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近年来国内移动智能终端设备及相关产业保持快速发展,智能可穿戴设备的市场规模增长迅猛,思科视觉网络指数报告预测2021年人均可穿戴设备持有量将达到1.75件。互联网医疗行业中使用的智能可穿戴设备可以通过集成传感器实现对使用者健康状态的监测,从而大大提高医疗服务效率和人民健康水平。天线在智能可穿戴设备中承担信息传输的作用,其性能直接决定传输信号质量。与传统硬质天线相比,柔性纺织材料可穿戴天线更加符合人体工程学,集成于服装中穿戴时更为灵活舒适。可穿戴天线还可以用于应变测量,当使用者身着集成有可穿戴天线的服装时,其身体局部受到的外力将以应变形式随服装传递到天线上,从而改变天线尺寸和电流矢量分布情况,最终导致天线谐振频率发生偏移。本论文旨在设计一款基于纺织材料的孔径耦合双频微带天线,并研究天线应变传感性能,具体分别为弯曲、压缩和拉伸等应变对天线谐振频率的影响,研究内容和结果如下:首先,结合微带天线原理选取涤纶毡作为天线的介质基板,通过反推法得到织物在2.45GHz下相对介电常数为1.25。使用HFSS电磁仿真软件设计单频和双频两款孔径耦合微带天线。单频天线尺寸为150mm?150mm?6mm,谐振频率为2.45GHz,工作频段为2.36~2.54GHz,最大增益为7.23dBi。双频微带天线尺寸为100mm?100mm?6mm,通过在辐射贴片表面设计矩形开槽以实现在无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)频段工作,在2.4GHz WLAN频段,天线谐振频率为2.52GHz,工作频段为2.37~2.59GHz,最大增益为6.78dBi;在5.2GHz WLAN频段,天线谐振频率为5.16GHz,工作频段为5.06~5.27GHz,最大增益为7.22dBi,皆符合2.4/5.2GHz WLAN频段相关要求。其次,使用粘贴方法(粘贴金属铜箔、粘贴导电布)和丝网印刷方法分别制作孔径耦合单频微带天线实物,实测谐振频率分别为2.47,2.37和2.45GHz,结果表明丝网印刷与粘贴铜箔制造的天线性能相当,且具有更好的一体性和可穿戴性。针对双频微带天线,使用丝网印刷方法制作天线实物,实测天线谐振频率为2.64和5.20GHz,工作频段分别为2.58~2.75GHz和5.05~5.45GHz。最后,针对孔径耦合双频微带天线,结合有限元分析和实际测量,研究其在2.45GHz下对弯曲、压缩和拉伸应变传感性能。天线对弯曲应变灵敏度仿真值为0.376,实测值为0.332,二者一致性较好;对压缩应变灵敏度为0.144,对应频率响应为0.36KHz/?ε;对拉伸应变灵敏度为0.260,对应频率响应为0.65KHz/?ε。结果表明孔径耦合双频微带天线对三种应变都具有一定敏感性,可用于应变检测。