一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线制造技术

本发明专利技术公开的一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线，包括介质基底、第一介质覆盖层、第二介质覆盖层和导体贴片；其中，所述导体贴片包括接地平面和辐射贴片，所述接地平面位于第一介质覆盖层和介质基底之间；所述辐射贴片位于第二介质覆盖层和介质基底之间，并且电连接有微带线；所述第一介质覆盖层、所述介质基底和所述第二介质覆盖层将所述导体贴片包裹在内。本发明专利技术具有重量轻、抑制雨雾干扰、抗多径反射、体积小、成本低、加工快、易共形、防水、安全性、易于与集成电路匹配、适用于UHF RFID和GSM、防腐蚀和可洗性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线
本专利技术属于天线技术和射频通信
，特别涉及一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线。
技术介绍
目前，随着物联网(IoT)的飞速发展，以各种形式接入互联网的移动终端成爆炸式增长，尤其使体域网(BAN)，即以人体为中心的通信网络系统得到了良好的发展环境，刺激了移动终端天线的需求，基于应用环境的复杂多变性，也对终端射频前端提出了更高的要求，也成为当今的研究热点之一。传统的天线发展较为成熟，但不能延展、弯曲、共形和浸水且基于这些机械或环境要求下不能保持良好的双工通信能力，从而限制了可穿戴天线在体域网的大规模应用。天线形变、浸水、腐蚀等变化直接影响天线自身性能，传统天线不能共形、浸水、被腐蚀，使其在体域网的发展中不能充分发挥作用。因此，如何提供一种适用体域网的、可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于体域网的柔性可穿戴天线，具有重量轻、抗多径反射、体积小、成本低、加工快、易共形、防水、安全性、防腐蚀和可洗性等优点。为实现上述目的其具体方案如下：本专利技术公开了一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线，包括介质基底、第一介质覆盖层、第二介质覆盖层和导体贴片；其中，所述导体贴片包括接地平面和辐射贴片，所述接地平面位于第一介质覆盖层和介质基底之间；所述辐射贴片位于第二介质覆盖层和介质基底之间，并且电连接有微带线；所述第一介质覆盖层、所述介质基底和所述第二介质覆盖层将所述导体贴片包裹在内。优选的，所述第一介质覆盖层、所述介质基底和所述第二介质覆盖层长和宽相同，且所述导体贴片的边缘在所述第一介质覆盖层、所述介质基底和所述第二介质覆盖层的介质边缘内且与所述介质边缘有固定的距离。优选的，所述接地平面、所述辐射贴片和所述微带线均为纳米银材料，经3D喷墨方法打印在所述介质基底的表面。3D喷墨打印制作导体贴片和微带线速度快，精度高。优选的，所述介质基底、所述第一介质覆盖层和所述第二介质覆盖层均采用热塑性弹性体的3D打印线材NinjaFlex材料，通过通过FDM方法将所述介质基底、所述第一介质覆盖层和所述第二介质覆盖层无缝连接。NinjaFlex是一种柔性材料且利用3D喷墨打印的纳米银材料也具有柔性，使得本专利技术的柔软度大大增加，适于穿戴。优选的，所述辐射贴片沿对角方向开设有两个倒角，并且在所述辐射贴片中间位置，沿同一对角方向开设有矩形槽。优选的，所述辐射贴片的长Lp＝87.5mm，宽Wp＝87.5mm；所述倒角的宽为9.8mm；所述矩形槽的长为32mm。优选的，所述微带线的长Lf＝40mm，宽Wf＝8mm。柔性可穿戴天线使用微带线馈电以便于天线与集成电路集成，易于实现阻抗匹配。优选的，所述辐射贴片和所述接地平面之间的高度H2＝3.4mm。优选的，所述接地平面的长Lg＝160mm，宽Wg＝161mm，为一矩形纳米银导体，采用矩形贴片可以提高增益，增加辐射效率并且易于制作。优选的，所述接地平面和所述微带线均连接SMA连接头。本专利技术相较现有技术具有以下有益效果：1)由于介质将辐射贴片和接地平面完全包裹在内，为天线提供了保护措施，保证了天线的防水性、安全性，是一种可洗的穿戴式天线。2)大面积接地大量减少了后向辐射从而保护人体安全，使得生物体对天线无损耗，天线对生物体无伤害，所以此专利技术对人体具有安全性。3)利用3D喷墨打印技术制作馈电微带线、辐射贴片和接地平面，并采用纳米银作为3D打印导体材料；利用FDM方法打印介质，介质采用NinjaFlex柔性材料，满足柔性介质埋藏圆极化天线的要求，具有可洗性、防腐蚀等优点。4)由于辐射贴片中间恰当的开槽位置而形成的天线结构使天线具有圆极化效果，既能接收圆极化波也能接收线极化波，具有抗多径反射、抑制雨雾干扰等优点。