随着可穿戴式设备的广泛使用,以人体为中心的无线体域通信在娱乐、健康、医疗等方面给人们提供了极大的便利。人体拥有较大的相对介电常数并且是损耗媒介,天线匹配及其辐射性能很容易受到人体环境的影响。应用于人体的场景也给天线的小型化及其电磁辐射安全性提出了更高的要求。针对不同场景设计具有不同辐射模式的人体天线,以及进行人体天线小型化宽带高效率方面的研究具有重要意义。本课题研究的体表天线在人体环境下均能获得稳定良好的性能,具体内容包括:1、小型化双频双模纽扣天线的设计与应用研究。本设计工作在两个频段,能够同时支持无线体域网的体表通信和体外通信。在低频段,天线基于PIFA基次模式获得了全向辐射的模式,有效覆盖了人体表面。在高频段,PIFA的高次模,结合地板的反射,形成了定向的边射模式,应用于体外通信。该设计以纽扣作为设计载体,可以直接集成于衣物,避免了柔性织物天线的褶皱和弯曲,能够获得稳定的性能。同时我们考察了天线辐射对人体的比吸收率特性(SAR),讨论了在符合电磁安全的前提下最大的输入功率。在此基础上,针对体表通信和体外通信两种场景,本文在统计意义下对不同部位不同位置摆放的纽扣天线进行了链路测量,总结了在不同情况下纽扣天线应用的链路损耗。另外,我们利用柔性织物作为地板进行了演进设计,提出了带有可弯曲地板的纽扣天线。2、应用于头戴式VR设备的宽带缝隙天线阵列。本设计采用宽带缝隙天线作为单元,进行四元组阵,获得锥形波束,在低剖面条件下获得了全向辐射模式。在维持宽带性能的前提下配合超材料表面,减小辐射后瓣,降低了人体组织对天线辐射的吸收作用,提高天线的辐射效率和增益。我们将天线集成于3D打印的VR模型中,讨论了天线实际的工作场景(包含人头模型)。实验结果表明该设计在实际工作环境中具有良好的性能。3、应用于体外通信的圆极化缝隙天线研究。本项工作设计了宽带圆极化缝隙天线,并且实现了圆极化天线与滤波功分器的融合设计。我们在馈电网络中等效嵌入滤波谐振结构,使得圆极化缝隙天线的边射增益具备带通滤波响应的特性。由于AMC反射结构的隔离与保护,缝隙天线均能稳定工作于人体表面,实现圆极化辐射性能。