CN114421121B - 可穿戴天线 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种可穿戴天线，可穿戴天线包括衣物以及设置于衣物夹层内的天线组件，天线组件包括前向天线、后向天线以及馈电网络，馈电网络与前向天线和后向天线分别连接，用于为前向天线和后向天线馈电；前向天线设置于衣物的第一区域中，后向天线设置于衣物的第二区域中，其中，在衣物被用户穿着时，第一区域位于用户身体的前侧，第二区域位于用户身体的后侧。本实施例中，由于提供的可穿戴天线设置于衣物的衣物夹层内，因此，该可穿戴天线方便用户穿戴、隐蔽性强、便于用户战术动作展开以及行进通过性强。

Description

可穿戴天线

技术领域

本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种可穿戴天线。

背景技术

天线作为接收器的始端、发射器的终端，在无线通信***中扮演着重要的角色。

现有单兵电台天线多为鞭状天线，现有单兵电台天线存在携行不便、隐蔽性差、影响战术动作展开、行进通过性差的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种方便穿戴、隐蔽性强、便于战术动作展开以及行进通过性强的可穿戴天线。

第一方面，本申请提供了一种可穿戴天线，所述可穿戴天线包括衣物以及设置于衣物夹层内的天线组件，所述天线组件包括前向天线、后向天线以及馈电网络，所述馈电网络与所述前向天线和所述后向天线分别连接，用于为所述前向天线和所述后向天线馈电；

所述前向天线设置于所述衣物的第一区域中，所述后向天线设置于所述衣物的第二区域中，其中，在所述衣物被用户穿着时，所述第一区域位于用户身体的前侧，所述第二区域位于用户身体的后侧。

在其中一个实施例中，所述馈电网络设置于所述衣物的第三区域中，在所述衣物被用户穿着时，所述第三区域位于用户的腰部位置。

在其中一个实施例中，所述前向天线与所述后向天线的结构相同。

在其中一个实施例中，所述前向天线包括工作在第一频段的第一天线和工作在第二频段的第二天线，所述第一频段低于所述第二频段。

在其中一个实施例中，所述第一天线围绕所述第二天线设置。

在其中一个实施例中，所述第一天线包括第一天线馈电以及相互连接的第一辐射体和第二辐射体；

其中，所述第一辐射体围绕所述第二辐射体设置，所述第一辐射体的两端分别与辐射地板连接，所述第二辐射体通过所述第一天线馈电与所述辐射地板连接，所述第一天线馈电和所述馈电网络连接，用于将所述馈电网络输出的电信号馈至所述第一辐射体和所述第二辐射体。

在其中一个实施例中，所述第一辐射体为U型状，所述第二辐射体为弯曲状。

在其中一个实施例中，所述第一辐射体和所述第二辐射体由柔性导电材料制成，且，所述第一辐射体和所述第二辐射体通过柔性导电材料连接。

在其中一个实施例中，所述第一天线还包括两个第一天线加载，所述两个第一天线加载分别设置于所述第一辐射体的两端和辐射地板之间。

在其中一个实施例中，所述第二天线包括第二天线馈电和对称设置的两个第三辐射体，所述第二天线馈电设置于所述两个第三辐射体之间，所述第二天线馈电与所述馈电网络连接，用于将所述馈电网络输出的电信号馈至所述两个第三辐射体。

在其中一个实施例中，所述第二天线还包括两个第二天线加载，所述两个第二天线加载分别设置于所述两个第三辐射体的远离所述第二天线馈电的一端。

在其中一个实施例中，所述第二天线还包括两个天线顶部加载，所述两个天线顶部加载分别与对应的所述第二天线加载连接。

在其中一个实施例中，所述两个第三辐射体和所述两个天线顶部加载由柔性导电材料制成。

在其中一个实施例中，所述两个第三辐射体为平面锥形状。

在其中一个实施例中，所述馈电网络包括功分器、第一匹配电路和第二匹配电路；

所述功分器的输入端与馈电信号源连接；

所述功分器的第一输出端与所述第一匹配电路的输入端连接，所述第一匹配电路的输出端与所述前向天线连接；

所述功分器的第二输出端与所述第二匹配电路的输入端连接，所述第二匹配电路的输出端与所述后向天线连接。

本实施例提供的可穿戴天线，可穿戴天线包括衣物以及设置于衣物夹层内的天线组件，天线组件包括前向天线、后向天线以及馈电网络，馈电网络与前向天线和后向天线分别连接，用于为前向天线和后向天线馈电；前向天线设置于衣物的第一区域中，后向天线设置于衣物的第二区域中，其中，在衣物被用户穿着时，第一区域位于用户身体的前侧，第二区域位于用户身体的后侧。本实施例中，由于提供的可穿戴天线设置于衣物的衣物夹层内，因此，该可穿戴天线方便用户穿戴、隐蔽性强、便于用户战术动作展开以及行进通过性强。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种可穿戴天线的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种前向天线的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的第一集总参数滤波器的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的第一VHF阻抗匹配电路的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的第一UHF阻抗匹配电路的结构示意图。

附图标记说明：

1-前向天线，2-后向天线，3-馈电网络，201-第一天线馈电，202-第一辐射体，203-第二辐射体，204-辐射地板，205-第一天线加载，206-第二天线馈电，207-第三辐射体，208-第二天线加载，209-天线顶部加载。

具体实施方式

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，而不是指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申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，图1是本申请实施例提供的一种可穿戴天线的结构示意图。该可穿戴天线包括衣物以及设置于衣物夹层内的天线组件，天线组件包括前向天线1、后向天线2以及馈电网络3，馈电网络3与前向天线1和后向天线2分别连接，用于为前向天线1和后向天线2馈电；

前向天线1设置于衣物的第一区域中，后向天线2设置于衣物的第二区域中，其中，在衣物被用户穿着时，第一区域位于用户身体的前侧，第二区域位于用户身体的后侧。

本实施例中，由于提供的可穿戴天线设置于衣物的衣物夹层内，该可穿戴天线包括衣物以及设置于衣物夹层内的天线组件，天线组件包括前向天线、后向天线以及馈电网络，馈电网络与前向天线和后向天线分别连接，用于为前向天线和后向天线馈电；前向天线设置于衣物的第一区域中，后向天线设置于衣物的第二区域中，其中，在衣物被用户穿着时，第一区域位于用户身体的前侧，第二区域位于用户身体的后侧。本实施例中，由于提供的可穿戴天线设置于衣物的衣物夹层内，因此，该可穿戴天线方便用户穿戴、隐蔽性强、便于用户战术动作展开以及行进通过性强。该可穿戴天线，相比于传统的单兵电台天线，在满足单兵电台天线通讯要求的同时解决了现有技术存在的不足，即解决了现有单兵电台天线携行不便、隐蔽性差、影响战术动作展开、行进通过性差等问题。

在一些实施例中，如图1所示，馈电网络设置于衣物的第三区域中，在衣物被用户穿着时，第三区域位于用户的腰部位置。

在一些实施例中，前向天线与后向天线的结构相同。通过设置前向天线和后向天线的目的是为了弥补由于人体对电磁波的遮挡所产生的盲区。

在一些实施例中，前向天线包括工作在第一频段的第一天线和工作在第二频段的第二天线，第一频段低于第二频段。

第一频段例如为甚高频（Very High Frequency，VHF）频段，第二频段例如为特高频（Ultra High Frequency，UHF）频段，即第一天线为VHF天线，第二天线为UHF天线。VHF/UHF频段常用于无线电通信领域，VHF又称为米波频段，频带范围为30～88MHz。UHF则称为分米波频段，频带范围为225～900MHz。

在一些实施例中，如图2所示，图2是本申请实施例提供的一种前向天线的结构示意图。第一天线围绕第二天线设置。具体的，第二天线设置于第一天线和辐射地板204围成的区域内。

本实施例中，第一天线围绕第二天线设置，能够实现包括两种天线的可穿戴天线的结构紧凑，能利用有限的空间尽可能的提升天线的效率。

在一些实施例中，第一天线包括第一天线馈电201以及相互连接的第一辐射体202和第二辐射体203；

其中，第一辐射体202围绕第二辐射体203设置，第一辐射体202的两端分别与辐射地板204连接，第二辐射体203通过第一天线馈电201与辐射地板204连接，第一天线馈电201和馈电网络3连接，用于将馈电网络3输出的电信号馈至第一辐射体202和第二辐射体203。其中，第一天线馈电201为同轴线，同轴线包括内芯导体和包裹内芯导体的绝缘层，第二辐射体203与该同轴线的内芯导体的第一端连接，与该同轴线的内芯导体的第一端处于同一端的绝缘层与辐射地板204连接，该同轴线的内芯导体的第二端与馈电网络3连接。

在一些实施例中，如图2所示，第一辐射体202为U型状，第二辐射体203为弯曲状。采用弯曲状的第二辐射体203的目的是为了增加电流在天线上的运行路径，达到降低天线谐振频率的目的。

在一些实施例中，如图2所示，第一辐射体202和第二辐射体203由柔性导电材料制成，且，第一辐射体202和第二辐射体203通过柔性导电材料210连接。从而可以保证第一天线的柔韧性，不易使可穿戴天线在穿戴过程中造成断裂或损坏。

在一些实施例中，如图2所示，第一天线还包括两个第一天线加载205，两个第一天线加载205分别设置于第一辐射体202的两端和辐射地板204之间。第一天线加载205的目的为了降低天线的谐振频率。

第一辐射体202和第二辐射体203为平面单极子天线的变形，其中，第二辐射体203基于曲流原理，通过使电流在天线上的运行路径增加来降低天线的谐振频点。同时，由于VHF频段天线波长相较于人体较长，与人体共形时可利用尺寸相对较小，为此我们在辐射体中采用第一天线加载205来进一步降低天线的谐振频点。由电流的趋肤效应可知，电流在导体上流动时，主要集中在导体的表面，对于平面单极子天线而言，电流主要集中在导体的四周，为此我们将第二辐射体203的中间掏空，一方面可以使得天线的总重量降低，另一方面便于与UHF天线组合，即可将UHF天线设置于第二辐射体203和辐射地板204围成的区域内。其中，第一天线加载205由L(电感)R(电阻)构成。第一天线馈电201为同轴线。

需要说明的是，第一天线加载205是指通过调节天线的阻抗参数，能够降低谐振频率，即调整阻抗参数可以降低谐振频点。

在一些实施例中，如图2所示，第二天线包括第二天线馈电206和对称设置的两个第三辐射体207，第二天线馈电206设置于两个第三辐射体207之间，第二天线馈电206与馈电网络3连接，用于将馈电网络3输出的电信号馈至两个第三辐射体207。其中，第二天线馈电206由同轴线构成，该同轴线的内芯导体的第一端与图2中的上方的第三辐射体207连接，与该内芯导体的第一端处于同一端的绝缘层与图2中的下方的第三辐射体207连接，该内芯导体的第二端与馈电网络3连接。

在一些实施例中，如图2所示，第二天线还包括两个第二天线加载208，两个第二天线加载208分别设置于两个第三辐射体207的远离第二天线馈电206的一端。第二天线加载208的目的是为了使得天线的阻抗带宽和增益带宽更加平滑。

在一些实施例中，如图2所示，第二天线还包括两个天线顶部加载209，两个天线顶部加载209分别与对应的第二天线加载208连接。在一些实施例中，如图2所示，两个第三辐射体207和两个天线顶部加载209由柔性导电材料制成。

在一些实施例中，如图2所示，两个第三辐射体207为平面锥形状。

第三辐射体207为平面偶极子天线的变形，通过平面锥形状的两个第三辐射体207使得天线的中高频阻抗带宽平滑，便于进行宽频带阻抗匹配，同时采用天线顶部加载209使得天线的阻抗带宽能够覆盖低频段。其中，第二天线加载208由L(电感)R(电阻)构成，第二天线馈电206为同轴线。

需要说明的是，通过平面锥形状的两个第三辐射体207，能够使得天线的中高频阻抗带宽平滑，便于进行宽频带阻抗匹配，同时采用两个天线顶部加载209，能够使得天线的阻抗带宽覆盖低频段。天线顶部加载209也可以视为第三辐射体207的一部分，整体电长度变长了，同时采用天线顶部加载209能够改善天线的阻抗特性。

在一些实施例中，馈电网络3包括功分器、第一匹配电路和第二匹配电路；

功分器的输入端与馈电信号源连接；

功分器的第一输出端与第一匹配电路的输入端连接，第一匹配电路的输出端与前向天线连接；

功分器的第二输出端与第二匹配电路的输入端连接，第二匹配电路的输出端与后向天线连接。

在一些实施例中，第一匹配电路和第二匹配电路的结构相同，第一匹配电路包括第一集总参数滤波器、第一VHF阻抗匹配电路、第一UHF阻抗匹配电路。第二匹配电路包括第二集总参数滤波器、第二VHF阻抗匹配电路、第二UHF阻抗匹配电路。其中，第一集总参数滤波器和第二集总参数滤波器均为高低通滤波器。

功分器的第一输出端与第一集总参数滤波器的输入端连接，第一集总参数滤波器的第一输出端与第一VHF阻抗匹配电路的输入端连接，第一VHF阻抗匹配电路的输出端与前向天线包括的第一天线的第一天线馈电201连接。第一集总参数滤波器的第二输出端与第一UHF阻抗匹配电路的输入端连接，第一UHF阻抗匹配电路的输出端与前向天线包括的第二天线的第二天线馈电206连接。

功分器的第二输出端与第二集总参数滤波器的输入端连接，第二集总参数滤波器的第一输出端与第二VHF阻抗匹配电路的输入端连接，第二VHF阻抗匹配电路的输出端与后向天线包括的第一天线的第一天线馈电201连接。第二集总参数滤波器的第二输出端与第二UHF阻抗匹配电路的输入端连接，第二UHF阻抗匹配电路的输出端与后向天线包括的第二天线的第二天线馈电206连接。

功分器的输入端与馈电信号源连接。馈电信号源将射频信号输入从功分器的输入端输入至功分器后，功分器将射频信号分成两路输出，其中，输出的第一路信号输入至第一集总参数滤波器，第二路信号输入至第二集总参数滤波器。

参照图3，图3是本申请实施例提供的第一集总参数滤波器的结构示意图。该第一集总参数滤波器与第二集总参数滤波器的结构相同。图3中共包括L1、L2、L3、L4和L5共5个电感，以及包括C1、C2、C3、C4和C5共5个电容。电容和电感的连接关系如图3所示。GND表示接地。电容C1的第一端与功分器的第一输出端和电感L1的第一端连接，电容C1的第二端接地，电感L1的第二端与电感L2和电容C2的第一端分别连接，电容C2的第二端接地，电感L2的第二端与电容C3的第一端和第一VHF阻抗匹配电路的输入端连接，第一VHF阻抗匹配电路的输入端如图4所示，图3中的电容C3的第二端接地。电感L3的第一端和电容C4的第一端分别与功分器的第一输出端连接，电感L3的第二端接地，电容C4的第二端分别与电感L4的第一端和电容C5的第一端分别连接，电感L4的第二端接地，电容C5的第二端分别与电感L5的第一端和第一UHF阻抗匹配电路的输入端连接，电感L5的第二端接地，其中，第一UHF阻抗匹配电路的输入端如图5所示。

参照图4，图4是本申请实施例提供的第一VHF阻抗匹配电路的结构示意图。该第一VHF阻抗匹配电路与第二VHF阻抗匹配电路的结构相同。第一VHF阻抗匹配电路包括线圈和两个等效电阻，线圈是绕制在磁环上面的，形成传输线变压器来进行阻抗变换，通过如图4示出的第一VHF阻抗匹配电路能够将VHF天线匹配到50欧姆。

参照图5，图5是本申请实施例提供的第一UHF阻抗匹配电路的结构示意图。该第一UHF阻抗匹配电路与第二UHF阻抗匹配电路的结构相同。第一UHF阻抗匹配电路包括L6、L7、L8共3个电感，以及包括C6、C7、C8和C9共4个电容。电容和电感的连接关系如图5所示。GND表示接地。通过如图5示出的第一UHF阻抗匹配电路能够将UHF天线匹配到50欧姆。

电容C6的第一端和电感L6的第一端分别与第一UHF阻抗匹配电路的输入端连接，电容C6的第二端接地，电感L6的第二端分别与电容C7的第一端和电感L7的第一端连接，电容C7的第二端接地，电感L7的第二端分别与电容C8的第一端和电感L8的第一端连接，电容C8的第二端接地，电感L8的第二端分别与电容C9的第一端和第二天线馈电206连接，电容C9的第二端接地。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种可穿戴天线，其特征在于，所述可穿戴天线包括衣物以及设置于衣物夹层内的天线组件，所述天线组件包括前向天线、后向天线以及馈电网络，所述馈电网络与所述前向天线和所述后向天线分别连接，用于为所述前向天线和所述后向天线馈电；

所述前向天线设置于所述衣物的第一区域中，所述后向天线设置于所述衣物的第二区域中，其中，在所述衣物被用户穿着时，所述第一区域位于用户身体的前侧，所述第二区域位于用户身体的后侧；

所述前向天线与所述后向天线的结构相同，所述前向天线包括工作在第一频段的第一天线和工作在第二频段的第二天线，所述第一频段低于所述第二频段；

所述第一天线围绕所述第二天线设置，第一天线包括第一天线馈电以及相互连接的第一辐射体和第二辐射体；

其中，所述第一辐射体围绕所述第二辐射体设置，所述第一辐射体的两端分别与辐射地板连接，所述第二辐射体通过所述第一天线馈电与所述辐射地板连接，所述第一天线馈电和所述馈电网络连接，用于将所述馈电网络输出的电信号馈至所述第一辐射体和所述第二辐射体；

所述第一天线馈电为同轴线，所述同轴线包括内芯导体和包裹所述内芯导体的绝缘层，所述第二辐射体与所述同轴线的内芯导体的第一端连接，与所述同轴线的内芯导体的第一端处于同一端的绝缘层与所述辐射地板连接，所述同轴线的内芯导体的第二端与所述馈电网络连接。

2.根据权利要求1所述的可穿戴天线，其特征在于，所述馈电网络设置于所述衣物的第三区域中，在所述衣物被用户穿着时，所述第三区域位于用户的腰部位置。

3.根据权利要求1所述的可穿戴天线，其特征在于，所述第一辐射体为U型状，所述第二辐射体为弯曲状。

4.根据权利要求1所述的可穿戴天线，其特征在于，所述第一辐射体和所述第二辐射体由柔性导电材料制成，且所述第一辐射体和所述第二辐射体通过柔性导电材料连接。

5.根据权利要求1所述的可穿戴天线，其特征在于，所述第一天线还包括两个第一天线加载，所述两个第一天线加载分别设置于所述第一辐射体的两端和辐射地板之间。

6.根据权利要求1至5任一所述的可穿戴天线，其特征在于，所述第二天线包括第二天线馈电和对称设置的两个第三辐射体，所述第二天线馈电设置于所述两个第三辐射体之间，所述第二天线馈电与所述馈电网络连接，用于将所述馈电网络输出的电信号馈至所述两个第三辐射体。

7.根据权利要求6所述的可穿戴天线，其特征在于，所述第二天线还包括两个第二天线加载，所述两个第二天线加载分别设置于所述两个第三辐射体的远离所述第二天线馈电的一端。

8.根据权利要求7所述的可穿戴天线，其特征在于，所述第二天线还包括两个天线顶部加载，所述两个天线顶部加载分别与对应的所述第二天线加载连接。

9.根据权利要求8所述的可穿戴天线，其特征在于，所述两个第三辐射体和所述两个天线顶部加载由柔性导电材料制成。

10.根据权利要求6所述的可穿戴天线，其特征在于，所述两个第三辐射体为平面锥形状。

11.根据权利要求1所述的可穿戴天线，其特征在于，所述馈电网络包括功分器、第一匹配电路和第二匹配电路；

所述功分器的输入端与馈电信号源连接；

所述功分器的第一输出端与所述第一匹配电路的输入端连接，所述第一匹配电路的输出端与所述前向天线连接；

所述功分器的第二输出端与所述第二匹配电路的输入端连接，所述第二匹配电路的输出端与所述后向天线连接。

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