单频段体表/体外双模式可穿戴天线设计*

沈飘飘，肖如奇，刘巾军，杨 国，齐世山

（1.南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094；2.陆军装备部驻南京地区第四军事代表室，江苏 南京 210007）

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随着无线体域网的快速发展，对可穿戴天线结构和性能的要求越来越高，如何有效地实现体外通信和体表通信间信息的无缝传输至关重要，因此体表/体外双模式天线成为近年的研究热点。方向图分集天线采用多输入多输出（MIMO）技术[1-4]，使得天线在单频段内实现定向方向图和全向方向图的分集，可用于实现体表/体外双模式可穿戴天线的设计。

方向图分集天线的设计方法主要有两种：第一种是选择性激励堆叠或水平并置的不同辐射器，产生不同的辐射方向图，以实现方向图分集[5-9];第二种是通过设计功分移相网络，选择性激励同一辐射器的不同模式，来实现辐射方向图的多样性[10-19]。

本文通过设计功分移相网络，选择性激励超表面结构本身具有的两个模式，设计一款应用于5.5 GHz 频段体表/体外双通信模式的可穿戴天线。首先，利用特征模理论[20-21]分析超表面结构，发现了具有定向辐射和全向辐射的两个特征模式，它们在感兴趣的频段内紧密间隔;然后修正超表面结构，选择L 型探针去激励超表面的两个模式;最后，设计合适的馈电结构，用于选择性地激发两种模式以实现全向方向图和定向方向图之间的分集。最终设计了一款5.5 GHz 频段的基于超表面的宽带方向图分集天线，可应用于单频段体表/体外双通信模式。……