本发明涉及天线，特别是涉及一种小型化超宽带圆极化植入式天线。
背景技术：
：：1、随着医疗保健技术的新兴进步，已经出现了开发高效且紧凑的无线植入式医疗设备(wimd)以监测某些生理参数的需求。这些医疗保健设备需要一种高效的植入式天线，用于同时进行数据遥测通信和射频(rf)功率接收。2、植入式天线的开发具有挑战性，因为存在尺寸限制、生物相容性、患者安全性和组织耦合等限制。在过去的几十年里，研究界已经做出了大量的努力来克服这些问题。向wimd的电力输送是另一个重要问题，因为这些器械中的电池(电源)可能会放电或过期，这需要重新植入手术来更换电池，这可能会导致人体组织的风险和损伤。因此，为了避免上述风险并延长设备寿命，无线功率传输(wpt)是一种合适的机制，其消除了对电缆和电池的需要。通常，wpt技术包括两种方法：近场感应传输和远场辐射传输。在前一种技术中，两个谐振线圈(即初级和次级)，彼此靠近放置，负责以低频向可植入医疗设备(imd)输送功率。在[resonant inductive link for remote powering of pacemakers]、[efficientwireless power transfer systemintegrating with metasurface for biologicalapplications]和[a dual-mode rf power harvesting system with an on-chip coilin 180-nm soi cmos for millimeter-sized biomedical implants]中，403mhz、430mhz和434mhz下的近场wpt系统的设计已经取得了重大研究进展。然而，由于两个线圈的灵敏度和未对准问题、小耦合系数和低品质因数(q)，该技术提供了≤47％的低功率传输效率(pte)。相比之下，在[far-field rf powering of implantabledevices:safetyconsiderations]中，远场wpt在0.915/2.4/5.8ghz下与近场wpt相比，其具有更高的传输效率。并且，与近场wpt相比，远场对发射器(tx)和接收器(rx)之间在长距离上的未对准不太敏感。3、颅内压(icp)升高的有效感知、监测和治疗是保存患者生命的重要步骤。在[in-vitro and in-vivo trans-scalp evaluation of an intracranial pressure implantat2.4ghz]和[characterization of implantable antennas for intracranialpressure monitoring:reflection by and transmission through a scalp phantom]中设计了电池供电的微机电系统压力传感器，以监测icp的变化并以2.45ghz将传感器数据无线传输到外部控制器。在[characterization of 3-d loop antenna to overcome theimpact of small lateral misalignment in wirelessly powered intracranialpressure monitoring system]中，报告了一种无电池压力传感系统，包括植入式、体上和体外单元。该系统通过近场电感耦合在15mhz供电。该系统的缺点是，它需要一个额外的远场天线在2.45千兆赫工作，以传输遥测数据。在[an ultra-miniaturized antenna withultra-wide bandwidth for future cardiac leadless pacemaker]中，提出了一种远场耦合超宽带植入式天线，用于应对复杂体内环境引起的电路失谐挑战。4、然而，以上文献中都缺乏对圆极化的研究，圆极化天线在医疗环境下具有明显的抗多径效应，性能优良的圆极化植入式天线具有重要价值。因此，设计一种小型化超宽带圆极化植入式天线是十分有必要的。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种小型化超宽带圆极化植入式天线，结构简单，具有尺寸小、剖面低、低耦合、圆极化、超宽带等优点。