CN114069213B - 一种天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线装置，包括：天线部件，所述天线部件包括：隔离层；天线层，其与所述隔离层通过压制的方法粘连，所述天线层包括：阵列天线，其包括发射端阵列天线和接收端阵列天线；天线发射装置，其位于所述发射端阵列天线的一端；天线发射终端，其位于所述发射端阵列天线的另一端；天线接收装置，其位于所述接收端阵列天线的一端；天线接收终端，其位于所述接收端阵列天线的另一端；抗氧化保护层，其覆盖在所述天线层的表面；粘胶层，其与抗氧化保护层粘连；以及增强层铝箔，其与粘胶层粘连。

Description

一种天线装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体而言，涉及一种天线装置。

背景技术

目前电子器件正朝小型化、微型化的方向发展，由于尺寸限制，电子器件内部的天线部件存在着信号传输距离短、传输信号不够稳定、传输图片不够清晰等亟需解决的问题。

胶囊胃镜是一种借助软件实时精确操控体外磁场来控制胶囊机器人在胃内的运动，改变胶囊姿态，按照需要的角度拍摄重点病灶照片，从而达到全面观察胃黏膜并做出诊断目的的装置。由于胶囊胃镜本身的尺寸较小(直径1cm左右，长度3cm左右)，也无屏蔽装置，胶囊胃镜的天线无法进行稳定的长距离信号传输。

目前，微小型电子器件使用的通讯技术包括蓝牙通讯、Zigbee通讯和Lora通讯。但是上述通讯技术存在传输距离短的问题，蓝牙通讯的有效距离为2-5m，Zigbee通讯的有效距离为200-300m，Lora通讯的有效距离为1500-4000m。基于上述通讯技术的胶囊胃镜无法实现信号远距离传输，若利用基于上述通讯技术胶囊胃镜产品进行身体检查，需要患者亲身进入医院或有医疗资质的诊所。基于上述通讯技术的天线通讯带宽较小，传输速率较慢，无法传输大容量数据，所以使用基于上述通讯技术的胶囊胃镜无法获取高清照片以便后续诊断。而且，传统微小型器件所使用的天线通常没有屏蔽措施，易受环境干扰。

针对传统胶囊胃镜的天线无法进行稳定的长距离信号传输和大容量数据传输的问题，需要一种新的研究思路来研制微小尺寸、传输距离远、传输信号稳定且传输数据容量大的胶囊胃镜天线装置。

