I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   3 8 ,   No .   1 A p r il   20 2 5 ,   p p .   1 93 ~ 203   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 3 8 . i 1 . pp 1 93 - 2 0 3           193     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   Perf o rma nce   enh a ncement of  a te r a hertz  pa t ch ante nna  wit h   metam a terials   for  6G  a nd  bio medic a l appl ica tions       Sira j   Yo un es 1 K a o uta Sa idi   Ala o ui 2 J a o ua d F o s hi 1   1 ER T TI   La b o r a t o r y ,   F a c u l t y   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y   ( F S T)   Er r a c h i d i a ,   U n i v e r si t y   o f   M o u l a y   I smai l ,   M e k n e s,   M o r o c c o   2 H i g h e r   S c h o o l   o f   Te c h n o l o g y ,   I b n   Z o h r   U n i v e r si t y ,   A g a d i r ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ju n   1 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Oct   12 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Oct   13 ,   2 0 2 4       Th is  p a p e r   in tr o d u c e a   n o v e a p p ro a c h   fo r   e n h a n c in g   th e   p e rfo r m a n c e   o a   tera h e rtz  (THz p a tch   a n ten n a   th ro u g h   t h e   in te g ra ti o n   o f   m e tam a teria ls   (M TM ).   T h e   p r o p o se d   d e sig n   fe a tu re a   re c tan g u lar  slo tt e d   p a tch   a n ten n a   with   a   p a rti a l   g r o u n d   stru c t u re   (DG S t h a o p e ra tes   a 3 . 5 6   THz .   Th e   ra d iatin g   e lem e n is  situ a ted   o n   a   su b stra te  c o m p o se d   o sili c o n   d io x i d e   (S iO 2 with   a   d iele c tri c   o 4   a n d   a   th ick n e ss   o 2   µm .   Th e   p r o p o se d   M TM   is   a   6 × 5   e lem e n ts  with   a   F R4   s u b st ra te  c h a ra c teriz e d   b y   a   d iele c tri c   o 4 . 2   a n d   a   th ick n e ss   o 2   µm .   Th e   M T M   is  in teg ra ted   b e n e a t h   th e   a n t e n n a   a a   stra teg ic  tec h n i q u e   t o   e n h a n c e   it p e rfo rm a n c e .   T h e   re su lt s   c o n firm  th e   sig n ifi c a n t   imp a c o t h is  i n teg ra ti o n .   T h e   M T M   imp r o v e i m p e d a n c e   m a tch in g   a n d   m a k e th e   a n te n n a   m o re   d irec ti o n a l.   C o n se q u e n tl y ,   th e   re flec ti o n   c o e fficie n is  imp ro v e d   fro m   - 1 8 . 0 6   d to   - 5 2 . 5 0   d B,   th e   g a in   is   in c re a se d   fro m   1 . 7 2   d B   t o   3 . 4 9   d B,   a n d   t h e   d irec ti v i ty   a lso   is  e n h a n c e d   fr o m   3 . 6 9   d B   to   5 . 1 0   d B.   All  re su lt s w e re   o b tain e d   u si n g   HF S S   s o ftwa re .   K ey w o r d s :   6G   B io m e d ical  ap p licatio n s   HFSS   Me tam ater ials   Par tial g r o u n d   p lan e   Patch   an ten n a   T Hz  an ten n a   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sira j Y o u n es   E R T T I   L ab o r ato r y ,   Facu lty   o f   Scien ce   an d   T ec h n o lo g y   ( FS T )   E r r ac h i d ia Un iv er s ity   o f   Mo u lay   I s m ail   Me k n es,  Mo r o cc o   E m ail: sira jy o u n es9 5 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h ex p o n en tial  in cr ea s in   d ata  co n s u m p tio n   a n d   th p u r s u it  o f   u ltra - f ast  co m m u n icatio n   n etwo r k s   h as  led   r esear ch e r s   to   f o cu s   m o r r esear c h   o n   th e   s ix th   g e n er atio n   ( 6 G)   o f   wir eless   co m m u n icatio n s .   W ith   an ticip ated   f ea tu r es  s u ch   as  u ltra - lo laten cy ,   m ass i v co n n ec tiv ity ,   an d   u n p r ec ed e n ted   d ata  r ates,  6 d em an d s   n o v el   tech n o lo g ica ad v an ce m en ts .   On e   cr itica co m p o n en t   in   a ch iev in g   t h ese  g o als  is   th e   d ev elo p m e n o f   ef f icien t,  h i g h - f r e q u en c y   a n ten n as.  T e r a h er tz  ( T Hz)   p atch   an ten n as  h av e   em er g e d   as   p r o m is in g   c a n d id ates  d u to   t h eir   ab ilit y   to   o p e r ate  at  th r eq u ir ed   h ig h   f r eq u en cies.  Am o n g   th ese,   th T Hz   f r eq u e n cy   r a n g e,   ty p ically   d ef in ed   as  0 . 1 - 1 0   T Hz  in   t h elec tr o m ag n etic  s p ec tr u m ,   is   v er y   g o o d   s o lu tio n   f o r   m an y   ap p licatio n s   lik th h ig h - s p ee d   c o m m u n icati on   [ 1 ] ,   b io m ed ical  [ 2 ] ,   im ag in g   [ 3 ] ,   an d   s en s in g   [ 4 ] Ho wev er ,   th ef f ec tiv u tili za tio n   o f   th e   T Hz  b an d   p r esen ts   s u b s tan tial  ch allen g es  a n d   h o ld s   as  a   r ec en t   s o lu tio n   f o r   v a r io u s   telec o m m u n icatio n s   ap p licatio n s ,   p ar ticu lar ly   in   th e   d esig n   an d   p er f o r m a n ce   o p tim izatio n   o f   p atch   a n ten n a s   f o r   b io m e d ical  ap p licatio n s .   Patch   an ten n as  a r am o n g   th m o s p o p u lar   ty p es  o f   an te n n as,  with   th ei r   lo w   p r o f ile  a n d   ea s o f   in teg r atio n   with   o th er   co m p o n en ts   lik th wea r ab le  an d   p o r tab le  d ev ices,  b ec o m es  v iab le  ca n d id ate   f o r   T Hz  f r eq u en cies  in   th m ed ic al  f ield .   T Hz  p atch   an ten n as  h as  r ec en tly   p r o p o s ed   as  g o o d   p r o m is in   th e   m ed ical  f ield   d u to   th eir   n o n - io n izin g   r ad iatio n   c h ar ac t er is tics ,   m ak in g   th em   s af f o r   m ed ical  u s [ 5 ] Mo r eo v er ,   th is   ty p o f   an ten n p r o v id es  h ig h - r eso lu tio n   im ag in g   o f   v ar i o u s   co m p o n en ts   o f   th h u m an   b o d y   s u ch   as  s k in ,   tis s u es  an d   tee th ,   aid in g   in   ea r l y   d is ea s d etec tio n ,   s u ch   as  ca n ce r   [ 6 ] [ 7 ] ,   b y   id en tify i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 8 ,   No .   1 Ap r il   20 2 5 :   1 93 - 2 0 3   194   ab n o r m al  tis s u g r o wth   o r   c o m p o s itio n   ch an g es.   I n   o th e r   h an d s ,   T h ese  an ten n as  f ac i litate  n o n - in v asiv e   s en s in g   o f   b io lo g ical  p ar am e ter s ,   s u ch   as  m o n ito r in g   s k in   h y d r atio n   [ 8 ] ,   g lu c o s lev els   [ 9 ] ,   o r   ass ess in g   wo u n d   a n d   b u r n   co n d it io n s .   Patch   an ten n as,  with   th eir   m an y   ad v an tag es  at  T Hz  f r eq u en cies,  is   o f ten   h in d er e d   b y   s o m lim itatio n s   s u ch   as  lo r ad iat io n ,   lo w   ef f icien c y ,   a n d   h ig h   lo s s es.  