用于胶囊内窥镜的宽频圆极化石墨烯天线设计

为了提高胶囊内窥镜天线的工作性能,提高天线抗干扰能力和兼容性,进一步缩小尺寸,设计了一种基于石墨烯的用于胶囊内窥镜的宽频圆极化天线。该天线由3层辐射单元和地板构成,利用石墨烯薄膜优良的导电性能,制作天线的各层辐射单元和地板以有效增强胶囊天线的工作带宽与增益,提高传输效率并降低损耗。通过4个短路探针使第1层与第2层辐射单元相连接,构成复合螺旋天线,进而产生圆极化特性,既能减少误码率又能抑制多径干扰,并且能够更加高效地耦合电磁能量,有效改善阻抗匹配并调节圆极化纯度。详细分析了第1层、第2层和第3层辐射单元开口圆环尺寸、石墨烯薄膜厚度、天线摄入环境(胃、小肠、结肠等)对天线性能的影响。测试结果表明,设计的体积仅为π×4.52×1.905 mm3,阻抗带宽为2.2~2.78 GHz,轴比带宽为2.26~2.66 GHz,增益为-22.9 dBi,实际测量与仿真结果吻合良好,工作频段内辐射特性稳定,与现有技术相比,本文设计天线外形兼容性强,功能带宽更宽,具有宽频带、圆极化、抗干扰、电磁兼容性好、体积小等特点。该天线适用于ISM 2.4 GHz频段,能满足胶囊内窥镜摄入不同消化器官的工作要求。

用于植入式连续血糖监测系统的双宽频天线设计

为提高植入式连续血糖监测系统的数据传输能力并增加续航时间,设计了一种用于植入式连续血糖监测装置的双宽频天线。辐射单元和地板的材质采用多层石墨烯薄膜,辐射单元通过内外枝节在辐射单元表面弯折从而延长有效电流路径、降低植入式天线的谐振频率、减小天线尺寸。在地板中间增加一个H形槽可以调节辐射单元与地板之间的能量耦合,在频段内增加谐振点,产生多频特性。详细分析了辐射贴片枝节宽度、H形槽接地板、天线表面镀不同生物相容材料、石墨烯材料厚度、植入深度等对天线性能的影响。结果表明,设计的天线具有双频、宽带性能,体积为9 mm×9 mm×0.635 mm, ISM频段带宽覆盖为831~1015 MHz, WMTS频段带宽覆盖1.37~1.58 GHz,辐射效率和增益特性良好,对植入式连续血糖监测系统既能进行无线能量传输,又能进行数据的遥测遥控。