发明内容

本发明的任务是提供一种天线装置，通过该装置，可以保证胶囊胃镜的天线信号的远距离传输和大容量数据传输，并且传输信号稳定。

根据本发明，前述任务通过一种天线装置来解决，包括：

天线部件，所述天线部件包括：

隔离层；

天线层，其与所述隔离层通过压制的方法粘连，所述天线层包括：

阵列天线，其包括发射端阵列天线和接收端阵列天线；

天线发射装置，其位于所述发射端阵列天线的一端；

天线发射终端，其位于所述发射端阵列天线的另一端；

天线接收装置，其位于所述接收端阵列天线的一端；

天线接收终端，其位于所述接收端阵列天线的另一端；

抗氧化保护层，其覆盖在所述天线层的表面；

粘胶层，其与抗氧化保护层粘连；以及

增强层铝箔，其与粘胶层粘连。

在本发明的一优选方案中规定，还包括：

天线信号及处理发射装置，其包括天线接收模块和天线发射模块；

天线屏蔽装置，其位于所述天线信号及处理发射装置与所述天线部件之间；

天线外壳，其位于所述天线部件的外层，所述天线外壳被被配置为保护内部电路及所述天线部件。

在本发明的另一优选方案中规定，所述天线部件为球形；

所述天线层为球形；

所述发射阵列天线位于所述天线层的上半球；

所述接收阵列天线位于所述天线层的下半球；

所述发射端阵列天线和所述接收端阵列天线的数量相等。

在本发明的又一优选方案中规定，所述阵列天线为弯曲的蛇形结构。

在本发明的另一优选方案中规定，所述天线发射模块控制所述发射阵列天线发射信号；

所述天线接收模块控制所述接收阵列天线发射信号。

在本发明的又一优选方案中规定，所述阵列天线的材料为银。

在本发明的另一优选方案中规定，所述天线屏蔽装置被配置为屏蔽所述天线信号及处理发射装置产生的电磁波；以及

所述天线屏蔽装置由Clevios聚合物材料制成。

本发明还提供了一种胶囊胃镜装置，包括：

天线信号及处理发射装置，其位于胶囊胃镜装置的最内层；

天线屏蔽装置，其在所述天线信号及处理发射装置的外层；

天线部件，其在所述天线屏蔽装置的外层，所述天线部件为隔离层天线；

天线外壳，其在所述天线部件的外层，所述天线外壳被被配置为保护胶囊胃镜装置的内部电路及所述天线部件；以及

摄像头组件，被配置为拍摄图片或视频。

在本发明的一个优选方案中规定，还包括控制后台，其被配置为控制胶囊胃镜装置的开启和关闭。

在本发明的另一优选方案中规定，所述天线信号及处理发射装置包括摄像头控制模块、天线发射模块、天线接收模块以及控制模块。

本发明至少具有下列有益效果：本发明提出了一种天线装置，其中的5G天线所用的材料为定向性良好的银，可以保证信号的远距离传输；本发明的天线装置中的5G天线基于5G通讯技术，5G信号传输距离远、传输带宽大、延迟时间短，可实现全球范围内的远距离传输和大容量数据传输；本发明的天线装置中的天线屏蔽装置由对电磁波屏蔽效果良好的Clevios聚合物材料制成，减少电磁波对天线信号的干扰。

附图说明

下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本发明。

图1示出了根据本发明的一种具有5G天线装置的胶囊胃镜示意图；

图2示出了根据本发明的天线部件沿A-A’结构的剖面图；

图3示出了根据本发明的天线层主视图；

图4示出了根据本发明的天线层左视图；

图5示出了根据本发明的天线层俯视图；

图6示出了根据本发明的天线信号及处理发射装置内部结构示意图；以及

图7示出了根据本发明的胶囊胃镜5G天线装置在5G***N41频段的仿真结果。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。

在此还应当指出，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，所述方法步骤可以以不同顺序执行。

图1示出了根据本发明的一种具有5G天线装置的胶囊胃镜示意图。

如图1所示，一种具有5G天线装置的胶囊胃镜包括从内到外依次布置的天线信号及处理发射装置4、天线屏蔽装置3、天线部件2以及天线外壳1。

天线信号及处理发射装置4在最内层，该装置的作用是控制摄像头组件5的关闭和开启，并对摄像头组件5采集到的信号进行处理。天线信号及处理发射装置4的外层是天线屏蔽装置3，天线屏蔽装置3的外层是天线部件2。天线信号及处理发射装置4在工作时会产生电磁波，在天线信号及处理发射装置4的***设置由贺利氏Clevios聚合物材料制成天线屏蔽装置3，以减少电磁波对天线部件2的干扰。天线部件2是具有5G天线的胶囊胃镜装置的核心部件，天线部件2的性能好坏直接影响胶囊胃镜装置的性能。天线部件2的外层为天线外壳1，天线外壳1的作用是保护内部电路和天线部件2。

为了便于采集信号，胶囊胃镜装置装配有摄像头组件5。当需要拍摄图片或视频时，天线信号及处理发射装置4向摄像头组件5发出信号，摄像头组件5接受到信号后打开闪光灯并将拍摄的图片或视频发送给天线信号及处理发射装置4。

一种具有5G天线的胶囊胃镜装置还包括控制后台(未示出)，其用于控制胶囊胃镜装置的开启和关闭。

图2示出了根据本发明的天线部件沿A-A’结构的剖面图。

天线部件2为5G天线，如图2所示，天线部件2从外到内包括增强层铝箔6、粘胶层7、抗氧化保护层8、天线层9以及隔离层10。天线层9与隔离层10通过压制的方法粘连。抗氧化保护层8覆盖在天线层9的上方。增强层铝箔6在天线部件2的最外层，可以增强5G信号。粘胶层7将增强层铝箔6与抗氧化保护层8进行粘连。在本发明的一个实施例中，粘胶层7的材料为HT-737高频胶粘剂，其中HT-737高频胶粘剂是由环氧树脂E-51和酚醛环氧树脂F-51以质量比1:1配制成的混合树脂。隔离层10为离型纸。

天线部件2是具有5G天线装置的胶囊胃镜装置的核心部件，传统胶囊胃镜天线装置所涉及的天线采用蓝牙通讯，本发明所涉及的天线部件采用5G信号进行通讯，将5G天线用于胶囊胃镜具有如下优势：

(1)5G信号传输距离远，患者利用传统胶囊胃镜装置进行身体检查需要走进医院或者诊所，采用本发明的具有5G天线的胶囊胃镜装置仅需居家即可实现患者身体检查；

(2)5G信号传输带宽大，可获得高清图片，便于医生诊断患者；

(3)5G信号传输延迟时间短，医生在诊断时，如需获得患者某一部位更多的图片信息可利用5G信号延迟短的特性，通过5G通讯向具有5G天线的胶囊胃镜装置发射信号，天线信号及处理发射装置接收到信号后增加摄像头组件拍摄频率，从而获得更多的患者特定部位照片。

图3示出了根据本发明的天线层主视图；图4示出了根据本发明的天线层左视图；图5示出了根据本发明的天线层俯视图。

如图3、图4、图5所示，天线层9为球形，包括阵列天线11、5G天线发射装置12、5G天线接收装置13、5G天线发射终端18以及5G天线接收终端19。天线层9为5G频带的天线，由于胶囊胃镜装置尺寸小(胶囊胃镜装置直径约为1mm)，为提高5G信号的质量，天线层9中5G天线采用由许多相同的单个天线按一定规律排列组成的阵列天线技术。阵列天线11分为发射端阵列天线和接收端阵列天线，其中，天线层的上半球为发射端阵列天线(发射端阵列天线对应的编号为1-1,2-1，……,N-1)，天线层的下半球为接收端阵列天线(接收端阵列天线对应的编号为1-2,2-2，……,N-2)。发射端阵列天线和接收端阵列天线的数量相等。天线层9包括数量为2N的阵列天线(天线编号分别为1-1,1-2,2-1,2-2，……，N-1，N-2)，阵列天线的数量可依据数据实际情况增加或减少。发射端阵列天线的两端分别设置有5G天线发射装置12和5G天线发射终端18。接收端阵列天线的两端分别设置有5G天线接收装置13和5G天线接收终端19。如图5所示，阵列天线11为弯曲的蛇形结构，主要目的是在保证天线性能的情况下实现天线的小型化。阵列天线11的材料为定向性良好的银，从而保证胶囊胃镜5G天线装置所拍摄的高清图片或视频远距离传输。

图6示出了根据本发明的天线信号及处理发射装置内部结构示意图。

如图6所示，天线信号及处理发射装置4包括摄像头控制模块14、5G天线发射模块15、5G天线接收模块16以及控制模块17。摄像头控制模块14用于控制摄像头组件的开启和关闭，并将摄像头组件拍摄的视频信号传送给控制模块17。5G天线接收模块16用于控制接收端阵列天线接收信号。5G天线发射模块15用于控制发射端阵列天线发射信号。控制模块17是胶囊胃镜5G天线装置的控制单元。

当患者服入胶囊胃镜后，控制后台基于5G传输向胶囊胃镜5G天线装置发送开启运行信号。5G天线接收模块16接收到控制后台发送的开启运行信号，经信号处理后将开启运行信号传输给控制模块17。控制模块17接收到控制后台的开启运行信号后，发送控制信号唤醒原本处于待机状态的摄像头控制模块14、5G天线发射模块15。摄像头控制模块14接收到控制模块17的控制信号后，发送摄像头控制信号开启摄像头组件进行拍摄。摄像头控制模块14将摄像头组件拍摄的视频信号传送给控制模块17，控制模块17对视频信号进行压缩后利用5G天线发射模块15将视频信号发送给控制后台。控制后台接收到胶囊胃镜5G天线装置发出的视频信号后对所接收到的视频信号进行解压，从而实现对患者的实时监控。

胶囊胃镜5G天线装置基于5G通讯进行传输，由于5G信号具有带宽大、速率高等优势，从而为胶囊胃镜5G视频传输提供可能。

为实现节能的目的，在患者的某一部位不需要视频监控时，控制后台向胶囊胃镜发出关闭拍摄信号。5G天线接收模块16接收到控制后台的关闭拍摄信号，经信号处理后将关闭拍摄信号传输给控制模块17。控制模块17接收到控制后台的关闭拍摄信号后，向摄像头控制模块14、5G天线发射模块15发射进入休眠状态的控制信号，摄像头控制模块14接收到进入休眠状态的控制信号后向摄像头组件5发送进入休眠状态的控制信号，使摄像头组件5、摄像头控制模块14、5G天线发射模块15进入休眠状态，控制模块17进入待机状态。