T o   ad d r ess   th ese  c h allen g es,   r esear ch e r s   h a v e   p r o p o s e d   v a r i o u s   t e c h n i q u e s ,   i n c l u d i n g   s l o t t i n g   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] ,   t h e   u t i l i z a t i o n   o f   p a r t i a l   g r o u n d   p l a n e s   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] ,   th u tili za tio n   o f   d if f er en ts   s u b s tr ate  ty p [ 1 4 ]   an d   s u p er s tr ate  m eta  s u r f ac es   [ 1 5 ] - [ 1 7 ] Am o n g   all  th ese  s tr ateg ies,  th in teg r atio n   o f   m etam ater ials   ( MTM )   tech n iq u es  h as  em er g ed   as  tr an s f o r m ativ ap p r o ac h   an d   d em o n s tr ates  s atis f ac to r y   r esu lts .   W ith   th eir   u n iq u e   elec t r o m ag n etic   p r o p er ties ,   MTM   o f f e r   a   p o te n tial  s o lu tio n   to   en h an ce   th p er f o r m an ce   o f   T Hz  an ten n as f o r   6 co m m u n icatio n   an d   b io m e d ical  ap p licatio n s .   MTM   ar ar tific ially   e n g in ee r ed   s tr u ctu r es  d esig n ed   t o   ex h i b it  elec tr o m ag n etic  p r o p er ties   n o f o u n d   in   n atu r al  m ater ials   [ 18] .   U s ed   r ec en tly   in   v ar io u s   d o m ain s ,   in clu d in g   th e   wo r l d   o f   p atch   an ten n as.   I n teg r atin g   MTM   in to   T Hz  p a tch   an ten n as  h el p s   ac h iev s ig n if ican en h a n ce m en ts   in   k ey   an ten n p a r am eter s   s u ch   as  g ain   [ 1 9 ] ,   b a n d wid th   [ 2 0 ] ,   an d   r ad iatio n   ef f icien c y .   Sig n if ican co n tr ib u tio n s   in   th f ield   o f   T Hz   an ten n as  a nd  MTM   h av b e en   m ad b y   v a r io u s   r esear c h er s .   Sm ith   et  a l.  [ 2 1 ]   e x p l o r ed   th th eo r etica f o u n d atio n s   an d   p r ac tical  im p lem en tatio n s   o f   MTM ,   d em o n s tr atin g   t h eir   ab ilit y   to   m an ip u late  elec tr o m ag n etic  wav es  in   u n co n v en tio n al  way s .   Pen d r y   et  a l.  [ 2 2 ]   i n tr o d u ce d   t h co n ce p o f   n e g ativ e   r ef r ac tiv in d ex   m ater ials ,   p av in g   th way   f o r   th d ev elo p m e n o f   MTM   with   u n iq u p r o p e r ties .   Sh alae v   [ 2 3 ]   r ev iewe d   a d v an ce m e n ts   in   o p tical  MTM ,   h ig h lig h tin g   th eir   p o ten tial  in   h ig h - f r e q u en cy   a p p licatio n s ,   in clu d in g   a n ten n as.   Ho s s ain   e a l.  [ 2 4 ] ,   T Hz   a n ten n d esig n ed   f o r   b i o m ed ical  ap p licatio n s   is   in tr o d u ce d ,   s p ec if ically   f o r   d etec tin g   r ib o f lav in   with   r eso n an ce   f r eq u e n cy   o f   3 . 7 3 1   T Hz  an d   r etu r n   lo s s   o f   - 5 2 . 9 7 6   d B .   T wo   T Hz   p atc h   an te n n as  f o r   ca n ce r   d ia g n o s is   ap p licatio n s   ar in tr o d u ce d   in   [ 2 5 ] [ 2 6 ] ,   w h ich   o p er ate  with i n   th T Hz  f r e q u en c y   r a n g a n d   p r o v id h ig h - r eso lu tio n   im ag in g .   T h p er f o r m an ce   en h an ce m en o f   p atc h   an ten n u s in g   r ec o n f ig u r ab le   in tellig en s u r f ac es  ( R I S)  an d   MTM   is   p r o p o s ed   in   [ 2 7 ] ,   r esu ltin g   in   g ain   in cr ea s o f   ab o u 9   d B   co m p a r ed   to   co n v e n tio n al  an ten n as.  Ko m atin en et  a l.   [ 2 8 ] ,   d esig n   u s in g   MTM   with   s p lit  r in g   r eso n ato r s   ( SR R S)   i s   p r esen ted ,   en h an cin g   th p a tch   an ten n g ai n   b y   4 . 8 2   d B i.  Fu r th er m o r e,   t h e   b an d wid th   e n h an ce m en o f   p a tch   an ten n a   u s in g   MTM   is   p r esen ted   in   [ 2 9 ] ,   t h b an d wid t h   was  in cr ea s ed   b y   8 0 0   MH b y   in co r p o r atin g   c o m p lem en tar y   SR R S b etwe en   th g r o u n d   an d   t h p atch   i n   th s u b s tr ate.   Desp ite  th ad v an ce m en ts ,   s e v er al  ch allen g es  r em ain   in   th d ev elo p m en o f   T Hz  p atch   an ten n as  with   MTM .   Hig h   lo s s es  in   M T M   at  T Hz   f r eq u en cies  lim it  t h o v er all  ef f icien cy   o f   th e   an ten n as.  Ach iev in g   a   b r o ad   o p e r atio n al  b a n d wid th   wh ile  m ain tain in g   h ig h   p er f o r m an ce   is   ch allen g i n g .   T h in t r icate   s tr u ctu r es  o f   MTM   p o s s ig n if ican f ab r icatio n   ch allen g es,  esp ec ially   at  T Hz  s ca les.  Seam les s ly   in teg r atin g   MTM - b ased   T Hz  an ten n as with   ex is tin g   co m m u n icatio n   s y s tem s   r eq u ir es f u r th er   r esear ch .   T h is   m an u s cr ip ad d r ess es  th u n r eso lv e d   is s u es  b y   p r o p o s in g   n o v el  d esig n   f o r   T Hz  p atch   an ten n i n teg r ated   with   ad v an ce d   MTM .   U n lik p r ev io u s   s t u d ies,  o u r   d esig n   f o cu s es  o n   l o s s   m in im izatio n   b y   em p lo y in g   n o v el  MTM   co m p o s itio n s   a n d   co n f ig u r atio n s ,   e n h an ce d   b an d wid t h ,   g ain   a n d   r ad iatio n   ef f icien c y .   W d is cu s s   th d esig n   p r in cip les  o f   MTM - b ased   T Hz  an ten n as,  h ig h lig h tin g   t h m ec h an i s m s   th r o u g h   wh ich   MTM   ca n   im p r o v an te n n p e r f o r m a n ce .   Ou r   p ap e r   is   s tr u ctu r ed   as  f o ll o ws:   t h f ir s s ec tio n   in tr o d u c es  th d esig n s   o f   th a n ten n an d   MTM d etailin g   th eir   c o n f ig u r atio n s   an d   th e o r etica f o u n d atio n s .   T h s ec o n d   s ec tio n   co n d u ct s   co m p r e h en s iv e   p ar am etr ic  s tu d y ,   ex am i n in g   t h im p ac o f   v ar io u s   d esig n   p ar am eter s   o n   th an ten n p e r f o r m an ce .   Th th ir d   s ec tio n   p r o v id es  an   an aly s is   o f   th o b tain ed   r esu lts .   Fin ally ,   th p ap er   co n clu d es  with   b r ief   s u m m ar y ,   s o m e   lim itatio n s   an d   a   d is cu s s io n   o f   f u t u r wo r k .   B y   ad d r ess in g   t h cr itical  ch allen g es  in   T Hz  an ten n d esig n   a n d   lev er ag in g   th u n iq u p r o p e r t ies o f   MTM ,   th is   r esear ch   aim s   to   co n tr ib u te  s ig n if ican tly   to   t h d ev elo p m en t o f   h ig h - p e r f o r m an ce   a n ten n as f o r   th n ex g en er atio n   o f   wir eless   co m m u n icatio n   an d   b io m ed ical  tech n o lo g ies.       2.   M E T H O D   2 . 1 .     T he  pa t ch  a nte nn a   des ig n   T h e   d i m e n s i o n s   o f     t h e   a n t e n n w e r e   c a l c u l a t e d   u s i n g   f o l l o w i n g   e q u a t i o n s   [ 1 0 ]     = 2 2 + 1       ( 1 )     w h e r e   f   i s   f r e q u e n c y ,   ε r   i s   d ie l ec t r i c   o f   t h e   s u b s t r at e :     ε re f    = ε r +1 2 + ε r   -   1 2 [ 1+ 12h w ] - 1 2   ( 2 )     w h e r e   ε ref   i s   t h e   e f f e ct i v e   d i el e ct r i c .