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人体通信信号传输方式与特性研究

作　者: 代鸿文
导　师: 沈海斌
学　校: 浙江大学
专　业: 电路与系统
关键词: 人体通信多层结构组织模型表面波衰减常数
分类号: R318.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 189次
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内容摘要

便携式消费电子产品和医疗卫生保健市场的迅速发展,推动着新兴信息技术的变革。人体通信技术以人体作为数据传输通道,为便携式电子设备建立起无线网络,降低了监测系统的复杂度,具有新的历史意义以及广阔的应用前景。本文首先回顾了人体通信技术在国内外的研究现状,对比了人体通信中信号的三种耦合方式,详细分析了人体通信研究使用的组织结构模型和通信信道模型。在此基础上,本文建立了更为贴近实际的多层组织结构人体通信系统模型,从电磁场与人体相互作用的角度探讨了人体通信的信号传输机制和特性。通过仿真实验,本文分析了人体通信信道在不同方向上的信号衰减率,获取了人体通信的最佳通信频段,并对人体通信的其他影响因素,如收发器与人体表面的间距、电极尺寸、电极间距等进行了分析,为人体通信技术的进一步发展提供指导依据。仿真结果表明,在人体通信中,电磁波信号在人体表面的传播具有表面波的特征,沿人体表面,场强衰减缓慢,远离人体表面,场强衰减迅速；电场在平行和垂直于人体表面的方向上具有不同的衰减常数,垂直于人体表面的场强分量强于平行分量；在0～1000MHz的频率范围内,500～600MHz是最佳的人体通信频段；在收发器与人体表面相隔一定距离的情况下,同样可以实现良好的通信,信号传输主要集中在人体表面5mm的距离范围内；设计的收发器应适于接收垂直于人体表面的电场分量,考虑到随收发器和人体表面之间距离的增加,信号损耗增大,需考虑改进收发器结构以提高信号接收效率。

全文目录

致谢  5-7
摘要  7-8
Abstract  8-9
目录  9-11
图索引  11-13
表索引  13-14
1 绪论  14-22
  1.1 课题的研究背景及意义  14-15
  1.2 课题在国内外的研究现状  15-20
  1.3 论文的主要研究内容和结构安排  20-22
2 人体通信与无线体域网  22-31
  2.1 无线体域网简介  22-24
  2.2 短距离无线通信技术分析对比  24-26
  2.3 人体通信信号耦合方式  26-31
    2.3.1 电流耦合  26-27
    2.3.2 静电场耦合  27-28
    2.3.3 电磁波耦合  28-31
3 仿真系统模型建立  31-44
  3.1 仿真环境介绍  31-33
  3.2 仿真系统模型  33-44
    3.2.1 人体手臂模型  33-42
    3.2.2 信号收发系统  42-44
4 仿真实验与结果分析  44-58
  4.1 电场分布  45-46
  4.2 衰减曲线  46-48
  4.3 衰减常数  48-50
  4.4 频率对人体通信的影响  50-51
  4.5 有/无手臂时的信号接收情况  51-52
  4.6 收发器与人体表面距离对人体通信的影响  52-53
  4.7 收发器结构对人体通信的影响  53-55
  4.8 挡板对人体通信的影响  55-57
  4.9 收发器间距对人体通信的影响  57-58
5 结论与展望  58-60
参考文献  60-63
作者简介  63
作者攻读硕士学位期间发表的论文和专利  63

人体通信信号传输方式与特性研究

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