无线人体通信前端系统的研究与实现
发布时间：2021-05-28 09:20
无线人体通信技术具有低功耗、结构简单、安全性高和易于集成化等优点,可以被广泛应用于身份识别、保密信息传输、健康医疗等领域。因此,本论文以人体作为传输信道,对人体通信的信号耦合方式、人体组织的建模、基于波导耦合式和天线耦合式收发机的设计与实现等问题进行了研究和探讨。首先研究了人体组织的电磁特性,提出了长方体和圆柱体五层组织手臂模型,在此基础上设计了两种不同介质层结构的波导耦合式收发机。空气介质层收发机的最佳通信频段为713MHz,S21最大值为-16.44d B;FR-4介质层收发机的最佳通信频段为685MHz,S21最大值为-22.18d B。此外,开展了收发机介质层厚度、发射机两电极间距、收发机间距和收发机与人体表面距离等因素对无线人体通信性能影响的研究,并通过仿真分析验证了通过波导耦合方式实现无线人体通信的可行性。其次根据人体通信的频段和安全性要求,在对传统天线进行对比分析的基础上,设计了适于人体通信的单频微带天线、双频小型化微带天线和具有分形特征的平面树叶形单极子超宽带天线和平面圆形单极子超宽带天线,将其作为收发天线开展了基于天线耦合式收发机的仿真分析和实物测试。单频微带天线在手...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 无线人体通信系统研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 人体信道建模研究现状
1.2.2 信号耦合方式研究现状
1.2.3 通信收发机研究现状
1.3 主要研究内容以及章节安排
第二章 人体通信系统组成及其原理
2.1 人体组织的电磁分析
2.1.1 人体组织的电磁特性
2.1.2 人体组织电特性参数数学模型
2.1.3 人体组织的等效阻抗
2.2 无线人体通信的信号耦合方式
2.2.1 电流耦合
2.2.2 容性耦合
2.2.3 天线耦合
2.3 无线人体通信系统的基本构成
2.4 本章小结
第三章 波导耦合式无线人体通信前端系统仿真分析
3.1 人体手臂建模分析
3.1.1 不同形状人体手臂模型
3.1.2 不同组织层数人体手臂模型
3.2 波导耦合式收发机设计及其影响因素
3.2.1 波导耦合式收发机模型
3.2.2 波导耦合式收发机性能影响参数
3.3 本章小结
第四章 无线人体通信中的天线设计
4.1 无线人体通信天线理论
4.1.1 天线基本参数
4.1.2 馈电方式
4.2 微带天线
4.2.1 微带天线原理
4.2.2 单频微带天线的设计
4.2.3 人体环境对微带天线性能的影响
4.2.4 天线的加工与实测
4.3 双频微带天线
4.3.1 天线拓展带宽的方法
4.3.2 双频微带天线的设计
4.3.3 人体环境对双频微带天线性能的影响
4.3.4 天线的加工与测量
4.4 超宽带天线
4.4.1 超宽带天线理论
4.4.2 超宽带天线的设计
4.4.3 人体环境对超宽带天线性能的影响
4.4.4 天线的加工与测量
4.5 本章小结
第五章 无线人体通信前端系统测试分析
5.1 系统测试方案
5.2 波导耦合式前端系统测试分析
5.3 天线耦合式前端系统测试分析
5.3.1 单频天线收发机系统
5.3.2 双频天线收发机系统
5.3.3 UWB天线收发机系统
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间获得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于波导耦合型无线人体通信技术研究[J]. 李彦旭,王艳,孙守胜. 信息技术. 2017(11)
[2]人体通信的信号传输机制与特性研究[J]. 代鸿文,马力,沈海斌. 计算机工程. 2013(08)
[3]基于表面波导的简化人体通信理论模型[J]. 马力,沈海斌,刘磊. 湖南大学学报(自然科学版). 2013(05)
[4]肌肉电导率对人体通信信号传输的影响[J]. 曾雪芝,高跃明,潘少恒,麦炳源,韦孟宇,杜民. 电子测量与仪器学报. 2013(01)
[5]电流耦合型人体通信准静态建模与收发器设计[J]. 高跃明,潘少恒,麦炳源,韦孟宇,杜民. 电子测量与仪器学报. 2012(08)
[6]电流耦合型人体通信的人体实验与衰减特性分析[J]. 高跃明,潘少恒,麦炳源,韦孟宇,杜民. 现代生物医学进展. 2011(S2)
