本發明涉及無線通信,特別是涉及一種應用于可穿戴設備的全雙工天線。
背景技術:
1、隨著智能可穿戴設備在醫療監護、體域網、軍事行動及個人娛樂等領域的廣泛應用,其對高速率、低延遲無線通信能力的需求日益增強。帶內全雙工技術能夠在同一頻段上同時進行信號的發射與接收,其通常被用于實現高頻譜效率的系統中。然而,對于可穿戴設備一般具有便攜性小型化需求,在空間有限的前提下,信號的發送和接收最好在同一個天線輻射孔徑上實現。這就要求全雙工系統的天線收發器對收發信號端口之間的自干擾具有很高的抑制能力。為了有效降低自干擾,可以同時從傳播/天線域、射頻域和數字域等三方面因素綜合考慮,而從天線域消除自干擾,即提高天線收發端口隔離度是成本相對較低且最容易實現的方法。
2、現有技術中,為提高端口隔離度,通常采用多種方法,例如:空間隔離法:通過增大收發天線物理距離降低耦合,但難以滿足可穿戴設備小型化需求;去耦結構法:如缺陷地結構、電磁帶隙或加載金屬化通孔,雖然能提升隔離度,但往往會使天線結構變得更為復雜,從而使天線尺寸增大或引入額外的損耗。
3、針對上述問題,如何在可穿戴設備的有限空間內抑制發射端對接收端的自干擾,實現高隔離度的共口徑帶內全雙工天線設計,成為當下需要解決的問題。
技術實現思路
1、鑒于以上所述現有技術的缺點,本發明的目的在于提供一種應用于可穿戴設備的全雙工天線,用于解決現有技術中的全雙工天線無法兼顧既具備較高的隔離度以抑制發射端對接收端的自干擾,又能夠應用于可穿戴設備的有限空間中的問題。
2、為實現上述目的及其他相關目的,本發明提供一種應用于可穿戴設備的全雙工天線,所述天線包括第一基板、絕緣層、第二基板和輻射貼片,其中,
3、所述第一基板、所述絕緣層、所述第二基板和所述輻射貼片依次層疊堆放;
4、所述輻射貼片位于所述第二基板的中心,且所述輻射貼片的形狀為正八邊形,所述輻射貼片上沿所述正八邊形的圓周方向均勻設置有八個狹縫組,加載在所述輻射貼片上的六條短截線,其中三條所述短截線與另外三條所述短截線關于所述輻射貼片的對稱軸呈對稱分布,且在所述六條短截線的前端對應設置有矩形寄生單元;
5、所述輻射貼片上設置有的第一饋電點和第二饋電點,用于產生相互正交的±45°極化波,被配置為所述天線的發射端口和接收端口,所述第一饋電點和所述第二饋電點通過同軸饋電結構與位于第二基板中的微帶線連接;
6、第一隔離槽,設置在所述第一饋電點和所述第二饋電點之間,用于改變所述輻射貼片上的表面電流路徑以削弱端口間的耦合;
7、第二隔離槽,設置在所述第一饋電點和所述第二饋電點的正上方且與所述第一饋電點和所述第二饋電點之間的距離為1.362mm,用于生成不等幅相位抵消信號以消除耦合信號。
8、可選地,所述絕緣層的介電常數為4.31,所述第一基板的介電常數為4.34,所述第二基板的介電常數為4.37;所述絕緣層的厚度為0.208mm,所述第一基板的厚度為0.2mm,所述第二基板的厚度為0.8mm。
9、可選地,所述八個狹縫組的尺寸相同,且每個狹縫組均包括三條橫狹縫和一條豎狹縫,其中,所述豎狹縫與所述三條橫狹縫垂直設置且位于所述三條橫狹縫的中點,所述豎狹縫的一端貫穿所述輻射貼片的一條邊。
10、可選地,所述三條橫狹縫的尺寸為0.306mm×1.73mm,且任意相鄰的橫狹縫之間的距離為0.408mm。
11、可選地,所述第一隔離槽為十字形槽,所述十字形槽的長度為3.9mm。
12、可選地,第二隔離槽至少包括第一狹縫、第二狹縫和第三狹縫,其中,所述第一狹縫、所述第二狹縫和所述第三狹縫的寬度相等但長度互不相同且所述第一狹縫、所述第二狹縫和所述第三狹縫之間的距離為0.255mm。
