I n d on e s i an   Jo u r n al   o f  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 .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 01 9 ,   pp .   1419 ~ 1427   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 5 .i 3 . pp 141 8 - 1427             1419       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 p e r t u r e   c o u p l i n g   r e c t a n g u l a r   sl o t t e d   c i r c u l a r   r i n g   m i c r o st r i p   p a t c h   a n t e n n a       A b i l   F ath i r   M aj i d ,   Y u l i s d i n   M u k h l i s   U ni v e r s i t a s   G un a da r m a ,  I ndo ne 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  O c t   1,   2018   R e v i s e d  D e c   10,   2018   A c c e pt e d  M a y   3 ,   201 9       T hi s   pa p e r   de s i g ne d  c i r c ul a r   r i ng   m i c r o s t r i p  pa t c h  a n t e n na   us i n g   a pe r t ur e   c o upl i ng   f e e di ng   t e c hni que s   w i t h  r e c t a ng ul a r   s l o t s   o n  t h e   pa t c h  f o r   L T E .     T he   us e   o f   a pe r t ur e   c o upl i ng   f e e di ng   t e c hn i qu e s   w e r e   e xp e c t e d  t o   o pt i m i z e   a nt e nna   pa r a m e t e r s   p e r f o r m a nc e .   T he   a ddi t i o n  o f   r e c t a ng ul a r   s l o t s   o n  t h e   pa t c h  pr o duc e d  m ul t i   r e s o na n t   f r e qu e nc i e s   t h a n  t h e   o r i g i na l   c ha r a c t e r i s t i c s .   T he   s i m ul a t e d  o pt i m i z e d  de s i g n  g e ne r a t e d  1. 8  G H z ,   2 . 1  G H z ,   a n d  2. 72  G H z   w i t h   R e t ur n  L o s s   v a l ue   - 22 . 36 83  dB ,   - 18 . 81 33  dB ,   - 24 . 34 51  dB   a nd  V S W R   v a l ue   1 . 1 648 ,   1 . 25 9,   1 . 129 1.   M e a nw h i l e ,   t he   m e a s ur e m e n t   r e s u l t s   o f   f a br i c a t e d  a n t e n na   s ho w e d  t he   f r e qu e nc y   pr o duc e d  b y   t he   a nt e nn a   w a s   1. 8   G H z   w i t h  v a l ue   o f   R e t ur n  L o s s   a nd  V S W R   - 18. 257  dB   a nd  1 . 278  i n  a   r e f e r e nc e   v a l ue   o f   V S W R   <   2   a n d  R e t u r n   L o s s   <   - 10   dB .   Ke y w or ds :   A pe r t u r e   c o upl i n g   Ci r c ul a r  ri n g   L T E   M i c r o s t r i p   pa t c h  a n t e nna   R e c t a ngul a r   s l o t   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e d  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 :   A b i l   F a t hi r  M a j i d ,   U n i v e r s i t a s   G u na da rm a ,    M a r go n d a   R a y a   100,   D e po k  16424 ,   I n do n e s i a .   E m a i l :   a b i l f m @ s t ude n t . gu na da rm a . a c . i d       1.   I N TR O D U C TI O N     M i c r o s t r i p  a n t e nna   i s   o n e   t y pe   of   a n t e nna   w h o s e   de ve l o pm e nt   b e ga n   i n   t h e   1970s   a n d   i s   s t i l l   a   k i n d   of   a n t e nna   t ha t   i s   b e i n g  de v e l o pe d.   M i c r o s t r i p  a nt e nna   t e c hn o l o g y   fo r   w i r e l e s s   a ppl i c a t i o n s   i s   c u rr e nt l y   gr o w i n g  ra p i dl y .   T h i s   i s   b e c a us e   t h e   m i c r o s t r i p   h a s   t h e   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   l ow   pr o f i l e ,   l i g h t w e i g h t   a n d  e a s y   t o  i n t e g r a t e   w i t h   o t h e r   d e v i c e s   [1 - 2].   T h e   r e a s o n   i n   t h e   s e l e c t i o n   of   t h i s   m i c r o s t ri p  a nt e nna   i n   v a ri o us   a ppl i c a t i o n s   i s   t h e   m a t e r i a l   t h a t   i s   s i m p l e   a n d  i n e xpe n s i v e   but   c a pa b l e   o f   de l i ve r i n g  qui t e   go o d  pe r fo r m a n c e   e ve n   f o r   s t a n d a r d  w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o n  n e t w o r k  n o w a da y s .   L T E   i s   a   s t a nda rd  w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o n   n e t w o r k  b a s e d  o n  G S M / E D G E   a n d  U M T S / H S D P A   fo r   hi g h   s pe e d  da t a   a c c e s s   us i n g  m o b i l e   ph o n e s   o r   o t h e r   m o b i l e   de v i c e s .   T h e   de v e l o pm e n t   o f   L T E   t e c hn o l o g y   i n   In do n e s i a   i s   e xpe c t e d  t o   i m pr o v e   t h e   t e c h n o l o g y   t h a t   a l r e a d y   e xi s t s .   T h e   a ppl i c a t i o n   o f  L T E   t e c h n o l o g y   i n   In do n e s i a   us e s   a   f r e que n c y   b a n d  o f   800  M H z ,   900  M H z ,   18 00  M H z ,   2100  M H z   a n d  2300  M H z   [3] .  