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       P erfo r ma n ce   en h a n ce me n t o a   tera h ertz   p a tch   a n te n n a   w ith   meta ma teri a ls     ( S ir a j Yo u n es )   195   L =0.41 2 ( ε r e f   +   0.3 ) ( w +   0.26 4 ) ( ε r e f   -   0.25 8 ) ( w +   0.8 )   ( 3 )     W h er Δ L   is   th l en g th   ex ten s io n :      =  2   ( 4 )      = 2   ( 5 )     w h er L p   is   th p atch   le n g th   a n d   L ef   is   th ef f ec tiv e   len g th .   T h p r o p o s ed   an te n n is   s lo tted   p atch   with   p ar tial  g r o u n d   p lan e,   p o s itio n e d   o v e r   s ilico n   d io x id ( SiO 2 )   s u b s tr ate  with   d ielec t r ic  co n s tan o f   4   a n d   th ick n e s s   o f   2   µm .   T h d etailed   ar c h i tectu r is   p r esen ted   in   Fig u r 1 ,   wh ile  t h T ab le   1   p r o v id es  t h an ten n d im e n s io n   v alu es.  Op e r atin g   at   3 . 5 6   T Hz,   th an ten n h as   d im en s io n s   o f   W ×L .   I n   o r d er   to   im p r o v th a n ten n im p ed an ce   m atch in g ,   th r ad iatin g   elem en f ea tu r es   r ec tan g u lar   s lo ts .   Ad d itio n ally ,   th s ize  o f   t h g r o u n d   p la n e   is   r ed u ce d   a n d   t h an ten n is   in tr o d u ce d   with   a   p ar tial  g r o u n d   with   d im en s io n s   o f   W ×L g .   T h d esig n   p r o ce s s ,   d ep icted   in   Fig u r 2 ,   o u tlin es  th s tep s   tak en   to   ac h iev th e   f in al  co n f ig u r atio n .   T h is   d esig n   a p p r o ac h ,   in clu d in g   th s p ec if ic  s u b s tr ate  ch o ice  an d   th e   in tr o d u ctio n   o f   s lo ts   in   th r ad iatin g   p atch ,   e n s u r es o p tim al  p er f o r m a n ce   at  o u r   s p ec if ied   f r eq u en cy .           Fig u r 1 .   Stru ctu r o f   th p r o p o s ed   p atch   an te n n a       T ab le  1 .   Dim en s io n s   o f   th a n ten n a   V a r i a b l e   V a l u e   ( µ m)   V a r i a b l e   V a l u e   ( µ m)   W   69   L2   11   L   54   Wf   4 . 8   L p   35   Lf   15   W p   46   a   3 . 5   W1   35   b   3   W2   25   c   5   L1   21   Lg   1 8 . 7   H   2               Fig u r 2 .   Desig n   p r o ce s s   o f   th p r o p o s ed   an ten n a       2 . 2 .     T he  m et a ma t er ia des ig ns   T h p r o p o s ed   MTM   co n s is ts   o f   6 ×5   ar r ay   o f   elem en ts ,   ar r an g ed   o n   an   FR 4   s u b s tr ate  with   a   d ielec tr ic  co n s tan o f   4 . 2 ,   a   l o s s   tan g en o f   0 . 0 2 ,   a n d   th ick n ess   o f   2   µm .   Fig u r ill u s tr ates  th MT d etails.  T h o v er all  d im en s io n s   o f   th MT ar W MT M ×L MTM T ab le  2   s u m m ar izes  th e   MT M   d im en s io n s .   T h o r g a n izatio n   an d   s tr u ctu r e   o f   th s p lit - r in g   r eso n ato r   u n it c ells   ar d ep icted   in   Fig u r 3 ( a)   an d   Fig u r 3 ( b )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 8 ,   No .   1 Ap r il   20 2 5 :   1 93 - 2 0 3   196   r esp ec tiv ely .   E ac h   u n it   ce ll  with in   th ar r a y   co n s is ts   o f   p er i o d ic  s p lit - r in g   r eso n ato r s   s p ac ed   b y   2   µm   ap a r t.   T h to tal  s ize  o f   ea ch   u n it  ce l is   M 1 ×M 4 .   I n   o th er   h an d s ,   t h FR 4   s u b s tr ate  is   ch o s en   f o r   its   r elativ ely   lo d ielec tr ic  co n s tan an d   lo w   lo s s   tan g en t,  wh ich   h elp s   m in i m ize  s ig n al  lo s s .   T h e   d etailed   s im u latio n   s etu p   o f   th u n it  ce ll  is   d ep icted   in   F ig u r 3 ( c )   illu s tr atin g   th c o n f ig u r atio n   u s ed   to   an aly ze   t h elec tr o m ag n etic  b eh av io r   an d   p er f o r m an ce   o f   t h MTM .   T h p er f o r m an ce   o f   th MTM   ce ll  is   ev alu ated   u s in g   HFSS   s o f twar to   d et er m in its   elec tr o m ag n etic  c h ar ac ter is tics .   T h S - p ar a m eter s ,   p h ase,   ef f ec tiv p er m itti v ity   ( ε e ff ) ,   an d   ef f ec tiv e   p er m ea b ilit y   ( μ eff )   ar ca lcu lat ed   u s in g   MA T L AB ,   with   th s im u latio n   r esu lts   p r esen ted   in   Fig u r 4 .   Utilizin g   th S - p ar am eter   m eth o d ,   wh ich   is   wid ely   ad o p ted   f o r   r etr iev in g   m ater ial  ch ar ac ter is tics ,   th wav im p ed an ce   a n d   r ef r ac tiv in d ex   o f   th d esig n ed   MTM   ce ll  ca n   b d eter m in ed .   Fro m   th ese  v alu es,  th eq u iv ale n t   elec tr o m ag n etic  p er m ea b ilit y   an d   p er m itti v ity   ca n   b ca lcu lated   u s in g   s p ec if ic  co d o n   MA T L AB .   T h e     S - p ar am eter   m ag n itu d es  s h o w   r eso n an ce   at  3 . 5 6   T Hz  as  i llu s tr ated   in   Fig u r 4 ( a ) ,   in d ic ated   b y   d ip   in   th e   r ef lectio n   c o ef f icien ( S 11 )   an d   p ea k   in   th e   tr an s m is s io n   co ef f icien ( S 21 ) ,   s u g g esti n g   o p tim al  im p e d an ce   m atch in g   an d   h ig h   tr a n s m is s i o n   e f f icien cy   at  t h is   f r eq u en c y .   As  p r esen ted   i n   Fig u r 4 ( b ) ,   th e   p h ase   ch an g es  in   S 11   an d   S 21   ar o u n d   3 . 5   T Hz   f u r th er   co n f ir m   th r eso n an ce .   T h ef f ec tiv e   m ed iu m   p a r am eter s   r ev ea a   s h ar p   p ea k   in   th r ea p ar o f   th ef f ec tiv p er m ea b ilit y   ( μ eff )   at  3 . 5   T Hz,   s ig n if y in g   s tr o n g   m ag n etic  r eso n an ce .   Me an wh ile,   th r ea p ar t   o f   th ef f ec tiv p er m itti v ity   ( ε eff )   r em ain s   p o s itiv o v er   th is   f r eq u en cy   r a n g e,   as   illu s tr ated   in   Fig u r 4 ( c) ,   wh ile  th im ag in ar y   p ar e x h ib i ts   n eg ativ v alu e ,   in d icatin g   s tab le  d ielec tr ic   ch ar ac ter is tics .   As  s h o wn   in   Fig u r 4 ( d ) ,   b etwe en   3 . 5   T Hz  an d   4 . 5   T Hz  th eq u i v alen p er m ea b ilit y   is   n eg ativ e,   wh ich   ef f icien tly   s u p p r ess es su r f ac wav es.           ( a)   ( b )       ( c)     Fig u r 3 .   Desig n   o f   th MT M;   ( a)   o r g an izatio n   o f   SR R ,   ( b )   u n it c ell ,   an d   ( c )   s im u latio n   s etu p       T ab le  2 .   Dim en s io n s   o f   th M T M   V a r i a b l e   V a l u e   ( µ m)   V a r i a b l e   V a l u e   ( µ m)   W M T M   79   M3   2   L M T M   64   M4   10   H M T M   2   M5   6   M1   10   M6   2   M2   6   M7   1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       P erfo r ma n ce   en h a n ce me n t o a   tera h ertz   p a tch   a n te n n a   w ith   meta ma teri a ls     ( S ir a j Yo u n es )   197       ( a)   ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r 4 .   Un it c ell  p a r am eter s :   ( a)   S - p ar a m eter   m ag n itu d e,   ( b )   p h ase,   ( c)   p e r m itti v ity ,   an d   ( d )   p e r m ea b ilit y       2 . 