[发明专利]一种共面波导馈电的四陷波柔性可穿戴超宽带天线

说明书

本发明公开了一种共面波导馈电的四陷波柔性可穿戴超宽带天线，其包括柔性基体，在柔性基体上设置有接地平面、辐射贴片和馈线，馈线和辐射贴片上设有谐振槽，柔性基体由绝缘柔性材料制成，馈线、辐射贴片和接地平面由导电柔性材料制成。本发明共面波导馈电的四陷波柔性可穿戴超宽带天线可采用层层组装技术、喷涂打印或印刷电路板(FlexiblePrinted Circuit Board,FPCB)工艺制备，具备小型化低剖面、结构紧凑、制作方便、共形性好、可穿戴性强等优点。

技术领域

本发明属于可穿戴天线领域，具体涉及一种共面波导馈电的四陷波柔性可穿戴超宽带天线。

背景技术

天线是发送和接收电磁波的设备，在无线通信系统中占据重要地位。自从赫兹和马可尼发明天线以来，其在人类生产生活中各个领域得到了广泛的应用。随着科研工作者对天线探索与研究，各种不同类型和特点的天线被投入不同的应用场景中。随着无线通信技术的迅速发展，以人体为中心的无线体域网成为了研究热点，无线体域网在运动、娱乐休闲、军事、医疗等领域发挥着重要作用。在现有的短距离无线通信技术中，超宽带技术凭借其低功耗、高速率、抗干扰能力强等优点引发广泛关注，超宽带技术的优势能够很好的满足无线体域网小型化、高效率的要求，为了提高通信质量，研究设计一种可穿戴超宽带天线具有重要意义，同时为避免与现有无线通信系统的干扰，天线还应具备多陷波功能。

可穿戴天线需要附着在可穿戴设备或人体表面以满足无线通信的需求，因此需要具备柔性特点，方便与人体或设备共形且需要保证辐射对人体的安全性。最早的可穿戴天线是应用于军事的鞭状天线，虽然能够提高单兵作战能力，但不具备隐蔽性。随着天线馈电方式和制备工艺的发展，能够方便得制得具备小型化低剖面特性的天线。其中以微带线馈电和共面波导馈电的平面印刷天线因制备方便、轻量化、小型化等优势受到青睐。在无线通信系统中增加带阻滤波器能够实现天线陷波功能，即天线在特定频段具备阻带特性，从而避免了与其他无线通信系统之间相互干扰，但无疑使得系统非常复杂，而通过在平面印刷天线刻槽的方式实现陷波功能的方式则影响甚微。

目前国内对于可穿戴超宽带天线的研究主要问题在于：对于超宽带天线的设计主要采用FR4(玻璃纤维环氧树脂板)和RT5880微波介质板为基材，这类天线柔性差，不具备可穿戴性；可穿戴天线大多为单频或双频天线，对可穿戴超宽带天线的研究较少。王博宁通过在FPC-1基板上覆铜实现了一种柔性单极子天线(王博宁.可穿戴小型化时域超宽带天线研究与设计[D].成都:电子科技大学,2020.)，其在超宽带频带内性能良好且实现了双陷波功能，但未验证比吸收率(SpecificAbsorption Rate,SAR)是否满足要求。许德成以织物为基体，用石墨烯与聚苯胺填充聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)制备导电贴片和接地平面，设计了一款柔性可穿戴织物天线，但只工作在2.45GHz(许德成.面向穿戴式无线通信系统的柔性天线设计及实现方法研究[D].长春:吉林大学,2017.)。何大平教授课题组利用石墨烯组装薄膜作为导电材料在柔性基体上光刻，获得了一种弯曲性能优越的柔性超宽带天线，但制备工艺比较复杂(Fang R,Song R,Zhao X,et al.Compact and Low-Profile UWB Antenna Based on Graphene-Assembled Films forWearableApplications[J].Sensors,2020,20(9):2552.)。