ABSTRAKTeknologi wearable application menjadi salah satu bagian penting dalam
pengembangan Body-Centric Wireless Communication System (BWCS),
diantaranya adalah implementasi wearable antenna. Banyak penelitian tentang
wearable antenna untuk mendukung wearable application, yang bertujuan untuk
mendapatkan karakteristik terbaik, mudah implementasi, safety, dan sesuai
dengan tujuan dan kebutuhan medis, tetapi sebagian besar dari mereka masih
terbatas pada antena yang bersifat elektris. Ada juga beberapa penelitian antena
tipe magnetik dengan frekuensi single maupun dualband (ganda) dan masih
memungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut pada frekuensi multiband.
Pada penelitian disini, wearable antenna yang dibuat adalah untuk aplikasi
biomedis khususnya untuk pemantauan pasien secara nirkabel dengan
karakteristik magnetik yang bekerja pada frekuensi multiband 0,924 GHz (RFID),
2,45 GHz (WLAN) dan 5,8 GHz (WLAN), berbahan substrat tekstil dan patch
tembaga dengan karakteristik magnitudo koefisien refleksi (S11) < -10 dB (VSWR
< 2) dan gain sesuai kebutuhan komunikasi (link budget). Untuk mengetahui
pengaruh tubuh terhadap kinerja antena, simulasi dan pengukuran menggunakan
phantom sebagai model tubuh manusia
Simulasi dilakukan dengan menggunakan software CST Microwave
Studio, desain dibuat pada kondisi free space dan dengan phantom. Hasil
simulasi free space menunjukkan bahwa frekuensi resonansi multiband berada
pada band frekuensi 0,924 GHz, 2,45 GHz dan 5,8 GHz, antena mempunyai
karakteristik magnetik, dengan nilai magnitudo koefisien refleksi (S11) adalah -
18,07 dB pada frekuensi 0,924 GHz, -27,69 dB pada frekuensi 2,45 GHz dan 18,63 dB pada frekuensi 5,8 GHz. Bandwidth yang dihasilkan sebesar 28,7 MHz
untuk frekuensi 0,924 GHz, 39 MHz untuk frekuensi 2,45 GHz serta 259 MHz
untuk frekuensi 5,8 GHz. Sementara gain yang diperoleh adalah -24,86 dB pada
frekuensi 0,924 GHz, -8,75 dB pada frekuensi 2,45 GHz dan 7,27 dB pada
frekuensi 5,8 GHz. Hasil simulasi dengan phantom secara umum tidak mengalami
perubahan nilai parameter antena secara signifikan. Nilai SAR dari hasil simulasi
pada jarak 0 sampai dengan 20 mm dari phantom (dekat tubuh) masih berada
dibawah standar yang dipersyaratkan yaitu 2 W/kg untuk setiap 10 g jaringan
tubuh (European Union : IEC 62209-1).
Dari hasil pengukuran pada free space diperoleh S11 sebesar -20,49 dB
pada frekuensi 0,924 GHz, -33,63 dB pada frekuensi 2,45 GHz dan -14,52 dB
pada frekuensi 5,8 GHz, dengan bandwidth pada masing-masing frekuensi kerja
secara berurutan adalah 125 MHz, 60 MHz dan 454 MHz, sedangkan gain yang
dihasilkan masing-masing -23,37 dBi, -6,7 dBi dan 7,92 dBi serta antena
mempunyai karakteristik magnetik. Sementara pada kondisi phantom S11
diperoleh hasil pengukuran sebesar -21,02 dB pada frekuensi 0,924 GHz, -26,50
dB pada frekuensi 2,45 GHz dan -17,79 dB pada frekuensi 5,8 GHz, dengan
bandwidth pada masing-masing frekuensi kerja adalah 120 MHz, 56 MHz dan
450 MHz, dan gain yang dihasilkan masing-masing sebesar -22,91 dBi, -6,96 dBi
dan 7,76 dBi.
Secara umum, dari hasil simulasi desain antena telah diperoleh
karakteristik dan parameter antena seperti yang diinginkan.
ABSTRACTWearable technology application has become one of the important part in
the development of Body-centric Wireless Communications System (BWCS), one
of the application of its is the wearable antenna. There have been studies on the
wearable antenna for medical purposes, safety purposes, etc, but most of them are
still focused to an antenna that is electrically, while the magnetic antenna has not
been explored in many studies. There are also some studies of magnetic type
antennas with single and dualband frequency and still allow for further
development on multiband frequency.
This research, wearable antenna is made for biomedical applications,
especially for wireless patient monitoring with magnetic characteristics that
works on multiband frequency of 0.924 GHz (RFID), 2.45 GHz (WLAN) and 5.8
GHz (WLAN), made from the substrate textiles and copper patch with a
characteristic magnitudo reflection coefficient (S11) < -10 dB (VSWR < 2) and
gain as needed communication (link budget calculation). To determine the effect
of the body on the performance of the antenna, then the simulation and
measurements will use phantom as a model of the human body.
CST Microwave Studio software was utilized, the design of antenna is
made with free space and the phantom condition. Results from the simulation
show that the design without phantom multiband resonant frequency at a
frequency of 0.924 GHz, 2.45 GHz and 5.80 GHz, antenna has the magnetic
characteristics, the magnitude of the reflection coefficient value (S11) each at the desired operating frequency is -18,07 dB at a frequency of 0.924 GHz, at a
frequency of 2.45 GHz is -27,69 dB and -18,63 dB at a frequency of 5.8 GHz.
Bandwidth is generated at frequency of 0.924 GHz is 28,7 MHz, at frequency of
2.45 GHz is 39 MHz, and at frequency of 5.8 GHz is 259 MHz. While the resulting
gain is -24.86 dB at a frequency of 0.924 GHz, -8,33 dB at a frequency of 2.45
GHz and 7.27 dB at a frequency of 5.8 GHz. The simulation results are done with
phantom generally does not change the value of the antenna parameters
significantly. SAR values from the simulation results at a distance of 0 to 20 mm
from the phantom (near the body) remain below the required standard is 2 W / kg
for each 10 g of body tissue (European Union : IEC 62209-1).
From the measurement results in the free space condition are obtained
value of S11 is -20.49 dB at a frequency of 0.924 GHz, -33.63 dB at a frequency of
2.45 GHz and -14.52 dB at a frequency of 5.8 GHz, with bandwidth at each
operating frequency in a sequence is 125 MHz, 60 MHz and 454 MHz, and the
resulting gain in a sequence is -23.37 dBi, 6.7 dBi and 7.92 dBi. While the
measurement result of S11 in the phantom condition is obtained -21.02 dB at a
frequency of 0.924 GHz, -26.50 dB at a frequency of 2.45 GHz and -17.79 dB at a
frequency of 5.8 GHz, the bandwidth at each operating frequency is 120 MHz, 56
MHz and 450 MHz, and the gain generated respectively is -22.91 dBi, -6.96 dBi
and 7.76 dBi.
In general, from the simulation and measurement results have been
obtained characteristics and parameters of the antenna as desired.
T45978-Hari Purwanto.pdf :: Unduh