李興紅，吉 人

(1. 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，四川 樂(lè)山 614007；2. 核工業(yè)西南物理研究院，四川 成都 610000；3. 峨眉旅游股份有限公司金頂索道分公司，四川 峨眉 614200)

1 前言

HBC技術(shù)以其功耗低、通信可靠、傳輸率高、數(shù)據(jù)安全性高等優(yōu)勢(shì)成為近年來(lái)人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一，它的出現(xiàn)讓人們重新定義了觸摸方式。在HBC中，人體自身被當(dāng)作信號(hào)傳輸?shù)闹饕獋鬏斀橘|(zhì)，即利用發(fā)射端和接收端之間的通信裝置進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。發(fā)射端一側(cè)的發(fā)射器信號(hào)不再通過(guò)天線，而是通過(guò)電極與人體進(jìn)行電耦合，同樣使用電極的接收器在另一側(cè)接收端接收信號(hào)，通常的工作頻率范圍100MHz>f>0.1MHz，以避免電磁干擾和減少信號(hào)輻射出人體。與現(xiàn)有的無(wú)線方法相比，HBC具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、可提供更好的通信安全性，并具有更高的頻譜效率等優(yōu)點(diǎn)。由于信號(hào)可以通過(guò)基帶數(shù)字和模擬低功率電路進(jìn)行處理，因此可以在低頻下消除射頻前端的電路損耗[1]。HBC耦合到人體可以通過(guò)電流和電容兩種方法，如圖1所示的手臂前端模型圖。在圖1(1)所示的電流耦合中，一對(duì)電極在發(fā)送端與人體皮膚接觸，并將信號(hào)耦合到人體，從而產(chǎn)生引起電流的差分信號(hào)，在接收端與皮膚接觸的另一對(duì)電極接收該信號(hào)。由于所有電極都在人體皮膚上，與外部大地沒(méi)有構(gòu)成回路，因此該方法不受外界環(huán)境影響，適合于可穿戴和可植入式設(shè)備，但它的數(shù)據(jù)的傳輸速率限制在收發(fā)端距離d<20cm和頻率f<1MHz的條件下；在圖1(2)所示的電容耦合中，發(fā)射器有一對(duì)電極，其中一個(gè)電極在人體皮膚上，而另一個(gè)電極在人體皮膚外側(cè)保持浮動(dòng)，此時(shí)發(fā)射器產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，并在體內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)，此電場(chǎng)被以同樣方式布置的接收器電極感應(yīng)。收發(fā)端在皮膚外側(cè)的浮動(dòng)電極通過(guò)空氣與地面形成回路，而與體膚接觸的電極形成信號(hào)的前向路徑。由于此方式存在外部路徑，意味著對(duì)外部環(huán)境比較敏感，因此只適用于弱耦合器件，但該方法具有更高的增益和相對(duì)較高的工作頻率范圍(100MHz>f>1MHz)，因此比圖1(1)的電流耦合具有更高的傳輸速率。本系統(tǒng)以電容耦合為基礎(chǔ)建立擴(kuò)展模型并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

