Giyilebilir elektronik uygulamalar için mikroşerit yama anten tasarımı ve analizi

Abstract

Teknolojinin gelişmesi ile birlikte günümüz elektronik ve telekomünikasyon alanında giyilebilir cihazlar, oldukça ilgi çeken konuların başında gelmektedir. Bu çalışmada, giyilebilir elektronik uygulamalarda kullanılan mikroşerit yama antenlerin elektromanyetik uyumluluk (EMU) standartlarına uygun tasarımı ve üretimi amaçlanmıştır. Bu konunun seçilmesindeki en büyük etken, ilerleyen teknoloji ile beraber ülkemizin öncelikli alanları arasında gösterilen giyilebilir cihaz teknolojisi ile hesaplamalı bilim ve mühendisliğin çoklu-disiplinli bir çalışması olarak belirtilebilir. Çalışma kapsamında elektromanyetik simülasyon programı sayesinde istenilen frekansta ışıma yapan ve uygun karakteristiğe sahip iki tane anten tasarımı gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizler, sonlu elemanlar yöntemini (SEY) temel alan Ansys HFSS ile gerçekleştirilmiştir. Öncelikle, iki bantlı giyilebilir mikroşerit yama anteninin tasarımı ve dozimetrik analizi sunulmuştur. Tasarlanan anten, insan vücuduna yerleştirildiğinde 3,8GHz, 7GHz ışıma yapmaktadır. Antenin yalıtkan malzemesi, dielektrik geçirgenliği 4,4 ve kayıp tanjantı 0,02 olan 25×25×1,5 mm3 boyutlara sahip FR4'dür. Anten, 50 Ω uyumlu olan ve 1 mW büyüklüğündeki güç ile beslenmiştir. Önerilen anten, bir 6GHz altındaki 5G bantlarında ve S ile C bantlarında rezonansa girer. Antenin deneysel ölçümleri, 3,8GHz ve 7GHz'de ışımalar olduğunu göstermiştir. İlgilenilen frekans bandında eşdeğer doku modeli üretilmiş ve termografi analizleri gerçekleştirilmiştir. İkinci anten ise 31GHz ve 50GHz'de, başka bir deyişle mmWave frekanslarında, çalışmaktadır. Anten boyutları 6×5×0,55 mm3'dür. Antenin yalıtkan malzemesi, 2,2 dielektrik sabitine sahip ve kayıp tanjantı 0,0009 olan Rogers RT/duroid 5880 malzeme olarak modellenmiştir. Ayrıca, insan doku modelindeki dozimetrik analizler gerçekleştirilmiştir.