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可穿戴小型化时域超宽带天线研究与设计

王博宁  
【摘要】:随着高速信息化时代的发展以及5G时代的到来,人们对信息的传输速率提出了越来越高的要求。同时,人与人以及人与物的交互变得尤为频繁,信息通信成为了人们日常生活中必不可少的一环,信息交换变得无处不在,因此,与人类生活更为相关的无线体域网技术成为了一个热点话题。为了满足人们对智能家电设备等终端之间短距离高速率传输数据的要求,可以达到超高传输速率的超宽带技术将会越来越受到大家的青睐,而无线体域网技术的发展也让可穿戴应用的天线得到了大量学者的关注和研究。因此,有关可穿戴应用的超宽带天线研究具有至关重要的意义和价值。本文围绕可穿戴应用的超宽带天线设计展开研究,主要内容如下:1.介绍了超宽带天线以及可穿戴天线的研究背景,表明了可穿戴应用的超宽带天线其研究意义和价值。介绍了近些年来国内外关于可穿戴应用天线的研究现状和研究方向。2.介绍了天线一些基本性能参数的定义和其在工程应用中的一些具体要求,按照超宽带的工作原理和辐射特性将常见的超宽带天线分为了四个种类,加深了对超宽带天线的认知,介绍了柔性天线设计的基本理论。3.分析了微带线到槽耦合结构的馈电原理,研究了半波长窄槽天线的辐射原理,设计了采用共面波导馈电的低剖面窄槽天线。并在天线中引入互补和渐变结构,展宽其带宽,实现小型化,设计出了一款柔性的超宽带窄槽天线。研究了天线在不同弯折程度下的性能以及超宽带天线在人体表面工作时的比吸收率。4.基于微带线-槽耦合结构,分析了开口槽结构的电流分布,实现了微带线馈电的具有较小尺寸的偶极子天线设计。在此基础上,在槽的开口处引入阶梯型的渐变结构,完成了初步的展宽带宽设计,接着在天线表面蚀刻出新的谐振槽,以改善天线高频处的阻抗匹配性能,实现超宽带带宽,最终实现了具有紧缩尺寸的超宽带开口槽天线设计。5.介绍了开口谐振环以及互补开口谐振环的等效电路模型和工作原理,分析了平面单极子天线表面的电流分布,并借此分别实现了天线的陷波结构和小型化以及超宽带的设计,设计了一款柔性的具有双陷波特性的小型化超宽带单极子天线。


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