W i t h   t h e   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   m i c r o s t ri p  a n t e nna   t h a t   a r e   s m a l l ,   l i g h t   a n d  e a s y   t o   f a b r i c a t e ,   i t   i s   s ui t a b l e   t o   s uppo rt   L T E   t e c hn o l o g y   [ 4 - 6] .   T o   s uppo r t   L T E   pe r f o r m a n c e ,   m a n y   t e c hni que s   c a n   i m p r o v e   t h e   qu a l i t y   of   i t s   a n t e nna   pe r f o r m a n c e ,   o n e   o f   w h i c h   i s   us i n g  a pe r t u r e   c o upl i n g  t e c hni que   [7 ,  8] .   H ow e v e r ,   m i c r o s t r i p  a nt e nna   ha s   a   na rr o w   b a n dw i dt h   c h a ra c t e r i s t i c   [7].   In   o r de r   t o   e nh a n c e   ba n d w i dt h   o f  t h e   a n t e nn a   a nd  h e l p i n g  m i c r o s t r i p  a n t e nn a   r e s o n a t e s   m ul t i pl e   f r e que n c y   b a n ds ,   o n e   o f  t h e   m e t h o d  i s   t o   pr o v i de   s l o t s   o n   t h e   pa t c h   of   m i c r o s t ri p  a n t e nn a   [9 - 11] .   A nt e nna   de s i g n e d  i n   t hi s   pa pe r   w i l l   c o m b i n e   t h e   a b o ve   r e s e a r c h   a n d  l a t e s t   a u t h o r ’s   r e s e a r c h   [1 2 ]  t o  de ve l o p  t h e   p r e v i o us   m i c r o s t ri p  a n t e nna   de s i g n  i n  t h e   f o r m   of   c i r c ul a r  r i ng  m i c r o s t ri p  pa t c h  a nt e nna   w i t h  t h e   a ddi t i o n  o f   r e c t a n gul a r   s l o t s   o n  i t s   pa t c h   us i n g  a pe r t u r e   c o upl i n g   t e c hni que ,   s o   t h e   L T E   o pe r a t i ng  f r e que n c y   c r i t e ri a   t ha t   ha s   b e e n   e s t a b l i s h e d  by   Re gul a t i o n   N o .   27  by   M i n i s t r y   o f  Co m m uni c a t i o n   a nd  I n f o r m a t i c s   of  In do n e s i a   i n   2015   [3]  c a n  b e   f ul f i l l e d.   A n s o f t   H F S S   V e r .   15. 0 . 2  i s   us e d  t o   de s i g n  t h e   m i c r o s t ri p  a n t e nna .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019   :     1 4 1 9   -   1 4 2 7   1420   T hr o ug h   t h e   s o f t w a r e   de s i g n   gui de l i n e s ,   i t   w i l l   b e   o b t a i n e d  a n  a nt e nn a   t ha t   i s   r e a dy   t o   f a b r i c a t e   t o   t h e n   m e a s u r e   t h e   a nt e nna   pa ra m e t e r s .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   T o   s i m pl i fy   t h e   p r o c e s s   of   de s i gni n g  t h e   a n t e nna ,   s h o ul d  b e   de t e r m i n e d  t h e   s y s t e m a t i c   m e a s u r e s   i n  t h e   f o r m   o f   a   f l ow c h a rt   de s c ri b e d  i n  F i gu r e   1.   T h e   p a t c h   t h a t   i s   us e d  i n   t h i s   pa pe r   i s   c i r c ul a r   ri n g  s h o w e d  i n  F i gu r e   2  w h i c h   i s   a   de v e l o pm e n t   o f   c i r c ul a r   pa t c h   t h a t   i s   k n o w n   t o   be   g o o d  fo r   e nh a n c i ng  t h e   b a n dw i dt h   [13]   a n d  m u l t i - r e s o n a t i n g  f r e que n c i e s   a ppl i c a t i o n   [14] ,   w h e r e   t he   r a di us   di m e n s i o n   o f  r a d i a t i n g  e l e m e n t   c a n   b e   c a l c ul a t e d   by   t h e   [ 15] .           F i gu r e   1 .   F l o w c h a r t   o f   a nt e nna   de s i g n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       A pe r t ur e   c ou pl i ng  r e c t angu l ar   s l ot t e d   c i r c ul ar   r i n g  m i c r os t r i p   pa t c h   an t e nn a   ( A bi l   F a t hi r   Maj i d )   1421       F i gu r e   2 .   G e o m e t ri c   s h a pe   o f   c i r c ul a r  r i ng  ra d i a t i n g   e l e m e n t       = 2 √ 1 + 2     f r   =   r e s o n a nt   f r e que n c y   (H z )   r 2   =   o ut e r  ra di us   ( m )   c   =   s pe e d  o f   l i g h t   (3x 10 8   m / s )   ɛ r   =   d i e l e c t ri c   c o n s t a nt   (F / m )   T h e   m i ni m um   di m e n s i o n s   r e qui r e d  by   t h e   g r o un d   pl a n e   of   m i c r o s t r i p  a n t e nna   c a n   b e   s e a r c h e d     by   t h e   [2]:     = 6ℎ + 2 2   = 6ℎ + 2 2     L g   =   m i ni m u m   l e n gt h  o f   gr o u n d   pl a n e   ( m ).   W g   =   m i ni m u m   w i dt h   o f   g r o un d   pl a n e   ( m ) .   r 2   =   o ut e r  ra di us   o f   c i r c ul a r  ri n g   pa t c h  ( m ).   h   =   s ub s t r a t e   t hi c kn e s s   ( m ) .   