一种新型圆环单元结构的网状柔性可拉伸单极子天线的制作方法

1.本实用新型属于天线制造的技术领域，具体的说是涉及一种圆环单元结构的网状单极子天线，尤其是一种新型圆环单元结构的网状柔性可拉伸单极子天线。


背景技术：

2.随着对物联网的不断追求及发展，柔性微波电子设备有望展现其空前广阔的应用前景。柔性微波电子设备不仅需要实现体积小型化还要求其可以实现拉伸、弯曲、压缩等物理形变以满足可穿戴电子产品的需求。尽管柔软可弯曲但不可拉伸的微波电子设备可以应用于任意形状的静态表面，但在可弯曲的身体部位例如手肘、手指关节、手腕、膝盖、脚踝等上的应用要求电子设备具有可拉伸性以便于吸收与运动相关的张力，因此可拉伸性是下一代柔性微波电子设备的一个重要研究方向。
3.常见的应用于柔性微波电子产品的天线主要有微带贴片天线、偶极子天线以及单极子天线，这些天线的谐振频率与其辐射振子的电长度息息相关。因此，这些可拉伸天线的形变会导致其工作频率的改变，因此，柔性可拉伸天线的研究具有非常重要的意义，更是柔性可拉伸微波电子产品发展的一个巨大挑战。


