。对于银墨水的选取，表1 列出了韩国ANP公司推出的金属银系列喷墨导电墨水产品性能参数。结合DMP-2831材料 喷涂机对所打印材料的要求，DGP40LT-15C型金属银系列喷墨导电墨水的性能较为优异，其 银固含量在40%~45% (质量分数），且烧结温度已经达到100~150°C，在塑料膜表面具 有较佳的使用性能。
[0063] 选择DGP40LT-15C型金属银系列喷墨导电墨水并使用DMP-2831材料喷涂机在柔 性基体2上表面按照优化后的天线尺寸（如图4所示）打印图1中结构即可制备本实施例 共面波导馈电的2. 45GHz柔性可穿戴天线。为了增加银墨水固化后在柔性基体2表面的粘 着力以及打印的精度，通常需要对柔性基体2表面进行表面等离子处理。同时，通过控制打 印银墨水的层数，可以调节固化后导电辐射贴片1和两接地平面的方阻。
[0064] 表1ANP公司的金属银系列喷墨导电墨水广品性能
[0065]
[0066] 为便于与矢量网络分析仪实际测量进行性能评估，需要在柔性可穿戴天线馈电 面和两接地平面处用YC-01环氧树脂型导电银胶（南京喜力特胶黏剂有限公司）连接 SMA(Sub-Miniature-A)插座与测试线相接，SMA插座中心信号端与福射贴片2相连，接地端 子与两接地平面相接。
[0067] 在进行天线性能测试前，需要使用校正器件对矢量网络分析仪进行Open、Short、 Match和Thru模式校正。校正完毕，将本实施例的共面波导馈电的2. 45GHz柔性可穿戴天 线与矢量网络分析仪相接进行测试，实际测量与仿真本发明共面波导馈电的2. 45GHz柔性 可穿戴天线的回波损耗Sn如图13所示。由图13可知，实际测量本实施例中共面波导馈电 的2. 45GHz柔性可穿戴天线在中心频率2. 45GHz处的回波损耗Sn约-31dB，-10dB带宽约 400MHz。上述测试与仿真结果表明，本实施例共面波导馈电的2. 45GHz柔性可穿戴天线的 性能满足工程应用需求。
[0068] 实施例2
[0069] 为进一步扩展本发明结构紧凑型共面波导馈电单极子天线结构的普适性，在具体 实施案例时选择厚度0. 3mm的PET柔性基体2取代厚度1mm的PDMS柔性基体2,与实施例 1中方法类似，选择打印银墨水或喷涂银纳米线等方式制备高导电性的辐射贴片1和两接 地平面3,其总体结构与如图1所示。
[0070] 与实施例1中选用PDMS柔性基体的实施例相似，在更换PET为柔性基体后，由于 其基体厚度、相对介电常数以及损耗角等参数均发生了变化，为此使用三维结构电磁场仿 真软件ANSYSHFSS对其进行建模与仿真，同时，根据PET基体柔性可穿戴天线尺寸参数设 置其共面波导激励的波端口如图3示意图所示，优化后的尺寸参数如图14所示。
[0071] 柔性基体2长40mm、宽35mm、厚度0. 3mm;两接地平面3长16. 9mm、宽9. 4mm;"T" 形辐射贴片1的"一"部分长17. 6_、宽20mm，"Γ部分长12_，宽5. 5mm;"Ε"形缝隙的底 边长17mm、宽1臟，三个伸出端的长为4臟、宽1臟，三个伸出端的顶部与"Τ"形的"一"部分 的底边的距离为2mm;两"Γ形缝隙长4臟、宽1mm;两"Γ形缝隙相邻边的间距为8. 5mm;
[0072] 图15为本实施例以PET为基体的共面波导馈电的2. 45GHz柔性可穿戴天线的回 波损耗仿真结果，可以看出，基于PET柔性基体时，在2. 45GHz工作频率处其回波损耗约 为-40dB。图16为本实施例以PET为基体的共面波导馈电的2. 45GHz柔性可穿戴天线的驻 波比仿真结果，在2. 45GHz工作频率处其驻波比为1. 06,达到了良好的匹配效果。图17为 本实施例以PET为基体的共面波导馈电的2. 45GHz柔性可穿戴天线的Smith图，其归一化 阻抗为1.0294+0. 0293i(图16中ml中标记），达到了良好的匹配效果。图18和图19是 基于PET柔性基体的共面波导馈电的2. 45GHz柔性可穿戴天线XZ平面、XY平面和YZ平面 增益方向图（模型在空间中的坐标如图3所示）。通过上述仿真分析可以看出，本实施例中 以PET为基体的共面波导馈电的2. 45GHz柔性可穿戴天线具备良好的工作性能，满足工程 应用要求。
[0073] 在具体实施过程中，选择美国盖尔杜邦恩欣格品牌的PET作为柔性基体2,其厚度 选择0. 3mm，PET塑料具有很好的光学性能和耐候性，非晶态的PET塑料具有良好的光学透 明性。另外，PET塑料具有优良的耐磨耗摩擦性和尺寸稳定性及电绝缘性。PET做成的瓶具 有强度大、透明性好、无毒、防渗透、质量轻、生产效率高等因而受到了广泛的应用。按照优 化后的尺寸参数对其裁剪即可获得柔性基体2。
[0074] 在获取柔性基体2之后，借助DMP-2831材料喷涂机在柔性基体模具2表面打印银 墨水（实施例1中所采用导电材料）即可获得所需高导电性辐射贴片1和两接地平面3。 首先，使用超声波清理PET柔性基体2的表面，除去表面杂质。同时，进行表面等离子处理 以增加银墨水固化后在柔性基体2表面的附着力。辐射贴片1和两接地平面3的制备方法 与实施例1中相同，在柔性基体2上打印完所需辐射贴片1和两接地平面3的图案之后，将 基体置于150Γ恒温箱并保持10分钟以烧结银纳米颗粒，获得良好的导电性，最后连接SMA 接口进行测试。
[0075] 通过将本发明结构紧凑型共面波导馈电天线结构应用在PDMS和PET柔性基体上， 并依据柔性基体厚度、相对介电常数以及损耗角等参数适当调节天线结构参数，便可满足 工程应用要求，实现柔性可穿戴功能。
【主权项】
1. 一种共面波导馈电的2. 45GHz柔性可穿戴天线，其特征在于：是在一矩形柔性基体 (2)的上表面设置有"T"形辐射贴片（1)和两矩形接地平面（3)，且两接地平面（3)对称设 置在所述"T"形辐射贴片（1)的" | "部分的两侧； 所述辐射贴片（1)和所述接地平面（3)均以银墨水为材质；所述柔性基体（2)以PET或PDMS为材质。2. 根据权利要求1所述的共面波导馈电的2. 45GHz柔性可穿戴天线，其特征在于： 两接地平面（3)的一长边与所述"T"形辐射贴片（1)的" | "部分的底边及所述柔性基 体（2)的一长边相平齐；两接地平面（3)的一短边各与所述柔性基体（2)的一短边对齐； 两接地平面（3)的短边长度小于所述"T"形辐射贴片（1)的" | "部分的长度； 在所述"T"形辐射贴片⑴的"一"部分的底边上、位于" | "部分的两侧对称开设有 两"Γ形缝隙；在所述"T"形辐射贴片⑴的"一"部分上开设有开口朝向"一"部分底边 的"E"形缝隙，所述"E"形缝隙中心线与"T"形辐射贴片"Γ部分中心线共线；两"Γ形 缝隙和"E"形缝隙呈叉指结构。3. 根据权利要求2所述的共面波导馈电的2. 45GHz柔性可穿戴天线，其特征在于： 当所述柔性基体以PDMS为材质时，所述柔性可穿戴天线的尺寸为： 所述柔性基体（2)长40mm、宽35mm、厚度1mm;所述接地平面（3)长15. 6mm、宽9. 4mm; "T"形辐射贴片⑴的"一"部分长16. 6mm、宽17. 2mm，" | "部分长12mm，宽5. 5mm; 所述"E"形缝隙的底边长13. 6mm、宽1mm，三个伸出端的长为4mm、宽1mm，三个伸出端 的顶部与"T"形的"一"部分的底边的距离为2mm;两"Γ形缝隙长4mm、宽1mm;两"Γ形 缝隙相邻边的间距为8. 5mm; 当所述柔性基体以PET为材质时，所述柔性可穿戴天线的尺寸为： 所述柔性基体⑵长40mm、宽35mm、厚度0· 3mm;所述接地平面⑶长16. 9mm、宽 9. 4mm;"T"形福射贴片⑴的"一"部分长17. 6mm、宽20mm，" | "部分长12mm，宽5. 5mm; 所述"E"形缝隙的底边长17mm、宽1mm，三个伸出端的长为4mm、宽1mm，三个伸出端的 顶部与"T"形的"一"部分的底边的距离为2mm;两" | "形缝隙长4臟、宽1mm;两" | "形 缝隙相邻边的间距为8. 5mm。
【专利摘要】本发明公开了一种共面波导馈电的2.45GHz柔性可穿戴天线，其特征在于：是在一矩形柔性基体的上表面各设置有“T”形辐射贴片和两矩形接地平面，且两接地平面对称设置在“T”形辐射贴片的“︱”部分的两侧，辐射贴片和接地平面均以银墨水为材质；柔性基体以PET或PDMS为材质。本发明共面波导馈电的2.45GHz柔性可穿戴天线可采用喷墨打印或喷涂工艺，具有制作方便、结构紧凑、易于共形、便于穿戴等优点。
【IPC分类】H01Q1/48, H01Q1/38, H01Q1/22
【公开号】CN105356033
【申请号】CN201510801462
【发明人】黄英, 郭小辉, 伍璨, 邱世华, 刘彩霞, 刘平
【申请人】合肥工业大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月19日