[7]电流耦合型人体通信的原理实验装置设计与测试[J]. 高跃明,潘少恒,麦炳源,韦孟宇,杜民. 福州大学学报(自然科学版). 2011(06)
[8]人体通信模型与信道特性研究[J]. 康雯,郑史烈,章献民. 微波学报. 2010(04)
博士论文
[1]无线人体通信若干关键技术研究[D]. 康雯.浙江大学 2012
硕士论文
[1]基于容性电场耦合的体域通信研究[D]. 崔强强.华中科技大学 2015
[2]基于电磁场理论的人体通信信道建模研究[D]. 刘昕卓.电子科技大学 2011
本文编号：3207987
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 无线人体通信系统研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 人体信道建模研究现状
1.2.2 信号耦合方式研究现状
1.2.3 通信收发机研究现状
1.3 主要研究内容以及章节安排
第二章 人体通信系统组成及其原理
2.1 人体组织的电磁分析
2.1.1 人体组织的电磁特性
2.1.2 人体组织电特性参数数学模型
2.1.3 人体组织的等效阻抗
2.2 无线人体通信的信号耦合方式
2.2.1 电流耦合
2.2.2 容性耦合
2.2.3 天线耦合
2.3 无线人体通信系统的基本构成
2.4 本章小结
第三章 波导耦合式无线人体通信前端系统仿真分析
3.1 人体手臂建模分析
3.1.1 不同形状人体手臂模型
3.1.2 不同组织层数人体手臂模型
3.2 波导耦合式收发机设计及其影响因素
3.2.1 波导耦合式收发机模型
3.2.2 波导耦合式收发机性能影响参数
3.3 本章小结
第四章 无线人体通信中的天线设计
4.1 无线人体通信天线理论
4.1.1 天线基本参数
4.1.2 馈电方式
4.2 微带天线
4.2.1 微带天线原理
4.2.2 单频微带天线的设计
4.2.3 人体环境对微带天线性能的影响
4.2.4 天线的加工与实测
4.3 双频微带天线
4.3.1 天线拓展带宽的方法
4.3.2 双频微带天线的设计
4.3.3 人体环境对双频微带天线性能的影响
4.3.4 天线的加工与测量
4.4 超宽带天线
4.4.1 超宽带天线理论
4.4.2 超宽带天线的设计
4.4.3 人体环境对超宽带天线性能的影响
4.4.4 天线的加工与测量
4.5 本章小结
第五章 无线人体通信前端系统测试分析
5.1 系统测试方案
5.2 波导耦合式前端系统测试分析
5.3 天线耦合式前端系统测试分析
5.3.1 单频天线收发机系统
5.3.2 双频天线收发机系统
5.3.3 UWB天线收发机系统
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间获得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于波导耦合型无线人体通信技术研究[J]. 李彦旭,王艳,孙守胜. 信息技术. 2017(11)
[2]人体通信的信号传输机制与特性研究[J]. 代鸿文,马力,沈海斌. 计算机工程. 2013(08)
[3]基于表面波导的简化人体通信理论模型[J]. 马力,沈海斌,刘磊. 湖南大学学报(自然科学版). 2013(05)
[4]肌肉电导率对人体通信信号传输的影响[J]. 曾雪芝,高跃明,潘少恒,麦炳源,韦孟宇,杜民. 电子测量与仪器学报. 2013(01)
[5]电流耦合型人体通信准静态建模与收发器设计[J]. 高跃明,潘少恒,麦炳源,韦孟宇,杜民. 电子测量与仪器学报. 2012(08)
[6]电流耦合型人体通信的人体实验与衰减特性分析[J]. 高跃明,潘少恒,麦炳源,韦孟宇,杜民. 现代生物医学进展. 2011(S2)
[7]电流耦合型人体通信的原理实验装置设计与测试[J]. 高跃明,潘少恒,麦炳源,韦孟宇,杜民. 福州大学学报(自然科学版). 2011(06)
[8]人体通信模型与信道特性研究[J]. 康雯,郑史烈,章献民. 微波学报. 2010(04)
博士论文
[1]无线人体通信若干关键技术研究[D]. 康雯.浙江大学 2012
硕士论文
[1]基于容性电场耦合的体域通信研究[D]. 崔强强.华中科技大学 2015
[2]基于电磁场理论的人体通信信道建模研究[D]. 刘昕卓.电子科技大学 2011
本文编号：3207987
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