I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   1 5 ,   N o .   2 A ugus t   20 1 9 ,   pp .   936~ 941   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 5 .i 2 . pp 936 - 941             936       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   A n a l y si s   o f   w a v e   p r o p a g a t i o n   f o r   w i r e l e ss   i m p l a n t a b l e   b o d y   a r e a   n e t w o r k   a p p l i c a t i o n       N.   H.   R am l i 1 H a r yat i   Jaafa r 2 Y.   S.   Le e 3 ,   H a z i l O th m an 4     1, 3 , 4 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng   T e c hno l o gy ,   F a c ul t y   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   T e c hno l o gy ,     U ni v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s ,   M a l a y s i a   2 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   T e c hno l o gy ,   F a c ul t y   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   T e c hno l o gy ,     U ni v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   S e p   15 ,   2 018   R e v i s e D e c   1,   2 01 8   A c c e pt e J an   2 2 ,   201 9       T he   e n ha nc e m e n t   t e c hno l o g i e s   o f   w i r e l e s s   bo dy   a r e a   ne t w o r i m p r o v e t he   he a l t h   m o ni t o r i ng   s y s t e m .   P r e v i o us   w o r h a v e   be e d e s i g ne t he   i m pl a n t a b l e   c hi p r i n t e a nt e nna   a t   4. 8   G H z .   T h i s   pa pe r   i s   c o nt i nu i ng   t h e   i nv e s t i g a t i o w he r e   t he   a n t e n na   w a v e   pr o pa g a t i o i t e r m   o f   a t t e nu a t i o a nd  p o l a r i z a t i o n   w e r e   s t ud i e d .   T he   a n t e n na   i s   i m p l a nt e i hum a n   ha nd  v o xe l   m o de l   f r o m   C S T   M i c r o w a v e   S t ud i o   S o f t w a r e .   T h e   pe r f o r m a nc e s   o f   t he   a n t e nn a   a r e   e v a l ua t e d   i n   t e r m   o f   r e t ur n   l o s s ,   g a i n   a nd   e f f i c i e nc y .   R e s ul t s   s ho w   t ha t   t he   r a t e   a t t e n ua t i o f o r   t he   pr o pa g a t i o i s   a p pr o xi m a t e l y   0. 16  dB   up  t o   0. 42  dB .   A l l   t he   r e s u l t s   w i l l   be   g ui de l i ne s   i de s i g ni ng   i m pl a n t a bl e   a n t e nn a s   i f ut ur e s .   Ke y w or d s :   H um a v o xe l   m o de l   S m a l l   i m pl a nt a b l e   a n t e nna   W a v e   pr o pa ga t i o n   W i r e l e s s   b o d y   a r e a   n e t w o r k   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   N ur  H i da y a h   B i n t i   R a m l i ,   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i ng  T e c hn o l o g y ,   F a c ul t y   of   E n g i n e e ri n T e c hn o l o gy ,   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   P e rl i s .   E m a i l :   h i d a y a hr a m l i @ u n i m a p . e du. m y       1.   I N TR O D U C TI O N     N ow a da y s ,   t h e   i n v e s t i ga t i o n   of   t h e   i m pl a n t a b l e   de v i c e   h a s   b e e n   a t t r a c t i n a   m uc h   a t t e nt i o n   fo r   r e s e a r c h e r s   due   t o   t h e i r   a ppl i c a b i l i t y   pa r t i c ul a rl y   f o r   m e di c a l   s e c t o r   [1 - 6].   T h e   p a t i e nt ’s   v i t a l   s i g n s   c a n   b e   m o n i t o r   i n   r e a l   t i m e   v i a   w i r e l e s s   n e t w o r ks   t hr o ug h   in - b o d y .   O t h e r s ,   i t   c a b e   a   pa rt   o f   s ur ge r y   pr o c e dur e   a n d   e ffe c t   of   dr ug  t h e r a py .   T h e   i m p l a nt a b l e   de v i c e   i s   a l s o   s ui t a b l e   t o   a pp l y   i n   m i l i t a r y   s e c t o r .   T h e   c o n d i t i o n   a n d   l o c a t i o n   o f   t h e   s o l di e r   c a b e   de t e c t e pr e c i s e l y .     H ow e ve r ,   t h e r e   a r e   c ha l l e ngi n g   t o   de s i g n   i m p l a nt a b l e   a nt e nna   c o m pa r e t o   a nt e nn a     i f r e e   s pa c e   e n v i r o n m e n t   [ 7 - 10] .   T h e   e f f i c i e n c y   of   t h e   a n t e nna   i s   r e duc e due   t o   t h e   e ffe c t   of   v e r y   s t r o n m ul t i p a t h   l o s s e s   a s   i m pl a n t e i h u m a b o d y .     