A study about the human body influence on the performance of antennas and ways to parameterize this influence
Authors
VIGNAL, Guillaume ; CORNUEJOLS, Marc ; ZEENDER, Arnaud
Term
10. term
Publication year
2011
Abstract
Denne afhandling undersøger, hvordan nærhed til menneskekroppen påvirker antenners ydeevne, og afsøger praktiske måder at parameterisere denne påvirkning. Motiveret af begrænset vejledning i litteraturen kombineres simuleringer og forsøg for at studere referenceantenner — herunder dipoler, monopoler, loop samt flere PIFA-variationer — både i frit rum og tæt på en forenklet, menneskehånd-lignende dissipativ model. Med et FDTD-simuleringsgrundlag og kontrollerede opstillinger vurderes mål som andelen af effekt, der dissiperes i kropslignende materialer, tredimensionelle feltkorrelationer, forskydninger i resonansfrekvens og S11 samt samlet effektivitet. Der gennemføres også sideundersøgelser af materialparametre (ledningsevne, permittivitet, permeabilitet) og substratvalg, og der foreslås en forenklet håndrepræsentation for reproducerbare evalueringer. Resultaterne viser, at kropsnærhed væsentligt ændrer impedans, felter og dissipationsmønstre, men at der ikke findes ét universelt robusthedskriterium, som dækker alle antennetyper og scenarier. Robusthed må i stedet vurderes eksperimentelt ved hjælp af et sæt supplerende parametre tilpasset anvendelsen.
This thesis examines how proximity to the human body affects antenna performance and explores practical ways to parameterize that impact. Motivated by limited guidance in the literature, we combine simulations and experiments to study reference antennas—including dipoles, monopoles, loops, and several PIFA variants—in free space and near a simplified, human-hand-like dissipative model. Using an FDTD simulation framework and controlled setups, we evaluate metrics such as the fraction of power dissipated in body-like materials, three-dimensional field correlations, shifts in resonant frequency and S11, and overall efficiency. Side studies analyze the roles of material properties (conductivity, permittivity, permeability) and substrate choices, and propose a simplified hand representation for repeatable assessments. The results show that body loading significantly alters impedance, fields, and dissipation patterns, but no single universal robustness criterion captures these effects across antennas and scenarios. Instead, robustness must be assessed experimentally using a set of complementary parameters tailored to the application.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Documents