Un conductor magnético artificial respaldado por un wearable compacto para aplicaciones de IoT de reloj inteligente
Autores: Shahzad, Muhammad Aamer; Paracha, Kashif Nisar; Naseer, Salman; Ahmad, Sarosh; Malik, Muhammad; Farhan, Muhammad; Ghaffar, Adnan; Hussien, Mousa; Sharif, Abu Bakar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un conductor magnético artificial respaldado por un wearable compacto para aplicaciones de IoT de reloj inteligente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Reloj inteligente
Diseño de antena
Bandas de frecuencia
Sustrato
Ganancia
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
El diseño de antenas para relojes inteligentes es un desafío debido al área limitada disponible y al contacto con el cuerpo humano. La correa del reloj inteligente puede utilizarse de manera efectiva para la integración de la antena. En este estudio, se diseñó una antena integrada en un modelo de correa de reloj inteligente utilizando tecnología de simulación por computadora (CST). La antena fue diseñada para bandas de frecuencia industrial, científica y médica (ISM) a 2,45 y 5,8 GHz. Se utilizó Roger 3003C como sustrato debido a su naturaleza semi flexible. El tamaño de la antena es de 28,81 x 19,22 x 1,58 mm y tiene una ganancia de 1,03 y 5,97 dB, y una eficiencia del 80% y 95%, a 2,45 y 5,8 GHz, respectivamente. Se diseñó una celda unitaria con una dimensión de 19,19 x 19,19 x 1,58 mm para mitigar el efecto de la radiación posterior y mejorar la ganancia. La antena respaldada por la celda unitaria mostró una ganancia de 2,44 y 6,17 dB con una eficiencia del 50% y 72% a 2,45 y 5,8 GHz, respectivamente. La antena respaldada por AMC se integró en una correa de reloj inteligente y se colocó en un modelo de tejido humano para estudiar sus efectos de proximidad humana. Los valores de tasa de absorción específica (SAR) se calcularon en 0,19 y 1,18 W/kg en las frecuencias ISM diseñadas, y están muy por debajo del límite permisible establecido por la FCC y el ICINPR. Debido a que la antena utiliza material flexible para aplicaciones portátiles, también se realizó un análisis de flexión. Los resultados indicados demuestran que la flexión a lo largo de los ejes x e y tiene un efecto insignificante en el rendimiento de la antena y la antena mostró un excelente rendimiento en la prueba de proximidad humana. Los resultados medidos de la antena fabricada fueron comparables con los resultados simulados. Por lo tanto, la antena diseñada es compacta, tiene alta ganancia y puede utilizarse de manera efectiva para aplicaciones inalámbricas de IoT.
Descripción
El diseño de antenas para relojes inteligentes es un desafío debido al área limitada disponible y al contacto con el cuerpo humano. La correa del reloj inteligente puede utilizarse de manera efectiva para la integración de la antena. En este estudio, se diseñó una antena integrada en un modelo de correa de reloj inteligente utilizando tecnología de simulación por computadora (CST). La antena fue diseñada para bandas de frecuencia industrial, científica y médica (ISM) a 2,45 y 5,8 GHz. Se utilizó Roger 3003C como sustrato debido a su naturaleza semi flexible. El tamaño de la antena es de 28,81 x 19,22 x 1,58 mm y tiene una ganancia de 1,03 y 5,97 dB, y una eficiencia del 80% y 95%, a 2,45 y 5,8 GHz, respectivamente. Se diseñó una celda unitaria con una dimensión de 19,19 x 19,19 x 1,58 mm para mitigar el efecto de la radiación posterior y mejorar la ganancia. La antena respaldada por la celda unitaria mostró una ganancia de 2,44 y 6,17 dB con una eficiencia del 50% y 72% a 2,45 y 5,8 GHz, respectivamente. La antena respaldada por AMC se integró en una correa de reloj inteligente y se colocó en un modelo de tejido humano para estudiar sus efectos de proximidad humana. Los valores de tasa de absorción específica (SAR) se calcularon en 0,19 y 1,18 W/kg en las frecuencias ISM diseñadas, y están muy por debajo del límite permisible establecido por la FCC y el ICINPR. Debido a que la antena utiliza material flexible para aplicaciones portátiles, también se realizó un análisis de flexión. Los resultados indicados demuestran que la flexión a lo largo de los ejes x e y tiene un efecto insignificante en el rendimiento de la antena y la antena mostró un excelente rendimiento en la prueba de proximidad humana. Los resultados medidos de la antena fabricada fueron comparables con los resultados simulados. Por lo tanto, la antena diseñada es compacta, tiene alta ganancia y puede utilizarse de manera efectiva para aplicaciones inalámbricas de IoT.