寬帶天線的可穿戴設(shè)計(jì)與雷達(dá)截面控制.pdf

1、目前現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展迅速，各類(lèi)通信設(shè)備日趨小型化、寬帶化。作為無(wú)線通信系統(tǒng)中的重要設(shè)備，天線的小型化和寬帶化也已成為當(dāng)前天線設(shè)計(jì)中的重要方面。其中，寬帶天線的可穿戴設(shè)計(jì)和雷達(dá)截面(RCS)減縮受到了眾多研究者的關(guān)注。以人體為中心的通信系統(tǒng)是第四代移動(dòng)通信(4G)的一個(gè)重要組成部分。以人體為中心的通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的研究方向是可穿戴式天線，可穿戴天線是指將天線集成到衣物上，作為衣物的一部分，具有攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。在電子對(duì)抗當(dāng)中，隱身技術(shù)占有

2、重要地位，天線的隱身性能是制約系統(tǒng)整體隱身性能的關(guān)鍵因素，研究具有良好散射特性的天線具有重要意義。本文著重圍繞織物天線、可穿戴超寬帶紐扣式天線、可穿戴寬帶PIFA天線，以及超寬帶天線RCS減縮展開(kāi)研究工作。作者的主要研究成果可概括為:
　　1.對(duì)應(yīng)用于可穿戴系統(tǒng)中的可穿戴織物天線在設(shè)計(jì)制作時(shí)，需要面臨的問(wèn)題進(jìn)行了研究分析。首先研究了可用于制作織物天線的材料的特性，測(cè)量了織物材料的相對(duì)介電常數(shù)。以采用織物材料作為介質(zhì)的微帶貼片天線為

3、例，研究了織物材料發(fā)生變化時(shí)，對(duì)天線輻射性能的影響，包括織物材料發(fā)生在空氣中受潮、遇水等問(wèn)題時(shí)，織物的相對(duì)介電常數(shù)發(fā)生改變，造成天線輻射性能的變化。因?yàn)樘炀€工作在人體附近時(shí)，可能會(huì)受到擠壓，發(fā)生形變，從而研究了微帶貼片天線在發(fā)生不同程度形變時(shí)，天線輻射性能的變化。建立了簡(jiǎn)單的人體模型，分析了對(duì)稱振子天線和微帶貼片天線在不同頻率，放置于人體模型上時(shí)，天線的輻射性能受到人體的影響，分析后發(fā)現(xiàn)帶有地板結(jié)構(gòu)的微帶貼片天線比對(duì)稱振子天線受到人體的

4、影響小，設(shè)計(jì)相關(guān)可穿戴天線時(shí)，應(yīng)盡量采用帶有地板結(jié)構(gòu)的天線形式。
　　2.研究了用于可穿戴系統(tǒng)中的超寬帶紐扣式天線。天線采用羊毛氈這種織物材料作為天線的介質(zhì)，實(shí)際加工了設(shè)計(jì)天線，然后測(cè)量其性能，結(jié)果表明天線的測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果一致。建立了簡(jiǎn)單的人體大腦與胸部模型，將天線放置在仿真模型上，研究了不同頻率時(shí)，天線的輻射性能受到人體的影響。通過(guò)仿真不同頻率時(shí)，人體受到設(shè)計(jì)天線電磁波照射時(shí)的SAR值來(lái)研究設(shè)計(jì)天線對(duì)人體的影響，結(jié)果表明設(shè)計(jì)

5、天線對(duì)人體的SAR值符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，天線的地板有效的減小了天線與人體之間的相互影響。研究了兩個(gè)天線分別在空氣中和在人體不同位置時(shí)，天線之間的隔離度受到的影響，結(jié)果顯示在不同平面?zhèn)鬏敃r(shí)，人體的存在阻隔了天線之間的傳輸。研究了天線地板變形時(shí)，對(duì)天線的影響。最后，給出了一種改進(jìn)型的紐扣式天線。
　　3.研究了一種可用于智能手表的可穿戴寬帶PIFA天線。首先給出了寬帶PIFA天線的性能。建立了簡(jiǎn)單的人體手腕模型，給出了天線放置在人體手腕模型

6、附近時(shí)，天線輻射性能受到的影響，以及人體受到天線電磁波照射時(shí)的SAR值，結(jié)果表明天線輻射性能受到人體的影響很小，人體受到天線電磁波照射時(shí)的SAR值符合規(guī)定。接下來(lái)，由于部分智能手表可能會(huì)使用金屬邊框，因此分析了加載金屬邊框后，天線輻射性能的變化，結(jié)果顯示天線仍可工作在設(shè)計(jì)頻段內(nèi)，并且天線增益增大。給出了加載邊框后天線輻射性能受到人體的影響以及人體受到天線電磁波照射時(shí)的SAR值，結(jié)果表明相較于未加載金屬邊框時(shí)，人體受到天線電磁波照射時(shí)的S