[发明专利]一种可用于人体通信系统的双频天线

说明书

技术领域

本发明涉及通信天线领域，尤其涉及一种可用于人体通信系统的双频天线。 

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：本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，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的天线。 

技术方案：本发明提出可用于人体通信系统的双频天线，由介质基片，环状贴片，圆形贴片，接地板，短路销钉组成，采用同轴探针馈电，圆形贴片位于环状贴片、接地板、短路销钉构成的半开放腔中。 

环状贴片的内径ra与外径rb的比满足ra/rb为1/2，rb为设计工作波长的1/4。 

短路销钉（5）位于环状贴片的内环圆周上，并呈等距分布，使环状贴片与接地板短路。 

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，本发明的可实现人体通信系统的双频天线，纵向尺寸只有前者的1/20；其次，圆形贴片位于环状贴片、接地板、短路销钉构成的半开放腔中使得结构更加紧凑；再者由于短路销钉的存在使得两端口之间的隔离得到改善。本发明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是本发明提供的用于人体通信系统的双频天线的总体结构的侧视图； 

图2是本发明提供的用于人体通信系统的双频天线的总体结构的顶视图； 

图3是本发明提供的用于人体通信系统的双频天线在设计频率f₁=2.4GHz上垂直面方向图； 

图4是本发明提供的用于人体通信系统的双频天线在设计频率f₁=2.4GHz上水平面方向图； 

图5是本发明提供的用于人体通信系统的双频天线在设计频率f₂=5.8GHz上垂直面方向图； 

图6是本发明提供的用于人体通信系统的双频天线的两端口回波损耗图； 

图7是本发明提供的用于人体通信系统的双频天线的两端口隔离图； 

以上的图中有：介质基板1、环形贴片2、圆形贴片3、接地板4、短路销钉5。其中r_a，r_b分别为环形贴片的内外半径，r_p为圆形贴片的半径，f_x，f_y分别为两馈电点与中心的距离。 

具体实施方式

下面将参照附图对本发明进行说明。 

本发明提供的一种可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天线，由介质基片1，环状贴片2，圆形贴片3，接地板4，短路销钉5组成。采用探针馈电； 

其中，中心的圆形贴片位于环状贴片、接地板、短路销钉构成的半开放腔中。环状贴片的内外半径比满足一定的条件，r_a/r_b约为1/2，r_b约为设计工作波长的1/4。短路销钉位于环状贴片的内环圆周上，并呈等距分布，使环状贴片与接地板短路。参见图1和图2 

参见图3～图7为本发明提供的可用于人体通信系统的的双频天线的性能曲线。图3-图5分别为用于人体通信系统的双频天线在设计的两中心频率的E面和H面方向图；图6，图7为用于人体通信系统的的双频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。 

本发明可延拓涵盖：当馈源辐射的电磁波的极化取向为左/右圆极化时，通过选取适当的馈电点即实现具有圆极化的人体通信系统双频天线。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。