一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线的制作方法

1.本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线。


背景技术：

2.当今世界正面临着严重的人口老龄化问题。为了提供更好的医疗护理，远程监控数据传输老人生命体征数据，如心率、基础体温，血压等成为一种趋势。而这些生命体征数据可以通过天线无线传输到远程终端，从而实现对人体各项健康参数的远程监控，这也就要求这些设备是便携式的。无线体域网(wban)是以人体为中心的无线网络，有着良好的便捷性，同时也支持包括远程医疗监测在内的多种应用。因此，一种应用于wban的可穿戴天线吸引了众多研究者的关注。
3.目前已有的一些可穿戴天线较为常见的是依附于眼镜、臂章或智能手表等。可穿戴天线在健康医疗、体育赛事或军事等领域都具有广阔的应用前景。然而，现有的可穿戴天线结构复杂、尺寸不够小巧。因此，亟需一种体积更小、便携性更高的适用于多频段的可穿戴天线。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线，包括第一柔性介质基底和设置在第一柔性介质基底上的辐射单元，所述辐射单元包括基于共面波导的单极子天线，所述单极子天线包括第一辐射枝节、第二辐射枝节、第三辐射枝节和共面结构，所述第一柔性介质基底的背部设置有泡沫板和人工磁导体amc反射面结构，所述人工磁导体amc反射面结构包括第二柔性介质基底、第一环形辐射单元、第二环形辐射单元、第三环形辐射单元和接地板结构。
7.优选地，所述第一辐射枝节为l形枝节，所述第一辐射枝节的长度为0.25λ
g1
，λ
g1
为频率为2.45ghz的介质波导波长。
8.优选地，所述第二辐射枝节为f形枝节，所述第二辐射枝节的长度为0.25λ
g2
，λ
g2
为频率为3.5ghz的介质波导波长。
9.优选地，所述第三辐射枝节长度为0.25λ
g3
，λ
g3
为频率为5ghz的介质波导波长。
10.优选地，所述泡沫板位于辐射单元与人工磁导体amc反射面结构之间，且泡沫板的度小于0.25λg，λg为介质波导波长。
11.优选地，所述第一环形辐射单元、第二环形辐射单元、第三环形辐射单元同圆心分布，且三者的内径由内而外依次增大。
12.优选地，所述第一柔性介质基底和第二柔性介质基底均采用柔性的聚二甲基硅氧烷材料。
13.优选地，所述辐射单元为高导电石墨烯薄膜材料。
14.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
15.本申请利用高导电宏观石墨烯膜设计多频可穿戴天线，具有更好的柔性、耐弯折、耐高温、轻质化、环境友好等优点，依附于人体穿戴天线性能具有稳定性，降低人体电磁辐射(sar值)的效果更加显著。
附图说明
16.图1示出了根据本发明实施例提供的天线正视结构示意图；
17.图2示出了根据本发明实施例提供的天线侧视结构示意图；
18.图3示出了柔性介质基底不同万祛斑井下的反射系数结果图；
19.图4示出了模拟人体模型(衣物)的反射系数结果图；
20.图5示出了加载amc前后增益对比结果图。
21.图例说明：
22.1、第一柔性介质基底；2、第一辐射枝节；3、第二辐射枝节；4、第三辐射枝节；5、共面结构；6、泡沫板；7、第一环形辐射单元；8、第二环形辐射单元；9、第三环形辐射单元；10、接地板结构；11、第二柔性介质基底。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
24.请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：
25.一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线，包括第一柔性介质基底1和设置在第一柔性介质基底1上的辐射单元，辐射单元包括基于共面波导的单极子天线，单极子天线包括第一辐射枝节2、第二辐射枝节3、第三辐射枝节4和共面结构5，第一柔性介质基底1的背部设置有泡沫板6和人工磁导体amc反射面结构，人工磁导体amc反射面结构包括第二柔性介质基底11、第一环形辐射单元7、第二环形辐射单元8、第三环形辐射单元9和接地板结构10。
26.具体的，如图1所示，第一辐射枝节2为l形枝节，第一辐射枝节2的长度为0.25λ
g1
，λ
g1
为频率为2.45ghz的介质波导波长。第二辐射枝节3为f形枝节，第二辐射枝节3的长度为0.25λ
g2
，λ
g2
为频率为3.5ghz的介质波导波长。第三辐射枝节4长度为0.25λ
g3
，λ
g3
为频率为5ghz的介质波导波长。泡沫板6位于辐射单元与人工磁导体amc反射面结构之间，且泡沫板6的度小于0.25λg，λg为介质波导波长。
27.具体的，如图1所示，第一环形辐射单元7、第二环形辐射单元8、第三环形辐射单元9同圆心分布，且三者的内径由内而外依次增大。
28.具体的，如图1所示，第一柔性介质基底1和第二柔性介质基底11均采用柔性的聚二甲基硅氧烷材料。辐射单元为高导电石墨烯薄膜材料。
29.综上所述，本实施例所提供的一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线，利用高导电宏观石墨烯膜设计多频可穿戴天线，具有更好的柔性、耐弯折、耐高温、轻质化、环境友好等优点，依附于人体穿戴天线性能具有稳定性，降低人体电磁辐射(sar值)的效果更加显著。
30.实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。


