两种可穿戴天线的研究和设计

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近年来,随着无线通信技术的进步,体域网作为一种新型的网络形式正在被广泛地研究,并取得了一定的成果,为了实现体域网的通信,可穿戴天线在其中起着关键的作用。通常而言,可穿戴天线是一种可以集成到人体衣物中的天线类型,具有低剖面、便于携带、易于和人体保持共形等特点。可穿戴天线的应用前景十分值得期待,在医疗、军事、体育等领域,都将表现出其巨大的价值。由于可穿戴天线是植入于衣物之中,会对人体产生一定的辐射,所以和一般天线相比,对于可穿戴天线的研究,不仅需要保证天线的各种性能参数,而且还要使天线携带者所受辐射在安全范围内;此外,天线在发生形变下的性能也是需要关注的。笔者参与了辽宁普天数码有限公司和大连海事大学天线微波研究所的合作项目“可穿戴天线的研发”,完成如下工作:(1)分别选择具有良好导电性能的镀铜镍纺织布和2mm厚的毛毡布作为天线辐射单元和介质基板,在综合比较各个测量介电常数方法后,使用谐振腔微扰法对毛毡布的相对介电常数和损耗角正切进行了测量计算。(2)设计并实现了一款工作于1.575GHz频段的可穿戴右旋圆极化天线,并且对其进行了小型化处理。分析当天线在弯曲状态和放在人体表面时参数性能的变化,仿真研究天线对人体辐射影响的比吸收率。(3)设计并实现了一款工作于2.45GHz和5.2GHz频段的可穿戴双频天线,采用无地共面波导馈电。分析天线在弯曲和放在人体表面时参数变化,发现该天线对人体辐射较大。为减少比吸收率,给天线设计了一种双频电磁带隙结构,明显减少了天线后向辐射,而且还能提高天线增益。(4)在微波暗室中,测量了所设计两款天线弯曲和平坦放置时的反射系数、轴比和方向性图。结果表明,除了1.575GHz频段天线在弯曲时轴比恶化外,其他情况下均满足设计要求。
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