Antenna, propagation and interaction with the human body for body-centric wireless communications at microwaves and millimeter waves

• Auteur / Autrice : Nacer Chahat
• Direction : Ronan Sauleau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et télécommunications
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de communication sans fil

Antennes (électronique)

Antennes microrubans

Résumé

Grâce aux progrès récents effectués dans la conception de réseaux intelligents et dans les techniques de miniaturisation des objets communicants, les réseaux sans fil à proximité ou centrés sur la personne concentrent aujourd'hui toutes les attentions grâce à leur large éventail d'applications (sportives, médicales, militaires, etc. ). Cet intérêt croissant pour les applications BAN (Body Area Networks) et PAN (Personal Area Networks) se traduit aujourd'hui par l'apparition de capteurs sur textiles facilitant l'intégration de ces dispositifs sur le corps et limitant ainsi l'encombrement sur ce dernier, mais aussi par la nécessité de développer des solutions capables d'assurer un débit de transmissions sans fils très élevé (vidéos HD). Ces travaux de thèse ont deux objectifs principaux. Le premier consiste à développer des antennes sur textiles pour lesquelles une attention particulière est accordée sur l'interaction avec le corps de l'utilisateur. L'influence du corps humain est primordiale dans l'évaluation de l'efficacité des capteurs et des performances globales du système. Le second consiste à développer un réseau corporels en bande millimétrique (57-64 GHz) permettant de réduire significativement la taille des capteurs, d'augmenter les niveaux d'interférence et de sécurité, et enfin, d'atteindre des débits de transmission sans précédent en comparaison avec les réseaux existant en plus basse fréquence.

Recent progress in miniaturization of communicating devices and design of smart networks has triggered increased interest to body area networks (BAN) having a very strong potential for near future applications including military, personal healthcare, sport, space, entertainment, smart home, etc. This increasing attention to BAN and PAN (Personal Area Networks) applications has led to the development of textile sensors that can be easily integrated into clothes and to the buildup of high-data-rate wireless devices. The PhD thesis project has two main objectives. First, several microwave textile antennas have been optimized and fabricated to evaluate the interaction with the human body. The impact of the human body on the antenna performance is of great importance since it can directly impact the efficiency of on-body devices and global performances of the system. The power absorption in the body was also studied using realistic body models with different morphologies. Second, the unlicensed 57-64 GHz band have been studied in the wireless BAN context since it provides several advantages compared to microwave BAN. In particular, very high data rates can be reached (up to 5 Gb/s) whilst providing high level of security and low interference with adjacent networks. Besides, the on-body devices are much smaller at millimeter waves compared to those operating at microwaves.