技术实现要素：

4.为了实现对柔性可拉伸天线的研究，本实用新型提供了一种圆环单元结构的网状柔性可拉伸单极子天线，该单极子天线工作在2.45ghz，有较宽的带宽，并且制作于柔性衬底之上，可弯曲以及进行拉伸，并能够与弯曲表面共形，可以放置或者粘附与可穿戴设备上。
5.为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
6.本实用新型是一种新型圆环单元结构的网状柔性可拉伸单极子天线，包括柔性介质基板，在柔性介质基板上设置有长方形的网状辐射贴片组，长方形的网状辐射贴片组的下底边与共面波导馈电的中心导带相连，在柔性介质基板上所述中心导带的两侧设置有地电级，所述中心导带和所述地电极用胶粘接在所述柔性介质基板上，网状辐射贴片组由第一片圆环单元结构和第二片圆环单元结构组成，将圆环单元结构的网状辐射贴片粘接于可拉伸的柔性介质基板上后，可以对该单极子天线进行各个方向的拉伸和弯曲，圆环单元结构的对称性可以使其在所拉伸的方向上产生形变，随同可拉伸介质基板一同形变并且不会断裂破损，从而使得金属箔辐射贴片也具备可拉伸的特性。
7.本实用新型的进一步改进在于：第一片圆环单元结构由数个圆环单元构成且所述第一片圆环单元结构中相邻的所述圆环单元在切点位置处相连，所述第二片圆环单元结构由数个圆环单元构成且所述第二片圆环单元结构中每相邻的两个所述圆环单元在切点位置处相连，所述网状辐射贴片组的四个角用胶粘接固定在所述柔性介质基板上，所述的圆环单元结构的网状单极子天线在弯曲或者拉伸状态下，由于其圆环单元结构的长度没有发生变化，因此该长方形网状辐射贴片的总长度也不会发生变化，这样天线的谐振频率能够
保持在一定的频段内，而不会出现辐射贴片单元由于拉伸使得长度发生变化从而引起频率的较大变化的现象。
8.本实用新型的进一步改进在于：网状辐射贴片所用的材料是铜箔、铝箔或者其他导电性能良好的金属箔；
9.本实用新型的圆环单元结构的网状单极子天线是全向天线，在拉伸的状态下由于天线仍然是单极子天线，故其辐射方向仍然保持全向的特性；
10.本实用新型的有益效果是：本实用新型所提出的圆环单元结构的网状单极子天线，具有较好的带宽、增益和全向的辐射特性；
11.本实用新型的网状单极子天线还可以弯曲及沿着各方向进行拉伸，并且此天线在弯曲和拉伸时其谐振频率没有明显的变化；
12.由本实用新型构成单极子天线的长方形的网状辐射贴片，贴片的整体大小与天线的频率有关，通过调节圆环的大小可用改变天线的谐振频率，让天线工作在所需的频段上；
13.本实用新型的介质基板采用柔性可拉伸材料制备而成，该基板可在任何方向上进行弯曲和拉伸，并且在外力释放后能够很好地恢复原状，介质基板的大小和厚度可以通过制备工艺进行选择和控制；
14.本实用新型的圆环单元结构的网状单极子天线印制在柔性拉伸的介质基板上，可弯曲，可与弯曲表面共形，可应用于各类无线可穿戴设备中。该天线可采用机械加工的方法加工所需的单极子天线的辐射贴片，将其粘贴在柔性可拉伸介质基板上，构成可穿戴设备所需的可拉伸柔性天线。
附图说明
15.图1是本实用新型的结构示意图。
16.图2是本实用新型图1中a-a’处截面图。
具体实施方式
17.以下将以图式揭露本实用新型的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
18.如图1-2所示，本实用新型是一种新型圆环单元结构的网状柔性可拉伸单极子天线，包括柔性介质基板4、长方形的网状辐射贴片组、中心导带2和地电级3，长方形的网状辐射贴片组、中心导带2和地电级3都设置在柔性介质基板4上，所述网状辐射贴片组由第一片圆环单元结构和第二片圆环单元结构组成，所述第一片圆环单元结构由三个圆环单元5构成且所述第一片圆环单元结构中相邻的所述圆环单元5在切点位置处相连，所述第二片圆环单元结构由9个呈三排三列的圆环单元5构成且所述第二片圆环单元结构中每相邻的两个所述圆环单元5在切点位置处相连，在本实施例中有12个圆环构成长方形网状辐射贴片，12个圆环为4行3列排布，每个圆环与相邻的圆环在相切的位置上连接，构成网状结构，整体呈现出长方形的形状，第四行的中间处的圆环的正下方与共面波导的中心导带相连接，地电极在中心导带的两边。圆环单元结构的网状单极子天线谐振点在2.45ghz，每个圆环的内
径为2.3mm，外径为4.7mm，长方形辐射贴片的长度为18.8mm，宽带为14.1mm，所构成的长方形辐射贴片的四个角用粘接胶将其粘接在介质基板上，中心导带和地电极也分别用胶粘接在介质基板上。
19.圆环单元结构的网状单极子天线的介质基板可采用损耗低的各类柔性可拉伸材料，如pdms或者改性后的pdms等。该基板具有很好的弹性和拉伸性能，能够弯曲、拉伸并且恢复原状，其厚度可以进行选择，本实施例所选的厚度为1.0mm。
20.当单极子天线固定到柔性可拉伸pdms基板上后，可以对其进行弯曲或者沿着某个方向对其进行拉伸，圆环单元结构的网状的单极子天线的辐射贴片会随着介质基板的形变而一同形变，拉伸度可达到其原长度的15%-40%，具有良好的拉伸特性。
21.圆环单元结构的网状天线是全向天线，所述柔性圆环单元结构的网状单极子天线具有良好的频带特性，带宽为340mhz，当对此圆环单元结构的网状双频单极子天线进行弯曲和拉伸时，其谐振频点的变化小于其带宽的1%，因此该天线能够在形变时仍然在其频带内工作。
22.对于天线的工作频率调节，圆环单元结构的网状天线的工作频率，与其圆环单元结构的网状辐射贴片的长度相关，因此，调整辐射贴片的长度即调节圆环单元的直径就可以直接调节天线的工作频率，圆环单元构成的网状辐射贴片的长度越长，天线的工作频率则越低。
23.柔性圆环单元结构的网状单极子天线印制在柔性可拉伸的介质基板上，可弯曲，可拉伸，可与弯曲表面共形，可应用于无线可穿戴各类设备中，如医疗监护、遥测、定位等场景中。
24.在制造上，该柔性圆环单元结构的网状单极子天线的制造工艺可以采用半导体工艺、激光工艺或印刷电路工艺，圆环单元结构的网状单极子天线的辐射贴片制备出来，然后黏贴在柔性可拉伸的介质基板之上，辐射贴片和馈电部分可采用导带性能良好的铝箔、铜箔、银箔等将金属箔进行加工。
25.该圆环单元结构的网状单极子天线工作在2.45ghz，有较宽的带宽，并且制作于柔性衬底之上，可弯曲以及进行拉伸，并能够与弯曲表面共形，可以放置或者粘附与可穿戴设备上。
26.以上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。