[发明专利]用于胶囊内窥镜的引入环形容性加载的宽频圆极化天线

说明书

用于胶囊内窥镜的引入环形容性加载的宽频圆极化天线，属于胶囊内窥镜装置摄入式天线技术领域。为了解决现有的技术中主要存在天线的聚合电磁能量的能力较弱的问题，以及体积较大、带宽有限的问题。本发明辐射贴片设置在介质基板的上表面，地板设置在介质基板的下表面，下短路探针、上短路探针和同轴接头嵌入在介质基板、辐射贴片和地板中，同轴接头的内芯与辐射贴片相连接，外芯与地板相连接，辐射贴片的外侧圆环与圆形调节贴片之间形成一个圆环槽，第一环形容性加载和第二环形容性加载交替设置在圆环槽内，且两个第一环形容性加载和两个第二环形容性加载与外侧圆环相连接。主要用于胶囊内窥镜的极化天线的制作。

技术领域

本发明属于胶囊内窥镜装置摄入式天线技术领域，具体涉及用于胶囊内窥镜的引入环形容性加载的宽频圆极化天线，适用于ISM 2.4GHz频段的圆极化摄入式胶囊内窥镜装置。

背景技术

研究表明，消化道疾病已成为危害人类健康的重要病症之一，医学检查最有效的方式就是内窥镜检查，但传统内窥镜无法完成全消化道检查，插管给患者不仅带来痛苦，还存在交叉感染、伤害胃壁肠壁的风险。随着无线通信技术、半导体技术、LED照明技术的不断发展，无线胶囊内窥镜将逐步取代传统内窥镜。无线胶囊内窥镜如同药丸一般，由摄像机、电池、光源、处理器、天线等组成，集信息通讯、生物医学、光电工程、图像处理技术于一体，其中用于发射图像数据的无线通讯天线是系统的关键部分。胶囊内窥镜工作在消化系统过程中，通过图像传感器收集消化道内部图像信息，处理芯片将图像信号调制后通过天线发送给外部接收装置。由于医学诊断需要大量的高清图像数据，需要图像传感器具有较高的帧速率和分辨率，这就要求天线具备较宽的工作带宽和较高的传输效率，同时也要考虑胶囊内窥镜被摄入后在不同环境下的工作性能，这就需要天线具较强的抗干扰能力，因此，应用于胶囊内窥镜的天线需要具备小型化、宽频带、多功能、抗干扰、易共形等特点。应用于胶囊内窥镜的天线主要是通过对传统天线进行结构变形、引入新材料等手段来设计，主要形式包括：环形天线、螺旋天线、单极子天线、共形贴片天线、微带天线和MIMO天线。螺旋天线在胶囊天线中应用较为广泛，具有工作带宽较宽、馈电形式多样、易于共形等特点，非专利文献1公开了一种用于胶囊内窥镜的小型化多层圆极化螺旋天线，由三层开口圆环叠加而成，谐振频率为2.4GHz，工作带宽800M，人体环境中的仿真增益为-27dBi，该天线安装在胶囊顶部，与其它电子元件距离较远，抗干扰性能较强，但该天线占用的空间较大。平面环形天线是在辐射贴片上开出环形槽，通过增加表面电流路径引入新的谐振频率，进而展开天线的阻抗带宽，非专利文献2公开了一种微带馈电的平面环形贴片天线，尺寸为10×10×1.1mm³，阻抗带宽为4.78～6.46GHz，谐振频率为5.46GHz，但该天线的尺寸较大，适用性较差。MIMO天线应用于胶囊内窥镜系统可以改善部分电性能指标，增加天线的带宽、增益和传输率，非专利文献3公开了一种用于胶囊内窥镜的双端口输入的MIMO天线，天线由一个偶极子和一个平面螺旋环组成，阻抗带宽20MHz，增益为-26dBi，与单端口天线相比，此种天线传输效率较高，但设计调试较为复杂。非专利文献4公开了一种应用于胶囊内窥镜的四臂螺旋圆极化天线，天线高4.5mm，阻抗带宽为2～3.1GHz，谐振频率为2.4GHz，仿真增益为-15.1dBi，该天线具有较高的增益，同时具有圆极化特性，但其设计尺寸较大，设计过程也很复杂，不但要规划设计空间，还要设计与螺旋结构对应的馈电网络。目前，用于胶囊内窥镜的天线以安装于胶囊顶部的螺旋天线和附着于胶囊壁上的共形天线为主，存在的不足主要在于设计相对复杂，体积较大，因此需要设计体积较小、设计简单的胶囊内窥镜天线。

引用文献列表

非专利文献1：Ke Zhang,Changrong Liu,Xueguan Liu et al.A MiniaturizedAntenna Applied for Biomedical Applications.2017International AppliedComputational Electromagnetics Society Symposium(ACES).Aug.2017.