Wpływ technologii wytwarzania na parametry anten tekstylnych

• Autorzy: Nowak Iwona

Warianty tytułu

EN

Impact of production technology on the parameters of textile antennas

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca doktorska składa się z części teoretycznej, eksperymentalnej oraz wniosków. Cześć eksperymentalna rozprawy doktorskiej składa się z trzech części. W pracy wytworzono anteny tekstylne trzema różnymi metodami: fizycznego osadzania z fazy gazowej, drukowania ink-jet oraz haftowania. Wszystkie te metody zostały wykorzystane do wytworzenia anteny o tej samej geometrii (anteny Vee). Taki rodzaj anteny może zostać wykorzystany w odzieży inteligentnej do przekazywania informacji o parametrach życiowych użytkownika. Potencjalnymi użytkownikami takiej odzieży mogą być strażacy, żołnierze, dzieci i osoby starsze. W elektronice noszonej zarówno nadajnik, jak i antena są ulokowane bardzo blisko ludzkiego ciała. Muszą one posiadać niewielkie wymiary i być lekkie, tak aby nie ograniczać komfortu użytkowania takiego systemu. Aby wytworzyć antenę tekstylną konieczne jest wytworzenie ścieżki elektroprzewodzącej na podłożu włókienniczym. W pracy właściwości elektryczne ścieżek elektroprzewodzących zostały ocenione na podstawie pomiaru oporności elektrycznej. Charakter, ciągłość i grubość ścieżek została oceniona za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Parametry elektryczne anten tekstylnych zostały ocenione na podstawie pomiaru impedancji wejściowej oraz współczynnika fali stojącej (WFS) odniesionego Z0 = 50 Ω. Pomiary charakterystyki promieniowania anten tekstylnych zostały wykonane w wolnej przestrzeni przy zastosowaniu generatora sygnału, analizatora widma i anteny pomiarowej. W pracy pokazano możliwość wytworzenie anten tekstylnym z zastosowaniem trzech różnych metod: fizycznego osadzania z fazy gazowej, drukowania ink-jet oraz haftowania. Najmniejszą wartość oporu elektrycznego uzyskano dla ścieżki antenowej wyprodukowanej z zastosowaniem metody PVD.

EN

The research and analysis of this work are divides into three parts, textile antennas were produced using three different methods: PVD (Physical Vapour Deposition), ink-jet printing and embroidery. For all of these methods the same antenna’s geometry (Vee antenna) was made. That kind of textile antenna can be used in smart clothes to transmit information about parameters of people’s life (firefighters, soldiers, babies, old people). In wearable communication system, both the transceiver and the antenna are located very close to human body. The requires very small and lightweight electronic components that have almost no impact on the user’s comfort. Textile antennas are widely used in wearable personal communication system. Electroconductive properties of formed antenna’s paths are evaluated by measuring surface electrical resistivity. The character, continuity and thickness of the paths are observed studying the images of surface and cross-sections of substrates under scanning electron microscope (SEM). The electrical parameters of textile antenna are verified by measurement of antenna input impedance and the voltage standing wave ratio (VSWR) referred to the impedance Z0 = 50 Ω of the antenna structures. Measurements of antenna’s radiation pattern are carried out in free space (open area test site), using a signal generator, spectrum analyzer and a measuring antenna. The possibility of making the effectively working textile antennas using Physical Vapour Deposition, ink-jet printing technique and embroidery technique has been shown. The antennas can be places in smart clothes and become part of electronics components of clothing. The smallest value of electrical resistivity of antenna’s paths exhibit the paths produce using the PVD process.

Słowa kluczowe

PL

anteny tekstylne; technologia wytwarzania; antena Vee; parametry elektryczne; impedancja wejściowa; współczynnik fali stojącej; WFS; drukowanie inkjet; haftowanie; fizyczne osadzanie z fazy gazowej

EN

textile antennas; production technology; Vee antenna; electrical parameters; input impedance; voltage standing wave ratio; VSWR; ink-jet printing; embroidery; PVD; Physical Vapour Deposition

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Włókiennictwo / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 73
• Strony: 37--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz.

