Publication:
Design and development of triangular body coupled monopole antenna for head imaging application

cris.virtual.department#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
cris.virtual.orcid#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
cris.virtualsource.department3e800b03-c842-4f59-aa65-64a3cc06eb6a
cris.virtualsource.orcid3e800b03-c842-4f59-aa65-64a3cc06eb6a
dc.contributor.authorSakib, MD Abu Tayab
dc.contributor.supervisorMohd Saiful Riza Bashri, Ph.D
dc.contributor.supervisorMd. Rafiqul Islam, Ph.D
dc.date.accessioned2024-12-23T05:42:52Z
dc.date.available2024-12-23T05:42:52Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractCurrent head imaging technologies, such as computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI), can accurately diagnose brain injuries like stroke and brain tumors. However, these technologies have several limitations, notably their bulkiness, high cost, lengthy scanning times, and stationary nature. In addition, most of the antennas used for microwave imaging suffer high signal loss due to strong reflections from the body surface. This issue would lead to inaccurate diagnosis of diseases such as false negative results for cancer detection. Typically, standard antennas release electromagnetic (EM) energy into free space with a dielectric constant (or relative permittivity), 𝜀𝜀𝑟𝑟=1. However, the dielectric properties of the human body are approximately 20 to 30. Due to this impedance mismatch, almost ¾ of the energy transmitted into the body is reflected back at the body-air boundary. Considering the very low limit set upon the level of electromagnetic energy that the human body should be exposed to, simply increasing the transmitted power to probe inside the body is not an option. Moreover, the existing antennas are rigid to be used for wearable head imaging applications. This thesis proposes a flexible body-coupled (co-planar waveguide) CPW-fed triangular planar monopole antenna (PMA) for wide-band microwave sensing and imaging, particularly for head imaging applications. The proposed antenna has been made with advanced ceramic material barium titanate (BaTiO3) incorporated with silicone-based hyperplastic elastomer to synthesize a flexible body-matched impedance substrate with low loss. The proposed barium titanate silicon-elastomer composite layer is designed with the dielectric property of 20 which acts as an impedance-matching layer for the CPW-fed triangular PMA. The dimension of the proposed antenna is 70mm × 30mm × 6mm. The mixed ratio by weight of barium titanate powder and silicon used to synthesize the impedance matching layer is 1:1. The measured dielectric constant of the impedance matching layer is 6.9. It has been shown that the power radiated into an artificial head phantom improved by almost 160% as compared to an antenna without an impedance-matching layer. Moreover, the SAR level is 0.0286 W/kg when 1 mW of power is transmitted, which is well below the limit set by the FCC (<1.6 w/kg for mass) regulation for the public at microwave frequencies. The proposed antenna has a bandwidth of almost 900 MHz (0.6 GHz - 1.5GHz) when measured directly on the actual human head. This makes the antenna suitable for wearable head imaging applications due to its wideband characteristic and improved power penetration into the human head.
