다중 대역 이식형 안테나는 외부 기지국과의 무선 통신 링크를 설정하는 생체 이식형 장치(BIDs)의 중요한 구성 요소입니다. 이러한 유형의 안테나는 데이터 전송, 무선 전력 전송 및 제어 신호 등의 다양한 기능을 수행합니다. 그러나 이 시나리오는 BID에서 다양한 주파수 대역을 분리하는 외부 멀티플렉서를 필요로 하여 BID의 크기에 대한 제약을 부과합니다. 이 연구는 무선 캡슐 내시경(WCE) 응용을 위해 두 개의 독립적인 포트를 갖춘 자가 듀플렉싱 원형 편광 이식형(SDCPI) 안테나를 제안합니다. 포트 1은 MICS(402 MHz), ISM(433 MHz) 대역을 포괄하는 광대역 응답을 제공하고, 포트 2는 ISM(915 MHz) 대역을 포괄합니다. 제안된 SDCPI 안테나는 방사 패치 및 쇼트 핀에 반원형 슬롯을 사용하여 π × (5.1)2 × 0.127 = 10.3 mm3의 매우 컴팩트한 부피를 달성했습니다. 제안된 캡슐 통합 이식형 안테나는 소화기 계통(위, 소장, 대장)의 다양한 부분에서 시뮬레이션을 통해 철저히 분석되었고, 이후 제작되어 테스트되었습니다. 측정은 다진 돼지고기에서 수행되었으며, 얻어진 결과는 시뮬레이션 결과와 유사함을 보였습니다. 제안된 SDCPI 안테나는 402 및 915 MHz에서 각각 151 및 273 MHz, 10% 및 15%의 -10 dB 임피던스 대역폭과 CP 대역폭을 제공합니다. 또한, 402 및 915 MHz에서 각각 -36 및 -25 dBi의 측정된 이득을 나타냅니다. 제안된 SDCPI 안테나의 인체 안전성을 평가하기 위해, 402 및 915 MHz에서 위, 소장, 대장에서의 특정 흡수 비율(SAR)이 IEEE 기준에 따라 허용되는 한계 내에 있는 것으로 확인되었습니다. 추가적으로, 제안된 SDCPI 안테나의 무선 통신 링크 설정 능력은 링크 마진 분석을 통해 평가되었습니다. 이 분석을 통해 402 MHz에서 제시된 SDCPI 안테나는 소장에 위치할 때 1, 12, 78 Mbps의 비트 전송 속도에서 각각 최대 25, 9.7, 4.5 m까지 신뢰할 수 있는 통신을 수립할 수 있음을 확인했습니다. 마찬가지로, 915 MHz에서 제안된 SDCPI 안테나는 소장에 위치할 때 1, 12, 78 Mbps의 비트 전송 속도에서 각각 최대 28, 14.7, 5.3 m까지 끊김 없는 통신을 제공합니다. 이러한 결과는, 제안된 초소형 SDCPI 안테나가 외부 멀티플렉서 없이 동시 전송 및 수신을 제공하는 최초의 자가 듀플렉싱 CP 이식형 안테나라 할 수 있음을 검증합니다.
Key Points
- 제안된 SDCPI 안테나는 MICS(402 MHz), ISM(433, 915 MHz) 대역에서 독립적인 포트를 제공하여 외부 멀티플렉스가 필요 없습니다.
- 초소형 부피(10.3 mm³)로 설계된 이 안테나는 소화기 계통(위, 소장, 대장)에서 시뮬레이션 및 실제 테스트를 통해 좋은 성능을 보였습니다.
- 제안된 안테나는 IEEE 기준 내의 SAR을 가지고 있으며, 소장에서 402 MHz 및 915 MHz 대역에서 최대 28m까지 신뢰할 수 있는 무선 통신을 지원합니다.