Indonesi an  Journa l  of E le ct ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   13 ,  No.   1 ,  Jan uar y   201 9 ,   pp.  217 ~ 225   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 3 .i 1 .pp 217 - 225          217       Journ al h om e page :  http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Enh ancement gai n of b roadband  elliptic al microst rip pat ch   array an tenna wi th mu tual  co up lin g for wi re l ess   co mm un icat i on       Ali Kh alid Jas sim, R aad  H. T ha her   El e ct ri ca l   Eng in ee ring   Depa r tment,   Al   Mus ta nsiri y h   Univer sit y ,   B aghda d,   Ira q       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   A ug   2 6 , 201 8   Re vised  N ov   23 , 2 018   Accepte d  N ov   1 5 , 201 8       The   pape r  pre s ent ed  an aly sis,  design  and  m anuf ac tur ing  single   opti m iz e   par amete rs  of  a   new  broa dband  el li pt ical  patc h  ant enna   with   m ic rostrip   ce nt er  fee d  li n e  and  the   arr a y   has   bee n  implement ed  to  improve  gai n  ant enn a.  The   antenna   arr a y   dimension  of  (32× 24 ×1. 6)m m 3  and  fab ric a te d  o n  an  FR - 4  epox y   subs tra t e  havi ng  r el a ti ve   die l ec tr ic   constant  ε_r=4 . 3,   loss  ta ngen t  t an   (δ)  =0 . 002  and   t he  fe ed  l ine   use d  has  ch ara   ac t e risti c  impedance   of  50Ω   and   adde d  th e  tr iangle  not ch  str uct ure .   Thus  n otc h  c an  a chi e ve  m axi m al  addi ti on al   enh a nce m ent   imped anc e  bandwid th   are   (3. 679 -   6. 578)  GH z,   (13. 84 - 25. 142)  GH z,   (29. 807 - 3 7. 618)  GH z  and  the   gai n  8dBi.   The   antenna   arr a y   p erf orm an ce   was  m odifi ed  b y   insert ing  stubs  tra nsiti on   in  fee ding  Microstri p  li n e  t o  red uci ng  m ut ual   coupling  ac hie ve  imped ance  bandwidt h   (when  S11≤   - 1 0dB).   The   m odi fie d  antenna   wa s  designe d  to  be  used  for  wire le ss   communic a ti on  applic at ion .   The   sim ula ti on  resul ts  are   obtained   using CST  softw are .   Ke yw or ds:   Ell ipti cal  p at ch  arr ay  a nten na   Fiel d  co nfi gura ti on   Mi cro strip  w it h  tria ng le   notc h   S W R   The radiat io n p at te rn   Copyright   ©   201 9   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed.   Corres pond in g  Aut h or :   Ali K halid Jas s i m ,    Ele ct rical  En gi neer i ng D e par t m ent,    Al Musta ns iriy h   Un i ver sit y, B aghda d,   Ir a q .   Em a il :  alij assim 79 @yahoo.c om       1.   INTROD U CTION     The  c omm un ic at ion   syst em   req ue st,  f or  e xtra  ba ndwi dth,  con ce ntrati on  and  hi gh e r  dec isi on   t o  gi ve   birth   to   the  ne xt   gen e rati on  of   m ob il e  com m un ic at ion .  Mi cro stri p  anten nas  us e d   in  dif fer e nt  app li cat ion   s uc h  as  com m un ic a ti on s,  ra da r ,  m ob il e ,  sat el li te ,   GP S  as  it   too ls   up   gr eat er   m ob il it y.  It   has  a  featur e   of   good  band width   an d  easy   inte gr a ti on   with  a n ot her   schem e  com po ne nt .  Howev e r  lo w  im ped a nce  ba ndwidt h,     low  gai n,   l ow  eff ic ie n cy   a re  s om e  of   the   determ inati on   [ 1] .   I n  c omm and ,   to  ou t do  high  s pr ea d  la c k   ta ke   plac e   with  mm - wav e  wide   ba nds  of   the  anten na ,  s te ady  rad ia ti on   featur e ,  an d  ri se  again  desire d   el li ptica l  antenn a  cou l d  be  a  s uitable   filt er  for  wi de  bandw i dth   c omm un ic at io n  a pp l ic at ion ,  sim ple  to  m anu fac ture ,    and li gh t weig ht  f eat ur e   [ 2] .   