6、可穿戴纺织贴片与植入式天线在生物医疗中的应用研究

可穿戴纺织贴片与植入式天线在生物医疗中的应用研究

1. 可穿戴纺织贴片天线

在当今科技发展的浪潮中，可穿戴纺织贴片天线凭借其独特的优势，在无线通信和生物医疗领域展现出巨大的应用潜力。

1.1 微带天线与纺织天线特点

微带天线具有诸多优点，它可以安装在印刷电路板上，航天器和导弹的金属表面也能方便地连接以导体为接地平面的微带天线，并且更适合高频应用。然而，微带天线也存在明显的缺点，如效率低、极化纯度差、品质因数高、杂散馈电辐射、功率低、扫描性能不佳以及带宽非常小等。不过，对于一些安全系统应用，低带宽是被偏好的。若排除表面波的影响，提高基板高度可增加带宽（最高达 35%）和效率（最高达 90%），但基板高度增加会导致表面波增多，这会减少可用于直接辐射的总功率，是非常不理想的情况。

纺织天线因其体积小、柔韧性好且易于集成到衣物中，在无线通信方面具有优势。但在用于人体通信时，往往难以提供平整的表面来安装天线，所以纺织天线需要在弯曲和褶皱的情况下仍能良好工作。研究人员发现，由于天线与人体的电容相互作用，会导致功率吸收增加。而且，当天线佩戴在人体上时，由于人体温度和湿度的变化，天线的介电特性容易改变，这会使天线的辐射方向图失真、谐振频率偏移以及阻抗匹配失调。同时，天线与人体的不匹配会产生后瓣辐射并被人体吸收，降低辐射可用功率和天线在期望方向上的增益。通常使用特定吸收率（SAR）来评估后向辐射的吸收功率，通过将天线与人体部分分离，可以将反射波降至最低。为防止在设计频率下的反射，可采用一种名为超材料的合成物质，其中电磁带隙（EBG）超材料常用于天线应用，它能在微波频率范围内阻止贴片天线的电流流向人体组织。

1.2 相关研究进展