图7示出了根据本发明的胶囊胃镜5G天线在5G***N41频段的仿真结果。

阵列天线的通讯频段为5G***N41频段，N41频段对应的频率为2496MHz-2690MHz。本实施例选取阵列天线的数量N＝16，即发射端阵列天线数量为16，接收端阵列天线数量为16。利用HFSS模型对N41频段处的胶囊胃镜5G天线的性能进行仿真，选取回波损耗特性S11作为胶囊胃镜5G天线性能的衡量指标。回波损耗特性S11用于反应天线性能的好坏，其值(绝对值)越大表示天线本身发射信号的能量越大，天线性能也越好。如图7所示，胶囊胃镜5G天线性能的仿真结果表明：在2496MHz-2690MHz共194MHz的回波损耗特性S11小于-15dB，本发明的胶囊胃镜5G天线性能良好，在N41频段处胶囊胃镜5G天线所发出的射频信号传输稳定。

本发明至少具有下列有益效果：本发明提出了一种天线装置，其中的5G天线所用的材料为定向性良好的银，可以保证信号的远距离传输；本发明的天线装置中的5G天线基于5G通讯技术，5G信号传输距离远、传输带宽大、延迟时间短，可实现全球范围内的远距离传输和大容量数据传输；本发明的天线装置中的天线屏蔽装置由对电磁波屏蔽效果良好的Clevios聚合物材料制成，减少电磁波对天线信号的干扰。

虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本发明的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims (7)

1.一种胶囊胃镜装置，其特征在于，包括：

天线信号及处理发射装置，其位于胶囊胃镜装置的最内层；

天线屏蔽装置，其在所述天线信号及处理发射装置的外层；

天线部件，其在所述天线屏蔽装置的外层，所述天线部件为隔离层天线，所述天线部件为球形，所述天线部件从外到内依次包括增强层铝箔、粘胶层、抗氧化保护层、天线层以及隔离层，其中所述天线层与所述隔离层通过压制的方法粘连，所述抗氧化保护层覆盖在所述天线层的表面，所述粘胶层与所述抗氧化保护层粘连，所述增强层铝箔与所述粘胶层粘连，所述天线层为球形，所述天线层包括：

阵列天线，其包括发射端阵列天线和接收端阵列天线，所述发射端阵列天线位于所述天线层的上半球，所述接收端阵列天线位于所述天线层的下半球，所述发射端阵列天线和所述接收端阵列天线的数量相等；

天线发射装置，其位于所述发射端阵列天线的一端；

天线发射终端，其位于所述发射端阵列天线的另一端；

天线接收装置，其位于所述接收端阵列天线的一端；

天线接收终端，其位于所述接收端阵列天线的另一端；

天线外壳，其在所述天线部件的外层，所述天线外壳被配置为保护胶囊胃镜装置的内部电路及所述天线部件；以及

摄像头组件，被配置为拍摄图片或视频。

2.根据权利要求1所述的胶囊胃镜装置，其特征在于，所述阵列天线为弯曲的蛇形结构。

3.根据权利要求1所述的胶囊胃镜装置，其特征在于，所述阵列天线的材料为银。

4.根据权利要求1所述的胶囊胃镜装置，其特征在于，所述天线屏蔽装置被配置为屏蔽所述天线信号及处理发射装置产生的电磁波；以及

所述天线屏蔽装置由Clevios聚合物材料制成。

5.根据权利要求1所述的胶囊胃镜装置，其特征在于，还包括控制后台，其被配置为控制胶囊胃镜装置的开启和关闭。

6.根据权利要求1所述的胶囊胃镜装置，其特征在于，所述天线信号及处理发射装置包括摄像头控制模块、天线发射模块、天线接收模块以及控制模块。

7.根据权利要求6所述的胶囊胃镜装置，其特征在于，所述天线发射模块控制所述发射端阵列天线发射信号；

所述天线接收模块控制所述接收端阵列天线发射信号。