Σχεδίαση Εμφυτεύσιμων Κεραιών Μεγάλου Εύρους Ζώνης Για Εφαρμογές Ασύρματης Τηλεμετρίας

Abstract

Τα τελευταία χρόνια έχει παρατηρηθεί ένα αυξημένο ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας στις εμφυτεύσιμες ιατρικές διατάξεις. Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται σε μεγάλο αριθμό ιατρικών εφαρμογών, και η εξέλιξή τους δημιουργεί νέες προοπτικές προς όφελος των ασθενών. Ο έλεγχος της διαδικασίας και η εξαγωγή των σημαντικών βιοσημάτων που συλλέγουν οι εμφυτεύσιμες διατάξεις γίνεται μέσω ενός συστήματος ιατρικής τηλεμετρίας, όπου το εμφύτευμα επικοινωνεί με μια εξωτερική διάταξη. Πλέον, αυτή η επικοινωνία γίνεται ασύρματα εξαιτίας μιας μικροσκοπικής κεραίας που είναι ενσωματωμένη στην εμφυτεύσιμη διάταξη.Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση μιας πρωτότυπης μικροσκοπικής εμφυτεύσιμης κεραίας μεγάλου εύρους ζώνης που θα λειτουργεί στην ζώνη MedRadio (Medical Device Radiocommunications Service, 401-406 MHz). Στην φάση της σχεδίασης δόθηκε έμφαση στην επίτευξη όσο το δυνατόν μεγαλύτερου εύρους ζώνης συχνοτήτων μέσα στο οποίο η κεραία θα παραμένει συντονισμένη. Το βασικότερο πλεονέκτημα που επιφέρει το μεγάλο εύρος ζώνης είναι η δυνατότητα σχεδίασης κεραιών που θα μπορούν να λειτουργούν σε πολλές διαφορετικές ιατρικές εφαρμογές χωρίς να απαιτούνται κάθε φορά αλλαγές στις σχεδιαστικές παραμέτρους ώστε να διατηρούν το συντονισμό τους. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας σχεδιάστηκε μια κεραία μικροταινίας μεγάλου εύρους ζώνης. Έπειτα, πραγματοποιήθηκε παραμετρική μελέτη των σχεδιαστικών παραμέτρων της για να εκτιμηθούν οι επιπτώσεις τυχόν μικρών κατασκευαστικών αστοχιών στην απόδοσή της. Τέλος, μελετήθηκαν οι επιδόσεις συντονισμού και ακτινοβολίας της κεραίας εντός κανονικού μοντέλου ανθρώπινου κεφαλιού, και εξήχθησαν συμπεράσματα που αναδεικνύουν την σημασία του μεγάλου εύρους ζώνης. Εκτός του κυρίου μέρους της διπλωματικής εργασίας που είναι η σχεδίαση της κεραίας, παρουσιάζεται μια αριθμητική μέθοδος μέτρησης των ηλεκτρικών ιδιοτήτων υγρών προσομοιωμάτων. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται για τον καθορισμό υλικών με διαφορετικές ιδιότητες που εφαρμόζονται στην παραμετρική μελέτη της πρωτότυπης κεραίας μεγάλου εύρους ζώνης.