应用于体域网通信的低SAR值天线设计

发布时间：2025-01-18 12:02

　　 提出了一款加载EBG反射板且工作于ISM波段2.45 GHz的天线系统,可应用于体域网通信。采用单极子天线作为辐射主体,利用梯度馈线结构和地板蚀刻环形缝隙的方法调节天线端口匹配;在天线底部加载一块2×2阵列的风车型EBG反射板结构用以提升天线增益性能并增强与人体之间的隔离。仿真结果表明,风车型EBG反射板的加载能够提升天线增益和前后比的幅度分别为4.5 dBi和17 dB,对人体组织SAR值缩减达到95%以上,且加载反射板之后天线系统整体尺寸约为0.46λ。测试结果显示:天线工作带宽为65 MHz,中心频点2.45 GHz处回波损耗为-20 dB,在人体不同部位测试时辐射性能稳定,实测结果与仿真结果较为吻合。

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图1 天线基本结构示意图

式中:Le为等效电流长度,Le=L+2ΔL(L≥ΔL),ΔL为天线补偿长度,εe为有效介电常数。天线结构如图1所示,该结构由辐射贴片、地板、梯度馈电线、介质基板构成。该天线使用介电常数3.5,损耗正切值0.002的聚四氟乙烯(F4B)作为介质基板,基板厚度H为1.6mm,天线结....

图2 天线结构设计步骤

该天线结构来源于对一款单极子天线的改进,设计过程如图2所示,初始结构(a)中使用圆形贴片作为辐射主体,用矩形微带线进行馈电;为了进一步调频调谐,在结构(b)中对辐射贴片进行开槽处理,并使用文献[17]中的方法,将馈电结构修改为梯度馈线,使天线表面等效电流路径延长的同时改善匹配效果....

图3 不同结构下天线S11参数

3种改进的天线结构S11曲线如图3所示。可以看出,环形缝隙和梯度馈电线的使用对于天线匹配效果的改进效果明显,天线表面缝隙的使用能在一定程度上降低天线谐振频点。图4为该天线辐射方向图,该天线的轴向增益为2.2dBi,频点处前后比约为6dB。图4天线辐射方向图

图16 天线加载EBG前后S11对比图

从图16和图17可以看出,加载人体之后天线的匹配效果会有一定程度的恶化,但是天线工作带宽基本保持不变,-10dB带宽为2.425GHz～2.490GHz,能够覆盖ISM低频波段,而且人体组织的加载对天线方向图会有一定改善效果,天线轴向增益提高约0.3dBi～6.85dB....

本文编号：4028591