本申請涉及微型天線設計,尤其涉及一種天線及智能戒指。
背景技術:
1、隨著可穿戴設備技術的快速發展,智能戒指作為微型化可穿戴終端的典型代表,正在成為健康監測、位置服務、安全認證等場景的關鍵入口。智能戒指通過集成微型天線系統,在有限的物理空間內實現如藍牙、wi-fi、超寬帶(ultra-wideband,uwb)等多頻段通信功能,以支持實時數據傳輸、高精度室內定位、多設備協同操作等需求。然而,受限于智能戒指的微型化結構和佩戴環境(如緊貼人體手指),現有天線設計普遍面臨帶寬受限、人體耦合干擾嚴重、多天線隔離性差等技術瓶頸,導致通信穩定性不足、定位精度下降、硬件成本升高等問題。
2、因此,亟需一種能夠在極端空間約束下,兼顧超寬帶覆蓋、高隔離性、抗人體干擾的新型天線結構。
技術實現思路
1、本申請提供一種天線及智能戒指,用以達到在極端空間約束下,兼顧超寬帶覆蓋、高隔離性和抗人體干擾的效果。
2、第一方面,本申請提供一種天線,包括:呈鏡像對稱分布的第一偶極子天線和第二偶極子天線,且第一偶極子天線和第二偶極子天線之間存在空間間隙,第一偶極子天線和第二偶極子天線形成環形結構;
3、第一偶極子天線和第二偶極子天線分別包括對稱分布的兩個輻射臂,兩個輻射臂間通過饋電間隙連接;饋電間隙作為天線的饋電端口,用于向第一偶極子天線和第二偶極子提供相位反對稱激勵信號。
4、在一種可能的實施方式中,輻射臂為新月形結構。
5、在一種可能的實施方式中,饋電間隙為真空饋電間隙,空間間隙為真空間隙。
6、在一種可能的實施方式中,天線滿足如下至少一項:輻射臂的長度為11.5mm~13.2mm;真空饋電間隙的長度為2.1mm~2.5mm;真空間隙的長度為2.4mm~2.8mm;環形結構的直徑為18.5mm~22mm。
7、在一種可能的實施方式中,相位反對稱激勵信號通過饋電端口的微帶線實現,微帶線的長度差為λ/2,λ為工作頻段的中心波長。
8、在一種可能的實施方式中,饋電間隙包括多個階梯式間隙,多個階梯式間隙的寬度沿饋電路徑依次減小。
9、在一種可能的實施方式中,饋電間隙和/或空間間隙的邊緣設置有彈性支撐層,彈性支撐層由聚酰亞胺薄膜與金屬骨架復合構成。
10、在一種可能的實施方式中,天線還包括相位控制模塊,相位控制模塊與饋電端口連接,相位控制模塊用于調節第一偶極子天線和第二偶極子天線的相位差至非180°的特定值。
11、第二方面,本申請提供一種智能戒指,包括:環形基板和第一方面的天線,天線集成在環形基板上。
12、在一種可能的實施方式中,環形基板靠近佩戴者手指的一側設置有彈性接觸層,彈性接觸層通過聚酰亞胺材料適配佩戴者手指的曲率變化。
13、本申請提供的天線及智能戒指,包括呈鏡像對稱分布的第一偶極子天線和第二偶極子天線,且第一偶極子天線和第二偶極子天線之間存在空間間隙,第一偶極子天線和第二偶極子天線形成環形結構;第一偶極子天線和第二偶極子天線分別包括對稱分布的兩個輻射臂,兩個輻射臂間通過饋電間隙連接;饋電間隙作為天線的饋電端口,用于向第一偶極子天線和第二偶極子提供相位反對稱激勵信號。該天線結構通過幾何對稱性與物理原理的深度結合,有效解決微型化結構中超寬帶覆蓋、高隔離性及抗人體干擾的綜合問題。具體而言,兩個偶極子天線鏡像對稱分布并通過180°相位反對稱饋電,在相位反對稱激勵與鏡像對稱分布共同作用下,使得兩個偶極子天線的輻射場在空間中形成相位差,利用天線輻射方向圖的天然零點特性,對耦合信號構成相消干涉,抑制電磁耦合,從而實現高隔離性;環形結構有助于激發多階諧振模式,可有效覆蓋超寬帶頻段,另外,環形結構在維持天線緊湊形態的同時,有效延長天線的電長度;輻射臂間的饋電間隙替代傳統導線饋電,在減少損耗的同時兼具阻抗變換功能,便于后續通過尺寸優化實現寬頻段阻抗匹配;兩個偶極子天線間的空間間隙通過物理分隔切斷電磁耦合路徑,實現無源去耦,進一步提高隔離度;環形結構結合對稱偶極子的輻射特性,可優化天線的輻射方向圖,減少因穿戴設備貼附人體導致的方向圖畸變,保障全向通信能力。
1.一種天線,其特征在于,包括:呈鏡像對稱分布的第一偶極子天線和第二偶極子天線,且所述第一偶極子天線和所述第二偶極子天線之間存在空間間隙,所述第一偶極子天線和所述第二偶極子天線形成環形結構;
2.根據權利要求1所述的天線,其特征在于,所述輻射臂為新月形結構。
3.根據權利要求2所述的天線,其特征在于,所述饋電間隙為真空饋電間隙,所述空間間隙為真空間隙。
4.根據權利要求3所述的天線,其特征在于,所述天線滿足如下至少一項:所述輻射臂的長度為11.5mm~13.2mm;所述真空饋電間隙的長度為2.1mm~2.5mm;所述真空間隙的長度為2.4mm~2.8mm;所述環形結構的直徑為18.5mm~22mm。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的天線,其特征在于,所述相位反對稱激勵信號通過所述饋電端口的微帶線實現,所述微帶線的長度差為λ/2,λ為工作頻段的中心波長。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的天線,其特征在于,所述饋電間隙包括多個階梯式間隙,所述多個階梯式間隙的寬度沿饋電路徑依次減小。
7.根據權利要求1至4中任一項所述的天線,其特征在于,所述饋電間隙和/或所述空間間隙的邊緣設置有彈性支撐層,所述彈性支撐層由聚酰亞胺薄膜與金屬骨架復合構成。
8.根據權利要求1至4中任一項所述的天線,其特征在于,還包括相位控制模塊,所述相位控制模塊與所述饋電端口連接,所述相位控制模塊用于調節所述第一偶極子天線和所述第二偶極子天線的相位差至非180°的特定值。
9.一種智能戒指,其特征在于,包括:環形基板和如權利要求1至8中任一項所述的天線,所述天線集成在所述環形基板上。
10.根據權利要求9所述的智能戒指,其特征在于,所述環形基板靠近佩戴者手指的一側設置有彈性接觸層,所述彈性接觸層通過聚酰亞胺材料適配所述佩戴者手指的曲率變化。