Estudo de metamaterial têxtil para aplicação em substrato de antenas planares para tecnologia WBAN

• Autor(a) principal: Holanda, Samanta Mesquita de
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/33969
• topic: Antena de microfita; Antena têxtil; WBAN; Metamaterial têxtil; 5G

O desenvolvimento dos sensores biométricos implantados ou vestíveis, proporcionaram o crescimento da tecnologia WBAN (Wireless Body Area Network). Uma WBAN pode ser usada para muitas aplicações, como monitoramento de sinais fisiológicos e aplicativos de comunicação industrial. Neste contexto, a antena têxtil é um elemento importante na comunicação sem fio em tecidos inteligentes, sendo objeto de pesquisas recorrentes em aplicações industriais, militares e médicas. Essas antenas são flexíveis e, por esse motivo, tornase conveniente em aplicações onde a rigidez das antenas tradicionais é considerada um entrave. A utilização de metamaterias em antenas pode proporcionar entre outras características redução de SAR (Specific Absorption Rate) e miniaturização do dispositivo, parâmetros importantes para aplicações médicas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de antenas planares com substrato metamaterial têxtil na faixa de frequência 5G para aplicações WBAN, mostrando desde confecção dos substratos até a fabricação e testes das antenas. Foram selecionados três tipos de substrato têxtil com estrutura e composição diferentes, e em cada um deles foi inserido um fio condutivo através de técnicas distintas (inserção manual, malharia e costura automática). A caracterização dos materiais foi realizada através de simulações no HFSS® e do método da sonda coaxial, para obtenção dos parâmetros elétricos. Posteriormente a etapa de caracterização, as antenas foram projetadas e simuladas para operar em 2,45GHz e 3,5 GHz, sendo os melhores resultados fabricados e testados em um Analisador de Redes Vetorial (ARV). Os resultados obtidos nas simulações e testes, foram analisados e constatou-se a presença de característica metamaterial nas geometrias de laçada e ponto reto. As antenas com substrato metamaterial têxtil apresentaram frequência de ressonância menor em relação as que possuíam substrato têxtil dielétrico, indicando a possibilidade de redução das dimensões do dispositivo. Além disso, após serem curvadas e alocadas próximas ao corpo, as antenas apresentaram um bom desempenho, ressoando abaixo de -10 dB com largura de banda acima de 2%.