S i n c e   i t h e   h u m a b o d y   h a s   di f fe r e nt   t i s s ue s   a nd  o r g a n,   t h e r e   a r e   d i f f i c ul t   fo r   s i g n a l   t o   pr o pa ga t e .   A t t e n ua t i o n   o c c ur s   due   t t h e   w e a kl y   c o n duc t i n t i s s ue   a nd  r e f l e c t i o n   a t   e a c h   o f   t h e   bo un da ri e s   o f   di s s i m i l a r   t i s s ue .   M o r e o ve r ,   t h e r e   i s   n e c e s s i t y   f o r   i m p l a nt a b l e   a nt e nn a   t o   h a v e   s m a l l   s i z e   a n d   l o w   p ow e r   c o n s um p t i o f o r   h u m a s a f e t y .   E a rl i e r   w o r h a s   b e e n   pub l i s h e i n   [11 - 12]  w h e r e   t h e   s i z e   o t h e   a nt e nna   de s i g n   i s   5 m m   a nd  a b l e   t o pe r a t e   a t   4 . 8G H z .   T h e   a n t e nna   pe r f o r m a n c e s   a r e   s t udi e i t hr e e   e n v i r o nm e n t s   w hi c h   a r e   i h o m o ge n o us   l a y e r ,   n o n - h o m o ge n e o us   l a y e r   (s ki n ,   f a t   a n m us c l e a n t he   r e a l   hum a n   h a n v o xe l   m o de l   . T h e   e ffe c t s   o a n t e nn a   pe r f o r m a n c e s   a r e   s t udi e i t e r m   o f   ga i n ,   e f f i c i e n c y ,   r e t u r n   l o s s   a n ra d i a t i o p a t t e rn.   S l o t   t e c hni que   i s   us e t o   r e duc e   t h e   a n t e nna   s i z e .   R e s ul t s   p r o v e t h a t   t h e   a n t e nn a   i s   r e l i a b l e   t o   us e   fo r   w i r e l e s s   bo d y   a r e a   n e t w o r k.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A nal y s i s   of   w av e   pr opaga t i o f or   w i r e l e s s   i m pl an t ab l e   bod y   ar e n e t w or k   app l i c at i on  ( N.   H .   R am l i )   937   T h i s   p a pe r   c o nt i nue s   t h e   p r e v i o us   w o r w h e r e   t h e   w a v e   pr opa ga t i o n   o f   t h e   i m p l a nt a b l e   a nt e nna   ha s   b e e n   e v a l ua t e i n   t e rm   o f   a t t e nua t i o a n d   po l a r i z a t i o n .   T h e   m a i n   pu r po s e of   e v a l ua t i n t h e   a nt e nna   po l a ri z a t i o n   i s   t o   de t e r m i n e   t h e   qu a l i t y   o f   w a v e   pr o pa ga t i o n   fo r   s e ve r a l   a n g l e s   a r o u n t h e   a n t e nna   i m pl a n t e in   t h e   h u m a ha n d   m o de l .       2.   TH E   A N TEN N A   C O N F I G U R A TI O N S   T h e   i m p l a nt a b l e   pr i nt e f o l de (IP F )   a nt e nna   de s i g n   a n pe r f o r m a n c e s   h a s   b e e n   pub l i s h e   i n   [ 11 - 12 ] .   T h e   a nt e nn a   i s   c o m pri s e by   a   s i n gl e   m e t a l l i c   l a y e r   w h i c h   k n o w n   a s   c o ppe r .   T h e   c o ppe r   h a s   0. 03 m m   t hi c k n e s s   a n i t   i s   p r i nt e o n   bo t h   s i de   s ur f a c e s   o t h e   s ub s t r a t e .   T h e   F R m a t e ri a l   i s   c h o s e n   a s   a   s ub s t r a t e s   w h i c h   ha s   ε r = 4 . w i t h   l o s s   t a n ge nt   0. 0 1 a n 1. m m   t hi c k n e s s .   T h e   o pt i m u m   c o n f i gura t i o n   o t h e   pr o po s e a n t e nna   i s   i l l us t ra t e i n   F i gu r e   1.   Co m m o n l y ,   t h e   a n t e nn a   ha s   a   s i z e   i n   m m   ×   m m   ×   1. m m   di m e n s i o n.     T h e r e   a r e   s e v e r a l   ra di a t i n e l e m e nt   i t h e   a nt e nna   de s i g n   w hi c h   c o m po s e of   r e c t a n gu l a s h a pe   w i t h   m u l t i pl e   E - s l o t s   a t   t h e   c e n t e r   a nd  f e e di n l i n e .   T h e   ra di a t o r   i s   c e n t e r   f e by   m i c r o s t r i l i n e   w i t h   4. m m   l e n g t h   a nd  m m   w i dt h.   T h e   o pt i m i z e di m e n s i o n s   o f   t h e   a n t e nn a   a r e :   =   m m ,   =   m m ,   c =   0. m m ,   =   0. 8   m m ,   e =   0 . m m ,   f =   0. m m   a nd   g=   4 . m m           (a )     (b )     F i gu r e   1 .   G e o m e t r y   of   t h e   s i m ul a t e p r o po s e a n t e nna   ( a )   f ro n t   v i e w   (b b a c v i e w       W h i l e   de s i gn i ng  t h e   a n t e nn a ,   s o m e   t e c hn i q ue s   a r e   a ppl i e t o   r e duc e   t h e   s i z e   w h e r e   t h e   s l o t s   a r e   a dde i n   r a d i a t i n e l e m e n t ,   a n t h e n   t h e   a nt e nna   de s i g n   i s   fo l de d.   T h e r e   i s   n o   gr o u n pi n   i s   a dde a s   t h e   a n t e nn a   i s   t o o   s m a l l   t o   c r e a t e   a   h o l e .         3.   I N V ES TI G A TI O N   O F   WA V E   P R O P A G A TI O N   I N   TE R M   O F   R A TE   A TTEN U A TI O N   S i n c e   t h e   b o di e s   h a v e   a   v a ri e t y   of   t i s s ue   a n o r ga n s ,   t h e   b o d y   n e e ds   t o   b e   c h a ra c t e ri z e a s   a   m e d i um   fo r   w a v e   t o   pr o pa ga t e   i n   o rde t o   c r e a t e   a   r e l i a b l e   w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o l i n f r o m   a n d   t o   t h e   h u m a n   b o d y .   T h e   m a i n   o b j e c t i ve   o f   t h i s   i n v e s t i ga t i o n   i s   t o   s t udy   t h e   ra di a t i o n   c h a ra c t e r i s t i c   o f   bo t h   p r i nt e m o n o po l e   a n t e nn a   a n p r i nt e l o o a n t e nn a   f o r   w i r e l e s s   i m pl a nt a b l e   bo d y   a r e a   n e t w o r a ppl i c a t i o n s .   T h e   a nt e nn a   i s   s ub m e r ge d   i n t o   h u m a n   h a nd  v o x e l   m o de l .   A n o t h e r   a n t e nna   i s   i n   f r e e   s pa c e   e n v i r o nm e n t .   T h e   w a ve   pr o pa g a t i o n   f r o m   t h e   s ub m e r ge a nt e nn a   o nt o   t h e   f r e e - air   s u r f a c e   c a n   b e   c h a ra c t e r i z e i n   t e rm   of   R F   t r a n s m i s s i o n   a t t e n u a t i o n,   dB   s i n c e   t h e   r a di a t i o n   c ha r a c t e ri s t i c   f o r   bo t h   a nt e nna s   a r e   a f f e c t e by   l o s s y   e n v i r o n m e n t .   A   r e f e r e n c e   v a l ue   i s   e s t i m a t e by   pl a c i n IP F   a n t e nn a   w i t h   m m   i n s i de   t h e   h u m a n   ha n m o de l   a n d   t h e   w e a r a b l e   a nt e nn a   i s   i n   a   f r e e   s pa c e   e n v i r o n m e nt   w h i c h   i s   a t   t h e   t o o f   t h e   ha n s ki n   m o de l   a s   s h o w n   i F i gu r e   2.   T h e   v a l ue   o f   pow e r   ra t i o   | S 21 | r e f   i s   v e r i f i e d.   A f t e r   t ha t ,   a   num b e r   o f   s t a gge r e di s t a n c e s   of   t h e   a n t e nn a   a r e   c o m put e d   s t a rt i ng  f r o m   t h e   ha n s k i n   s u r f a c e   up  t o   100  m m .   T h e   r e a d i n o f   | S 21 | a i w a s   r e c o r de d.   T h e   w a v e   pr o pa ga t i o n   o f   t h e   a n t e nna   i s   u n s t a b l e   w h e t he   a nt e nn a   i s   500   m m   a w a y   f r o m   t h e   ha n d   s ki m o de l   due   t o   t h e   hi g h   l o s s e s .   T h e   ra t e   o f   a t t e nua t i o Δ   ( i dB c a n   b e   c a l c ul a t e by   | S 21 | r e f   -   |S 21 | a i r .   T h e   a t t e n u a t i o n   pe r   m m   c a n   a l s o   b e   ob t a i n e by   c o n s i de r i ng  Δ/   d ,   w h e r e   i s   t h e   di s t a n c e   f r o m   t h e   s u r f a c e   of   t h e   ha n d   s ki n   m o de l   t o   t h e   a n t e nna   i n   t h e   a i r.   T a b l e   i n   A ppe n d i s e c t i o n   s h o w s   t h e   r e s ul t s   of   a n t e nn a   pe r f o r m a n c e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 5 ,   N o .   2 A ugus t   2 01 9   :    936   -   941   938       F i gu r e   2 .   T h e   a nt e nn a   p r o pa g a t i o s e t up  i n   s i m u l a t i o n       T a b l e   1 .     A n a l y s i s   of   a n t e nna s   pe r f o r m a n c e s   fo r   s e v e r a l   di s t a n c e s   D i s t a n c e   (m m )   S 21   (d B)   Δ   ( d B)   Δ / m m   (d B/ m m )   G a i n 1   (d B)   G a i n 2   (d B)   E ffi c i e n c y 1   (% )   E ffi c i e n c y 2   (% )   0   - 3 5 . 7 9       - 2 6 . 9 2   0 . 9 5   0 . 0 7   3 3 . 9 9   10   - 3 9 . 9 8   4 . 1 9   0 . 4 1 9   - 2 9 . 0 9   4 . 