CN108448232A - 一种柔性双频可穿戴天线 - Google Patents
一种柔性双频可穿戴天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108448232A CN108448232A CN201810068803.9A CN201810068803A CN108448232A CN 108448232 A CN108448232 A CN 108448232A CN 201810068803 A CN201810068803 A CN 201810068803A CN 108448232 A CN108448232 A CN 108448232A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- radiation patch
- medium substrate
- feeding network
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
- H01Q1/273—Adaptation for carrying or wearing by persons or animals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
- H01Q5/28—Arrangements for establishing polarisation or beam width over two or more different wavebands
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种柔性双频可穿戴天线,包括介质基板、辐射贴片、接地板和馈电网络,所述介质基板由聚四氟乙烯玻璃纤维布组成,相对介电常数为2.3~2.9,损耗正切值为0.0025,厚度为0.27~0.33mm,所述辐射贴片、接地板和馈电网络均设置于所述介质基板的一侧,所述辐射贴片为T字型结构,辐射贴片上设有十字形的开槽,所述馈电网络与T字型辐射贴片的竖向部分重合,所述接地板设置于馈电网络的两侧。本发明天线在中心频率2.42GHz和5.78GHz时的回波损耗分别为‐20dB和‐22dB,并且具有良好的辐射性能,满足2.4GHz频段与5.8GHz频段频段对天线设计的要求,而且介质基板为柔性材料,实现了柔性可穿戴天线的设计。此外该天线尺寸小、结构简单、易于制作,适于无线通信系统及设备。
Description
技术领域
本发明涉及天线领域,尤其涉及一种柔性双频可穿戴天线。
背景技术
ISM波段(Industrial Scientific Medical Band)是由FCC分配的无需许可证的无线电波段,分为工业、科学研究和医疗三个频段。ISM波段在各国的规定并不统一,如在美国,三个频段分别为902‐928MHz、2400‐2483.5MHz及5725‐5850MHz,而在欧洲900MHz的频段则有部分用于GSM通信。2.4GHz为各国共同的ISM波段,因此无线局域网(IEEE 802.11b/IEEE802.11g)、蓝牙,ZigBee等无线网络均可工作在2.4GHz频段上。5.8GHz频段是一个比2.4GHz频率更高、开放的ISM频段,最近几年开始进入产品研发领域,是有望代替2.4GHz无线技术的技术之一。因此应用于ISM频段的双频天线的研究至关重要。
随着移动通信的发展,无线通信发展十分迅速,与之相关的无线通信技术、通信系统、通信设备等也成为研究的焦点。人体中心网络是移动通信的一个重要组成部分,它使得可穿戴设备越来越受到重视,而柔性可穿戴天线的研究价值也越来越高。近几年可穿戴天线的研究主要向着小型化、宽带化、结构紧凑和经济实用的方向发展,对于可穿戴天线在柔性材料上的研究越来越受到重视。因此柔性的可穿戴天线具有重要的研究价值。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足,提供一种柔性双频可穿戴天线。该天线在中心频率2.42GHz和5.78GHz时的回波损耗分别为‐20dB和‐22dB,并且具有良好的辐射性能,满足2.4GHz频段与5.8GHz频段频段对天线设计的要求,而且介质基板为柔性材料,实现了柔性可穿戴天线的设计。此外该天线尺寸小、结构简单、易于制作,适于无线通信系统及设备,是最近电磁领域、可穿戴设备领域研究的热点,有极大的发展前景。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种柔性双频可穿戴天线,包括介质基板、辐射贴片、接地板和馈电网络,所述介质基板由聚四氟乙烯玻璃纤维布组成,相对介电常数为2.3~2.9,损耗正切值为0.0025,厚度为0.27~0.33mm,所述辐射贴片、接地板和馈电网络均设置于所述介质基板的一侧,所述辐射贴片为T字型结构,辐射贴片上设有十字形的开槽,所述馈电网络与T字型辐射贴片的竖向部分重合,所述接地板设置于馈电网络的两侧。
所述介质基板的长和宽分别为32mm、28mm。
所述开槽的宽度为0.6~1.0mm。
T字型结构辐射贴片的横向部分和竖向部分的宽度分别为4mm和3mm。
与现有技术相比,本发明的技术方案所带来的有益效果是:
1.通过仿真分析可得到本发明天线的中心频率为2.42GHz和5.78GHz,在中心频率2.42GHz和5.78GHz时的回波损耗分别为‐20dB和‐22dB。该天线在2.4GHz频段的阻抗带宽范围是2.1‐2.74GHz,在5.8GHz频段的阻抗带宽范围为5.67‐5.93GHz,‐10dB的频带宽度分别为640M和260M,覆盖2.4GHz频段(2.4‐2.4835GHz)与5.8GHz频段(5.725‐5.85GHz)的工作频带。满足2.4GHz频段与5.8GHz频段频段对天线设计的要求,而且介质基板为柔性材料,实现了柔性可穿戴天线的设计。
2.该天线尺寸小、结构简单、易于制作,适于无线通信系统及设备,是最近电磁领域、可穿戴设备领域研究的热点,有极大的发展前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的侧视结构示意图。
图3是本发明具体实施例的结构尺寸示意图。
图4是天线的回波损耗仿真结果。
图5是不同开槽时天线仿真结果比较图。
图6是天线的电压驻波比示意图。
图7(a)和图7(b)为本发明天线分别在2.42GHz和5.78GHz频率处的辐射方向图。
附图标记:1-介质基板 2-辐射贴片 3-接地板 4-十字形开槽
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1和图2所示,一种柔性双频可穿戴天线,包括矩形结构的介质基板1,介质基板1由聚四氟乙烯玻璃纤维布制成,其相对介电常数为2.6,其介电损耗正切值为0.0025。
本实施例中的天线是通过蚀刻方法制作在规格尺寸为32mm×28mm的介质基板1上,介质基板1的厚度为0.3mm,辐射贴片2、馈电网络和接地板3均印刷在介质基板1的一侧,辐射贴片2是在介质基板1上印刷石墨烯,且辐射贴片2上设有十字形开槽4,辐射贴片2为T字型的结构,T字型结构的辐射贴片包括横向部分和竖向部分,其中竖向部分与馈电网络重合,馈电方式采用共面波导馈电,输入阻抗为50Ω,很好的实现了阻抗匹配,接地板3相对称地设置在馈电网络的左右两侧。
如图3所示:该图表示的是本发明天线经过优化设计后的具体尺寸参数,单位均为毫米,其中介质基板1的厚度为0.3mm。具体的尺寸参数如下:L=32mm,W=28mm,L1=14.3mm,W1=7mm,L2=23.4mm,W2=11mm,L3=21mm,W3=5.8mm,L4=0.8m,W4=4mm,W5=2.7mm,T=3mm。
为了研究天线的辐射特性,运用全波三维电磁仿真,对天线进行仿真优化,得到天线在中心频率处的方向图,并对仿真结果进行了分析:
经过仿真分析,本发明天线的中心频率为2.42GHz和5.78GHz,在中心频率2.42GHz和5.78GHz时的回波损耗分别为‐20dB和‐22dB。该天线在2.4GHz频段的阻抗带宽范围是2.1‐2.74GHz,在5.8GHz频段的阻抗带宽范围为5.67‐5.93GHz,‐10dB的频带宽度分别为640M和260M,覆盖了2.4GHz频段(2.4‐2.4835GHz)与5.8GHz频段(5.725‐5.85GHz)的工作频带。对天线相关参数进行优化,最终得到天线有效宽带为2.1‐2.74GHz和5.67‐5.93GHz。可得到回波损耗、方向图等仿真结果,及对一字型开槽和十字形开槽时天线进行了对比分析。
在图4中可以看出,天线的中心频率为2.42GHz,在中心频率2.42GHz时的回波损耗达到‐20dB,实现了良好的阻抗匹配。该天线的阻抗带宽范围是2.1‐2.74GHz,‐10dB的频带宽度为640M。
在图5中可以看出,增加合适的开槽对天线有一定的影响,当辐射贴片中开槽为一字型时,2.4GHz频段的中心频率的回波损耗稍微优于十字形开槽的情况,然而5.8GHz频段的中心频率很明显的向高频率发生偏移,回波损耗变小,虽然在‐10dB以下的带宽变化不是很明显,但是天线的阻抗匹配变差,影响天线的性能。因此,在辐射单元上进行开槽可以使中心频率发生偏移而且还能影响阻抗匹配,合理开槽可以实现天线的设计要求。
在图6中可以看出,本发明天线在2.1‐2.74GHz和5.67‐5.93GHz范围内电压驻波比VSWR<2,达到良好的阻抗匹配。在中心频率处,天线的电压驻波比VSWR=1.1,更好的实现了阻抗匹配。
由图7(a)和图7(b)可知,天线在中心频率2.42GHz和5.78GHz时的E面和H面的辐射方向图分别呈近似“8”字形及接近全向辐射的特性。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换,这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种柔性双频可穿戴天线,包括介质基板、辐射贴片、接地板和馈电网络,其特征在于,所述介质基板由聚四氟乙烯玻璃纤维布组成,相对介电常数为2.3~2.9,损耗正切值为0.0025,厚度为0.27~0.33mm,所述辐射贴片、接地板和馈电网络均设置于所述介质基板的一侧,所述辐射贴片为T字型结构,辐射贴片上设有十字形的开槽,所述馈电网络与T字型辐射贴片的竖向部分重合,所述接地板设置于馈电网络的两侧。
2.根据权利要求1所述一种柔性双频可穿戴天线,其特征在于,所述介质基板的长和宽分别为32mm、28mm。
3.根据权利要求1所述一种柔性双频可穿戴天线,其特征在于,所述开槽的宽度为0.6~1.0mm。