技术特征：
1.一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线，其特征在于，包括第一柔性介质基底(1)和设置在第一柔性介质基底(1)上的辐射单元，所述辐射单元包括基于共面波导的单极子天线，所述单极子天线包括第一辐射枝节(2)、第二辐射枝节(3)、第三辐射枝节(4)和共面结构(5)，所述第一柔性介质基底(1)的背部设置有泡沫板(6)和人工磁导体amc反射面结构，所述人工磁导体amc反射面结构包括第二柔性介质基底(11)、第一环形辐射单元(7)、第二环形辐射单元(8)、第三环形辐射单元(9)和接地板结构(10)。2.根据权利要求1所述的一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线，其特征在于，所述第一辐射枝节(2)为l形枝节，所述第一辐射枝节(2)的长度为0.25λ
g1
，λ
g1
为频率为2.45ghz的介质波导波长。3.根据权利要求1所述的一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线，其特征在于，所述第二辐射枝节(3)为f形枝节，所述第二辐射枝节(3)的长度为0.25λ
g2
，λ
g2
为频率为3.5ghz的介质波导波长。4.根据权利要求1所述的一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线，其特征在于，所述第三辐射枝节(4)长度为0.25λ
g3
，λ
g3
为频率为5ghz的介质波导波长。5.根据权利要求1所述的一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线，其特征在于，所述泡沫板(6)位于辐射单元与人工磁导体amc反射面结构之间，且泡沫板(6)的度小于0.25λ
g
，λ
g
为介质波导波长。6.根据权利要求1所述的一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线，其特征在于，所述第一环形辐射单元(7)、第二环形辐射单元(8)、第三环形辐射单元(9)同圆心分布，且三者的内径由内而外依次增大。7.根据权利要求1所述的一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线，其特征在于，所述第一柔性介质基底(1)和第二柔性介质基底(11)均采用柔性的聚二甲基硅氧烷材料。8.根据权利要求1所述的一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线，其特征在于，所述辐射单元为高导电石墨烯薄膜材料。

技术总结
本发明公开了一种柔性三频段石墨烯可穿戴天线，第一柔性介质基底和设置在第一柔性介质基底上的辐射单元，所述辐射单元包括基于共面波导的单极子天线，所述单极子天线包括第一辐射枝节、第二辐射枝节、第三辐射枝节和共面结构，所述第一柔性介质基底的背部设置有泡沫板和人工磁导体AMC反射面结构，所述人工磁导体AMC反射面结构包括第二柔性介质基底、第一环形辐射单元、第二环形辐射单元、第三环形辐射单元和接地板结构。本发明中，利用高导电宏观石墨烯膜设计多频可穿戴天线，具有更好的柔性、耐弯折、耐高温、轻质化、环境友好等优点，依附于人体穿戴天线性能具有稳定性，降低人体电磁辐射(SAR值)的效果更加显著。磁辐射(SAR值)的效果更加显著。磁辐射(SAR值)的效果更加显著。


技术研发人员：胡涛 方仁强
受保护的技术使用者：武汉汉烯科技有限公司
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2022/11/3