态，通过合理设计天线的结构，即可实现宽频带高增益工作。对现有技术进行检索发现，公开号为CN105832331的中国发明专利公开了一种“基于宽带先技术的非接触脑出血检测装置及其检测方法”，该微带天线采用超厚的介质层、短路壁接地技术及天线折叠结构，整体尺寸长宽高是49mm×24mm×14mm，虽然天线结构简单、尺寸不大，但是增益低且带宽较窄。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的增益低且带宽较窄的技术问题。提供一种新的应用于脑活动探测的宽带高增益天线，该应用于脑活动探测的宽带高增益天线具有天线结构简单、尺寸小，增益高、且频带宽的特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种应用于脑活动探测的宽带高增益天线，所述天线包括不规则蝶形的共面波导天线，以及位于所述共面波导天线主体下方横截面积大于共面波导天线横截面积的金属反射腔体，所述金属反射腔包括渐变的三层阶梯反射腔体；所述共面波导天线的正面包括两片对称的不规则的蝶形金属贴片，两片蝶形金属贴片之间连接有用于馈电的共面波导线，两片蝶形金属贴片的另一侧间隔设置有矩型寄生条；所述共面波导天线的背面是与不规则蝶形的共面波导天线正面互补的互补环，互补环开有槽；所述三层阶梯反射腔体是三层渐变的阶梯形构成的一个类喇叭腔体结构。

本发明的馈电结构整体尺寸为6mm×8mm最佳，能够实现整体天线小型化。本发明中蝶形臂贴片的两边是间隔一定距离的寄生条，作用是拓宽天线的带宽。天线背面为与正面互补的环结构，再通过对互补环的三角结构区域上进行开槽，以增加互补环的电长度，作用是控制工作频带向低频扩展。

上述方案中，为优化提高增益以及改善频带阻抗特性，进一步地，所述三层阶梯反射腔体包括三层金属板，最底层金属板以共面波导天线横截面向外等比例延伸，中间层金属板在最底层金属板的基础上向外等比例延伸，最高层金属板在中间金属板的基础上向外等比例延伸。

进一步地，所述互补环的在正面蝶形金属贴片尺寸的基础上向外等比例延伸。

进一步地，所述最高层金属板与共面波导天线的背面间隔距离为λ0/4，其中λ₀为天线共面波导天线的中心频率波长。

进一步地，所述共面波导天线的正面的不规则蝶形中心、互补环中心及三层阶梯反射腔体中心位于同一条垂线上。

进一步地，所述其中一个蝶形金属贴片经过中间的通孔连接有SMA接头的内芯，另一个蝶形金属贴片经过上下两个通孔连接到与SMA接头的外芯。