一种新型的超宽带圆极化可穿戴天线研究

为了监测运动人群的健康,针对具有实时监护功能的可穿戴天线的小型化、宽带和极化等特性高的要求,提出了一种工作于工业科学医疗(ISM)频段5. 8 GHz的超宽带圆极化可穿戴天线,采用共面波导(CPW)馈电,具有3. 6~10. 8 GHz(124. 13%)的阻抗带宽(S11<10 d B)和4. 8~6. 4 GHz(29. 31%)的轴比(AR)带宽。在模拟的三层人体模型中,通过HFSS仿真得出天线的最大增益为1. 624 d Bi,人体三层组织的比吸收率(SAR)为63. 809 W/kg,值超过ANSI/IEEEC95. 1—1992安全标准的最大SAR值1. 6 W/kg。在天线背面加载金属反射板后,得到的最大SAR值为0. 375 W/kg,最大增益达到3. 176 d Bi。

基于SP馈电网络的超宽带圆极化天线设计

提出了一种基于顺序相移(SP)馈电网络的宽轴比圆极化微带阵列天线.该天线通过将四个相同的圆形贴片辐射器连接在SP馈电网络的输出端,形成2×2微带阵列天线以实现圆极化性能.为保持馈电网络的紧凑性和圆形贴片辐射器的宽带特性,设计了一种不规则局部接地的方法.为获得天线的定向辐射并提高增益,在介质基板下方7.4mm处设置一金属反射板.经过HFSS仿真软件优化分析,所提出天线的总尺寸为65mm×65mm×8mm,小于-10dB阻抗带宽为5~8.6GHz(52%),3dB轴比带宽为5.72~8.16GHz(35%),在圆极化工作频率范围内增益可达10~12dB.对所提出天线进行实物加工与测试,测试结果和仿真结果较吻合.

基于串行馈电网络的宽带圆极化微带天线

为使微带天线获得良好的圆极化特性并展宽天线的轴比(AR)带宽,利用顺序旋转技术设计了一种等辐、宽带和任意两个端口之间90°相位差的串行馈电网络,在此基础上设计了一种宽带圆极化微带天线。该天线由环形辐射贴片、四条扇形馈电带以及串行馈电网络组成,串行馈电网络位于底层介质板表面,其输出端通过四根铜柱与扇形馈电带相连,再由扇形馈电带激励环形贴片。经过HFSS仿真软件优化分析,所设计天线的总尺寸为110 mm×110 mm×17 mm,小于-10 dB的阻抗带宽为1.79~2.38 GHz(28.2%)。3 dB轴比带宽为1.85~2.31 GHz(22.1%)。对所设计的天线进行实物加工与测试,测试结果和仿真结果比较吻合。