双频带SRR加载腔天线的制作方法

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双频带SRR加载腔天线的制造方法与工艺

本发明涉及一种用于无线信号传输的天线。本发明更具体地涉及被构建到运载直接放射线摄影传感器的盒中的这种天线。



背景技术:

直接放射线摄影(DR)是X射线成像技术,其中使用平板辐射敏感检测器代替传统的放射线摄影膜或代替包括光激发荧光屏(CR技术)的辐射传感器。

存在用于直接放射线摄影的两种不同类型的这种平板检测器。

第一组包括将X射线直接转换成电荷的辐射检测器。X射线直接与光电导层(诸如非晶硒(a-Se)层)相互作用。

第二组包括具有闪烁体层的检测器,闪烁体层例如由CsI:Tl或Gd2O2S组成,闪烁体层将X射线转换为光。然后,由闪烁体层发射的光与非晶硅(a-Si)半导体层相互作用,非晶硅(a-Si)半导体层中产生与由每个像素中的半导体层检测到的光量相对应的电荷。这些电荷被读出并转换成辐射图像的数字图像表示。然后,该数字图像表示可以应用于信号处理设备和/或显示设备和/或可以被存储。

取决于目标临床成像应用(例如牙齿、一般放射学,乳腺摄影……),上述DR检测器的商业版本现在可以以不同的尺寸和像素分辨率获得。

包括辐射传感器本身和用于读出数字图像的读出电子器件的DR检测器通常在盒中运载。

在设计DR检测器和用于运载DR检测器的盒时要小心限制尺寸和重量以便使得该组件使用方便。特别是在便携式检测器的情况下,包括检测器的盒重量轻并且薄是重要的。

表示由DR检测器捕获的辐射图像的数字信号将从盒被传送到外部设备,在那里该数字信号可以被处理和/或显示和/或存储。最常见地,辐射图像的信号表示被传输到工作站。

除了表示辐射图像本身的数据之外,还可以向盒和从盒传送其它种类的数据,诸如辐射设置、状态信息、同步数据、所有类型的标识数据,诸如患者标识数据等。

来自和去往盒的数据传输可以以有线或无线方式实现。这两个版本现在都是可商购得到的。

在无线版本的情况下,盒包括适应于在特定波长范围中的无线数据传输的天线。

这种天线是可商购得到的。然而,如下面将被描述的,可得到的天线不适合所设想的应用。

因为盒尺寸,并且特别是因为盒的厚度被优化以方便使用,所以要构建在这种盒中的天线需要被小型化以安装到该可用空间中。

显然,天线的特性,更具体地,天线的尺寸和拓扑必须进一步适应于可应用的波长,以用于所设想的传输。在本申请中,设想WIFI数据传输。根据IEEE802.11标准的两个WIFI频带中的载波频率是2.4GHz和5.8GHz WLAN频带(但是可应用于WIFI传输的实际带宽延伸超出这些特定频率)。

可商购得到的天线具有如下缺点:由于它们的尺寸,它们只能以如下这样的方式被构建到盒中:它们在一个方向上发射辐射,在该方向上盒由于传感器或盒部件的辐射吸收特性而衰减信号传输。例如,诸如背散射吸收层(例如,实现为铅层或附加的闪烁体层)之类的辐射吸收层可能引起信号衰减。此外,当盒在X射线图像记录时被放置在巴基(bucky)设备中时,巴基设备本身的部件可能引起信号传输的衰减。显然,要避免这种信号衰减。

因此,本发明的一方面是提供一种双频带天线,其以用于WIFI传输的设想的波长进行发射并且具有对于将其构建到DR盒中来说最佳的拓扑。



技术实现要素:

上述方面通过具有权利要求1中所阐述的拓扑的天线来实现。

本发明的优选实施例的具体特征在从属权利要求中阐述。

本发明的天线的设计基于开放波导技术。

天线在形成为印刷电路板的固态腔中形成,由此使用金属和介电稳定的高频层压材料。这种层压材料的一个示例是Rogers RO4003材料。

天线包括在基板区域内形成的波导谐振器,天线尺寸适应于在IEEE 802.11标准中为WIFI传输规定的双带宽范围内的信号传输。

多个并置的通孔用于形成波导谐振器的金属壁。并置的通孔之间的开口用作辐射缝隙。

附加的平面谐振器被集成到上述谐振器中,以实现在IEEE 802.11标准中为WIFI传输规定的双带宽范围内的信号传输(在附加带宽范围中)。该附加谐振器优选地具有裂环谐振器(SRR)的形式。矩形形状的裂环谐振器是这种裂环谐振器的合适实施例。其它类型和形式的平面谐振器是可能的。

调整天线部件的尺寸和几何形状以获得在由用于无线传输的IEEE 802.11标准所规定的带宽范围内的天线操作。

该结构由馈给装置馈给,该馈给装置例如由带状线(50Ω)和耦合到带状线并馈给信号到该带状线的馈给探针组成。

在一个实施例中,也在该带状线的两侧在约λ/ 4(使用处于2.45GHz的导波长来计算)处提供通孔,以避免平行板模式。

在具体实施例中,在整个设计中通孔间隔开1.5mm,以便形成腔的金属壁。

本发明还公开了一种运载直接放射线摄影检测器并具有至少一个如权利要求1中所述的天线的盒。

该天线优选地定位成使得其在一方向上发射辐射,在该方向上辐射传输不被辐射吸收部件(即盒或DR检测器组件的部分)所衰减。

下面阐述关于盒的进一步细节。

通过下面的描述和附图,本发明的其它优点和实施例将变得显而易见。

附图说明

图1是示出根据本发明的天线的构造的不同层的横截面,

图2是根据本发明的天线的实施例的俯视图,其中示出了天线的尺寸(以mm为单位的尺寸),

图3是包括根据本发明的天线的DR盒的横截面,

图4示意性地示出了根据本发明的两个天线在如图3中所示的DR盒中的位置。

本发明的天线具有如图1中所示的印刷电路板构造。它包括机械和介电稳定的高频层压材料。在具体实施例中,这种机械和介电稳定的高频材料(更具体地,Rogers RO4003C材料(厚度1.5424mm,介电常数3.38,以及损耗角正切0.0021))的两个层(11、12)由IS400高性能预浸渍纤维(预浸料)的结合层(13)(0.46mm厚,介电常数3.9,损耗角正切0.022)结合并形成基板。介电稳定材料的两个层(11、12)都在外表面上覆盖有导电层,例如铜层(14、15)。

在上述基板中,通过多个并置的通孔(19)形成腔。

在预浸料层和Rogers材料层之一之间提供平面谐振器,在本实施例中平面谐振器被实现为矩形裂环谐振器(16)。

在介电材料的一层(11)和预浸料层(13)之间提供用于向该结构馈给的50Ω带状线(17)和馈给探针(18)。

图2示出了尺寸为23×48.5mm2并嵌入在介电层(11、12)和铜层(14、15)内的腔(21)。具有0.45mm直径的通孔(22)用于形成腔的金属壁。腔的48.5mm的侧面之一被部分地开口(没有提供通孔)以充当辐射缝隙。

矩形裂环谐振器SRR(23)(尺寸为18×18.5mm2)被集成到腔中,以实现2.45GHz频带中的附加带宽。

该结构由提供在Rogers材料层和预浸料层之间的50Ω带状线(17)馈给。在该带状线的两侧在大约λ/ 4处(使用在2.45GHz处的导波长计算)实现尺寸为直径0.45mm的附加通孔,以避免平行板模式。在整个设计中,通孔间隔约1.5mm。

本发明的天线被设计成构建到运载直接放射线摄影检测器的盒中。

这种盒的一部分的横截面视图在图3中示出。

该盒包括壳体,该壳体由顶盖(31)和底板(32)以及将顶盖层(33)与底板(32)连接的侧壁(33)组成。在所示实施例中,冲击吸收装置(33)至少部分地覆盖侧壁,以防止盒在处理期间被损坏。保持装置(37)被提供用于将不同的部件固定在盒中。该盒形成完全覆盖的金属外壳。

图3还示出了在盒中运载的放射线摄影检测器(34)。检测器主要包括辐射敏感部分和读出电子器件。可以提供附加层,诸如背散射防止层。例如可以通过附加的闪烁体层获得背散射防止。图3还示出了检测器的碳基板(35)。在碳基板以下(在基板和底板之间),定位根据本发明的天线(36)。

优选地,天线被定位成使得其在如下方向上发射待传输的信号:在不存在DR检测器或盒部件的信号衰减部件的方向上,或至少在低信号衰减的方向上(更特别地,在信号衰减等于或低于其他方向的方向上)。

在具体实施例中,通过将天线定位成使得其辐射缝隙面向盒的侧壁之一来实现此目标。

盒可以包括多于一个根据本发明的天线。具有多于一个这种天线的实施例的优点在于:由盒外部的部件(例如在记录x射线图像时使用的巴基设备的部分)对由一个天线发射的信号造成的衰减可通过如下方式避免:拾取由操作不受该外部部件阻碍的另一天线发射的信号。

在一个实施例中,提供按照下面将描述的方式定位的两个天线,以便看到,与在辐照期间盒被放置的方式无关,总是存在提供在盒中的天线之一的辐射缝隙,该辐射缝隙被最佳地定位以用于信号传输。

将清楚的是,本发明不限于使用两个天线。具有更多天线的实施例也是可能的。

图4示出了包括两个根据本发明的天线的DR盒的实施例的底板的俯视图。底板具有矩形形状。两个根据本发明的天线(41、42)被提供在盒的底板上,一个天线(41)使其辐射缝隙面向盒的短侧壁之一,另一个天线(42)被放置为使其辐射缝隙面向盒的长侧壁之一。

不管盒在辐射图像采集系统中的定位如何,天线之一将被最佳地定位用于信号传输。

再多了解一些
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