T o   b r i ng  a n   e nha n c e m e n t   f o r   t h e   a nt e nn a ,   t h e r e   w i l l   b e   us i n g  o n e   of   t h e   po pul a r   m e t h o d  i n   m o di fy i n g  t h e   c o upl i n g  l e v e l   of   a nt e nna   by   a ppl y i n g  a pe rt u re   c o upl e d  fe e di n g  t e c hn i q ue .   T h e   a pe rt u r e   c a n   b e   c o n f i gur e d  i n   v a ri e t y   o f   s h a pe s   w i t h   ge n e r a l   c o n f i gu ra t i o n   t ha t   i s   f o un d   a s   s h o w n   i n  F i gu r e   3.           F i gu r e   3 .   G e o m e t ri c   s h a pe   o f   a pe r t u r e   c o upl e d  c i r c u l a r  r i ng  m i c r o s t ri p  pa t c h  a nt e nna   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019   :     1 4 1 9   -   1 4 2 7   1422   T h e   c r i t i c a l   c o n c e rn   o f   pa r a m e t e r s   i n   a pe r t u r e   c o upl e d  fe e di n g  t e c hn i q u e   i s   t h e   s i z e   o f   i t s   a pe r t u r e .   W h e n   r e f e r r i ng  t o   t h e   c o n f i gur a t i o n   o f   a pe r t u r e   c o upl e   m i c r o s t r i p  p a t c h   i n   F i gu r e   3,   t h e   i n f l ue n c e   of   w i dt h  a n d  l e n gt h   o f   a pe r t u r e   i s   n o t   t h e   s a m e .   T h e   m a j o r   a dv a n t a g e s   of   a pe r t u r e   c o upl i ng  f e e d  t e c h ni que   i s   t h a t   i t   a l l o w s   a n   i n de pe n de nt   o pt i m i z a t i o n   f o r   b o t h   r a di a t i ng  pa t c h   a nd  f e e d  l i n e   o f  m i c r o s t ri p  a nt e nna   [16 ,  17].     T h e   b a ndw i dt h   o f   l i n e a r l y   po l a ri z e d  a n t e nn a   i s   w i de n e d  by   s e l e c t i o n   o f   s u b s t r a t e s   a n d  c o m b i na t i o n   o f   t w o  r e s o n a n c e s .   O n e   r e s o n a n c e   i s   due   t o   t h e   pa t c h   a n d  t h e   o t h e r   r e s o na n c e   r e s ul t s   f r o m   t h e   s l o t   a n d  i t s   c o m b i na t i o n   w i t h   t h e   pa t c h .   T h e r e f o r e ,   i n   o rde r   t o   ob t a i n   o t h e r   r e s o n a n c e   r e s ul t s ,   i n  t hi s   pa pe r,   w e   a r e   go i n g   t o   de s i gn  a pe rt u r e   c o upl e   m i c r o s t r i p   p a t c h   a n t e nna   w i t h  b e s t   c o n f i gur a t i o n   o f   w i dt h  a nd  l e n g t h  o f   i t s   a pe r t u r e .   a)   P o s i t i o n   o f   T h e   Co upl i ng  A pe r t u r e   F o r   m a xi m u m   c o upl i ng,   t h e   s l o t   i s   pl a c e d  be l ow   t h e   pa t c h   c e n t e r.   W h e r e   t h e   m a g n e t i c   f i e l d  i s   m a x i m u m .   T h e   f e e d  l i n e   i s   po s i t i o n e d  a t   ri g ht   a n g l e   t o   t h e   c e nt e r  o f   t h e   s l o t   [18] .   b)   A pe r t u r e   L e n gt h   T h e   a pe r t u r e   l e n g t h   a f fe c t s   t h e   c o upl i ng  l e v e l   a n d  t h e   b a c k  ra di a t i o n   l e v e l .   B a s e d  o n   t h e   r e s ul t s   i n   [18],   t h e   s l o t   l e n g t h   s h o ul d   b e   c h o s e n   t o   b e   a b o ut .     ~ ( 0 . 1 − 0 . 2 ) 0     c)   A pe r t u r e   W i dt h   It   i s   c h o s e n   a s   t e n t h  o f   t h e   a pe r t u r e   l e n gt h  [1 8] .     = 0 . 1     d)   E f fe c t i ve   S t ub   L e n gt h   T h e   s t ub   l e n gt h  L S   i s   a dj us t e d  u nt i l   t h e   i nput   i m pe da n c e   a t   t h e   de s i g n   f r e que n c y   b e c o m e s   pur e l y     r e a l   [1 8] .      =  +   = +  −  0 c o t ( 2  )     W h e r e   R   i s   t h e   r e a l   p a r t ,   a n d   X   i s   t h e   i m a gi na r y   pa rt   o f   t h e   i n put   i m pe da n c e   w i t h o ut   s t ub .   T h e   e f fe c t i ve   s t ub   l e n g t h   c a n  b e   de f i n e d  by   Z in   fo r   X in   =   0  [ 1 8] .     = 0 2 √ ( ) t a n − 1 ( 0 )     e)   S t ub   L e n gt h   T h e   s t ub   l e n g t h   i s   g i v e n   b y   [18] .     = − ∆     W h e r e   t h e   f r i n g i n g   s t ub   l e n gt h  c a n  b e   c a l c ul a t e d  by   t h e   f o l l ow i n g  e xp r e s s i o n s   [18] .     ∆ = ℎ   1   2   3   5 4     1 = 0 . 434907 [ ( ) ] 0 . 81 + 0 . 26 [ ( ) ] 0 . 81 − 0 . 189 (     ( ℎ ) 0 . 8 5 4 4 + 0 . 236 ( ℎ ) 0 . 8544 − 0 . 87 )         2   = 1 + ( ℎ ) 0 . 371 2 . 358 + 1     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       A pe r t ur e   c ou pl i ng  r e c t angu l ar   s l ot t e d   c i r c ul ar   r i n g  m i c r os t r i p   pa t c h   an t e nn a   ( A bi l   F a t hi r   Maj i d )   1423   3   = 1 + 0 . 5274   t a n − 1 [ 0 . 