3 .     P o s it io n o f   t he  m et a m a t er ia l   a nd   enha ncem ent   m ec ha nis m     T h u tili za tio n   o f   p a r tial  g r o u n d   p lan i n   th an ten n a   d esig n   h elp s   to   en h a n ce   th an ten n im p ed an ce   m atch i n g   b u it  in tr o d u ce   s o m ch alle n g es  r ela ted   to   an ten n r a d iatio n   ch a r ac ter is tics ,   s u c h   a s   u n d esire d   b ac k   lo b es  an d   r ed u ce d   Gain .   T o   ad d r ess   th is ,   t h MT is   s tr ateg ically   p o s i tio n ed   b en ea th   th e   an ten n at  p r ec is s p ac in g   H t   o f   1 3   µm   as  d is p u ted   in   Fig u r 5 .   W h en   MTM   ar p o s itio n ed   b en ea th   an   an ten n a,   th ey   e n h an ce   its   p er f o r m an ce   th r o u g h   m u ltip le  m ec h an is m s .   Firstl y ,   MT Ms  with   n eg ativ p er m ea b ilit y   ( i n   o u r   ca s f r o m   3 . 5   to   4 . 5   T Hz )   cr ea te  a   s p ec if ic  r ef lectio n   p h ase  th at   ca u s es  d estru ctiv in ter f er en ce   with   b ac k war d - d i r ec ted   wav es,  th er e b y   m i n im izin g   b ac k   r ad iatio n .   Ad d itio n a lly ,   th MT h elp s   to   s u p p r ess   s u r f ac wav es  th at  ty p ically   p r o p a g ate  alo n g   th s u b s tr ate  an d   co n tr ib u te  to   b ac k   r ad iatio n ,   wh ich   in   tu r n   im p r o v es  ef f icien cy T h MTM   also   f u n ctio n   as  a r tific ial  m ag n etic  co n d u ct o r s   ( AM C ) ,   r ef lectin g   wav es  in   p h ase  with   th e   in cid en wav e s   to   r ein f o r ce   f o r wa r d   r ad iatio n   a n d   f u r t h er   r ed u ce   b ac k   r ad iatio n   as   p r esen ted   in   Fig u r 5 .             Fig u r 5 .   T h p o s itio n   o f   th e   MT an d   th a n ten n a       3.   P ARAM E T R I S T UDY   p ar am etr ic  s tu d y   was  p er f o r m ed   to   ev alu ate  th im p ac t   o f   ce r tain   k ey   p ar am ete r s   in to   an ten n a   p er f o r m an ce ,   f o cu s in g   o n   th e   r ef lectio n   c o ef f icien t.   T h is   s tu d y   i n v o lv e d   s y s tem atica lly   v ar y in g   two   cr itical   d esig n   p ar am eter s ,   t h d im en s io n s   o f   th p ar tial g r o u n d   p lan an d   th s p ac in g   o f   th MTM .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 8 ,   No .   1 Ap r il   20 2 5 :   1 93 - 2 0 3   198   3 . 1 .     E f f ec t   o f   t he  a ir  G a p H t   I n   o r d e r   to   ev alu ate  th im p ac o f   th air   g ap   b etwe en   th an ten n an d   th MT M,   p ar a m e tr ic  s tu d y   was  co n d u cted ,   v a r y in g   th H t   v alu with in   th r an g e   o f   1 2   to   1 4   µm   in   1   µm   i n cr em en ts .   T h r ef lectio n   co ef f icien was  m ea s u r e d   f o r   ea ch   H t   v alu e ,   as  d e p icted   in   th Fig u r e   6 .   T h im p ac o f   th p ar am eter   is   v er y   clea r ,   th b est  r esu lt  is   o b tain e d   with   H t 1 3   µm   wh e r th e   r ef lectio n   co e f f icien was  m in i m ized   an d   ac h ie v ed   v alu o f   - 5 2 . 5 0   d B ,   s ig n if y in g   o p tim al  im p e d an ce   m atc h in g   an d   r ed u ce d   r ef lectio n   lo s s es.     3 . 2 .     E f f ec t   o f   g ro un d pla ne  s ize  L g   An o th er   p ar a m etr ic  s tu d y   wa s   co n d u cted   to   ass ess   th in f lu en ce   o f   th a n ten n g r o u n d   p lan s ize.   T h is   s tu d y   in v o lv ed   s y s tem atica lly   v ar y in g   L g   v alu es  f r o m   1 6 . 7   to   1 9 . 7   µ m   in   1   µ m   in cr em en ts .   T h e   r ef lectio n   c o ef f icien t   co r r esp o n d in g   to   ea ch   L g   v alu e   was  an aly ze d   an d   is   d ep icted   i n   th e   ac co m p a n y in g   Fig u r 7 .   T h im p ac t   o f   th p ar am eter   is   v er y   clea r ,   th b es r esu lt  is   o b tain ed   with   L g 1 8 . 7   µ m   wit h   a   S 11   v alu o f   - 5 2 . 5 0   d B .   Ho wev er ,   f o r   th o th er   L g   v alu es,  s atis f ac to r y   r esu lts   co u ld   n o b attain ed ,   as  th S 11   p ar am eter   f ailed   to   s u r p ass   - 2 0   d B .   I n d icatin g   th at  th im p ed an ce   m atch in g   was  n o ac h iev ed ,   an d   th e   an ten n d i d   n o m ee t th d esir ed   cr iter ia  f o r   o p tim al  o p er atio n .           Fig u r 6 .   R etu r n   l o s s   with   d if f er en t H t   v alu es           Fig u r 7 .   R etu r n   l o s s   with   d if f er en t L g   v alu es       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   I n   th is   s ec tio n ,   we  an aly ze d   th o b tain ed   r esu lts   in   d etail  an d   p r o v i d ed   co m p r eh e n s iv co m p ar is o n   b etwe en   th an ten n p er f o r m an ce   with   an d   with o u th in co r p o r atio n   o f   th MT M .   T h is   co m p ar is o n   h ig h lig h ts   th d if f e r en ce s   in   k ey   p er f o r m an ce   s u ch   as  g ai n ,   b an d wid th ,   r ef lectio n   co e f f i cien t,  an d   r ad iatio n   p atter n s ,   d em o n s tr atin g   th im p ac t o f   MT o n   th a n ten n b eh av io r .   Ad d itio n ally ,   we  co m p ar ed   o u r   f in d in g s   with   p r ev io u s   wo r k s   to   h ig h lig h t th ad v a n ce m en ts   ac h iev e d   in   th is   s tu d y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       P erfo r ma n ce   en h a n ce me n t o a   tera h ertz   p a tch   a n te n n a   w ith   meta ma teri a ls     ( S ir a j Yo u n es )   199   4 . 1 .     Ref lec t io n c o ef f ic ient   a n d VSWR   T h r ef lectio n   co ef f icien ( S 11 )   an d   v o ltag s tan d in g   wav e   r atio   ( VSW R )   ar cr u cial  in d icato r s   o f   an ten n im p ed an ce   m atch in g   an d   t h lev el  o f   r e f lecte d   en er g y .   T h a n ten n o p er atio n a r an g is   ty p ically   d eter m in ed   b y   en s u r in g   S 11  is   b elo - 1 0   d B   an d   VSW R   is   b etwe en   1   an d   2 .   Fig u r 8   s h o w ca s es th s im u lated   r esu lts   o f   th p r o p o s ed   a n ten n a,   wh er Fig u r 8 ( a )   illu s tr ates  th r etu r n   lo s s   wh ile  Fig u r e   8 ( b )   p r esen ts   th e   VSW R   with   an d   with o u MT M.   T h an ten n alo n e   ac h iev e d   S 11   v alu o f   - 1 8 . 0 6   d B   d u to   th im p e d an ce   m is m atch in g ,   wh ile  th S 11   en h an ce d   t o   - 5 2 . 5 0   d B   wh en   th MT is   in teg r ated   in d icatin g   th b ig   in f lu en c e   o f   th is   i n teg r atio n   o n   t h an te n n im p ed an ce   m atch i n g .   T h e   an ten n a   o p er ates  ef f ec tiv ely   with in   f r eq u e n c y   r an g o f   3 . 4 7 -   3 . 6 7   T Hz,   b o a s tin g   b an d wid th   o f   2 0 0   GH z.   