[发明专利]一种双频段双模式纽扣天线

说明书

本发明涉及一种双频段双模式纽扣天线，属于可穿戴天线的设计与应用领域。该天线包括上下两块介质基板，通过硬质同轴线连接支撑；所述下层基板采用方形的柔性毛毡材料，毛毡背面为完整的金属贴片，所述上层基板采用FR4材料，上层基板正面为方形金属辐射贴片，所述方形金属辐射贴片上有切角，且方形金属辐射贴片上开了不对称的U型槽，从方形金属辐射贴片四边引出四根金属枝节，延伸到上层基板的边缘并弯曲，上层基板背面为略小于基板的圆形金属贴片，在圆形金属贴片上挖去一圆孔，以便连接馈电电缆向正面的辐射贴片馈电。本发明在不同频段呈现不同辐射模式，并且在定向模式下实现了圆极化效果。

技术领域

本发明涉及一种双频段双模式纽扣天线，属于可穿戴天线的设计与应用领域。

背景技术

无线体域网(Wireless Body Area Network，WBAN)是通过穿戴于体表或植入于体内的传感器和便携式设备建立的用于医疗、消费电子和个人娱乐等领域中的短距离、低功耗、高可靠性无线通信网络。按照参与通信的传感器所处位置的不同，其通信链路通常可分为体内通信、体表通信和体外通信。可穿戴天线是工作于人体周边，用于无线体域网通信的关键器件，考虑到实际应用中的需要，我们对可穿戴天线通常有以下要求：1)在不同的频段实现不同的辐射模式，其中全向辐射模式用于体表通信，定向辐射模式用于体外通信；2)天线物理尺寸较小，最好选用柔性材料，适合日常穿戴，且具有较强鲁棒性，即当人体活动造成天线结构发生形变时，对天线性能影响小；3)天线和人体之间的“耦合”较低，具体表现为天线性能受人体组织影响小，天线的电磁辐射吸收率符合国际标准。

发明内容

为了解决现有可穿戴天线体积较大、不易于人体穿戴、鲁棒性较差的问题，本发明提出了一种双频段双模式纽扣天线。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种双频段双模式纽扣天线，包括上下两块介质基板，通过硬质同轴线连接支撑；所述下层基板采用方形的柔性毛毡材料，毛毡背面为完整的金属贴片，所述上层基板采用FR4材料，上层基板正面为方形金属辐射贴片，所述方形金属辐射贴片上有切角，且方形金属辐射贴片上开了不对称的U型槽，从方形金属辐射贴片四边引出四根金属枝节，延伸到上层基板的边缘并弯曲，上层基板背面为略小于基板的圆形金属贴片，在圆形金属贴片上挖去一圆孔，以便连接馈电电缆向正面的辐射贴片馈电。

所述毛毡材料介电常数为1.2，损耗角正切为0.02。

所述FR4材料介电常数为4.4，损耗角正切为0.02。

所述圆形金属贴片上挖去的圆孔半径为1.6mm。

本发明的有益效果如下：

(1)在不同频段呈现不同辐射模式，并且在定向模式下实现了圆极化效果。

(2)天线尺寸较小，并且结合了柔性材料，适合人体穿戴。

(3)天线具有较强的鲁棒性，性能几乎不受柔性基板形变的影响。

(4)天线和人体之间的耦合较低，天线性能不易受人体影响，而且天线的电磁辐射吸收率较低。

附图说明

图1为天线整体的侧视图。

图2为天线整体的俯视图。

图3为上层基板的正面结构图。

图4为上层基板的背面结构图。

图5为自由空间和人体组织上的反射系数曲线图。

图6为平坦和弯曲时的S参数曲线图。

图7为天线工作在自由空间中的轴比曲线图。

图8为天线工作在自由空间中2.45GHz处XOY面的辐射方向图。