ボディにパッチアンテナ

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パッチアンテナは、誘電率9.5 のロスレス誘電体の基板を用いて、胸部方向にわたって 20mm (頭から足方向) に32である。パッチは、接地面と同じ寸法のパッチラジエーターと厚さ2ミリメートルです。パッチフィードは、パッチの中心から垂直 (長) 寸法でオフセットされます。 

初期計算は、空き領域のパッチアンテナ用です。2mm の人体メッシュを使用することを見越して、パッチは 2 mm の FDTD セルで最初にメッシュ化されます。メッシュの3D レンダリングでは、図1のオフセット送り位置が表示されます。すべての計算は 2.45 GHz です。 

自由空間のパッチアンテナの初期計算では、100% の効率で 0.025 + j 11.8 ωの入力インピーダンスが検出されました。水平平面の等方性アンテナに対する放射利得パターンを図2に示す。 青色の線は E θ (垂直) 偏波、赤線は E ファイ (水平) 偏光です。

パッチアンテナの平面における近接ゾーン過渡電界を図3に示します。近傍ゾーン定常状態電界が図4に表示されます。

 

図 1: オフセット送りを示すパッチアンテナのメッシュ表現

 

図 2: フリー・スペース内のパッチの Far ゾーン・ゲイン

 

図 3: 時間領域電界

 

図 4: 定常状態の周波数領域電界

次に、VariPose を使用して得られた2mm の人体メッシュをメッシュオブジェクトとして XFDTD にインポートし、パッチアンテナをボディメッシュに挿入します。図5は、パッチアンテナを使用したボディメッシュのスライスを示しています。パッチは、体の前部に近い胸の内側に数ミリメートルに位置しています。この図では、体は読者を見ています, すなわち, ページの外.

計算が完了した後、XFdtd は人体内部のパッチアンテナのインピーダンスを 0.21% の効率で 5.42 + j 19.1 オームとして検出します。ボディ内部のパッチアンテナの遠方域放射パターンは、体組織の損失による利得の減少を示しています。図6に示すように、ボディは0度の角度に向かっており、(左) のショルダーはパッチを90度の角度に向けて保持しています。 

図7は、ボディメッシュの外部の過渡電界の3D ビューを示しています。

図 5: ボディのパッチアンテナのメッシュ

 

図 6: ボディ内のパッチのファーゾーンゲイン。

 

図 7: 胸を通る時間ドメインフィールドのスライス。

図8、図9、および図10は、ボディ内部のパッチアンテナのさまざまなメッシュスライスの過渡電界を示しています。ボディ組織とパッチアンテナの CAD ディスプレイは、内部フィールドを表示するためにオフになっています。

 

図 8: ボディを通る時間ドメインフィールドのスライス。

 

図 9: 胸を通る時間ドメインフィールドのスライス (ボディレンダリングがオン)。

 

図 10: 胸を通る時間ドメインフィールドのスライス (ボディレンダリングはオフです)。

図11および図12は、パッチアンテナの平面における定常状態の電界を示す。もう一度、1つの図では、CAD ディスプレイがオフになっています。 

最終的な計算は、特定の吸収率、または SAR です。計算時間を短縮するために、SAR 計算にはメッシュの胸部部分のみが使用されます。図13に、近傍ゾーンの過渡領域のみを含む胸部のビューを示します。

 

図 11: 胸部を通る周波数領域フィールドのスライド (ボディレンダリングがオン)。

 

図 12: 胸部を通る周波数領域フィールドのスライス

 

図 13: アンテナの周りの1グラム SAR 平均化の自動領域。

 

図 14: SAR 結果が1ワットの入力電力にスケーリングされました。

この例では、このジオメトリに XFDTD の最も基本的なアプリケーションのみを示しています。XFDTD は、所望の伝送周波数で共振し、放射を改善し、SAR を低減するために、パッチアンテナの設計を改善するために使用することができました。パッチアンテナを体の異なる位置に移動させることによる SAR と放射線への影響も、XFDTD を使用して調べることができます。