The  gain  a ff li c te d  can  be  by  us e d  m et a m at e rial ,  diele ct ric  const ant,   a nd  pa rasit ic   el li ptical  patch  for   the g ai n  in crea se whil e ar ray  const ru ct io n  is   ty pical ly  ap plied to  r eal iz e  ga in   [ 3] .   The   ine vitable ,   the  pro blem   i n  ar ray  pur pos e  wh ic h  is  ho w  to  re so l ve  the  disc rep a ncy   betwee n   the   mu tual  cou pling   a nd   the  si de  lob e  of   the   el e m ents.  High   side  lo be  will   reaso n  th e  lower i ng   of   antenn a   rad ia ti on  e xec ution   a nd  rise  conj un ct io n  wi ll   reason  retr ogressio n  c onsid erab ly   on  the   ba ndwidt h  a nd  a nten na   gain   [ 4]   T he  low  side   lo be   can   only   unde rstan d   l ow e ring  s pace ,   am ong  the  el em e nts.  Th us ,  ca n  be  a   requirem ent ,  t he  co njuncti on  l ow e rin g  in   case  of   cl os e   sp ace.   Lat el y,  so luti ons  on   m utu al   con ju nction  lowe rin g  are  s uggeste d ,  to  ge t  bette r  the  r adiat ion   e xec ut ion   of  a nten na   arr ay s   [5] .  I n   [ 6] ,  T her e  a re  tw o  desig ne d  m ic r os trip   ante nn a s  pr i nted  by  util iz ing   m et a m at eria l  loading  te ch nical ity   to  dec rease   m utu al   conj un ct io n.  A   par asi ti c  isolat or   pri nted  bet ween   tw o  ante nn a s  is  us ed  t o  re du ce  the  r eci procal   conj un ct io n  thr ough  do m inant the  pola riz at ion   of the c onju nction fiel d  [7] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   13 , N o.   1 ,  Ja nu a ry 20 19   :   21 7   –   2 2 5   218   The  ante nn a  a r ray  is  a  co m plete   po rtio n  syst e m   of   the  sm art  anten na.   T he  de sign e d  ar ray  el e m ents  of   the  sm art  antenn a   are  desira ble  to  r eal iz e  be a m fo rm   fo r  a   giv e n  a pp li cat ion   a  syst e m at i c  arr a ngem ent,  of  set  beam ing   el e m ents  is  cal le d  an  ar ray  siz e  of   t he  ar ray  a nd   slot  pr oport ion al ly   increa se  with  a  gain   of   t he  anten na  tw o  process  t o  inc rea ses  the  slot  siz e  of   t he  a rr ay   du e   to  inc reas e  n um ber   of  el e m ents.  This  watt le   lob es  power   e f fici ency  to  incr ease  du e  to  wa tt le   lob es  entir e  the  sign al   tra ns m itted  is  equal   to  the  su m   a nd   the  rer a diate d  si gnal   f ro m   el em ents  si m il arl y  so   in duced   the  c urren t  on  the  a nten na   el e m ent  rera diate s.    The  el ect ro m a gn et ic   fiel d  w hich  m us t  be  received  by  ot he r  neig hbori ng   el e m ents  in  t he  arr ay   su c h  m utu al  conj un ct io n  e f fect  the  ge neral ly   seen  as  a  disturba nce  w hich  ret rograd es  the  i m ple m entat ion   of   the   arr ay .     Tw o  ki nd s   of  c onjun ct io n   rest it ution   m et ho ds:   Conve ntion a l  Mutual  Im ped ance   (CMI )  a nd   Re cei ving  Mutual  Im ped ance  (R MI)  m et ho ds a re  pr e valent   [ 8 ] .       2.   THE ORY O F  EL LIPT ICAL  ARR AY  A NTEN NA   The  m at rix  pro cess  for  ar ray  anten na  de sig n  gen e rall y  ou tc om e  in  a  set   of   desire d  fee d  volt ages  that   m ill  su pply   a  giv e n  desira bl e  set   of  exec ut ion   featu re  R esulta nt  new  m ul tim edia  app li cat ion s  f or  m ob il e   us ers .  