CN112467349B - 一种臂章式可调柔性天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种臂章式可调柔性天线装置，包括：臂章，为一中空结构，包括由所述臂章的中空结构形成的腔体以及出口，所述出口设于所述臂章的边缘，所述出口与所述腔体连通；发射接收装置，设置在所述臂章的所述腔体内；以及柔性天线包括柔性介质、辐射单元以及接地单元，所述辐射单元以及接地单元设置在柔性介质上，所述辐射单元以及所述接地单元分别与所述发射接收装置电连接。本发明的一种臂章式可调柔性天线装置，以柔性介质作为基底材料，金属纤维编织在所述柔性介质上形成辐射单元与接地单元，使用时仅需将所述辐射单元拉伸即可实现对频率的调整，本发明的柔性天线装置结构简单，使用佩戴方便。

Description

一种臂章式可调柔性天线装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种臂章式可调柔性天线装置。

背景技术

VHF频段天线广泛应用于远距离通信领域(比如：144MHz)。因为频率较低，这些频段的天线往往尺寸较大，不易携带，在户外通信、军事行动、航海救援等领域应用受限。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种臂章式可调柔性天线装置，以柔性介质作为基底材料，金属纤维编织在所述柔性介质上形成辐射单元与接地单元，使用时仅需将所述辐射单元拉伸即可实现对频率的调整，本发明的柔性天线装置结构简单，传统的天线相比尺寸有所减小，使用佩戴方便。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种臂章式可调柔性天线装置，包括：臂章，为一中空结构，包括由所述臂章的中空结构形成的腔体以及出口，所述出口设于所述臂章的边缘，所述出口与所述腔体连通；发射接收装置，设置在所述臂章的所述腔体内；以及柔性天线，一端设置在所述臂章的所述腔体内，另一端伸出所述出口，所述柔性天线包括柔性介质、辐射单元以及接地单元，所述辐射单元以及接地单元设置在柔性介质上，所述辐射单元以及所述接地单元分别与所述发射接收装置电连接。

进一步地，所述柔性介质包括弱弹性介质以及设置在所述弱弹性介质上的强弹性介质。

进一步地，所述辐射单元与所述接地单元分别设置在所述柔性介质相对的两面，所述辐射单元包括相互连接的微带线以及菱形伸缩段，所述微带线由金属复合纤维编织设置在所述弱弹性介质上形成，所述菱形伸缩段由所述金属复合纤维编织成菱形设置在所述强弹性介质上形成，可通过所述菱形伸缩段的伸缩调整所述辐射单元的总长度，所述微带线与所述接地单元分别与所述发射接收装置电连接。

进一步地，所述接地单元编织设置在所述弱弹性介质与所述微带线相对的一面。

进一步地，所述金属复合纤维包括有机纤维芯以及包裹在所述有机纤维芯外层的金属导电层。

进一步地，所述有机纤维芯为涤纶纤维。

进一步地，所述金属导电层为金属银层或金属铜层。

进一步地，还包括臂带，设置在所述臂章的外壁上。

进一步地，还包括柔性天线固定装置，所述柔性天线固定装置包括第一固定部以及第二固定部，所述第一固定部设置在所述柔性天线远离所述臂章的一端，所述第二固定部活动连接在所述第一固定部上。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明的一种臂章式可调柔性天线装置，以柔性介质作为基底材料，金属纤维编织在所述柔性介质上形成辐射单元与接地单元，使用时仅需将所述辐射单元拉伸即可实现对频率的调整，本发明的柔性天线装置结构简单，传统的天线相比尺寸有所减小，使用佩戴方便。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。

