14、物联网与生物医疗天线设计：技术突破与应用前景

物联网与生物医疗天线设计：技术突破与应用前景

物联网微带天线设计

物联网天线应用背景

在医疗保健领域，物联网技术正蓬勃发展。像LoRa和My Signals等技术，已经开始利用体温、血氧饱和度、心电图和脉搏速度传感器等设备，为医疗监测带来了新的可能。同时，无线和卫星应用中也提出了许多天线设计方案，但为了满足物联网应用的需求，我们提出了一种多层天线的设计，该天线能在2.5 GHz和5.2 GHz频率下产生谐振。

天线设计与优化过程

1. 初始设计 ：天线采用FR4材料构建，这是一种经济高效且易于制造的材料。天线为多层结构，设计在FR4基板上，其相对介电常数为4.4，损耗角正切为0.02。它包含一个带有共面接地平面的单极子馈电。
2. 单极子优化
   • 宽度优化 ：使用CST Microwave Studio软件优化单极子的尺寸。首先保持整个接地平面不变，将单极子的宽度从2 mm变化到6 mm。结果表明，在宽度为3.2 mm时，回波损耗达到最优值。
   • 长度优化 ：接着对单极子的长度进行优化，将单极子馈电的长度从15 mm调整到29 mm。当长度为29 mm时，实现了双频段响应，但回波损耗较浅，需要进一步改进。
3. 接地平面优化 ：固定单极子馈电的宽度和长度分别为3.2 mm和29 mm，改变接地平面的长度。接地平面的宽度固定为30 mm，因为减小