一種應用于生物醫學遙測的加載互補開口環的圓極化天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物醫學應用領域，具體涉及一種應用于生物醫學遙測的加載互補開口環的圓極化天線。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著生活水平的提高和人口老齡化趨勢，醫療救治及健康監護等問題受到了越來越多的關注。遠程醫療遙測技術的發展為提高診斷與醫療水平、降低醫療開支、滿足廣大人民群眾保健需求提供了一項全新的醫療服務體驗。無線通信作為遠程醫療系統的重要組成部分，將影響整個醫療過程的準確性。只有系統獲得準確的人體生理或生化信息，醫生才可以對患者進行相應的醫學治療。遠程醫療系統可以通過植入式設備采集人體醫學信息，而植入式設備與外部基站建立起可靠通信鏈路關鍵技術之一是可植入天線的設計。由于應用環境的特殊性，可植入天線的研究具有一定的難度和挑戰。人體組織是非均勻的各向異性的有耗色散媒質，組織的電導率和介電常數等電參量是隨著頻率、溫度、組織結構和含水量等的變化而不同，同時，人體是形狀各異且處于運動狀態，電磁波輻射邊界條件會隨著人體運動而改變，因而相對于自由空間，植入式天線需要考慮人體電磁特性對天線性能的影響。進一步的，為了便于天線的植入以及避免人體的生物排斥，還必須考慮可植入天線的小型化、生物相容性、安全性等因素。
[0003]圓極化天線是指一個天線所輻射的電場和磁場的方向和大小不是固定的，而是隨著時間變化在一個平面內形成一個橢圓。滿足一定條件下，橢圓可以變成圓，即純圓極化。相對于線極化天線，圓極化天線在實際應用中有許多優勢:任意擺放或任意極化形式的電磁波均可以被圓極化天線接收，而圓極化天線發射的電磁波則可以被任意極化的天線接收；圓極化波入射到對稱目標時會發生旋向逆轉，所以圓極化天線應用于移動通信能抗多徑反射。微帶天線是在一個薄介質基片上，一面附上金屬薄層作為接地板，另一面用光刻腐蝕方法制成一定形狀的金屬貼片，微帶天線具有低剖面、易于共形，重量輕、體積小和批量生產等優點，廣泛應用于測量和通訊各個領域。圓極化微帶天線集微帶天線和圓極化天線的特點于一身，因此，圓極化微帶天線非常適用于植入人體的處于任意位置或方向的生物醫學設備。

【發明內容】

[0004]為了克服現有技術存在的不足，本發明提供一種應用于生物醫學遙測的加載互補開口環的圓極化天線。
[0005]本發明采用如下技術方案:
[0006]一種應用于生物醫學遙測的加載互補開口環的圓極化天線，包括天線結構、同軸饋電結構及生物相容鍍膜結構，所述天線結構由輻射金屬貼片、金屬地板貼片及兩層介質基板構成，所述金屬地板貼片位于天線的底部，兩層介質基板印刷在金屬地板貼片上，所述兩層介質基板由上、下層介質基板構成，所述輻射金屬貼片印刷在下層介質基板頂面中間。
[0007]所述輻射金屬貼片由圓形互補開口環及四個變形T型縫隙結構構成。
[0008]所述圓形互補開口環加載在輻射金屬貼片的中間，該圓形互補開口環的圓心為輻射金屬貼片的中心，所述四個變形T型縫隙結構相同，加載輻射金屬貼片的四周。
[0009]所述兩層介質基板垂直疊加放置，所述兩層介質基板的邊長均為8.5mm,厚度都為
0.635mm0
[0010]所述輻射金屬貼片的邊長為8mm。
[0011]所述同軸饋電結構由50Ω的同軸電纜構成，所述同軸電纜內芯半徑為0.4mm。
[0012]所述生物相容鍍膜結構由包裹整個天線的鍍膜構成，所述鍍膜的厚度為0.02mm。
[0013]所述四個變形T型縫隙結構加載輻射金屬貼片的四周，具體與輻射金屬貼片的四條邊一一對應，且圍繞圓形互補開口環，每個變形T型縫隙結構為左右對稱。
[0014]本發明的有益效果:
[0015](I)天線通過在輻射貼片上加載互補開口環，引入具有負磁導率的超材料結構，縮小天線的尺寸；
[0016](2)天線通過在輻射貼片四邊增加四個變形的T型縫隙結構，有效的延長了天線的輻射電流長度，進一步縮小天線的尺寸，相對普通的矩形貼片天線，天線尺寸更小，更有利于應用于生物醫療設備；
[0017](3)天線通過開口環實現天線的圓極化性能，調節開口環的尺寸和缺口大小就能方便的調節天線的圓極化性能；
[0018](4)天線具有圓極化性能，相比普通的線極化天線，能接受不同方向的線極化來波，方便植入式設備的安裝，同時減小無線通信過程中多徑效應，具有較強的抗干擾性；
[0019](5)對整幅天線采用生物相容材料進行鍍膜處理，降低電磁耦合，減小人體的排異反應，同時鍍膜的絕緣性特性隔離了輻射貼片與具有導電性特性的生物組織接觸；
[0020](6)加載互補開□環的圓極化天線具有小型化，低剖面，高增益，抗干擾，生物相容等特征。
【附圖說明】
[0021]圖1(a)是本發明的俯視圖；
[0022]圖1 (b)是本發明的側視圖；