4.根据权利要求1所述一种柔性双频可穿戴天线,其特征在于,T字型结构辐射贴片的横向部分和竖向部分的宽度分别为4mm和3mm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810068803.9A CN108448232A (zh) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 一种柔性双频可穿戴天线 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810068803.9A CN108448232A (zh) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 一种柔性双频可穿戴天线 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108448232A true CN108448232A (zh) | 2018-08-24 |
Family
ID=63191141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810068803.9A Pending CN108448232A (zh) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | 一种柔性双频可穿戴天线 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108448232A (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106207469A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-07 | 广东盛路通信科技股份有限公司 | 双频双极化室内定向天线及其制备方法 |
CN109390686A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-02-26 | 天津大学 | 一种基于聚酰亚胺的可穿戴小型化超宽带天线 |
CN109546345A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-03-29 | 天津大学 | 一种基于科赫分形的小型化超宽带六边形天线 |
CN109768371A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-05-17 | 吉林医药学院 | 用于康复护理装置的基于石墨烯的双频植入式天线 |
CN111342223A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-06-26 | 内蒙古显鸿科技股份有限公司 | 一种地埋天线装置及通信系统 |
CN111799552A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-20 | 河北工业大学 | 一种低成本嵌入式可穿戴天线 |
WO2022091963A1 (ja) * | 2020-10-29 | 2022-05-05 | 京セラ株式会社 | アンテナ基板 |
CN116315582A (zh) * | 2023-05-26 | 2023-06-23 | 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所 | 一种车载多频段组合天线及车载通信系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201797044U (zh) * | 2010-04-22 | 2011-04-13 | 山东科技大学 | 单贴片双频双极化微带天线 |
CN104009291A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-08-27 | 华南理工大学 | 一种仿生物学三频带单极子天线 |
CN105119046A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-12-02 | 合肥工业大学 | 一种紧凑型2.45GHz柔性可穿戴石墨烯天线 |
CN105356033A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-02-24 | 合肥工业大学 | 一种共面波导馈电的2.45GHz柔性可穿戴天线 |
US9391375B1 (en) * | 2013-09-27 | 2016-07-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Wideband planar reconfigurable polarization antenna array |
-
2018
- 2018-01-24 CN CN201810068803.9A patent/CN108448232A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201797044U (zh) * | 2010-04-22 | 2011-04-13 | 山东科技大学 | 单贴片双频双极化微带天线 |
US9391375B1 (en) * | 2013-09-27 | 2016-07-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Wideband planar reconfigurable polarization antenna array |