084 ( ℎ ) 1 . 94 1 3 2 ] [ ( ) ] 0 . 92 3 6     4 = 1 + 0 . 0377 t a n − 1 [ 0 . 0670 . 084 ( ℎ ) 1 . 456 ] { 6 − 5 [ 0 . 036 ( 1 − ) ] }     5 = 1 − 0 . 218   [ − 7 . 5 ( ℎ ) ]     M e a n w hi l e ,   t h e   de v e l o pm e n t   o f  s l o t   t h a t   i s   us e d  o n   t h e   pl a n a r   a nt e nn a   w i t h   r e c t a n gu l a r   s l o t s   t o   ha v e   t h i s   f o l l o w i n g  f o r m   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   4 .           F i gu r e   4 .   G e o m e t ri c   s h a pe   o f   r e c t a n gu l a r  s l o t s   o n  p a t c h       T h e   c r i t i c a l   c o n c e rn   o f   pa r a m e t e r s   i n   a ddi ng  s l o t s   o n   t h e   pa t c h   i s   a   r e s o na n t   f r e que n c y .   W h e n  r e f e rr i n g  t o   t h e   c o n f i gura t i o n   o f   r e c t a n gu l a r   s l o t s   a b ove ,   t h e   i n f l ue n c e   of   w i dt h   a n d  l e n g t h   o f  t h e   s l o t   i s   n o t   t h e   s a m e .   W i t h   r e c t a ngul a r   s l o t   c o n f i gura t i o n   i n   F i g u r e   4,   t he   s l o t   l e n gt h   s e t t i n gs   c a n   p r o duc e   a n   e f fe c t   of   t h e   c h a nge   i n   r e s o na n t   f r e que n c y   i s   n o t   u ni f o r m .   W h i l e ,   a t   t h e   s a m e   t i m e ,   s e t t i ng  w i dt h  o f   t h e   s l o t   i s   a b l e   t o   t a ke   e ffe c t   of   f r e que n c y   s h i f t i n g  t ha t   i s   n o   l e s s   pow e r f ul   t ha n   t h e   e xi s t i ng  l e n g t h   a dj us t m e nt   s l o t .   T h e   e ffe c t s   t ha t   a r e   n o t   u n i f o r m   w i l l   h a v e   i m pa c t   o n   a nt e nn a   pe r f o r m a n c e   due   t o   f r e que n c y   ge n e r a t e d  a t   e a c h   s e t t i ng  w i dt h  a n d  l e n g t h   o f   t h e   s l o t   i s   n o t   t h e   s a m e .   T h e r e fo r e ,   i n  o r de r   t o   ob t a i n  a n   a nt e nna   de s i g n  w i t h   m ul t i   r e s o n a nt   f r e que n c y ,   t hi s   pa pe r   a r e   de s i gni n g  r e c t a n gu l a r   s l o t s   o n   t h e   pa t c h   w i t h   b e s t   c o n f i gura t i o n   o f  w i dt h   a n d  l e n gt h  t h a t   c a n  p r o duc e   a n o t h e r  de s i r e d  w o r ki n g   f r e que n c y   [19 ,  20] .       3.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   A f t e r   go i n g  t hr o ug h   s e v e r a l   de s i g n  o pt i m i z a t i o n ,  e a c h   pa ra m e t e r s   t h a t   i s   us e d   i n  l a s t   o pt i m i z a t i o n   i s   re - us e d  i n   A ns o f t   H F SS   s i m u l a t o r   a nt e nn a   f o r   f i na l   s i m ul a t i o n .  L a y o ut   of  t h e   pa t c h   a nd  a pe r t u r e   w e r e   s t i l l   i n  t h e   m i dd l e   of   s u b s t r a t e   a nd  l o w e r   m i ddl e   o f   t h e   gr o und  pl a n e .  D i m e n s i o n   o f   s u b s t r a t e   w a s   e qua l   t o   130x130   mm   w i t h   t h e   c ha n ge   i n   s i z e   a nd  di m e n s i o n s   o f  t h e   a pe r t u r e .  T o   be   c l e a r ,  t h e   de s i gn   o f   de s i r e d   a nt e nn a   de s i g n  c a n  b e   s e e n   i n   F i gu r e   5.   T h e   s i z e   s pe c i f i c a t i o n s   o f   de s i gn e d  a nt e nna   c a n   b e   s e e n   i n   T a b l e   1.   T h e   f o r m   o f   a n t e nna   t ha t   h a s  b e e n   f a b r i c a t e d  c a n  b e   s e e n   i n  F i gu r e   6.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019   :     1 4 1 9   -   1 4 2 7   1424       F i gu r e   5 .   D e s i g n  r e c t a n gu l a r  s l o t t e d  c i r c u l a r  r i ng  m i c r o s t ri p   pa t c h   a n t e nna   us i n g   a pe r t u r e   c o upl e d  a nt e nna       T a b l e   1 .   F i na l   D e s i g n  S pe c i f i c a t i o n   o f   R e c t a n gul a r  S l o t t e d  C i r c ul a r  R i n g  M i c r o s t r i p    P a t c h  A nt e nna   us i n g   A pe r t u r e   Co upl e d  A n t e nna   P a ra m e t e r s   S i z e   ( m m )   L e n g t h   o f  S u b s t ra t e   130   W i d t h   o f  S u b s t ra t e   130   F e e d   L i n e   W i d t h   ( W )   2 . 9 9 2 1   F e e d   L i n e   L e n g t h   ( l )   2 7 . 5 4 8 4   In n e r   Ra d i u s   (r 1 )   2 6 . 0 8 4 8   O u t e r  Ra d i u s   (r 2 )   5 2 . 1 6 9 6   L e n g t h   o f  G r o u n d   P l a n e   ( L g )   130   W i d t h   o f  G r o u n d   P l a n e   ( W g )   130   L e n g t h   o f  A p e r t u re   ( l a )   27   W i d t h   o f  A p e r t u re   ( w a )   2 . 7   L e n g t h   o f  S t u b   ( l st )   5 . 8 5 9 5   L e n g t h   o f  S l o t   1   ( l s1 )   60   W i d t h   o f  S l o t   1   ( w s1 )   7   L e n g t h   o f  S l o t   2   ( l s2 )   60   W i d t h   o f  S l o t   2   ( w s2 )   7   L e n g t h   o f  S l o t   3   ( l s3 )   2   W i d t h   o f  S l o t   3   ( w s3 )   2 7 . 8           F i gu r e   6 .   F o rm   o f   f a b r i c a t e d  a nt e nna   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       A pe r t ur e   c ou pl i ng  r e c t angu l ar   s l ot t e d   c i r c ul ar   r i n g  m i c r os t r i p   pa t c h   an t e nn a   ( A bi l   F a t hi r   Maj i d )   1425   3. 1 .      D i s c u s s i o n   o f  S i n gl e   P o r t  A n te n n a   P ar am e t e r s   A f t e r   go i n g  t hr o ug h   v a ri o us   s t a ge s   of   de s i gn ,   s i ngl e   p o r t   pa ra m e t e r s   t ha t   a r e   c o n s i de r e d  of  pr e l i m i n a r y   m e a s ur e m e n t s   h a v e   m e t   t h e   c r i t e ri a .   If   t h e   v a l ue   of  m e a s ur e m e n t   r e s ul t s   c o m pa r e d  w i t h   s i m ul a t i o n  r e s ul t s ,   i t   c a n  b e   s a i d   t ha t   m e a s u r e m e n t   r e s u l t   i s   w o r t h   s l i g ht l y   l ow e r   t ha n   t h e   r e s ul t s   of  s i m ul a t i o n.   F o r   m o r e   de t a i l s   o f   R e t urn   L o s s   c o m pa ri s o n   a n d  V S W R   r e s ul t   c a n   b e   s e e n   i n   F i gu r e   7  a n d    T a b l e   2 .           F i gu r e   7 .   Co m p a r i s o n s   o f   r e t u rn  l o s s   a n d   V S W R   ( t o p:   s i m u l a t i o n  r e s ul t s ,   b o t t o m :   m e a s u r e m e n t   r e s ul t s ,   l e f t   s i de :   r e t u rn  l o s s   r e s ul t s ,   ri g h t   s i d e :   V S W R   r e s ul t s )       T a b l e   2 .   Co m p a r i s o n s   o f   Re t urn  L o s s   a nd  V S W R     Re s o n a n t   F re q u e n c y   Re t u r n   L o s s   V S W R   Ba n d w i d t h   S i m u l a t i o n   M e a s u r e m e n t   S i m u l a t i o n   M e a s u r e m e n t   S i m u l a t i o n   M e a s u r e m e n t   1 . 8   G H z   - 2 2 . 3 6 8   d B   - 1 8 . 2 5 7   d B   1 . 1 6 4 8   1 . 2 7 8   4 0   M H z   2 0   M H z   2 . 1   G H z   - 1 8 . 8 1 3   d B   - 1 . 3 1 9   d B   1 . 2 5 9   1 3 . 1 9 6   3 0   M H z   –       K e e p  i n   m i n d   t ha t   t h e   v a l ue   o f   g o o d  R e t urn   L o s s   a s   i f   i t s   v a l ue   i s   <   - 10  dB   o r   V S W R   v a l ue   <   2.   S o   t h e   l ow e r   t h e   n u m b e r ,   t h e   b e t t e r   t h e   pe r f o r m a n c e   of  a n   a n t e nn a .   B a s e d  o n   t h e   T a b l e   4. 6,   t h e   r e s o n a nt   f r e que n c y   of   1. 8  G H z   g e n e ra t e d  a   go o d  a m o un t   o f   R e t ur n   L o s s   v a l ue   of  - 18. 257  dB   a nd  V S W R   v a l ue   of  1. 278  e v e n   t h e r e   i s   a   s l i g h t   de c r e a s e   f r o m   s i m ul a t i o n   r e s ul t s .   D i f fe r e n t   r e s ul t s   s h o w e d  by   w o r ki n g  f r e que n c y   of   2. 1  G H z ,   t h e   a nt e nna   ge n e ra t e d  t h e   f r e que n c y   w o r s e   t h a n   t h e   s i m ul a t i o n   e v e n   v a l ue   of   Re t urn   L o s s   a n d   V S W R   a r e   n o t   qua l i f i e d  f o r   t h e   s pe c i f i c a t i o n s .   V a l ue   f r o m   t h e   m e a s u r e m e nt   i s   l o w e r   o r   e v e n   w o r s e   f r o m   t h e   s i m ul a t i o n  p r o b a b l y   b e c a us e   of   c o m m o n  e rr o r s   o c c ur e d  w h e n   t h e   m e a s u r e m e n t   i s   b e i n g   do n e .   V i e w e d  f r o m   a n y   pa ra m e t e r s ,   t h e   v a l ue   of   Re t urn   L o s s   a n d  V S W R   t h a t   ha s   b e e n   r e s ul t e d  f r o m   t h e   a n t e nn a   t ha t   h a v e   b e e n   m e a s u r e d,   t h e r e   a r e   o nl y   s i gn i f i c a nt   p r o b l e m s   fo r   m e a s u r e m e nt   r e s ul t s   o f   w o r ki n g   f r e que n c y   2. 1  G H z   t ha t   a r e   n o t   i n  a c c o r da n c e   w i t h   r e s ul t s   t ha t   ha v e   b e e n   p r e v i o us l y   s i m ul a t e d.   F o r   r e s ul t i ng  b a n dw i dt h,   t h e   a nt e nna   ge n e ra t e   v e r y   n a rr o w   b a n dw i dt h  bo t h   i n   t h e   m e a s u r e m e n t s   r e s ul t s   a s   w e l l   a s   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   f o r   w o r ki n g  f r e que n c y   of   1. 