可穿戴天线在数据无线传输中发挥着重要作用,但可穿戴天线的设计与常规 天线有很大的不同。首先是人体对于天线辐射有非常大的散射作用。天线在人体附近会出现增益降低,匹配变差,方向图恶化等现象。其次,柔性可穿戴天线需 要在各种物理形变,温度、湿度变化的情况下保持性能的稳定性。另外,人体在 长期电磁辐射环境下的安全风险也要在天线设计的同时予以考虑。所有这些问题 都给可穿戴天线的设计带来了巨大的挑战。而近年来,电磁超材料的研究取得了 长足的进展。作为一种人工合成的材料,超材料可以拥有多种自然界中很少存在、 甚至不存在的特性。这些特性给予了天线设计一个新的思路,使设计者在材料选 择中有更大的自由度。基于超材料的多种新型天线已经展示出了新颖、优异的性 能,如双频、多频工作,尺寸的超小型化,以及各种可重构能力。虽然这些性能 对于可穿戴领域有很强的吸引力,但现阶段对于超材料的研究还是主要集中在传 统天线领域,在可穿戴领域,基于超材料的天线设计并不多见。
基于以上背景,该项目研究一方面,可穿戴领域迫切得需求天线设计的创新 理论,另一方面,基于超材料的天线显示出了多种优异的性能。因而,研究思路是将这两个当前最有活力的研究领域结合起来,将电磁超材料的理论引入可穿戴 天线设计领域,大幅度的提高可穿戴天线的性能,丰富其功能。
产品性能优势
通过引入左右手复合传输线的理论,使天线在双频使用时工作在一对对称模式上,保证了辐射方向图的一致性;通过使用人工磁导体作为天线的反射器,在低剖面的条件下实现较宽的带宽和极低的人体比吸收率;使用可调节的超材料单元,设计了极化/方向性可重构的微带天线,同时满足了对于人体外、人体上不同信道传输的需求。