[0023]圖2是本發明在單層人體皮膚組織模型上的反射系數及軸比仿真圖；
[0024]圖3是本發明在單層人體皮膚組織模型上2-D方向圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0026]實施例
[0027]如圖1(a)?1(b)所示，一種應用于生物醫學遙測的加載互補開口環的圓極化天線，具體為方形結構，其邊長gs為8.5mm，厚度h為1.27mm。
[0028]所述天線結構由福射金屬貼片I，金屬地板貼片2和兩層介質基板3構成，所述福射金屬貼片由加載圓形互補開口環4及四個變形T型縫隙結構5構成，所述兩層介質基板包括上、下層介質基板，所述輻射金屬貼片印刷在下層介質基板頂面中間，邊長13為8mm。所述圓形互補開口環圓心為福射金屬貼片中心，其外環外半徑1^為2.2mm,外環內半徑r
1.8mm,內環外半徑r。為1.3mm,內環內半徑r $ 0.9_，所述四個變形T型縫隙結構位于福射貼片四周，結構完全一樣，長度Ib為4.8mm,寬度w 3為1.6mm,所述金屬地板貼片位于底層。
[0029]所述四個變形T型縫隙結構的結構相同，加載輻射金屬貼片的四周，具體與輻射金屬貼片的四條邊一一對應，且圍繞圓形互補開口環，每個變形T型縫隙結構為左右對稱。
[0030]所述兩層介質基板垂直疊加放置，都采用高介電常數材料R03210，其相對介電常數為10.2、電損耗角為0.003。介質基板的邊長gs都為8.5mm，厚度h:和h 2都為0.635mm。
[0031]所述兩層介質基板印刷在金屬地板貼片上。
[0032]所述同軸饋電結構由50 Ω的同軸電纜6構成，所述電纜內芯輻射金屬貼片連接，外表面與金屬地板貼片相連。
[0033]所述生物相容鍍膜結構由包裹在整幅天線外面的鍍膜構成。所述鍍膜材料采用氧化鋁(alumina)材料，其相對介電常數為9.2、電損耗角為0.008，不僅具有生物相容性，同時具有絕緣性，鍍膜厚度為0.02mm。
[0034]如圖2和圖3所示，一種應用于生物醫療的加載互補開口環的圓極化天線諧振于
2.45GHz，具有圓極化特性，同時，天線也具有較高的增益。
[0035]本發明設計的加載互補開口環的圓極化天線工作于工業、科學、醫學頻段(ISM頻段:2.4 - 2.48GHz)，具有小型化，低剖面，高增益，抗干擾，生物相容等特征。
[0036]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種應用于生物醫學遙測的加載互補開口環的圓極化天線，包括天線結構、同軸饋電結構及生物相容鍍膜結構，其特征在于，所述天線結構由輻射金屬貼片、金屬地板貼片及兩層介質基板構成，所述金屬地板貼片位于天線的底部，兩層介質基板印刷在金屬地板貼片上，所述兩層介質基板由上、下層介質基板構成，所述輻射金屬貼片印刷在下層介質基板頂面中間。2.根據權利要求1所述的圓極化天線，其特征在于，所述輻射金屬貼片由圓形互補開口環及四個變形T型縫隙結構構成。3.根據權利要求2所述的圓極化天線，其特征在于，所述圓形互補開口環加載在輻射金屬貼片的中間，該圓形互補開口環的圓心為輻射金屬貼片的中心，所述四個變形T型縫隙結構相同，加載福射金屬貼片的四周。4.根據權利要求1所述的圓極化天線，其特征在于，所述兩層介質基板垂直疊加放置，所述兩層介質基板的邊長均為8.5mm，厚度都為0.635mm。5.根據權利要求1所述的圓極化天線，其特征在于，所述輻射金屬貼片的邊長為8mm。6.根據權利要求1所述的圓極化天線，其特征在于，所述同軸饋電結構由50Ω的同軸電纜構成，所述同軸電纜內芯半徑為0.4_。7.根據權利要求1所述的圓極化天線，其特征在于，所述生物相容鍍膜結構由包裹整個天線的鍍膜構成，所述鍍膜的厚度為0.02mm。8.根據權利要求3所述的圓極化天線，其特征在于，所述四個變形T型縫隙結構加載輻射金屬貼片的四周，具體與輻射金屬貼片的四條邊一一對應，且圍繞圓形互補開口環，每個變形T型縫隙結構為左右對稱。
【專利摘要】本發明公開了一種應用于生物醫學遙測的加載互補開口環的圓極化天線，包括天線結構、同軸饋電結構及生物相容鍍膜結構，所述天線結構由輻射金屬貼片，金屬地板貼片及兩層介質基板構成，所述輻射金屬貼片由加載圓形互補開口環及四個變形T型縫隙結構構成，所述兩層介質基板垂直疊加放置，所述同軸饋電結構由50Ω的同軸電纜構成。本發明具有小型化，低剖面，高增益，抗干擾，生物相容等特點。
【IPC分類】H01Q1/40, H01Q1/38
【公開號】CN105024155
【申請號】CN201510443396
【發明人】劉雄英, 吳澤濤, 楊賢濤, 李兵
【申請人】華南理工大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月24日