全部 标题 作者
关键词 摘要

OALib Journal期刊
ISSN: 2333-9721
费用:99美元

查看量下载量

相关文章

更多...

应用于无线体域网的流体可重构穿戴天线
Fluid-Reconfigurable Wearable Antenna for Wireless Body Area Networks

DOI: 10.12677/jsta.2025.133056, PP. 570-581

Keywords: 3D打印,特征模分析,液体天线,极化频率混合可重构,穿戴天线
3D Printing
, Eigenmode Analysis, Liquid Antennas, Polarized Frequency Hybrid Reconfigurable, Wearable Antennas

Full-Text   Cite this paper   Add to My Lib

Abstract:

本文提出了一种应用于无线体域网的流体可重构穿戴天线。该天线以腰带配饰作为载体满足了佩戴舒适和隐蔽的需求,采取SMA耦合馈电拓展阻抗带宽解决以阻抗带宽与轴比带宽不匹配的问题。结合特征模分析通过二甲基硅油和乙酸乙酯这两种液体介质合理的填充替代传统切角微扰法引入的不对称结构,实现一对等幅度正交同相位的简并模分离成等幅度正交且相位相差90?的特征模以实现圆极化特性(AR < 3 dB),并且通过填充方式的切换实现轴比为线极化(AR = 40 dB)与圆极化(AR < 3 dB)的可重构。在圆极化的前提条件下,通过改变两种液体的填充比例实现谐振频率的可重构,轴比带宽的频率调谐范围为2.22 GHz~2.53 GHz。每一个轴比带宽都被阻抗带宽完全覆盖且轴比带宽内法向增益最高可达6 dB以上,规避了传统固体天线采用PIN二极管、变容二极管、MEMS实现可重构所引起额外的功率损耗等弊端。
In this paper, a fluid reconfigurable wearable antenna for wireless body area network is proposed. The antenna uses a belt accessory as a carrier to meet the needs of wearing comfort and concealment, and adopts SMA coupling feed to expand the impedance bandwidth to solve the problem of mismatch between the impedance bandwidth and the axial bandwidth. Combined with the eigenmode analysis, the asymmetric structure introduced by the traditional tangential perturbation method is replaced by the reasonable filling of two liquid media, dimethyl silicone oil and ethyl acetate, to realize the separation of a pair of equal-amplitude orthogonal in-phase simplex modes into equal-amplitude orthogonal eigenmodes with a difference in phase of 90? to achieve the circularly-polarized characteristic (AR < 3 dB), and the switching of the filling method to achieve the axial ratio of the linearly-polarized (AR = 40 dB). With circular polarization (AR < 3 dB) can be reconstructed. Under the precondition of circular polarization, the reconfigurable resonance frequency is realized by changing the filling ratio of the two liquids, and the frequency tuning range of the axial bandwidth is from 2.22 GHz to 2.53 GHz. Each axial bandwidth is completely covered by the impedance bandwidth and the normal gain within the axial bandwidth can reach up to more than 6 dB, which can avoid the extra power caused by the traditional solid state antenna adopting PIN diode, varactor diode, and MEMS to realize the reconfigurable resonance.

References

[1]  张纯, 杨曙辉, 陈迎潮. 可穿戴宽带圆极化天线研究综述[J]. 中国传媒大学学报(自然科学版), 2022, 29(5): 78-86.
[2]  耿文斐. 体表/体外双通信模式可穿戴天线研究[D]: [硕士学位论文]. 兰州: 兰州大学, 2021.
[3]  吕嘉欣, 任宇辉, 罗文慧, 等. 双频双极化可穿戴天线[C]//中国电子学会. 2023年全国天线年会论文集(中). 西安: 西北大学信息科学与技术学院, 2023: 3.
[4]  文冉. 应用于无线体域网通信的可穿戴天线研究[D]: [硕士学位论文]. 南京: 南京信息工程大学, 2023.
[5]  胡艳. 用于人体通信的可重构天线及NFC技术的研究[D]: [硕士学位论文]. 南京: 南京信息工程大学, 2021.
[6]  于卓颀. 方向图可重构可穿戴天线的研究[D]: [硕士学位论文]. 兰州: 兰州大学, 2023.
[7]  王培杰. 应用于体域网的可穿戴天线系统设计[D]: [硕士学位论文]. 南京: 南京信息工程大学, 2019.
[8]  傅艺祥. 可重构水天线的设计与研究[D]: [硕士学位论文]. 兰州: 兰州大学, 2021.
[9]  郭芝芳, 储龙威. 基于液态水的频率可重构天线[J]. 无线通信技术, 2024, 33(1): 11-15.
[10]  任禛. 可重构水天线的研究[D]: [博士学位论文]. 南京: 南京理工大学, 2021.
[11]  梁家军. 基于液态水加载的可重构天线[D]: [博士学位论文]. 深圳: 深圳大学, 2018.
[12]  王英飞. 液体水天线研究[D]: [硕士学位论文]. 西安: 西安电子科技大学, 2020.
[13]  范飞, 王诗言, 郑闻, 等. 一种频率可重构的倒L型纯水天线[C]//中国电子学会. 2021年全国天线年会论文集. 南京: 南京师范大学, 2021: 4.
[14]  范飞, 郑闻, 李银, 等. 一种频率可重构的圆极化纯水螺旋天线[C]//中国电子学会. 2022年全国微波毫米波会议论文集(上册). 南京: 南京师范大学, 2022: 3.
[15]  许欣, 任禛, 梁青云, 等. 一种极化可重构纯水螺旋阵列天线[C]//中国电子学会. 2021年全国天线年会论文集. 北京: 军工保密资格审查认证中心, 2021: 4.
[16]  刘萌瑶, 陈松旻, 赵梓彤, 等. 一种方向图可重构的混合液体天线[C]//中国电子学会. 2023年全国天线年会论文集(中). 湖南: 湖南大学, 2023: 3.
[17]  于杰, 张超, 徐剑姣, 等. 一种层叠液体介质谐振器天线[C]//中国电子学会. 2022年全国微波毫米波会议论文集(下册). 湖南: 湖南大学, 2022: 3.
[18]  王敏. 混合可重构水天线的研究[D]: [硕士学位论文]. 广州: 华南理工大学, 2019.
[19]  范人贵, 褚庆昕. 方向图可重构的水单极子天线阵[C]//中国电子学会. 2015年全国天线年会论文集(下册). 广州: 华南理工大学电子与信息学院, 2015: 4.
[20]  李昊展. 基于液体材料的可重构天线设计与研究[D]: [硕士学位论文]. 深圳: 深圳大学, 2022.
[21]  谢书敏. 宽带液体天线的研究[D]: [硕士学位论文]. 杭州: 杭州电子科技大学, 2022.
[22]  朱佳佳. 基于无线通信的液体天线研究[D]: [硕士学位论文]. 南京: 南京航空航天大学, 2021.
[23]  林成龙. 可穿戴天线和液体天线研究与应用[D]: [博士学位论文]. 长沙: 国防科技大学, 2018.
[24]  纪泽鑫. 用于移动健康监测的可穿戴配饰天线研究[D]: [硕士学位论文]. 广州: 华南理工大学, 2023.

Full-Text

Contact Us

service@oalib.com

QQ:3279437679

WhatsApp +8615387084133