面向体表通信的多极化天线设计与极化性能分析

发布时间：2022-01-11 00:54

　　电子产品在微型化和低功耗道路上的不断进步,以及无线通信的快速发展,使得人们对个人无线应用需求不断增长。作为一项新兴的通信技术,人体区域通信在医疗保健和娱乐健身等方面发挥着重大作用。在这些应用场景中,处于体表或者人体附近的传感器互联,形成一个小型的通信网络。为实现无线通信节点的小型化和通信性能持续稳定性的目的,以体表通信为核心通信机制的无线体域网络需要采用多极化天线以更为有效地捕捉体表传播信道的极化分量。本研究针对人体区域通信,通过研究人体的介电特性和人体组织特性建模,分析了电磁波在体内的吸收特性和体表的绕射特性,给出了无线电波在体表的传播机理,提出了人体区域信道模型;在此研究基础之上,建立了一种模拟人体胸腔结构的三层组织堆积模型,通过电磁软件将天线和人体模型联合仿真;最后通过实际测量的方式,和模拟结果进行对比,分析了离体表不同距离和不同极化方式下天线极化性能变化。研究结果显示,由于人体介质板的耦合作用,天线的方向图表现出一定的方向性;当天线以水平极化方式放置在体表时,天线方向图受人体介质板影响更小,性能更佳。 

【文章来源】：华东交通大学江西省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的目的和意义
    1.2 课题的研究现状
        1.2.1 应用场景
        1.2.2 可用频段
        1.2.3 可穿戴设备的总体要求
    1.3 论文结构安排
第二章 基于人体电磁特性的研究
    2.1 人体组织的电磁特性
        2.1.1 人体的组成
        2.1.2 与频率有关的介电特性
        2.1.3 与年龄相关的人体组织特性
    2.2 透入深度与频率的关系
    2.3 人体组织特性建模
    2.4 人体附近电波传播特性研究
        2.4.1 体内吸收特性
        2.4.2 体表传播机理
    2.5 本章小结
第三章 基于人体模型和体表信道模型的研究
    3.1 物理人体模型
        3.1.1 液体模型
        3.1.2 固体模型
    3.2 数值人体模型
        3.2.1 理论模型
        3.2.2 体素模型
        3.2.3 以人体躯干为对象的等效模型研究
    3.3 平面波在人体表面的传播特性
    3.4 人体区域信道建模
        3.4.1 路径损耗模型
        3.4.2 多径信道模型
    3.5 本章小结
第四章 基于体表通信的单极化天线的研究
    4.1 天线的极化理论分析
        4.1.1 极化及其基本定义
        4.1.2 极化比
    4.2 常见的单极化天线
        4.2.1 单极子天线
        4.2.2 对称振子天线
        4.2.3 环天线
        4.2.4 喇叭天线
        4.2.5 微带贴片天线
    4.3 天线近人体的研究
        4.3.1 点源在静态人体躯干上的极化场分布的研究
        4.3.2 人体对印刷偶极子天线极化性能影响研究
    4.4 本章小结
第五章 基于体表通信的三极化天线仿真与极化性能研究
    5.1 2.45 GHz下三极化天线的设计
        5.1.1 天线的结构
        5.1.2 结果与分析
        5.1.3 天线参数简介
    5.2 人体对三极化天线极化性能研究
        5.2.1 水平极化方式下天线极化性能分析
        5.2.2 垂直极化时下天线极化性能分析
    5.3 天线测试系统和设备
    5.4 实测状态下人体对天线极化性能分析
    5.5 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
个人简历在读期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]人体中心网络微带缝隙天线设计和研究[J]. 张金玲,吕英华,郑占奇,弭强,杨金生.  电波科学学报. 2009(04)

博士论文
[1]人体中心网络可穿戴天线及传播特性研究[D]. 刘宁.北京邮电大学 2012

硕士论文
[1]宽带/双频带圆极化微带缝隙天线设计[D]. 洪振.西安电子科技大学 2012
[2]卫星导航定位系统中的圆极化天线研究[D]. 章敏.西安电子科技大学 2011
[3]可穿戴微带共形天线阵的研究[D]. 吴强.西安电子科技大学 2010



本文编号：3581754