Twórcy

autor

Nowak Iwona

• Wydział Technologii Materiałowych i Wzornictwa Tekstyliów Politechniki Łódzkiej

Bibliografia

• [1] Tronquo A., Rogier H., Hertleer C. and Van Langenhove L.: Applying textile materials for the design of antennas for wireless body area networks, Proceedings of the European Conference on Antennas & Propagation – EUCAP, 2006.
• [2] Gniotek K., Gołębiowski J., Leśnikowski J.: Temperature Measurements in a Textronic Fireman Suit and Visualisation of the Results, Fibers & Textiles in Eastern Europe, Vol. 17, No. 1(72), 97-101, 2009.
• [3] Cho G., Lee S., Cho J.: Review and Reappraisal of Smart Clothing, Intl. Journal of Human-Computer Interaction, No. 25(6), 582-617, 2009.
• [4] Paradiso R., Loriga G., Taccini N., Gemigani A., Ghelarducci B.: Weathly – a Wearable Healthcare System: New Frontier on E-Textile, Journal of Telecommunications and Information Technology, No. 4, 2005.
• [5] Lobodzinski S., Laks M.: Comfortable textile-based electrocardiogram system for very long-term monitoring, Cardiology Journal, 477-480, 2008.
• [6] Frydrysiak M., Zięba J.: Textronic Sensor for Monitoring Respiratory Rhythm, Fibres&Textiles in Eastern Europe, Vol. 20, No. 2(91), 74-78, 2012.
• [7] Zięba J., Frydrysiak M., Tokarska M.: Research of Textile Electrodes for Electrotherapy, Fibres&Textiles in Eastern Europe, Vol. 19, No. 5(88), 70-74, 2011.
• [8] Bartosik G.: Kierunki rozwoju odzieży inteligentnej, Bezpieczeństwo pracy, nr 1, 18-22, 2010.
• [9] Service F.: Electronic Textiles Charge Ahead, Science, Vol. 301, 909-911, 2003.
• [10] Krucińska I.: Diagnostyka potencjału jednostek badawczo-rozwojowych i procesu komercjalizacji badań, Łódź, 2007.
• [11] Kubsz I., Urbaniak-Domagała W., Krucińska I.: Modern Electroconductive Textiles Produces by the Method of Physical Vapour Deposition (PVD), XIV Scientific Conference of Faculty of Material Technologies and Textile Design 2011, K-48, 1-4, 2011.
• [12] Kubsz I.: Nowoczesne materiały o specjalnych właściwościach elektroprzewodzących wytwarzane metodami PVD, Przegląd Włókienniczy Włókno Odzież Skóra, nr 7-8, 44-48, 2011.
• [13] Boczkowska A., Leonowicz M.: Intelligent Materials for Intelligent Textiles, Fibres&Textiles in Eastern Europe, Vol. 14, No. 5(59), 13-17, 2006.
• [14] Gniotek K., Krucińska I.: The Basic Problems of Textronics, Fibres & Textiles in Eastern Europe, Vol. 12, No. 1(45), 13-16, 2004.
• [15] Schulz M.J., Kelkar A.D., Sundaresan M.J.: Nanoengineering of Structural, Functional, and Smart Materials, CRC Press, Boca Raton, 2006.
• [16] Gniotek K., Stempień Z., Zięba J.: Tekstronika – nowy obszar wiedzy, Przegląd Włókienniczy, nr 2, 2003.
• [17] Leitch P., Tassinari T.H.: Interactive textiles: new materials in the new millennium, Journal of Industrial Textiles, Vol. 29, No. 3, 173-189, 2000.
• [18] Ouyang Y., Chappell W.: High Frequency Properties of Electro-Textiles for Wearable Antenna Applications, Transactions on antennas and Propagation, Vol. 56, No. 2, 381-389, 2008.
• [19] Dierck A.: Review of active textile antenna co-design and optimalization strategies, IEEE International conference on RFID-Technologies and Applications, 2011.
