Antena Gwisgadwy Band Deuol Cywasgedig ar gyfer Cymwysiadau Tonfedd Milimetr: Wedi'i Ddylunio ar gyfer Integreiddio Dyfeisiau Meddygol ac IoT
Awst 2025
Mae Dr Mobayode Akinsolu, Uwch-ddarlithydd mewn Peirianneg Electronig a Chyfathrebu, yn parhau â'i ymchwil i ddylunio ac optimeiddio dyfeisiau cyfathrebu diwifr newydd, yn benodol: antenâu.
Yn ddiweddar, fe wnaeth Mobayode ysgrifennu papur ar y cyd dan y teitl Antena Gwisgadwy Band Deuol Cywasgedig ar gyfer Cymwysiadau Tonfedd Milimetr: Wedi'i Ddylunio ar gyfer Integreiddio Dyfeisiau Meddygol ac IoT a gyhoeddwyd yn Progress in Electromagnetics Research (PIER) Letters, cyfnodolyn ar gyfer “erthyglau gwreiddiol ar ffiniau electromagnetig, a phapurau mathemateg a gwyddoniaeth cysylltiedig”.
Mewn oes lle mae technoleg wisgadwy yn trawsnewid gofal iechyd a chysylltedd yn gyflym, mae astudiaeth a gynhaliwyd gan ymchwilwyr o Brifysgol Bradford, Prifysgol Wrecsam a salw sefydliad rhyngwladol yn cyflwyno antena gwisgadwy band deuol cywasgedig wedi'i ddylunio ar gyfer cymwysiadau tonfedd milimedr (mmWave) sy'n cynnig cysylltedd 5G cyflym a dyfeisiadau biofeddygol.
Antenau gwisgadwy
Mae antenau mewn dyfeisiau a wisgir ar y corff yn galluogi cyfathrebu rhwng synwyryddion a systemau technoleg ategol ac mae dylunio antenau sy'n gywasgedig ac yn effeithlon wedi bod yn ffocws mawr yn y sector, gyda'r ystod amleddau sbectrwm mmWave yn allweddol i'r ymchwil wrth i'r dechnoleg ddatblygu. Mae'r corff dynol yn amsugno ynni electromagnetig, sy'n golygu bod rhywfaint o ynni amledd radio a allyrrir o antenau a wisgir ar y corff yn cael ei amsugno gan y corff sy'n effeithio at effeithlonrwydd yr antena, cyfeirir at hyn fel colli ynni (lossy). Mae effaith antenau ar feinwe ddynol yn ffactor mewn ymchwil a dylunio, gyda therfynau Cyfradd Amsugno Penodol yn cael eu hystyried. Mae cyswllt anwastad â'r corff hefyd yn rhwystro effeithiolrwydd yr antenau.
Yn y papur, mae'r awduron yn trafod nifer o bapurau ymchwil eraill sy'n dadansoddi perfformiad a dyluniad antenau mmWave ar gyfer nifer o gymwysiadau, gan nodi cyfyngiadau oherwydd y deunyddiau a ddefnyddir. Mae'r astudiaeth hon yn mynd i'r afael â materion ynghylch anystwythder ac anhyblygrwydd, gan gynnig datblygiad technegol mewn perfformiad gweithredu, hyblygrwydd ar gyfer dyfeisiau gwisgadwy a sicrhau diogelwch ar gyfer cymwysiadau gwisgadwy a biofeddygol.
Dylunio
Mae'r antena wedi'i lunio ar is-haen Rogers 3003 lled-hyblyg, yn mesur dim ond 15 x 15 x 1.52 mm³. Mae'n cynnwys cylch ymbelydrol a phlân llawr llawn, a ddyluniwyd yn wreiddiol i weithio ar 28 GHz. Er mwyn galluogi swyddogaeth band deuol, mae'r ymchwilwyr wedi ymgorffori atseinydd modrwy hollt sgwâr i'r plân llawr, gan gyflwyni ail atseinedd ar 38GHz. I wella perfformiad ymhellach, ychwanegwyd cyfluniad "tei crwn", dau ddarn petryal croeslin ar yr elfen ymbelydrol, a wnaeth wella'r lled band a'r cynnydd. Mae'r antena yn cyflawni effeithlonrwydd o 90% a 78% yn y gwahanol fandiau gweithredu. Perfformiodd yr antena yn dda hefyd dan straen plygu ac anffurfiad, gofyniad hanfodol ar gyfer integreiddio i ddillad, technoleg feddygol, neu oriorau clyfar.
Ffigwr 1. Dosraniadau cerrynt yr antena arfaethedig. (a) 28 GHz, (b) 38 GHz.
Manteision
Ochr yn ochr â pherfformiad gwell, mae manteision yr antena arfaethedig yn cynnwys:
- gwerthoedd SAR efelychiadol sy'n disgyn ymhell islaw'r trothwyon rheoleiddiol, gan gadarnhau addasrwydd yr antena ar gyfer cymwysiadau biofeddygol
- maint cywasgedig
- dull o weithio band deuol
- effeithlonrwydd uchel
Casgliad
Wedi'i gefnogi'n rhannol gan Gyngor Ymchwil Peirianneg a Gwyddorau Ffisegol y DU a Chyfnewidfa Staff Ymchwil ac Arloesi Marie Skłodowska-Curie, ymhlith eraill, mae'r ymchwil hon yn dangos y rôl ganolog y bydd arloesiadau fel yr antena band deuol hwn yn ei chwarae wrth lunio dyfodol gofal iechyd clyfar. Mae'r dyluniad cywasgedig, y perfformiad cadarn, a'r cydymffurfiaeth diogelwch yn dangos datblygiadau addawol mewn antenau gwisgadwy.