本发明属于天线,具体涉及一种圆极化的双频段惠更斯源天线。
背景技术:
1、当前,众多类型的天线已在医疗领域应用,如诊断、治疗、数据传输和无线电力传输等。有些医疗领域应用场景需要可以发射多种频率电磁波的天线。圆极化的天线发射的电磁波更有利于人体吸收,因此需要设计一种能支持多个频点圆极化的天线,同时天线的尺寸也不能太大,因此在电小惠更斯源天线的基础上发展多频段圆极化技术,是满足天线在生物医疗方面应用的有效方法之一,同时也可以有效的减小医疗设备的尺寸。
技术实现思路
1、为解决现有技术的不足,在电小尺寸、低剖面的前提下,实现两个频段的惠更斯源辐射模式且辐射方向沿着+z轴,同时,极化方式为圆极化且仅用一个端口的目的,本发明采用如下的技术方案:
2、一种圆极化的双频段惠更斯源天线,包括介质基板、磁偶极子、电偶极子、激励源和馈电结构,所述介质基板为多层由支撑机构平行设置的介质基板f、介质基板e、介质基板d、介质基板c、介质基板b、介质基板a、以及竖直设置于介质基板a底部的介质基板g;所述磁偶极子包括高频段磁偶极子和低频段磁偶极子,高频段磁偶极子贴设于介质基板b和介质基板f的上表面,并通过金属柱连接,低频段磁偶极子贴设于介质基板a和介质基板e的上表面,并通过金属柱连接;所述电偶极子包括高频段电偶极子、低频段电偶极子,高频段电偶极子贴设于介质基板d的上表面,低频段电偶极子贴设于介质基板c的上表面;所述激励源包括由金属柱连接的高频段磁偶极子激励源和低频段磁偶极子激励源,高频段磁偶极子激励源贴设于介质基板b的下表面,低频段磁偶极子激励源贴设于介质基板a的下表面,从而达到同时激励高频段磁偶极子和低频段磁偶极子,馈电巴伦设置于介质基板g的两面。
3、进一步地,所述高频段磁偶极子呈十字型的金属条带g、h、i、j贴设于介质基板b的上表面,并通过对应的实心铜柱a连接贴设于介质基板f上表面呈十字型的金属条带p,从而形成环形电流;所述低频段磁偶极子呈十字型的金属条带a、b、c、d贴设于介质基板a的上表面,并通过实心铜柱b连接贴设于介质基板e的上表面呈十字型的金属条带o,从而形成环形电流;所述高频段磁偶极子和低频段磁偶极子的十字型金属条带,呈45度设置,磁偶极子的放置角度对于天线的辐射特性具有重要影响,本发明的45度放置,能够有效地改善天线的辐射性能,使得天线在水平面和垂直面上都能实现较高的增益和效率,这种设计还能在一定程度上减少高低频段单元之间的互耦。
4、进一步地,所述低频段磁偶极子激励源的金属条带e、f,贴设于介质基板a的下表面。
5、进一步地,所述高频段磁偶极子激励源的金属条带k、l贴设于介质基板b的下表面。
6、进一步地,所述金属条带e、f、k、l呈l型,金属条带e、f组合呈十字型贴设于介质基板a的下表面,金属条带k、l组合呈十字型贴设于介质基板b的下表面。
7、进一步地,所述高频段电偶极子呈十字型的金属条带n贴设于介质基板d的上表面;所述低频段电偶极子呈十字型的金属条带m贴设于介质基板c的上表面;所述高频段电偶极子和低频段电偶极子的十字型金属条带,呈45度设置,45度放置,可以调整天线的辐射方向性和极化状态,本发明通过仿真发现45度放置时可增强特定方向的信号强度,减少不必要的辐射,使天线辐射具有定向性,适用于射频定点辐射治疗。同时满足了天线圆极化的要求,使得天线具有很高的兼容性和灵活性。
8、进一步地,呈十字型的所述金属条带n、m外沿设有向内的圆弧,通过调整十字圆弧的尺寸和形状参数,可以实现对天线谐振频率的调控,有助于优化天线的带宽、效率等性能指标。同时,还可以影响天线的极化特性,实现本设计的圆极化天线。
9、进一步地,所述巴伦馈电的金属条带q、r贴设于所述介质基板g的正、反两面,微带巴伦馈电结构,具有阻抗变换的功能,将电流从不平衡转换为平衡。同时本设计将微带巴伦用于天线馈线,保证了信号的稳定输入。
10、进一步地,所述介质基板a、介质基板c、介质基板e的相对介电常数为2.2,损耗角正切为0.0009,介质基板b、介质基板d、介质基板f、介质基板g的相对介电常数为3.66,损耗角正切为0.004。
11、一种圆极化的双频段惠更斯源天线,应用于医疗电磁辐射,采用所述的一种圆极化的双频段惠更斯源天线,将其高、低频点设置为0.918ghz和1.8ghz的医疗电磁辐射治疗频点,由于采用了本发明的设计,使得辐射都具有定向性且电磁比吸收率满足要求。