13、可選地,所述第一狹縫的長度為2.34mm,所述第二狹縫的長度為3.16mm,所述第三狹縫的長度為1.83mm且所述第一狹縫與所述第一饋電點之間的距離最近。
14、可選地,所述第一饋電點和所述第二饋電點之間的距離為1.5mm,且所述第一饋電點與所述第二饋電點關于所述輻射貼片的對稱軸對稱分布。
15、可選地,所述矩形寄生單元與所述短截線之間的距離為0.39mm,所述矩形寄生單元的尺寸為0.35mm×1.02mm。
16、可選地,所述天線的整體尺寸為?0.4?λ0×0.2?λ0×0.025?λ0,其中λ0是頻率為5.8ghz時的自由空間波長。
17、如上所述,本發明的應用于可穿戴設備的全雙工天線,通過在輻射貼片上形成八個狹縫組、六條短截線以及矩形寄生單元,實現了天線的小型化,且通過設置合適位置的第一饋電點和第二饋電點,在單一口徑內實現±45°的極化,在饋電點處設置的十字形第一隔離槽以形成高阻抗并聯諧振路徑改變電流分布,并結合不等長的第一狹縫、第二狹縫和第三狹縫產生不等幅相位抵消效應,有效削弱了發射端口和接收端口的耦合,進一步提高了天線的隔離度,即本發明在將天線尺寸顯著縮小的同時,在極小的端口間距下實現了優于25db的高隔離度,解決了現有技術中的全雙工天線在應用于可穿戴設備時面臨的技術難題,且本發明中的天線可以采用標準的多層印制電路板工藝制造,易于加工,成本低廉,適合大規模生產。
1.一種應用于可穿戴設備的全雙工天線,其特征在于,所述天線包括第一基板、絕緣層、第二基板和輻射貼片,其中,
2.根據權利要求1所述的應用于可穿戴設備的全雙工天線,其特征在于:所述絕緣層的介電常數為4.31,所述第一基板的介電常數為4.34,所述第二基板的介電常數為4.37;所述絕緣層的厚度為0.208mm,所述第一基板的厚度為0.2mm,所述第二基板的厚度為0.8mm。
3.根據權利要求1所述的應用于可穿戴設備的全雙工天線,其特征在于:所述八個狹縫組的尺寸相同,且每個狹縫組均包括三條橫狹縫和一條豎狹縫,其中,所述豎狹縫與所述三條橫狹縫垂直設置且位于所述三條橫狹縫的中點,所述豎狹縫的一端貫穿所述輻射貼片的一條邊。
4.根據權利要求3所述的應用于可穿戴設備的全雙工天線,其特征在于:所述三條橫狹縫的尺寸為0.306mm×1.73mm,且任意相鄰的橫狹縫之間的距離為0.408mm。
5.根據權利要求1所述的應用于可穿戴設備的全雙工天線,其特征在于:所述第一隔離槽為十字形槽,所述十字形槽的長度為3.9mm。
6.根據權利要求1所述的應用于可穿戴設備的全雙工天線,其特征在于:第二隔離槽至少包括第一狹縫、第二狹縫和第三狹縫,其中,所述第一狹縫、所述第二狹縫和所述第三狹縫的寬度相等但長度互不相同且所述第一狹縫、所述第二狹縫和所述第三狹縫之間的距離為0.255mm。
7.根據權利要求6所述的應用于可穿戴設備的全雙工天線,其特征在于:所述第一狹縫的長度為2.34mm,所述第二狹縫的長度為3.16mm,所述第三狹縫的長度為1.83mm且所述第一狹縫與所述第一饋電點之間的距離最近。
8.根據權利要求1所述的應用于可穿戴設備的全雙工天線,其特征在于:所述第一饋電點和所述第二饋電點之間的距離為1.5mm,且所述第一饋電點與所述第二饋電點關于所述輻射貼片的對稱軸對稱分布。
9.根據權利要求1所述的應用于可穿戴設備的全雙工天線,其特征在于:所述矩形寄生單元與所述短截線之間的距離為0.39mm,所述矩形寄生單元的尺寸為0.35mm×1.02mm。
10.根據權利要求1所述的應用于可穿戴設備的全雙工天線,其特征在于:所述天線的整體尺寸為?0.4?λ0×0.2?λ0×0.025?λ0,其中λ0是頻率為5.8ghz時的自由空間波長。