生物遥测术分析粘性带天线

S.Hemalatha¹,T.Annalakshmi¹,P.G.Aishwarya²,S.Jayanthi²,B.Kaviya²

助理教授、ECE部门、新王子先生Bhavani Engg学院。&技术。印度钦奈
UG的学生,ECE、新王子先生Bhavani Engg学院。&技术。印度钦奈

文摘

本文演示了粘性贴片天线的设计无线医学遥测服务(WMTS)。天线结构类似创可贴的地带,可以放在人体组织。天线规格如反射系数、辐射模式,效率评估。获得设计天线的辐射效率是89%在自由空间和45.2%放在人体组织。背面辐射降低了放置半导体金属板低于地平面。检查天线用于WBAN技术。因此本文提出了天线的详细设计过程和减少SAR和提高效率。

关键字

凝聚力的补丁,无线区域网络(WBAN),无线医疗遥测技术服务(WMTS)。

介绍

(WBAN)连接的无线人体局域网独立节点(例如传感器和致动器)位于衣服,在一个人的身体或皮肤下[1]。网络通常扩展在整个人体和节点通过无线通信通道相连。WBAN提供了许多有前景的新应用领域的远程健康监控、家庭/医疗、医药、多媒体、体育和许多其他,所有的这一切使得利用无约束的自由运动WBAN提供。在医学领域,例如,一个病人可以配备无线传感器组成的身体区域网络,不断测量特定的生物功能,如温度、血压、心率、呼吸、心电图(ECG)等优势是病人不需要呆在床上,但可以自由移动穿过房间,甚至离开医院。这提高了病人的生活质量,减少医院的成本。此外,收集的数据长时间在病人的自然环境,提供更多有用的信息,允许更准确,有时甚至更快的诊断[1]。可穿戴设备,使天线设计特别困难。这是接近人体。人体是电磁波的损耗材料。这意味着身体将电场转化为热能; put another way, the body absorbs energy from electromagnetic waves. Consequently, when an antenna is placed near the body, the result is a large reduction of the antenna efficiency of your wearable antenna.

特定吸收率(SAR)是一种衡量的速度吸收的能量是人体暴露在一个无线电频率(RF)电磁场[7];尽管如此,它也可以指吸收其他形式的能量的组织,包括超声波。它被定义为能力吸收/组织和质量的单位是瓦特每千克(W /公斤)。的最小值SAR人体应该1.6 w / kg。

联邦通信委员会(FCC)[2]是美国政府的一个独立机构,由国会法令管理州际通信通过无线电,电视,电线,卫星和有线电视在所有50个州,哥伦比亚特区和美国领土。FCC作品实现六个目标比如宽带,competation光谱,媒体,publicsafety和国土安全。欧盟委员会也在现代化的过程本身。WMTS提供一种无干扰的频谱,防止拥挤在运转良好的industrial-science-medical (ISM)乐队。拟议中的天线设计为无线医疗监测系统操作在主1.429到1.4315 GHz的乐队。

天线结构

天线的规格

微带天线,也通常被称为补丁antennaR [3]。贴片天线可以直接印刷电路板。矩形贴片天线窄带——矩形微带天线的带宽通常是3%。其次,微带天线设计运行在1.429 - -1.432 ghz频率。天线由一块长方形和一个矩形环上的电路板底部与地面飞机和介质衬底特耐用RT5880介电常数为2.2(0.8毫米厚和损耗角正切的0.999)。

微带天线也可以从下面通过美联储调查。同轴电缆的外导体与地平面,中心导体是扩展到贴片天线。同轴提要引入了一个电感的饲料可能需要考虑如果高度h变大(波长的一个明显的分数)。此外,调查也将辐射,从而导致不良辐射方向。

天线的描述

微带天线的介质加载影响其辐射方向图和阻抗带宽。随着衬底介电常数的增加,天线带宽增加,减少天线的品质因数,因此降低了阻抗带宽。随着天线加载介质作为衬底,天线的长度减少随着基质的相对介电常数的增加。天线的谐振长度略短的电动“边缘领域”,增加天线的电长度。片的长度L控制共振频率。

给水管路用于激发通过直接或间接接触。雷竞技网页版有许多不同的方法喂养和四个最受欢迎的方法是微带线,同轴探针,孔径耦合和邻近耦合。

该天线由一方开口环形状的辐射单元美联储数据。绕组延长当前路径进而降低了结构大小没有显著的效率退化或干扰的辐射模式。武器是优化之间的分离距离至少达到5毫米回波损耗。值得一提的是,一个较小的分离导致了增加手臂进而降解之间的电容耦合阻抗匹配。开口环的磁单极子是由数据提要,增加制造简单的价值因为辐射单元和地平面印在同一衬底。天线结构是打印在38 mmX 25毫米聚酰亚胺薄膜聚酰亚胺衬底介电常数为3.4和0.002的损耗角正切。

特定的吸收速率

特定吸收率(SAR)是一种衡量的速度吸收的能量是人体暴露在一个无线电频率(RF)电磁场[7]。SAR是通常平均在整个身体,或在一个小样本体积(通常1 g或10 g的组织)。特别行政区的典型值约为1.6 w / kg。的SAR值提出了设计评估使用模拟软件,计算值约为0.65 w / kg现有系统。为了减少SAR值聚酰亚胺衬底放置在地平面减少叶背面和实现一个统一的场分布。这样的SAR值从0.65 w / kg3减少到0.16 w / kg3 1.4315 GHz [6]。

特征分析和辐射模式

辐射特性和性能

传统的矩形贴片天线的辐射效率约为78.6%。而现有系统在自由空间效率约为85.3%和44.7%时放置在人体组织幻影,与同轴饲料。因此提出系统的效率增加了89%的反应的大小S11诗句频率曲线清晰地解释了回波损耗。模拟结果显示了在1.429 ghz频率下降得到完全。

天线辐射模式或天线模式的数学函数的图形表示天线的辐射特性是空间坐标的函数,给定方向的辐射强度是单位立体角天线的辐射。模拟辐射特性的凝聚力得到如下的图。

答:同轴探针馈电

这是一种常见的饲料技术已经在现有系统进行。这里的外导体连接到地平面的内导体同轴连接器延伸通过介质衬底和补丁。内导体同轴电缆传输电力的条线槽的微带天线到地面飞机[5]。将饲料的位置很重要,为了有最好的与输入阻抗匹配。这是测量应用于(0毫米,9.2毫米)。它提供了窄带宽性能和很难设计厚衬底。因此该系统进行共面波导饲料的方法。

b .电流场的分布

天线周围的边缘领域可以帮助解释微带天线辐射。微带天线的边缘上的岸电加起来在阶段和生产微带天线的辐射[3]。因此微带天线的辐射只有来自边缘领域,这将有利的电压分布;因此,辐射产生由于电压而不是电流。因此贴片天线是一种电压散热器,辐射线天线相比,因为目前阶段增加,因此他们是“当前散热器”。

结论

提出柔性天线主要是平面的,特别是微带贴片天线,因为他们主要辐射垂直地平面结构和theirground平面有效的人体盾牌。平面微带天线的带宽和效率性能主要是由衬底介电常数和厚度。低介电常数降低了表面波损失与基质中的导波传播。因此,降低介电常数增加空间波,因此增加了天线的阻抗带宽。然而,这些被广泛使用在远程医疗应用程序减少了SAR和高辐射效率。

引用

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