Published August 17, 2022 | Version v1
Publication Open

Enhanced radiation characteristics of regular dodecagon split ring resonator (D-SRR)-based microstrip patch antenna employing dielectric superstrate for THz applications

Creators

  • 1. Université Djilali de Sidi Bel Abbès
  • 2. Université Mustapha Stambouli de Mascara

Description

Abstract In a world where communication requires ever faster data transmission capable of transmitting high speeds. In order to reach and transmit this high speed, it is necessary to increase the frequency that carries the information. For this, scientists are interested in the terahertz (THz) range which, thanks to its high frequencies between 0.1 THz and 30 THz, offers the possibility of increasing the data rate. This letter presents the inclusion of Dodecagon Split Ring Resonator (D-SRR) in rectangular microstrip patch antenna and its effect in the performance of the proposed antenna. The metamaterial design employs two types of SRRs resonators shapes such as the Dodecagon Broadside Coupled Split Ring Resonator (DBC-SRR) and Dodecagon Split Ring Resonator (D-SRR). The model applied uses a local field approach and allowed to obtain the dispersion characteristics of discrete negative magnetic permeability. The proposed antenna substrate uses Arlon AD1000 material, which helps to attain high gain and good directivity at THz frequency. The antenna performance is investigated with and without superstrate. The operating frequencies of the proposed antenna vary in the range of 0.66 - 0.69 THz and shows maximum gain of 10.4 dB and maximum directivity of 9.84 dB. HFSS software tool helps to simulate the parametric analysis of the proposed antenna design. This novel structure may find applications in terahertz imaging, remote systems and may find manifold possibilities in the medical field.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة في عالم يتطلب فيه الاتصال نقل بيانات أسرع من أي وقت مضى قادرة على نقل سرعات عالية. من أجل الوصول إلى هذه السرعة العالية ونقلها، من الضروري زيادة التردد الذي يحمل المعلومات. لهذا، يهتم العلماء بمدى التيراهرتز (THz) الذي، بفضل تردداته العالية بين 0.1 THz و 30 THz، يوفر إمكانية زيادة معدل البيانات. تعرض هذه الرسالة تضمين مرنان حلقة دوديكاغون المنقسمة (D - SRR) في هوائي رقعة شريطية ميكروية مستطيلة وتأثيره في أداء الهوائي المقترح. يستخدم تصميم المواد الفائقة نوعين من أشكال رنانات SRRs مثل رنانة Dodecagon Broadside Coupled Ring (DBC - SRR) ورنانة Dodecagon Split Ring (D - SRR). يستخدم النموذج المطبق نهج المجال المحلي ويسمح بالحصول على خصائص التشتت للنفاذية المغناطيسية السلبية المنفصلة. تستخدم ركيزة الهوائي المقترحة مادة Arlon AD1000، مما يساعد على تحقيق مكاسب عالية واتجاهية جيدة بتردد THz. يتم التحقق من أداء الهوائي مع وبدون الركيزة الفائقة. تتراوح ترددات تشغيل الهوائي المقترح في نطاق 0.66 - 0.69 تيرا هرتز وتظهر أقصى كسب قدره 10.4 ديسيبل وأقصى اتجاهية قدرها 9.84 ديسيبل. تساعد أداة برنامج HFSS على محاكاة التحليل البارامتري لتصميم الهوائي المقترح. قد تجد هذه البنية الجديدة تطبيقات في تصوير تيراهيرتز والأنظمة البعيدة وقد تجد إمكانيات متعددة في المجال الطبي.

Translated Description (French)

Résumé Dans un monde où la communication nécessite une transmission de données toujours plus rapide capable de transmettre à grande vitesse. Afin d'atteindre et de transmettre cette vitesse élevée, il est nécessaire d'augmenter la fréquence qui transporte l'information. Pour cela, les scientifiques s'intéressent à la gamme des térahertz (THz) qui, grâce à ses hautes fréquences comprises entre 0,1 THz et 30 THz, offre la possibilité d'augmenter le débit de données. Cette lettre présente l'inclusion du Dodecagon Split Ring Resonator (D-SRR) dans l'antenne à plaque microruban rectangulaire et son effet sur les performances de l'antenne proposée. La conception du métamatériau utilise deux types de résonateurs SRR tels que le Dodecagon Broadside Coupled Split Ring Resonator (DBC-SRR) et le Dodecagon Split Ring Resonator (D-SRR). Le modèle appliqué utilise une approche de champ local et a permis d'obtenir les caractéristiques de dispersion de la perméabilité magnétique négative discrète. Le substrat d'antenne proposé utilise un matériau Arlon AD1000, ce qui permet d'atteindre un gain élevé et une bonne directivité à la fréquence THz. La performance de l'antenne est étudiée avec et sans superstrat. Les fréquences de fonctionnement de l'antenne proposée varient dans la plage de 0,66 à 0,69 THz et montrent un gain maximal de 10,4 dB et une directivité maximale de 9,84 dB. L'outil logiciel HFSS permet de simuler l'analyse paramétrique de la conception d'antenne proposée. Cette nouvelle structure peut trouver des applications dans l'imagerie térahertz, les systèmes à distance et peut trouver de multiples possibilités dans le domaine médical.