8  G H z .   N e ve r t h e l e s s ,   t h e   o v e r a l l   r e s ul t   i s   s a t i s fy i n g  f o r   w o r ki n g   f r e que n c y   of   1. 8  G H z   a n d   m e t   t h e   de s i r e d   s pe c i f i c a t i o n .     3. 2 .      D i s c u s s i o n   o f  R ad i ati o n   P atte r n   A n t e n n a  P ar am e t e r s     B a s e d  o n   t h e   pl o t   o f   t h e   H - c o   r a di a t i o n   p a t t e rn   i n   F i gu r e   8 ,   t h e   m e a s u r e d  a nt e nna   s h o w s   r a di a t i o n   pa t t e rn   pl o t   i s   ha v i ng  o n e   m a i n   l o b e   a n d  b a c k  l o be   r a d i a t i n g   w i de r   t h a n  t h e   m a i n  o n e   w h i c h   i s   c a us e d  by   t h e   ra di a t i o n   f e e d  l i n e .   T hus ,   t h e   ra d i a t o n   p a t t e rn   c ha r a c t e r i s t i c s   of   t h e   m e a s u r e d  a n t e nna   c a n   b e   s a i d  p r e t t y   m uc h  i de nt i c a l   t o   s i m ul a t i o n   r e s ul t s .   T h i s   m e a n s   t h a t   t h e   a nt e nna   i s   i n   a c c o r da n c e   w i t h   i t s   s i m u l a t i o n  de s i g n   r e s ul t s .   A s   i n   t h e   m e a s u r e m e n t   o f   H - c o ,   t h e   r a di a t i o n   p a t t e rn  pl o t   o f  E - c o   s h o w s   a   pl o t   t h a t   i s   b a s i c a l l y   s i m i l a r   w i t h  t h e   s i m ul a t e d  o n e   w h i c h   ha s   w i de r   w i t h   t h e   hi n t s   o f   b a c k  l ob e   l oo ks   n o t   s o  v i s i b l e   o n   m e a s u r e m e n t   r e s ul t .   N e ve r t h e l e s s ,   t h e   m e a s u r e m e n t   r e s ul t   o f   t h e   ra di a t i o n   pa t t e rn  h a s   g r a p h  r e s ul t s   l o o k  c l os e   t o   t h e     s i m ul a t i o n  r e s ul t .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   15 ,   N o .   3 ,  S e pt e m b e r   2 019   :     1 4 1 9   -   1 4 2 7   1426       F i gu r e   8 .   Co m p a r i s o n s   o f   r a di a t i o n   p a t t e rn  r e s ul t s   ( t o p:   s i m ul a t i o n   r e s ul t ,   b o t t o m :   m e a s u r e m e nt   r e s ul t )       4.   C O N C LU S I O N   A f t e r   go i n g  t hr o ug h   t h e   p r o c e s s   of   de s i gn i ng  t h e   a nt e nna   a n d   m e a s u r e   t h e   f a b r i c a t e d  a nt e nna ,   s e v e r a l   c o n c l us i o n s   w i t h   s o m e   s ugge s t i o n s   a n d  i de a s   fo r   f urt h e r   r e s e a r c h   w h i c h   a r e   d r a w n   i n   t h e   f o l l ow i n g:   1)  R e c t a n g ul a r   s l o t t e d  c i r c ul a r   ri n g  m i c r o s t r i p  p a t c h   a n t e nna   w i t h   a pe rt u r e   c o upl e d  fe e di n g  t e c hn i que   ha s   b e e n   s uc c e s s f ul l y   de s i gn e d  w i t h   v a l ue   of   R e t urn   L o s s   v a l u e   - 22. 3683  dB ,   - 18, 8133  dB ,   - 24 . 3451  dB   a n d  V S W R   v a l ue   1. 16 48,   1. 259 ,   1 . 1291   r e s pe c t i v e l y   o n   w o r ki n g   f r e que n c y   o f   1. 8  G H z ,   2. 1  G H z ,   2. 72   G H z   w i t h   ge o m e t r y   pa r a m e t e r s   de s c r i b e d  a s   t hi s ,   l e n g t h   a n d  w i dt h  o f   s ub s t r a t e   a r e   130  m m ,   l e n gt h  a n d   w i dt h   o f   gr o un d   pl a n e   a r e   130  m m ,   f e e dl i n e   w i dt h   i s   2 . 99 21  m m ,   f e e dl i n e   l e n g t h   i s   27 . 548 4  m m ,   i nn e r   r a di us   o f   pa t c h   i s   26. 084 8  m m ,   o ut e r  r a d i us   o f   pa t c h  i s   52 . 169 6  m m ,   l e n g t h   o f  a pe r t u r e   s l o t   i s   27  m m ,   w i dt h  o f   a pe r t u r e   s l o t   i s   2. 7  m m ,   l e n g t h   o f   s t ub   i s   5. 8595,   l e n gt h  o f   s i de   r e c t a ngul a r   s l o t s   a r e   60   m m ,   w i dt h  o f   s i de   r e c t a ngul a r   s l o t s   a r e   7  m m ,   l e n g t h   o f   uppe r   r e c t a n gul a r   s l o t   i s   2  a nd  w i dt h   o f  uppe r   r e c t a n g ul a r   s l o t   i s   27 . 8  m m .   M e a n w h i l e ,   t h e   m e a s u r e m e n t   r e s ul t s   o f   f a b r i c a t e d  a nt e nna   s h o w   t h e   f r e q ue n c y   pr o duc e d  by   t h e   a n t e nna   i s   1. 8   G H z   w i t h  v a l ue   of   R e t urn   L o s s   a n d  V S W R   - 18. 257  dB   a n d  1 . 