用于可穿戴、可植入及无线应用的微型微波器件与天线

本论文提出若干微波器件与天线，其在保持高工作效率的同时尺寸紧凑。本论文的一个目标是利用超材料、超表面耦合谐振器与堆叠辐射体的理论原理，结合基础天线与传输线理论，解决天线与微波组件的数项小型化挑战。在创新新颖方案时，考虑了下一代无线与生物医学应用的标准与规范，以确保相关科学领域的进步。提出了基于负折射率传输线（NRI-TL）材料单元的可重构紧凑移相器与微波交叉器。提出了一种基于超表面的可穿戴传感器架构，包含用于离体通信的电磁带隙（EBG）结构背衬单极天线，以及用于向人体高效辐射的叉形天线。利用金属化涂层堆叠基板层，提出了一种可植入天线的全参数化方案。借助计算密集型仿真与实验验证，研究了离体、体表、穿体与跨体通信的挑战及可能解决方案。接着，提出了超宽带（UWB）天线的小型化与实现，并给出预测谐振的分析模型。最后，提出、实验验证并讨论了专为高效无线功率传输设计的若干小型化整流器。该研究回答了生物医学与无线通信领域应用电磁学中的若干研究问题。