可贴在皮肤上和可伸缩的贴片天线,具有碎形设计,用于远程体内运动传感
Taisong Pan1,2,3, Chunhong Zhang1, Senhao Zhang4
1School of Materials and Energy, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, P. R. China.
ACS applied materials & interfaces
|June 2, 2023
概括
这项研究介绍了一种可伸缩的碎形天线,用于无线人类运动检测,可以抵抗不必要的变形. 创新的设计可以使用机身上的应变传感器对关节运动进行准确的遥感.
科学领域:
- 电磁和天线 电磁和天线
- 可穿戴技术可穿戴技术
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 精确的人类运动检测对于各种应用,包括医疗保健和体育分析至关重要.
- 现有的运动传感技术经常面临灵活性,耐用性和意外运动干扰的挑战.
- 开发强大且可伸缩的天线是实现对人体可靠无线传感的关键.
研究的目的:
- 设计和实施一个无线的人类运动检测系统,使用一种新的可伸缩补丁天线.
- 研究碎形几何学对天线性能的影响,特别是伸展性和辐射特性.
- 为了证明系统能够远程检测关节运动,并具有抗干扰能力.
主要方法:
- 设计和制造了一种可伸缩的补丁天线,在其导电补丁和地面平面中结合了希尔伯特碎形图案.
- 分析了天线的机械性能 (伸展性) 和电磁性能 (增益,共振频率).
- 分析了碎形顺序对天线性能的影响.
- 使用基于碎形天线的机身应变传感器进行了远程关节运动检测的实验验证.
主要成果:
- 碎形补丁天线实现了约40%的机械伸展性,在2.5GHz时最大增益为2.95dB.
- 天线对拉伸应变具有很高的敏感性,其共振频率线性取决于应变.
- 天线显示出对曲变形的强度,共振频率的变化最小.
- 通过使用无线机身传感器,证明了成功远程检测关节运动.
结论:
- 开发的可伸缩分形天线是强大的无线人类运动检测的有希望的技术.
- 希尔伯特碎形设计增强了天线的伸展性,同时保持了有效的辐射特性.
- 该系统表现出对不同变形的选择性敏感性,使得特定关节运动的可靠感应成为可能.
