CN110148832A - 一种可植入天线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可植入天线系统，该天线首先采用双层厚度和大小一样的圆形Rogers介质基板，其直径与贴片天线和金属接地板直径相同，通过底部同轴馈电。贴片天线在两层介质基板中间，由互相垂直的两根金属带和四个弧形金属带组成，其中两个相邻的弧形金属带分别有一个短路钉与地相连，从而达到以下几个效果：增长电流路径的同时，大大降低天线尺寸，更好的实现小型化；激励起不同谐振模式，调节馈电位置实现双频带谐振效果，增加辐射带宽和辐射效率。

Description

一种可植入天线系统
技术领域
本发明设计无线通信技术领域，具体涉及一种可植入天线系统。
背景技术：
随着无线通信技术及电子产业的快速发展，医疗植入式电子设备被广泛应用于疾病治疗和生理检测，为病人的生活提供了很多便利。传统医疗植入设备采用低频电感线圈进行通信，这种方式具有尺寸大、传输速率慢、传输距离短等缺点，所以研究人员采用射频植入式天线取代电感线圈，解决了上述难题。但目前植入式天线采用电池供电，尺寸大，工作寿命短，频繁更换电池势必增加病人的痛苦，采用多频段植入式天线可在进行通信的同时实现诸如无线充电等的其他功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可植入天线系统，是一种应用于生物医学的体内设备的接收天线，该天线结合了和天线直径一样的平面介质，不但充分利用弧形金属条降低了天线占据的空间，更扩大了天线辐射带宽。此外，通过在相邻弧形金属条开短路钉激励起不同谐振模式，调节馈电位置实现双频带谐振效果。
一种可植入天线系统，该天线至少包括双层平面介质板、第一和第二金属条带、四个弧形金属带、两个短路钉及金属接地板，
其中：
两层平面介质板为圆形且厚度直径相等，其直径与天线和金属接地板的直径一致；
金属接地板设置在底层介质板的下表面，为圆形且直径与介质板一致；
第一和第二金属条带设置在两层平面介质板的中间，且第一和第二金属条带互相垂直；
金属条带的四端分别连接四个弧形金属带；
四个弧形金属带的外弧与介质板边缘一致，其中两个相邻的弧形金属带上分别通过一个短路钉与金属接地板连接；
该天线为同轴馈电，馈电点位于其中一条金属带距离圆心4mm处。
优选的，所述四条弧形金属带结构相同，但尺寸不同。
优选的，所述第一和第二金属条带的交点与两层平面介质板的圆心重合。
优选的，所述环形金属带的圆心与两层平面介质板的圆心重合。
优选的，所述第一和第二金属条带的结构与尺寸均相同。
优选的，所述两层平面介质板、金属接地板和天线的直径相同。
优选的，所述相邻弧形金属带上的两个短路钉和各自相连的金属条带距离相同。
优选的，所述第一个短路钉绕天线中心90度旋转后与第二个短路钉重合。
优选的，所述同轴馈电的馈电点距离圆心4mm处。
优选的，所述双层层平面介质板的介电常数为10.2，厚度为0.635mm。
本发明的优点在于：该种可植入天线系统，通过连接四个弧形金属带，增长电流路径的同时，降低天线尺寸，实现小型化，减少天线在体内设备占用空间；采用正交金属带结构，结合非平衡馈电形式，得到较宽的阻抗带宽；引入两个短路钉，激励起不同的谐振模式，最终通过调节馈电位置形成双频带阻抗匹配。
附图说明
图1是本发明的俯视图；
图2是本发明的侧视图；
图3是本发明的S参数仿真图。
其中：1-条金属带一，2-条金属带二，3-弧形金属带一，4-弧形金属带二，5-弧形金属带三，6-弧形金属带四，7-短路钉一，8-短路钉二，9-金属接地板，10-馈电点，11-平面介质板一，12-平面介质板二。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图3所示，一种可植入天线系统，该系统适用于人体环境。天线结构建立在平面介质板二12介质面上，通过短路钉一7和短路钉二8与金属接地板9相连，上面再覆盖一层厚度材质一样的平面介质板一11使天线与皮肤组织隔开。天线采用同轴馈电，馈电点10位于条形金属带1距离圆心4mm处。
贴片由两条互相垂直的条形金属带一1和条形金属带二2和四个与之相连的弧形金属带一3、弧形金属带二4、弧形金属带三5和弧形金属带四6组成，所述弧形金属带一3、弧形金属带二4、弧形金属带三5和弧形金属带四6延长了电流路径，相对减小天线尺寸，从而实现小型化。一对围绕中心点旋转90度的两个短路钉一7和短路钉二8，形成非平衡馈电，激励起不同的谐振模式，再加上四条弧形金属带一3、弧形金属带二4、弧形金属带三5和弧形金属带四6尺寸各不相同，增加了多条电流路径，通过调节馈电位置实现了天线的双频带阻抗匹配。
圆形贴片和两层平面介质板一11和平面介质板二12还有圆形接地金属板9的直径都相同，能很好的集成在一起，在减小天线尺寸的同时，都为圆形结构为植入人体提供有利条件。
本发明的天线具有很好的宽带小型化性能和多频带，如图3所示为本发明天线的S参数。仿真过程中，平面介质板一11防止天线直接与高介电系数的人体组织接触；平面介质板二12上表面设置有贴片天线，下表面是金属接地板。本发明中，条形金属带一1和条形金属带二2以及弧形金属带一3、弧形金属带二4、弧形金属带三5和弧形金属带四6的尺寸决定了天线工作频点。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (7)

1.一种可植入天线系统，其特征在于，所述系统包括天线组件、绝缘组件和接地组件；
所述绝缘组件包括至少两块介质板；
所述天线组件夹持于所述绝缘组件中间；
所述接地组件设于所述绝缘组件的下表面；
所述天线组件包括至少两组条形金属带以及连接于所述条形金属带末端的弧形金属带，相邻两所述条形金属带之间的夹角范围为0-180度，且至少一组所述条形金属带上设有馈电点；
相邻两所述弧形金属带上设有与接地组件连接的短路钉。
2.根据权利要求1所述的一种可植入天线系统，其特征在于：所述弧形金属带的结构相同，尺寸不同。
3.根据权利要求1所述的一种可植入天线系统，其特征在于：所述条形金属带的结构与尺寸均相同。
4.根据权利要求1所述的一种可植入天线系统，其特征在于：所述介质板和所述金属组件均为圆心重合且直径相同的圆盘结构。
5.根据权利要求1所述的一种可植入天线系统，其特征在于：所述条形金属带的相交点与弧形金属带的圆心均与介质板的圆心重合。
6.根据权利要求1所述的一种可植入天线系统，其特征在于：所述馈电点与所述条形金属带相交点距离4mm。
7.根据权利要求1所述的一种可植入天线系统，其特征在于：所述介质板的介电常数为10.2，厚度为0.635mm。
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