طراحي و شبيه سازي آنتن فراپهن باند مجتمع با كمترين ميزان SAR براي كاربرد هاي رابط مغز-ماشين بي سيم با قابليت همزمان ثبت و تحريك

مقدمه: در اين مقاله طرح جديدي از آنتن مايكرواستريپ فراپهن باند با قابليت انتقال داده با نسبت بالا / دقت بالا و همچنين مصرف كمينه انرژي براي كاربردهاي رابط مغز-ماشين ارائه شده است. اين طرح به يك كانال الكترومغناطيسي بين بافتي جهت ايجاد ارتباط بي سيم ما بين يك آنتن فرستنده و گيرنده مي باشد. ساختار جديد ارائه شده با استفاده از يك آنتن تك قطبي مايكرواستريپ با ساختار حلقوي پهناي باند فركنسي نسبي بيش تر از 100% (3.1-10.6 GHz) را جهت پوشش حوزه فركاسي فراپهن باند نتيجه داده است. همچنين اين ساختار با متمركز كردن پترن تشعشعي ميزان نسبت جذب ويژه در بافت مغز را كاهش داده است. مواد و روش‌ها: براي شبيه سازي از مدل سر كامل انسان دانشگاه تگزاس در نرم افزار CST استفاده كرده ايم[1] . روش بهينه سازي مطالعه پارامتري جهت تنظيم نمودار تلفات برگشتي آنتن روي حوزه فركانسي UWB اعمال شده است. مدل سازي بافت بيولوژيكي مغز در محيط نرم افزار توسط يك مدل چندلايه با اجزا پوست، استخوان جمجمه، قسمت هاي سفيد و خاكستري مغز با خصوصيات رسانايي و ضريب گذردهي الكتريكي و مغناطيسي مربوطه انجام گرفته است. نتيجه‌گيري: در ساختارسيستم رابط مغز-ماشين، اولين مرحله طراحي آنتن مايكرواستريپ UWB است كه در شكل 1 نشان داده شده است. آنتن پيشنهادي روي زيرلايه FR4 ساخته شده است و داراي ساختار مجتمع تر نسبت به آنتن­هاي ارائه شده در مقالات مي­باشد[2] . همچنين نتايج انداز­ه گيري و شبيه سازي پارمترهاي تشعشعي بهبود يافته و پترن تشعشعي همه جهته را براي آنتن پيشنهادي نشان مي دهد. سپس اين آنتن به صورت فرستنده و گيرنده يكي به صورت فرستنده در داخل بافت مغز و ديگري به صورت گيرنده در خارج سر جهت بررسي ميزان انرژي جذب شده توسط بافت بيولوژيكي (SAR) در راستاي هم قرار گرفته اند كه همان طور كه در شكل 2 نشان داده شده است داري SAR خيلي پايين به ازاي توان ورودي 1 mW در بافت بيولوژيكي مغز است. آنتن بهينه شده ي نهايي داراي كاهش ابعاد 20% و پارمترهاي تشعشعي بهينه شده مانند كاهش سطح پلاريزاسيون متقاطع پترن تشعشعي، كاهش نسبت جذب ويژه نسبت به ساختارهاي مشابه در مقالات مي باشد. نتايج شبيه سازي قابليت بالقوه اين آنتن را در كاربردهاي رابط مغز-ماشين به خوبي نشان داده است.