Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
5 results
Search Results
Item Design and Implementation of a Tree Fractal Biosensor Antenna System for Wireless Remote Patient Monitoring(Sumy State University, 2025) Mezache, Z.; Berka, M.; Tao, J.; Bouleguereb, B.Ця робота представляє інноваційну інтеграцію модуля NRF24L01+ із фрактальною антеною у формі дерева, спеціально розробленою для покращеного бездротового біомедичного зв’язку в діапазоні 2,5 ГГц. Запропонована конструкція забезпечує збільшену дальність та високу чутливість завдяки оптимізованій геометрії антени та стратегічному розміщенню, підтвердженому тестуванням за допомогою mini VNA. Відмінною особливістю цієї системи є подвійна функціональність антени: вона виконує роль як комунікаційного пристрою, так і біосенсора, демонструючи чутливість 0,1037 ГГц/RIU для виявлення захворювань та моніторингу стану пацієнта. Використання фрактальної геометрії дозволяє антені працювати в мультидіапазонному режимі, зберігаючи компактні розміри, що робить її ідеальною для носимих медичних пристроїв. При інтеграції з Arduino-орієнтованою системою розробка забезпечує збір та передавання фізіологічних даних у реальному часі з високою надійністю, що підтримується спеціальним програмним забезпеченням для обробки та візуалізації даних. Модуль NRF24L01+, оснащений зовнішньою антеною SMA та регульованою потужністю передавання до + 20 дБм, забезпечує виняткову чутливість – 92 дБм і підтримує дальність зв’язку до 800 м за оптимальних умов. Повна система працює з мінімальним енергоспоживанням, одночасно забезпечуючи безпеку передавання даних, що робить її особливо цінною для безперервного дистанційного моніторингу пацієнтів, зокрема у карантинних умовах. Експериментальні результати показують високу відповідність між моделюванням і виміряними параметрами, а виготовлена антена досягла коефіцієнта зворотних втрат – 50,08 дБ на частоті 2,5 ГГц, що підтверджує її ефективність для біомедичних застосувань. Ця інтеграція є значним кроком уперед у розвитку бездротових біосенсорних технологій, пропонуючи практичне рішення для систем телеметрії наступного покоління, що відповідає зростаючому попиту на надійні дистанційні системи моніторингу здоров'я.Item Analysis and Modeling of a New H-C Shape Non-Periodic Metamaterial Resonator (HC-SRR) for Multi-band Applications(Sumy State University, 2025) Berka, M.; Mahdjoub, Z.Перевага багатодіапазонних структур полягає в тому, що вони забезпечують однакову електронну функцію для різних діапазонів частот і для однієї компактної схеми. У цій статті було змодельовано новий метаматеріальний резонатор для багатодіапазонних застосувань. Запропонована структура являє собою неперіодичний розщеплений кільцевий резонатор Н-С форми (HC-SRR). Мідна нашивка HC-SRR надрукована на верхній стороні використаної діелектричної підкладки, яка має фізичні характеристики Rogers RO 4003 (ɛr = 3.55 and tgδ = 0.0027). Електричні розміри елементарної комірки HC-SRR оптимізовано за (0.374λ0 x 0.362λ0 x 0.039λ0), де λ0 — довжина хвилі вільного простору, розрахована на найнижчій робочій частоті, яка становить 7,25 ГГц. HC-SRR моделюється на основі його еквівалентної електричної схеми, що містить гілки серії (LS – CS). Отримані результати демонструють двосмугову поведінку нашого метаматеріального резонатора при обох резонансах 7,25 і 9,31 ГГц. Ця поведінка була підтверджена моделлю еквівалентної схеми на основі характеристики відбиття. Отримано інші фізичні характеристики запропонованого резонатора, такі як конститутивні параметри та електричне поле, щоб показати незвичайну електромагнітну поведінку запропонованого HC-SSR. Отримані негативні значення діелектричної проникності та/або проникності можуть визначати ліве середовище (LHM), представлене нашим резонатором. Дослідження та аналіз, запропоновані в цій роботі, можуть обґрунтувати вплив та ефективність запропонованого HC-SRR для багатодіапазонних застосувань, особливо для пристроїв бездротового зв’язку.Item Design of Miniaturized Dual-Band Bandpass Microstrip Filter Based on C-Shaped Metamaterial Resonators for RF/Microwave Applications(Sumy State University, 2024) Berka, M.; Islam, T.; Das, S.; Serhane, A.; Kumar, M.L.; Mahdjoub, Z.У цій статті запропоновано та досліджено двосмуговий смуговий мікросмужковий фільтр (DBBPF) для радіочастотних/мікрохвильових застосувань. Наш метод розробки фільтрів базується на двох основних концепціях; використання метаматеріальних резонаторів у С-подібних роз’ємних кільцях (C-SRR) для лівосторонньої поведінки (LH) з мінімізованими втратами та подачі мікросмужкової лінії значної довжини, складеної для бажаної мініатюризації. Два C-SRR оптимізовані для розміру 6 3 мм2 для покриття бажаних діапазонів частот, а дві лінії живлення мають довжину 37,1 мм для забезпечення необхідної адаптації. Пошук сильного електромагнітного зв’язку між двома C-SRR і лініями живлення дозволив нам вибрати найкраще положення для розміщення наших резонаторів у фільтрі. Моделювання параметрів фільтра для двох різних запропонованих конфігурацій демонструє дві різні якості. Відповідно до результатів моделювання для двох запропонованих конфігурацій фільтра було отримано два типи частотної характеристики з різними характеристиками. Для першої конфігурації, де два C-SRR розділені складеними плечима двох ліній живлення, відповідь фільтра нечітка. На відміну від цього, частотна характеристика фільтра бажана для другої конфігурації. Запропонований фільтр, який представлено другою конфігурацією, охоплює обидва діапазони (від 5,88 до 6,39 ГГц і від 10,75 до 11,16 ГГц) для смугової поведінки. Крім того, аналіз дисперсійної діаграми дозволив нам вибрати електромагнітну поведінку, пов’язану з кожною смугою.Item A Miniaturized Metamaterial Resonator-based Microwave Biosensor with High Quality Factor for Solid Materials Characterization(Sumy State University, 2024) Serhane, A.; Berka, M.; Islam, T.; Das, S.; Kumar, M.L.; Mahdjoub, Z.Через свою якісну у значимість у багатьох галузях, особливо біомедичних, характеристика твердих матеріалів нещодавно привернула інтерес вчених. У цій статті представлено мікрохвильовий біосенсор мініатюрного розміру для визначення характеристик твердих матеріалів, який утворений двома ідентичними та періодичними метаматеріальними резонаторами з розділеним кільцем (SRR), що живляться мікросмужковою лінією, адаптованою до двох її кінців. Метод, запропонований для розробки нашого біосенсора, базується на використанні електромагнітних якостей кожного SRR, що представляє елементарну комірку загальної структури. Розмір SRR оптимізовано для електричних розмірів 0.251 𝜆0 × 0.2251 𝜆0 × 0.031𝜆0 , де λ0 – довжина хвилі вільного простору, розрахована на найнижчій робочій частоті 4,72 ГГц. Характеристика твердих матеріалів заснована на виявленні їх діелектричної проникності через прямий контакт із запропонованим біосенсором. Для нашого дослідження ми використовували чотири різні підкладки, щоб мати різну чутливість. Моделювання, проведене на загальній структурі (біосенсора та діелектричної підкладки) на основі чисельного симулятора HFSS, показало хороші характеристики чутливості нашого біосенсора. Низька повна ширина на половині максимуму (FWHM = 0,004), високий коефіцієнт якості (Q = 103,28) і висока добротність (FOM = 428,61). Ці функції можуть зробити наш біосенсор більш надійним для визначення твердих речовин.Item Investigation of Complementary Metamaterial Resonators-Based Novel Dual-Band Coplanar Slotted Antenna for Wireless Communication(Sumy State University, 2024) Moulay, M.; Abri, M.; Berka, M.; Islam, T.; Das, S.; Prasad, Ch.R.Малогабаритна планарна антена є базовим елементом для систем бездротового зв'язку. У статті описано нову дводіапазонну копланарну антену, дія якої заснована на незвичайній електромагнітній поведінці комплементарних резонаторів з метаматеріалів з розділеним кільцем (CSRR). За своєю конструкцією антена складається з трьох CSRR; два з них однакові за формою (круглі) і розміром, а інший має прямокутну форму. Остаточна форма запропонованої антени була розроблена після трьох різних етапів по три моделі на кожній. Розроблена накладка антени надрукована на верхній стороні обраної діелектричної підкладки - епоксидної смоли FR4 для фізичних характеристик (𝜀𝑟 = 4.4 and 𝑡𝑔 𝛿 = 0.02). Антена живиться від компланарної лінії з оптимізованою довжиною для забезпечення необхідної адаптації. Випромінююча накладка надрукована на міді товщиною 0,035 мм. Моделювання електромагнітних характеристик за допомогою симулятора високочастотної структури (HFSS) дозволило дослідити відображення, смугу пропускання та посилення антени. Згідно з отриманими результатами, антена резонує на двох частотах 2,4 і 3,33 ГГц з хорошою адаптацією та смугою пропускання близько 65 і 215 МГц відповідно. Усі ці параметри можуть підтвердити ефективність антени для різноманітних застосувань, зокрема для бездротового зв’язку.