圖1 人體手臂前端模型的HBC耦合方法

(1)手臂前端的電流耦合

(2)手臂前端的電容耦合

系統(tǒng)主要是要建立有助于收發(fā)器設(shè)計(jì)、滿足低功耗要求的模型，因此必須掌握HBC的信道特性，而且收發(fā)器的輸出功率和輸入靈敏度都與信道頻率響應(yīng)有關(guān)，在確定系統(tǒng)功耗中具有重要意義。HBC建模之所以受關(guān)注主要是由于測(cè)量結(jié)果取決于使用的方法以及在人體內(nèi)保持正確的通道路徑。文獻(xiàn)[2]提出基于皮膚阻抗和由皮膚細(xì)胞尺寸及電特性建立的HBC通道模型，但它沒(méi)有對(duì)返回路徑和泄漏電容進(jìn)行建模，因此信道模型并不完整；文獻(xiàn)[3]根據(jù)距離和頻率描述了路徑損耗所建立的HBC通道模型，分析中沒(méi)有明確地包含返回路徑通道，同時(shí)在測(cè)量中沒(méi)有進(jìn)行測(cè)試夾具的補(bǔ)償；文獻(xiàn)[4]根據(jù)不同人體結(jié)構(gòu)的三維有限元電磁(3D-FEM)仿真結(jié)果建立了HBC信道模型，模擬了前向和返回路徑，其中包括一些泄漏和間接信號(hào)路徑，但在測(cè)量設(shè)置中也沒(méi)有對(duì)夾具進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)也沒(méi)有對(duì)真實(shí)的HBC信道進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。以上文獻(xiàn)有些缺乏完整的通道模型，或者有些沒(méi)有對(duì)測(cè)試夾具的影響進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的測(cè)試，導(dǎo)致不同的模型結(jié)果，并不能完全描述信道測(cè)量結(jié)果。因此，系統(tǒng)在現(xiàn)有模型的基礎(chǔ)上提出擴(kuò)展模型，改進(jìn)利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了測(cè)試通道預(yù)測(cè)。系統(tǒng)中的HBC信道作為主信道劃分成內(nèi)部和外部?jī)刹糠?，這有利于信道識(shí)別和建模過(guò)程?；谥魍ǖ离娐凡考蜏y(cè)試夾具，在擴(kuò)展模型中對(duì)測(cè)量裝置及各組成部分進(jìn)行分析。最后，將擴(kuò)展模型的主信道模型和信道的實(shí)際特性結(jié)果進(jìn)行了比較，表明擴(kuò)展模型表達(dá)信道測(cè)量的能力。通過(guò)測(cè)試得出，在描述信道特性和實(shí)際的HBC信道預(yù)期衰減曲線時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮測(cè)試夾具的影響。

2 主通道建模

系統(tǒng)主通道的建模要考慮正確的主信道識(shí)別和測(cè)量設(shè)置對(duì)結(jié)果的影響這兩方面。在通道識(shí)別時(shí)，HBC通道作為主通道的基本部分，系統(tǒng)將容性HBC主通道分為內(nèi)、外兩部分，如圖2所示。內(nèi)部通道是信號(hào)電極之間穿過(guò)人體的直接路徑(圖中C5為信號(hào)電極與人體間的耦合電容)，根據(jù)人體組織的電特性建模。由于內(nèi)部通道不隨外界環(huán)境的變化而變化，只取決于在人體的收發(fā)傳輸距離，因此可以認(rèn)為是靜態(tài)的。外部通道是通過(guò)空氣在接地平面和收發(fā)器的接地電極之間的返回路徑(圖中C1為人體與大地之間的耦合，C2為收發(fā)器的接地電極與大地之間的耦合，C3為收發(fā)器接地電極之間的耦合，CR4為信號(hào)電極與接地電極之間的阻抗)，包括實(shí)際信道中可能作為信號(hào)從人體泄漏到電極或接地平面的替代信號(hào)路徑。收發(fā)器和人體之間的界面也是外部通道的一部分。外部通道主要取決于環(huán)境、與地面的距離、返回通道中物體的存在、電極以及電極與皮膚的接觸等。

圖2 手臂前端模型的主通道劃分

表達(dá)HBC信道的理想模型是等效電路模型，它比三維仿真模型能夠更直觀實(shí)用地表現(xiàn)信道響應(yīng)。圖3電路給出了容性主信道建模的基本組件，其中內(nèi)部通道由電容C0和電阻R0表示，外部通道由模擬電極間的電容CC、模擬電極間的阻抗CR4和RC4、模擬收發(fā)器接地電極與地間的耦合C2、模擬收發(fā)器接地電極間的耦合C3、每個(gè)單位長(zhǎng)度的人體耦合到外部接地的泄漏電容CL部件構(gòu)成。

圖3 容性HBC主通道電路模型

2.1 內(nèi)部通道建模

傳統(tǒng)的人體組織通道電路模型需要捕捉細(xì)胞膜的電容行為和細(xì)胞內(nèi)外液體傳導(dǎo)頻率，最簡(jiǎn)單的一個(gè)并聯(lián)的RC電路模型能夠表示組織的電頻率特性[5]，如圖4(1)虛框所示，其值取決于人體各組織的橫截面積、長(zhǎng)度和介電特性。為了表示組織的橫向和縱向信號(hào)的傳輸路徑，因此必須正確連接每個(gè)并聯(lián)RC電路并且建立成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。由于人體內(nèi)存在許多組織層，這樣就會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的電路網(wǎng)絡(luò)，為了避免這種復(fù)雜的表示，系統(tǒng)將人體分割成單位長(zhǎng)度的單元塊，利用3D-FEM模擬仿真，可以為每個(gè)單元塊提取單個(gè)RC塊。在主信道模型中，內(nèi)部信道通過(guò)手臂和軀干的單位長(zhǎng)度RC電路塊的級(jí)聯(lián)來(lái)建模，如圖4(2)和圖4(3)所示。

