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Authors
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Abstract(s)
The 5G network will revolutionize telecommunications, when it comes to smart wear able devices and wireless devices. On smart wearables, for applications close to the body, the antennas are usually built with rigid materials, reducing the users comfort.
However, the development of textile antennas has the ability to promote the full inte gration of electronic systems in clothing, improving the users comfort. The shape of the radiating element is also important, as it eases the integration and concealment of the antenna in patterns. The superformula allows to describe a wide variety of geo metric, abstract and natural shapes, being suitable for the design of a radiant element inspired by nature. According to the literature, the superformula has been used in the design of various types of rigid antennas, improving their performance through greater flexibility in shape modeling.
In this dissertation, a parametric analysis of the superformula was performed in patch antennas and printed monopoles. On patch antennas, the superformula allowed the development of a rigid printed antenna for 3.5 GHz with performance similar to a circular patch antenna, and with a smaller radiating area, promoting comfort and dis cretion. A version of the same antenna with increased bandwidth was also simulated and a textile printed antenna was proposed for 3.5 GHz. Based on this, a shirt was cre ated where the substrate was the shirts material itself. Then, the antenna performances were compared before and after the integration in the clothing, as well as the perfor mance close to the body. On printed monopoles, the impact of the superformula on its performance was greater than in patch antennas. This analysis led to the simulation and fabrication of a rigid printed monopole and a textile one, both for 5G applications.
A rede 5G vai revolucionar as telecomunicações, no que toca a dispositivos vestíveis inteligentes e dispositivos sem fios. Nos primeiros, para aplicações junto ao corpo, as antenas são geralmente construídas com materiais rígidos, diminuindo o conforto dos sistemas. No entanto, o desenvolvimento de antenas têxteis tem a capacidade de promover a total integração dos sistemas eletrónicos no vestuário e o conforto do utilizador. A forma do elemento radiante é também importante, porque facilita a integração e dissimulação da antena em padrões. A superformula permite descrever uma grande variedade de formas geométricas, abstratas e naturais, sendo adequada para o projeto de um elemento radiante inspirado na natureza. De acordo com a literatura, a superformula tem sido utilizada no projeto de vários tipos de antenas rígidas, melhorando o seu desempenho através de uma maior flexibilidade na modelação da forma. Nesta dissertação, foi realizada uma análise paramétrica da superfórmula em antenas impressas e monopolos impressos. Em relação às primeiras, a superformula permitiu o desenvolvimento de uma antena impressa rígida para 3.5 GHz com desempenho semelhante ao de uma antena impressa circular, e com uma área radiante menor, promovendo conforto e discrição. Uma versão da mesma antena com aumento de largura de banda também foi simulada e uma antena impressa têxtil foi proposta para 3.5 GHz. Com base nesta, foi criada uma camisola onde o substrato era o próprio material desta. De seguida, foram comparadas as performances da antena antes e após da integração no vestuário, bem como analisado o desempenho junto ao corpo. Nos monopolos impressos, o impacto da superformula no seu desempenho foi maior do que nas antenas impressas. Essa análise levou à simulação e fabricação de um monopolo impresso rígido e outro têxtil, ambos para aplicações 5G.
A rede 5G vai revolucionar as telecomunicações, no que toca a dispositivos vestíveis inteligentes e dispositivos sem fios. Nos primeiros, para aplicações junto ao corpo, as antenas são geralmente construídas com materiais rígidos, diminuindo o conforto dos sistemas. No entanto, o desenvolvimento de antenas têxteis tem a capacidade de promover a total integração dos sistemas eletrónicos no vestuário e o conforto do utilizador. A forma do elemento radiante é também importante, porque facilita a integração e dissimulação da antena em padrões. A superformula permite descrever uma grande variedade de formas geométricas, abstratas e naturais, sendo adequada para o projeto de um elemento radiante inspirado na natureza. De acordo com a literatura, a superformula tem sido utilizada no projeto de vários tipos de antenas rígidas, melhorando o seu desempenho através de uma maior flexibilidade na modelação da forma. Nesta dissertação, foi realizada uma análise paramétrica da superfórmula em antenas impressas e monopolos impressos. Em relação às primeiras, a superformula permitiu o desenvolvimento de uma antena impressa rígida para 3.5 GHz com desempenho semelhante ao de uma antena impressa circular, e com uma área radiante menor, promovendo conforto e discrição. Uma versão da mesma antena com aumento de largura de banda também foi simulada e uma antena impressa têxtil foi proposta para 3.5 GHz. Com base nesta, foi criada uma camisola onde o substrato era o próprio material desta. De seguida, foram comparadas as performances da antena antes e após da integração no vestuário, bem como analisado o desempenho junto ao corpo. Nos monopolos impressos, o impacto da superformula no seu desempenho foi maior do que nas antenas impressas. Essa análise levou à simulação e fabricação de um monopolo impresso rígido e outro têxtil, ambos para aplicações 5G.
Description
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Eletrónica e Telecomunicações
Keywords
Supershaped Superformula Textile antennas 5G Star-shaped patch Printed monopole Antenas têxteis
Citation
MARTINS, Guilherme Miguel Beco – Development of Supershaped Antennas for 5G Applications. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. 2022. Dissertação de Mestrado.
Publisher
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa