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研究生:姚伯尹
研究生(外文):Po-Ying Yao
論文名稱:新的雙頻天線應用於穿戴式重發器
論文名稱(外文):A Novel Dual Band Antenna for Wearable Repeaters
指導教授:林根煌林根煌引用關係
指導教授(外文):Ken-Huang Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:電機工程學系研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2018
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:60
中文關鍵詞:濾波器穿戴式天線共面波導倒F天線螺旋天線高阻抗面識別標籤系統
外文關鍵詞:filterRFID systemcoplanar waveguidewearable antennaspiral antennahigh impedance surfaceinverted F antenna
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許多的疾病需要長期監控血液濃度和葡萄糖濃度來了解病情的嚴重性,一種新的概念為結合射頻識別系統(RFID system)和重發器(repeater)做長期監控健康的應用,將標籤(tag)植入人體作為收集人體生理資訊的裝置,放置在室內空間的讀取器(reader)作為讀取標籤的裝置。由於人體為一個有損導體,訊號從體內標籤傳播到讀取器時相當微弱,才能防止人體特定吸收率SAR (Specific Absorption Rate)不超過標準值,標籤上的天線常會有低效率且低增益的缺點,因此限制了標籤和讀取器間的有效距離,為了改善此缺點,可加上一個穿戴式重發器作為體內訊號接收裝置,再將此訊號放大並傳送訊號到外部讀取器。重發器之天線操作在MICS band時的場型需指向體內,接收標籤訊號,操作在ISM band的場型需指向體外,傳播訊號至讀取器。
目前提出一種新的設計概念可分開控制高頻和低頻的輻射場型達成高低頻場型切換,ISM band峰值增益均高於參考文獻且落實低姿態的好處。


關鍵字: 高阻抗面、倒F天線、螺旋天線、濾波器、穿戴式天線、共面波導、識別標籤系統
Many diseases need long-term monitoring blood concentration and glucose concentration to ensure human health. A new concept combines RFID system with repeater to monitor human health.
A RFID tag is implanted in a human body to collect physiological data. A reader is placed at the indoor environment to read data from the tag. Implanted devices must obey the SAR standard to ensure human health. Human body is a lossy conductor and the body will reduce tag’s antenna efficiency and gain. When the physiological data transmits from human body to reader directly, it suffers limited distance between tag and reader. To enlarge the effective distance between tag and reader, a wearable repeater is added to collect physiological data and amplifies the physiological data.
Antennas on the repeater operate in dual bands. The lower band radiator radiates toward the body to collect signal from the tag. The upper band radiator radiates toward the reader instead.
This thesis proposes a new design concept. This concept allows the control of the radiation patterns in the two bands separately. The ISM band peak gain of the antenna proposed in this thesis is higher than those in all reference and the antenna achieves low profile.


keywords: high impedance surface, inverted F antenna, spiral antenna, filter, wearable antenna, coplanar waveguide, RFID system
誌謝•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••ⅰ
中文摘要••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••ⅱ
Abstract•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••ⅲ
圖次•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••vi
表次••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••x
1 序論••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.1研究背景與動機••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.2研究方法•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••13
1.3論文大綱•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••13
2.雙頻天線設計••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14
2.1共面波導和MICS band輻射體設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••14
2.2低通濾波器和ISM band輻射體設計••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••16
2.3高低頻輻射體分離•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
3. 高阻抗面設計••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20
3.1高阻抗面簡介•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20
3.2 I型高阻抗面設計••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••21
3.3 I型高阻抗面結合雙頻天線•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••23
4. 天線放在人體模型模擬和量測••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••30
4.1人體模型簡介和模擬••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••30
4.2天線放在人體模型模擬與量測•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••31
5. 結論•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42
參考文獻••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
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