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实际环境中,人体的不同姿势会影响近人体无线通信设备的传输质量和人体组织对设备辐射剂量的吸收程度,所以需要建立不同姿势下的人体电磁仿真模型并分析这种影响。由于人体的高度复杂性,变姿势人体模型的建模和仿真是一项具有挑战性的研究课题,同时是伴随着WBAN(无线体域网)技术成为世界研究的热点后亟需解决的课题。因此,变姿势人体模型SAR研究和近人体传感器天线的设计对于WBAN具有非常重要的理论意义和实际应用价值。
首先,本文阐述了国内外人体电磁模型仿真和传感器天线的研究现状,认为变姿势人体模型的仿真结果能够为电磁防护标准提供借鉴,并对近人体天线的设计提供指导。
接着,本文研究了生物体辐射剂量学与天线的基本原理,利用软件Varipose建立了两种姿势下的高精度人体模型,并且对于分层建模方法和FDD进行说明,为变姿势人体模型SAR分析和传感器天线的研究提供理论支持和前期准备。
然后,本文结合高频电磁仿真工具XFDTD设计了一款中心频率在2.45GHz下的贴片天线,经测试可用。并从平面波照射和人体环境下的天线辐射两个方面对处于站姿、行走姿态下的人体模型进行仿真研究,得出结论,完成了变姿人体模型的SAR研究。
最后,本文根据UWB天线设计理论在平台XFDTD上完成了天线结构从扇形偶极子到耦合平面偶极子天线的转变,得到了一种适宜于在人体环境下、小型化的UWB天线结构,并证实了该天线的指标符合通信标准。