Teléfono móvil de la cadera-gastado en el hombre móvil

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En este ejemplo se realiza una evaluación de los cambios en el rendimiento, como el patrón de radiación, la pérdida de retorno, la impedancia y la eficiencia de un teléfono celular simplificado que se usa en la cadera de un modelo de hombre detallado. El teléfono utilizado es un teléfono falso ficticio en la posición cerrada que consiste principalmente en una tabla de tierra con una antena de triple banda sintonizada para proporcionar baja pérdida de retorno a 1,9 GHz. El modelo humano está basado en el hombre visible del proyecto humano y es descrito por una malla cúbica de 5mm con parámetros de material ajustados para 1,9 GHz. El modelo humano se coloca en varias poses, primero para simular un hombre que camina, y luego para mostrar el impacto de varias posiciones del brazo en el teléfono.

El teléfono celular simplificado se coloca en la cadera derecha del cuerpo para emular una situación montada en la correa donde el teléfono no se Contacta con la piel del cuerpo, como se muestra en la figura 1. Debido a la naturaleza detallada del teléfono, se requiere una resolución mucho más fina de la malla FDTD que el 5mm utilizado para el cuerpo. Se utilizan regiones de malla detalladas como pequeñas a 0,1667 mm para garantizar una resolución bien definida del teléfono. El producto de software VariPose se utiliza para reposicionar las extremidades del cuerpo en las diferentes posiciones y las simulaciones de campo se realizan utilizando XFdtd Release 7,3.

Figura 1: se muestra el teléfono celular usado en la cadera que se muestra en gris junto a la malla corporal masculina VariPose.

 

Como primer ejemplo, el hombre se reposiciona en tres posturas a pie donde los brazos y las piernas se colocan para un paso con el pie izquierdo y derecho hacia adelante con una posición neutral en el medio. La primera posición con el pie izquierdo hacia adelante se muestra en la figura 2, y las posiciones de paso de pie neutro y derecho se muestran en las figuras 3 y 4. En todos los casos, el teléfono permanece suspendido en el espacio y no toca la cadera o el brazo, pero como se puede ver, el brazo se acercan al teléfono en dos de las poses. En la posición 1 (Figura 5), el brazo derecho es hacia adelante del teléfono y el diagrama de radiación producido por el teléfono muestra la ganancia más alta en el lado derecho del cuerpo.

Figura 2: la posición 1 del hombre caminante se muestra con el pie izquierdo hacia adelante y el brazo derecho hacia adelante de la ubicación del teléfono.

Figura 3: la posición 2 del hombre caminante se muestra donde el hombre está en una posición neutral con ninguna pierna hacia adelante y los brazos colgando hacia los lados.

 

Figura 4: posición 3 del hombre caminante se muestra donde el pie derecho es hacia adelante y el brazo derecho está de vuelta, pero todavía cubriendo gran parte del teléfono.

Figura 5: el patrón de ganancia para caminar hombre posición 1 donde el patrón de ganancia es más fuerte al lado del cuerpo.

 

A medida que el brazo derecho se mueve hacia atrás para estar más cerca de la posición del teléfono en las posiciones 2 y 3 (figuras 6 y 7), la ganancia de la antena disminuye y se dirige hacia las direcciones hacia adelante y hacia atrás. La pérdida de retorno y la impedancia muestran poco impacto de las diferentes posiciones del cuerpo; sin embargo, la eficiencia disminuye significativamente para los dos casos en los que el brazo está cerca del teléfono, como se muestra en la tabla 1. Los trazados de ganancia para las tres posiciones se trazan juntos para el caso horizontal (Figura 8) y el caso vertical (Figura 9) donde el sector vertical es a través de la sección transversal de derecha a izquierda del cuerpo. En la figura 8, el cuerpo está mirando hacia 0 grados y el teléfono está en 90 grados. En la figura 9, la cadera con el teléfono está de nuevo a 90 grados.

Tabla 1.

Tabla 1.

