Body-Centric Ear-to-Wrist Wireless Communications

Abstract

[ES] Las comunicaciones inalámbricas de oído a muñeca centradas en el cuerpo se han estudiado en esta tesis. El principal centro de atención ha estado en las antenas y la propagación a 2,45 GHz. Se simularon, prototiparon y midieron dos antenas de uso corporal. La presencia cercana de tejido humano varió las características de las antenas. Por lo tanto, la piel debe considerarse una extensión de las antenas cuando se diseñan para uso corporal. La ganancia de la trayectoria en el cuerpo del oído a la muñeca entre dos antenas de uso corporal ha sido simulada en Ansys HFSS y medida en diez personas en una cámara shielded de radiofrequencia. Se ha encontrado que los movimientos del brazo tienen una gran influencia en las variaciones de la ganancia de la trayectoria. Además, se han encontrado diferencias significativas cuando las antenas se colocan en el mismo lado del cuerpo, por ejemplo, oreja izquierda-muñeca izquierda. La variación se puede estimar en 35 dB para el ejemplo anterior y 40 dB cuando las antenas están en lados opuestos. Se ha visto que la rotación de la muñeca podría variar la ganancia para el peor de los casos en 20 dB. Dos personas evaluadas con la misma longitud anatómica del brazo obtuvieron resultados diferentes. Por lo tanto, se concluyo que otros parámetros tienen una mayor influencia. La línea de visión entre las antenas se ha encontrado como un factor relevante, donde la presencia de ondas incidentes mejora los resultados.

[EN] Body-centric ear-to-wrist wireless communications have been studied in this thesis. The main focus has been on the antennas and propagation at 2.45 GHz. Two body-worn antennas were simulated, prototyped and measured. The presence of the human tissue nearby varied the antennas¿s features. Therefore, the skin should be considered an extension of the antennas when they are designed. The ear-to-wrist on-body path gain between the two body-worn antennas has been simulated in Ansys HFSS and measured on ten people in a shielded radiofrequency chamber. The movements of the arm have been found that have a high influence on the variations of the path gain. Further, significant differences have been found when the antennas are placed at the same side of the body, e.g., left ear-left wrist. The variation can be estimated as 35 dB for previous example and 40 dB when the antennas are at different sides. The rotation of the wrist has been seen that could in addition vary the path gain for the worst case in 20 dB. Two tested people with the same anatomical arm¿s length obtained different results. Therefore, it was concluded that other parameters have a higher influence. The Line-of-Sight between the antennas has been found as a relevant factor, where the presence of incident waves improve the results.