한국전자파학회논문지 (The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science)

  • 제24권3호
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  • Pages.239-246
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  • 2013
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  • 1226-3133(pISSN)
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  • 2288-226X(eISSN)
한국전자파학회 (The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science)
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의료용 무선 중계 시스템용 이중 대역 인체 부착형 안테나 설계

Design of a Dual-Band On-Body Antenna for a Wireless Medical Repeater System

  • 권결 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과) ;
  • 탁진필 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과) ;
  • 최재훈 (한양대학교 전자컴퓨터통신공학과)
  • Kwon, Kyeol (Department of Electronics and Computer Engineering, Hanyang University) ;
  • Tak, Jinpil (Department of Electronics and Computer Engineering, Hanyang University) ;
  • Choi, Jaehoon (Department of Electronics and Computer Engineering, Hanyang University)
  • 투고 : 2012.11.30
  • 심사 : 2013.02.26
  • 발행 : 2013.03.31
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초록

본 논문에서는 MICS(Medical Implant Communication Service, 402~405 MHz)와 ISM(The Industrial, Scientific and Medical, 2.40~2.485 GHz) 대역에서 동작하는 의료용 무선 중계 시스템을 위한 이중 대역 인체 부착형 안테나를 제안하고, 인체의 영향을 고려한 안테나 성능에 대한 분석을 하였다. 제안된 안테나는 ISM 대역에서 동작하는 윗면의 패치와 MICS 대역에서 동작하는 바닥면의 패치로 구성되어 있다. 안테나가 실제 인체에 착용되어 사용되는 상황을 고려하고, 인체가 안테나에 미치는 영향을 분석하기 위하여 모의 인체를 이용하여 시뮬레이션과 측정을 수행하였다. 제안된 안테나의 반사 손실은 MICS 대역과 ISM 대역에서의 요구 대역폭을 만족하였고, 측정된 최대 이득은 MICS 대역과 ISM 대역에서 각각 -12.47 dBi, 1.71 dBi이었다. 제안된 안테나의 방사 패턴은 MICS 대역에서 인체 내부 지향성, ISM 대역에서 인체 외부 지향성을 가지며, 반사 손실 특성은 인체의 영향에 매우 둔감하므로 의료용 무선 중계 시스템용 인체 부착형 안테나로 활용되기에 적절할 것으로 사료된다.

In this paper, a dual-band on-body antenna operating at MICS and ISM band for a wireless medical repeater system is proposed and the antenna performance including the human body effect is investigated. The designed dual-band antenna is comprised of a top patch for ISM band and bottom patch for MICS band. Simulation and measurement was carried out in order to analyze the effects of human body on antenna performance considering real use. The proposed antenna has required impedance bandwidth enough to cover both MICS and ISM bands. The measured peak gains were -12.47 dBi and 1.71 dBi at the each center frequency of MICS and ISM bands, respectively. Furthermore, the antenna has the maximum radiation directed toward the inside of the human body in the MICS band and directed toward the outside in the ISM band. In addition, the return loss property of the antenna is insensitive to human body effects so that the proposed antenna is well suited for the on-body wireless medical repeater system.

키워드

참고문헌

  1. 이성협, 윤양문, 김도현, "IEEE 802.15.6 중심의 WBAN 국내외 표준화 동향", 한국통신학회지(정보와 통신), 25(2), pp. 11-17, 2008년 2월.
  2. T. Houzen, M. Takahashi, K. Saito, and K. Ito, "Implanted planar inverted F-antenna for cardiac pacemaker system", Proc. iWAT 2008. International Workshop on, pp. 346-349, Mar. 2008.
  3. J. Kim, Y. Rahmat-Samii, "Implanted antennas inside a human body: simulations, designs, and characterizations", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 52, no. 8, pp. 1934-1943, Aug. 2004. https://doi.org/10.1109/TMTT.2004.832018
  4. P. Soontornpipit, C. Y. Furse, and Y. C. Chung, "Design of implantable microstrip antenna for communication with medical implants", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 52, no. 8, pp. 1944-1951, Aug. 2004. https://doi.org/10.1109/TMTT.2004.831976
  5. U. Kim, J. Choi, "An implantable antenna for wireless body area network application", JKIEES, vol. 10, no. 4, pp. 206-211, Dec. 2010. https://doi.org/10.5515/JKIEES.2010.10.4.206
  6. U. Kim, J. Choi, "Design of a microstrip patch antenna with enhanced F/B for WBAN applications", IEICE Transaction on Communications, vol. E94-B, no. 5, pp. 1135-1141, May 2011. https://doi.org/10.1587/transcom.E94.B.1135
  7. P. S. Hall, Y. Hao, Antennas and Propagation for Body-Centric Wireless Communications, Artech House, Norwood, pp. 241-278, 2006.
  8. FCC Rules and Regulations 47 CFR Part 95.
  9. W. L. Stutzman, G. A. Thiele, Antenna Theory and Design, John Wiley & Sons, pp. 210-216, 1998.
  10. A. Lai, T. Itoh, and C. Caloz, "Composite right/ left-handed transmission line metamaterials", IEEE Microw. Mag., vol. 5, no. 3, pp. 34-50, Sep. 2004.
  11. D. L. Means, W. Kwok, "Evaluating compliance with FCC guidelines for human exposure to radiofrequency electromagnetic fields, federal communications commission office of engineering & technology", Supplement C(edition 01-01) to OET Bulletin 65(Edition 97-01), Jun. 2001.
  12. HFSS: High Frequency Structure Simulator Based on the Finite Element Method, v.14.0.0, ANSYS Inc.
  13. J. Ha, K. Kwon, and J. Choi, "Compact zeroth-order resonance antenna for implantable biomedical service applications", Elec. Lett., vol. 47, no. 23, pp. 1267-1269, Nov. 2011. https://doi.org/10.1049/el.2011.2999
  14. 이순용, 서원범, 권결, 최재훈, "MICS 대역과 ISM 대역에서 인체 전기적 상수를 갖는 준(準) 고체형 플랫 팬텀 제작", 한국전자파학회논문지, 23(1), pp. 101-107, 2012년 1월. https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2012.23.1.101
  15. http://www.speag.com/
  16. http://emfsafety.koreasme.com/
  17. IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure IEEE Standard C95. 1-1999, 1999.

피인용 문헌

  1. Design of Various WBAN Antennas Considering for the Location on a Human Body vol.25, pp.11, 2014, https://doi.org/10.5515/KJKIEES.2014.25.11.1095