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随着2020年5G商用的开启和万物互联时代的来临,穿戴式体验设备已经成为重要的终端应用载体。作为人与物通信的重要组成部分,可穿戴天线在医疗、军事、通信等领域得到了广泛研究和应用。当前,可穿戴天线逐渐向小型化、宽频带、高增益等方向发展,同时,由于天线辐射电磁波会对人体生物组织产生加热效应,提高人体与天线之间的隔离度降低二者之间的耦合效应也是可穿戴天线重要的研究内容。本论文在微带天线基本理论和电磁带隙(Electromagnetic Band Gap,EBG)结构原理的基础上展开研究,设计了4款能够满足可穿戴天线应用背景的天线系统。本论文具体工作如下:1.设计了2款加载新型EBG结构的可穿戴天线系统,分别验证了EBG结构同相反射特性和表面波带隙特性对穿戴天线相关性能指标的改善作用。第1款结构使用单极子天线作为辐射体,在天线底部加载具备同相反射特性的风车型EBG阵列之后,天线增益能够提升4.55d Bi,前后比提升约22d B。建立三层人体组织模型并观察了电磁波在人体组织中的场分布,仿真显示EBG反射板的加载使得比吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)值缩减幅度超过95%。在人体不同部位进行实物测试,天线系统工作效率达到70%,且仿真值与实测值较为吻合。第2款结构中通过分形技术设计了一款较为紧凑的UC-EBG单元,通过微带线探测法和参数优化使EBG表面波带隙范围能够包含天线工作频段,将EBG单元以阵列形式加载于一款经典的贴片天线周围组成共面结构,同时结合人体模型观察电场分布。结果显示EBG阵列能在不损失天线工作带宽的前提下缩减天线后向辐射,在人体组织深度小于12mm范围内对SAR值缩减超过90%。该结构验证了EGB表面波带隙特性改善天线辐射指标的可行性。2.针对可穿戴天线小型化的技术趋势和易共形的应用需求,设计了2款小型化可穿戴天线系统。第1款结构通过在羊角型天线的枝节中加载集总电感,使得天线尺寸缩减幅度超过45%。将天线加载于环形EGB阵列上方,天线增益提升3.7d Bi,前后比增加22d B且SAR值符合安全标准。第2款中对窗花型EBG单元结构进行曲流设计使其等效电流路径延长且结构更加紧凑(0.20λg)。将窗花型的EBG阵列放置于天线底部并建立人体模型观察相关电气指标,该天线系统在不同弯折弧度下具有较好的鲁棒性,整体尺寸较小为0.48λg,各项参数符合可穿戴相关技术指标。