在物联网 (IoT) 时代,可穿戴设备日益普及,而这些设备中的天线在实现无缝通信方面发挥着关键作用。由于可穿戴应用的特性,可穿戴设备的物联网天线需要满足一些独特的要求。
首先,尺寸和外形至关重要。可穿戴设备的设计目标是小巧、轻便、佩戴舒适。因此,天线必须紧凑且易于贴合。例如,平面倒F天线 (PIFA) 通常用于智能手表。PIFA 可以轻松集成到设备外壳中,占用极小的空间。它们采用平顶结构和短路端设计,可在小巧的尺寸内实现高效的辐射。另一种类型是柔性贴片天线,它可以弯曲以适应身体或设备的形状。这对于佩戴在手腕或胸部的健身追踪器等设备尤其有用。这些天线通常由柔性材料制成,例如聚酰亚胺或织物基基板,这些材料可以贴合人体轮廓而不会牺牲性能。
其次,天线在以身体为中心的环境中的性能至关重要。佩戴可穿戴设备时,人体会显著影响天线的辐射方向图和效率。人体充当损耗介质,吸收和散射天线发射的电磁波。为了缓解这种情况,可穿戴设备的天线采用了特殊技术设计。例如,一些天线采用接地平面设计,有助于将天线与人体的影响隔离。通过精心设计接地平面的形状,天线可以将辐射引导离身体,从而提高信号强度和通信范围。此外,使用高阻抗表面或电磁带隙结构也可以增强天线在以身体为中心的环境中的性能。这些结构可以抑制天线靠近人体时产生的表面波,从而减少损耗并提高天线的整体效率。
此外,天线需要支持多种无线通信标准。可穿戴设备通常需要使用不同的协议(例如蓝牙、Wi-Fi 和蜂窝网络)与其他物联网设备、智能手机或接入点进行通信。多频段或宽带天线旨在跨多个频段工作,实现无缝连接。例如,可穿戴设备可以使用多频段天线,该天线既支持低功耗蓝牙 (BLE) 与智能手机进行短距离通信,又支持 Wi-Fi 访问互联网。这种多功能性使可穿戴设备能够与物联网生态系统中的各种其他设备交互,为用户提供更全面、更便捷的体验。
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