I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o be r   20 20 ,   pp .   281 ~ 286   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 1 . pp281 - 286             281       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   Im p r o v e m e n t s   of   t r a p e z o i d   a n t e n n a   g a i n   u s i n g   a r t i f i c i a l   m a g n e t i c   c o n d u c t o r   a n d   f r e q u e n c y   sel e c t i v e   su r f a c e       S i ti   A d l i n a   Md   A l i ,   M a i s ar ah   A b u ,   S i ti   N o r m i   Zab r i   C e nt r e   f o r   T e l e c o m m uni c a t i o R e s e a r c h   a nd   I nno v a t i o ( C e T R I ) ,   F a kul t i   K e j u r u t e r a a E l e k t r o ni k   &   K e j u r ut e r a a n   K o m put e r   ( F K E K K ) ,   U n i v e r s i t i   T e k ni k a l   M a l a y s i a   M e l a k a   ( U T e M ) ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   J a n   1 3 ,   20 20   R e v i s e d   M a r   1 5 ,   20 20   A c c e pt e d   A p r   1 9 ,   2020       T hi s   pa pe r   p r e s e n t s   t he   p e r f o r m a nc e   e nh a nc e m e n t   of   t h e   t r a p e z o i d   a nt e nn a   w i t h   A r t i f i c i a l   M a g ne t i c   C o nduc t o r   ( A M C )   a nd   F r e que nc y   S e l e c t i v e   S u r f a c e   ( F S S ) .   T he   a n t e n na ,   A M C   a nd   F S S   s t r uc t u r e s   a r e   pr i n t e d   on   0 . 254   mm     of   R T / D ur o i d   58 80   hi g h   f r e que nc y   l a m i na t e .   T he   pe r f o r m a nc e s     of   t he   a nt e nn a   w i t h   a nd   w i t ho ut   A M C   a n d   FSS   w e r e   e v a l u a t e d .   T hr e e   c a s e s   a r e   a n a l y z e d;   a nt e n na   a l o ne ,   a n t e nn a   w i t h   A M C   a nd   a n t e n na   w i t h   A M C - FSS.   T he   2 x3   a r r a y s   of   A M C   a nd   A M C - FSS   w e r e   po s i t i o ne d   at   t he   ba c k     of   t he   a n t e nna   w i t h   6   mm   a i r   g a p.   T he   a n t e n na   a l o ne   w o r ks   at   12   G H z ,     a nd   s hi f t e d   to   12. 35   GHz   a nd   12 . 33   GHz   f o r   c a s e   2   a nd   c a s e   3,   r e s pe c t i v e l y .   D e s p i t e   t he   s h i f t   in   t h e   r e s o na nc e ,   t he   a n t e n na   is   s t i l l   o pe r a t i ng   w e l l   at   12   GHz   w i t h   a   r e t u r n   l o s s   1 6. 7 0   dB   f o r   c a s e   2   a n d 16 . 84   dB   f o r   c a s e   3.   C a s e   3   e f f e c t i v e l y   e nha nc e d   t he   a n t e n na   g a i n   f r o m   4 . 43   dB   to   6. 74   dB     a nd   c o nt r i b ut e d   to   a   d i r e c t i v e   a nt e nn a .   M o r e o v e r ,   c a s e   3   a l s o   s u c c e s s f ul l y   r e duc e d   t he   r a d i a t i o n   of   t h e   a n t e n na   t ha t   pe n e t r a t e s   i n t o   hum a n   bo dy   as     t he   a n t e nna   is   a pp l i e d   f o r   on - bo d y   a ppl i c a t i o ns .   Ke y w or d s :   A nt e nna   A r t i f i c i a l   m a g n e t i c   c o n duc t o r     F r e que n c y   s e l e c t i v e   s ur f a c e   G a i n   R a di a t i o n   pa t t e rn   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   of   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 :   S i t i   A dl i n a   Md   A l i ,   Ce n t r e   for   T e l e c o m m u n i c a t i o n   R e s e a r c h   a nd   I nn o v a t i o n   (Ce T R I),   F a ku l t i   K e j urut e r a a n   E l e k t r o n i k   &   K e j u r ut e r a a n   K o m put e r   (F K E K K ),   U n i v e r s i t i   T e kni ka l   M a l a y s i a   M e l a ka   (U T e M ),   H a n g   T u a h   J a y a   76100,   M e l a k a ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   p0218 10003 @ s t ude nt . u t e m . e du . m y       1.   I N TR O D U C TI O N     R e s e a r c h   in   w i de b a n d   a n d   f l e xi b l e   a n t e nna s   ha v e   r e c e i ve d   r e m a rka b l e   i n t e r e s t .   D e s i g n   of   s m a l l ,   l i g ht - w e i gh t   a nd   c o n f o r m a b l e   a n t e nna s   a r e   pa rt   of   c o n s i de ra t i o n s   in   t h e   de s i g n   p r o c e s s   [1 - 4] .   T h us   r e t a i n     a   go o d   ra di a t i o n   e ff i c i e n c y   a nd   at   t h e   s a m e   t i m e   s up po r t   l a rge   e n o ug h   b a ndw i dt h   to   a c c o m pa n y     t h e   r e qui r e m e nt s   of   hi g h   d a t a   ra t e s   in   m o de rn   c o m m u ni c a t i o n   s y s t e m s   a r e   c e r t a i nl y   m o r e   de s i r a b l e   a n d   ha v e   b e c o m e   i n c r e a s i n gl y   s t udi e d   [ 5 - 8] .   A nt e nn a s   e xpe ri e n c e d   p e r f o r m a n c e   de g r a da t i o n,   i . e .   f r e que n c y   de t un i ng,   b a n dw i dt h   r e duc t i o n   a nd   ra di a t i o n   d i s t o r t i o n s   as   pl a c e d   on   h u m a n   b o d y   [9 - 12 ].   M o r e o v e r ,   t h e   r a d i a t i o n   t ha t   pe n e t r a t e s   i nt o   t h e   h um a n   c e l l s   is   a   m a j o r   h e a l t h   c o n c e rn   [ 13 - 15] .   M e t a m a t e r i a l s   s uc h   as   A r t i f i c i a l   M a g n e t i c   Co n duc t o r   (A M C)   a n d   F r e que n c y   S e l e c t i v e   S ur f a c e   (F S S )   w e r e   f i r s t   us e d   d ue   to   i t s   a b i l i t y   to   i n c r e a s e   g a i n   a n d   i m p r o v e   t h e   ra di a t i o n   pe r f o r m a n c e s   of   t h e   a nt e nn a   [ 16 - 1 9] .     B o t h   A M C   a nd   FSS   e x hi b i t   t h e   p r o pe rt i e s   of   t he   z e r o - de g r e e   r e f l e c t i o n   p ha s e   of   pe r f e c t   m a g ne t i c   c o nduc t o r   (P M C )   at   re s o na nt   [20 - 2 2] .   A   pe r f e c t   e l e c t ri c   c o nd uc t o r   (P E C)   is   t y pi c a l l y   us e d   as   a   re f l e c t o r   to   e n a b l e   a nt e nna   ra d i a t i o n   to   f o c us   in   o ne   d i re c t i o n.   H o w e v e r,   t h e   us e   of   P E C   p r o d uc e s   an   i m a ge   c u rre nt   t ha t   f l o w s   in   t he   o p po s i t e   d i r e c t i o n   re l a t i v e   to   t he   o ri g i na l   c u rre nt .   T h e   i m a ge   c u rre nt   w i l l   i nt e r f e r e   w i t h   t he   o ri g i na l   c u rre nt ,   t h e re b y   a t t e nu a t i ng   or   e v e n   c a nc e l l i ng   t he   l a t t e r   a nd   c o n s e que nt l y   de g ra d i ng   t he   ra d i a t i o n   e f f i c i e nc y .   Int e r e s t i n gl y ,   t h e   i m a ge   c urr e n t   p r o b l e m   c a n   be   s o l v e d   by   ut i l i z i ng   a   P M C ,   w h i c h   p r o duc e s     an   i m a ge   c urr e nt   in   t h e   s a m e   d i r e c t i o n   to   t h e   o r i g i n a l   c urre n t   as   i l l us t r a t e d   in   F i gu r e   1.   T hi s   i m p l i e s   t ha t     t h e   r e f l e c t i o n   p h a s e   is   0 o   a n d   t h e   m a g ni t ude   of   r e f l e c t i o n   c o e ff i c i e n t ,   Г ,   e qua l s   + 1 .   H ow e ve r ,   a   PMC   do e s   n o t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     281   -   286   282   e xi s t   in   na t u r e ,   so   an   AMC   can   be   de s i g n e d   o nl y   w i t hi n   a   l i m i t e d   f r e que n c y   b a n d .   AMC   b e h a v e s   l i ke   a   PMC   in   t h e   de s i g n e d   b a n d ,   w h i l e   it   e x h i b i t s   P E C   c h a ra c t e ri s t i c s   in   o t h e r   b a n ds   [23 - 25] .             F i gu r e   1.   T r a p e z o i d   a nt e nn a   de s i g n   o pe r a t i n g   at   12   G H z .       T h i s   p a pe r   p r e s e nt s   t h e   pe r f o r m a n c e   e nh a n c e m e n t   of   t h e   a nt e nn a   w h e n   i n c o r po r a t e   w i t h   A M C,   FSS   a n d   AMC - FSS.   A l l   of   t h e   s t ruc t u r e s   w e r e   pr i nt e d   on   0 . 25 4   mm   R T / D u r o i d   58 80.   T h e   a nt e nn a   is   i ni t i a l l y   r e s o n a t e d   at   1 2G H z .   T h e   f r e que n c y   s h i f t e d   to   12. 35   G H z   a n d   12 . 