7 4   0 . 0 5   6 1 . 5 9   20   - 4 1 . 9 1   6 . 1 2   0 . 3 0 6   - 2 6 . 9 0   3 . 7 5   0 . 0 6   6 7 . 2 6   30   - 4 3 . 4 5   7 . 6 6   0 . 2 5 5   2 5 . 6 3   3 . 3 8   0 . 0 8   6 5 . 0 9   40   - 4 5 . 5 2   9 . 7 3   0 . 2 4 3   - 2 5 . 9 6   3 . 3 5   0 . 0 8   6 6 . 2 1   50   - 4 8 . 0 8   1 2 . 2 9   0 . 2 4 5   - 2 6 . 1 4   3 . 5 8   0 . 0 8   6 6 . 5 3   100   - 5 2 . 3 4   1 6 . 5 5   0 . 1 6 5   - 2 5 . 5 4   3 . 5 8   0 . 0 7   7 1 . 3 4   w h e r e   G a i n 1 =   G a i o f   IP F   a nt e nna   pl a c e i t h e   hum a n   ha n d   v o xe l   m o de l .   G a i n 2 = G a i o f   w e a r a b l e   a nt e nn a   pl a c e i f r e e   s pa c e   e n v i r o nm e nt .   E f f i c i e n c y 1 = E ff i c i e n c y   of   IP F   a n t e nn a   pl a c e i t h e   h u m a ha n v o xe l   m o de l   E f f i c i e n c y 2 = E ff i c i e n c y   of   w e a r a b l e   a nt e nn a   pl a c e i t h e   f r e e   s pa c e   e n v i r o m m e n t       T a b l e   i l l us t ra t e s   s o m e   i m po rt a nt   d a t a   w h e n   b o t h   a nt e nna s   a r e   c o m put e d   f o r   s e ve r a l   s t a gge r e di s t a n c e s .   W h e n   t h e   d i s t a n c e   b e t w e e n   b o t h   a nt e nna s   i s   i n c r e a s e d,   t h e   w a v e   pr o pa ga t i o n   l o s s   i s   a l s o   i n c r e a s e d.   A c c o r di n t o   t h e   F r i s s   e qua t i o n   (1) ,   a s   t h e   t o t a l   p r o pa ga t i o l o s s   i s   i n c r e a s e d,   t h e   ra t i o   o f   p ow e r   t r a n s m i t t e a n po w e r   r e c e i v e d,   S 21  i s   a l s o   i n c r e a s e d.   T h e   r a t e   a t t e n ua t i o n   f o r   t h e   p r o pa g a t i o n   i s   a p p r o xi m a t e l y   0. 16  dB   up  t o   0 . 42   dB .           G t   +   G r   T ot a l   P r opag at i on  L os s   (1)     w h e r e :   P t =   P o w e r   t ra n s m i t t e d   (dB )   P =   P o w e r   r e c e i v e (dB )   G t   =   G a i t ra n s m i t t e (dB )   G r=   G a i r e c e i ve (dB )   A c c o r di n t o   t h e   T a b l e   1,   t h e   v a l ue   of   ga i n   i s   l o w e r   (r e a s o na b l e   fo r   a nt e nna   i n   l o s s y   e n v i r o nm e nt s i n c e   t h e   a nt e nna   i s   i m p l a nt e i n   t h e   h u m a n   ha n d   m o de l   w h i l e   t h e   v a l ue   of   ga i n   i s   hi g h e r   due   t o   t h e   a n t e nna   i s   pl a c e i n   t h e   f r e e   s pa c e   e n v i r o nm e nt .   T h e   v a l ue   o f   ga i n   i s   a   n e c e s s i t y   t o   b e   h i g h e r   i o r de r   t o   c r e a t e   a   r e l i a b l e   pr o pa g a t i o n   l i n f o r   i n - b o d y   c o m m u n i c a t i o n.   T h e r e fo r e ,   i t   c a n   e nha n c e   t h e   w a v e   pr o pa ga t i o n   f r o m   a n t e nn a   i n s i de   t h e   h u m a ha n d   m o de l   t o   t h e   b a s e   s t a t i o n.     In   t e rm s   o f   e ff i c i e n c y ,   t h e   a nt e nna   e f f i c i e n c y   f o r   i n   t h e   h u m a n   ha n m o de l   i s   m a i nt a i n e l o w e r   e v e n   t h o ugh  t h e   d i s t a n c e   b e t w e e n   b o t h   a nt e nna s   i s   i n c r e a s e d.   T hi s   f a c t o r   i s   ha ppe n i ng  a s   t h e   a n t e nn a   l o c a t i o n   i t h e   h u m a n   h a nd  m o de l   i s   n o t   c ha n ge d.   T h e r e   i s   o n l y   a n t e nna   i n   f r e e   s pa c e   e n v i r o nm e nt   i s   m o v i n a w a y   f r o m   t h e   r e f e r e n c e   l o c a t i o n .   It   c a n   b e   obs e r v e t h a t   t h e   a nt e nn a   e f f i c i e n c y   i n   a   f r e e   s pa c e   e n v i r o nm e nt   i n c r e a s e s   a s   t h e   di s t a n c e   of  t h e   a n t e nn a   i s   f a r   a w a y   f r o m   t h e   h u m a n   ha n m o de l .   T h i s   i s   b e c a us e   t h e   t e n de n c y   fo r   s i gna l   t o   r e f l e c t   o r   r e f r a c t   t o   hum a n   ha n d   m o de l   i s   r e duc e d.       4.   