Design and analysis of wearable antennas for use in wireless biomedical telemetry systems
Kablosuz biyomedikal telemetri sistemlerinde kullanım için giyilebilir antenlerin tasarımı ve analizi
- Tez No: 717890
- Danışmanlar: PROF. DR. ERGUN ERÇELEBİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gaziantep Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Devreler ve Sistemler Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Bu tez, taşınabilir uygulamalar için bir fraktal baskılı devre anten yapısının tasarımını sunmaktadır. Önerilen anten için esnek bir poliamid substrat üzerine değiştirilmiş bir Hilbert yaması basılmıştır.Önerilen anten performansını iyileştirmek için sayısal analize dayalı parametrik bir araştırma kullanılmıştır. Deneysel bulgular, önerilen anten (CST MW) için Computer Simulation Technology Microwave Studio'ya dayalı ticari bir yazılım paketinden elde edilen simüle edilmiş sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Deneysel ve simüle edilmiş bulguların oldukça benzer olduğu bulunmuştur. Önerilen anten tasarımı, UHF ve ISM taşınabilir sistemlerin frekans aralıklarıyla uyumlu olarak belirlenmiştir. Anten, sırasıyla yaklaşık 3.1 dBi ve 7 dBi ortalama kazanç ile 0.8 GHz ila 1 GHz ve 2.3 GHz ila 2.6 GHz arasında iki bant genişliği göstermektedir. Anten performansları analitik ve sayısal simülasyonlara dayalı olarak yürütülmektedir. Üretilen prototip performansları, simüle edilen sonuçlarla mükemmel bir uyum göstermek için deneysel olarak ölçülmüştür. Son olarak, önerilen anten frekansı rezonansının ve bant genişliğinin insan vücuduna yakın monte edildiğinde önemsiz şekilde etkilendiği bulunmuştur; bu nedenle biyomedikal uygulamalarda kullanım için mükemmel bir aday olacaktır. Önerilen anten, BAN ve ISM frekans bantları çevresinde çeşitli rezonanslar göstermektedir. Önerilen anten, kısa ve orta kablosuz iletişim sistemleri için sırasıyla 403 MHz, 433 MH, 611Mz, 912 MHz ve 2.45 GHz'de sırasıyla 1 dBi, 1.24 dBi, 1.48 dBi, 2.05 dBi ve 4.11 dBi civarında uygun bir kazanç göstermektedir. Anten, bir polimer substrat üzerine gümüş nanoparçacık mürekkebi kullanılarak basılmıştır. Anten boyutu, farklı minyatür kablosuz biyomedikal cihazlara uyacak şekilde 20 × 10 mm2 'ye düşürülmüştür. Üretilen prototip insan vücudu üzerinde deneysel olarak test edilmiştir. Bu tasarımdaki ana yenilik, yama kenarlarından gelen yüzey dalgasını bastırarak, insan vücuduna eklendiğinde insan vücuduna doğru geri radyasyonu önemli ölçüde azaltmasını sağlamaktır. Önerilen anten, spesifik absorpsiyon oranını (SAR) belirlemek için insan kafasına yerleştirilmiştir. Her durumda, önerilen antenin insan vücudu üzerinde düşük SAR etkileri gösterdiği bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
This thesis presents the design of a fractal printed circuit antenna construction for portable applications. A modified Hilbert patch was printed on a flexible polyamide substrate for the proposed antenna. An open loop with a defective electromagnetic band gap (EBG) surrounds the antenna. Experimental findings are compared to simulated results from a commercial software package based on Computer Simulation Technology Microwave Studio for the proposed antenna (CST MW). The experimental and simulated findings are found to be quite similar. The suggested antenna design is determined to be compatible with the frequency ranges of UHF and ISM portable systems. The antenna shows two bandwidths from 0.8GHz to 1GHz and from 2.3GHz to 2.6GHz with average gain of around 3.1dBi and 7dBi, respectively. The antenna performances are conducted based on analytical and numerical simulations. The fabricated prototype performances have been measured experimentally to show excellent agreement with the simulated results. Finally, it is found that the proposed antenna frequency resonance and bandwidth are insignificantly affected when mounted in close to the human body; therefore, it would be excellent candidate to be in use with biomedical applications. The proposed antenna shows several resonances around the Body Area Networks (BAN) and ISM frequency bands. The proposed antenna shows a suitable gain for short and medium wireless communication systems about 1dBi, 1.24dBi, 1.48dBi, 2.05dBi, and 4.11dBi at 403MHz, 433MH, 611Mz, 912MHz, and 2.45GHz, respectively. The antenna is printed using silver nanoparticle ink on a polymer substrate. The antenna size is reduced to 20×10mm2 to suit the different miniaturized wireless biomedical devices. The fabricated prototype has been tested experimentally on the human body. The main novelty with this design is suppressing the surface wave from the patch edges, allowing it to significantly reduce the back radiation toward the human body when used enclosed to it.The proposed antenna is located on the human head to determine the specific absorption rate (SAR). It is found in all cases, the proposed antenna shows low SAR effects on the human body.
Benzer Tezler
- Kablosuz vücut alan ağ uygulamaları için metamalzeme destekli mikroşerit antenlerin tasarım ve üretimi
Design and manufacturing of metammaterial supported microstrip antenna for wireless body area network applications
HÜSNÜ YALDUZ
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA TÜRKMEN
- Giyilebilir uygulamalar için çift bant çoklu giriş çoklu çıkış tekstil anten tasarımı
Dual band multiple input multiple output textile antenna design for wearable applications
SAFİYE KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SIDDIK CUMHUR BAŞARAN
- Metamalzeme tabanlı sensörler ve bu sensörlerin mikrodalga algılamada kullanılması
Metamaterial based sensors and the use of these sensors in microwave detection
GÜLİZ SİLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA AKLEMAN YAPAR
- Miniaturized flexible metamaterial antenna of circularly polarized high gain-bandwidth product for RF energy harvesting
Başlık çevirisi yok
MALAK NAEM NASHOOR ALAUKALLY
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DOĞU ÇAĞDAŞ ATİLLA
PROF. DR. TAHA A. ELWİ
- Giyilebilir elektronik uygulamalar için mikroşerit yama anten tasarımı ve analizi
Wearable electronic applications for microstrip patch antenna design and analysis
SHUI, HAIHAN SHUI, HAIHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRÜ ÖZEN