⃝=⃝可在www.sciencedirect.com在线ScienceDirectICT Express 5（2019）26www.elsevier.com/locate/icte用于双频应用的R. Sreelakshmy，G.韦拉韦尔Veltech Rangarajan博士Sakunthala研发科学技术研究所，印度接收日期：2017年11月22日;接受日期：2018年1月22日2018年3月14日在线提供摘要本文提出了一种工作在两个不同频率的可穿戴天线。在前人研究成果的基础上，提出了一种小型化的圆形贴片天线。可穿戴天线的主要吸引力之一是其较小的尺寸。所提出的天线结构的设计，采用各种小型化技术，它类似于一个简单的袖口按钮。辐射结构是具有圆角边缘的正方形形状，并且具有圆形贴片。接地平面延伸到整个平面，因此可以避免背反射。所使用的基板是介电常数为10的聚四氟乙烯PTFE Taconic陶瓷基板。基板的厚度为3.18 mm。基板最初为矩形形状，并且通过侧面圆角实现袖口按钮的形状该结构足够刚性，可以用作可穿戴天线。所提出的可穿戴天线被设计用于2.4 GHz和5.6 GHz，具有与位于身体上的其他可穿戴设备进行传输所需的全向图案c2018韩国通信信息科学研究所。出版社：Elsevier B.V.这是一篇开放获取的文章，CC BY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。关键词：可穿戴天线; ISM频段; UNII频段;袖口纽扣天线; Taconic陶瓷1. 介绍可穿戴天线是一种设计为在穿戴时起作用的天线。设计可穿戴天线的挑战之一是接近人体。由于人体从电磁波中吸收能量，这导致电场转化为热量[1]。另一个挑战是可穿戴天线或设备必须尽可能小目前，正在研究设计能够与离体网络节点通信的极小尺寸天线[2]。本文介绍了一种可工作在两个不同频率的双频段袖口纽扣天线该天线被设计为在2.4 GHz和5.6 GHz下工作。频率2.4 GHz主要用于ISM（工业、医疗和科学）频段*通讯作者。电子邮件地址：lakshmykutty@gmail.com（R. Sreelakshmy）。同行评审由韩国通信和信息科学研究所（KICS）负责https://doi.org/10.1016/j.icte.2018.01.012应用，这是一个未经许可的频带[3]。频率5.6 GHz属于UNII（未经许可的国家信息基础设施）频段，这是IEEE 802.11a使用的无线电频谱的一部分。UNII在世界范围内有室内和室外两种用途，并受到动态频率选择[4]。5.6 GHz频段是无线分配系统最常用的高功率频段。2. 天线设计所提出的天线被设计成具有圆形辐射贴片以提供正常袖口纽扣的形状。厚度为3.18 mm、结晶度为εr的PTFETaconic陶瓷基板10用于构造天线。该基板已被证明具有成本效益，最适合RF应用中的尺寸减小。此外，它具有增强的热稳定性和电稳定性以及高介电常数和低耗散因子。2405-9595/c2018韩国通信信息科学研究所。Elsevier B. V.的出版服务。这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。R. Sreelakshmy和G.Vairavel/ICT Express 5（2019）2627{1+2小时F=×πεra2小时f=0r110=2.1. 设计计算由于贴片的几何形状被视为圆形回路，因此贴片的实际半径由下式给出：a=02小时πεrFF[ln（π F）+1。7726]}（一）八、79110 9fεr.（二）所用贴片的有效半径由下式给出：a e=an{1 + 2 h[ln（πa）+1.{\fnSimHei\bord1\shad1\pos（200，288）}（三）因此，主TMz110的谐振频率由下式给出：Fig. 1. 双频袖扣天线结构。所提出的天线具有圆形辐射贴片，1 .一、小行星84122πaeεr其中v0是光的自由空间速度。（四）类似于直径为22.3 mm的袖口纽扣。通过边缘倒角从方形基底获得袖口纽扣。微带传输线被用来为天线馈电，并使用50-▲阻抗的Subminiature天线SMA连接器为了克服由于其接近人体的问题因此，可以消除人体对天线效率的影响以及电磁辐射对人体的有害影响[5所提出的天线被设计为具有20.83 mm的特定馈电长度半径为1.82 mm的槽分别设置在距X轴和y轴2.23 mm和4.413 mm的距离处将槽并入天线结构中使得该结构适合于双频带应用。这导致电容耦合，并使天线能够在2.4 5.6 GHz。图1示出了被设计为在2.4GHz（ISM频带）和5.6GHz（UNII频带）下操作的双频带袖扣天线的结构。该结构使用微波射频RF、介电常数为10的PTFE Taconic陶瓷基板制造。选择高度为3.18 mm的基板。天线结构类似于袖扣，直径为22.3 mm。接地层和辐射贴片由厚度为60 µm的铜制成。使用ANSYS HFSS软件设计了ISM波段和UNII波段的双频袖口按钮天线（见图）。 2）。3. 结果和讨论利用ANSYS HFSS工具对天线进行了设计和仿真。该天线结构是由射频微波，聚四氟乙烯Taconic陶瓷基板的厚度为3.18毫米和介电常数，εr10。天线结构的有效高度为3.18 mm加上SMA连接器高度，其大约等于5 mm。