I N V ES TI G A TI O N   O F   WA V E   P R O P A G A TI O N   I N   TE R M   O F   P O LA R ZA TI O N   T h e   m a i n   pu r po s e of   e v a l ua t i n t h e   a nt e nna   po l a r i z a t i o n   i s   t o   de t e r m i n e   t h e   qu a l i t y   of   w a ve   pr o pa g a t i o n   f o r   s e v e r a l   a ngl e s   a r o u n t h e   a n t e nn a   i m pl a n t e i n   t h e   h u m a h a nd  m o de l .   T h e   di s t a n c e   b e t w e e n   bo t h   a nt e nna s   i s   di f f e r e n t   de pe n ds   o n   t h e   a ngl e   o w e a r a b l e   a nt e nna   l o c a t i o n s   i n   f r e e   s pa c e   e n v i r o nm e nt .   F i gu r e   s h o w s   t h e   3 - D i m e n s i o n   r a di a t i o n   p a t t e rn  o f   a n t e nna   i t h e   h u m a v o xe l   m o de l .   A s   i l l us t r a t e i n   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A nal y s i s   of   w av e   pr opaga t i o f or   w i r e l e s s   i m pl an t ab l e   bod y   ar e n e t w or k   app l i c at i on  ( N.   H .   R am l i )   939   f i gur e ,   t h e   m a x i m um   l o be   of   t h e   r a di a t i o n   i s   d i r e c t e t o   t h e   upw a r f r o m   t h e   b o d y .   T h e r e   i s   n o   l ob e   a t   t h e   b a c of   t h e   a n t e nna   s t r uc t u r e   b e c a us e   a   h u m a h a nd  m o de l   a c t s   a s   a   r e f l e c t o r   t o   t h e   a nt e nn a .   T h e   po l a r i z a t i o of   w a v e   pr o pa ga t i o n   i s   a na l y z e i f o ur   di f f e r e n t   l o c a t i o n s   a s   s h o w n   i F i gu r e   4.           F i gu r e   3 .   3 - D i m e n s i o n   ra di a t i o pa t t e rn  o f   IP F   a n t e nn a         (a )       (b )     (c )     (d)       (e )     F i gu r e   4 .   T h e   a ngul a r o t a t i o o f   a nt e nna   i f r e e   s pa c e   e n v i ro n m e n t   (a )   90 °   (b )120 °   (c 180°   (d)   240 ° (e 27       T a b l e   t a b ul a t e s   s e v e r a l   s i g n i f i c a n t   d a t a   of   a n t e nn a   w a v e   p o l a ri z a t i o n   i n   t e rm   o S 21 ,   ga i t r a n s m i t t e a nd  r e c e i v e r   a n a n t e nna   e f f i c i e n c y   fo r   t ra n s m i t t e a nd   r e c e i v e r .   A s   i l l us t ra t e i n   t h e   t a b l e ,   t h e   hi g h e s t   v a l ue   of  S 21   i s   ob t a i n e w h e n   b o t h   a n t e nna s   a r e   i de nt i c a l ;   e a c h   o t h e r   w i t h   t h e   di s t a n c e   b e t w e e n   bo t h   a n t e nn a s   i s   100   m m .   T hi s   f e a t ur e   m a y   b e   h a ppe n e a s   t h e   w e a ra b l e   a nt e nna   i s   pl a c e a t   m a x i m u m   r a d i a t i o n   of   t h e   IP F   a nt e nna   a s   s h o w n   i F i g u r e   3 .   It   c a b e   n o t i c e t h a t   w h e n   w e a r a b l e   a nt e nna   i s   m o v e t o   a n gl e   120°   a n 1 80°   w i t h   di s t a n c e s   be t w e e n   b o t h   a n t e nna s   i s   197. m m   a nd  170  m m ,   t h e   v a l ue   of   S 21   i s   de c r e a s e d.   T h i s   i s   b e c a us e ;   t h e   di s t a n c e   b e t w e e n   b o t h   a n t e nna s   i s   i n c r e a s e d.   B e s i de s ,   t h e   l o c a t i o n   o f   w e a r a b l e   a nt e nn a   i i n   t h e   m i n i m u m   r a d i a t i o n   r e gi o n .   T h e r e fo r e   t h e   t o t a l   o f   pr o pa ga t i o n   l o s s   i s   i n c r e a s e d.   T h e   l o w e s t   v a l ue   of   S 21   i s   a t t a i n e w h e n   w e a r a b l e   a n t e nna ,   t u rn   t o   240° .   R e fe r ri n g   t o   t h e   F i g u r e   3,   t hi s   l o c a t i o n   i s   o ut s i de   of   t h e   ra di a t i o n   r e gi o n.   D ue   t o   t h e   f a c t o r ,   t h e   p r o pa g a t i o n   l i n k   b e t w e e n   bo t h   a nt e nna s   i s   l e s s   s t a b i l i t y .   T h e   pr o pa g a t i o n   l i n o f   t h e   a n t e nna   i s   a l s o   t e s t e w h i l e   w e a r a b l e   a n t e nn a   i s   pl a c e a t   t h e   b a c of   t h e   h u m a n   ha n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 5 ,   N o .   2 A ugus t   2 01 9   :    936   -   941   940   m o de l .   