圖4 人體各組織單元塊的電路模型注：(1)內(nèi)部通道模型；(2)人體手臂(10cm)單元塊 ；(3)人體軀干(40cm)單元塊

圖4的三個(gè)圖中的電阻和電容構(gòu)成人體組織各部分復(fù)合作用的等效模型，由于身體的每段對(duì)地都會(huì)產(chǎn)生泄漏，因此單元塊中還包括泄漏電容CL。表1給出了各單元塊組成部件的數(shù)值[6]，該模型考慮了人體內(nèi)多個(gè)組織的共同作用，因此能夠更好地預(yù)測(cè)和表達(dá)內(nèi)部通道。此外，該模型能夠表示一般的體測(cè)，不需要改變組織參數(shù)來(lái)適應(yīng)不同的受試者，但該電路模型是在有限的頻率范圍內(nèi)有效(當(dāng)波長(zhǎng)接近人體尺寸，并且人體開(kāi)始輻射信號(hào)時(shí)，就不能再次出現(xiàn)高頻信號(hào))。

表1 人體各組織單元塊的部件值

2.2 外部通道建模

由圖3所示的外部通道的模型包括回路電容、與電極相關(guān)的模型以及人體到電極或接地的泄漏，所有部件的建模必須是在主通道的測(cè)試條件下進(jìn)行。在返回路徑上有三種電容需要建模，包括接地電極到接地平面間的耦合C2、接地電極間的直接交叉耦合C3、人體到接地平面的耦合CL。

系統(tǒng)將邊長(zhǎng)L=2cm及L=5cm、板間距離d1、距地距離h可變的兩個(gè)正方形銅電極分別進(jìn)行測(cè)試，其中C2的極板電容可以利用經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式估算[7]。當(dāng)兩個(gè)電極的L>h時(shí)，利用經(jīng)驗(yàn)估算得到的電容值與利用3D-FEM模擬半無(wú)限地平面上得到的電容值進(jìn)行比較，結(jié)果如圖5所示。從圖中可以看到，邊長(zhǎng)較大的接地電極具有較高的電容值，同時(shí)，對(duì)于邊長(zhǎng)較大的電極，估算電容的最大誤差約為20%，而對(duì)于邊長(zhǎng)較小的電極，估計(jì)的最大誤差約為16%，并且該誤差隨著h的增大而減小。盡管邊長(zhǎng)較大的電極有增加通道耦合的能力，但考慮到返回路徑中存在較低的阻抗，因此邊長(zhǎng)較小的電極更適合可穿戴，該尺寸的電極在距地平面h>50cm時(shí)，C2≈870fF，系統(tǒng)采用該尺寸的電極進(jìn)行測(cè)試。

圖5 C2的經(jīng)驗(yàn)估算與FEM模擬的比較

地電極到地平面間的耦合建模，但短距離收發(fā)器間的耦合也應(yīng)當(dāng)考慮，因?yàn)槭瞻l(fā)器的接地電極間通過(guò)空氣有直接交叉耦合C3。當(dāng)收發(fā)器接地電極C3的水平傳輸距離150cm>d>5cm，距面高度h≈75cm時(shí)，C3對(duì)信道響應(yīng)仍然不可忽視，并且收發(fā)器電極間距大于5cm時(shí)，從圖6得到C3

