پديد آورنده :
خيري، طاهره
عنوان :
بررسي تأثير تغيير شكل‌هاي خمشي و كششي بر كارايي آنتن‌هاي ميكرواستريپ مبتني بر منسوج
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هفده،107ص. :مصور،جدول،نمودار
توصيفگر ها :
منسوجات هوشمند , پارچه رسانا , آنتن ميكرواستريپ مبتني بر منسوج , تغيير شكل خمشي , افت برگشتي
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/02/27
رشته تحصيلي :
مهندسي نساجي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/02/30
چكيده فارسي :
منسوجات هوشمند و الكترونيك امروزه كاربردهاي بسيار متنوع و مختلفي را در حوزه‌هاي مختلف پيدا كرده‌اند. يكي از كاربردهاي مهم منسوجات هوشمند، توليد آنتن‌هاي پوشيدني، به‌منظور ارسال و دريافت اطلاعات است. هدف از اين پژوهش طراحي و توليد آنتن‌هاي مبتني بر منسوج و بررسي عملكرد آن‌ها در طي تغيير شكل‌هاي متفاوت است. در اين پژوهش، از چهار پارچه تاري – پودي رسانا با ويژگي‌هاي ساختاري متفاوت (مثل جنس و تراكم) براي طراحي قسمت وصله و زمين براي آنتن‌هاي ميكرواستريپ مبتني بر منسوج استفاده شد. براين‌اساس سه پارچة رسانا با استفاده از نخ نايلون پوشش داده شده با نقره با تراكم‌هاي پودي 18 و 22 و 26 در سانتيمتر و طرح بافت تافته و سرژه 3/1، توليد شد. همچنين نمونه چهارم با استفاده از نخ 100% فولاد ضدزنگ با طرح بافت تافته توليد شد. براي قسمت بستر عايق نيز از پارچه جين استفاده شد. سپس بر اساس ويژگي‌هاي ساختاري اين پارچه‌ها دو آنتن ميكرواستريپ در نرم‌افزار CST Studio شبيه‌سازي شد. براي بررسي عملكرد آنتن‌ها و مقايسه آنتن‌هاي منسوج ساخته شده با نمونه‌هاي شبيه‌سازي‌شده، با دستگاه Nano VNA ، آزمون افت برگشتي انجام شد. با استفاده از نتايج افت برگشتي در ابتدا گذردهي نسبي (ε_r) بستر آنتن تعيين شد. در گام بعد آزمون افت برگشتي آنتن هاي مبتني بر منسوج در حالت هاي تخت، خمش كماني(استوانه اي) با شعاع خمش 20 و 5 سانتي متر و خمش كسينوسي(معادل تغيير شكل پارچه در هنگام كشش) انجام شد. نتايج حاصل نشان داد كه آنتن طراحي شده با استفاده از پارچه تافته با تراكم پودي22 در سانتيمتر، مطابقت بيشتري را با نتايج شبيه سازي، نشان داد. بيشترين پهناي باند مربوط به پارچه با تراكم پودي18و كم ترين پهناي باند مربوط به پارچه با تراكم پودي26 بود. كمترين اختلاف در افت برگشتي در هنگام تغيير شكل هاي خمشي و كسينوسي مربوط به پارچه هاي با تراكم پودي26 و بافته شده با نخ فولاد بود. در نهايت مشاهده گرديد كه افزايش سختي خمشي پارچه هاي رسانا استفاده شده در آنتن هاي ميكرواستريپ مبتني بر منسوج، سبب افزايش اختلاف نتايج افت برگشتي در تغيير شكل هاي متفاوت آنتن هاي مبتني بر منسوج رسانا مي شود.
چكيده انگليسي :
Nowadays, smart and electronic textiles have found numerous applications in different fields. One of the most important applications of smart textiles is the design of wearable antennas for sending and receiving data. This research aims to design and manufacture textile-based antennas and investigate their performance during various deformations. In this study, four conductive woven fabrics that had different structural parameters (i.e. material and density) were used to produce patch and ground of textile-based microstrip antennas. Three conductive fabrics using silver-coated nylon yarns were woven with 18,22, and 26 wefts per centimeter and plain and Twill3/1 weave design. The fourth fabric was produced with 100% stainless steel yarns and a plain weave design. Denim fabric was used for the substrate. Then, using the structural characteristics of these materials, two microstrip antennas were simulated in CST Studio software. To investigate the performance of the designated antennas and compare the results with the simulation ones, the return loss test was performed by using the Nano VNA device. The return loss measurements were used to determine the permittivity (ε_r) of the antenna substrate. The return loss of textile-based antennas was next tested using flat, arcuate (cylindrical) bending with curvature radius of 20 and 5 cm, as well as cosine bending (similar to fabric deformation during stretching). Our finding revealed that a textile-based antenna designed by plain woven fabric with 22 wefts per centimeter, has the best similarity with simulation result. The antenna manufactured by fabric with a weft density of 18 per centimeter had the largest bandwidth, while the antenna manufactured by the fabric with a weft density of 26 per centimeter had the lowest bandwidth. Moreover, the antenna design by woven fabrics with a weft density of 26 per centimeter and 100% stainless steel yarn had the lowest variation in return losses during bending and cosine deformations. Finally, it was found that increasing the bending stiffness of conductive fabrics used in textile-based microstrip antennas can be the reason for increasing the difference in return loss of textile-based antennas in different deformations.
استاد راهنما :
محسن شنبه , محسن مداح علي
استاد داور :
محمد قانع , ابوالقاسم زيدابادي نژاد
