[发明专利]一种基于石墨烯的柔性宽带单极子可穿戴天线

说明书

本发明涉及一种基于石墨烯的柔性宽带单极子可穿戴天线，包括：柔性介质基板以及设置在柔性介质基板上的共地结构和辐射单元，其中，共地结构位于辐射单元上方，通过馈电网络与辐射单元连接，共地结构用于展宽可穿戴天线的工作带宽；辐射单元采用平面单极子形式，包括依次连接的馈电导带、第一过渡连接部、矩形槽天线部、第二过渡连接部以及U型槽天线部。本发明的基于石墨烯的柔性宽带单极子可穿戴天线，将单极子天线形式的辐射贴片部分弯折，并对天线开设矩形槽及U形槽，延长了电流路径，增加了天线电长度，从而实现天线的宽带及小型化特性。共地结构展宽了可穿戴天线的工作带宽，从而拓宽了可穿戴天线的应用前景。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种基于石墨烯的柔性宽带单极子可穿戴天线。

背景技术

随着无线通信技术的蓬勃发展以及可穿戴电子设备的兴起，以人体为中心的无线通讯系统已经成为当今的研究热点之一。人体无线通讯系统作为现代移动通信的重要组成部分，在医疗辅助、健康监测、娱乐休闲以及消防救援等领域发挥着重要的作用。而天线作为发射和接收电磁波的不可或缺的无线电设备，是无线通信系统中的重要环节。天线的性能将直接影响到通信系统的品质。为满足人体通信的质量及舒适度要求，研究一种具备柔性、轻质量、低剖面等特点的可穿戴天线显得尤为重要。

可穿戴天线的研究可大致分为以下三个方面：1、可穿戴天线模型的研究；2、可穿戴天线的材料应用；3、可穿戴天线与人体的交互影响。随着软件无线电的发展，VHF/UHF宽带全向天线的研究引起越来越多学者的关注。目前的可穿戴天线，主要包括单极子形式和微带贴片形式。单极子天线结构简单且易于实现宽带，但是这种类型的天线对人体影响较大(SAR值较高)，且通常尺寸较大，安装不便。微带贴片天线可实现人体与天线的隔离，但其本身带宽较窄，且天线的性能会随着形状的改变而降低。而且贴片天线的柔性较差，不满足人体对舒适度的需求。另外，可穿戴天线多为背负式天线，伸开后体积较大，士兵在穿越丛林等作战环境时极为不便，难以适应作战人员各类战术动作，且隐蔽性较差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于石墨烯的柔性宽带单极子可穿戴天线。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种基于石墨烯的柔性宽带单极子可穿戴天线，包括：柔性介质基板以及设置在所述柔性介质基板上的共地结构和辐射单元，其中，

所述共地结构位于所述辐射单元上方，通过馈电网络与所述辐射单元连接，所述共地结构用于展宽可穿戴天线的工作带宽；

所述辐射单元采用平面单极子形式，包括依次连接的馈电导带、第一过渡连接部、矩形槽天线部、第二过渡连接部以及U型槽天线部，其中，

所述馈电导带为竖直设置的矩形结构；

所述矩形槽天线部倾斜设置在所述馈电导带下方，通过所述第一过渡连接部与所述馈电导带连接，所述矩形槽天线部与竖直方向的夹角为70°-77°，其上下两侧均间隔设置有若干矩形槽，且上下两侧的所述矩形槽呈交错排布；

所述U型槽天线部包括第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元的一端与通过所述第二过渡连接部与所述矩形槽天线部连接，另一端设置有矩形凸起，所述第二天线单元设置有与所述矩形凸起匹配的U型凹槽，所述矩形凸起位于所述U型凹槽内，且与所述U型凹槽之间存在间距。

在本发明的一个实施例中，所述馈电导带的长度为0.07λ_g-0.1λ_g，宽度为0.01λ_g-0.02λ_g，其中，λ_g为介质波导波长。

在本发明的一个实施例中，所述矩形槽的宽度≤15mm，深度为0.01λ_g-0.02λ_g，相邻所述矩形槽之间的间距为0.03λ_g-0.18λ_g，其中，λ_g为介质波导波长。