| 摘 要： | 为了提高胶囊内窥镜天线的工作性能,提高天线抗干扰能力和兼容性,进一步缩小尺寸,设计了一种基于石墨烯的用于胶囊内窥镜的宽频圆极化天线。该天线由3层辐射单元和地板构成,利用石墨烯薄膜优良的导电性能,制作天线的各层辐射单元和地板以有效增强胶囊天线的工作带宽与增益,提高传输效率并降低损耗。通过4个短路探针使第1层与第2层辐射单元相连接,构成复合螺旋天线,进而产生圆极化特性,既能减少误码率又能抑制多径干扰,并且能够更加高效地耦合电磁能量,有效改善阻抗匹配并调节圆极化纯度。详细分析了第1层、第2层和第3层辐射单元开口圆环尺寸、石墨烯薄膜厚度、天线摄入环境(胃、小肠、结肠等)对天线性能的影响。测试结果表明,设计的体积仅为π×4.52×1.905 mm3,阻抗带宽为2.2～2.78 GHz,轴比带宽为2.26～2.66 GHz,增益为-22.9 dBi,实际测量与仿真结果吻合良好,工作频段内辐射特性稳定,与现有技术相比,本文设计天线外形兼容性强,功能带宽更宽,具有宽频带、圆极化、抗干扰、电磁兼容性好、体积小等特点。该天线适用于ISM 2.4 GHz频段,能满足胶囊内窥镜摄入不同消化器官的工作要求。
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