Émetteur portable sans fil

Les recherches actuelles sur l'électronique flexible ouvrent la voie à des capteurs sans fil qui peuvent être portés sur le corps et collecter une variété de données médicales. Mais sans un dispositif de transmission flexible similaire, ces capteurs nécessiteraient des connexions filaires pour transmettre les données de santé.

Comme les capteurs portables, un émetteur portable doit être sûr pour une utilisation sur la peau humaine, fonctionnel à température ambiante et capable de résister à la torsion, à la compression et à l'étirement. La flexibilité de l'émetteur, cependant, pose un défi unique :lorsque les antennes sont compressées ou étirées, leur fréquence de résonance (RF) change et elles transmettent des signaux radio à des longueurs d'onde qui peuvent ne pas correspondre à celles des récepteurs prévus de l'antenne.

Les chercheurs ont créé un émetteur flexible et portable en couches. S'appuyant sur des travaux antérieurs, ils ont fabriqué un treillis de cuivre avec un motif de lignes ondulées qui se chevauchent. Ce maillage constitue la couche inférieure, qui touche la peau, et la couche supérieure, qui sert d'élément rayonnant dans l'antenne. La couche supérieure crée une double arche lorsqu'elle est comprimée et s'étire lorsqu'elle est tirée - et se déplace entre ces étapes dans un ensemble ordonné d'étapes. Le processus structuré par lequel le maillage de l'antenne se cambre, s'aplatit et s'étire améliore la flexibilité globale de la couche et réduit les fluctuations RF entre les états de l'antenne.

La couche inférieure en maille empêche les signaux radio d'interagir avec la peau. Cette mise en œuvre, au-delà de la prévention des dommages tissulaires, évite une perte d'énergie provoquée par les tissus dégradant le signal. La capacité de l'antenne à maintenir une RF stable permet également à l'émetteur de collecter l'énergie des ondes radio, ce qui réduit potentiellement la consommation d'énergie provenant de sources extérieures.

L'émetteur, qui peut envoyer des données sans fil à une portée de près de 300 pieds, peut facilement intégrer un certain nombre de puces informatiques ou de capteurs. Avec des recherches plus poussées, il pourrait avoir des applications dans la surveillance de la santé et les traitements cliniques ainsi que dans la génération et le stockage d'énergie.

Après avoir développé le prototype d'antenne extensible, les chercheurs l'ont analysé pour identifier de nouvelles voies fondamentales pour affiner un tel dispositif qui pourrait être appliqué à des recherches futures similaires. L'équipe a fabriqué une antenne avec des couches et un motif de maillage similaire à leur prototype précédent mais dépourvu de la structure de compression à double arc. Ils ont mesuré la déformation de l'antenne lorsque le maillage était étiré à différents intervalles, puis ont utilisé des simulations informatiques pour examiner la relation entre la déformation et les performances de l'antenne.

Pour simplifier l'analyse de la transmission du signal radio de l'antenne, les chercheurs ont utilisé une technique mathématique pour convertir certaines mesures - telles que la largeur et l'angle du motif de maille répétitif - en valeurs constantes. Avec ce processus, appelé normalisation, les chercheurs peuvent se concentrer sur la relation entre des variables spécifiques en annulant l'influence des variables normalisées.

L'équipe a constaté que la normalisation de différentes variables offrait plusieurs pistes pour personnaliser les performances de l'antenne. Ils ont également constaté que la géométrie simulée du maillage pouvait produire des résultats différents, même avec le même ensemble de variables normalisées.

Bien que les chercheurs aient analysé les propriétés des antennes portables, les méthodes pourraient être appliquées à d'autres appareils à radiofréquence. La recherche pourrait conduire à des réseaux de capteurs et d'émetteurs portés sur le corps, communiquant tous entre eux et avec des appareils externes.

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