[发明专利]一种用于433MHz/920MHz/2.45GHz的三频段可穿戴天线及其运行方法

说明书

本发明公开了一种用于433MHz/920MHz/2.45GHz的三频段可穿戴天线及其运行方法，天线包括柔性辐射体、短路金属柱、金属地板、介质基板以及馈电探针；介质基板设置在金属地板上，柔性辐射体设置在介质基板上，短路金属柱连接柔性辐射体和金属地板，柔性辐射体和短路金属柱设置有两组，柔性辐射体和短路金属柱组成复合左手传输线单元；柔性辐射体采用叉指电极，馈电探针设置在复合左右手传输线单元靠近边缘一侧的中部用于馈电；馈电探针穿过金属地板和介质基板与柔性辐射体电连接；利用复合左右手传输线的原理，将‑1阶、0阶和+1阶模式同时激励起来实现天线的三频化，使其分别0.408GHz‑0.440GHz，0.899GHz‑1.12GHz和2.116GHz‑2.534GHz频段内，相比传统的微带天线尺寸大大减小。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种用于433MHz/920MHz/2.45GHz的三频段可穿戴天线及其运行方法。

背景技术

随着体域网的不断发展，ISM(Industrial Scientific Medical Band)频段因为其自身独特的优势，如通信距离远，信号穿透力强，电磁绕射能力出众，适用于小数据量的通讯应用等，被广泛应用于医疗检测等可穿戴设备中。由于天线朝着小型化，多频化发展，为了进一步提高可穿戴设备的性能，如何进一步减小天线的剖面，增加天线工作频段用以满足多样化的通讯需求成为亟待解决的难题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于0.43/0.92/2.45GHz的三频段可穿戴天线及其运行方法，通过调节一个周期单元的色散曲线来调控天线的谐振模式，使其谐振模式分别为-1阶模式(433MHz)、0阶模式(920MHz)和+1阶模式(2.45GHz)，利用合理的馈电位置激发三种模式使其产生谐振，实现天线的多频化，零阶模式和负阶模式的应用大大减小天线剖面，结构紧凑、辐射性能好可广泛应用于无线体域网。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于433MHz/920MHz/2.45GHz的三频段可穿戴天线，包括柔性辐射体、短路金属柱、金属地板、介质基板以及馈电探针；介质基板设置在金属地板上，柔性辐射体设置在介质基板上，短路金属柱连接柔性辐射体和金属地板，柔性辐射体和短路金属柱设置有两组，其中一个柔性辐射体和短路金属柱组成复合左右手传输线单元，另一个柔性辐射体和短路金属柱组成复合左右手传输线单元；柔性辐射体采用叉指电极，馈电探针设置在复合左右手传输线单元靠近边缘一侧的中部用于馈电；馈电探针穿过金属地板和介质基板与柔性辐射体电连接；

左手串联等效电容由柔性辐射体的叉指电极产生，左手并联等效电感由连接柔性辐射体和金属地板的短路金属柱产生，右手并联等效电容是由柔性辐射体和金属地板产生，右手串联等效电感是由柔性辐射体自身产生。

馈电探针采用同轴线缆。

柔性辐射体和金属底板采用柔性导电布制成。

柔性辐射体单侧附胶粘贴于介质基板上，金属底板单侧附胶粘贴于介质基板下。

介质基板的介电常数为1.3，损耗角正切为0.044。

叉指电极中电极对的数量为11，叉指电极宽度Pw＝36.0mm，相邻叉指之间的间隙Gap＝0.3mm，叉指端部到叉指电极边缘的距离Cw＝5.0mm，叉指电极的指长Pl＝21.0mm。

整体外部尺寸为：长宽L＝80.0mm，厚度H＝6mm，短路金属柱2的半径R＝0.4mm，叉指电极的宽度为Pw＝36.0mm。