5)具有重量轻、抑制雨雾干扰、抗多径反射、体积小、成本低、加工快、易共形、易于与集成电路匹配、适用于UHF、RFID和GSM、防腐蚀等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线的俯视剖视图一；图2为本专利技术一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线的俯视剖视图二；图3为本专利技术一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线的侧视剖视图；图4为本专利技术天线在沿其X轴弯曲工作时四种状态下的回波损耗对比图；图5为本专利技术天线沿其X轴弯曲工作时四种状态下的轴比AR对比图；图6为本专利技术天线沿其X轴弯曲工作时四种状态下的XOZ平面的辐射增益方向图；图7为本专利技术天线沿其X轴弯曲工作时四种状态下的YOZ平面的辐射增益方向图；图8为本专利技术天线沿其Y轴弯曲工作时四种状态下的轴比AR对比图；图9为本专利技术天线沿其Y轴弯曲工作时四种状态下的回波损耗对比图；图10为本专利技术天线沿其Y轴弯曲工作时四种状态下的XOZ平面的辐射增益方向图；图11为本专利技术天线沿其Y轴弯曲工作时四种状态下的YOZ平面的辐射增益方向图。在图1中：1为介质基底，2为第一介质覆盖层，3为第二介质覆盖层，5为辐射贴片，6为微带线，51为倒角，52为矩形槽。在图2中：1为介质基底，4为接地平面。在图3中：1为介质基底，2为第一介质覆盖层，3为第二介质覆盖层，4为接地平面，5为辐射贴片，6为微带线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见附图1至附图3，为一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线的俯视图和侧视图，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。如附图1和2所示包括介质基底1、第一介质覆盖层2、第二介质覆盖层3和导体贴片；其中，导体贴片包括接地平面4和辐射贴片5，接地平面4位于第一介质覆盖层2和介质基底1之间；辐射贴片5位于第二介质覆盖层3和介质基底1之间，并且电连接有微带线6；第一介质覆盖层2、介质基底1和第二介质覆盖层3将导体贴片包裹在内。第一介质覆盖层2、介质基底1和第二介质覆盖层3长和宽相同，且导体贴片的边缘在第一介质覆盖层2、介质基底1和第二介质覆盖层3的介质边缘内且与介质边缘有固定的距离。辐射贴片5沿对角方向开设有两个倒角51，并且在辐射贴片5中间位置，沿同一对角方向开设有矩形槽52。如附图1所示因为馈电微带线的宽度直接影响了天线的匹配阻抗，为适合50欧姆的阻抗匹配，此微带线宽度采用8mm，微带线的长Lf＝40mm。为使天线在UHF频段具有良好的性能且在弯曲状态下保持良好的双工通信能力，将矩形辐射贴片设计为长Lp＝87.5mm，宽Wp＝87.5mm，切9.8mm的倒角并开32mm长度的矩形槽以实现圆极化效果，从而达到抗多径反射的性能，且利用3D喷墨将纳米银金属打印为辐射贴片、微带线和接地平面。基于可穿戴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线，其特征在于：包括介质基底(1)、第一介质覆盖层(2)、第二介质覆盖层(3)和导体贴片；其中，所述导体贴片包括接地平面(4)和辐射贴片(5)，所述接地平面(4)位于第一介质覆盖层(2)和介质基底(1)之间；所述辐射贴片(5)位于第二介质覆盖层(3)和介质基底(1)之间，并且电连接有微带线(6)；所述第一介质覆盖层(2)、所述介质基底(1)和所述第二介质覆盖层(3)将所述导体贴片包裹在内。

【技术特征摘要】
1.一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线，其特征在于：包括介质基底(1)、第一介质覆盖层(2)、第二介质覆盖层(3)和导体贴片；其中，所述导体贴片包括接地平面(4)和辐射贴片(5)，所述接地平面(4)位于第一介质覆盖层(2)和介质基底(1)之间；所述辐射贴片(5)位于第二介质覆盖层(3)和介质基底(1)之间，并且电连接有微带线(6)；所述第一介质覆盖层(2)、所述介质基底(1)和所述第二介质覆盖层(3)将所述导体贴片包裹在内。2.根据权利要求1所述的一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线，其特征在于，所述第一介质覆盖层(2)、所述介质基底(1)和所述第二介质覆盖层(3)长和宽相同，且所述导体贴片的边缘在所述第一介质覆盖层(2)、所述介质基底(1)和所述第二介质覆盖层(3)的介质边缘内且与所述介质边缘有固定的距离。3.根据权利要求1所述的一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线，其特征在于，所述接地平面(4)、所述辐射贴片(5)和所述微带线(6)均为纳米银材料，经3D喷墨方法打印在所述介质基底(1)的表面。4.根据权利要求1所述的一种可洗的柔性可穿戴介质埋藏圆极化微带天线，其特征在于，所述介质基底(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建雄，姜宇琛，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12