[发明专利]一种强穿透天线装置

说明书

本发明提供了一种具有强穿透天线装置，所述天线装置包括第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体以及介质基板。所述第一辐射体开槽用于调节天线阻抗，可以达到调节谐振频率的效果；第一辐射体与第二辐射体之间根据需求加入相应介电常数的介质基板；第三辐射体作为反射板，位于第二辐射体下方，增加0度角方向的增益；第一辐射体正上方加入一定厚度的低介电常数介质；馈电点设置在第一辐射体上，第二辐射体接地。所述天线装置具有强穿透性能，填埋在钢筋混凝土中依然能与外界顺畅传输能量。

技术领域

本发明涉及一种天线电子设备，尤其是涉及一种强穿透天线装置。

背景技术

绝大部分天线都是以自由空间或者物体表面为应用场景，具体而言大部分电子设备的天线都是应用在空气中，还有一部分电子设备是置于墙上、金属上、皮肤表面等，总之电子设备会有一个方向与空气接触，这样有利于电磁波能量的传输。相应的研究自由空间天线相关论文占绝大部分。可检索到的研究恶劣电磁传播环境的天线设计论文甚少。

恶劣的电磁传播环境对电磁波有衰减、反射、散射等影响，将电子设备置于此类环境之中如钢筋混凝土时，电磁波很难将能量传输出去，导致很难甚至无法与外界通信。

无源标签芯片的接收灵敏度差于有源标签10dBm或者更多，这样对无源标签置于恶劣电磁传播环境之中这种应用场景的天线设计挑战更艰巨。

发明内容

本发明提供了一种填埋在钢筋混凝土里的强穿透天线装置，用于解决无源标签芯片在恶劣的电磁传播环境中(如内置于混凝土结构物时)，且无法与外界通过有线连接的情况下，通过天线与外界通信的技术难题，其技术方案如下所述：

一种强穿透天线装置，包括从上到下依次布置的第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体，第一辐射体和第二辐射体都为金属材质，两者之间设置有介质基板，第一、第二、第三辐射体均为平面导电结构，例如铜箔，厚度和横截面没有特殊要求。

第一辐射体的正上方加入有设定厚度的低介电常数介质，且第一辐射体设置有馈电点，馈电点通过阻抗匹配网络接入馈电系统，所述第二辐射体通过接地点进行接地。

所述第一辐射体在完整导电平面基础上开槽设计，形成电路局部断开，以此调节天线电场分布，进一步用于调节天线阻抗，实现调节谐振频率。

所述第二辐射体下方设置有电子设备的印制电路板，印制电路板至少为双层电路板结构，并且双层电路板采用焊接工艺安装在第二辐射体上面，双层电路板的顶面为元件面，底面和第二辐射体紧贴，并且双层电路板的地信号和第二辐射体焊接导通，以加强天线的可靠性。

所述阻抗匹配网络与馈电系统都位于印制电路板上，所述馈电点通过穿过所述介质基板的馈电线路与电子设备的印制电路板相连接。

第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体、介质基板、印制电路板都位于外壳内，外壳的材料采用高分子材料，并通过第一低介电常数介质将外壳的内腔填满；第二辐射体、第三辐射体之间也填充有第二低介电常数介质，第一低介电常数介质与第二低介电常数介质相同或不相同。

所述阻抗匹配网络包含多组串联和并联的阻抗调谐单元。

第三辐射体采用金属材料，作为反射板，长度比第二辐射体长，增加0度角方向的增益。

第一辐射体的正上方的低介电常数介质的厚度不低于5mm。

馈电点能够设置在第一辐射体上的任意位置，接地点能够在第二辐射体上的任意位置。

馈电点和接地点分别布局在第一辐射体和第二辐射体后，两点连线后垂直于第一辐射体平面的方向。

第一辐射体、第二辐射体通过设定的距离安装在不同平面上，第一辐射体和第二辐射体平行设置，辐射体的平面大小和形状相同。

本发明具有如下明显优势：