Diseño y optimización de antenas compactas para integración en cápsulas endoscópicas

Abstract

Desde su aparición en la década de los 2000, la cápsula endoscópica ha supuesto una revolución en cuanto a detección de enfermedades del intestino delgado se refiere. Gracias a la cámara que lleva integrada en su interior, muchas lesiones que no eran detectadas mediante las técnicas tradicionales pueden ser detectadas y tratadas hoy más precozmente. Su sistema de transmisión está basado en las denominadas redes inalámbricas de área corporal (WBAN), actualmente bajo regulación mediante el estándar IEEE 802.15.6. Este tipo de sistemas, tradicionalmente viene trabajando en las bandas MICS, ISM y WMTS. Sin embargo, debido al reducido ancho de banda que proporcionan y la baja calidad de las imágenes capturadas, cada vez son más los nuevos diseños que se están orientando hacia el uso de tecnología Ultra Wideband (UWB). Esta tecnología ofrece anchos de banda mucho más amplios permitiendo así alcanzar altas tasas de transmisión, mejorando en consecuencia la calidad de las imágenes capturadas y mejorando la calidad de diagnóstico.

Tras realizar un estudio del estado del arte actual se puede concluir que las antenas transmisoras para aplicación de cápsula endoscópica pueden clasificarse en dos grandes grupos: antenas embebidas y antenas conformadas. Según los resultados analizados, resultan de especial interés los diseños conformados, pues liberan espacio en el interior de la cápsula dejando mayor volumen para mejoras de los sistemas actuales o para implementación de futuras aplicaciones. No obstante, la mayoría de diseños reportados en la actualidad operan en las bandas de frecuencia tradicionales. Es por ello, que este proyecto se centra en el diseño de antenas compactas que operen en la banda UWB para su integración en cápsula endoscópica.

Since its appearance in the 2000s, Capsule endoscopy has emerged as a revolutionary technique for small bowel diseases detection. Thanks to its integrated miniaturized camera, many diseases than could not be detected by means of traditional techniques, today they could be detected and treated sooner. Its transmission system is based on Wireless Body Area Networks (WBAN), which is under regulation through IEEE 802.15.6 standard. Typically, capsule endoscopy systems work on MICS, ISM and WMTS bands. However, new designs are evolving towards Ultra Wideband (UWB). Because of its broader bandwidth and high data rates, UWB is a leading technology which could provide higher quality and resolution images for a better diagnosis.

The state of the art of the transmitter antennas has been studied. They could be classified in embebed antennas and conformal antennas. As the results showed, conformal designs are very interesting because they allow more space inside the capsule for different improvements or future applications. Nonetheless, most of the reported designs work on traditional frequency bands. Consequently, this thesis focuses on design compact UWB antennas for its integration in capsules endoscopy.