Right angle slot fabric antenna for wireless body area network

โดย สุทิศา เกษร

ปี 2564

บทคัดย่อ

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการออกแบบและวิเคราะห์สายอากาศผ้าแบบช่องเปิดมุมฉากสำหรับเครือข่ายบริเวณร่างกายแบบไร้สาย โดยสายอากาศจะถูกออกแบบบนวัสดุฐานรองผ้าโพลีเอสเตอร์ที่มีค่าคงตัวไดอิเล็กตริก เท่ากับ 1.3 มีความหนาเท่ากับ 0.898 มม. วัสดุตัวนำจะเป็นผ้าแบบ ShieldIt Super มีความหนา เท่ากับ 0.17 มม. ซึ่งสายอากาศจะถูกจำลองและวิเคราะห์คุณลักษณะต่าง ๆ ด้วยโปรแกรม CST Microwave Studio

สายอากาศที่ถูกออกแบบในงานวิจัยนี้ จะมีโครงสร้าง 2 รูปแบบ ซึ่งสามารถออกแบบให้มีความถี่ที่อิสระต่อกัน และสามารถกำหนดโพลาไรซ์ได้ทั้งแบบลิเนียร์และวงกลม โดยสายอากาศรูปแบบที่หนึ่งมีคุณลักษณะสองความถี่และสองโพลาไรซ์ ซึ่งความถี่แรกเป็นโพลาไรซ์ลิเนียร์แบบเอียง 45° และความถี่ที่สองเป็นโพลาไรซ์แบบวงกลม สำหรับสายอากาศรูปแบบที่สองมีคุณลักษณะสองความถี่และมีโพลาไรซ์แบบวงกลมทั้งสองย่านความถี่ใช้งาน ทั้งนี้ช่องเปิดมุมฉากจะถูกออกแบบให้มีความยาวประมาณ λg/2 เพื่อตอบสนองความถี่ใช้งานเครือข่ายบริเวณร่างกายแบบไร้สาย ในย่านความถี่ 2.4 GHz และ 5.2 GHz ซึ่งการคำนวณหาค่าแบนด์วิดท์ของสายอากาศจะคิดจากค่าการสูญเสียย้อนกลับที่น้อยกว่า -10 dB รวมทั้งทำการวิเคราะห์การเกิดโพลาไรซ์แบบวงกลม ที่ค่าอัตราส่วนแกนน้อยกว่า 3 dB

ผลการวัดและทดสอบสายอากาศผ้าแบบช่องเปิดมุมฉาก จะแสดงว่า สายอากาศรูปแบบที่หนึ่งมีแบนด์วิดท์อยู่ในสองย่านความถี่ คือ 2.25 – 2.5 GHz และ 4.9 – 5.5 GHz โดยที่สายอากาศรูปแบบที่สองมีแบนด์วิดท์สองย่านความถี่ใช้งานเช่นเดียวกัน คือ 2.34 – 2.54 GHz และ 4.88 – 5.9 GHz ทั้งนี้สายอากาศทั้ง 2 รูปแบบ ที่มีคุณลักษณะโพลาไรซ์แบบวงกลมจะมีค่าแบนวิดท์ของค่าเฉลี่ยอัตราส่วนแกนอยู่ที่ 200 MHz โดยที่แบบรูปการแผ่พลังงานระยะไกลของสายอากาศเป็นแบบเสมือนสองทิศทางที่ระนาบ XZ และ YZ ซึ่งมีอัตราขยายสายอากาศเฉลี่ยทุกย่านความถี่ประมาณ 5 dBi จากผลการวัดและทดสอบจะมีคุณลักษณะต่าง ๆ ของสายอากาศใกล้เคียงกับผลที่ได้จากการจำลองด้วยโปรแกรม CST Microwave Studio ซึ่งสายอากาศในงานวิจัยนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานเทคโนโลยีสมัยใหม่ทางด้านเครือข่ายบริเวณร่างกายแบบไร้สาย อย่างเช่น ทางด้านสุขภาพและการแพทย์ เป็นต้น

Download : สายอากาศผ้าแบบช่องเปิดมุมฉากสาหรับเครือข่ายบริเวณร่างกายแบบไร้สาย