一種工作模式可切換的雙頻段可穿戴天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種工作模式可切換的雙頻段可穿戴天線。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，極大的改善了人們的用戶體驗，許多新技術(shù)的應(yīng)用顛覆了人們對于傳統(tǒng)通信方式的認(rèn)知。隨著人們身上攜帶的電子設(shè)備越來越多，如何讓分布在人體各個位置的電子設(shè)備實現(xiàn)互聯(lián)，形成一個高效工作的系統(tǒng)，從而實現(xiàn)特定的功能，逐漸成為研宄的熱點，人體中心通信系統(tǒng)便應(yīng)運而生。人體中心通信系統(tǒng)是以人體為中心，構(gòu)建一個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，使得分布在人體各個位置的電子設(shè)備實現(xiàn)互聯(lián)，從而實現(xiàn)特定的功能。在人體中心通信系統(tǒng)的研宄中可穿戴天線是一個重要的研宄方向，可穿戴天線是在傳統(tǒng)天線的基礎(chǔ)上，開發(fā)出的可集成在衣服中或者佩戴在人體某個部位的天線，在制作過程中運用了特殊的結(jié)構(gòu)、材料或工藝。
[0003]根據(jù)工作模式不同，可穿戴天線可支持體表和體外模式通信，現(xiàn)在大多數(shù)可穿戴天線都只能支持單一工作模式，要實現(xiàn)多個通信模式就需要多個天線，這樣就帶來了設(shè)備體積增大、多個天線同時工作時電磁兼容等問題。因此，發(fā)明一種體積小、結(jié)構(gòu)簡單、能實現(xiàn)工作模式切換的可穿戴天線具有實用價值，具有這樣功能的天線在一些特定的應(yīng)用場合是非常需要的，比如遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護、火災(zāi)救援、個人娛樂、單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)等。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中存在一種工作模式可切換的可穿戴天線，如圖1所示，天線由上中下三層組成，從上到下依次是上層貼片、下層貼片、饋電微帶線。饋電微帶線與上中兩層的饋電探針相連，通過一個單刀雙擲射頻開關(guān)切換饋電路徑實現(xiàn)兩種通信模式之間的切換。當(dāng)由探針I(yè)饋電時，放置在饋電探針兩側(cè)的短路針使天線地與輻射貼片之間的切向電場產(chǎn)生零點，激勵起高階的諧振模式，產(chǎn)生與單極子類似的全向輻射方向圖?？赏ㄟ^調(diào)整短路針與饋電探針之間的距離來調(diào)節(jié)諧振頻率。當(dāng)由探針2饋電時天線工作于體外通信模式，天線相當(dāng)于由探針背饋的微帶貼片天線，天線擁有垂直人體表面向外的單向輻射方向圖，實現(xiàn)了方向圖的重構(gòu)。但是，該天線采用多層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致天線剖面較高，而且在實現(xiàn)工作模式切換時采用單刀雙擲射頻開關(guān)切換饋電路徑的方式，增加了天線結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中存在另一種工作模式可切換的可穿戴天線，如圖2所示，該天線由兩個端口分別饋電以實現(xiàn)在2.4GHz頻段工作于體外通信模式，在5.8GHz頻段工作于體表工作模式。如圖2所示，當(dāng)由端口 I饋電時，天線如水平極化的圓形貼片天線，擁有垂直人體表面向外的單向波束；當(dāng)由端口 2饋電時，天線如一個垂直極化的圓頂加載單極子天線，擁有沿人體表面的全向輻射波束，從而實現(xiàn)兩個通信模式之間的切換。該天線擁有良好的阻抗匹配，兩個端口之間利用一個帶阻濾波器能實現(xiàn)很好的隔離。但是，該天線通過雙端口不同的饋電方式，使頂層圓形貼片激勵起不同的模式來實現(xiàn)通信模式的切換，從而使得天線尺寸較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、便于集成于衣服的工作模式可切換的雙頻段可穿戴天線，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中體積過大、工作模式單一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、多天線電磁兼容的冋題。