[发明专利]一种加载米字形人工磁导体的低背向辐射的天线系统

说明书

本发明是一种加载米字形人工磁导体的低背向辐射的天线系统，该天线系统包括缝隙天线、介质材料B和AMC反射板，缝隙天线分为三层，中间层为天线介质基板A，在天线介质基板A上为金属层A1，其下为接地金属层A2，在缝隙天线上还设置天线馈电端口A3；AMC反射板分为三层，中间层为AMC反射板的介质基板C，在介质基板C上设置有三排且每排三个正方形贴片，在每个正方形贴片上均有米字形挖槽，在介质基板C下为地面金属层C10；介质材料B设置天线介质基板A和介质基板C之间。该天线系统由微带线侧馈电，AMC反射板形成高阻抗表面，该结构能够大幅提高天线增益，减小背向辐射，减小可穿戴天线的比吸收率，同时避免天线距离人体过近引起的耦合效应。

技术领域

本发明属于天线制造的技术领域，具体的说是涉及一种加载米字形人工磁导体的低背向辐射的天线系统，尤其是一种用于可穿戴领域高增益低背向辐射的天线。

背景技术

近年来，随着人体中心通信技术的快速发展，穿戴式电子产品逐渐普及，具备柔性、可形变、易穿戴特点的新型天线成为无线体域网（Wireless Body Area Network,WBAN）中研究的热点之一。传统的天线，例如单极子，偶极子天线，缝隙天线，倒F天线等应用于人体可穿戴系统时因其全向性的辐射使得靠近人体一端的辐射较大，从而影响人体健康，同时，由于该类天线辐射体和人体之间没有完整的地面，天线靠近人体组织时会有耦合效应，从而引起阻抗不匹配，生物剂量比吸收率（SAR）用于表征电磁辐射对人体的影响程度，己成为评价移动通信终端优劣的一个强制性指标。研究如何降低移动终端天线的SAR，具有重要的实际意义。

目前降低 SAR 的主要技术有：使用吸波、屏蔽、铁氧体、耗散材料，屏蔽其天线向人体方向发射电磁信号，从而降低 SAR 值；采用金属导电板将辐照到人体的电磁波反射到远离人体的方向，或者作为引向器，引导天线的方向图使其远离人体；加载超材料，超材料由于其独特电磁性质，近年来也渐渐被应用于实际中。其中，电磁带隙（ElectromagneticBand-Gap, EBG）、频率选择表面等人造电磁材料（AMC）具有良好的反射性能；还有应用主从天线、可重构天线与传感器配合等降低SAR的技术。降低 SAR 的天线技术发展趋势已从传统技术转为与新技术、新材料的有机结合。

新型电磁材料的发展、人工磁导体（AMC）结构的研究及应用已经成为当前微波领域的热点之一，结构通常由介质基板上周期性排列的金属贴片构成，具有理想磁壁对平面波的同相位反射特性，可以用于提高天线及射频部件的整体性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种用于可穿戴领域低背向辐射的天线系统，该天线系统具有高增益，低背向辐射特性，同时避免天线近距离贴合人体时产生的耦合效应。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种加载米字形人工磁导体的低背向辐射的天线系统，该天线系统包括缝隙天线、介质材料B和AMC反射板， 缝隙天线分为三层，中间层为天线介质基板A，在天线介质基板A上为金属层A1，在天线介质基板A下为接地金属层A2，在缝隙天线上还设置天线馈电端口A3；AMC反射板分为三层，中间层为AMC反射板的介质基板C，在介质基板C上设置有三排且每排三个正方形贴片，分别为正方形贴片C1、正方形贴片C2、正方形贴片C3、正方形贴片C4、正方形贴片C5、正方形贴片C6、正方形贴片C7、正方形贴片C8和正方形贴片C9，在每个正方形贴片上均有米字形挖槽，在介质基板C下为地面金属层C10；介质材料B设置天线介质基板A和介质基板C之间。

本发明的天线系统中3*3单元也就是介质基板C上三排且每排三个结构的AMC反射板中，通过在9个正方形贴片上 米字形挖槽上延长表面感应电流路径，增大了AMC反射板形成高阻抗表面的并联等效电路的电感，在其工作频段减小了单个AMC单元尺寸，从而降低天线系统整体尺寸；