Wpływ technologii wytwarzania na parametry anten tekstylnych

Abstract

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.

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.