Textile Antenna for Internet of Things Applications Analyzed with Theory of Characteristics Modes.

Authors

  • Carlos Ramiro Peñafiel-Ojeda Universidad Nacional de Chimborazo. Facultad de Ingeniería. Carrera de Telecomunicaciones, Grupo de Investigación en Telecomunicaciones, Informática, Industria y Construcción. Av. Antonio José de Sucre Km 1 ½ vía a Guano, 060110, Riobamba, Chimborazo. Ecuador https://orcid.org/0000-0003-0362-3628 (unauthenticated)
  • Andrés Ortíz-Cruz Universidad Nacional de Chimborazo. Facultad de Ingeniería. Carrera de Telecomunicaciones, Grupo de Investigación en Telecomunicaciones, Informática, Industria y Construcción. Av. Antonio José de Sucre Km 1 ½ vía a Guano, 060110, Riobamba, Chimborazo. Ecuador https://orcid.org/0009-0001-6750-9173 (unauthenticated)
  • Gabriela Tubón-Usca Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Facultad de Ciencias, Carrera de Química, Grupo de Investigación en Materiales Avanzados. Panamericana Sur km 1 ½, 060155, Riobamba. Chimborazo. Ecuador https://orcid.org/0000-0003-3821-4752 (unauthenticated)

DOI:

https://doi.org/10.55204/trc.v3i2.e180

Keywords:

Textile Antenna, Internet of Things, 5G technology, Theory of Characteristics Modes

Abstract

In this article, the design of a new textile antenna used for IoT applications has been presented. The proposed antenna has been designed by two resonant elements outlined over on a denim fabric material with an εr = 1.78. In order to describe the behavior, and find the optimum zone to excite the structure, the Theory of Characteristic Modes has been used. The antenna is fed by proximity in a capacitive way through two transmission lines, later the feed was transformed into a power divider that produces good impedance matching (S11 < -10 dB) from 2 GHz to 3.6 GHz with a maximum directivity around 4.84 dBi, and a stable bidirectional radiation pattern over the entire frequency range, which in the presence of the human body is transformed into unidirectional radiation pattern. Finally, the structure has been fabricated and the reflection coefficient results obtained are very similar with the simulation

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Author Biographies

  • Carlos Ramiro Peñafiel-Ojeda, Universidad Nacional de Chimborazo. Facultad de Ingeniería. Carrera de Telecomunicaciones, Grupo de Investigación en Telecomunicaciones, Informática, Industria y Construcción. Av. Antonio José de Sucre Km 1 ½ vía a Guano, 060110, Riobamba, Chimborazo. Ecuador

    Carlos Ramiro Peñafiel-Ojeda was born in Cañar, Ecuador, in January 1989. He received his Bachelor's and MS degrees from the University of Calabria, Cosenza Italy, in 2011 and 2014 respectively. He received a Ph.D. degree in Telecommunications Engineering from the Universitat Politècnica de Valencia, Spain, in 2021, including an awarded international doctoral and an awarded Cum Laude.
    In 2013, he participated in the "Messageri della Conoscenza" Project, being invited to participate in projects on drones at the Université de Technologie Compiègne, Compiegne, France. From 2014 to 2015, he was an Assistant Professor at the Universidad Politécnica Salesiana, Quito, Ecuador. In 2015, he became an Assistant Professor at the Universidad Nacional de Chimborazo, Riobamba, Ecuador. In 2018, he participated as a researcher in the Antennas and Electromagnetism Group at the Queen Mary University of London, London, UK.
    His research interest includes wearables antennas, metasurfaces, satellite communication devices, MIMO antennas, 5G and 6G technology, and antennas for IoT applications.

  • Gabriela Tubón-Usca, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Facultad de Ciencias, Carrera de Química, Grupo de Investigación en Materiales Avanzados. Panamericana Sur km 1 ½, 060155, Riobamba. Chimborazo. Ecuador