Fu r th er m o r e,   t h VSW R   al s o   is   en h an ce d   an d   th an ten n d em o n s tr ates  ex c ep tio n al  v alu o f   1 . 0 0 4 ,   af f ir m in g   ex ce llen im p e d an ce   m atch in g .   T h MTM   en h an ce s   th an ten n r ef lect io n   co ef f icien b y   im p r o v in g   im p ed an ce   m atc h in g ,   lev e r ag in g   its   r eso n an t   p r o p er ties ,   s u p p r ess in g   s u r f ac wav es,  an d   in ter ac tin g   with   t h n ea r - f ield   r eg i o n   o f   th an t en n a .         ( a)       ( b )     Fig u r 8 S im u lated   r esu lts   o f   th p r o p o s ed   an te n n ( a )   r ef le ctio n   co ef f icien t a n d   ( b )   VSW R   o f   th p r o p o s ed   an ten n with   an d   with o u t M T M       4 . 2 .     G a in   T h r ad iatio n   p atter n   s er v es  a s   cr u cial  an ten n ch ar ac ter is tic,   p r o v id in g   in s ig h in to   its   d ir ec tio n al  p er f o r m an ce .   I n   o u r   s tu d y ,   t h o b tain e d   r a d iatio n s   p atter n s   ar illu s tr ated   in   Fig u r 9 .   T h 2 r ad i atio n   p atter n s   o f   th p r o p o s ed   an te n n with   an d   with o u MT ar d ep icted   in   th Fig u r 9 ( a)   an d   Fig u r 9 ( b )   r esp ec tiv ely .   Me an w h ile,   Fig u r 9 ( c)   an d   Fig u r e   8 ( d )   p r e s en th 3 D   r a d iatio n   with   a n d   with o u MT M   r esp ec tiv ely .   T h e   g ain   v alu ex p er ien ce d   s ig n if ica n en h an ce m en t,  in c r ea s in g   f r o m   1 . 7 2   d B   to   3 . 4 9   d B ,   m ar k in g   r em a r k ab le  im p r o v em en o f   1 0 2 . 9 2 %.   I n d icatin g   th at  m o r e   en er g y   is   ef f ec tiv el y   d ir ec ted   to war d s   th d esire d   d ir ec tio n .   B y   co n c en tr atin g   elec tr o m a g n etic  f iel d s   an d   in cr ea s in g   th ef f ec tiv e   ap er tu r e,   th MTM   d ir ec ts   m o r e n er g y   in   th e   d es ir ed   d ir ec tio n .   Ad d itio n ally ,   it   s u p p o r ts   an d   m a n ag es  s u r f ac wav es,  im p r o v in g   r ad iatio n   ef f icien cy .   T h MT M   also   s h ap es th an ten n r ad iatio n   p atter n   to   f o cu s   en er g y   m o r ef f ec tiv ely   an d   m in im izes  b ac k   r ad iatio n   with   its   n eg ativ p er m ea b ilit y   ch ar ac ter is tics ,   r ed u cin g   en er g y   lo s s   in   n o n - d esire d   d ir ec tio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 8 ,   No .   1 Ap r il   20 2 5 :   1 93 - 2 0 3   200       ( a)     ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r 9 .   R ad iatio n   p atter n :   ( a )   2 with o u t M T M,   ( b )   2 with   MT M,   ( c)   3 with o u t M T M,   an d   ( d )   3 with   MTM       4 . 3 .     Dire ct iv i t y   T h d ir ec tiv ity   o f   an   a n ten n a   r ep r esen ts   its   ab ilit y   to   co n ce n tr ate  r ad iated   e n er g y   in to   s p ec if ic  d ir ec tio n .   T h d ir ec tiv ity   o f   th p r o p o s ed   an ten n was  ev alu ated   b o th   with   an d   with o u t   th in teg r atio n   o f   MT as  p r esen ted   in   Fig u r e   1 0 .   Sp ec i f ically Fig u r 1 0 ( a)   p r esen ts   th o b tain ed   r esu lts   with o u MT M,   wh ile  Fig u r 1 0 ( b )   d is p lay s   th r es u lts   with   MT M.   I n itially ,   th e   p r o p o s ed   an ten n ex h ib ited   d ir ec tiv ity   o f   3 . 6 9   d B .   Ho wev er ,   af ter   in co r p o r atin g   MT M.   T h e   d ir ec tiv it y   in cr ea s ed   to   5 . 1 0   d B   m a r k in g   s u b s ta n tial  im p r o v em e n o f   3 8 . 2 1 %.  T h i s   en h an ce m en is   p r im ar ily   d u to   th MTM   ca p ac ity   to   elim in ate  u n d esira b le   b ac k   r ad iatio n ,   th er e b y   d ir ec t in g   m o r e   en er g y   f o r war d .   T h is   f o cu s ed   r ad iatio n   r esu lts   in   m o r ef f icien t   an ten n a,   m a k in g   it  h ig h ly   b en ef icial  f o r   m an y   b io m ed ical  ap p licatio n s   r eq u ir in g   s tr o n g   an d   clea r   s ig n als.         ( a)     ( b )     Fig u r 10 .   Dir ec tiv ity   o f   o u r   p r o p o s ed   a n ten n ( a)   with o u MT M   an d   ( b )   with   MT M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       P erfo r ma n ce   en h a n ce me n t o a   tera h ertz   p a tch   a n te n n a   w ith   meta ma teri a ls     ( S ir a j Yo u n es )   201   T ab le  3   s u m m ar izes  th o b tain ed   r esu lts   an d   p r o v id es  c o m p r eh en s iv c o m p ar is o n   o f   t h an ten n a   p er f o r m an ce   with   an d   with o u th in te g r atio n   o f   MTM   in   t er m s   o f   s ev er al   k ey   p ar a m eter s ,   in clu d in g   r etu r n   lo s s ,   b an d wid th ,   VSW R ,   g ain ,   an d   d ir ec tiv ity .   B y   p r esen tin g   th e s m etr ics  s id e   b y   s id e,   t h tab le  p r o v id es  a   d etailed   an d   clea r   p ictu r o f   h o MT in teg r atio n   lea d s   to   m o r ef f icien t a n d   ef f ec tiv an ten n d esig n .       T ab le  3 .   An ten n p e r f o r m an ce   co m p ar is o n   with   an d   with o u MT M     S 11 ( d B )   B a n d w i d t h   ( G H z )   V S W R   G a i n   ( d B )   D i r e c t i v i t y   ( d B )   W i t h o u t   M T M   - 1 8 . 0 6   1 5 0   1 . 2 2   1 . 7 2   3 . 6 9   W i t h   M T M   - 5 2 . 5 0   2 0 0   1 . 0 0 4   3 . 4 9   5 . 1 0       T ab le  4   p r esen ts   d etailed   co m p ar is o n   o f   o u r   p r o p o s ed   an ten n with   s ev er al  an ten n as  r ep o r ted   in   th liter atu r e.   T h is   co m p a r is o n   in clu d es  cr itical  p ar am eter s   s u ch   as  s ize,   o p er atin g   f r e q u en cy ,   S 11 ,   VSW R ,   an d   g ain .   Hig h lig h tin g   t h s u p er io r   p e r f o r m an ce   o f   o u r   p r o p o s ed   T Hz  p atch   an ten n a.   Ou r   d esig n ,   co m p ar e d   to   [ 3 0 ] ,   wh ich   h as  m u ch   lar g er   s ize  o f   1 8 0 0 ×1 8 0 0   μ m 2   an d   an   S 11   o f   - 4 3 . 6 0   d B ,   o u r   an t en n is   s ig n if ican tl s m aller   wh ile  m ain tain in g   ex ce llen im p ed an ce   m atch in g .   Z u b air   et  a l.  [ 3 1 ]   o p er ates  at  3 . 6 5   T Hz  with   s ize   o f   1 0 0 × 1 0 0   μ m 2 ,   a n   S 11   o f   - 2 9 . 0 0   d B ,   an d   g ain   o f   5 . 0 1   d B .   W h ile  it  s h o ws   h ig h er   g ain ,   o u r   d esig n   ac h iev es  m u c h   b etter   S 11 ,   in d icatin g   s u p er i o r   im p ed an ce   m a tch in g .   I n   co m p a r is o n   to   [ 3 2 ] ,   wh ich   o p er ates  a t   3 . 6 2   T Hz  with   v er y   co m p ac s ize  o f   3 0 × 2 0   μ m 2   an d   an   S 11   o f   - 12 . 2 5   d B ,   o u r   a n ten n a   o f f er s   s ig n if ica n tly   b etter   im p ed an ce   m atch i n g   an d   m o r f av o r ab le  VSW R   ( 1 . 