Giyilebilir Cihazlar için Bluetooth Anteni Tasarımı ve Simülasyonu
- 3D Printerevi
- 17 Şub 2021
- 2 dakikada okunur
Giyilebilir teknoloji genellikle Nesnelerin İnterneti'nin (IoT) en büyük uygulamalarından biri olarak yansıtılır. Bu akıllı elektronik dalı, ortaya çıkan IoT uygulamalarının somut örneğidir. Günümüzde akıllı saatler en yaygın giyilebilir cihazlardan biridir. Genellikle, Bluetooth protokolü akıllı saat ile başka bir cihaz arasındaki bağlantının güvenliğini sağlamak için kullanılır. Bu makalede, akıllı saatler için bir Bluetooth anteni SOLIDWORKS ile tasarlanmış ve tam dalga simülatörü HFWorks kullanılarak simüle edilmiştir.
Her iki durumda da elektromanyetik davranışı karşılaştırmak için düz ve bükülmüş bir Bluetooth anteninin iki konfigürasyonu gösterilecektir. HFWorks'ün Anten analizi, bu antenleri simüle etmek için kullanıldı.
Yassı Bluetooth Anteni Tasarımı ve Simülasyonu
Şekil 1, yassı Bluetooth anten yapısının konfigürasyonunu göstermektedir. Bu antenin toplam boyutu 2.45GHz'dir ve bu anten 50 Ohm empedanslı mikroşerit hattı kullanılarak uyarılır. Kullanılan malzemeler, 4.5'lik bir göreceli geçirgenliğe sahip FR4'tür ve metaller, mükemmel elektrik iletkeni (PEC) olarak kabul edilir.
Şekil 1 - Yassı antenin önden ve alttan görünümü.
Simülasyon Sonuçları
Fast Sweep Type aracılığıyla HFWorks kullanılarak simüle edilmiş dönüş kaybı S11 Şekil 2'de gösterilmektedir. Frekans 2GHz ile 3GHz arasında değişir. Aşağıda gösterildiği gibi, bu anten 2.45 GHz'de yankılanmaktadır.
Şekil 2 - Yassı antenin dönüş kaybı S11 (dB)
Gerilim Daimi Dalga Oranı (VSWR) Şekil 3'te gösterilmektedir. 2,45 GHz'de VSWR 1,2'den azdır.
Şekil 3 - VSWR'nin 2B grafiği
Uzak alan verilerinin kutupsal grafik görünümleri, XZ, XY ve YZ düzlemlerinde 2.45GHz'deki kazancın Şekil 4'te verilmiştir.
Şekil 4 - XY, YZ ve XZ düzlemlerinde 2.45 GHz'de kazancın 2D grafiği
Bükülmüş Bluetooth Anteni Tasarım ve Simülasyon
Giyilebilir elektronikler için, antenin performanslarını çeşitli bükülme koşulları altında incelemek çok önemlidir. SOLIDWORKS ile farklı konfigürasyonlar, bükme açısı değiştirilerek sunulacaktır. Şekil 5, bükülmüş Bluetooth anteninin geometrisini göstermektedir.
Şekil 5 - Bükülmüş antenin geometrisi (üstten ve alttan görünümler)
SOLIDWORKS içindeki çoklu konfigürasyonlar özelliği kullanılarak farklı bükme açıları simüle edilir ve karşılaştırılır. Tablo1, HFWorks tarafından işlenen konfigürasyonları içerir.
Tablo 1 - HFWorks tarafından simüle edilen farklı konfigürasyonlar
Simülasyon Sonuçları
Her konfigürasyon için simüle edilmiş geri dönüş kayıpları S11 Şekil 6'da verilmiştir. Açıktır ki, bükülme açısı antenin rezonans frekansı üzerinde bir çarpma etkisine sahiptir.
Şekil 6 - Her konfigürasyon için simüle edilmiş dönüş kaybı S11
Bükülmeden sonraki rezonans frekansları Bluetooth bandının dışında yaklaşık 2.37 GHz'dir; bükülmenin, rezonans frekansı açısından antenin performansını etkilediği anlamına gelir. Farklı konfigürasyonların kazanç modeli Şekil 7'de gösterilmektedir. Tüm konfigürasyonlar için kazanç modeli çok yönlü bir model sağlar, ancak düz anten en yüksek değere sahiptir.
Şekil 7 - Her konfigürasyonun kazanç modeli
Sonuç
Giyilebilir saatler için bir Bluetooth anteni, SOLIDWORKS ve HFWorks ikilisi ile tasarlanmış ve simüle edilmiştir. Bükülmenin bu Bluetooth anteninin performansı üzerindeki etkisini araştırmak için SOLIDWORKS içindeki çoklu konfigürasyon özelliği sayesinde farklı konfigürasyonlar benimsenmiştir. Bulgular, bu antenin rezonans frekansları ve kazanç açısından bükülmeye olan hassasiyetini doğrulamaktadır.
EMWorks ürünü olan HFWorks yüksek frekans analizinde kullanılan yazılımımızı daha detaylı incelemek ve fiyat teklifi almak için "HFWorks" sayfamızı ziyaret ediniz.
Kommentare