12、本发明的优势和有益效果在于:
13、本发明的一种圆极化的双频段惠更斯源天线,通过使用实心铜柱连接高频与低频的激励实现一个输入端口,同时通过激励长度的不同,实现了两个频段的圆极化,同时实现了惠更斯源辐射模式且两个频段的辐射方向沿着+z轴。
1.一种圆极化的双频段惠更斯源天线,包括介质基板、磁偶极子、电偶极子、激励源和馈电结构,其特征在于:所述介质基板为多层由支撑机构平行设置的介质基板f(6)、介质基板e(5)、介质基板d(4)、介质基板c(3)、介质基板b(2)、介质基板a(1)、以及竖直设置于介质基板a(1)底部的介质基板g(14);所述磁偶极子包括高频段磁偶极子(7)和低频段磁偶极子(8),高频段磁偶极子(7)贴设于介质基板b(2)和介质基板f(6)的上表面,并通过金属柱连接,低频段磁偶极子(8)贴设于介质基板a(1)和介质基板e(5)的上表面,并通过金属柱连接;所述电偶极子包括高频段电偶极子(9)、低频段电偶极子(10),高频段电偶极子(9)贴设于介质基板d(4)的上表面,低频段电偶极子(10)贴设于介质基板c(3)的上表面;所述激励源(15)包括由金属柱连接的高频段磁偶极子激励源和低频段磁偶极子激励源,高频段磁偶极子激励源贴设于介质基板b(2)的下表面,低频段磁偶极子激励源贴设于介质基板a(1)的下表面,馈电巴伦设置于介质基板g(14)的两面。
2.根据权利要求1所述的一种圆极化的双频段惠更斯源天线,其特征在于:所述高频段磁偶极子(7)呈十字型的金属条带g(22)、h(23)、i(24)、j(25)贴设于介质基板b(2)的上表面,并通过对应的实心铜柱a(12)连接贴设于介质基板f(6)上表面呈十字型的金属条带p(31);所述低频段磁偶极子(8)呈十字型的金属条带a(16)、b(17)、c(18)、d(19)贴设于介质基板a(1)的上表面,并通过实心铜柱b(13)连接贴设于介质基板e(5)的上表面呈十字型的金属条带o(30);所述高频段磁偶极子(7)和低频段磁偶极子(8)的十字型金属条带,呈45度设置。
3.根据权利要求1所述的一种圆极化的双频段惠更斯源天线,其特征在于:所述低频段磁偶极子激励源的金属条带e(20)、f(21),贴设于介质基板a(1)的下表面。
4.根据权利要求1所述的一种圆极化的双频段惠更斯源天线,其特征在于:所述高频段磁偶极子激励源的金属条带k(26)、l(27)贴设于介质基板b(2)的下表面。
5.根据权利要求3或4所述的一种圆极化的双频段惠更斯源天线,其特征在于:所述金属条带e(20)、f(21)、k(26)、l(27)呈l型,金属条带e(20)、f(21)组合呈十字型贴设于介质基板a(1)的下表面,金属条带k(26)、l(27)组合呈十字型贴设于介质基板b(2)的下表面。
6.根据权利要求1所述的一种圆极化的双频段惠更斯源天线,其特征在于:所述高频段电偶极子(9)呈十字型的金属条带n(29)贴设于介质基板d(4)的上表面;所述低频段电偶极子(10)呈十字型的金属条带m(28)贴设于介质基板c(3)的上表面;所述高频段电偶极子(9)和低频段电偶极子(10)的十字型金属条带,呈45度设置。
7.根据权利要求6所述的一种圆极化的双频段惠更斯源天线,其特征在于:呈十字型的所述金属条带n(29)、m(28)外沿设有向内的圆弧。
8.根据权利要求1所述的一种圆极化的双频段惠更斯源天线,其特征在于:所述巴伦馈电的金属条带q(32)、r(33)贴设于所述介质基板g(14)的正、反两面。
9.根据权利要求1所述的一种圆极化的双频段惠更斯源天线,其特征在于:所述介质基板a(1)、介质基板c(3)、介质基板e(5)的相对介电常数为2.2,损耗角正切为0.0009,介质基板b(2)、介质基板d(4)、介质基板f(6)、介质基板g(14)的相对介电常数为3.66,损耗角正切为0.004。
10.一种圆极化的双频段惠更斯源天线,应用于医疗电磁辐射,其特征在于:采用权利要求1所述的一种圆极化的双频段惠更斯源天线,将其高、低频点设置为0.918ghz和1.8ghz的医疗电磁辐射治疗频点。
