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闫森

教授    博士生导师    硕士生导师

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  • 学历: 博士研究生毕业
  • 学位: 博士
  • 职称: 教授

Wearable antenna design based on metamaterials

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       我们将电磁超材料的理论引入可穿戴天线设计领域,大幅度地提高可穿戴天线的性能,丰富其功能。一些初始的研究成果已经展现出这一方案的巨大潜力,获得了学界的关注。如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,保证了天线近场分布和远场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,使单极天线在低剖面下可以有效辐射,实现了较宽的工作带宽和极低的人体比吸收率;使用可调节的超材料单元,利用射频开关控制天线工作时的谐振模式,设计了方向性可重构纺织天线,可动态满足对于人体外、人体上不同信道传输的需求;通过设计超材料结构的色散曲线,得到工作在同一频率的不用辐射模式,实现了单辐射体的可穿戴极化/方向图分集天线。除了衣物集成的纺织天线,还研究了纽扣天线这种形态。由于纽扣可用全金属制备,因此在特定的佩戴位置可形成更为高效的辐射。利用特征模分析理论大幅扩展了小型化纽扣天线的带宽,在纽扣半径7.5mm时实现了2.4G频段788MHz的带宽,以及71%的穿戴辐射效率(IEEE TBCS 12, 1383, 2018),并实现了双频辐射、圆极化等功能。
       为了应对现代医疗检测的需求,还针对胶囊胃窥镜这一特定需求,研究了可植入式的胶囊天线设计。通过类超材料结构的加载,实现了天线的小型化和与胶囊壁的集成。天线可在全空间各个方向上具有准全向辐射的特性,保证了胶囊在通过人体消化器官时,不会由于位置和方向的改变而导致通信链路的中断,大幅提升了胶囊胃窥镜无线通信的稳定性(IEEE TAP 70, 6537, 2022)。