Su ggest s  a  m et ho d  of  this  com m un ic at ion   a ppli cat i on  f or  desig ni ng  a  sim ple  fe ed  netw ork   to  su ppl y   the  re quire d  s et   of  excit at io n  vo lt ag es.  Lit tl e  at te ntion   ha s  the  giv e n   t o  this   pro blem   in  t he  li te ratu re  [ 1] ,    S .  Satr us al ly a  and   M.  N.   M oh a nty,  [ 2],  S.   Zhu,  H .  Liu,  Z.  Che n,   an d  P.  W e n,   [2 ] ,  I .  G harbi,  R.  Ba rr a k ,    M.  Me nif,   an d  H.   Ra ga d.   T he   m et ho d  sugg e ste d  her e  the  r equ i red   num ber   of   stu bs   or  m at ching   el em ents   the  su bst antia ll y redu ce d   i n  c om par iso n  to  this  pro blem  in  the li te ratur e.     2 . 1.       Analysis   of M ut u al  Coupli ng   t o  A rr ay Anten na   Fo r  N  anten na   arr ay   with  re cei vin g  si gn al   at   the  kth   antenn a  el em ent  V k   can  be  ex pr e ssed  as  the   receive d  te rm i nal volt age:     = +   (1)     Wh e re  U k   to  th e receive d v oltage.   And W k   c oupl ed vo lt age  r es pe ct ively .   The  c ouple d v oltage  W k   in   ( 1)  of  t he writt en   as :      = 1 1 + 2 2 … … + ( − 1 ) − 1 + ( − 1 ) + 1   (2)     w h e r e   Z k   t h e   r ecei v i n g   mu t u al   i m p e d a n ce .   Th e   te r m i n a l  c u rr e n t   I i   at   t h e   i th   a n t e n n a   el e m e n t   g i v e n   b y :     =   w her e   i = 1,  2,….,  N   (3)     T h e   te r m i n a l   l o ad   i m p e d a n ce   Z L   o f   t h e   a n t e nn a   e l e m e n t s .  Pl aci ng   (2 )   a n d   (3 )   i n to  (1) ,   w e   h a v e:     = + 1 1 + 2 2 + ⋯ + ( − 1 ) − 1 + ⋯ +    (4)     T h e   r e l a t i o n s h i p   a m o n g   u n c o u p l e d   v o l t a g e s   U k   a n d   t h e   r e c e i v e d   v o l t a g e s   V k   a s   w e   w r i t e   i n   a   m a t r i x   a s :     [             1 2 . . . . ]             1 ∗ = [             1                                             12       … …         1 21                                         1               … …             2 … …                                 …                                               … . . … …                                                                                         … . . 1                                   2             … …                   1 ]             ∗ [             1 2 . . . . ]             1 ∗         (5)     C om bi ne d  r e c i pr oc a l   c o nj un c t i on   t he   r e a di l y   m e a s ur e d   im m e di at e ly ,   or   f r om   S - pa r a m et e r s ,   t he   r e l a t i on s hi p   am on g   t he   t e r m i na l   vo l t a ge   an d  c ur r e nt   w e   gi ve n  by :     1 = 1 , 1 + 2 , 2 + ⋯ , + , + ⋯ , + 0   (6)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       En hance men t  ga i n of bro adband ell ipti cal  microstri p pa t c h arr ay an te nna  wi th  m utual…   ( Ali  Kha li d Jassim )   219   wh e re Z L   im pe dan ce  is  giv e n  the r el at io nship  betwee n vo lt age   a nd curre nt   by:      = − 1   (7)     The rel at ion a m on g  the  open  circuit  vo lt ag e s and term inal vo lt age s  we  wrote   as     [             1 + 11                             12         … …             1 21           1 +       22               … …                     2 … …                                         … … …               … . . … …                   … … …                   … . . 