A Wideband Flexible Waterproof Antenna for Internet of Underground Things: Design, Characterization, and Field Validation
Nikolay Todorov Atanasov · Blagovest Nikolaev Atanasov · Gabriela Lachezarova Atanasova
设计并验证了一款用于地下物联网的宽带柔性防水天线。
采用数值仿真与实验测试，在不同含水率土壤中评估天线性能。
在10%-20%含水率下带宽0.6-1.8GHz，埋土两个月阻抗响应稳定。
可探索天线辐射效率随土壤含水率下降的补偿机制，或结合土壤传感节点做长期田间组网验证。
面向地下物联网的柔性防水天线设计与田间验证，方法新颖、数据扎实，对精准农业无线感知有参考价值，但属细分技术进展，公共影响有限。
地下物联网（Internet of Underground Things, IoUT）被视为一项可能彻底改变土壤管理的新技术，通过可靠且具有韧性的无线连接提升灌溉效率、土壤与植物健康以及食品安全。在精准农业中快速部署IoUT需要专为土壤环境运行而设计的柔性防水天线。本研究提出了一种防水柔性天线的设计与表征方法，使天线在不同重量含水率（gravimetric water content, GWC）的土壤中保持稳健性能。应用该方法，设计并制作了一款宽带防水柔性天线。在不同GWC的土壤中对其参数与特性进行了数值仿真与实验评估，以确定其用于IoUT应用的适用性。在10%至20%的GWC范围内（该范围最有利于维持植物健康与水分利用），天线在868 MHz处展现出0.6至1.8 GHz的宽带宽（|S11| < −10 dB）以及3.56%至0.15%的辐射效率。在自由空间、干沙和花园土壤中获得的实验结果与仿真预测吻合良好，表明所提出的天线适用于IoUT应用。现场验证表明，天线原型在土壤中运行两个月后仍保持其阻抗响应，表明在所评估时段内性能稳定。