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種工作模式可切換的雙頻段可穿戴天線，其結(jié)構(gòu)如圖3、圖4、圖5所示，包括介質(zhì)基片、接地板、輻射貼片及兩條導(dǎo)體條帶，所述介質(zhì)基片由上、下層介質(zhì)基片構(gòu)成，所述接地板位于下層介質(zhì)基片的下表面，輻射貼片位于上層介質(zhì)基片的上表面；所述導(dǎo)體條帶位于上、下層介質(zhì)基片之間并與上層介質(zhì)基片下表面及下層介質(zhì)基片上表面緊密貼合；所述兩條導(dǎo)體條帶的一端分別通過一個金屬化過孔與輻射貼片連接，二者另一端分別通過一個金屬化過孔與接地板連接；
[0009]通過調(diào)節(jié)導(dǎo)體條帶長度及輻射貼片與導(dǎo)體條帶的連接位置，可以調(diào)節(jié)低頻諧振點而高頻諧振點無變化；通過調(diào)節(jié)輻射貼片上矩形槽的長度，可以調(diào)節(jié)高頻諧振點而低頻諧振點不受影響。
[0010]所述輻射貼片的外形為圓形或方形。
[0011]進(jìn)一步的，所述上、下層介質(zhì)基片的尺寸、介電常數(shù)均相同。
[0012]進(jìn)一步的，輻射貼片的左右兩側(cè)開有形狀大小相同并關(guān)于輻射貼片中心呈對稱分布的矩形槽，用以增加電流的有效路徑，從而降低天線高頻諧振頻率即減小天線尺寸。
[0013]進(jìn)一步的，所述激勵貼片的饋電方式為同軸背饋，同軸傳輸線內(nèi)導(dǎo)體從接地板穿過介質(zhì)基片延伸到金屬輻射貼片；在饋電點周圍刻蝕有一圈環(huán)形縫隙，該環(huán)形縫隙所引入的容性電抗可以減小探針的感性電抗，使天線更容易進(jìn)行阻抗匹配，從而展寬阻抗帶寬。
[0014]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)特點和有益效果是:
[0015](I)本發(fā)明可實現(xiàn)兩種工作模式切換，使得原本需要兩副天線分別實現(xiàn)兩種工作模式的設(shè)備可由一副天線替代，減少了天線數(shù)量，避免了使用多天線同時工作時的電磁兼容問題，本發(fā)明減小了體積，達(dá)到了集成化的效果；
[0016](2)本發(fā)明通過調(diào)節(jié)連接分段接地金屬化過孔的導(dǎo)體條帶長度，可以調(diào)節(jié)低頻諧振點而高頻諧振點無變化，通過導(dǎo)體條帶將金屬化過孔的有效長度增大，有效的控制了天線的剖面高度；通過調(diào)節(jié)輻射貼片上矩形槽的長度，可以調(diào)節(jié)高頻諧振點而低頻諧振點不受影響，通過在輻射貼片上開矩形槽，增加了輻射貼片表面電流的有效路徑，從而起到減小天線尺寸的效果；因此，分別調(diào)節(jié)導(dǎo)體條帶和矩形槽，可以相對獨立的控制天線的低頻和高頻工作頻率，使得天線在低頻和高頻分別工作在體表和體外通信模式；
[0017](3)本發(fā)明通過優(yōu)化天線結(jié)構(gòu)、采用合適的材質(zhì)，在實現(xiàn)便于穿戴及小型化的同時提高了天線的性能，并通過巧妙構(gòu)型，使其能作為一枚紐扣集成到衣服中，相對于直接貼于衣服上的微帶可穿戴天線來說，鈕扣形狀的天線能提供特別的優(yōu)勢；鈕扣天線不需要與人體共形，而且不容易彎曲，避免了因為人體的運動而發(fā)生形變，影響其輻射特性，性能更加穩(wěn)定;
[0018](4)本發(fā)明通過簡單的結(jié)構(gòu)、采用常見的材料，在保證性能的前提下，簡化了加工工藝，降低了生產(chǎn)成本，具有很高的實用價值和推廣價值。
【附圖說明】
[0019]圖1為第一種工作模式可切換的可穿戴天線的結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖2為第二種工作模式可切換的可穿戴天線的結(jié)構(gòu)圖；
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