图1所示为本发明一实施例的臂章式可调柔性天线装置的整体结构图；

图2所示为本发明一实施例的臂章的结构图；

图3所示为本发明一实施例的臂章式可调柔性天线装置的柔性天线结构图；

图4所示为本发明一实施例的臂章式可调柔性天线装置的辐射单元结构图；

图5所示为本发明一实施例的臂章式可调柔性天线装置的接地单元结构图；

图6所示为本发明一实施例的柔性介质的剖视图；

图7所示为本发明一实施例的柔性天线固定装置的结构图；

图8所示为本发明一实施例的臂章式可调柔性天线装置的辐射单元与接地单元尺寸图；

图9所示为本发明一实施例的臂章式可调柔性天线装置的工作方式图；

图10所示为本发明一实施例的臂章式可调柔性天线装置在不同拉伸长度下的反射系数图。

图中附图标记：

1臂章、11出口、2臂带、3发射接收装置、4柔性天线、41辐射单元、411微带线、412菱形伸缩段、42柔性介质、421弱弹性介质、422强弹性介质、43接地单元、5柔性天线固定装置、51第一固定部、52第二固定部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种臂章式可调柔性天线装置，如图1～2所示，包括臂章1、发射接收装置3、柔性天线4、臂带2以及柔性天线固定装置5，所述臂章1为一中空结构，包括由所述臂章1中空结构形成的腔体以及出口11，所述出口11设于所述臂章1的边缘，所述出口11与所述腔体连通。所述发射接收装置3设置在所述臂章1的所述腔体内，所述柔性天线4的一端设置在所述臂章1的腔体内，所述柔性天线4的另一端伸出所述出口11，所述臂带2设置在所述臂章1的外壁上。当所述柔性天线4处于拉伸状态时，用户可通过所述柔性天线固定装置5将所述柔性天线4的伸长状态进行固定，防止所述柔性天线4回弹。所述臂章1可采用两个卡接塑料件相互配合而成，便于所述发射接收装置3以及所述柔性天线4的设置。

如图3～6所示，所述柔性天线4包括柔性介质42、辐射单元41以及接地单元43，所述辐射单元41以及所述接地单元43设置在所述柔性介质42上，所述辐射单元41以及所述接地单元43分别与所述发射接收装置3电连接。所述柔性介质42包括弱弹性介质421以及设置在所述弱弹性介质421上的强弹性介质422，所述弱弹性介质421由弹性较差的柔性织物制成，所述强弹性介质422由弹性较强的柔性织物制成。优选所述弱弹性介质421以及所述强弹性介质422的轴线共线，以便于辐射单元41的设置。

所述辐射单元41与所述接地单元43分别设置在所述柔性介质42相对的两面，所述辐射单元41包括相互连接的微带线411以及菱形伸缩段412，所述微带线411由金属复合纤维编织设置在所述弱弹性介质421上形成，所述菱形伸缩段412由所述金属复合纤维编织成菱形设置在所述强弹性介质422上形成，所述强弹性介质422在力的作用下拉伸或压缩，所述菱形伸缩段412也会随之发生形变，可通过所述菱形伸缩段412的伸缩调整所述辐射单元41的总长度，进而调整辐射频率，所述微带线411与所述接地单元43电连接。

所述接地单元43编织设置在所述弱弹性介质421与所述微带线411相对的一面。所述辐射单元41与所述接地单元43由所述金属复合纤维编织在所述柔性介质42上形成，所述金属复合纤维包括有机纤维芯以及包裹在所述有机纤维芯外层的金属导电层。所述有机纤维芯为涤纶纤维，所述金属导电层为金属银层或金属铜层，采用此结构在保留织物材料延展性的同时，提高了电导率，形变前后材料辐射性能变化很小，可极大的降低材料成本，同时减轻所述可调柔性天线装置的重量。

如图7所示，所述柔性天线固定装置5包括第一固定部51以及第二固定部52，所述第一固定部51设置在所述柔性天线4远离所述臂章1的一端，所述第二固定部52活动连接在所述第一固定部51上。在不使用时，所述第二固定部52设置在所述第一固定部51上，防止遗失。使用时，将所述第二固定部52与所述第一固定部51脱离，可通过先将所述第二固定部52固定，再将所述柔性天线4做拉伸进而将所述第一固定部51与所述第二固定部52固定，实现固定所述柔性天线4的谐振频率的目的。

本发明的可调柔性天线装置的使用方法如下：

如图8所示，在未发生形变时，所述柔性介质42的长度为L4，所述辐射单元41中的所述微带线411长度为L1，所述辐射单元41中的所述菱形伸缩段412长度为L2，所述接地单元43长度为L3，所述接地单元43与所述辐射单元41中的所述菱形伸缩段412宽度为W1，所述辐射单元41中的所述微带线411宽度为W2。

如图9所示，将臂章式可调柔性天线装置固定在手臂上。缓缓拉伸所述强弹性介质422，所述柔性介质42中的所述弱弹性介质421因为弹性较弱，几乎不发生形变，所述辐射单元41中的所述微带线411与所述接地单元3尺寸几乎没有变化。而所述柔性介质42中的所述强弹性介质422因为弹性较强，所述强弹性介质422的长度随着拉伸缓缓增长，直至达到极限不再变化。随着逐步拉伸，所述强弹性介质422的长度缓缓增长，编织在所述强弹性介质422上的所述菱形伸缩段412也随之变化，所述辐射单元41的整体长度在逐渐增加，柔性天线4谐振点逐渐向低频偏移，实现调节柔性天线4频率的目的。在未被拉伸时，如图9(a)所示，所述菱形伸缩段412为多个上下较窄左右较长的菱形组成，开始拉伸后，如图9(b)所示，所述菱形伸缩段412发生变化，图形由上下较窄左右较长的菱形逐渐拉长，逐渐变为上下左右较为均衡的菱形结构，随着拉伸的继续，如图9(c)所示，最后再变为上下较长左右较短的菱形，所述菱形伸缩段412所形成的图形不再发生变化。拉伸柔性天线4调节频率，操作简单，使用方便，具有很高的实用价值。

如图10所示，当L1＝165mm，L2＝405mm，L3＝155mm，L4＝584mm，W1＝2mm，W2＝30mm时，所述可调柔性天线装置的反射系数图。图中横坐标f(MHz)为所述柔性天线4的谐振频率，纵坐标S₁₁(dB)为所述柔性天线4的反射系数，所述柔性介质42的拉伸长度D为0mm、120mm、240mm、360mm时对应的天线的谐振频率以及反射系数如图10中四个曲线所示。在臂章式可调柔性天线装置在未被拉伸时(拉伸长度D＝0mm)，所述柔性天线4的谐振频率为208MHz；臂章式可调柔性天线装置在拉伸到最大长度(拉伸长度D＝360mm)时，所述柔性天线4的谐振频率为130MHz。在130MHz-208MHz频率范围内，所述柔性天线4的反射系数均小于-10dB。

通过不断改变所述柔性天线4的拉伸长度，使得天线的谐振频率可调，有效避免了能量损失，使得臂章式可调柔性天线装置的辐射效能较高，有效提高了天线的发射接收效率。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并非因此限制本发明专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种臂章式可调柔性天线装置，其特征在于，包括：

臂章(1)，为一中空结构，包括由所述臂章(1)的中空结构形成的腔体以及出口(11)，所述出口(11)设于所述臂章(1)的边缘，所述出口(11)与所述腔体连通；

发射接收装置(3)，设置在所述臂章(1)的所述腔体内；以及

柔性天线(4)，一端设置在所述臂章(1)的所述腔体内，另一端伸出所述出口(11)，所述柔性天线(4)包括柔性介质(42)、辐射单元(41)以及接地单元(43)，所述辐射单元(41)以及接地单元(43)设置在柔性介质(42)上，所述辐射单元(41)以及所述接地单元(43)分别与所述发射接收装置(3)电连接；

所述柔性介质(42)包括弱弹性介质(421)以及设置在所述弱弹性介质(421)上的强弹性介质(422)；

所述辐射单元(41)与所述接地单元(43)分别设置在所述柔性介质(42)相对的两面，所述辐射单元(41)包括相互连接的微带线(411)以及菱形伸缩段(412)，所述微带线(411)由金属复合纤维编织设置在所述弱弹性介质(421)上形成，所述菱形伸缩段(412)由所述金属复合纤维编织成菱形设置在所述强弹性介质(422)上形成，可通过所述菱形伸缩段(412)的伸缩调整所述辐射单元(41)的总长度，所述微带线(411)与所述接地单元(43)分别与所述发射接收装置(3)电连接。

2.根据权利要求1所述的臂章式可调柔性天线装置，其特征在于，所述接地单元(43)编织设置在所述弱弹性介质(421)与所述微带线(411)相对的一面。

3.根据权利要求1所述的臂章式可调柔性天线装置，其特征在于，所述金属复合纤维包括有机纤维芯以及包裹在所述有机纤维芯外层的金属导电层。

4.根据权利要求3所述的臂章式可调柔性天线装置，其特征在于，所述有机纤维芯为涤纶纤维。

5.根据权利要求3所述的臂章式可调柔性天线装置，其特征在于，所述金属导电层为金属银层或金属铜层。

6.根据权利要求1所述的臂章式可调柔性天线装置，其特征在于，还包括臂带(2)，设置在所述臂章(1)的外壁上。

7.根据权利要求1所述的臂章式可调柔性天线装置，其特征在于，还包括柔性天线固定装置(5)，所述柔性天线固定装置(5)包括第一固定部(51)以及第二固定部(52)，所述第一固定部(51)设置在所述柔性天线(4)远离所述臂章(1)的一端，所述第二固定部(52)活动连接在所述第一固定部(51)上。

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