1                 2         … …                   1 +  ]             ∗ [             1 2 . . . . ]             1 ∗       =  [             01 02 . . . . 0 ]             1 ∗   (8)     The  rati o  of  t he  co uple d  vo lt age  betwee n   two  a nten nas   is  load  Z L2   r epr ese nt  the  r ecei vin g  recip ro cal   i m ped ance   [ 9,   10 ] .     12 = − ( 1 − 1 ) 2   (9)     2 . 2 .      Ge ome tr y  El li pt ic al  A nt enn a Arr ay  Factor   The  el li ptica l a nten na  a rr ay   of the  geo m et ry   with the   ori gi n   as the  ce nter   is sh own  i n  Fi gu re  1 [ 11 ] .   As  s how n  i n   ( 10)  sho wn is  gi ve n  a rr ay   facto r a s:           Figure  1 .   The r e is an  ell ipti cal  an te nna   i n X Y - plane        ( , ∅ ) = ∑  [  ( ) (  ( )  ( ∅ ) +  ( ∅ )  ( ∅ ) + ) ]   (10)     I n   = T he  am plitu de  of e xcita ti on.   n   = Th e  phase   of the  n  t h  el e m ent.   Θ  =   The   el evat ion  a ngle  fro m   z - axis .   Ø n   =   T he  azi m uth  a ngle  m eas ur e d from  the  x - a xis   for  the   n - th   el em ent.   a ,  b  =  sem i - m a j or   a nd m ino r  a xes   res pecti vely .   e  = ecce nt rici ty  o f  the  el li ptica l   arr ay  a nd is  0.5     −  ( 0 ) (  ( )  ( ∅ 0 ) +  ( ∅ )  ( ∅ 0 ) + )     ( 11)     0 =  90˚ ,   ∅ 0   =  0 ˚ .   N  =  n o   o f   el e m e n ts   i s   2   A re a   ( A )   =   ∏ ab        ( ) = ∏ ( 3 ( + ) − √ ( 3 + ) ( + 3 )   )   (12)     T he  c urre nt d is tribu ti on  of the   sh a pe   will   the   m od el ed   as fol lows   [ 12 ] .     = ̂   /   (13)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   13 , N o.   1 ,  Ja nu a ry 20 19   :   21 7   –   2 2 5   220   Wh e re    is t he  t otal cu rr e nt f l owin g on the cy li nd er  of  diam e te r    The  sh a pe   of   t he  el li ptica l   pa tc h  is  c onsist   of  tw o  ci rcu la r  patches   with   ra dii   at ta ch  t o  th e  m ajo r  a nd   m ino r  a xes ,   the  total  cu rr e nts  on the  patch   ar e   the s um  o f  c urre nts  on the t wo circ ular pat ches.     1 ( , ) = ∑   1     ∞ = 1 1   ( , )   (14)     2 ( , ) = ∑   1     ∞ = 1 2   ( , )   (15)     Wh e re  1   ( , )   and   2   ( , ) ar e  the  requisi te   functi ons  of  th e  unknow n  cu r ren ts  on   t he  ea ch  ci rc ular  pat ch  and    1     and     1     are   com plex  co eff ic ie nts  of  the  un known   curre nts  on   each  ci rc ula r  patc h.   [ 13 ] .     T he  e ng a gem ent  m od e  nee ds   pr i vate  ty pes  of  ba sic   f un ct io ns   to   m od el   the  curre nt  in  the   vicinit y  of   t he   pro be   patch  sect io n  a nd   ca n  be  ge ne rall y  neg li gibl e  fo r  t hin   s ubstrat es  bu t  ca nnot  be  ig nored  for  thick  s ubs trat es.   Ther e f or e,   e ngagem ent  m od e   is  ass u m ed  to   exist  on  the   f ic ti ti ou s  sm all  ci rcle  an d  rep l aced  by  the   co axial   wav e guide  with  a n  in ner  ra di us   r o   / 2   a nd  ou te r  ra dius  r .   The  t otal  cu r ren ts  on  the  pa tc h  an d  pro be   are   exp a nded  int o.     ( , ) = ∑ = 1 ( , ) + ∑ = 1 ( , ) + (    ℎ )   (16)     Wh e re  ( , )   an d  ( , )   is  are  the  basic  f un ct io ns   on  th e  patch  a nd  on  the  pro be  res pe ct ively  and,   (     ℎ )   is t he  at ta chm ent  m od e [ 14 ]   F or m or e i n f or m at ion  on t he  s ubj ect  see   Re fr e nce [ 2,   15 - 22] .       