寄生衣物的穿戴式天线设计

发布时间：2017-06-17 05:10

  本文关键词：寄生衣物的穿戴式天线设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着移动通信技术的迅猛发展,传统的互联网正向移动互联网快速迁移,并日益普及,继智能手机、平板电脑之后,“智能可穿戴设备”、“可穿戴技术”已经成为近年来IT领域中的热门研究文。为了使可穿戴设备的研究进一步实用化,研究者们提出了人体中心网络的概念。人体中心网络是可穿戴设备概念的延伸,即以人体为中心构建一个无线网络将各种电子设备进行相互关联,其中可穿戴天线作为人体中心网络中信号发送和接收必不可少的部件,已成为当前研究的热点之一。本文主要研究了寄生衣物的可穿戴双频天线,包括印刷于织物上的微带贴片天线和钮扣天线两大类。本文的主旨是基于两个ISM频段2.4-2.4835GHz和5.725-5.85GHz研制寄生衣物的可穿戴双频天线,通过理论分析、建模仿真与实物测量三位一体相结合的方法,探索设计新型结构的寄身衣物的可穿戴天线,主要的工作内容如下：一、以柔软的织物材料为基板研制印刷于织物上的微带贴片天线。通过查阅参考文献资料,引导性设计了一款回形环状宽缝贴片天线,并对其进行了相关仿真验证,仿真结果表明：在指定的ISM双频段,可以实现S11≤-10dB(VSWR≤2)。通过调研整合了一部分基于本文相关指标实现的设计方法,并在此基础上自主研制了两种新型结构天线：双弧形缝圆形贴片天线和矩形缝菱形贴片天线,并对矩形缝菱形贴片天线进行了实物测试,测试结果表明：实物输出性能和仿真结果大体一致,在指定的ISM双频段,可以实现驻波比VSWR≤2,另外在两个中心频率2.44GHz和5.78GHz处天线的增益分别是5.5dB和6.5dB,工作频带内增益幅度波动还算稳定,天线呈现非常好的单向辐射性能,对人体辐射很小。二、在保持正常衣物美观的前提下,研制具有低剖面、尺寸小等特点的钮扣天线。本文中共自主研制了四款钮扣天线：圆环分形天线、T形缝立体双频天线、环形双频钮扣天线和立体分支天线,其性能、结构和制作等方面各有千秋,所以在文中将它们一呈现,其中针对立体分支天线进行了人体对天线影响的仿真与实测分析,分析了三种状态：独立工作、安置腹部、紧贴手臂。根据制作工艺和费用问题,本文对四款自主设计钮扣天线都采用半手工制作的方式进行了实物测试。测试结果与仿真结果大体一致,实测结果表明：所设计的天线结构可行；在ISM双频段内VSWR小于2；天线在工作频带内最大增益幅度波动稳定；辐射方向图呈现非常好的单向性。
【关键词】：可穿戴天线 ISM双频带 贴片天线 钮扣天线
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 穿戴天线的国内外研究现状10-15
• 1.3 本文的研究内容及意义15-17
• 1.4 本文的组织结构17-19
• 第二章 可穿戴天线的相关理论19-25
• 2.1 天线的基本参数19-21
• 2.1.1 输入阻抗、驻波系数19-20
• 2.1.2 方向性、增益及效率20
• 2.1.3 天线的带宽20-21
• 2.1.4 极化特性21
• 2.2 天线的馈电方式21-25
• 2.2.1 微带馈电21-22
• 2.2.2 同轴探针馈电22
• 2.2.3 耦合馈电22
• 2.2.4 CPW馈电22-25
• 第三章 可穿戴天线相关指标实现方法25-33
• 3.1 可穿戴天线之缩小尺寸25-28
• 3.2 可穿戴天线之双频的实现28-30
• 3.3 可穿戴天线之展宽带宽30-31
• 3.4 可穿戴天线之人体建模方案31-33
• 第四章 印刷于织物上的穿戴天线的研制33-43
• 4.1 引言33
• 4.2 穿戴天线的指标要求33
• 4.3 天线的结构设计与仿真33-37
• 4.3.1 引导设计—回形环状宽缝贴片天线的仿真与分析33-35
• 4.3.2 自主设计天线的方案设计与仿真35-37
• 4.4 可穿戴贴片天线的实物制作与测试37-43
• 4.4.1 实物天线测量方法38-39
• 4.4.2 实物天线测量结果39-41
• 4.4.3 实物天线测量结果误差分析41-43
• 第五章 寄生衣物的钮扣天线的研制43-63
• 5.1 引言43
• 5.2 钮扣天线的结构设计与仿真43-50
• 5.2.1 圆环分形天线的仿真与分析43-45
• 5.2.2 T形缝立体双频天线的仿真与分析45-46
• 5.2.3 环形双频钮扣天线的仿真与天线46-48
• 5.2.4 立体分支天线的仿真与分析48-50
• 5.3 钮扣天线的实际制作与测试50-63
• 5.3.1 立体分支天线测量与分析50-54
• 5.3.2 其它三款实物钮扣天线的测量结果54-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 本文的工作总结63
• 6.2 下一步的工作计划与展望63-65
• 致谢65-67
• 参考文献67-71
• 作者简介71

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7 陈凯亚;黄宗盛;;宽带小型化U型贴片天线的设计[J];电讯技术;2010年06期

8 杜峰;雷雪;邢锋;杜晓燕;;基于异向介质材料的高增益贴片天线设计[J];现代雷达;2010年11期

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1 潘威;孟繁义;汤奇;吴群;;基于左手介质的贴片天线技术研究[A];2010年全国电磁兼容会议论文集[C];2010年

2 陈德智;朱守正;;一种内置左、右手复合传输线的贴片天线[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年

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本文编号：457442