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近年来，以身体为中心的无线通讯网络逐渐兴起，应用在各种领域的可穿戴设备应运而生。在医疗领域，可穿戴设备的出现为看病难等问题提供了解决方案，同时可以降低医疗监护的人力成本。
可穿戴设备长期在人体附近工作，要求使用柔性材料制作可穿戴天线，以保证人体佩戴舒适。而由于人体组织的电特殊性，易于和可穿戴天线发生耦合作用，影响天线电磁性能和人体安全。纺织材料制备的可穿戴天线具有良好柔性，能够融入到服装中，满足人体舒适性的要求，但纺织材料的介电常数普遍较低，造成纺织可穿戴天线体积增大，不宜佩戴。
针对上述纺织可穿戴天线尺寸较大、在人体上工作性能不稳定以及辐射安全等问题，本文较为系统地做了以下研究工作：对纺织可穿戴天线的设计、性能优化、制作和测试；与纺织可穿戴天线匹配的人工磁导体结构的仿真设计；人工磁导体结构加载可穿戴天线与人体间耦合作用的研究，具体研究内容和结论如下：
（1）本文选取涤纶毡作为纺织可穿戴天线的基底材料，采用微带线模型拟合法得到涤纶毡的介电常数和介电损耗值，具体有效介电常数为1.25，介电损耗正切值为0.02。根据涤纶毡的介电性能和微带天线理论，利用电磁仿真软件设计了谐振频率为2.45GHz的纺织微带天线，并对天线辐射元尺寸和馈电点位置参数进行优化。结果表明：纺织微带天线在S11＜-10dB下的频率范围为2.42-2.49GHz，相对带宽为2.9%；当谐振频率为2.45GHz时，纺织微带天线的回波损耗为-22.38dB，辐射方向图上的最大增益为7.23dB。上述结果充分证明，涤纶毡介电性能的测试方法可行，以涤纶毡为基底的纺织微带天线电磁性能良好，而且电磁仿真和实测结果一致性好。
（2）针对纺织材料介电常数偏低，设计制作出的纺织微带天线尺寸较大，相对带宽窄的问题，在纺织微带天线模型的基础上，设计了谐振频率为2.45GHz的纺织开槽微带天线。通过分析三种开槽结构、辐射元尺寸和馈电点位置对天线电磁性能的影响，确定了纺织开槽微带天线的开槽结构和尺寸，并采用丝网印刷技术完成了天线制作。结果表明：丝网印刷制作的天线辐射元与涤纶毡的界面粘结性良好，电导率为5.5×106S/m；相比前述未开槽纺织微带天线，纺织开槽微带天线辐射元尺寸减小24.5%，相对带宽提高7.7%。
（3）考虑到天线与人体的耦合作用，为确保可穿戴天线在人体上具有稳定且良好的电磁性能，同时，天线辐射安全参数(比吸收率)满足人体安全要求，设计了方形人工磁导体结构单元，并对贴片和地板尺寸进行了仿真优化，完成了人工磁导体结构对天线的加载。结果表明：方形人工磁导体结构的反射相位带宽为2.3-2.6GHz（反射相位带隙为-90°＜θ＜90°）；在没有人体干扰的情况下，加载人工磁导体结构的纺织开槽微带天线的辐射方向图后瓣减小，在0°方向上取得的最大增益为6.81dB，比未加载人工磁导体结构的纺织开槽微带天线有所提高。
（4）根据人体组织电特性，建立了皮肤、脂肪和肌肉三层人体组织模型，完成了天线与人体组织模型的加载，分析了天线的电磁性能和人体比吸收率。最后，将加载人工磁导体结构的天线与人体组织模型结合，对天线的电磁性能和人体比吸收率进行分析。结果表明，当天线在人体上工作时，加载人工磁导体，可以明显降低天线与人体的耦合作用：加载人工磁导体后，天线增益最多提高3.13dB，比吸收率局部最大值为2.79×10-1W/kg，符合天线辐射安全要求（小于2W/kg）。
可穿戴设备长期在人体附近工作，要求使用柔性材料制作可穿戴天线，以保证人体佩戴舒适。而由于人体组织的电特殊性，易于和可穿戴天线发生耦合作用，影响天线电磁性能和人体安全。纺织材料制备的可穿戴天线具有良好柔性，能够融入到服装中，满足人体舒适性的要求，但纺织材料的介电常数普遍较低，造成纺织可穿戴天线体积增大，不宜佩戴。
针对上述纺织可穿戴天线尺寸较大、在人体上工作性能不稳定以及辐射安全等问题，本文较为系统地做了以下研究工作：对纺织可穿戴天线的设计、性能优化、制作和测试；与纺织可穿戴天线匹配的人工磁导体结构的仿真设计；人工磁导体结构加载可穿戴天线与人体间耦合作用的研究，具体研究内容和结论如下：
（1）本文选取涤纶毡作为纺织可穿戴天线的基底材料，采用微带线模型拟合法得到涤纶毡的介电常数和介电损耗值，具体有效介电常数为1.25，介电损耗正切值为0.02。根据涤纶毡的介电性能和微带天线理论，利用电磁仿真软件设计了谐振频率为2.45GHz的纺织微带天线，并对天线辐射元尺寸和馈电点位置参数进行优化。结果表明：纺织微带天线在S11＜-10dB下的频率范围为2.42-2.49GHz，相对带宽为2.9%；当谐振频率为2.45GHz时，纺织微带天线的回波损耗为-22.38dB，辐射方向图上的最大增益为7.23dB。上述结果充分证明，涤纶毡介电性能的测试方法可行，以涤纶毡为基底的纺织微带天线电磁性能良好，而且电磁仿真和实测结果一致性好。
（2）针对纺织材料介电常数偏低，设计制作出的纺织微带天线尺寸较大，相对带宽窄的问题，在纺织微带天线模型的基础上，设计了谐振频率为2.45GHz的纺织开槽微带天线。通过分析三种开槽结构、辐射元尺寸和馈电点位置对天线电磁性能的影响，确定了纺织开槽微带天线的开槽结构和尺寸，并采用丝网印刷技术完成了天线制作。结果表明：丝网印刷制作的天线辐射元与涤纶毡的界面粘结性良好，电导率为5.5×106S/m；相比前述未开槽纺织微带天线，纺织开槽微带天线辐射元尺寸减小24.5%，相对带宽提高7.7%。
（3）考虑到天线与人体的耦合作用，为确保可穿戴天线在人体上具有稳定且良好的电磁性能，同时，天线辐射安全参数(比吸收率)满足人体安全要求，设计了方形人工磁导体结构单元，并对贴片和地板尺寸进行了仿真优化，完成了人工磁导体结构对天线的加载。结果表明：方形人工磁导体结构的反射相位带宽为2.3-2.6GHz（反射相位带隙为-90°＜θ＜90°）；在没有人体干扰的情况下，加载人工磁导体结构的纺织开槽微带天线的辐射方向图后瓣减小，在0°方向上取得的最大增益为6.81dB，比未加载人工磁导体结构的纺织开槽微带天线有所提高。
（4）根据人体组织电特性，建立了皮肤、脂肪和肌肉三层人体组织模型，完成了天线与人体组织模型的加载，分析了天线的电磁性能和人体比吸收率。最后，将加载人工磁导体结构的天线与人体组织模型结合，对天线的电磁性能和人体比吸收率进行分析。结果表明，当天线在人体上工作时，加载人工磁导体，可以明显降低天线与人体的耦合作用：加载人工磁导体后，天线增益最多提高3.13dB，比吸收率局部最大值为2.79×10-1W/kg，符合天线辐射安全要求（小于2W/kg）。