    Gabriela Viviana Tubon Usca nace en Riobamba el 28 de Agosto de 1985, obtiene su título de Ingeniería en Electrónica e Informática (2010) en la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, se especializa en la Universidad de la Calabria en Italia, obteniendo su título de Doctora en Física y tecnologías cuánticas, actualmente es docente investigadora en la Facultad de Ciencias de la ESPOCH, forma parte del grupo de investigación GIMA (Grupo de Investigación en Materiales Avanzados) donde se encuentra aportando en el desarrollo del proyecto titulado: “Análizar materiales y nanomateriales para aplicaciones energéticas y medioambientales”, dedicando su tiempo al desarrollo y estudio de nanomateriales basados en grafeno, así como a la investigación de aplicaciones con enfoque en tecnología y remediación ambiental. Ha participado en proyectos de investigación como: “Síntesis y funcionalización de materiales orgánicos e inorgánicos a través de métodos físico - químicos para el tratamiento de aguas y aguas residuales”, y sobre física de partículas con enfoque en el estudio del Gas Radón, siendo investigadora principal del proyecto: “Determinación de la concentración de gas Radón en agua, aire y materiales de construcción de la zona 3 de Ecuador”. Tiene varias participaciones en congresos nacionales e internacionales con publicaciones en el área de nanomateriales, física de radiaciones y remediación ambiental.

References

Atanasova, G. L., Atanasov, B. N. & Atanasov, N. T. (2022). Fully textile dual-band logo antenna for IoT wearable devices. Sensors, 22(12), 4516.

Cabedo Fabrès, M. (2008). Systematic design of antennas using the theory of characteristic modes. PhD thesis, Universitat Politècnica de València

Garbacz, R. & Turpin, R. (1971). A generalized expansion for radiated and scattered fields. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 19(3), 348–358.

Harrington, R. & Mautz, J. (1971). Theory of characteristic modes for conducting bodies. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 19(5), 622–628.

Kaur, H. & Chawla, P. (2022). Performance analysis of novel wearable textile antenna design for medical and wireless applications. Wireless Personal Communications, 124(2), 1475–1491.

Khatri, P. (2018). Dimensioning the anyhaul network for 5G. Impact of 5G on IP transport networks, Nokia.

Memon, A. W., de Paula, I. L., Malengier, B., Vasile, S., Van Torre, P. & Van Langenhove, L. (2021). Breathable textile rectangular ring microstrip patch antenna at 2.45 GHz for wearable applications. Sensors, 21(5), 1635.

Monti, G., Corchia, L., De Benedetto, E. & Tarricone, L. (2016). Wearable logo-antenna for gps–gsm-based tracking systems. IET Microwaves, Antennas & Propagation, 10(12), 1332–1338.

Monti, G., Corchia, L., Paiano, E., De Pascali, G., Tarricone, L., Tomassoni, C. & Sorrentino, R. Textile wearable antenna for firefighters positioning. In 2019 URSI Asia-Pacific Radio Science Conference (AP-RASC), pp. 1–4. IEEE.

Monti, G., Corchia, L. & Tarricone, L. Textile logo antennas. In Proceedings of 2014 Mediterranean Microwave Symposium (MMS2014), pp. 1–5. IEEE.

Penafiel-Ojeda, C. R., Cabedo-Fabrés, M., Antonino-Daviu, E. & Ferrando-Bataller, M. Design of an unidirectional UWB cavity backed antenna. In 2017 IEEE MTT-S International Conference on Numerical Electromagnetic and Multiphysics Modeling and Optimization for RF, Microwave, and Terahertz Applications (NEMO), pp. 28–30. IEEE.

Peñafiel Ojeda, C. R. (2021). Design of Multi-feed UWB Antennas using the Theory of Characteristic Modes. PhD thesis, Universitat Politècnica de València.

Santiso Bellón, J. (2012). Diseño de una antena multimodo sobre substrato textil para aplicaciones corporales. PhD thesis, Universitat Politècnica de València.

Soh, P. J. & Vandenbosch, G. A. (2016). Textile antennas for body area networks: design strategies and evaluation methods. Electromagnetics of Body Area Networks: Antennas, Propagation, and RF Systems, pp. 1–25.

Tak, J. & Choi, J. (2015). An all-textile louis vuitton logo antenna. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 14, 1211–1214.

Vallozzi, L., Hertleer, C. & Rogier, H. (2016). Latest developments in the field of textile antennas. In Smart textiles and their applications, pp. 599–626. Elsevier.

Yan, S., Soh, P. J. & Vandenbosch, G. A. (2014). Low-profile dual-band textile antenna with artificial magnetic conductor plane. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 62(12), 6487–6490.

Published

2023-05-01

Issue

Section

Original Research Articles

How to Cite

Peñafiel-Ojeda, C. R., Ortíz-Cruz, A., & Tubón-Usca, G. (2023). Textile Antenna for Internet of Things Applications Analyzed with Theory of Characteristics Modes. Tesla Revista Científica, 3(2), e180. https://doi.org/10.55204/trc.v3i2.e180