Optimized Dual Coupling PIFA for Low SAR Smartphone and Wearable Applications

Abstract

PIF антена має ряд переваг, таких як компактні розміри, низький профіль та здатність забезпечувати хорошу ефективність випромінювання для бездротових застосувань. Запропонована PIF антена резонує на частоті 2,4 ГГц з кращою ефективністю випромінювання та коефіцієнтом посилення. Пристрій має розмір випромінювальної пластини 22 × 7,25 мм2 та висоту підкладки 1,3 мм. Новим аспектом запропонованої конструкції є широкосмугова ширина та досягнення кращої продуктивності. Конструкція PIFA також включає короткий контакт, який з'єднує випромінювальну пластину із заземленою площиною. Ця особливість допомагає зменшити загальний розмір антени, знижуючи резонансну частоту, що робить PIFA придатним для компактних пристроїв, таких як смартфони, планшети, портативні пристрої та пристрої Інтернету речей. Короткий контакт та контакт живлення працюють разом, щоб забезпечити ефективну передачу енергії на антену для випромінювання, таким чином максимізуючи її продуктивність у смузі частот. Короткий контакт, який з'єднує випромінювальну пластину із землею, відіграє ключову роль у зменшенні розміру антени шляхом зниження її резонансної частоти. Для смартфонів подвійний зв'язок PIFA з розмірами 25 × 10,8 мм2 та повністю покритою мідною заземлювальною площиною продемонстрував чудову ефективність та можливості зниження коефіцієнта поглинання коефіцієнта поглинання (SAR). Розроблена антена працюватиме на частотах від 2,35 до 2,45 ГГц відповідно.

PIFAs are valued for their compact size, low profile, and ability to provide good radiation efficiency for wireless applications. The proposed PIFA resonates at 2.4 GHz frequency with better radiation efficiency and gain performance. For the proposed PIFA operating at this frequency, contains a patch size dimension of 22  7.25 mm2 and possesses substrate height of 1.3 mm. The novel aspect of this proposed design is broadband width and achieved a better performance. The design of a PIFA also includes a shorting pin, which connects the radiating patch to the ground plane. This feature helps to reduce the overall size of the antenna by lowering the resonant frequency, making PIFA highly suitable for compact devices like smartphones, tablets, wearables, and IoT devices. The shorting pin and the feed pin work together to ensure that power is efficiently transferred to the antenna for radiation, thus maximizing its performance within the frequency band. The shorting pin, which connects the radiating patch to the ground, plays a key role in reducing the antenna’s size by lowering its resonant frequency. For smartphone applications, the dual coupling PIFA, with dimensions of 25  10.8 mm² and a fully covered copper ground plane, demonstrated remarkable efficiency and SAR reduction capabilities. The designed antenna will operate at 2.35 to 2.45 GHz frequencies respectively.