2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：3、一种小型化超宽带圆极化植入式天线，包括：介质基板及覆盖层，所述覆盖层位于介质基板的顶部；4、所述介质基板的顶部印刷有辐射面，所述介质基板的底部印刷有地平面，所述辐射面及地平面之间通过短路探针及同轴馈点中心探针相连通；5、所述辐射面的中心设置所述t形矩形槽，所述t形矩形槽的两侧设置所述第一螺旋矩形槽及第二螺旋矩形槽，所述第一螺旋矩形槽及第二螺旋矩形槽为非对称设置，所述地平面上设置所述u形地平面矩形槽，且所述u形地平面矩形槽与所述地平面的边缘相连通。6、可选的，所述t形矩形槽与所述第一螺旋矩形槽及第二螺旋矩形槽互不联通，所述第一螺旋矩形槽及第二螺旋矩形槽分别与所述辐射面的两侧边缘相连通，所述第一螺旋矩形槽及第二螺旋矩形槽在所述辐射面上形成第一螺旋矩形及第二螺旋矩形。7、可选的，所述第一螺旋矩形的末端设置有辐射面短路过孔焊点，所述第二螺旋矩形的末端设置有辐射面同轴馈点焊点，所述辐射面短路过孔焊点及辐射面同轴馈点焊点分别连接所述短路探针及同轴馈点中心探针。8、可选的，所述u形地平面矩形槽的下侧与所述地平面的边缘相连通，所述u形地平面矩形槽在地平面上形成l形矩形，所述地平面的另一侧对应所述辐射面短路过孔焊点设置有地平面短路过孔焊点，所述l形矩形的短端对应所述辐射面同轴馈点焊点设置有地平面同轴馈点接地端口，所述短路探针及同轴馈点中心探针连接所述地平面短路过孔焊点及地平面同轴馈点接地端口。9、可选的，所述介质基板及覆盖层为rogers 5880材料，相对介电常数为2.2，所述覆盖层为rogers 3010材料，相对介电常数为10.2，所述辐射面及地平面均为金属铜材料，所述同轴馈电中心探针与所述短路探针均为氯化聚乙烯圆柱。10、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的小型化超宽带圆极化植入式天线，引入了一个短路探针，使用探针馈电的方式，通过在辐射面上刻蚀螺旋形槽和t形槽，辐射面与地面之间有一个短脚，实现了小型化，特别是在地平面上刻蚀两个非对称u形矩形槽，实现了更宽的阻抗和轴比带宽，采用弯折的螺旋形结构有利于延长电流的有效路径，通过对地平面上刻蚀的非对称u形矩形槽的长度和位置进行调节可对主频点进行控制，本发明尺寸较小，体积仅为17.0688mm3，在生物遥测频段具有宽带宽(1.75ghz-3.01ghz)、圆极化、小型化等优点。技术特征：1.一种小型化超宽带圆极化植入式天线，其特征在于，包括：介质基板及覆盖层，所述覆盖层位于介质基板的顶部；2.根据权利要求1所述的小型化超宽带圆极化植入式天线，其特征在于，所述t形矩形槽与所述第一螺旋矩形槽及第二螺旋矩形槽互不联通，所述第一螺旋矩形槽及第二螺旋矩形槽分别与所述辐射面的两侧边缘相连通，所述第一螺旋矩形槽及第二螺旋矩形槽在所述辐射面上形成第一螺旋矩形及第二螺旋矩形。3.根据权利要求2所述的小型化超宽带圆极化植入式天线，其特征在于，所述第一螺旋矩形的末端设置有辐射面短路过孔焊点，所述第二螺旋矩形的末端设置有辐射面同轴馈点焊点，所述辐射面短路过孔焊点及辐射面同轴馈点焊点分别连接所述短路探针及同轴馈点中心探针。4.根据权利要求3所述的小型化超宽带圆极化植入式天线，其特征在于，所述u形地平面矩形槽的下侧与所述地平面的边缘相连通，所述u形地平面矩形槽在地平面上形成l形矩形，所述地平面的另一侧对应所述辐射面短路过孔焊点设置有地平面短路过孔焊点，所述l形矩形的短端对应所述辐射面同轴馈点焊点设置有地平面同轴馈点接地端口，所述短路探针及同轴馈点中心探针连接所述地平面短路过孔焊点及地平面同轴馈点接地端口。5.根据权利要求1所述的小型化超宽带圆极化植入式天线，其特征在于，所述介质基板及覆盖层为rogers 5880材料，相对介电常数为2.2，所述覆盖层为rogers 3010材料，相对介电常数为10.2，所述辐射面及地平面均为金属铜材料，所述同轴馈电中心探针与所述短路探针均为氯化聚乙烯圆柱。技术总结本发明提供了一种小型化超宽带圆极化植入式天线，包括：介质基板及覆盖层，所述覆盖层位于介质基板的顶部，所述介质基板的顶部印刷有辐射面，所述介质基板的底部印刷有地平面，所述辐射面及地平面之间通过短路探针及同轴馈点中心探针相连通，所述辐射面的中心设置所述T形矩形槽，所述T形矩形槽的两侧设置所述第一螺旋矩形槽及第二螺旋矩形槽，所述第一螺旋矩形槽及第二螺旋矩形槽为非对称设置，所述地平面上设置所述U形地平面矩形槽，且所述U形地平面矩形槽与所述地平面的边缘相连通。本发明提供的小型化超宽带圆极化植入式天线，结构简单，具有尺寸小、剖面低、低耦合、圆极化、超宽带等优点。技术研发人员：宋志伟,侍友伟,许校铭受保护的技术使用者：新疆大学技术研发日：技术公布日：2024/1/22