[发明专利]一种加载高磁介材料的小型化柔性天线

说明书

本发明提出一种加载高磁介材料的小型化柔性天线，包括底层柔性介质基板、天线金属层和高磁介柔性材料，天线金属层设置在底层柔性介质基板的顶面，高磁介柔性材料贴在天线金属层的上方。相比用于同频段的传统陶瓷天线，本发明具有柔性可共形的优势，更易集成于不规则形状的无线通信系统中，而且天线单面印刷电路，便于加工，天线剖面低且重量轻，小型化优势明显；相比于传统的柔性天线，本发明突破性地引入高磁介柔性材料，在天线面积有效缩减80％的同时，还进一步扩展工作带宽，能够覆盖全球UHF RFID频段，克服柔性微带天线设计尺寸过大，带宽较窄的瓶颈问题。因此，本发明完全满足于柔性小型化无线设备技术领域的应用。

技术领域

本发明属于微带天线技术领域，具体涉及一种加载高磁介材料的小型化柔性天线。

背景技术

近年来，无线通信和物联网技术发展迅速，射频识别技术(RFID)已经成为关注热点，而随着体域网的提出，柔性可穿戴无线通信系统正逐渐成为国内外的研究趋势，也衍生出大量可穿戴电子设备。在可穿戴电子设备设计中整个系统的便携性以及柔性设备的共形性十分重要，射频天线作为无线通信系统中收发信号的的关键元件，针对其共形性以及小型化的迫切需求已经成为无线通信系统中的关键问题。

在传统工艺中，利用现有柔性材料作为基板，针对超高频射频识别频段(UHFRFID)所制作的超高频柔性微带天线，都面临着天线尺寸大的设计瓶颈。微带天线的尺寸与波长成正比，电磁波在介质内的有效波长其小型化因子基于上诉理论发展出采用高介电常数陶瓷材料作为天线基板以实现小型化的方法。但采用高介电常数陶瓷材料设计天线也存在诸多缺陷，因为微带天线的带宽本身较窄，而采用高介电常数材料实现天线小型化，将在介质区域内加大对电磁波的束缚，造成天线工作带宽进一步变窄，天线性能明显降低，使得天线的阻抗匹配情况恶化。由此可见，采用现有高介电常数的材料难以在实现柔性天线小型化的同时覆盖全球的UHF RFID频段(840～960MHz)。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种加载高磁介材料的小型化柔性天线，以解决现有的UHF RFID柔性天线尺寸大、带宽窄的技术问题，在实现显著小型化的同时，对天线工作带宽实现有效扩展。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种加载高磁介材料的小型化柔性天线，该柔性天线包括底层柔性介质基板、天线金属层和高磁介柔性材料；其中，天线金属层设置在底层柔性介质基板的顶面，高磁介柔性材料贴在天线金属层的上方。

进一步地，底层柔性介质基板采用聚酰亚胺柔性薄膜。

进一步地，通过采用FPC电路印刷工艺将覆铜层单面印于底层柔性介质基板顶部的方式制作天线金属层

进一步地，天线金属层的馈电方式为共面波导馈电，包括中央馈电线、天线左侧地板、天线右侧地板、左侧地板耦合调节枝节和右侧地板耦合调节枝节；其中，中央馈电线位于底层柔性介质基板的一条几何中心线上；中央馈电线与左右两侧地板之间由矩形槽缝隔开，左右两侧地板另一端之间通过过度地板连接；左侧地板耦合调节枝节和右侧地板耦合调节枝节位于中央馈电线顶部，与中央馈电线实现耦合馈电；左侧地板耦合调节枝节和右侧地板耦合调节枝节分别与天线左侧地板和天线右侧地板连接，引出左右两条电流路径。

进一步地，天线左侧地板引入曲流技术，呈折叠状。

进一步地，高磁介柔性材料紧贴天线金属层，覆盖于中央馈电线与左右两根调节枝节的顶部。

进一步地，高磁介柔性材料为钴掺杂铁氧体。

(三)有益效果

本发明提出一种加载高磁介材料的小型化柔性天线，包括底层柔性介质基板、天线金属层和高磁介柔性材料，天线金属层设置在底层柔性介质基板的顶面，高磁介柔性材料贴在天线金属层的上方。