A s   e xpe c t e d,   t h e   l i nk  b e t w e e n   b o t h   a n t e nna s   i s   l e s s   s t a b i l i t y ,   a l t h o ug h   t h e   d i s t a n c e   i s   10 m m   (s i m i l a di s t a n c e   w h e n   t h e   w e a r a b l e   a nt e nn a   i s   pl a c e i de n t i c a l l y   w i t IP F   a nt e nn a ) .   T h e   m a i n   r e a s o n ,   c o n t ri b ut e s   t t h e   s i t ua t i o n   i s   t h e   r e f l e c t i o n   a n r e f ra c t i o n   o f   t h e   a nt e nna   w a ve .   T h e   hum a n   h a nd  m o de l   a c t s   a s   a   r e f l e c t o r   t h e r e f o r e   a a nt e nna   w a v e   i s   r e f l e c t e i n   t h e   s pa c e .       T a b l e   2 .   T h e   pe r f o r m a n c e s   o f   t h e   a n t e nna   i f i v e   l o c a t i o n s   A n g l e   )   S 21  (d B)   G a i n   I P F   (d B)   G a i n   w e a ra b l e   (d B)   E ffi c i e n c y   I P F   (% )   E ffi c i e n c y   w e a ra b l e   ( % )   90   - 5 2 . 3 4   - 2 5 . 5 4   2 . 5 8 1   0 . 0 7   7 1 . 3 4   120   - 7 0 . 6 2   - 2 4 . 9 2   3 . 1 1 2   0 . 0 7   7 4 . 3 4   180   - 7 9 . 3 2   - 2 4 . 4 5   2 . 7 1 7   0 . 0 8   7 2 . 7 9   240   - 1 0 0 . 6 8   - 2 5 . 9 5   2 . 9 3   0 . 0 8   7 4 . 3 3   270   - 7 4 . 4 3   - 2 5 . 0 4   4 . 4 3   0 . 0 8   7 3 . 8 2       In   t e r m   o f   ga i n,   t h e   v a l ue   o f   ga i n   i h um a n   ha n m o de l   i s   l ow e r ,   t hus   t h e r e   a r e   a   n e c e s s i t y   fo r   w e a ra b l e   a nt e nna   t o   h a v e   h i g h e r   g a i n   t o   c r e a t e   a   r e l i a b l e   w i r e l e s s   l i nk  f o r   i n - b o d y   c o m m uni c a t i o n.     T h e   e ff i c i e n c y   of   t h e   a nt e nna   i n   t h e   h u m a h a nd   m o de l   i s   m a i n t a i n e a t   t h e   l o c a t i o n   o f   t h e   a n t e nna   i s   n o t   c h a nge d.   W h i l e   f o r   w e a r a b l e   a nt e nna   i f r e e   s pa c e   e n v i r o n m e n t ,   t h e   e ff i c i e n c y   of   t h e   a nt e nna   i n c r e a s e s   a s   t h e   di s t a n c e   b e t w e e n   b o t h   a nt e nna s   i s   i n c r e a s e d.   T h i s   i s   b e c a us e   t h e   hi g h e s t   d i s t a n c e s   w i l l   r e duc e   t h e   t e n de n c y   fo r   t h e   a nt e nna   w a v e   t o   r e f l e c t   o r   r e f r a c t   w i t h   t h e   h u m a n   ha nd  m o de l .       5.   C O N C LU S I O N     A   w a ve   a n t e nn a   p r o pa g a t i o n   s i m u l a t i o b e t w e e n   a nt e nna   i n   f r e e   s pa c e   a n d   a nt e nn a   i m pl a nt e i t h e   h u m a ha n v o xe l   m o de l   i s   a l s o   pr e s e n t e i n   t h i s   c ha pt e r .   T h e   a nt e nn a   w a v e   pr o pa ga t i o n   i s   e v a l ua t e i t e r m   of   r a t e   o f   a t t e nua t i o a n d   po l a ri z a t i o n .   T h e   r a t e   a t t e n ua t i o fo r   t h e   p r o pa ga t i o i s   a pp r o xi m a t e l y   0. 16  dB   up  to   0. 42  dB .   T h e   m a i n   o b j e c t i ve   of   e s t i m a t i n t h e   a nt e nn a   po l a r i z a t i o n   i s   t o   v e r i fy   t h e   qua l i t y   of   w a ve   pr o pa g a t i o n   f o r   s e v e r a l   a n g l e s   a r o und  t h e   a n t e nna   i m p l a nt e i n   t h e   h u m a h a nd  m o de l .   T h e   po l a r i z a t i o o w a v e   pr o pa ga t i o i s   a na l y s e i n   f o ur   d i f fe r e nt   l o c a t i o n s .   R e s ul t s   s h o w   t h a t   t h e   hi g h e s t   v a l ue   o f   S 21   i s   ob t a i n e w h e n   b o t h   a n t e nna   a r e   i de n t i c a l ,   e a c h   o t h e r   w i t h   t h e   di s t a n c e   b e t w e e n   bo t h   a nt e nna s   i s   100  m m .   T h e   l o w e s t   v a l ue   of   S 21   i s   a t t a i n e w h e n   w e a ra b l e   a n t e nn a ,   t u rn  t o   240 °   a s   t h i s   l o c a t i o n   i s   o ut s i de   o f   t h e   ra di a t i o r e gi o n.       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h e   a ut h o r s   w i s h   t o   a c k n o w l e dg e   t h e   S h o r t   T e rm   G r a nt   ( S T G p r o v i de by   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s   ( n o .   o f   pr o j e c t :   9001 - 0 0516)   f o r   f un di ng  t h i s   w o r k.   T h e   m e m b e r s   o f   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t r o n i c   E n gi n e e r i n g   T e c hn o l o gy ,   F a c ul t y   of   E ngi n e e ri n T e c hn o l o gy ,   U n i M A P   a n d   W i r e l e s s   Co m m u ni c a t i o n   Ce nt r e   (W CC),   F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i ng,   U n i v e r s i t i   T e k n o l o gi   M a l a y s i a   a r e   a l s o   s pe c i a l l y   t h a n ke d   f o r   t h e i h e l ps   a n d   k i n d n e s s .       R EF ER EN C ES   [ 1]   P .   S .   H a l l e t   a l .,   C h a r a c t e r i s a t i o o f   N a r r o w ba nd  C o m m uni c a t i o C ha nn e l s   o t he   H um a B o dy   a t   2. 45G H z . I E T   M i c r o w ,”   A n t e nnas   P r opa g ,   v o l .   4,   pp .   722 - 732 201 0 .   [ 2]   K .   Y .   Y a z da ndo o s t ,   A   2. 4G H z   A nt e nna   f o r   M e di c a l   I m pl a nt e C o m m uni c a t i o ns ,”   A s i aP ac i f i c   M i c r ow av e   C onf e r e nc e ,   pp .   1 775 - 177 8 20 09 .   [ 3]   J .   A ba di a ,   e t   a l . ,   3D - S p i r a l   S m a l l   A nt e nna   D e s i g a n R e a l i z a t i o f o r   B i o m e di c a l   T e l e m e t r y   i t he   M I C S   ba nd,   R adi o   E n gi ne e r i ng v o l .   18,   p p.   35 9 - 367 2 009 .   [ 4]   M.   K a m a r udi n,   e t   al . ,   P e r f o r m a nc e   o f   a nt e nn a s   i t he   o n - bo d y   e nv i r o nm e nt ,   A nt e nna  and  P r opa gat i o So c i e t y   I nt e r n at i on al   Sy m pos i um ,   p p.   47 5 - 478 2005   [ 5]   K .   I t o ,   e t   al . ,   B o dy   e f f e c t   o c ha r a c t e r i s t i c s   o f   s m a l l   l o o a nt e n n a   i p a g e r   s y s t e m s ,”   A nt e nna  and  P r opa gat i o Soc i e t y   I n t e r na t i o na l   S y m po s i um pp .   1081 - 10 84 1 992 .   [ 6]   J .   R .   P a n da   e t   al . A   C o m pa c t   P r i nt e M o no po l e   A nt e nn a   f o r   D u a l - ba n R F I D   a nd  W L A N   A ppl i c a t i o ns .”   R ad i o   E ngi n ne r i n g v o l .   2 0,   pp .   464 - 46 7 20 11 .   [ 7]   Y .   G a o e t   al . ,   B a nd - no t c he ul t r a - w i de ba n r i ng - m o no p o l e   a nt e n na ,”   M i c r ow av e   and   O pt i c a l   T e c hno l og y   L e t t e r s v o l .     48 ,   pp .   125 - 12 6 20 06 .   [ 8]   N.   H.   R a m l i ,   e t   al . ,   I nv e s t i g a t i o o a   C o m pa c t   R i ng   P r i n t e d   M o no po l e   A nt e nna   f o r   W i B A N   A ppl i c a t i o n   S y s t e m s ,   M i c r ow av e   and   O p t i c al   T e c hn ol ogy   L e t t e r s ,   v o l .   55 ,   p p.   1053 - 105 8 20 13 .   [ 9]   N.   H.   R a m l i et   a l . ,   A   6. 0   G H z   C hi P r i nt e M o no po l e   A nt e nn a   f o r   W i r e l e s s   I m pl a nt a bl e   B o dy   A r e a   N e t w o r ( W i ba n)   A ppl i c a t i o ns ,”   P r ogr e s s   i E l e c t r om ag ne t i c s   R e s e ar c h   C , v ol .   41 ,   p p .   18 9 - 200 2 013   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       A nal y s i s   of   w av e   pr opaga t i o f or   w i r e l e s s   i m pl an t ab l e   bod y   ar e n e t w or k   app l i c at i on  ( N.   H .   R am l i )   941   [ 10]   N.   H.   R a m l i ,   e t   al . ,   A   4. 8G H z   i m pl a nt a bl e   s m a l l   p r i n t e a nt e n na   f o r   w i r e l e s s   i m p l a nt a bl e   bo d y   a r e a   ne t w o r k   a ppl i c a t i o ns ,”   I E E E   I nt e r na t i ona l   R F   and   M i c r ow av e   C on f e r e nc e   ( R F M ) 201 3 .   [ 11]   N.   H.   R a m l i   a n d   M.   F.   A y o b,   D e s i g o f   a   C hi P r i nt e A nt e nna   a t   4 . 8G H z   f o r   W i r e l e s s   I m pl a nt a bl e   B o dy   A r e a   N e t w o r A ppl i c a t i o ns , ”  J ou r na l   of   T e l e c om m un i c a t i on ,   E l e c t r on i c   and  C om pu t e r   E n gi ne e r i n g v ol .   10,   2 018 .   [ 12]   N.   H.   