• [20] Rais N., Malek F., Ahmad S., Hashim N., Hall P.: A Review of Wearable Antenna, Loughborough Antennas & Propagation Conference, Loughborough, 2009.
• [21] Januszkiewicz Ł., Hausman S., Kacprzak T.: Antena mikrofalowa dla systemów tekstronicznych, Przegląd Elektrotechniczny, nr 6, 2009.
• [22] Raskovic D., Martin T., Jovanov E.: Medical Monitoring Applications for Wearable Computing, The Computer Journal, 47(4), 495-504, July 2004.
• [23] Januszkiewicz Ł., Hausman S., Kacprzak T., Michalak M., Krucińska I., Bilska J.: Textile Antenna for Personal Radio Communications System – Materials and Technology, Fibers & Textiles in Eastern Europe, No 95, 129-133, 2012.
• [24] Jovanov E., Milenković A., Otto C., De Groen P., Johnson B., Warren S., Taibi G.: A WBAN System for Ambulatory Monitoring of Physical Activity and Health Status: Applications and Challenges, in this Proceedings, IEEE, 2010.
• [25] Jovanov E., Milenkovic A., Otto C. and de Groen P.C.: A Wireless Body Area Network of Intelligent Motion Sensors for Computer Assisted Physical Rehabilita-tion in Journal of Neuroengineering and Rehabilitation, No. 2(6), 2005.
• [26] Sydanheimo L., Keskilammi M. and Kivikoski M.: Performance issues on the wireless 2.4 GHz ISM band in a multisystem environment, IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 48, No. 3, 638-643, 2002.
• [27] Jung-Sim Roh, Yong-Seung Chi, Jae-Hee Lee, Youndo Tak, Sangwook Nam: Embroidered Wearable Multiresonant Folded DipoleAntenna for FM Reception, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol. 9, 2010.
• [28] Monton E., Hernandez J.F., Blasco J.M., Herve T., Micallef J., Grech I., Brincat A. and Traver V.: Body area network for wireless patient monitoring, IET Communications Journal, Vol. 2, No. 2, 215-222, 2008.
• [29] Ahmad J., Zafar F.: Body Area Network Technology & Wireless Medical Monitoring, International Journal of Information and Communication Technology Research, Vol. 2, No. 2, 2012.
• [30] Jingling F., Wei L., Yang L.: Performance Enhancement of Wireless Body Area Network System Combined with Cognitive Radio, International Conference on Communications and Mobile Computing, IEEE, 2010.
• [31] De Santis V., Feliziani M, Maradei F.: Safety Assessment of UWB Radio Systems for Body Area Network FDTD Method, IEEE Transaction on Magnetics, Vol. 46, No. 8, IEEE, 2010.
• [32] de Vicq N., Robert F., Penders J., Gyselinckx B., Torfs T.: Wireless Body Area Network for Sleep Staging, IEEE, 2007.
• [33] Brown L., Grundlehner B., van de Molengraft J., Penders J., Gyselinck B.: Body Area Network for Monitoring Autonomic Nervous System Responses, IEEE, 2009.
• [34] Jung J., Ha K., Lee J., Kim Y., Kim D.: Wireless Body Area Networking a Ubiquitous Healthcare System for Physiological Signal Monitoring and Health Consulting, International Journal of Signal Processing, Image Processing and Pattern Recognition, 47-54, IEEE, 2009.
• [35] Scanlon W.G., Evans N.E.: Numerical analysis of bodyworn UHF antenna systems, Electronics & Communication Engineering Journal, 53-64, 2001.
• [36] Januszkiewicz Ł.: Metoda analizy i projektowania zmodyfikowanej anteny dyskowo-stożkowej, rozprawa doktorska, Łódź, 2007.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).