所述模拟输出28R. Sreelakshmy和G.Vairavel/ICT Express 5（2019）26图二. HFSS设计参数为双波段袖口按钮天线。R. Sreelakshmy和G.Vairavel/ICT Express 5（2019）2629−−图三. 一种装配式双频袖扣天线结构。在2.4GHz（ISM频带）处产生大约17dB的回波损耗或S11参数， 11 dB，5.6 GHz（UNII波段）。这证明该天线的效率约为94%。所制造的结构在2.4GHz（ISM频带）下产生高增益和1.5和2.1的VSWR，5.5 GHz（UNII频段）。在制造的结构上进行VSWR测量，具有良好的模拟输出和测量输出之间的接近度。VSWR输出的轻微偏差是由于机械磨损、制造错误或人为错误造成的。在5.6GHz时，测得的VSWR约为2.8，在5.5 GHz时谐振良好。由于该天线结构的接地平面在基板的另一侧完全延伸，因此该天线将足够好地用于人体上。制造的结构，如下所示，使用矢量网络分析仪在WARNAT实验室进行测试（见图1和图2）。第3和第4段）。制作结构的回波损耗和驻波比测量结果与模拟结果完全吻合。天线的辐射特性也很好，因为它们与模拟输出紧密匹配。的小尺寸该结构和实验结果充分证明了所设计结构的新颖性。天线的效率可以从它的辐射能力来确定。图5示出了使用网络分析仪的袖带按钮天线的VSWR测量。所制造的袖口按钮天线提供在2.4GHz（ISM频带）下1.5的VSWR和在5.5GHz（UNII频带）下2.1的VSWR。因此，结果证明所提出的结构辐射良好。由于一些机械磨损，UNII波段的辐射频率这是见图4。 回波损耗，ISM频段和UNII频段的S11参数。图五、在ISM波段使用VSWR = 1.5和在UNII波段使用VSWR = 2.1的制造结构的VSWR测量。30R. Sreelakshmy和G.Vairavel/ICT Express 5（2019）26见图6。E面辐射图在2.4 GHz（ISM波段）-模拟和测试结果.见图7。E面辐射图在5.6 GHz，UNII波段-模拟和测试结果.由于制造过程中的优化误差（参见图1A和1B）， 6- 9）。从上面的辐射模式来看，很明显，2.4和5.6 GHz的E面和H面方向图是全向的，因此可以实现360 GHz的宽覆盖范围（见图1和图2）。 10- 12）。4. 结论在本文中，提出了一种双波段袖口按钮天线，可以在ISM波段和UNII波段工作，并在直径为22.3毫米的尺寸。建议和未来的范围，建议的设计和装配式结构。可以就进一步小型化和兼容性进行研究。可以进行图八、 H-平面辐射图在2.4 GHz，ISM波段-模拟和测试结果。见图9。H-平面辐射图在5.6 GHz（ISM波段）-模拟和测试结果.见图10。在2.4 GHz，ISM波段下制造结构的3D增益。在诸如用于无线应用的三频带天线的多频带操作天线上。研究的范围在于基板的选择和按钮的有效高度的减少。R. Sreelakshmy和G.Vairavel/ICT Express 5（2019）2631见图11。在5.6 GHz，UNII波段下制造结构的3D增益。见图12。制造结构的总3D增益。天线设计必须合理，并提供可靠的结果。由于这是一种可穿戴类型，因此必须更加强调小型化，结构刚性和接近性对人体由于PTFE Taconic陶瓷具有较好的介电常数，因此其制作的袖扣天线回波损耗低、驻波比好、阻抗匹配好、增益高，适合小型化。因此，所提出的双频袖口纽扣天线设计将最适合2.4 GHz（ISM频段）和5.6 GHz（UNII频段）。利益冲突作者声明，本文中不存在利益冲突引用[1] R. Sreelakshmy，S.Ashok Kumar，T.Shanmuganantham，一种用于军事应用的ISM频段可穿戴式刺绣标志天线，Microw。可选技术信函59（9）（2017）2159-2163。[2] 陈胜坚，陈胜坚. 64（3）（2016）894 - 903。[3] S.A. 库马尔，T.Shanmuganantham，用于WiMax 和WLAN 应用的CPW-Fed小型超材料天线，2016年印度天线周，TCE，马杜赖，2016年6月6日[4] S.A.库马尔，T. Shanmuganantham，用于ISM波段生物医学应用的CPW馈电植入式Z轴天线，Int. J. Microw.威尔。Technol.7（5）（2015）529-533，CambridgeUniversity，UK.[5] 新罕布什尔州Rais，P.J.Soh，F.Malek，S.艾哈迈德，北Hashim，P.霍尔，可穿戴天线的回顾，在：2009年拉夫伯勒。科洛纳斯·普罗帕格确认，2009年，第页。120比126[6] S.A. 库马尔，T.Shanmuganantham，用于2.45 GHz ISM频带应用的可植 入 CPW馈 电 天 线 ， 在 ： IEEE 应 用 电 磁 学 国 际 会 议 （AEMC2013），KIIT，布巴内斯瓦尔，2013年12月18日至12月20日[7] S.A.库马尔，T. Shanmuganantham，用于ISM频段的可植入CPW馈电双交叉型三角形缝隙天线，在：智能计算、网络和信息学，第243卷，Springer，2014年，pp. 503-509[8] S.A.库马尔，T. Shanmuganantham，ISM频段的可植入CPW馈电圆形缝隙天线，在：IEEE Nat.，在通信上的会议，印度理工学院，德里，2013年2月17日