CN104009291A (zh) * | 2014-05-29 | 2014-08-27 | 华南理工大学 | 一种仿生物学三频带单极子天线 |
CN105119046A (zh) * | 2015-09-10 | 2015-12-02 | 合肥工业大学 | 一种紧凑型2.45GHz柔性可穿戴石墨烯天线 |
CN105356033A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-02-24 | 合肥工业大学 | 一种共面波导馈电的2.45GHz柔性可穿戴天线 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106207469A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-12-07 | 广东盛路通信科技股份有限公司 | 双频双极化室内定向天线及其制备方法 |
CN109390686A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-02-26 | 天津大学 | 一种基于聚酰亚胺的可穿戴小型化超宽带天线 |
CN109546345A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-03-29 | 天津大学 | 一种基于科赫分形的小型化超宽带六边形天线 |
CN109768371A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-05-17 | 吉林医药学院 | 用于康复护理装置的基于石墨烯的双频植入式天线 |
CN111342223A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-06-26 | 内蒙古显鸿科技股份有限公司 | 一种地埋天线装置及通信系统 |
CN111799552A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-10-20 | 河北工业大学 | 一种低成本嵌入式可穿戴天线 |
WO2022091963A1 (ja) * | 2020-10-29 | 2022-05-05 | 京セラ株式会社 | アンテナ基板 |
CN116315582A (zh) * | 2023-05-26 | 2023-06-23 | 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所 | 一种车载多频段组合天线及车载通信系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108448232A (zh) | 一种柔性双频可穿戴天线 | |
US11855343B2 (en) | Antenna and mobile terminal | |
CN106450728B (zh) | 一种基于pdms材料的柔性可穿戴双频单极子天线 | |
DE102012220366A1 (de) | Multi-Feed Antenna | |
CN107425270A (zh) | 一种柔性可穿戴特的小型化印刷超宽带单极子天线 | |
CN102549839A (zh) | 超宽带副天线和使用超宽带副天线的无线装置 | |
CN107093793B (zh) | 一种基于复合左右手传输线的全向滤波单极子天线 | |
CN105322278A (zh) | 具有连续金属框的天线及其电子设备 | |
CN107681264A (zh) | 一种应用于ism频段的柔性可穿戴天线 | |
CN108631044A (zh) | 天线系统和无线网络基站 | |
CN106299612A (zh) | 一种基于柔性可穿戴应用的单极子天线 | |
US20070279292A1 (en) | Printed antenna | |
CN107565212A (zh) | 具有带陷特性的柔性可穿戴超宽带单极子天线 | |
CN104009285A (zh) | 一种小型化多频带WLAN/WiMAX天线 | |
CN104201464A (zh) | 一种频率可重构三频天线及方法 | |
CN102916246A (zh) | 一种针对超宽带系统的抗干扰多阻带uwb天线单元 | |
CN212626044U (zh) | 一种单极型共面波导平面天线 | |
CN105552536A (zh) | 一种单极子双频带WLAN/WiMAX天线 | |
CN111710982B (zh) | 一种新型的宽频带磁偶极子天线 | |
CN106785352A (zh) | 一种手机天线及其手机 | |
CN106129602A (zh) | 多频天线及智能手表 | |
CN109149098A (zh) | 一种极宽带印刷单极天线 | |
Chen et al. | A down-sized printed Hilbert antenna for UHF band | |
CN112018510A (zh) | 一种超宽带天线 | |
CN206461084U (zh) | 一种手机天线及其手机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180824 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |