柔性可穿戴電子是生物醫(yi)學領域的研究熱(re)點(dian)，而能夠貼(tie)合皮膚(fu)的柔性天線是(shi)其關(guan)鍵部件(jian)，柔性天線可用於貼附在人體皮膚外(wai)表(biao)麵的電子設備與個人(ren)無線終端(duan)之間的通信(xin)。隨(sui)著5G技術的到(dao)來(lai)，無線通(tong)信技術的快速(su)發展，以及可穿戴設備在日常生活中的應用越(yue)來越廣泛(fan)，基於天線結構和小(xiao)型(xing)傳感器的無線通信係統 的要(yao)求越來越高(gao)。電子器(qi)件的發展正(zheng)朝著微型化、便(bian)攜化、智能化的方向發展，尤其(qi)是在可穿戴(dai)電子領域。因此，為了滿(man)足通信和信息技術的發展需求，對移動(dong)和柔性天線的研究越來越受到人們的關注(zhu)。最(zui)近關於柔性天線的研究主(zhu)要集(ji)中在天線結構(gou)設計和柔性天線的製造(zao)方法上。本文(wen)旨(zhi)在探索(suo)一種基於噴墨技術的創(chuang)新天線設計，通過結合分(fen)形(xing)天線和蜿蜒天線的優點，實現超(chao)寬帶特性，同時避免了傳統(tong)微帶天線的體積和厚度(du)限製。

為了實現這一目標，研究采用聚酰(xian)亞胺薄(bao)膜（厚0.05mm）作為天線的柔性基材，銀塗層作為輻射(she)導(dao)體。通過(guo)HFSS仿(fang)真優(you)化了天線的結構參數，使用MicroFab的Jetlab Ⅱ噴墨打印係統將天線結構直(zhi)接打印在柔性基材上，天線結(jie)構及模(mo)型如圖(tu)1所(suo)示。

噴墨打印銀納米粒(li)子後，天線在250℃下(xia)燒(shao)結2小時，進行退火並去除(chu)墨水中的有機(ji)溶劑(ji)。印刷電極的厚度約(yue)為800-1000nm。

▲ 圖1 圖1 天線結構和模型。（A）天線配置(zhi)（總長(zhang)度L=30 mm，總(zong)寬度W=30 mm，基材厚度h= 0.05mm）。（B）三(san)層矩(ju)形模體(ti)。（C）橫(heng)向彎曲模態。（D）縱向彎曲模態(tai)。

噴墨打印銀(yin)納(na)米粒子後，天線在250℃下燒結2小時，進行退火並去(qu)除墨水中的有機溶劑。印刷電極的厚(hou)度約為800-1000nm。

▲ 圖2 天線處(chu)理(li)和測(ce)量(liang)設置。（A，B）基於噴墨打印的天線。（C）天線與SMA端口(kou)連(lian)接(jie)。（D）平麵狀態下的天線。（E）縱向彎曲狀(zhuang)態下的天線。（F）橫向彎曲狀態下的天線。（G）人體和天線效應測量裝(zhuang)置。

實驗(yan)結果顯示，所設計和製備的天線具有出色的性能參數。中心(xin)頻率為2.5GHz，諧振點回波損耗為-32dB，天線的-10dB截止間(jian)隔下限(xian)頻率fL約為2GHz，上限頻率fH約為2.85GHz。絕(jue)對帶寬約為850MHz，這(zhe)與研究團隊(dui)的仿真(zhen)結果相(xiang)一致(zhi)。這表明所設計的天線具有良好(hao)的抗(kang)幹(gan)擾能力，並且(qie)能在寬頻帶範圍內實現可靠(kao)的信號(hao)傳輸。

▲ 圖3 天線性能的測量結果。（A）S11天線仿真與(yu)測試(shi)的比(bi)較。（B）S11天線橫向彎曲情況圖。（C）S11天線縱向彎曲情況(kuang)圖。（D）S11人體和天線效(xiao)應情況圖。

傳統的天線製備方法往(wang)往需要昂貴的設備和複(fu)雜的工序(xu)，而(er)噴墨打印技術可以將天線結構直接打印在柔性基材上，大大降低了製備的成本和複雜度。製備結構精確，提(ti)高了天線的性能和可靠性。

在該研究中，研究團隊利用噴墨打印技術實現了可彎曲天線的設(she)計(ji)，為可穿戴設備和5G通信提供(gong)了一種有效的解決方案。通過結合分形天線和蛇形天線的優點，實現了超寬帶特性，同(tong)時避免傳統微帶天線的厚度和體積問題。噴墨打印技術的應用為天線製備提供了低(di)成本、高效率的新(xin)途徑(jing)，且可在柔性材料上直接打印精確(que)的天線結構，實現了可彎曲性能。這不僅(jin)使天線在可穿戴設備領域(yu)應用更加靈活，還(hai)提供了在高密度通信環(huan)境(jing)下表現出色的抗幹擾能力。該研究的成果(guo)展示了噴墨打印技術在天線設計與製備中的創新性和優點，預示(shi)著(zhu)可彎曲天線在未(wei)來的應用前景(jing)中的潛(qian)力。