[发明专利]一种基于基片集成波导的穿戴式织物天线

权利要求书

1.一种基于基片集成波导的穿戴式织物天线，其特征在于，包括从上到下依次排布的上层金属贴片(1)、介质基板层(7)、下层金属地面(2)和馈电探针；在所述介质基板层(7)上设置有贯穿于介质基板的金属通孔列阵(5)；金属通孔列阵(5)连接上层金属贴片(1)和下层金属地面(2)；

所述金属通孔列阵(5)、上层金属贴片(1)，下层金属地面(2)共同形成一个半圆形的基片集成波导腔体；所述馈电探针分别与上层金属贴片(1)和下层金属地面(2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的穿戴式织物天线，其特征在于，所述上层金属贴片(1)是一个带切口和刻蚀有弯曲矩形缝隙(4)的圆形贴片，所述切口形成开路边(8)，通过调节切口大小调节基片集成波导腔体的谐振频率；所述弯曲矩形缝隙(4)用于辐射电磁波。

3.根据权利要求2所述的一种基于基片集成波导的穿戴式织物天线，其特征在于，切口的宽度为10.5mm～11.5mm；弯曲矩形缝隙(4)的总体大小7.5mm～8.5mm×18.5mm～19.5mm，位于贴片中央，与开路边(8)距离6.5mm～7.5mm；每个矩形缝隙的宽度为0.9mm～1.1mm，每个小缝隙之间相隔0.9mm～1.1mm，基片集成波导腔体的电场主要分布弯曲矩形缝隙(4)周围，通过弯曲矩形缝隙(4)切割表面电流形成位移电流，将电磁波有效辐射。

4.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的穿戴式织物天线，其特征在于，所述馈电探针的内芯(3)与上层金属贴片(1)连接，内芯放置于整个天线结构的左右中轴线上，通过调节馈电探针与上层金属贴片(1)上的弯曲矩形缝隙(4)和开路边(8)的距离实现阻抗匹配；馈电探针的外芯(6)与下层金属地面(2)相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的穿戴式织物天线，其特征在于，所述介质基板层(7)由毛毡材料制成，毛毡材料的相对介电常数为1.2，介质损耗为0.02，介质基板层(7)是高为1.9mm～2.1mm，半径为17mm～19mm的圆柱体。

6.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的穿戴式织物天线，其特征在于，所述下层金属地面(2)完全覆盖介质基板层(7)的下表面，半径为17mm～19mm；所述上层金属贴片(1)和下层金属地面(2)均采用导电的金属织物制成，金属织物的厚度为0.12mm～0.14mm，其表面电阻率小于0.009Ω/sq。

7.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的穿戴式织物天线，其特征在于，所述金属通孔列阵(5)设置在介质基板层(7)的半圆外围；金属通孔列阵(5)的金属通孔由半径为0.73mm～0.77mm的黄铜鸡眼制成，相邻两个金属通孔的圆心与介质基板层(7)的圆心相连，形成9°～11°的夹角；介质基板层(7)上共排列了18～20个金属通孔，与上层金属贴片(1)和下层金属地面(2)形成圆柱形的基片集成波导腔体。

8.根据权利要求4所述的一种基于基片集成波导的穿戴式织物天线，其特征在于，所述馈电探针采用特征阻抗为49Ω～51Ω的同轴线，内芯半径为0.4mm～0.6mm，外芯半径为1.1mm～1.3mm。

9.根据权利要求1所述的一种基于基片集成波导的穿戴式织物天线，其特征在于，所述天线的工作ISM频段为5.8GHz，在自由空间10dB的阻抗带宽为5.61–6.13GHz，绝对带宽为0.52GHz，相对带宽为9.0％，主辐射方向的增益为5.8dBi；作用于人体中时，10dB阻抗带宽为5.61–6.12GHz，绝对带宽为0.51GHz，相对带宽为9.0％，主辐射方向的增益为4.1dBi；所述天线工作在TM20模式。