27 8  i n   a   r e f e r e n c e   v a l ue   of   V S W R   <   2  a n d  R e t u rn   L o s s   <   - 10  dB ;   2)  T h e   a pe rt u r e   c o upl e d  fe e di n g  t e c hni que   c o ul d  ov e r c o m e   t h e   r a ndo m l y   g e n e ra t e d  w o r ki n g   f r e que n c y   o n   c i r c u l a r   ri n g  m i c r o s t r i p  pa t c h   s i n g l e   e l e m e n t   a nt e nn a ;   3)  T h e   a pe rt u r e   c o upl e d  f e e di n g   t e c hn i q ue   c o ul d  n o t   ov e r c o m e   w i de r   b a n dw i dt h   o n   c i r c ul a r   ri n g  m i c r o s t r i p  pa t c h   s i ngl e   e l e m e nt   a nt e nna ;   4)  T h e   r e c t a n gu l a r  s l o t s   l o a d i n g   o n   t h e   p a t c h   s uc c e s s f ul l y   ge n e ra t e s   m ul t i   r e s o n a nt   w o r ki n g  f r e que n c y   i n   a c c o r da n c e   w i t h  de s i r e d  s pe c i f i c a t i o n s .       R EF ER EN C ES   [ 1]     F a w w a z   T .   U l a by .   F un da m e n t a l   o f   A ppl i e d   E l e c t r o m a g ne t i c s .   B o s t o n :   P r e n t i c e   H a l l .   2 001   [ 2]     A .   I t t i p i bo o n,   I nde r   B ha h l ,   P .   B ha r t i a ,   R .   G a r g .   “ M i c r o s t r i p  A nt e nna   D e s i g n  H a nd bo o k ” .   B o s t o n:     A r t e c h  H o us e .   2 000 .   [ 3]     M e n t e r i   K o m uni ka s i   D a n   I nf o r m a t i k a   R e pub l i k  I ndo ne s i a .   27/ 201 5.   P e r s y a r at an  T e k n i s   A l at   D an / A t au  P e r angk a t   T e l e k om uni k as i   B e r b as i s   S t and ar   T e k no l og i   L ong   T e r m   E v o l ut i on .   J a ka r t a :   2005 .   [ 4]     I ndr a   S ur j a t i ,   Y u l i   K ur n i a   N i ng s i h ,   S y a h  A l a m .   “ C om pac t   F r ac t al   P at c h  M i c r o s t r i p  A nt e nn a  F e d  by   C opl ana r   W av e gui de   f or   L o ng  T e r m   E v ol ut i on  C om m un i c a t i ons ” .  4t h  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   C o m put e r   S c i e nc e   a n d  I nf o r m a t i c s . Y o gy a ka r t a .   2017 .   [ 5]     Y ul i a n t o   L a   E l o ,   F i t r i   Y ul i   Z u l k i f l i ,   E ko   T j i p t o   R a ha r dj o .   “ D e s i gn  of   W i de band  M i c r o s t r i p  A n t e nna  w i t h  P ar a s i t i c   E l e m e nt   f or   4G / L T E   A pp l i c at i on ” . 1 5t h  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  Q ua l i t y   i n  R e s e a r c h:   I nt e r na t i o na l   S y m po s i um   o n  E l e c t r i c a l   a nd   C o m put e r   E ng i ne e r i ng .   N u s a   D ua .   201 7.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       A pe r t ur e   c ou pl i ng  r e c t angu l ar   s l ot t e d   c i r c ul ar   r i n g  m i c r os t r i p   pa t c h   an t e nn a   ( A bi l   F a t hi r   Maj i d )   1427   [ 6]     Z a ka r i a   E r - r e g ui g ,   H a s s a n   A m m o r .   “ A   M i ni a t u r e   B r o a dB a n d  M i c r o s t r i p   A nt e nn a   f o r   L T E ,   W i - F i   a n d  W i M A X   A ppl i c a t i o ns ”  I nt e r n at i on al   J ou r na l   o f   E l e c t r i c a l   and  C om put e r   E n gi ne e r i ng   ( I J E C E ) ,   v o l .   8,   no .   6 ,   pp .   5 238 - 524 4,   D e c e m be r   201 8.   [ 7]     D a v i d  M .   P o z a r .   “ A   R e v i e w   o f   A pe r t ur e   C o up l e d   M i c r o s t r i p   A nt e n na s :   H i s t o r y ,   O pe r a t i o n,   D e v e l o pm e nt   a n d  A ppl i c a t i o n ” .   M a s s a c hus e t t s .   1996 .   [ 8]     N e ng - W u  L i u ,   L e i   Z hu ,   W a i - W a   C ho i ,   X i a o   Z ha ng .   A   L o w - P r o f i l e   A pe r t ur e - C o upl e d  M i c r o s t r i p   A nt e nna   w i t h   E nha nc e d  B a ndw i d t h  u nde r   D u a l - R e s o na nc e .   I E E E   T r an s ac t i ons   on  A n t e nna s   an d  P r opag at i on .   2 017;   6 5( 3z ) :     1055 - 062 .   [ 9]     B udha d e b  M a i t y .   “ D e s i g n  o f   D ua l   ba nd  L - S l ot   M i c r os t r i p  P at c h   A n t e nna  f or   W i r e l e s s   C om m uni c a t i on ” .  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  C o m put e r   C o m m uni c a t i o n  a n d  I nf o r m a t i c s .   C o i m ba t o r e .   20 17.   [ 10]     T us ha r   A g a l e ,   M .   M .   K h a na pur ka r .   “ A   R e v i e w   on  D e s i gn   A pp r oa c h  f o r   P e r f or m an c e   E nhan c e m e nt   T e c hni que s   o f   M i c r o s t r i p   P at c h   A n t e nna ” .   3 r d  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  A dv a nc e s   i n  E l e c t r i c a l ,   E l e c t r o ni c s ,   I nf o r m a t i o n,   C o m m uni c a t i o n  a nd   B i o - I nf o r m a t i c s .   