3.   DESIG N  SINGL E A ND ARR A Y  AN TE NNA A ND SI MU L ATIO N RESULT   The  ge om et ry  of   the  pro po se d   sin gle   an d  arr ay   ante nn a s   for  wireless  c om m un ic at ion s   app li cat i on   the   sh ow n   in  Figure  2 ( a,   b).   The  patch  of   the  antenn a  is  in  the  sh ape   of   an  el li ps e,   and   it s  di m e ns io ns  il lustrate d   in  Table  ( 1 ).   The   anten na  desi gned   on  a  com pact  FR - 4  sub strat e  with  rel at ive  Perm itti vity   (ε r )    of  4.3  ha ving   dim ensions  ( 17 × 14 × 1 . 6 ) mm 3 . and   was   im ple m ented  ar ray  a nten na   ha vi ng  dim ensio ns    (32  *24  *1. 6)  m m 3   to  i m pr ove  the g ai n  a nd o pe rated   mm - wav e   wireless  co m m un ic at ion .  T he  pro pose d   sin gle  an d  ar ray  a ntenn a   ge om et ry  si m ulate d   in  C ST,  a nd   th e  ba ndwidt h  with  r eflect ion   C oe ffi ci ent  (S 11 )  obs erv e d   sh ow n  in  F ig ure  3 ( a , b )  a nd   i m pr ov e d   the  ga in  from  the sin gle a nt en na  is  arou nd   ( 6.8)   dB i   to ( 8) d Bi   f or  a rr ay   anten na   as  sho wn in  F ig ur e   4 ( a,  b ).         Table  1 .   Desig n  Pa ram et ers   Para m eters   Valu es in   mm   Para m eters   Valu es in   mm   Para m eters   Valu es in   m m   W   14   L   17   H   1 .6   Rx   6   Ry   5   Wf   2 .8   Lf   5   XS   1   YS   2   RCS   2 .2   LG   4   WG   14       The  pro posed  anten na  has  pr act ic al ly  m anu factur e d   an d  s how n  in  Fig ure  5 ,  an d   good  resu lt s  ha ve   been   obta ine d  com par ed  to   the  sim u la ti on   resu lt s  s how n  in  Fig ur e  6 .  T he  P racti cal   Re flect ion   C oeffici ent  Ver s us   f reque ncy   to   20 GH z   as  sho wn  in   F i gure  7 .   T he  sl igh t  dif fer e nce  in  pr ocess  res ul ts  and  sim ulatio n  is   du e  to  t he feed er solde rin g  as  well  as the  con necti ons  of  t he vect or  netw ork  an al yz er.         (a)     (b)     Figure  2. The   Ell ipti c antenna (a) si ngle  a ntenn a , a nd (b) a rr ay   a nten na   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       En hance men t  ga i n of bro adband ell ipti cal  microstri p pa t c h arr ay an te nna  wi th  m utual…   ( Ali  Kha li d Jassim )   221     (a)     (b)     Fig ure  3 .   The   r eflect ion  c oe ff i ci ent v e rsus fre qu e ncy   (a) si ngle  an d ( b) ar ray anten na       (a)   (b)     Fig ure  4.   Va riat ion   of g ai n wit h  the   f reque nc y   of the  pro pos ed   (a)   sin gle and   (b)  a rr ay   a ntenn a           Figure  5.   The   pr act ic al   pr opose d  si ng le  a nte nn a           Fig ure  6.   The   c om per e  re flect ion coe ff ic ie nt  ver s us   freq ue nc y   of r es ults si m ula ti on  a n d p racti cal       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   13 , N o.   1 ,  Ja nu a ry 20 19   :   21 7   –   2 2 5   222       Figure  7.   The  re flect ion  c oe ff i ci ent  ve rsus fre qu e ncy  of  prac ti cal  r esults       The  gr oup  ti m e  delay   of   the  sing le   an d  a rr a y  antenn a  desi gn e d  s hould   be   able  to  trans m it   e le ct rical  pu lse   with   m in i m u m   distor ti on ,  cal c ulate d  of  the   pro pose d  anten na   is  ar ound  t o  ze ro  wi th  va riat ion  is  than   0.1n s ec d ue  to  the f re que ncy b an d  as s how n t o  F ig ur e   8.   