Väitös radiotieteen ja tekniikan alalta, M.Sc. Bing Xue

Väitöskirjan nimi: Modeling and Measurements of Human Body Effects on Millimeter-Wave and Sub-Terahertz Handset Antenna Radiation: From Permittivity Estimation to Spherical Coverage

Väittelijä: Bing Xue
Vastaväittäjä: Dr. Risto Valkonen, Nokia Bell Labs
Kustos: Prof. Katsuyuki Haneda, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu

Langattoman viestinnän kasvavan tiedonsiirtotarpeen myötä millimetriaallon (mmW) ja sub-terahertsin (sub-THz) taajuudet ovat nousseet keskeiseen rooliin 5G- ja tulevissa järjestelmissä. Näillä korkeilla taajuuksilla signaalin eteneminen on kuitenkin erityisen herkkä vapaan tilan vaimennukselle ja käyttäjän aiheuttamille esteille, kuten käden ja kehon vaikutuksille käsilaitteiden antenneihin. Näiden vaikutusten tarkka mallinnus on tärkeää langattomien järjestelmien suorituskyvyn parantamiseksi. 

Tämä väitöskirja käsittelee ihmiskehon aiheuttamien esteiden haasteita mmW- ja sub-THz-taajuuksilla yhdistämällä mallinnusta, simulointia ja mittaustekniikoita. Se esittelee uusia permittiivisyyden karakterisointimenetelmiä ihmisiholle ja tasomaisille materiaaleille sub-THz-taajuuksilla, ratkaisten vaihekalibrointiin liittyviä haasteita vapaassa tilassa suoritettavissa mittauksissa. Tutkimuksessa kehitetään myös referenssiantenneja 28 GHz:n, 39 GHz:n ja sub-THz-taajuuksille käsivaikutusten systemaattiseen tutkimiseen. 

Merkittävä panos tutkimukseen on täydellisen aaltosimulointimallin validointi säteilykuviomittauksilla, joissa käytetään sekä oikeita käsiä että käsifantomimalleja. Lisäksi tutkimuksessa kehitetään analyyttinen malli, joka perustuu teräväreinaisen esteen difraktio ja geometriseen optiikkaan. Tämä malli tarjoaa laskennallisesti tehokkaan vaihtoehdon täydellisille aaltosimuloinneille ja mahdollistaa käsilaitteiden antennien pallomaisen peittoalueen ennustamisen. 

Tutkimuksen tulokset tukevat edistyneiden käsilaitteiden antennien ja langattomien viestintäjärjestelmien kehitystä tarjoamalla syvemmän ymmärryksen käyttäjän aiheuttamista signaalin katvealueista. Vahvistetut mallit ja mittausmenetelmät luovat perustan tuleville tutkimuksille käsien ja antennien vuorovaikutuksesta, materiaalien karakterisoinnista ja langattomien järjestelmien optimoinnista. 

Väitöstilaisuus on avoin yleisölle. Tervetuloa!

Avainsanat: Kädessä pidettävä viiteantenni, ihmisen peittävyys, permittiivisyyden karakterisointi,millimetriaalto, subterahertsi

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): Aaltodoc 

Yhteystiedot:
bing.xue@aalto.fi 
https://www.aalto.fi/en/department-of-electronics-and-nanoengineering/antennas-and-propagation