圖6 收發(fā)器的接地電極間的不同距離下對(duì)應(yīng)的C3值

在容性HBC通道中，每個(gè)收發(fā)器各使用一對(duì)電極，電極對(duì)由與皮膚接觸的信號(hào)電極和保持漂浮形成空氣返回路徑的接地電極組成，系統(tǒng)對(duì)與這些電極相關(guān)的信號(hào)-接地對(duì)阻抗、每個(gè)單獨(dú)的電極阻抗和電極-體膚阻抗進(jìn)行建模，如圖7所示。對(duì)于信號(hào)-接地對(duì)阻抗取決于電極的排列，圖7中的電極對(duì)由電介質(zhì)分開(kāi)且垂直排列，即在電極之間產(chǎn)生一個(gè)電容CC，該電容可以被建模為一個(gè)普通的平行板電容器，對(duì)于邊長(zhǎng)2cm、電介質(zhì)厚0.15cm的銅電極，電容CC≈11.3pf(容值取決于電極的材料和類型)；對(duì)于與體膚接觸的信號(hào)電極，模型取決于電極的類型，而不同電極類型的通道增益變化不大，因此，一個(gè)基本的電極-體膚模型可以通過(guò)以下原則建立：由于電極的導(dǎo)電特性，可以看作平行板電容器的一個(gè)板，另一個(gè)板是由表皮下更具導(dǎo)電性的體組織形成，該組織能有效地充當(dāng)電介質(zhì)，這種結(jié)構(gòu)在電極-體膚界面形成一個(gè)有損耗的電容。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電極-體膚界面阻抗的測(cè)量顯示，其阻抗值隨頻率的降低而降低，顯示出預(yù)期的容性。因此，電極-體膚阻抗的可以等效為CR4和RC4的并聯(lián)，它能夠模擬皮膚電導(dǎo)。

圖7 信號(hào)-接地對(duì)阻抗(CC)和電極-體膚阻抗(CR4∥RC4)模型

系統(tǒng)基于圖2和圖3所示的主通道模型，對(duì)收發(fā)器電極之間的不同傳輸距離d，以及每只手臂和40cm軀干的總體長(zhǎng)70cm進(jìn)行了響應(yīng)模擬(使用表1數(shù)值)，結(jié)果如圖8所示。圖中的信道模型顯示出由于返回路徑中的接地耦合電容C2而產(chǎn)生的高通曲線。低頻時(shí)，接地電極之間的直接耦合電容C3為人體的不同傳輸距離提供不同的增益，而隨著頻率的增加，組織阻抗的重要性增加，即增益對(duì)傳輸距離依賴性的提高。

圖8 主信道模型在不同d下的響應(yīng)模擬

3 擴(kuò)展模型

若忽略測(cè)試夾具的影響，則圖8就是預(yù)期的通道響應(yīng)，但由于實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)HBC通道的影響很大，同時(shí)由于信道的動(dòng)態(tài)特性，隨著頻率的增加和波長(zhǎng)接近人體的尺寸，就會(huì)有更多的輻射信號(hào)泄漏，因此必須對(duì)該模型進(jìn)行擴(kuò)展以獲得從實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)備上的通道測(cè)量結(jié)果。

3.1 測(cè)試裝置

系統(tǒng)的測(cè)試裝置主要分為三部分：夾具1和夾具2部分定義了主通道的外部部件，被測(cè)設(shè)備部分定義了主通道的外部和內(nèi)部部件，如圖9所示，1為同軸電纜。測(cè)試裝置利用一個(gè)雙端口向量網(wǎng)絡(luò)分析儀(300kHz～8GHz)進(jìn)行。圖中的巴倫模型是將主通道接地和分析儀VN端口(是內(nèi)部連接的)的接地解耦所需的模型，否則將繞過(guò)外部信道中的浮動(dòng)返回路徑。信號(hào)通過(guò)1合適的電極輸入人體。在設(shè)置中，除了利用巴倫模型VN端口的接地外，另外的干擾是電纜和電極之間的過(guò)渡，以及巴倫變壓器本身。

圖9 擴(kuò)展模型的特性測(cè)試裝置

系統(tǒng)首先對(duì)同軸電纜和電極間的過(guò)渡進(jìn)行建模，以表達(dá)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。電纜的衰減和相位偏差可以用傳輸電纜模型進(jìn)行測(cè)量和表達(dá)，同軸電纜到電極的過(guò)渡類似于同軸電纜到PCB的過(guò)渡，基本模型如圖10，由于電纜是焊接在沒(méi)有連接器的電極上，因此無(wú)法提取實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，而過(guò)渡電感近似為長(zhǎng)1cm、直徑0.1cm的電感L=6nH。電容C與巴倫分布電容平行出現(xiàn)，并與之合并。

