一種穿戴式天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種穿戴式天線。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著無線通信設(shè)備的不斷縮小，穿戴式無線通信設(shè)備得到了迅速發(fā)展。而天線作為無線通信的必備部件，為了減小整個穿戴系統(tǒng)的體積，可以把它從通信設(shè)備中分離出來，作為一個獨立的部分，穿戴于人或人的衣物上。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的天線體積較大，即使最小的手機(jī)天線，其高度也在8毫米左右，并不適合穿戴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種穿戴式天線，適合穿戴，且輻射效率較高。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明實施例提供了如下技術(shù)方案:
[0005]一種穿戴式天線，包括:電磁場帶隙襯底、天線輻射器和位于所述電磁場帶隙襯底和天線輻射器之間的第一介質(zhì)層；
[0006]所述天線輻射器包括:位于所述第一介質(zhì)層背離所述電磁場帶隙襯底一側(cè)的凹形金屬層；位于所述凹形金屬層背離所述第一介質(zhì)層一側(cè)的第二介質(zhì)層；位于所述第二介質(zhì)層背離所述凹形金屬層一側(cè)的微帶線，所述微帶線包括電連接的第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線；
[0007]其中，所述凹形金屬層的開口方向朝向所述第一導(dǎo)線，且所述凹形金屬層在所述第一介質(zhì)層上的投影與所述第一導(dǎo)線在所述第一介質(zhì)層上的投影不交疊，所述凹形金屬層在所述第一介質(zhì)層上的投影覆蓋所述第二導(dǎo)線在所述第一介質(zhì)層上的投影。
[0008]優(yōu)選的，所述凹形金屬層開口的長度為所述穿戴式天線工作波長范圍中心波長的1/40
[0009]優(yōu)選的，所述電磁場帶隙襯底的反常相位頻率與所述穿戴式天線的諧振頻率相同。
[0010]優(yōu)選的，所述電磁場帶隙襯底包括:
[0011]第一金屬層、絕緣基板和位于所述絕緣基板背離所述第一金屬層一側(cè)的多個呈矩陣排列的電磁場帶隙單元。
[0012]優(yōu)選的，所述電磁場帶隙單元的俯視圖形狀為方形、圓形或橢圓形。
[0013]優(yōu)選的，所述電磁場帶隙單元的個數(shù)為4-6個，包括端點值。
[0014]優(yōu)選的，所述電磁場帶隙單元為蘑菇型電磁場帶隙單元，或周期音叉型電磁場帶隙單元，或方塊型電磁場帶隙單元，或共面緊湊型電磁場帶隙單元。
[0015]優(yōu)選的，所述第一介質(zhì)層為FR4介質(zhì)；所述第二介質(zhì)層為FR4介質(zhì)。
[0016]優(yōu)選的，所述第一介質(zhì)層沿所述EBG襯底到天線輻射器方向上的厚度為1.2mm。
[0017]優(yōu)選的，所述微帶線還包括:位于所述第二介質(zhì)層背離所述凹形金屬層一側(cè)，與所述第二導(dǎo)線電連接的第三導(dǎo)線；
[0018]所述第三導(dǎo)線在所述第二介質(zhì)層上投影落于所述凹形金屬層在所述第二介質(zhì)層上的投影范圍內(nèi)，且所述第三導(dǎo)線在平行于所述第二介質(zhì)層的平面內(nèi)，沿垂直于所述凹形金屬層開口方向的投影與所述凹形金屬層的開口在平行于所述第二介質(zhì)層的平面內(nèi)，沿垂直于所述凹形金屬層開口方向的投影不交疊。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0020]本發(fā)明所提供的穿戴式天線，包括:電磁場帶隙襯底、天線輻射器和位于所述電磁場帶隙襯底和天線輻射器之間的第一介質(zhì)層，其中，所述天線輻射器包括:位于所述第一介質(zhì)層背離所述電磁場帶隙襯底一側(cè)的凹形金屬層；位于所述凹形金屬層背離所述第一介質(zhì)層一側(cè)的第二介質(zhì)層；位于所述第二介質(zhì)層背離所述凹形金屬層一側(cè)的微帶線，厚度較薄。
