Diseño de una antena patch fabricada con materiales de prendas de vestir: un estudio bajo simulaciones

• Jabonero -Ramírez, Edwin Jonathan ^[1] ; Rodríguez -Araque, Eduardo ^[1]
  1. [1] Fundación Univeritaria Cafam – Unicafam
• Localización: Mundo FESC, ISSN-e 2216-0388, ISSN 2216-0353, Vol. 11, Nº. Extra 2, 2021, págs. 20-32
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Wearable patch antenna design: a study under simulations
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• Resumen
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    En la última década las comunicaciones centradas en el cuerpo humano (body-centric communications) o a su alrededor, han tomado gran relevancia en el campo de las comunicaciones móviles inalámbricas y con una amplia gama de aplicaciones, tales como las aplicaciones médicas, en emergencia y socorro, militares, de geoposicionamiento y ubicación, en la industria de la logística, entre otros. Parte esencial de estas aplicaciones de telecomunicaciones es llevada a cabo por las antenas vestibles (wearable antennas). En este artículo se presenta el diseño de una antena patch vestible, utilizando materiales y accesorios de prendas de vestir. Esta antena fue diseñada para trabajar en la frecuencia de 4.15 GHz, frecuencia utilizada por las bandas de operación de sistemas satelitales (Banda C) y que también están siendo estudiadas para ser implementadas en tecnologías 5G. El patch radiante fue diseñado con un botón metálico que es utilizado como accesorio en los pantalones jeans, y el substrato dieléctrico simulado fue del mismo material textil de jean con una permitividad relativa de 1.6 y espesor de 1.56 mm. Este trabajo presenta resultados de patrón de radiación, ganancia, coeficiente de reflexión y eficiencia bajo análisis numérico con software especializado. Se destacan los buenos resultados de la ganancia, siendo ésta de 8 dBi, y con respecto a la eficiencia, se obtuvo un valor de 76.88 % para esta antena patch vestible propuesta. 

  • English

    In the last decade, communications centered on the human body (body-centric communications) or focused around the body, have taken on great relevance in the field of wireless mobile communications and with a wide range of applications, such as medical, emergency and relief, military, geopositioning and location, in the logistics industry, among others. An essential part of these telecommunications applications is carried out by wearable antennas. This article presents the design of a wearable patch antenna, using materials and accessories for clothing. This antenna was designed to work at the 4.15 GHz frequency, a frequency used by the operating bands of satellite systems (Band C) and which are also being studied to be implemented in 5G technologies. The radiant patch was designed with a metal button that is used as an accessory in jeans, and the simulated dielectric substrate was made of the same jean textile material with a relative permittivity of 1.6 and a thickness of 1.56 mm. This work presents results of radiation pattern, gain, reflection coefficient and efficiency under numerical analysis with specialized software. The good results of the gain stand out, being this one of 8 dBi, and with respect to the efficiency, a value of 76.88 % was obtained for this proposed wearable patch antenna.