Μελέτη κεραιών σε WBANs με την χρήση ρεαλιστικών ανθρωπίνων ομοιωμάτων
Creators: name: Κόκκινου, Ευαγγελία Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Ασύρματα Δίκτυα Περιοχής Σώματος
Κεραίες χαμηλού προφίλ
Αριθμητικά Ανθρώπινα Ομοιώματα Ρεαλιστικών Διαστάσεων
WBAN
Patch Antennas
Virtual Humans

description: Στην παρούσα εργασία, εξετάστηκε η συμπεριφορά δυο (2) κεραιών χαμηλού προφίλ (τυπωμένων) που χρησιμοποιούνται σε ασύρματα δίκτυα περιοχής σώματος (WBAN), με την χρήση του αριθμητικού ομοιώματος ρεαλιστικής ανατομίας μιας γυναίκας είκοσι έξι (26) ετών (Ella). Συγκεκριμένα, μελετήθηκε η συμπεριφορά των κεραιών στον αέρα πάνω σε τμήμα ανθρωπίνου ιστού και πάνω στο ομοίωμα της Ella. Στο ανθρώπινο ομοίωμα οι κεραίες τοποθετήθηκαν, στις δυο πιο συχνά χρησιμοποιούμενες θέσεις τοποθέτησης φορητών συσκευών ή ασύρματων αισθητήρων, στο σώμα, δηλαδή στον βραχίονα και στον καρπό. Η πρώτη ενότητα της εργασίας είναι εισαγωγική και σε αυτή γίνεται αναφορά στα ασύρματα δίκτυα επικοινωνίας , με έμφαση στα δίκτυα που αφορούν το ανθρώπινο σώμα (WBAN), στις κεραίες χαμηλού προφίλ, στα αριθμητικά ρεαλιστικά μοντέλα ανθρωπίνων αναλογιών, στην αριθμητική προσέγγιση FDTD καθώς και στο λογισμικό εκτέλεσης των προσομοιώσεων. Ακόμη, περιγράφεται ο στόχος της παρούσας εργασίας. Στην δεύτερη ενότητα, αναλύεται το θεωρητικό υπόβαθρο στο οποίο στηρίζεται η εργασία αλλά και η μεθοδολογία σύμφωνα με την οποία εκπονήθηκε. Στην τρίτη ενότητα, περιγράφεται ο τρόπος κατασκευής των μοντέλων τα οποία χρησιμοποιήθηκαν στις προσομοιώσεις. Στην τέταρτη ενότητα παρατίθενται τα χαρακτηριστικά των προσομοιώσεων στα τρία διαφορετικά περιβάλλοντα προσομοίωσης των κεραιών. Στην πέμπτη ενότητα, αρχικά παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων τα οποία στην συνέχεια συγκρίνονται μεταξύ τους και αξιολογούνται. Τέλος, στην έκτη και τελευταία ενότητα της εργασίας, γίνεται η εξαγωγή των συμπερασμάτων και γίνεται αναφορά σε μελλοντικές προοπτικές χρήσης κεραιών σε δίκτυα WBAN.
description: In the present thesis, we examined the behaviour of two low-profile patch antennas used in Wireless Body Area Networks, running our simulations on the virtual human model of a 26 year old woman (Ella). More specifically, the antennas were simulated in three different scenarios; in the air, on top of a multilayer tissue and on Ella. On Ella, the antennas were positioned on her arm and on her wrist because these are the most popular areas of the human body, when it comes to positioning cellular devices or sensors. The first section is introductory to the wireless networks. We mostly elaborate on the wireless body area networks, on low-profile antennas, on high-resolution anatomical human models (virtual humans) on the FDTD solution and on the simulation software. Moreover, we describe in detail the goal of this thesis. In the second section, we discuss the theoretical background of wave propagation near the human body and we describe the methodology we followed throughout this thesis. In the third section we describe in great detail the construction of the models used in the simulations. In the forth section, we focus on the characteristics of the simulations, such as the simulations setup, materials, sources, sensors, boundary conditions, grid and voxel settings, solver etc. In the fifth section, we present the results of the simulations. We also evaluate the results of our simulations in relation to the propagation environment. Last but not least in the sixth section we present the conclusions of this thesis and we discuss future uses and applications of antennas in Wireless Body Area Networks