0 0 4   v s .   1 . 6 4 6 ) .   Kh aa lel  et  a l.  [ 33]   h as  an   S 11   o f   - 6 3 . 6 9   d B ,   b u t its   g ain   is   o n ly   1 . 3 7   d B ,   m u ch   l o wer   th an   t h 3 . 4 9   d B   ac h iev ed   b y   o u r   d esig n .       T ab le  4 .   C o m p a r is o n   o f   o u r   p r o p o s ed   wo r k   with   p r ev io u s   w o r k s   R e f .   S i z e   ( µ m 2 )   F r e q u e n c y   ( TH z )   S 11   ( d B )   V S W R   G a i n   ( d B )   [ 3 0 ]   1 , 8 0 0 × 1 , 8 0 0   3 . 5   - 4 3 . 6 0   1 . 0 1 3   -   [ 3 1 ]   1 0 0 × 1 0 0   3 . 6 5   - 2 9 . 0 0   -   5 . 0 1   [ 3 2 ]   3 0 × 2 0   3 . 6 2   - 1 2 . 2 5   1 . 6 4 6   -   [ 3 3 ]   1 2 0 × 9 5   3 . 5   - 6 3 . 6 9   1 . 0 0 3   1 . 3 7   [ Th i s   w o r k ]   6 9 × 5 4   3 . 5 6   - 5 2 . 5 0   1 . 0 0 4   3 . 4 9       5.   CO NCLU SI O N   I n   th is   wo r k ,   we  h av d em o n s tr ated   th e   s ig n if ican p er f o r m an ce   e n h an ce m en ts   o f   a   T Hz   p atch   an ten n th r o u g h   th s tr ateg ic  in teg r atio n   o f   MTM .   B y   in co r p o r atin g   6 ×5   elem en MT s tr u ctu r b en ea th   a   r ec tan g u lar   s lo tted   p atch   an te n n with   p ar tial  g r o u n d   s tr u ctu r ( DGS) ,   o p er ati n g   at  3 . 5 6   T Hz,   we  ac h iev ed   n o tab le  im p r o v em en ts   in   k e y   an ten n p ar am eter s .   T h e   MT in teg r atio n   m ar k ed ly   i m p r o v es   im p ed a n ce   m atch in g ,   r esu ltin g   i n   a   s u b s tan tial  r ed u ctio n   o f   th e   r ef le ctio n   co e f f icien f r o m   - 1 8 . 0 6   d B   to   - 5 2 . 5 0   d B .   Ad d iti o n ally ,   th a n ten n g ain   in cr ea s ed   f r o m   1 . 7 2   d B   to   3 . 4 9   d B ,   an d   its   d ir ec tiv ity   en h a n ce d   f r o m   3 . 6 9   d B   to   5 . 1 0   d B .   T h ese  ad v a n ce m en ts   v alid ate  th ef f ec tiv en ess   o f   in teg r atin g   MT in   ad d r ess in g   th in tr in s ic  lim itatio n s   o f   T Hz  p atch   an te n n as,  esp ec ially   in   im p r o v in g   r ad iatio n   p atter n   ef f icien cy ,   g ain ,   an d   b an d wid th .   I n   th b i o m ed ical  f ield ,   s u c h   i m p r o v e m en ts   h av th e   p o ten ti al  to   tr an s f o r m   im a g in g   a n d   s e n s in g   tech n o l o g ies,  en ab lin g   m o r p r ec is an d   n o n - in v asiv d ia g n o s tic  tech n i q u es  th at  co u ld   s ig n if ican tly   aid   in   ea r ly   d is ea s d etec tio n   an d   m o n ito r i n g .   Ov er all,   th is   r esear ch   estab lis h es  f o u n d atio n   f o r   f u tu r e   tec h n o lo g ical   p r o g r ess   an d   p r o v id es  p r ac tical  b en e f its   th at  co u ld   e n h an ce   b o th   6 co m m u n icatio n   s y s tem s   an d   m ed ical  d iag n o s tics .   Ho wev er ,   it  is   im p o r t an also   to   ac k n o wled g th lim itatio n s   in   th d ev elo p m e n o f   T H z   MTM   an d   p atch   an ten n a.   Fab r icatio n   p r ec is io n   at  T Hz  f r eq u en cies  is   ch allen g in g   d u to   th s m all  wav elen g th ,   r e q u ir in g   ad v an ce d   tech n iq u es  lik elec t r o n - b e am   lith o g r ap h y ,   w h ich   ar ex p e n s iv an d   tim c o n s u m in g .   Ad d itio n ally th m ater ials   u s ed   at  th es f r eq u en cies  o f te n   ex h ib it   h ig h er   lo s s es,  im p ac tin g   o v er all  ef f icien cy .     T h ese  lim itatio n s   h ig h lig h th n ee d   f o r   o n g o in g   r esear ch   a n d   in n o v atio n   t o   f u lly   r ea lize  th p o ten tial  o f   T Hz   MTM   an d   an t en n as.   Fo r   f u r t h er   ex p e r im en ts   with   th p r o p o s ed   an te n n a,   s p ec if ic  a b s o r p tio n   r ate  ( SAR )   ca lcu latio n s   ca n   b p er f o r m ed   to   ev alu ate  its   s af ety   an d   e f f ec tiv en ess ,   p ar ticu lar ly   in   b io m e d ical  ap p licatio n s .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   H .   V e t t i k a l l a d i ,   W .   T .   S e t h i ,   A .   F .   B i n   A b a s,  W .   K o ,   M .   A .   A l k a n h a l ,   a n d   M .   H i md i ,   S u b - TH z   a n t e n n a   f o r   h i g h - sp e e d   w i r e l e ss   c o mm u n i c a t i o n   s y st e ms,   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   A n t e n n a s   a n d   Pr o p a g a t i o n ,   v o l .   2 0 1 9 ,   p p .   1 9 ,   M a r .   2 0 1 9 ,     d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 1 9 / 9 5 7 3 6 4 7 .   [ 2 ]   N .   G o sw a mi   a n d   M .   A .   R a h m a n ,   A   9 . 7 3   G H z   w i d e - b a n d   o f f - b o d y   p a t c h   a n t e n n a   f o r   b i o me d i c a l   a p p l i c a t i o n s,     I n d o n e si a n   J o u r n a l   o f   El e c t ri c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e S c i e n c e   ( I J EEC S ) ,   v o l .   3 3 ,   n o .   1 ,   p p .   1 5 1 1 5 8 ,   J a n .   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 3 3 . i 1 . p p 1 5 1 - 1 5 8 .   [ 3 ]   A .   S .   D h i l l o n ,   D .   M i t t a l ,   a n d   E.   S i d h u ,   TH z   r e c t a n g u l a r   m i c r o st r i p   p a t c h   a n t e n n a   e m p l o y i n g   p o l y i m i d e   s u b st r a t e   f o r   v i d e o   r a t i ma g i n g   a n d   h o m e l a n d   d e f e n c e   a p p l i c a t i o n s,”   O p t i k ,   v o l .   1 4 4 ,   p p .   6 3 4 6 4 1 ,   S e p .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j l e o . 2 0 1 7 . 0 7 . 0 1 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  3 8 ,   No .   1 Ap r il   20 2 5 :   1 93 - 2 0 3   202   [ 4 ]   G .   S a x e n a   e t   a l . ,   C S R R   l o a d e d   mu l t i b a n d   TH z   M I M O   a n t e n n a   f o r   n a n o - c o mm u n i c a t i o n a n d   b i o - s e n s i n g   a p p l i c a t i o n s,”     N a n o   C o m m u n i c a t i o n   N e t w o rks ,   v o l .   3 8 ,   p .   1 0 0 4 8 1 ,   D e c .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n a n c o m. 2 0 2 3 . 1 0 0 4 8 1 .   [ 5 ]   F a j r ,   A .   R a j a w a t ,   a n d   S .   H .   G u p t a ,   D e si g n   a n d   o p t i m i z a t i o n   o f   TH z   a n t e n n a   f o r   o n b o d y   W B A N   a p p l i c a t i o n s,   O p t i k ,   v o l .   2 2 3 ,     p .   1 6 5 5 6 3 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j l e o . 2 0 2 0 . 1 6 5 5 6 3 .   [ 6 ]   M .   K u m a r ,   S .   G o e l ,   A .   R a j a w a t ,   a n d   S .   H .   G u p t a ,   D e si g n   o f   o p t i c a l   a n t e n n a   o p e r a t i n g   a t   Te r a h e r t z   f r e q u e n c y   f o r   I n - V i v o   c a n c e r   d e t e c t i o n ,   O p t i k ,   v o l .   2 1 6 ,   p .   1 6 4 9 1 0 ,   A u g .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j l e o . 2 0 2 0 . 