[发明专利]一种基于聚酰亚胺材料的柔性多频天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其涉及一种基于聚酰亚胺材料的柔性多频天线。

背景技术

近年来，诸如可穿戴设备，柔性微电子产品以及柔性集成电路等未来产业得到了社会的极大重视。为研制出可集成到柔性材料当中的无线通信系统，设计中对于柔性天线和柔性无源器件的需求有了极大的提升。基于不同柔性材料，诸如液晶高分子聚合物(LCP)，聚醚酰亚胺(PEI)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的多种天线设计已经被提出。这些材料有独特的射频特性，比如低的介电常数和损耗正切角。最近，聚酰亚胺(Polyimide)因为其优异的机械和电气性能被广泛应用于制作柔性设备的介质基板。

此外，在当今无线通信领域中，通信设备的发展更趋于集成化和小型化，因此多频技术的应用越来越广泛。例如，生活中广泛应用的Bluetooth、无线局域网频段,这些都要求手机等无线设备的天线具有双频、三频、甚至更多频率共用一个天线。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于聚酰亚胺材料的柔性多频天线。通过聚酰亚胺材料的使用，使得天线辐射贴片在复杂的环境下可以随着介质基板的形变而形变并保持着正常的工作性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于聚酰亚胺材料的柔性多频天线，包括矩形空隙的介质基板、辐射贴片、接地板和馈电网络，所述介质基板的规格尺寸为70mm×70mm×0.2mm，由聚酰亚胺材料构成，所述接地板覆盖于所述介质基板一侧，所述接地板的中部设有U形空隙，所述U形空隙由矩形空隙和半圆形空隙组合构成，所述辐射贴片设置在所述U形空隙内部，辐射贴片是由矩形辐射贴片和半圆形辐射贴片组合构成的U形结构，所述辐射贴片的底部与所述馈电网络相连。

进一步的，所述介质基板的相对介电常数为3.5，介电损耗正切值为0.008。

进一步的，所述矩形空隙的尺寸范围为(40～50)mm×(20～25)mm。

进一步的，所述半圆形空隙的尺寸范围为20～25mm。

进一步的，所述半圆形辐射贴片的尺寸范围为10～15mm。

进一步的，所述馈电网络与接地板之间的距离为0.15～0.35mm。

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.通过对辐射贴片形状与尺寸的不断修改和优化，本发明天线可以在3.6-4.6GHz、5.7-8.8GHz和9.5-10.7GHz三个频段内收发信号，有效缩减了通信设备的天线数量。

2.仿真结果表明，本发明天线在两段工作频带中，回波损耗均在-10dB以下，阻抗匹配程度良好，同时保证了天线在弯曲状态下的工作性能，满足柔性可穿戴和多频率工作的需求。

附图说明

图1是本发明的俯视结构示意图。

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本发明天线的回波损耗仿真结果。

图5(a)、图5(b)和图5(c)为本发明天线分别在4GHz、7.5GHz和10.2GHz三个频率处的辐射方向图。

图6是将本发明天线弯曲后的实测回波损耗图。

附图标记：1-介质基板，2-接地板，3-馈电网络，4-辐射贴片，5-U形空隙

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，一种基于共面波导馈电的宽带天线，包括矩形空隙的介质基板1，介质基板1由聚酰亚胺材料制成，其相对介电常数为3.5，其介电损耗正切值为0.008。聚酰亚胺作为一种高分子材料，具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性和机械性能。聚酰亚胺化学性质稳定，聚酰亚胺不需要加入阻燃剂就可以阻止燃烧。此外，有较高的拉伸强度，适用于柔性材料的制作。为实现天线柔性可弯曲，本实施例选择了厚度为0.2mm的聚酰亚胺材料作为介质基板，而天线的辐射贴片4以及接地板2皆为目前最为常用的铜材料。