[0021]而且，本發(fā)明所提供的穿戴式天線中，所述微帶線包括電連接的第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線；其中，所述凹形金屬層的開口方向朝向所述第一導(dǎo)線，且所述凹形金屬層與所述第一導(dǎo)線在所述第一介質(zhì)層上的投影不交疊，所述凹形金屬層在所述第一介質(zhì)層上的投影覆蓋所述第二導(dǎo)線在所述第一介質(zhì)層上的投影，從而使得所述微帶線和所述凹形金屬層構(gòu)成巴倫天線，其中，所述第一導(dǎo)線用于接收天線輻射信號，所述第二導(dǎo)線和所述凹形金屬層構(gòu)成不平衡-平衡轉(zhuǎn)換器，將所述第一導(dǎo)線接收到的不平衡輻射信號轉(zhuǎn)換為平衡輻射信號，使得天線電流集中在天線周圍，而不會分布到地面的邊緣去，提高了電流的密度，面積較小，再利用所述電磁場帶隙襯底對轉(zhuǎn)換后的輻射信號進(jìn)行耦合輻射，提高所述穿戴式天線的輻射效率。
[0022]由此可見，本發(fā)明實施例所提供的穿戴式天線，厚度較薄，面積較小，輻射效率較高，從而使得所述穿戴式天線的體積較小，輻射效率較高，適合穿戴。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明一個實施例所提供的穿戴式天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明一個實施例所提供的穿戴式天線中，微帶線和凹形金屬層的俯視圖；
[0025]圖3為本發(fā)明一個實施例所提供的穿戴式天線中，電磁場帶隙襯底的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明一個實施例所提供的電磁場帶隙襯底中，電磁場帶隙單元的俯視圖；
[0027]圖5為本發(fā)明另一個實施例中所提供的穿戴式天線中，微帶線和凹形金屬層的俯視圖；
[0028]圖6為穿戴式天線的頻率-輻射效率曲線示意圖，其中，曲線I為預(yù)期獲得的穿戴式天線的頻率-輻射效率曲線示意圖，曲線2為本發(fā)明實施例所提供的穿戴式天線的頻率-輻射效率曲線示意圖，曲線3為現(xiàn)有技術(shù)中在FPC天線與人體之間增加金屬層的天線結(jié)構(gòu)的頻率-輻射效率曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0029]正如【背景技術(shù)】部分所述，現(xiàn)有技術(shù)中的天線并不適合穿戴。
[0030]發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)PC天線很薄，可以將FPC天線貼在人體表面，解決現(xiàn)有技術(shù)中天線體積較大的問題。但是，人體組織的介電常數(shù)較高，天線緊貼在人體表面，會使得天線的諧振頻率比在空氣中低，使得FPC天線的頻率向低漂移，而且，天線輻射的能量也會被人體組織吸收，輻射效率很低。
[0031]發(fā)明人在上述研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，可以在FPC天線與人體之間插入金屬層，來避免FPC天線和人體的直接接觸，從而解決由于FPC天線與人體直接接觸而導(dǎo)致的輻射效率較低的問題。但是，由于金屬是電壁，天線緊貼金屬，會使得天線的鏡像電流方向與天線的實際電流方向相反，同樣降低天線的輻射效率，
[0032]發(fā)明人在上述研究的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，可以利用EBG(Electromagnetic Band Gap,即電磁場帶隙)結(jié)構(gòu)代替金屬層插入FPC天線與人體之間。由于EBG (Electromagnetic Band Gap,即電磁場帶隙)結(jié)構(gòu)在特定頻段是磁壁，可以使得天線的鏡像電流方向和天線的實際電流方向相同，不會降低天線的輻射效率。但是，現(xiàn)有技術(shù)中天線電流分布范圍較廣，為了提高天線的輻射效率，需要EBG的面積足夠大，幾乎和整個前胸或后背的面積相同，才能有效，從而使得其不便于穿戴。