R a m l i ,   e t   a l . ,   N um e r i c a l   I nv e s t i g a t i o o f   a   C hi p   P r i n t e d   A nt e nna   P e r f o r m a nc e   f o r   W i r e l e s s   I m pl a nt a bl e   B o d y   A r e a   N e t w o r k   A ppl i c a t i o ns , ”  I O P   C on f e r e nc e   Se r i e s :   M a t e r i al   Sc i e nc e   and   E n gi ne e r i n g ,   v o l .   3 18 ,   2018 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S             N ur   H i da y a R a m l i   i s   a   S e ni o r   L e c t ur e r   a t   t h e   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng   T e c hno l o gy ,   U ni v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s   ( U ni M A P ) ,   M a l a y s i a .   S he   r e c e i v e he r   P h. D   i n   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a .   S he   i s   a l s o   a   m e m be r   o f   B E M   a nd  M B O T .   H e r   r e s e a r c i nt e r e s t s   i nc l u de   a nt e nn a   de s i g a nd  c o nf i g ur a t i o n,   w i r e l e s s   s e ns o r   ne t w o r k ,   s m a r t   a g r i c u l t u r e   s y s t e m   a nd   s i g na l   p r o c e s s i ng .         H a r y a t i   J a a f a r   i s   a   s e n i o r   l e c t u r e r   i t he   F a c ul t y   o f   E ng i ne e r i ng   T e c hno l o gy   a t   t h e   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s   w he r e   s he   h a s   b e e a   f a c ul t y   m e m be r   s i nc e   2016 .   S he   r e c e i v e t h e   M . S c .   de g r e e   a nd  P h . D .   i E l e c t r i c a l   a nd  E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng   f r o m   t he   U ni v e r s i t i   P u t r a   M a l a y s i a   a nd   U ni v e r s i t i   S a i n s   M a l a y s i a ,   r e s p e c t i v e l y .   S he   i s   f e l l o w s   o f   bo t t he   I E E E   a nd  M B O T .   H e r   r e s e a r c t o pi c s   i nc l u de   m a t he m a t i c a l   m o de l i ng ,   i m a g e   pr o c e s s i ng   a nd  s i g na l   p r o c e s s i ng .   S h e   ha s   c o l l a bo r a t e a c t i v e l y   w i t r e s e a r c he r s   i s e v e r a l   o t he r   d i s c i pl i ne s   i b i o m e t r i c   s y s t e m ,   bi o a c o u s t i c s   s y s t e m   a n m e di c a l   i m a g e   a na l y s i s .           L e e   Y e ng   S e ng  i s   a   S e ni o r   L e c t ur e r   a t   t he   D e pa r t m e nt   o f   E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng   T e c hno l o gy ,   F a c ul t y   o f   E n g i ne e r i ng   T e c hno l o gy ,   U ni v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s   ( U ni M A P ) ,   M a l a y s i a .   H e   r e c e i v e h i s   P h . D .   i c o m m uni c a t i o e ng i ne e r i ng   f r o m   t he   S c hoo l   o f   C o m put e r   a nd   C o m m uni c a t i o E ng i n e e r i ng   a t   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s   ( U n i M A P ) ,   M a l a y s i a .   H e   a l s o   a   m e m be r   o f   I E T ,   B E M ,   I E E E   M i c r o w a v e   T he o r y   a nd  T e c hni que s   S o c i e t y .   H i s   r e s e a r c i nt e r e s t s   i nc l ud e   di e l e c t r i c   m a t e r i a l   c ha r a c t e r i z a t i o n,   m i c r o w a v e   a bs o r be r ,   F r e q ue nc y   S e l e c t i v e   S ur f a c e   ( F S S ) ,   a n a nt e nn a       H a z i l a   O t hm a n   i s   a   V o c a t i o na l   T r a i n i ng   a t   t he   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng   T e c hno l o gy ,   U ni v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s   ( U n i M A P ) ,   M a l a y s i a .   S he   r e c e i v e h e r   M c s   i n   c om m uni c a t i o e ng i n e e r i ng   f r o m   t he   S c hoo l   o f   C o m put e r   a n C o m m uni c a t i o E ng i ne e r i ng   a t   U ni v e r s i t i   M a l a y s i a   P e r l i s   ( U n i M A P ) ,   M a l a y s i a . .   S h e   i s   a l s o   a   m e m be r   o f   B E M   a nd  M B O T .   H e r   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ude   a n t e nna   d e s i g a nd  c o nf i g ur a t i o n,   w i r e l e s s   s e n s o r   ne t w o r k,   c o upl e r   a nd  po w e r   di v i d e r .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.