Translated Description (Spanish)

Resumen En un mundo donde la comunicación requiere una transmisión de datos cada vez más rápida capaz de transmitir altas velocidades. Para alcanzar y transmitir esta alta velocidad, es necesario aumentar la frecuencia que transporta la información. Para ello, los científicos están interesados en el rango de terahercios (THz) que, gracias a sus altas frecuencias entre 0,1 THz y 30 THz, ofrece la posibilidad de aumentar la velocidad de datos. Esta carta presenta la inclusión del Dodecagon Split Ring Resonator (D-SRR) en la antena de parche de microcinta rectangular y su efecto en el rendimiento de la antena propuesta. El diseño del metamaterial emplea dos tipos de formas de resonadores SRR, como el resonador de anillo dividido acoplado de lado ancho Dodecagon (DBC-SRR) y el resonador de anillo dividido Dodecagon (D-SRR). El modelo aplicado utiliza un enfoque de campo local y permitió obtener las características de dispersión de permeabilidad magnética negativa discreta. El sustrato de antena propuesto utiliza material Arlon AD1000, que ayuda a lograr una alta ganancia y una buena directividad a la frecuencia de THz. El rendimiento de la antena se investiga con y sin superestrato. Las frecuencias de funcionamiento de la antena propuesta varían en el rango de 0.66 - 0.69 THz y muestra una ganancia máxima de 10.4 dB y una directividad máxima de 9.84 dB. La herramienta de software HFSS ayuda a simular el análisis paramétrico del diseño de antena propuesto. Esta novedosa estructura puede encontrar aplicaciones en imágenes de terahercios, sistemas remotos y puede encontrar múltiples posibilidades en el campo médico.

Files

s44147-022-00119-y.pdf

Files (4.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:9c3f5f3c41f5f6b14b698bcbf8ba901a
4.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
خصائص الإشعاع المعززة لهوائي التصحيح الشريطي الدقيق ذو الحلقة الاثني عشرية (D - SRR) الذي يستخدم طبقة عازلة لتطبيقات THz
Translated title (French)
Caractéristiques de rayonnement améliorées de l'antenne à plaque microruban à résonateur en anneau divisé (D-SRR)à base de dodécagone ordinaire utilisant un superstrat diélectrique pour les applications THz
Translated title (Spanish)
Características de radiación mejoradas de la antena de parche de microcinta basada en resonador de anillo dividido de dodecágono regular (D-SRR) que emplea superestrato dieléctrico para aplicaciones de THz

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4292261999
DOI
10.1186/s44147-022-00119-y

Is supplement to
https://openalex.org/W4362466429 (Other)
https://openalex.org/W4282586203 (Other)
https://openalex.org/W2889558746 (Other)
https://openalex.org/W2800803958 (Other)
https://openalex.org/W2768010347 (Other)
https://openalex.org/W2752024485 (Other)
https://openalex.org/W2346610952 (Other)
https://openalex.org/W2209883310 (Other)
https://openalex.org/W2091059544 (Other)
https://openalex.org/W2089870366 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Algeria

References

  • https://openalex.org/W1977383892
  • https://openalex.org/W2024952622
  • https://openalex.org/W2027652501
  • https://openalex.org/W2051720710
  • https://openalex.org/W2069594292
  • https://openalex.org/W2075119972
  • https://openalex.org/W2085793922
  • https://openalex.org/W2097294853
  • https://openalex.org/W2103384997
  • https://openalex.org/W2108296696
  • https://openalex.org/W2132936898
  • https://openalex.org/W2148020016
  • https://openalex.org/W2157169795
  • https://openalex.org/W2169083656
  • https://openalex.org/W2173754744
  • https://openalex.org/W2733683571
  • https://openalex.org/W2742112197
  • https://openalex.org/W2773058312
  • https://openalex.org/W2774041849
  • https://openalex.org/W2782432533
  • https://openalex.org/W2806172096
  • https://openalex.org/W2890125223
  • https://openalex.org/W2947735889
  • https://openalex.org/W2969965985
  • https://openalex.org/W2970952466
  • https://openalex.org/W3024661796
  • https://openalex.org/W3034210520
  • https://openalex.org/W3148850409
  • https://openalex.org/W3167800016
  • https://openalex.org/W603968395