圖10 同軸電纜到電極的過(guò)渡模型

系統(tǒng)接著對(duì)巴倫平衡變壓器進(jìn)行建模。巴倫變壓器對(duì)HBC信道響應(yīng)的影響至今還沒(méi)有合適的解決方案，只是考慮了它的插入損耗并通過(guò)校準(zhǔn)消除，而巴倫變壓器繞組間電容C6在初級(jí)和次級(jí)繞組之間創(chuàng)建的路徑破壞了其隔離性能，導(dǎo)致直接通過(guò)VN內(nèi)部接地在收發(fā)器間形成額外的信號(hào)路徑，從而提高信道增益，并且巴倫的繞組分布電容C7對(duì)初級(jí)和次級(jí)繞組也會(huì)造成影響，如圖11所示，因此模型分別與漏磁電感L6、L7以及漏感串聯(lián)電阻R6有關(guān)，會(huì)對(duì)信道的頻率分布造成干擾。

圖11 巴倫變壓器模型

這些部件不容易通過(guò)分析估算獲取，但可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)提取[8]并歸入模型中：當(dāng)次級(jí)繞組短路時(shí)，電感L6及其串聯(lián)電阻R6可以通過(guò)初級(jí)繞組的阻抗測(cè)量得到；當(dāng)次級(jí)繞組開(kāi)路時(shí)，電感L7和電容C7(在高頻下，開(kāi)路阻抗發(fā)生共振并變成容性)可以通過(guò)測(cè)量初級(jí)阻抗測(cè)量得到；當(dāng)初級(jí)繞組和次級(jí)繞組均短路時(shí)，電感C6可以通過(guò)測(cè)量其之間的阻抗得到。表2給出了兩種類型的巴倫變壓器的結(jié)果。

表2 實(shí)驗(yàn)獲取的巴倫變壓器模型部件值

3.2 模型分析

系統(tǒng)確定了主通道和測(cè)試夾具的影響，接著將其組合模型包含在擴(kuò)展通道模型中，如圖12所示。

圖12 HBC信道的擴(kuò)展模型(包括主信道、夾具模型)

系統(tǒng)利用所建的擴(kuò)展模型測(cè)試其信道響應(yīng)，其結(jié)果隨頻率和傳輸距離變化過(guò)程如圖13所示。為了形成對(duì)比，圖中將圖8的主信道的響應(yīng)也包括其中。巴倫1包含長(zhǎng)約為70cm電纜、邊長(zhǎng)2cm銅接地電極和信號(hào)電極。由擴(kuò)展模型的電路分析表明，主通道外部的耦合電容C2和夾具部分的繞組間電容C6控制通道的低頻響應(yīng)，即控制信號(hào)的衰減。由于C6的影響，即使在短距離內(nèi)C3電極的交叉電容也可以忽略不計(jì)。隨著頻率的增加，與這些部件相關(guān)的阻抗會(huì)大幅地下降，接近信道內(nèi)在部分的阻抗并增加增益。因此，必須考慮其綜合影響，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在人體的傳輸距離開(kāi)始影響信號(hào)的增益在3MHz左右。此時(shí)，如果在擴(kuò)展模型中忽略其它分量，信道將成為高通濾波器。而并聯(lián)電容CC、C和C7及串聯(lián)電感L6和L的組合作用控制了截止頻率，使信道具有帶通特性。漏感串聯(lián)電阻R6控制帶通曲線的衰減。漏感L7只對(duì)低頻響應(yīng)有影響，但其影響被C6和C2削除。

圖13 不同d下巴倫1的主信道模型與擴(kuò)展模型的響應(yīng)

從圖13的對(duì)比中可以看到，圖3的主通道響應(yīng)，在30MHz以下的低通頻率范圍內(nèi)，主信道模型的增益比擴(kuò)展模型的增益低約42dB，并且只有內(nèi)部路徑繼續(xù)在高頻控制信號(hào)產(chǎn)生增益，信道在測(cè)試頻率范圍內(nèi)響應(yīng)為高通濾波器。從圖中還可以看出在不同傳輸距離下，擴(kuò)展信道模型的信號(hào)增益在低頻(3MHz以下)下與距離無(wú)關(guān)，但與主信道模型有關(guān)，這是因?yàn)镃3模擬了接地電極之間的直接耦合；當(dāng)夾具通過(guò)C6向通道中注入大量電容時(shí)，其低頻時(shí)并不重要，但若忽略?shī)A具，就變得重要了；在較高的頻率下，兩種模型的衰減都隨著距離的增加而增加。

