寬帶天線的可穿戴設計與雷達截面控制.pdf

1、目前現(xiàn)代通信技術發(fā)展迅速，各類通信設備日趨小型化、寬帶化。作為無線通信系統(tǒng)中的重要設備，天線的小型化和寬帶化也已成為當前天線設計中的重要方面。其中，寬帶天線的可穿戴設計和雷達截面(RCS)減縮受到了眾多研究者的關注。以人體為中心的通信系統(tǒng)是第四代移動通信(4G)的一個重要組成部分。以人體為中心的通信系統(tǒng)中一個重要的研究方向是可穿戴式天線，可穿戴天線是指將天線集成到衣物上，作為衣物的一部分，具有攜帶方便等優(yōu)點。在電子對抗當中，隱身技術占有

2、重要地位，天線的隱身性能是制約系統(tǒng)整體隱身性能的關鍵因素，研究具有良好散射特性的天線具有重要意義。本文著重圍繞織物天線、可穿戴超寬帶紐扣式天線、可穿戴寬帶PIFA天線，以及超寬帶天線RCS減縮展開研究工作。作者的主要研究成果可概括為:
　　1.對應用于可穿戴系統(tǒng)中的可穿戴織物天線在設計制作時，需要面臨的問題進行了研究分析。首先研究了可用于制作織物天線的材料的特性，測量了織物材料的相對介電常數(shù)。以采用織物材料作為介質的微帶貼片天線為

3、例，研究了織物材料發(fā)生變化時，對天線輻射性能的影響，包括織物材料發(fā)生在空氣中受潮、遇水等問題時，織物的相對介電常數(shù)發(fā)生改變，造成天線輻射性能的變化。因為天線工作在人體附近時，可能會受到擠壓，發(fā)生形變，從而研究了微帶貼片天線在發(fā)生不同程度形變時，天線輻射性能的變化。建立了簡單的人體模型，分析了對稱振子天線和微帶貼片天線在不同頻率，放置于人體模型上時，天線的輻射性能受到人體的影響，分析后發(fā)現(xiàn)帶有地板結構的微帶貼片天線比對稱振子天線受到人體的

4、影響小，設計相關可穿戴天線時，應盡量采用帶有地板結構的天線形式。
　　2.研究了用于可穿戴系統(tǒng)中的超寬帶紐扣式天線。天線采用羊毛氈這種織物材料作為天線的介質，實際加工了設計天線，然后測量其性能，結果表明天線的測量結果與仿真結果一致。建立了簡單的人體大腦與胸部模型，將天線放置在仿真模型上，研究了不同頻率時，天線的輻射性能受到人體的影響。通過仿真不同頻率時，人體受到設計天線電磁波照射時的SAR值來研究設計天線對人體的影響，結果表明設計

5、天線對人體的SAR值符合相關標準，天線的地板有效的減小了天線與人體之間的相互影響。研究了兩個天線分別在空氣中和在人體不同位置時，天線之間的隔離度受到的影響，結果顯示在不同平面?zhèn)鬏敃r，人體的存在阻隔了天線之間的傳輸。研究了天線地板變形時，對天線的影響。最后，給出了一種改進型的紐扣式天線。
　　3.研究了一種可用于智能手表的可穿戴寬帶PIFA天線。首先給出了寬帶PIFA天線的性能。建立了簡單的人體手腕模型，給出了天線放置在人體手腕模型

6、附近時，天線輻射性能受到的影響，以及人體受到天線電磁波照射時的SAR值，結果表明天線輻射性能受到人體的影響很小，人體受到天線電磁波照射時的SAR值符合規(guī)定。接下來，由于部分智能手表可能會使用金屬邊框，因此分析了加載金屬邊框后，天線輻射性能的變化，結果顯示天線仍可工作在設計頻段內(nèi)，并且天線增益增大。給出了加載邊框后天線輻射性能受到人體的影響以及人體受到天線電磁波照射時的SAR值，結果表明相較于未加載金屬邊框時，人體受到天線電磁波照射時的S