近年來(lái)，隨著醫(yī)療保健、體育、執(zhí)法、娛樂(lè)等領(lǐng)域?qū)嶋H需求的增長(zhǎng)和潛在應(yīng)用前景的看好，人們對(duì)可穿戴無(wú)線設(shè)備的興趣不斷提升。舉例來(lái)說(shuō)，美國(guó)國(guó)防部正在開(kāi)展一項(xiàng)關(guān)于士兵可穿戴無(wú)線設(shè)備的研究，該設(shè)備能幫助醫(yī)療人員檢測(cè)士兵的生命體征，收集有關(guān)醫(yī)學(xué)信息?？纱┐鳠o(wú)線設(shè)備的開(kāi)發(fā)也能檢測(cè)和記錄運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)情況，包括跑步速度以及步數(shù)等。無(wú)論什么應(yīng)用，貼近人體的無(wú)線設(shè)備都面臨一系列主要的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。設(shè)備輻射必須保持在較低水平，避免對(duì)人體構(gòu)成健康威脅。設(shè)備功耗、尺寸、長(zhǎng)寬比和重量同時(shí)也要實(shí)現(xiàn)優(yōu)化以適合穿戴。同時(shí)設(shè)備還要確保能夠發(fā)送足夠功率的信號(hào)，以發(fā)送到正確的位置，從而被目標(biāo)設(shè)備很好地接收，同時(shí)要考慮到人體本身可能會(huì)吸收大部分信號(hào)的問(wèn)題。系統(tǒng)建模 Synapse Product Development為業(yè)界領(lǐng)先的消費(fèi)電子和生命科學(xué)企業(yè)，解決從概念到制造的有關(guān)工程難題。該公司的一大專(zhuān)長(zhǎng)在于開(kāi)發(fā)可穿戴無(wú)線設(shè)備，滿足各種應(yīng)用的需求。天線設(shè)計(jì)往往是這種設(shè)備的一大挑戰(zhàn)，因?yàn)樯眢w會(huì)吸收很多能量。 Synapse采用ANSYS HFSS 3-D全波電磁（EM）仿真器和ANSYS人體模型來(lái)評(píng)估各種天線設(shè)計(jì)的性能，進(jìn)行完整的系統(tǒng)建模，包括無(wú)線設(shè)備、天線以及它們與人體的相互作用。由于無(wú)需構(gòu)建物理原型就可評(píng)估設(shè)計(jì)，這能夠幫助Synapse工程師將天線性能比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念提高五倍之多。

　　ANSYS HFSS仿真輸出顯示足部和地面吸收的功率

　　天線設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是發(fā)射器到接收器的功率傳輸。偶極子天線是很好的性能參考，能提供出色的幾何結(jié)構(gòu)，優(yōu)化天線的功率傳輸。就FR4印刷電路板制成的2.45 GHz天線而言，波長(zhǎng)為60毫米，因此偶極子的總長(zhǎng)度應(yīng)為30毫米。這對(duì)于大多數(shù)可穿戴無(wú)線設(shè)備來(lái)說(shuō)都太長(zhǎng)了。因此電氣工程師要設(shè)計(jì)更小型化的天線，其性能則要與偶極天線盡可能類(lèi)似。舉例來(lái)說(shuō)，工程師嘗試將天線的輻射阻抗匹配于收發(fā)器的最佳負(fù)載阻抗。輻射阻抗是指天線輻射電磁波導(dǎo)致的天線饋點(diǎn)阻抗?？纱┐鳠o(wú)線設(shè)備所需的天線幾何結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此很難采用傳統(tǒng)的加工后測(cè)試的設(shè)計(jì)流程在合理時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建出可接受的設(shè)計(jì)方案來(lái)。面對(duì)這個(gè)問(wèn)題以及許多其它困難的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，Synapse工程師評(píng)估了許多不同的仿真產(chǎn)品。而ANSYS解決方案幾乎能滿足他們所有的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)要求，包括電路、電磁、機(jī)械和熱仿真等。ANSYS軟件支持自動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，以同時(shí)優(yōu)化多學(xué)科和多領(lǐng)域的產(chǎn)品。Synapse的管理層認(rèn)為，從統(tǒng)一的廠商采購(gòu)所有仿真工具最有利，這樣所有問(wèn)題和培訓(xùn)需求都能得到統(tǒng)一解決。