T he  volt age sta ndin g  wa ve rat io (VS WR)  is a lso less   than  ≤ 2   as  s how n  in   F ig ure  9   so   t hat  the  VSWR  is  the   rati o  of   m axim u m   vo lt age  or  cu r ren t  t o  m ini m u m   vo lt age  or   c urren t  at   any  point  it   con side rs   as  a  m easur e  for  the  m is m atch   bet ween   th e  li ne  and   the  loa d.     The  final  a ntenn a   has   an   im ped a nce   ba ndwidth  real  a nd  i m aginar y  pa rts  of  the  i nput  i m ped ance  is  s how n  i n  F igures  10   a nd  1 1   resp ect ivel y.          Fig ure  8.   The   gro up tim e d el ay  to  the  pro po sed   anten na         Fig ure  9.   The   VSW R  of t he  pro po se d   a nten na           Fig ure  10.  T he  r eal  im ped anc e of the   pro pos ed   a rr ay   anten na         Fig ure  11.   T he  i m aginar y i m ped ance  of  t he   pro posed   arr ay   a nten na       The  res ult  2D / 3D   as  s how n  in  F igure  12   s how  to  E - fiel d  and   H - fiel d  di stribu ti on  f or   fr e qu e ncy   15.5G Hz  an d  30G Hz  F ig ur e  12 ( a,   b,   c,   d)   r especti vely   an d  cu rr e nt  surfa ce  dist rib ution   in  F ig ur e  9 ( e,   f)   a nd   F igure  9 ( g,   h ) sh ow  far - fiel d   po la r  f or m   an d  gain  patte r n  in  f reque ncy  15. 5GHz  is  3 . 1 48dB  a nd  f requen cy   30G Hz  is  3 . 88 dB.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       En hance men t  ga i n of bro adband ell ipti cal  microstri p pa t c h arr ay an te nna  wi th  m utual…   ( Ali  Kha li d Jassim )   223     (a) .   E - Fiel d dis tribu ti on at  f= 15. 5GHz       (b) .   H - Fiel d di stribu ti on at  f = 15.5 G Hz       (c) .   E - Fiel d   dis tribu ti on at  f= 30G Hz       (d) .   H - Fiel d   di stribu ti on at  f = 30G Hz       ( e) .   Cu rr e nt s urface  distrib utio n  at   f=15. 5GH z       (f) .   C urren t  sur face  distrib utio n  at   f=30 GH z       (g) .   Far fiel d pol ar for m  at f=15. 5GHz     (h) .   Far fiel d pol ar for m  at f=30GHz     Fig ure  12.   Far f ie ld 2D/3 D res ults[a,   b,   c,   d,   e,   f,   g,   h]       The  fail ed   bro adb a nd  to  the  pro po se d   a ntenn a  as  s how n  in  F ig ur e  1 3   s hows   the  total   gain  patte r n  with  3d B  ang ul ar w i dth  is  19. 9   dB        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   13 , N o.   1 ,  Ja nu a ry 20 19   :   21 7   –   2 2 5   224       Fig ure  1 3.   Gai n  patte rn for   fa irfiel d   broa db a nd to  t he  pro posed   a nten na       4.   CONCL US I O N     A  new  broa db and  m ic ro strip   el li ptica l   singl e  and  ar ray   a nten na  in   s uggested   an d  st udie d  with  op ti m u m   par a m et ers  us in g  a n  FR - 4  substr at e  with  relat ive  diele ct ric  con sta nt  = 4 . 3 .  The   band width  of  sing t he  le   a ntenn a   is  ( 6.9 5 - 30.94 )  G Hz  wh ic h  c ov e rs  m any  wireless   ap plica ti on s  (su c h  as   5G  m ob il e   com m un ic at ion s  an d  m axi m um   gain  of   6.8d Bi .   It  is  al so   note d  that  the  slots  in  the   gr ou nd   im pr ove  the  band width  wh en  as  the  slots in  the  patch  m od i fy  the  gain ,   and  f ab ricat e  the  pro pose d  an te nn a  a nd   te st  it   us ing  the  vect or   net work  analy zer  (VNR)  a nd  co m par e  the  si m ulati on   a nd  te st  resu lt s.  T he  a nten na  ha s  a  good  th e   band width   fr e qu e ncy  is  24G Hz .   