四频段1 × 4线性MIMO天线用于毫米波,可穿戴和生物医学遥测应用
Rakesh N Tiwari1, K Geetha Malya1, Girigari Nandini1
1Department of Electronics & Communication Engineering, Madanapalle Institute of Technology & Science, Madanapalle 517325, Andhra Pradesh, India.
Sensors (Basel, Switzerland)
|July 27, 2024
概括
这项研究引入了一种灵活的毫米波MIMO天线,用于可穿戴生物医学遥测. 紧的多频段设计提供了高收益和优秀的多样性,适合5G应用.
科学领域:
- 电气工程 电气工程
- 天线理论天线理论
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 毫米波 (mm-wave) 频率对于高带宽通信至关重要,包括可穿戴生物医学遥测.
- 灵活的天线对于舒适可靠地集成到可穿戴设备中至关重要.
- 现有的毫米波天线可能缺乏高级生物医学应用所需的多频段功能和灵活性.
研究的目的:
- 设计和评估一个灵活的1x4线性MIMO阵列天线,在多个毫米波频段运行.
- 评估天线对可穿戴生物医学遥测应用的性能,考虑收益,效率和多样性.
- 为了验证天线在曲条件下的强度,并分析其安全性 (SAR) 和通信范围.
主要方法:
- 在灵活的基板上设计了一种修改的带槽的三角形补丁天线,在地面平面有十字形的槽.
- 该天线被配置为1x4线性MIMO阵列,以提高性能.
- 对S参数,增益,辐射效率,多样性指标 (ECC,DG,CCL),曲效应,特定吸收率 (SAR) 和链接预算进行了模拟和分析.
主要成果:
- 该天线实现了在26.28-27.36 GHz,27.94-28.62 GHz,32.33-33.08 GHz和37.59-39.47 GHz的多频段运行.
- 峰值增益在5.58至8.58dBi之间,辐射效率超过75%.
- 观察到优异的多样性指标 (ECC < 0.02,DG > 9.97 dB) 和在曲下稳定的性能. SAR值处于可接受的范围内,链接预算分析显示70m范围.
结论:
- 拟议的柔性毫米波MIMO天线非常适合用于可穿戴生物医学遥测,因为它的多频段操作,高性能和灵活性.
- 天线的设计有效地解决了毫米波5G应用程序的阻抗匹配和多样性要求.
- 经过验证的性能,包括曲稳定性和安全性,证实了其在生物医学设备中实际实施的潜力.
