【摘要】：隨著可穿戴智能設(shè)備的普及和無(wú)線通信的高速發(fā)展,研究美觀、智能、便攜的可穿戴天線的重要性日益提高。本文概述了可穿戴天線的研究現(xiàn)狀,測(cè)試了幾種用于可穿戴天線的常用紡織物材料的介電常數(shù),以被測(cè)紡織物材料為基板完成了兩款工作于2.42GHz~2.484GHz、5.725GHz~5.85GHz頻段的柔性可穿戴微帶天線設(shè)計(jì),然后完成了兩款工作于27.5GHz~28.35GHz頻段的可穿戴微帶天線設(shè)計(jì),測(cè)試分析了人體條件下各個(gè)天線的性能,展望它們未來(lái)的發(fā)展前景。主要研究?jī)?nèi)容如下:為了提高所設(shè)計(jì)天線的便攜性、舒適度等,選擇牛仔布作為天線基板,銅箔膠帶作為輻射單元設(shè)計(jì)了兩種雙頻段(2.45GHz,5.8GHz)柔性可穿戴微帶天線并制作成實(shí)物。迂回折疊形柔性可穿戴微帶天線采用了彎折線的方式,對(duì)主輻射單元進(jìn)行了彎曲折疊,通過(guò)仿真軟件計(jì)算得到天線低頻段中心頻率是2.45GHz,-10dB帶寬為2.33GHz~2.68GHz,高頻段中心頻率是5.8GHz,-10dB帶寬為5.59GHz~5.98GHz,天線的測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果比較匹配,兩者均能滿足設(shè)計(jì)要求,將天線置于人體環(huán)境中,得到的仿真和測(cè)試結(jié)果差異不大,天線性能受人體影響較小。多枝節(jié)柔性可穿戴微帶天線采用多個(gè)枝節(jié)相連接的結(jié)構(gòu),在獲得雙頻帶的同時(shí),大大縮小了天線的尺寸,通過(guò)仿真軟件計(jì)算得到天線低頻段中心頻率是2.45GHz,-10dB帶寬為2.3GHz~2.55GHz,高頻段中心頻率是5.8GHz,-10dB帶寬為5.55GHz~6.6GHz,將天線加工成實(shí)物進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果基本相符均能滿足設(shè)計(jì)要求,將天線置于人體環(huán)境中,進(jìn)行仿真計(jì)算以及實(shí)際測(cè)試,實(shí)測(cè)的回波損耗圖和仿真保持結(jié)果比較一致,且都覆蓋雙頻段。隨著5G通信的高速發(fā)展以及無(wú)線設(shè)備的小型化,研究更高頻段、更小體積的智能可穿戴天線十分必要。本文選擇美國(guó)FCC規(guī)定的5G授權(quán)頻段(27.5GHz~28.35GHz)設(shè)計(jì)了兩種工作于28GHz頻段的可穿戴微帶天線并加工制作成天線實(shí)物。共面波導(dǎo)形可穿戴微帶天線,采用共面波導(dǎo)饋電方式,進(jìn)一步降低了所設(shè)計(jì)天線的回波損耗,將天線性能進(jìn)行改善,在仿真軟件中計(jì)算得到天線中心頻率是28GHz,-10dB帶寬是27.40GHz~28.66GHz,將天線進(jìn)行加工測(cè)試,測(cè)試結(jié)果的回波損耗與仿真結(jié)果較為符合,均可以覆蓋美國(guó)FCC規(guī)定的28GHz頻段,將天線置于人體三層模型中進(jìn)行仿真計(jì)算,得到天線在人體模型中的回波損耗圖與無(wú)人體模型時(shí)基本相符,說(shuō)明這款天線的近人體特性表現(xiàn)良好。背面開(kāi)矩形環(huán)槽可穿戴微帶天線,采用背面開(kāi)槽的方法,完成天線小型化設(shè)計(jì),在仿真軟件中計(jì)算得到天線的中心頻率是28GHz,-10dB帶寬是27.3GHz~28.68GHz,將天線加工成實(shí)物進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試所得的結(jié)果與仿真結(jié)果的差異在可接受范圍內(nèi),均滿足美國(guó)FCC規(guī)定的28GHz頻段,對(duì)天線近人體特性進(jìn)行了仿真測(cè)試,天線的各方面性能與沒(méi)有人體模型時(shí)相差不大,該天線在智能可穿戴領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP368.33;TN823
【圖文】：

天線研究意義可穿戴產(chǎn)品在市場(chǎng)上的主要應(yīng)用包括手環(huán)、手表、眼的 Apple Watch，國(guó)內(nèi)華為、小米的智能手環(huán)，谷歌推1.1（a）、（b）所示。廣大廠商還在爭(zhēng)相把目標(biāo)瞄準(zhǔn)衣如英特爾的“MICA”智能手鐲、施華洛世奇的太陽(yáng) Shine 水晶手鐲）系列等在內(nèi)的可穿戴產(chǎn)品在以后也、（d）所示。由此可見(jiàn)，可穿戴設(shè)備不僅是科技的進(jìn)，它既可以緊跟目前科技的高速發(fā)展，又可以兼具實(shí)用（a）Apple Watch （b）谷歌智能眼鏡

]。同年，C. Hertleer 等學(xué)者設(shè)計(jì)線，如圖 1.2 所示，這種天線采用 1.52，厚度約為 3.94mm，導(dǎo)電部 頻段[26]。聚乙烯閉孔泡沫板能夠應(yīng)用在需要防火防水的消防工作

es、B. Poussot 等學(xué)者設(shè)計(jì)了如圖 1.3 所看出，這款天線主要由兩部分組成，分分在接地板上配置了去耦合的槽線，槽得兩者之間隔離度為 21dB 以上，這款穩(wěn)定[27]。

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本文編號(hào)：2761960