Draagbare antenne- en rectenna-ontwerpen voor WBAN- en H-IoT-toepassingen

De evolutie van Wireless Body Area Networks (WBAN) en Healthcare Internet of Things (H-IoT) technologieën heeft de centrale rol van draagbare antennes en rectennes (WANRs) in het aankomende technologische paradigma naar voor gebracht, waarbij een ongekende innovatie wordt vooropgesteld. Ondanks hun potentieel ondervindt de naadloze integratie van deze apparaten uitdagingen, variërend van materiële en lichaamsgebonden factoren tot specifieke systeemvereisten. Dit onderzoek heeft geprobeerd deze hiaten op het gebied van draagbare technologieën te overbruggen, waarbij enkele innovatieve concrete WANRs met hoge prestatie vanuit een systeemperspectief zijn onderzocht.

In dit werk wordt een nieuwe methode voorgesteld om de prestaties van laag-profiel draagbare circulair gepolariseerde (CP) antennes in de 2,4 GHz band te verbeteren. De verbetering is gebaseerd op een analyse met zogenaamde "Characteristic Modes" Het introduceren van een unieke parasitaire slot-belastingstechniek is in staat is om de sterke capacitieve effecten in traditionele laag-profiel ontwerpen aan te pakken, met als resultaat dat de CP-bandbreedte van draagbare antennes aanzienlijk kan vergroot worden.

Er wordt ook een nieuwe strategie voorgesteld voor de effectieve integratie van antennes en gelijkrichters in draagbare rectennes. Deze integratie omzeilt tal van conventionele verliezen en resulteert in een state-of-the-art systeemrendement bij ultralage -20 dBm ingangsvermogens. Verder behaalt het de hoogste gevoeligheid onder draagbare rectennes. Gedemonstreerde praktische toepassingen suggereren een nieuw paradigma voor het voeden van draagbare alledaagse apparaten zoals pc's en mobiele telefoons.

In een laatste deel presenteert dit onderzoek een innovatief +/- 45o-gepolariseerd dual planar inverted-F antenna (PIFA) systeem dat is afgestemd op draagbare Backscatter Communication (BSC) toepassingen. Er wordt een symmetrische via-wand kortsluiting strategie voorgesteld om de 45o-schuine polarisatie te genereren. Verder wordt een zogenaamd defect grondvlak gebruikt om de koppeling tussen antennes te onderdrukken. Dit antennesysteem vertoonbt een +/- 45o-polarisatie. Door hybride PCB/flexibele substraten te gebruiken wordt een balans gevonden tussen flexibiliteit, fabricage-eenvoud en kosten, waarbij de noodzaak van een systeemniveau-benadering wordt benadrukt.

In essentie benadrukt deze scriptie dat, hoewel draag]bare technologieën een enorm potentieel hebben, hun grootschalige implementatie een holistische strategie vereist waarbij een balans wordt gevonden tussen topprestaties en praktische toepasbaarheid in de echte wereld.