C he nn a i .   201 7.   [ 11]     V i bha   R a j   N a g ,   M r i na l   S a r v a gy a .   “ R e v i e w   P a pe r   o n  D i f f e r e nt   D ua l   B a n d  P r i nt e d  S l o t   A nt e nna   f o r   5G   W i r e l e s s   C o m m uni c a t i o n”   I n t e r nat i on al   J o ur na l   of   E l e c t r i c a l   and  C om pu t e r   E ng i ne e r i ng   ( I J E C E ) ,   v o l .   7 ,   no .   3 ,   pp.   10 5 - 110,   D e c e m be r   201 8.   [ 12]     A bi l   F a t hi r   M a j i d ,   Y u l i s di n  M u kh l i s .   “ D e s i gn  of   C i r c ul a r   R i ng  M i c r os t r i p  P at c h  A nt e nna  w i t h  an  H - Sha pe d  Sl o t on   t he   G r o und   P l ane   f or   W i M A X ” .   2n d  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  I nf o r m a t i c s   a nd   C o m put i ng .   J a y a pur a .   2 017 .   [ 13]     T e g uh  F i r m a n s y a h,   S up r i y a nt o   P r a p t o di y o no ,   H e r ud i n ,   D i di k  A r i b o w o ,   S y a h  A l a m ,   D i a n  W i d i   A s t u t i ,   M uc ha m a d   Y unus .   “ B a ndw i dt h  E nh a nc e m e n t   a nd  M i n i a t u r i z a t i o n  o f   C i r c ul a r - S ha pe d  M i c r o s t r i p  B a s e d  o n  B e l e v e d  H a l f - C ut   S t r uc t ur e   f o r   M I M O   2x2  A ppl i c a t i o n”   I n t e r na t i ona l   J our n al   of   E l e c t r i c al   and  C om put e r   E ng i ne e r i ng  ( I J E C E ) , v o l .   9,   no .   2,   pp .   111 0 - 1121 ,   A pr i l   20 19.   [ 14]     A .   H .   M a j e e d ,   K .   H .   S a y i dm a r i e .   “ E xt e nde d - B a ndw i dt h  M i c r o s t r i p  C i r c ul a r   P a t c h  A nt e nna   f o r   D ua l   B a nd   A ppl i c a t i o ns ”   I nt e r n at i on al   J ou r na l   o f   E l e c t r i c a l   and  C om put e r   E n gi ne e r i ng   ( I J E C E ) ,   v o l .   8,   no .   2 ,   pp .   1 056 - 106 6,   A pr i l   2018 .   [ 15]     W .   K i n  L u,   C . C .   H ua ng ,   W . S .   C he n .   “ P r i nt e d  R i ng   S l o t   A nt e n na   f o r   C i r c ul a r   P o l a r i z a t i o n ” .   I E E E   T r ans ac t i o ns   o n  A nt e nnas   a nd  P r op aga t i on .   2 002;   50( 1) :   75 - 77 .   [ 16]     D e ba j y o t i   C ha t t e r j e e ,   A nj a n  K um a r   K und u.   “ P e r f o r m anc e   A na l y s i s   and  C om par a t i v e   St ud y   of   M i c r o s t r i p  P at c h   A nt e nna  us i ng  A pe r t u r e   C oup l e d  an d  P r ox i m i t y   C oup l e d  F e e di ng  M e t hodo l o gy ” .   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n   C o m put e r ,   C o m m uni c a t i o n,   a nd  S i g na l   P r o c e s s i ng .   C h e nna i .   2017 .   [ 17]     S .   S i bi   C h a kr a v a r t hy ,   N .   S a r v e s hw a r a n,   S .   S r i h a r i ni ,   M .   S h a nm ug a pr i y a .   “ C om pa r a t i v e   St ud y   on  D i f f e r e nt   F e e di ng  T e c hni que s   o f   R e c t a ngu l ar   P at c h  A nt e nn a ” .   13t h  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  W i r e l e s s   a nd  O p t i c a l   C o m m uni c a t i o ns   N e t w o r k s .   H y de r a ba d .   201 6.     [ 18]     A de l   B e da i r .   “ D e s i g n  a n d  D e v e l o pm e nt   o f   H i g h  G a i n  W i de b a n d  M i c r o s t r i p   A nt e nn a   a nd  D G S   F i l t e r s   U s i ng   N um e r i c a l   E xpe r i m e nt a t i o n  A pp r o a c h ” .   P hD   T h e s i s .   O t t o - von - G ue r i c ke - U ni v e r s i t ä t   M a g de bu r g ;   2005 .   [ 19]     S w a r up   D a s ,   D e b a s i s   M i t r a ,   S e kh a r   R a n j a n   B ha dr a   C h a udh ur i .   “ I - S hape d  F r ac t a l   S l o t   L oade d  M u l t i b and   M i c r o s t r i p  P at c h  A nt e nna  f or   W i r e l e s s   A ppl i c at i on s ” .   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  C o m put e r ,   E l e c t r i c a l   &   C o m m uni c a t i o n  E ng i n e e r i ng .   K o l ka t a .   201 6.   [ 20]     X i a o s he ng   G uo ,   W e i w e i   L i a o ,   Q i ng f e ng   Z ha ng ,   Y i f a n  C he n.   “ A   D ual - B and  E m be dde d  I nv e r t e d  T - S l o t   C i r c u l ar   M i c r o s t r i p  P at c h  A nt e nna ” .   5 t h   A s i a - P a c i f i c   C o nf e r e nc e   o n  A nt e n n a s   a nd   P r o pa g a t i o n. K a o hs i u ng .   2 01 6.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.