1 6 4 9 1 0 .   [ 7 ]   S .   P K h a n j a r i   a n d   F .   B .   Za r r a b i ,   R e c o n f i g u r a b l e   V i v a l d i   TH z   a n t e n n a   b a se d   o n   g r a p h e n e   l o a d   a h y p e r b o l i c   met a mat e r i a l   f o r   sk i n   c a n c e r   sp e c t r o s c o p y ,   O p t i c s C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   4 8 0 ,   p .   1 2 6 4 8 2 ,   F e b .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . o p t c o m . 2 0 2 0 . 1 2 6 4 8 2 .   [ 8 ]   A .   I .   H e r n a n d e z - S e r r a n o   e t   a l . ,   Te r a h e r t z   p r o b e   f o r   r e a l   t i me  i n   v i v o   s k i n   h y d r a t i o n   e v a l u a t i o n ,   Ad v a n c e d   Ph o t o n i c N e x u s   v o l .   3 ,   n o .   0 1 ,   F e b .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 1 7 / 1 . A P N . 3 . 1 . 0 1 6 0 1 2 .   [ 9 ]   J.  Y a n g   e t   a l . ,   A   t e r a h e r t z   m e t a ma t e r i a l   se n s o r   u s e d   f o r   d i st i n g u i s h i n g   g l u c o se  c o n c e n t r a t i o n ,   R e su l t i n   Ph y s i c s ,   v o l .   2 6 ,     p .   1 0 4 3 3 2 ,   J u l .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r i n p . 2 0 2 1 . 1 0 4 3 3 2 .   [ 1 0 ]   Y .   S i r a j ,   K .   S .   A l a o u i ,   a n d   J .   F o sh i ,   S t u d y   a n d   d e s i g n   o f   a   p a t c h   a n t e n n a   f o r   b i o me d i c a l   a p p l i c a t i o n s ,   I T We b   o f   C o n f e re n c e s v o l .   5 2 ,   p .   0 3 0 0 3 ,   M a y   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 5 1 / i t m c o n f / 2 0 2 3 5 2 0 3 0 0 3 .   [ 1 1 ]   M .   F .   A h m e d ,   A .   Z.   M .   T .   I sl a m,   a n d   M .   H .   K a b i r ,   R e c t a n g u l a r   m i c r o st r i p   a n t e n n a   d e si g n   w i t h   m u l t i - sl o t t e d   p a t c h   a n d   p a r t i a l   g r o u n d i n g   f o r   p e r f o r m a n c e   e n h a n c e me n t ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   El e c t ri c a l   a n d   C o m p u t e En g i n e e ri n g   ( I J E C E)   v o l .   1 2 ,   n o .   4 ,   p p .   3 8 5 9 3 8 6 8 ,   A u g .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 1 2 i 4 . p p 3 8 5 9 - 3 8 6 8 .   [ 1 2 ]   S .   Y o u n e a n d   F .   J a o u a d ,   W e a r a b l e   p a t c h   a n t e n n a   w i t h   r e c t a n g u l a r   s l o t a n d   d e f e c t e d   g r o u n d   f o r   b i o me d i c a l   a p p l i c a t i o n s,     i n   2 0 2 3   I EEE  I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o n t e m p o r a ry  C o m p u t i n g   a n d   C o m m u n i c a t i o n ( I n C 4 ) ,   A p r .   2 0 2 3 ,   p p .   1 6 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I n C 4 5 7 7 3 0 . 2 0 2 3 . 1 0 2 6 3 1 0 9 .   [ 1 3 ]   M .   L.   E l   I ssaw i ,   D .   B .   O .   K o n d i t i ,   a n d   A .   D .   U sma n ,   D e si g n   o f   a n   e n h a n c e d   d u a l - b a n d   m i c r o st r i p   p a t c h   a n t e n n a   w i t h   d e f e c t e d   g r o u n d   st r u c t u r e f o r   W LA N   a n d   W i M a x ,   I n d o n e si a n   J o u r n a l   o f   E l e c t ri c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e S c i e n c e   ( I J EEC S )   v o l .   3 5 ,   n o .   1 ,   p p .   1 6 5 1 7 4 ,   J u l .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s. v 3 5 . i 1 . p p 1 6 5 - 1 7 4 .   [ 1 4 ]   A .   A .   A b u b a k a r   a n d   Z.   Y u n u s a ,   C o mp a r a t i v e   a n a l y s i o f   mi c r o s t r i p   p a t c h   a n t e n n a   o n   d i f f e r e n t   s u b st r a t e   m a t e r i a l   u si n g   sl i t   t e c h n i q u e   f o r   x - b a n d   a p p l i c a t i o n ,   2 0 2 1 ,   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s: / / w w w . r e sea r c h g a t e . n e t / p u b l i c a t i o n / 3 5 1 8 7 0 2 7 0 .   [ 1 5 ]   A .   K .   Jass i m,   M .   J.   F a r h a n ,   a n d   F .   N .   H .   Al - N u a i m y ,   En h a n c e m e n t   o f   g a i n   u s i n g   a   m u l t i l a y e r   su p e r s t r a t e   me t a s u r f a c e   c e l l   a r r a y   w i t h   a   m i c r o s t r i p   p a t c h   a n t e n n a ,   I n d o n e si a n   J o u r n a l   o f   El e c t ri c a l   E n g i n e e ri n g   a n d   C o m p u t e S c i e n c e   ( I J EEC S ) ,   v o l .   2 4 ,   n o .   3 ,   p p .   1 5 6 4 1 5 7 0 ,   D e c .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s. v 2 4 . i 3 . p p 1 5 6 4 - 1 5 7 0 .   [ 1 6 ]   V .   S .   R a o ,   K .   V .   V .   S .   R e d d ,   a n d   A .   M .   P r a s a d ,   B a n d w i d t h   e n h a n c e me n t   o f   met a ma t e r i a l   l o a d e d   mi c r o st r i p   a n t e n n a   u si n g   d o u b l e   l a y e r e d   su b s t r a t e ,   I n d o n e s i a n   J o u rn a l   o f   El e c t ri c a l   En g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e S c i e n c e   ( I J EE C S ) ,   v o l .   5 ,   n o .   3 ,     p p .   6 6 1 6 6 5 ,   M a r .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 5 . i 3 . p p 6 6 1 - 6 6 5 .   [ 1 7 ]   S .   S a i d ,   S .   E l   M a t t a r ,   A .   F a i z e ,   A .   Es - S a l h i ,   B .   El h a d i ,   a n d   A .   B a g h d a d ,   P a t c h   a n t e n n a   d e s i g n   b a s e d   o n   1 D - E B G   st r u c t u r e s   f o r   h i g h   g a i n   a p p l i c a t i o n s ,   T e l k o m n i k a   ( T e l e c o m m u n i c a t i o n   C o m p u t i n g   El e c t ro n i c a n d   C o n t r o l) ,   v o l .   2 1 ,   n o .   6 ,   p p .   1 1 7 8 1 1 8 4 ,   D e c .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 2 9 2 8 / TE LK O M N I K A . v 2 1 i 6 . 2 4 9 4 5 .   [ 1 8 ]   N .   K i m ,   Y . - J.  Y o o n ,   a n d   J.   B .   A l l e n ,   G e n e r a l i z e d   me t a m a t e r i a l s:   d e f i n i t i o n a n d   t a x o n o my ,   T h e   J o u r n a l   o f   t h e   A c o u s t i c a l   S o c i e t y   o f   Am e ri c a ,   v o l .   1 3 9 ,   n o .   6 ,   p p .   3 4 1 2 3 4 1 8 ,   J u n .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 2 1 / 1 . 4 9 5 0 7 2 6 .   [ 1 9 ]   G .   H .   K h o u s e r ,   Y .   K .   C h o u k i k e r ,   a n d   A .   B h o w mi c k ,   G a i n   e n h a n c e m e n t   i n   mi c r o st r i p   p a t c h   a n t e n n a   w i t h   h i g h   n e g a t i v e   r e f r a c t i v e   i n d e x   3 D - m e t a ma t e r i a l   i n s p i r e d   s u p e r st r a t e   f o r   w i r e l e ss  a p p l i c a t i o n s,   I EEE  Ac c e ss v o l .   1 2 ,   p p .   7 3 7 2 7 3 8 1 ,   2 0 2 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 3 5 2 1 1 8 .   [ 2 0 ]   I .   S a n sa,   A .   N a sr i ,   a n d   H .   Z a i r i ,   B a n d w i d t h   e n h a n c e me n t   o f   a n   a n c t e n n a   b a se d   m e t a ma t e r i a l   u s i n g   c h a r a c t e r i s t i c   m o d e   a n a l y si s   f o r   mi c r o w a v e   a p p l i c a t i o n s,”   J o u r n a l   o f   En g i n e e r i n g   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 8 ,   n o .   1 ,   p p .   6 3 6 6 5 2 ,   2 0 2 3 .   [ 2 1 ]   D .   R .   S mi t h ,   J.  B .   P e n d r y ,   a n d   M .   C .   K .   W i l t sh i r e ,   M e t a ma t e r i a l a n d   n e g a t i v e   r e f r a c t i v e   i n d e x ,   S c i e n c e ,   v o l .   3 0 5 ,   n o .   5 6 8 5 ,     p p .   7 8 8 7 9 2 ,   A u g .   2 0 0 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 2 6 / sci e n c e . 1 0 9 6 7 9 6 .   [ 2 2 ]   J.  B .   P e n d r y ,   A .   J .   H o l d e n ,   D .   J .   R o b b i n s,   a n d   W .   J.   S t e w a r t ,   M a g n e t i sm   f r o c o n d u c t o r a n d   e n h a n c e d   n o n l i n e a r   p h e n o me n a ,   I EEE  T r a n s a c t i o n o n   M i c r o w a v e   T h e o r y   a n d   T e c h n i q u e s ,   v o l .   4 7 ,   n o .   1 1 ,   p p .   2 0 7 5 2 0 8 4 ,   1 9 9 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 2 2 . 7 9 8 0 0 2 .   [ 2 3 ]   V .   M .   S h a l a e v ,   O p t i c a l   n e g a t i v e - i n d e x   me t a m a t e r i a l s,   N a t u re   P h o t o n i c s ,   v o l .   1 ,   n o .   1 ,   p p .   4 1 4 8 ,   J a n .   2 0 0 7 ,     d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / n p h o t o n . 2 0 0 6 . 4 9 .   [ 2 4 ]   T.   H o ss a i n ,   M .   P a r v e z ,   A .   Z.   M d . I mr a n ,   M .   J.  U d d i n ,   A .   G a f u r ,   a n d   S .   Z .   R a sh i d ,   T e r a H e r t z   a n t e n n a   f o r   b i o m e d i c a l   a p p l i c a t i o n ,   i n   2 0 2 2   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I n n o v a t i o n i n   S c i e n c e ,   En g i n e e ri n g   a n d   T e c h n o l o g y   ( I C I S ET) ,   F e b .   2 0 2 2 ,   p p .   4 2 4 5 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C I S ET5 4 8 1 0 . 2 0 2 2 . 9 7 7 5 8 8 4 .   [ 2 5 ]   S .   H .   G u p t a ,   S .   G o e l ,   M .   K u mar,   A .   R a j a w a t ,   a n d   B .   S i n g h ,   D e s i g n   o f   t e r a h e r t z   a n t e n n a   t o   d e t e c t   l u n g   c a n c e r   a n d   c l a ssi f y   i t s   st a g e u s i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g ,   O p t i k ,   v o l .   2 4 9 ,   p .   1 6 8 2 7 1 ,   Ja n .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i j l e o . 2 0 2 1 . 1 6 8 2 7 1 .   [ 2 6 ]   D .   E.   R .   K a n ma n i ,   W .   S .   Ed w i n ,   P .   P o n n u sa my ,   T e r a h e r t z   i m a g i n g   p a t c h   a n t e n n a   f o r   c a n c e r   d i a g n o si s   a p p l i c a t i o n s ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   E n g i n e e ri n g   a n d   A d v a n c e d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   9 ,   n o .   3 ,   p p .   3 2 5 8 3 2 6 1 ,   F e b .   2 0 2 0 ,     d o i :   1 0 . 3 5 9 4 0 / i j e a t . C 4 7 3 5 . 0 2 9 3 2 0 .   [ 2 7 ]   S .   K .   B u d a r a p u ,   M .   S .   S u n d e r ,   a n d   B .   R a ma k r i s h n a ,   P e r f o r m a n c e   e n h a n c e me n t   o f   p a t c h   a n t e n n a   u si n g   R I S   a n d   me t a m a t e r i a l   su p e r st r a t e   f o r   w i r e l e ss   a p p l i c a t i o n s ,   Pro g res I n   El e c t ro m a g n e t i c R e se a rc h   C ,   v o l .   1 3 0 ,   p p .   9 5 1 0 5 ,   2 0 2 3 ,     d o i :   1 0 . 2 5 2 8 / P I ER C 2 2 1 1 2 6 0 3 .   [ 2 8 ]   R .   K o mat i n e n i ,   C .   S .   H r u d a y ,   V .   S .   V u t u k u r u ,   a n d   V .   D a s a r i ,   M i l l i met e r   w a v e   M P A   u si n g   me t a m a t e r i a l - su b st r a t e   a n t e n n a   a r r a y   f o r   g a i n   e n h a n c e me n t .   N o v .   1 3 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 6 2 2 7 / t e c h r x i v . 2 4 5 1 6 2 5 0 . v 1 .   [ 2 9 ]   H .   A .   A l   I ssa,   Y .   S .   H .   K h r a i sa t ,   a n d   F .   A .   S .   A l g h a z o ,   B a n d w i d t h   e n h a n c e me n t   o f   m i c r o st r i p   p a t c h   a n t e n n a   b y   u si n g   met a m a t e r i a l ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   I n t e r a c t i v e   M o b i l e   T e c h n o l o g i e ( i J I M) ,   v o l .   1 4 ,   n o .   0 1 ,   p .   1 6 9 ,   Ja n .   2 0 2 0 ,     d o i :   1 0 . 3 9 9 1 / i j i m. v 1 4 i 0 1 . 1 0 6 1 8 .   [ 3 0 ]   V .   K o u sh i c k ,   C .   D i v y a ,   M .   V i n o t h ,   E.   A .   M .   A l i ,   a n d   M .   S u g a d e v ,   T H z   mi c r o s t r i p   a n t e n n a   f o r   t e r a b i t   w i r e l e ss   l o c a l   a r e a   n e t w o r k s,”   T h e   A p p l i e d   C o m p u t a t i o n a l   El e c t r o m a g n e t i c S o c i e t y   J o u rn a l   ( AC E S ) ,   v o l .   3 8 ,   n o .   7 ,   p p .   5 2 2 5 3 1 ,   D e c .   2 0 2 3 ,     d o i :   1 0 . 1 3 0 5 2 / 2 0 2 3 . A C ES.J. 3 8 0 7 0 8 .   [ 3 1 ]   M .   Z u b a i r ,   A .   Ja b b a r ,   M .   O .   A k i n s o l u ,   M .   A .   I mr a n ,   B .   L i u ,   a n d   Q .   H .   A b b a si ,   D e s i g n   o f   t r u n c a t e d   mi c r o s t r i p   sq u a r e   p a t c h   a n t e n n a   f o r   t e r a h e r t z   c o mm u n i c a t i o n ,   i n   2 0 2 2   I E EE  I n t e rn a t i o n a l   S y m p o si u m   o n   A n t e n n a a n d   Pr o p a g a t i o n   a n d   U S N C - U R S I   Ra d i o   S c i e n c e   M e e t i n g   ( AP - S / U R S I ) ,   Ju l .   2 0 2 2 ,   p p .   1 5 5 8 1 5 5 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A P - S / U S N C - U R S I 4 7 0 3 2 . 2 0 2 2 . 9 8 8 6 8 0 9 .   [ 3 2 ]   Z.   M e z a c h e ,   A n a l y s i s o f   m u l t i b a n d   g r a p h e n e - b a se d   t e r a h e r t z   s q u a r e - r i n g   f r a c t a l   a n t e n n a ,   U k r a i n i a n   J o u rn a l   o f   P h y s i c a l   O p t i c s v o l .   2 1 ,   n o .   2 ,   p p .   9 3 1 0 2 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 1 1 6 / 1 6 0 9 1 8 3 3 / 2 1 / 2 / 9 3 / 2 0 2 0 .   [ 3 3 ]   S .   A .   K h a l e e l ,   E.   K .   I .   H a ma d ,   a n d   M .   B .   S a l e h ,   H i g h - p e r f o r ma n c e   t r i - b a n d   g r a p h e n e   p l a sm o n i c   mi c r o s t r i p   p a t c h   a n t e n n a   u s i n g   su p e r st r a t e   d o u b l e - f a c e   me t a m a t e r i a l   f o r   TH z   c o mm u n i c a t i o n s,   J o u rn a l   o f   El e c t ri c a l   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   7 3 ,   n o .   4 ,   p p .   2 2 6 2 3 6 ,   A u g .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 2 4 7 8 / j e e - 2 0 2 2 - 0 0 3 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.