[0033]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種穿戴式天線，包括:電磁場帶隙襯底、天線輻射器和位于所述電磁場帶隙襯底和天線輻射器之間的第一介質(zhì)層；
[0034]所述天線輻射器包括:位于所述第一介質(zhì)層背離所述電磁場帶隙襯底一側(cè)的凹形金屬層；位于所述凹形金屬層背離所述第一介質(zhì)層一側(cè)的第二介質(zhì)層；位于所述第二介質(zhì)層背離所述凹形金屬層一側(cè)的微帶線，所述微帶線包括電連接的第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線；
[0035]其中，所述凹形金屬層的開口方向朝向所述第一導(dǎo)線，且所述凹形金屬層在所述第一介質(zhì)層上的投影與所述第一導(dǎo)線在所述第一介質(zhì)層上的投影不交疊，所述凹形金屬層在所述第一介質(zhì)層上的投影覆蓋所述第二導(dǎo)線在所述第一介質(zhì)層上的投影。
[0036]由上可知，本發(fā)明實施例所提供的穿戴式天線，包括:電磁場帶隙襯底、天線輻射器和第一介質(zhì)層，而所述天線輻射器包括:凹形金屬層、第二介質(zhì)層和微帶線，厚度較薄。
[0037]而且，本發(fā)明實施例所提供的穿戴式天線中，所述微帶線包括電連接的第一導(dǎo)線和第二導(dǎo)線，從而可以利用所述微帶線和所述凹形金屬層構(gòu)成巴倫天線，其中，所述第一導(dǎo)線用于接收天線輻射信號，所述第二導(dǎo)線和所述凹形金屬層構(gòu)成不平衡-平衡轉(zhuǎn)換器，將所述第一導(dǎo)線接收到的不平衡輻射信號轉(zhuǎn)換為平衡輻射信號，使得天線電流集中在天線周圍，而不會分布到地面的邊緣去，提高了電流的密度，面積較小，使得所述穿戴式天線體積較小，適合穿戴，再利用所述電磁場帶隙襯底對轉(zhuǎn)換后的輻射信號進(jìn)行耦合輻射，提高所述穿戴式天線的福射效率，使得所述穿戴式天線的福射效率較高。
[0038]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。
[0039]在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
[0040]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種穿戴式天線，包括:電磁場帶隙襯底1、天線輻射器3和位于所述電磁場帶隙襯底I和天線輻射器3之間的第一介質(zhì)層2 ;所述天線輻射器3包括:位于所述第一介質(zhì)層2背離所述電磁場帶隙襯底I 一側(cè)的凹形金屬層301 ;位于所述凹形金屬層301背離所述第一介質(zhì)層2 —側(cè)的第二介質(zhì)層302 ;位于所述第二介質(zhì)層302背離所述凹形金屬層301 —側(cè)的微帶線303，如圖2所示，所述微帶線303包括電連接的第一導(dǎo)線3031和第二導(dǎo)線3032。其中，所述凹形金屬層301的開口方向朝向所述第一導(dǎo)線3031，且所述凹形金屬層301在所述第一介質(zhì)層2上的投影與所述第一導(dǎo)線3031在所述第一介質(zhì)層2上的投影不交疊，所述凹形金屬層301在所述第一介質(zhì)層2上的投影覆蓋所述第二導(dǎo)線3032在所述第一介質(zhì)層2上的投影。
[0041]在本發(fā)明實施例中，所述微帶線303和所述凹形金屬層301構(gòu)成巴倫天線,其中，所述第一導(dǎo)線3031用于接收天線輻射信號，所述第二導(dǎo)線3032和所述凹形金屬層301構(gòu)成不平衡-平衡轉(zhuǎn)換器，將所述第一導(dǎo)線3031接收到的不平衡輻射信號轉(zhuǎn)換為平衡輻射信號，使得天線電流集中在天線周圍，而不會分布到地面的邊緣去，提高了電流的密度，面積較小；所述電磁場帶隙襯底I用于對轉(zhuǎn)換后的輻射信號進(jìn)行耦合輻射，提高所述穿戴式天線的輻射效率。
[0042]需要說明的是，在本發(fā)明實施例中，所述凹形金屬層301開口的長度優(yōu)選為所述穿戴式天線工作波長范圍任一波長的1/4。更優(yōu)選的，