Çok Düşük Seviyelerdeki Güç Üretimi İçin Giyilebilir Anten Tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, elektromanyetik sinyallerin yoğun olarak yer aldığı ortamlardan, giyilebilir kumaşlardan tasarlanan geniş bantlı-dairesel polarizasyonlu anten aracılığı ile elektromanyetik enerjiyi depolama gerçekleştirilmiştir. Ortamdaki elektromanyetik enerjiyi kullanılabilir elektrik enerjisine dönüştürmek için anten ve doğrultucu devreye ihtiyaç vardır. Bu amaç doğrultusunda anten tasarımı ele alınırken; elektromanyetik enerjinin ortamda en yoğun bulunduğu GSM 900, GSM 1800 ve W-LAN bantlarını kapsayan, çok rezonanslı, dairesel polarizasyonlu mikroşerit anten tasarımı gerçekleştirildi. Antenin topladığı sinüzoidal sinyali doğru akıma çevirecek doğrultucu devre için, eşik değeri diğer diyotlara göre çok düşük, Schottky diyot tercih edildi. Kapasiteler ve Schottky diyotlardan oluşan doğrultucu devre, devre elemanlarında oluşan kayıpları en aza indirgemek için en basit şekilde seçildi. Uygulamanın bir sonraki adımında, antenin kolayca insan vücudu üzerinde rahatsızlık vermeden taşınabilmesi için; anten, giyilebilir, esnek, iletken ve iletken olmayan kumaşlarla yeniden tasarlandı. Bu çalışmada, giyilebilir kumaşlar araştırılırken farklı seçenekler ele alındı. Ölçümler, iki farklı özellikte iki çeşit kumaş için yapıldı. Aynı zamanda anten, göğüs kafesi profili göz önüne alınarak büküldü ve insan vücudunun anten parametrelerine etkisi araştırıldı.

In this study, electromagnetic energy harvesting is presented by using of wideband-circularly polarized antenna which is made out of wearable fabrics. In order to convert the electromagnetic energy in the environment to electrical energy, a proper antenna and a rectifier are needed. Considering this, the antenna was designed to be a circularly polarized microstrip antenna with multi-resonance, including GSM 900, GSM 1800 and W-LAN bands, in which the electromagnetic energy is intensively found in the environment. For the rectifier circuit which is supposed to convert the sinusoidal signal collected by the antenna into direct current, Schottky diode, whose threshold voltage is lower than the others, was preferred. The rectifier circuit, which consists of capacitors and Schottky diodes, was chosen as simple as possible in order to minimize the loss occurring in the circuit elements. At the next step of the application, in order the antenna to be carried comfortably on human body, it was redesigned using wearable, flexible, conducting and dielectric fabric. In this study, researching the kinds of wearable fabric, different alternatives were discussed. The simulations were carried out for two different kinds of fabric. The antenna was bent considering the rib cage profile, and the effects of the human body to the antenna parameters were investigated.