CN204243202U - 应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线 - Google Patents
应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型是一种应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线，该天线包括介质基片(1)、位于介质基片(1)上下表面的环状间断贴片(2)、位于介质基片(1)上表面中心的圆形贴片(3)，位于介质基片(1)下表面中心的接地板(4)、同轴探针(5)；其中，同轴探针(5)的外导体与接地板(4)端接，同轴探针(5)内导体的一端穿过介质基片(1)接圆形贴片(3)，另一端从接地板(4)接出，采用同轴探针馈电；圆形贴片(3)与环状间断贴片(2)接地板(4)同圆心。该天线结构简单，尺寸小、具有低剖面，并能同时实现全向和单向两种形式的辐射方向图功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可用于人体通信系统的多功能双频双极化天线。属于无线通讯设备制造的技术领域。
背景技术
近年来，人体通信系统受到广泛关注。在人体通信系统中，所有的终端设备分别位于人体的表面或人体内部。为了能够有效工作，上述终端必须能同时建立三种通信链路：人体表面与外部通信系统间的链路、人体表面间的通信链路、人体表面与人体内部的通信链路。因此，上述三种通信链路就需要有与之功能相适应的辐射方向图。如，人体表面与外部通信系统间的链路就需要具有单向(与人体表面垂直并向外)的辐射方向图；而人体表面间的通信链路则需要沿人体表面全向的辐射方向图。终端设备能同时实现上述辐射方向图正是所希望的，但目前对这方面的研究较少。
发明内容
技术问题：本实用新型要解决的技术问题是提供一种应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线，该天线结构简单，尺寸小、具有低剖面，并能同时实现全向和单向两种形式的辐射方向图功能。
技术方案：本实用新型提出的是一种应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线，该天线包括介质基片、位于介质基片上下表面的环状间断贴片、位于介质基片上表面中心的圆形贴片，位于介质基片下表面中心的接地板、同轴探针；其中，同轴探针的外导体与接地板端接，同轴探针内导体的一端穿过介质基片接圆形贴片，另一端从接地板接出，采用同轴探针馈电；圆形贴片与环状间断贴片接地板同圆心。
所述的环状间断贴片的内半径ra与外半径rb的比，即ra：rb＝1：1.2
环状间断贴片由多个环状贴片沿圆环周期分布构成。
上下表面的环状间断贴片沿周向相差半个周期。
有益效果：与已有的可实现全向辐射方向图的单极振子类或其变形天线相比，本实用新型的可实现人体通信系统的双频双极化天线，纵向尺寸只有前者的1/20；其次，圆形贴片位于环状间断贴片中心使得结构更加紧凑；再者由于环状间断贴片激励的是水平极化，而圆形贴片激励的是垂直极化，因此两端口间的隔离得到改善。印刷与介质基片上下表面的环状间断贴片通过在周向上错开半个周期从而构成具有磁导率为负的传输线。由此传输线构成的环状间断贴片周向电流更加均匀，克服了普通环天线电流不均匀的缺点，从而实现水平面全向方向图。本实用新型通过激励不同的模式从而能同时实现全向和单向两种形式的辐射方向图功能，满足人体通信系统的要求。
附图说明
图1是本实用新型提供的应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线的总体结构示意图；
图2是本实用新型提供的应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线的总体结构的顶视图；
图3是本实用新型提供的应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线的总体结构的底视图；
图4是本实用新型提供的用于人体通信系统的多功能双频双极化天线在设计频率f1＝2.4GHz上水平面方向图；
图5是本实用新型提供的应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线在设计频率f2＝5.8GHz上垂直面的XOZ面方向图；
图6是本实用新型提供的应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线在设计频率f2＝5.8GHz上垂直面的YOZ面方向图；
图7是本实用新型提供的应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线的两端口回波损耗图；
图8是本实用新型提供的应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线的两端口隔离图；
以上的图中有：介质基板1、环形间断贴片2、圆形贴片3、接地板4、同轴探针5。其中ra、rb分别为环形间断贴片的内外半径，rp为圆形贴片的半径，rg为圆形接地板的半径，α为环状间断贴片一个周期里金属部分的张角，β为环状间断贴片一个周期的张角。
具体实施方式
下面将参照附图对本实用新型进行说明。
本实用新型提供的一种应用于人体通信系统的同时具有全向和定向辐射方向图的双频双极化天线，该天线包括介质基片1、位于介质基片1上下表面的环状间断贴片2、位于介质基片1上表面中心的圆形贴片3，位于介质基片1下表面中心的接地板4、同轴探针5；其中，同轴探针5的外导体与接地板4端接，同轴探针(5)内导体的一端穿过介质基片1接圆形贴片3，另一端从接地板4接出，采用同轴探针馈电；圆形贴片3与环状间断贴片2接地板4同圆心。
其中，圆形贴片与环状间断贴片、接地板同心。环状间断贴片的内外半径满足一定的条件，(ra+rb)/2约为设计工作波长的1/8。参见图1和图2
参见图3～图8为本实用新型提供的应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线的性能曲线。图3-图6分别为用于人体通信系统的多功能双频双极化天线在设计的两中心频率的水平面和垂直面方向图；图7，图8为用于人体通信系统的多功能双频双极化天线两端口的回波损耗与隔离；上述曲线是在上述给定条件下得出的，若改变结构参数等也可以与之相似的曲线。曲线通过计算机模拟仿真得到，可选用的仿真软件有如Ansoft公司的HFSS、CST公司的Microwave Studio CST等高频仿真软件。
本实用新型可延拓涵盖：应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线采用非探针的其他方式馈电。其次，当选取可穿戴的编织物作为介质基片时，上述参数作适当调整即可。
便于说明各结构参数的设计过程，以下表述基于给定的结构参数，但这并不失一般性。给定参数：介质基片的厚度t＝1.5mm,环状间断贴片的内外半径ra＝15mm，rb＝20mm，环状间断贴片一个周期的张角β＝60度，环状间断贴片一个周期里金属部分的张角α＝56度。两中心工作频率f1＝2.4GHz，f2＝5.8GHz。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (4)
1.一种应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线，其特征在于该天线包括介质基片(1)、位于介质基片(1)上下表面的环状间断贴片(2)、位于介质基片(1)上表面中心的圆形贴片(3)，位于介质基片(1)下表面中心的接地板(4)、同轴探针(5)；其中，同轴探针(5)的外导体与接地板(4)端接，同轴探针(5)内导体的一端穿过介质基片(1)接圆形贴片(3)，另一端从接地板(4)接出，采用同轴探针馈电；圆形贴片(3)与环状间断贴片(2)接地板(4)同圆心。
2.根据权利要求1所述的应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线，其特征在于：所述的环状间断贴片(2)的内半径ra与外半径rb的比，即ra：rb＝1：1.2。
3.根据权利要求1所述的应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线，其特征在于：环状间断贴片(2)由多个环状贴片沿圆环周期分布构成。
4.根据权利要求1所述的应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线，其特征在于：上下表面的环状间断贴片(2)沿周向相差半个周期。
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| CN (1) | CN204243202U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104362433A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-02-18 | 东南大学 | 应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线 |
| CN113300114A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-24 | 山西大学 | 一种具有增大水平面增益的全向垂直极化天线 |
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2014
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| CN104362433B (zh) * | 2014-11-13 | 2016-11-02 | 东南大学 | 应用于人体通信系统的多功能双频双极化天线 |
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