Als o  the,  gain the   ca n  be   i m pr ov e d   by  pro po si ng   by  im ple m rn te d   a nten na   arr ay   is   8dBi ,   with   a   2D/  3 D   total   gain   broa dban d  patte rn  with   3d B   a ngular   wi dth  is  19. 9   dBi .   al l  these  su ggest io n  a re   require d  t o  m ake  the   pro pos ed  a nten na  to  serv e   the  new  gen e rati ons  of   m ob il e  and   wireless   com m un ic at ion s   a ppli cat ion s . T he  siz e  of th e pro posed  ell ipti c al   arr ay   a nt enn a  is   ( 32 × 24 × 1 . 6 )  3 .       REFERE NCE S    [1]   S.  Satrusal l y a  a nd  M.  N.  Moh anty ,   "D esign  of  an  arr a y   an tenna  for  a  5G  wire le ss   net work  with  enha nced   bandwidt h, "  in  Infoc om  Techno logi es  and  Un manned  Syste m s  ( T rends  and  Fut ure  Dire ct io ns)( IC TU S ) ,   2017  Inte rnational   Co nfe renc e  on ,   201 7,   pp .   1 - 5.   [2]   S.  Zhu,   H.  Li u ,   Z.   Chen ,   and  P.  W en,   "A   Com pa ct   Gain - Enh ance d  Vival di  Anten na  Arra y   W it h  S uppre ss ed  Mutual  Coupli ng  for  5G  mm W ave   Applic a ti on, "  I EE E  An te nnas   and  Wirel ess  Propagati on  Lett ers,  vol.   1 7,     pp.   776 - 779 ,   20 18.   [3]   B.   B.   N.  Q.  El i a s,  "A naly sis  of  diffe ren t  struct u res  of  pat ch  ante nnas, "  Ea stern  Medit err anean  Univer sit y   (EM U) - Doğu Akdeni z   Üniver site si   (DA Ü),  2014.   [4]   K.  Da  Xu,  Y.  H.  Zha ng,   R.   J.  Spi ege l ,   Y.  Fan,   W .   T.   Joines,   and  Q.  H.  Li u,   "D esi gn  of  a  stub - loa d ed  ring - resona to r  slot  for ant enna  appl i ca t ions,"  IE EE   Tr ansacti ons   on  An te nnas an d  Propagati on ,   v ol.   63 ,   pp .   517 - 5 24,   2015 .   [5]   I.   T .   Nass ar  an d  T.   M.   W el l er,  "A   novel   m et h od  for  improvin g  ant ipod al   Viv al di  ant enn a  p e r form anc e, "  I EEE  Tr ansacti ons on Ante nnas and   Pr opagati on,   vol .   63,   pp .   3321 - 33 24,   2015 .   [6]   H. - X.  Xu,  G. - M.  W ang,   and  M. - Q.  Qi,   "H il ber t - shape d  m agne tic  wave guid ed  m et amat eri a ls  for  el e ct rom agne t i c   coupl ing   red u ct i on  of  m ic rostr ip ant enn a array , "   I EE E   Tr a nsacti o ns on  Magne t ic s,   vol. 49, pp. 152 6 - 1529,   2013 .   [7]   Y. - F.  Cheng ,   X.   Ding,   W .   Shao,   and  B . - Z .   W an g,   "Redu ct ion   of   m utua l  coupl in g  bet we en  p at ch   antenna s  using   a   pola ri za t ion - con ver sion i sol at or , "  IEE E   An te nnas   and  Wire le ss   Pr opagati on  Le tt er s,  vol. 16 ,   pp.   12 57 - 1260,   2017 .   [8]   A.  V.  L .   N.  R a o,   N.  B .   Ankai a h,   and  D .   R.   Ch eru ku,   "A nte nn a   per form anc e   i m prove m ent   in  an  elliptic al   arr a y   using  RMI  m et h od  of  m utua l   co upli ng  compensat ion , "  Journal   of  E le c tromagneti c   Analysis  and  Appl ic a ti ons,   vo l.  8,   p .   8 ,   201 6.   [9]   H. - S.  Lui ,   H.  T.   Hui,   and  M.  S.  Le ong,   "Investi g at ion  of  dire c ti o n - of - arr ival  estim at ion  using  uniform  li nea r  arr a y s   with  diff ere nt   an te nna   sepa r at ion s a nd  arr a y   ape r t ure s,"  in   Mic row ave   Con fe renc e,  2008.   A PMC  20 08.   Asia - Pac i fic ,  2008,   pp .   1 - 4.   [10]   A.  L.   A .   K.  Jass im,  "The   Optim al ity   Eff e ctivenes s  of  Signal   Am pli tude  on  S y n c hroniz a ti ons  Us ing  Casca ding   of   Chaot ic S y s te m , "  Journal  of   Eng ine ering   and  De ve lopmen t,  vol.  18,   2014 .   [11]   C.   A.   Balanis,   "  Antenna   The or y :   Anal y sis a nd   D esign.   W ile y ,   Ne w York . , " (1997 ).   [12]   A.  Sara h ,   "A naly sis  of   5G  Mobile  Broadba nd   Soluti ons  in   Rura l  and   Remote   Area s:  A   Case  St ud y   o f  Ban t e n ,   Indone sia, "   ed ,   2 017.   [13]   W .   Ahm ad,   A.  Ta rc z y nski,   and   D.  Budim ir,   "D esign  of  m onop ole   antenna s  for  UW B   appl ic ati ons,"  in  Ant enn as   and   Propagati o n  &   USNC/URS I  Nati onal  Rad i o  Sci en ce   M ee t i ng,   2017  IEEE  I nte rnational   S y mpos ium  on ,   2017,   pp.   2323 - 2324 .   [14]   H.  Jung  and  C.   Seo,   "A naly si s  of  el li ptica l  m ic rostrip  patc h  ant enna   conside ring  a tt a chment  m ode, "  IEEE   Tr ansacti ons on Ante nnas and   Pr opagati on,   vol .   50,   pp .   888 - 890 ,   2002.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       En hance men t  ga i n of bro adband ell ipti cal  microstri p pa t c h arr ay an te nna  wi th  m utual…   ( Ali  Kha li d Jassim )   225   [15]   Y.  Niu,   Y.  Li ,   D.  Jin,  L.   Su,  an d  A.  V.  Vasila kos,  "A   survey   of   m il li m et er  wav e  comm unic at io ns  (mm W ave )  for   5G:  opportunities   and  ch allenge s , "  Wirel ess N et w orks,  vol .   21 ,   pp .   2657 - 2676,   201 5.   [16]   M.  Khan,   A.  Ca p obia nco ,   A.  Na qvi,   M.  Shafiqu e ,   B.   Ij az ,   and  B.   Braa t en,   "Com pac t  pl ana r  UW B  MIM O  ant enna   with  on - demand   W LAN re je c ti on , "  Elec tronic s Le tt ers,  vo l. 51, pp. 963 - 964,   2015.   [17]   N.  K.  Redd y ,   A.   Haz ra ,   and  V.  S ukhade ve ,   "A   Com pac t  Ellipt ic a l  Microstri p  Pa tch  Antenna   for  F uture   5G  Mobil e   W ire le ss   Com muni cation, "   Tr ansacti ons on Engi nee ring  &   Appl i ed  Sc ie n ce s,   vol. 1, pp. 1 - 4,   2017 .   [18]   V.  Kolli   and  S.  M.  Redd y ,   "D es ign  and  p erf orm anc e  anal y s is  of  m ic rostrip  patch   ant enn a  using  d iffe ren t  di el e ct r i c  subs tra te s,"   201 7.   [19]   R.   M.  Shaaba n,   Z.   A.  Ahm ed,   and  W .   A.  Goday m i,   "D esign  and  Anal y sis  for  Circ ula r  Microstr ip  Antenna   Loa d ed   b y   two  Annula r R ings,"  Global   J ournal  of  Comp ute r Sc ie nc e  and   Technol og y,  20 17.   [20]   B.   Yu,  K.  Yang,   and  G.  Yang,   "A   Novel  28  GH z  Bea m - Stee ring A rra y   for  5G Mobil e  Devi ce   W i th  Meta l li c  C asi ng   Applic a ti on, "   IE EE   Tr ansacti ons   on  An te nnas an d  Propagati on ,   v ol.   66 ,   pp .   462 - 4 66,   2018 .   [21]   A.  Za idi,  A.  Ba ghdad,   A.  Ballo uk,   and  A.  Bad ri,   "D esign   and   Optimiza ti on  o f  a  High  Gain  Multi band  Pat c h  Antenna   for   Mill imet er - W ave  Applic a ti ons,"  I nte rnational   Jo urnal  of  E lectri cal   and   Computer  Eng ine erin g   ( IJE CE) ,   vol. 8,  2018.   [22]   S.  Alam,  I.   Surja ti ,   A.  Fer awa n,   a nd  T.   Firm ans y a h,   "D esign  and Rea liza ti on   of  C om pac t  Microstr ip  Antenna   Us in g   Frac tal  Sierp inski  Carpet  For  W ire le ss   Fidel i t y   Appl ic a ti on , "  Indone sian  Jour nal  of  El e ct rica l   Engi ne ering  an d   Informatic s ( IJEEI) ,   vol. 6, pp. 7 0 - 78,   2018 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.