人体中心通信可穿戴天线研究

摘要

移动通信技术的迅猛发展，极大的改善了人们的用户体验，许多新技术的应用颠覆了人们对于传统通信方式的认知。随着人们身上携带的电子设备越来越多，如何让分布在人体各个位置的电子设备实现互联，形成一个高效工作的系统，从而实现特定的功能，逐渐成为研究的热点。天线作为无线信号的收发装置，在很大程度上影响着系统工作的可靠性。在人体中心通信系统的研究中可穿戴天线是一个重要的研究方向。此类天线可集成到衣帽中或佩戴在身体上，便于携带，具有很好的隐蔽性。可穿戴天线的开发与通用天线设备的不同之处在于它必须考虑人体本身这个非常复杂的电磁系统对天线辐射特性的影响。此外，人体的运动会导致天线结构发生形变，这对天线的性能会造成一定的影响，如何预计及减少这种影响是研究可穿戴天线的一个重要命题。电磁辐射可能会对人体健康造成影响，用比吸收率（SAR）来衡量人体组织吸收的辐射剂量。
　　基于人体与天线的交互影响进行可穿戴天线的设计，对于人体中心通信系统的实现有着重大的意义。本文从以下几个方面对人体中心通信可穿戴天线进行研究：
　　第一章绪论，介绍了人体中心通信可穿戴天线的研究背景及意义，探讨了国内外相关方面的研究现状，并对本文的主要工作和论文结构作了介绍。
　　第二章简要阐述了可穿戴天线辐射及电波传播特性，首先介绍了微带天线的辐射机理，然后介绍了织物天线的辐射特性，最后分析了人体附近电波传播特性。
　　第三章根据工作模式不同，分别介绍了三种可穿戴天线的设计思路。体表通信模式天线设计了一款微带单极子贴片天线，能够产生类似于单极子那样的辐射特性。体外通信模式天线的设计是通过引入EBG结构作为矩形微带天线的反射板，减少天线朝向人体的后向辐射。体表/体外通信模式可切换天线利用了负介电常数传输线结构特殊的色散特性，设计了两款双频天线，这两款天线能够在两个频段分别实现不同的辐射特性。
　　第四章分析了人体对可穿戴天线性能的影响，建立了简易的人体模型与天线联合仿真，讨论了在不同弯曲程度时天线辐射特性的变化。
　　第五章总结本论文的工作，提出以后的改进方向。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作及内容安排

第二章 可穿戴天线辐射及电波传播特性

2.1 微带天线辐射机理

2.2 织物天线辐射特性

2.3 人体附近电波传播特性研究

2.4 本章小结

第三章 可穿戴天线设计

3.1 体表通信模式天线

3.2 体外通信模式天线

3.3 体表/外通信模式可切换天线

3.4 本章小结

第四章 人体对天线性能影响研究

4.1 人体建模

4.2 天线近人体研究

4.3 天线弯折的研究

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间的研究成果