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可穿戴天线作为一类应用于人体无线体域网的天线,在设计时需要兼顾小型化、稳定性、舒适性及安全性等多种需求,这对天线设计提出了更高的要求。周期性结构在微波频段具有独特的电磁属性,能够帮助提升天线的某些性能参数,本文主要对电磁带隙(Electromagnetic Band-gap,EBG)与超表面这两类周期性结构在可穿戴天线中的应用进行研究。共设计出五款用于2.4-2.4835GHz和5.15-5.825GHz频段无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)通信的可穿戴天线。主要研究内容包括:1.基于电磁带隙结构的可穿戴天线设计本文设计了两款加载EBG背板的可穿戴天线,其中基于新型UC-EBG结构的微带单极子天线可用于2.4GHz WLAN近人体通信;基于新型嵌套EBG结构的双频微带天线可在2.4GHz与5-GHz WLAN频段工作。采用等效电路模型对这两种EBG结构进行分析,得到谐振频率与等效电容、电感之间的关系式。天线各项性能参数的实验结果表明,加载EBG背板能够使天线在工作频带内的背瓣缩小、增益提升、人体比吸收率值降低,是一种有效提升天线性能的手段。2.基于超表面结构的可穿戴天线设计本文基于特征模理论从物理层面分析超表面天线的辐射特性,能够对均匀及非均匀超表面结构进行分析设计。第一款超表面天线基于特征模理论去除了3×3均匀超表面阵列中未有效耦合的3个单元,简化后的天线性能几乎未受影响。第二款为非均匀超表面全向缝隙耦合天线,天线的全向性通过激励超表面覆层对应的模式获得。第三款为圆形非均匀超表面宽带天线,主要基于特征模理论同时激励两个模式实现带宽的拓宽。超表面覆层在可穿戴天线设计中能够实现不同的功能,此外,基于特征模理论设计的非均匀超表面结构与均匀超表面相比在一定程度上也更具优势。