Figura 6: el patrón de ganancia para caminar hombre posición 2 donde el brazo está bloqueando la radiación del teléfono y el patrón se divide con la ganancia pico desplazado a la parte trasera.

Figura 7: el patrón de ganancia para caminar hombre posición 3 donde el brazo derecho todavía está cubriendo el teléfono. El patrón es similar al caso de la posición neutral del brazo en una posición similar.

 

Figura 8: el patrón de ganancia planar en el plano horizontal para las tres posiciones del hombre caminante. En la trama el hombre está mirando hacia 0 grados y el teléfono está en 90 grados.

Figura 9: el patrón de ganancia planar en un sector vertical que cruza el hombre de lado a lado con el teléfono colocado en el punto de 90 grados

 

Fue claro desde el primer ejercicio que la posición del brazo tuvo un gran impacto en la antena del teléfono celular. Para un segundo ejemplo, la posición del brazo derecho se barre a través de un conjunto de once posiciones en incrementos de 10 grados para medir el impacto en el rendimiento de la antena. El movimiento del brazo en relación con el teléfono se muestra en la figura 10, donde se muestran las once posiciones.

Figura 10: se muestran las once posiciones del brazo móvil utilizado en las simulaciones.

El movimiento del brazo tiene un gran impacto en el rendimiento del teléfono, en particular el patrón de ganancia. En la figura 11, se muestra el patrón de ganancia para el brazo en la posición trasera más lejana (posición 1) y la ganancia máxima es al lado del cuerpo. En la figura 12, el brazo está en la posición 4 y el patrón de ganancia es significativamente diferente con la ganancia máxima al frente del cuerpo. Por la posición 10, que se muestra en la figura 13, con el brazo casi completamente hacia adelante, el patrón de ganancia se puede ver a la cresta hacia el lado del cuerpo de nuevo. En la figura 14, los patrones de ganancia de las once posiciones se muestran juntos donde la flecha blanca indica la dirección de la ganancia máxima. Está claro que la forma del patrón y los niveles cambian significativamente con el movimiento del brazo. La ganancia en los planos horizontal y vertical se muestra en el formato de trazado de línea en las figuras 15 y 16 para la comparación.

Figura 11: el patrón de ganancia trazada para el brazo en la posición 1 que está en la parte trasera. El brazo está principalmente fuera del camino del diagrama de radiación y la ganancia máxima es al lado del cuerpo.

Figura 12: el patrón de ganancia para el brazo en la posición 4 donde la radiación del teléfono está bloqueada. Aquí la ganancia máxima es al frente del hombre.

 

Figura 13: el patrón de ganancia para la posición 10 donde el brazo es principalmente hacia adelante del teléfono. El patrón se sigue impactado pero la ganancia pico es de nuevo al lado del cuerpo.

Figura 14: se muestran todos los once patrones de ganancia para las diferentes posiciones de brazo trazadas juntas. Las flechas indican la dirección de la ganancia máxima que se puede ver para cambiar significativamente con la posición del brazo.

 

Figura 15: se muestra la gráfica de línea plana de los patrones de ganancia para los once casos en el plano horizontal. Aquí el hombre se enfrenta al punto de 0 grados y el teléfono está en el punto de 90 grados.

Figura 16: se muestra la gráfica de línea plana de los patrones de ganancia para todos los once casos en un plano vertical que cruza el hombre de lado a lado. El teléfono se encuentra en el punto de 90 grados.

 

Al comparar los valores del punto de alimentación de la pérdida de retorno y la impedancia, el movimiento del brazo tiene poco impacto. En la tabla 2 se muestra un resumen de los valores de todas las posiciones de los brazos. La eficiencia del sistema también varía ligeramente sobre todas las posiciones del brazo, excepto en el caso de la posición 5, donde el brazo está directamente sobre el teléfono y la eficiencia disminuye significativamente.

Tabla 2.

 

Este conjunto de ejemplos ha mostrado cómo el VariPose Y XFdtd productos de software se pueden utilizar juntos para analizar el rendimiento de los dispositivos, en este caso un teléfono celular, en el entorno dinámico del cuerpo humano en movimiento.