Беспроводной переносной передатчик

Текущие исследования в области гибкой электроники прокладывают путь к беспроводным датчикам, которые можно носить на теле и собирать различные медицинские данные. Но без аналогичного гибкого передающего устройства этим датчикам потребовались бы проводные соединения для передачи данных о состоянии здоровья.

Как и носимые датчики, носимый передатчик должен быть безопасным для использования на коже человека, работать при комнатной температуре и выдерживать скручивание, сжатие и растяжение. Однако гибкость передатчика создает уникальную проблему:когда антенны сжимаются или растягиваются, их резонансная частота (РЧ) изменяется, и они передают радиосигналы на длинах волн, которые могут не совпадать с длинами волн предполагаемых приемников антенны.

Исследователи создали гибкий многослойный переносной передатчик. Опираясь на предыдущую работу, они изготовили медную сетку с узором из перекрывающихся волнистых линий. Эта сетка образует нижний слой, соприкасающийся с кожей, и верхний слой, служащий излучающим элементом в антенне. Верхний слой создает двойную арку при сжатии и растягивается при растяжении — и перемещается между этими этапами в упорядоченном наборе шагов. Структурированный процесс, в ходе которого сетка антенны изгибается, сглаживается и растягивается, повышает общую гибкость слоя и уменьшает колебания радиочастотных колебаний между состояниями антенны.

Нижний сетчатый слой предотвращает взаимодействие радиосигналов с кожей. Эта реализация, помимо предотвращения повреждения ткани, позволяет избежать потери энергии, вызванной ухудшением сигнала тканью. Способность антенны поддерживать постоянный уровень радиочастоты также позволяет передатчику собирать энергию радиоволн, потенциально снижая потребление энергии от внешних источников.

Передатчик, который может отправлять беспроводные данные на расстояние почти 300 футов, может легко интегрировать несколько компьютерных чипов или датчиков. При дальнейших исследованиях он может найти применение в мониторинге здоровья и клиническом лечении, а также в производстве и хранении энергии.

После разработки прототипа растягиваемой антенны исследователи проанализировали его, чтобы определить новые фундаментальные пути тонкой настройки такого устройства, которые можно было бы применить к аналогичным будущим исследованиям. Команда изготовила антенну со слоями и сетчатой ​​структурой, аналогичную их предыдущему прототипу, но без двойной арочной компрессионной структуры. Они измерили деформацию антенны по мере того, как сетка растягивалась через разные промежутки времени, а затем с помощью компьютерного моделирования изучили взаимосвязь между деформацией и характеристиками антенны.

Чтобы упростить анализ передачи радиосигнала антенны, исследователи использовали математический метод для преобразования определенных измерений, таких как ширина и угол повторяющегося рисунка сетки, в постоянные значения. С помощью этого процесса, называемого нормализацией, исследователи могут сосредоточиться на отношениях между конкретными переменными, отрицая влияние нормализованных переменных.

Команда обнаружила, что нормализация различных переменных предоставляет несколько возможностей для настройки характеристик антенны. Они также обнаружили, что смоделированная геометрия сетки может давать разные результаты даже при одном и том же наборе нормализованных переменных.

Хотя исследователи проанализировали свойства носимых антенн, эти методы могут быть применены к другим радиочастотным устройствам. Исследование может привести к созданию сетей датчиков и передатчиков, которые носят на теле и которые взаимодействуют друг с другом и с внешними устройствами.

Посмотрите видео на Tech Briefs TV здесь. Для получения дополнительной информации свяжитесь с Меган Лакатос по этому адресу электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.; 814-865-5544.