织物可穿戴天线及其应用研究

发布时间：2018-01-05 21:07

  本文关键词：织物可穿戴天线及其应用研究　出处：《中国矿业大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：织物天线具有平面化的结构和良好的可集成性、可弯折性,是可穿戴应用中极具潜力的天线类型,其设计和应用研究对可穿戴技术的发展和推广有着重要的意义。本文建立了四分之一波长贴片天线和半模衬底集成空腔天线这两种适合可穿戴应用的“半结构”平面天线的空腔模型,推导了这两种天线的谐振频率和内部电场分布的理论表达式,比较了它们作为可穿戴式天线的优劣;进行了四分之一波长贴片天线和半模衬底集成空腔天线的建模仿真和参数优化;针对织物天线衬底因缝纫导致变形无法准确建模的问题,提出了含缝纫侧壁的织物天线的建模方法,通过制作实物天线、测得参数以修正衬底压缩下陷深度的仿真数值,并通过仿真分析和解释了衬底压缩下陷对于所考虑的两种织物天线性能的影响;提出了一种针对圆柱面弯折情况的织物天线参数优化方法,避免了在多种弯折情况下织物天线可工作带宽降低和中心频率偏移;使用导电织物、导电缝纫线、PF-4发泡材料和数字缝纫机分别制作了四分之一波长贴片天线和半模衬底集成空腔天线的实物样品,并比较了两种天线的实测性能。在深入分析平面半模衬底集成空腔天线受到翻折时的性能的基础上,提出了翻折结构的半模衬底集成空腔天线,进一步降低了天线的宽度;使用带屏蔽的带状线馈电结构代替了馈电探针,提升了翻折结构的半模衬底集成空腔天线的整体扁平程度,简化了天线的实际制作工艺,解决了可穿戴天线与其它器件、电路连接的问题;分析了两层衬底厚度对天线带宽的影响;分析了导电底面宽度对天线频率和辐射特性的影响;使用导电织物、导电缝纫线、PF-4发泡材料和数字缝纫机制作了翻折结构的织物半模衬底集成空腔天线的实物样品,实际测量了天线在人体表面和遭遇弯折时的性能。结合煤矿井下具体的无线通信环境,选择了便宜、结实且不易燃的皮革材料作为衬底材料;通过分析平面半模衬底集成空腔天线的空腔中不同位置添加短接针的天线性能变化,总结出了短接针位置和谐振频率、阻抗匹配之间的规律;设置了三个不同位置的过孔,使用了可拆卸的金属螺丝,得到了2.45 GHz、2.67 GHz、2.87 GHz和3.08 GHz四个可切换的谐振频率,并且满足了煤矿本质安全的要求;制作了实物天线,并经实际测试验证,该织物天线的实物可在上述四个频率间顺利切换。
[Abstract]:This paper presents a method of modeling fabric antenna with a quarter - wave patch antenna and a half - mode substrate integrated cavity antenna . the physical antenna is manufactured and verified by actual test , and the real object of the fabric antenna can smoothly switch between the four frequencies .

【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN826

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本文编号：1384822