4 擴(kuò)展模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

系統(tǒng)將擴(kuò)展模型的仿真響應(yīng)與實(shí)際的通道測(cè)量進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證擴(kuò)展模型會(huì)極大地改變通道響應(yīng)。系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的條件與建立外部通道模型部分一樣，利用實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)試巴倫1和巴倫2在不同傳輸距離下的信道響應(yīng)，如圖14所示。從圖中可以看出，兩組數(shù)據(jù)幾乎具有相同的響應(yīng)結(jié)果，即信道增益類似一個(gè)帶通濾波器，信道在5MHz以下的增益與傳輸距離幾乎無(wú)關(guān)，在27MHz時(shí)，巴倫1的峰值增益為-13dB，在42MHz時(shí)，巴倫2的峰值增益為-16dB，兩者的傳輸距離均為15cm，而增益的差異是由于使用不同的巴倫。信道在25MHz以下時(shí)，增益的差異可達(dá)15dB。巴侖2與巴侖1的情況一樣。

圖14 不同d下巴侖1和巴侖2的實(shí)驗(yàn)測(cè)試信道響應(yīng)

通過(guò)對(duì)比圖13和圖14測(cè)試結(jié)果可以看出，擴(kuò)展模型的仿真和實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果顯示了相同的趨勢(shì)，響應(yīng)與頻率分布都保持了很好的一致性，巴侖1在70MHz以下時(shí)的信道增益差異約為2dB，在70MHz時(shí)的信號(hào)增益差異約4dB，即擴(kuò)展模型提供了高達(dá)70MHz良好的實(shí)驗(yàn)相關(guān)性。

為了驗(yàn)證模型對(duì)不同受試者特征變化的穩(wěn)定性，系統(tǒng)利用擴(kuò)展模型的預(yù)測(cè)，測(cè)試了兩個(gè)不同受試者(1號(hào)受試者：177cm，68kg；2號(hào)受試者：178cm，83kg)的信道頻率響應(yīng)，如圖15所示。測(cè)試裝置利用巴侖1，傳輸距離30cm。從測(cè)試結(jié)果可以看出，60MHz以下的兩個(gè)受試者的帶通曲線和峰值頻率在信道衰減方面的差異極小，可以忽略。擴(kuò)展模型與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)保持較好的一致性，準(zhǔn)確地呈現(xiàn)了70MHz以下的頻率分布和衰減率。

圖15 不同的受試者的實(shí)測(cè)和擴(kuò)展模型測(cè)試對(duì)比

5 結(jié)論

系統(tǒng)通過(guò)建立一個(gè)通用的信道模型，目的是有效地表達(dá)信道特性。系統(tǒng)在進(jìn)行信道建模中發(fā)現(xiàn)，由于忽略測(cè)試夾具對(duì)通道響應(yīng)的影響，因此利用通道電路、電磁方程或其它類型的模型來(lái)表達(dá)HBC信道模型與主信道模型本身無(wú)關(guān)?；诖耍到y(tǒng)將主HBC通道分為內(nèi)、外部通道兩部分，方便使用電路對(duì)其中的基本信道組件進(jìn)行識(shí)別和建模，這提供了對(duì)預(yù)期主信道建模的方向。

通常，夾具校準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致通道特性中忽略一些重要的影響，如同軸電纜與裝置其它部分之間的過(guò)渡，或使用接地設(shè)備時(shí)存在的對(duì)信道返回路徑很重要的巴侖效應(yīng)，這些不能通過(guò)單純地校準(zhǔn)來(lái)完成。于是系統(tǒng)設(shè)置了一套通道的特性測(cè)量裝置，并對(duì)其各部分進(jìn)行分析和建模，利用原有的通道模型并將測(cè)試夾具歸入模型進(jìn)行擴(kuò)展，根據(jù)通道測(cè)量值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)展模型在信道增益和頻率特性方面取得了良好的效果，頻率在70MHz以下的信道增益差異約為2dB。在30MHz以下的低通頻率范圍內(nèi)，主信道模型的增益比擴(kuò)展模型的增益低約42dB，表明測(cè)試夾具對(duì)信道特性影響很大。由于擴(kuò)展模型是主通道中存在組件的表達(dá)，因此，擴(kuò)展模型有助于正確描述信道的特性測(cè)量，并為更好地取得與信道響應(yīng)相關(guān)的物理機(jī)制提供了有利的工具。