dc.description.abstractarabicن تقنيات تصوير الرأس الحالية، مثل التصوير المقطعي المحوسب (CT) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) تشخص بدقة وعلى نحو صحيح إصابات الدماغ مثل السكتة الدماغية وأورام الدماغ. ولكن هناك عوامل تحدد استخدام هذه التقنيات على سبيل المثال حجمها الكبير كلفتها العالية الوقت الطويل للمسح او الفحص اضافة الى طبيعتها الثابتة في الانجاز. كما تعاني الهوائيات المستخدمة في التصوير بالموجات الدقيقة من فقدان كبير للاشارة بسبب الانعكاسات القوية من سطح الجسم بما يؤدي الى التشخيص غير الدقيق للمرض مثل نتيجة سلبية كاذبة لكشف السرطان . عادة تطلق الهوائيات القياسية طاقة كهرومغناطيسية (EM) في الفضاء الحر مع العازل الكهربائي الثابت أو السماحية النسبية) ، . - 1. ومع ذلك، فإن الخصائص العازلة الكهربائية لجسم الإنسان تتراوح ما بين 20 إلى 30 تقريبا. وبسبب عدم تطابق المقاومة، فإن ما يقرب من الطاقة المنقولة إلى الجسم تنعكس مرة أخرى عند حدود هواء الجسم. وبالنظر إلى الحد المنخفض للغاية المحدد المستوى الطاقة الكهرومغناطيسية التي يجب أن يتعرض لها جسم الإنسان، فإن مجرد زيادة الطاقة المرسلة للتحقيق داخل الجسم ليس خيارًا جيدا. اضافة لهذا، فان الهوائيات المتوفرة غير مرنة لاستخدامها كلباس للراس لتطبيقات التصوير في هذا البحث، تم اقتراح اقتران الجسم وذو دليل موجي مشترك ومرن موجه متوازي المستوي) (CPW) وهوائي أحادي القطب (PMA) الذي يمكن استخدامه لاستشعار وتصوير الموجات الدقيقة، واسعة النطاق مع التركيز على تطبيقات تصوير الرأس . تم تصنيع الهوائي المقترح باستخدام مادة السيراميك المتقدمة بتيتانات الباريوم (BaTi03) المدمجة مع الاستومر فرط البلاستيك القائم على السيليكون لتصنيع ركيزة مرنة تتناسب مع الجسم مع خسارة منخفضة. تم تصميم طبقة مركب السيليكون والإيلاستومر من تيتانات الباريوم المقترحة بخاصية عازلة تبلغ 20 والتي تعمل كطبقة مطابقة للمقاومة لـ PMA المثلثية المغذاة به CPW. تبلغ أبعاد الهوائي المقترح 70 مم × 30 مم × 6 مم. النسبة المختلطة حسب الوزن من مسحوق تيتانات الباريوم والسيليكون المستخدم في تصنيع طبقة مطابقة المعاوقة هي 1:1 يبلغ ثابت العزل المقاس لطبقة مطابقة المعاوقة 6.9. وقد تبين أن الطاقة المنبعثة إلى شبح الرأس الاصطناعي تحسنت بنسبة 160% تقريبا مقارنة بهوائي بدون طبقة مطابقة للمعاوقة. وبالإضافة، أن مستوى SAR يبلغ إلى 0.0286 واط / كجم عند إرسال 1 ميجاوات من القدرة، وهو أقل بكثير من الحد الذي حددته لجنة الاتصالات الفيدرالية(1.6>) (FCC واط/كجم للكتلة)بالقانون للجمهور عند ترددات الموجات الدقيقة . يتمتع الهوائي المقترح بعرض نطاق ترددي يبلغ حوالي 900 ميجا هرتز (0.6) جيجا هرتز - 1.5 جيجا هرتز عند قياسه مباشرة على رأس الإنسان الفعلي. وهذا يجعل الهوائي مناسبًا لتطبيقات تصوير الرأس القابلة للارتداء نظرا لخصائصه ذات النطاق العريض واختراق الطاقة المحسن للرأس البشري.
dc.description.cpsemailcps2u@iium.edu.my
dc.description.degreelevelMaster
dc.description.emailsakibatm@gmail.com
dc.description.identifierThesis : Design and development of triangular body coupled monopole antenna for head imaging application / by MD Abu Tayab Sakib
dc.description.identityG2112451Mdabutayabsakib
dc.description.kulliyahKulliyyah of Engineering
dc.description.nationalityBANGLADESH
dc.description.notesThesis (MSCE)--International Islamic University Malaysia, 2024.
dc.description.physicaldescription1 online resource (xxi, 358 leaves) ; color illustrations.
dc.description.programmeMaster of Science in Engineering
dc.identifier.urihttps://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/32598
dc.language.isoen
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2024
dc.rightsOWNED BY IIUM
dc.titleDesign and development of triangular body coupled monopole antenna for head imaging application
dc.typemaster thesis
dspace.entity.typePublication
oairecerif.author.affiliation#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
G2112451Mdabutayabsakib_SEC.pdf
Size:
19.86 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Full text

Collections