33   G H z   as   t h e   a nt e nna   i n c o r po ra t e s   w i t h   AMC   a nd   AMC - FSS   r e s pe c t i v e l y .   T h e   r e a l i z e d   ga i n   of   t h e   a n t e nn a   a l o n e   is   4 . 43   dB .   It   is   e nha n c e d   to   9. 7 3   dB   w h e n   t h e   a n t e nn a   i n c o rpo r a t e s   w i t h   AMC - FSS   s t r uc t u r e .         2.   R ES EA R C H   M ET H O D     T h i s   p a pe r   s t a rt s   w i t h   t h e   de s i g n   of   t r a pe z o i d   a nt e nn a ,   A M C   a n d   FSS .   T h e   t hr e e   s t r uc t u r e s   a r e   pri n t e d   on   an   R T / D u r o i d   5 880   s ub s t r a t e   l a m i na t e d   w i t h   0. 03 5   mm   P e r f e c t   E l e c t ri c   Co n duc t o r   (P E C ) .     T h e   t hi c k n e s s   a n d   pe r m i t t i v i t y   of   t h e   s ub s t r a t e   a r e   0. 2 54   mm   a n d   2 . 2   r e s pe c t i v e l y .   F i gu r e   1   s h o w s   t h e   ge o m e t r y   of   t h e   p r o po s e d   a n t e nn a   de s i g n   w h e r e   a   t r a p e z o i d al   pa t c h   is   i nt r o duc e d   t h e   e n d   of   t h e   t w o   r e c t a n gul a r   pa t c h e s   at   b o t h   l e f t   a n d   ri g ht   s i de s   w hi c h   a r e   c o nn e c t e d   w i t h   a   50   Ω   SMA   c o n n e c t o r   as   s h o w n   in   F i g u r e   2 .   T h e   a nt e nna s   pe r f o r m a n c e s   a r e   e v a l ua t e d   b a s e d   on   R e t urn   L o s s   (R L ),   M i s m a t c h   L o s s   (M L )   a n d   V o l t a ge   S t a n d i n g   W a v e   R a t i o   (V S W R ).             F i gu r e   2.   T r a p e z o i d   a nt e nn a   de s i g n   o pe r a t i n g   at   12   G H z .   ( J   =   9. 04   mm,   K   =   3 . 63   mm,   L   =   14   m m ,   M   =   1 8. 96   mm,   N   =   2   mm)       F i g u r e   3   s h o w s   t h e   u ni t   c e l l   of   an   AMC   w h i c h   w a s   de s i g n e d   b a s e d   on   t ra pe z o i d   s l o t   s ha pe .     T h e   s t ruc t u r e   is   b ui l t   w i t h   t hr e e   l a y e r s   c o n f i gu r a t i o n s ;   p a t c h,   s ub s t ra t e   a n d   g r o un d .   T h e   AMC   is   de v e l o pe d   us i n g   1   mm   tr a pe z o i d   s h a pe   w h i c h   is   s l o t t e d   on   a   7 . 79   mm   s qua r e   P E C .   T h e n   it   is   p ri n t e d   on   10   mm   s qua r e   of   0. 254   mm   t h i c k   RT   5880   s ub s t ra t e .   FSS   is   c o n s t ruc t e d   us i n g   t w o   l a y e r s   c o n f i gu r a t i o n s ;   a   p a t c h   a n d     a   s ub s t ra t e .   A   ri n g   s ha pe   is   p r i nt e d   on   t h e   t o p   l a y e r   w i t h   no   m e t a l   l a m i na t e d   on   t h e   0 . 25 4   mm   t hi c k   RT   588 0   s ub s t r a t e   as   s h o w n   in   F i g u r e   4 .                 F i gu r e   3.   A   u n i t   c e l l   of   an   AMC   o pe r a t i n g   at   12   G H z .   ( X   =   10   m m ,   Y   =   7. 79   mm,   Z   =   1   mm)   F i gu r e   4.   A   u n i t   c e l l   of   FSS   o pe r a t i ng   at   12   G H z .   ( K   =   10   m m ,   R 1   =   3 . 88   mm,   R 2   =   4 . 50   mm)                     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Im pr ov e m e nt s   of   t r ap e z oi d   an t e n na  g ai n   us i n ar t i f i c i al   m ag ne t i c   c on duc t or   a nd   ( Si t i   A d l i na   Md   A l i )   283   3.   R ES U LTS   A ND   A N A L Y S I S     T h e   t r a pe z o i d   a nt e nn a ,   AMC   a n d   FSS   a r e   i ni t i a l l y   c h a r a c t e ri z e d.   T h e   a nt e nna   is   c ha r a c t e r i z e d   w i t h   r e t u rn   l o s s   ( Г ),   m i s m a t c h   l o s s   (M L )   a n d   v o l t a ge   s t a n d i n g   w a v e   r a t i o   (V S W R ).   T h e   u n i t   c e l l   of   AMC   is   c o n s i de r e d   t h e   r e f l e c t i o n   m a g n i t ude .   F o l l o w e d   by   t h e   u ni t   c e l l   of   FSS   w h i c h   is   e xpl a i n e d   by   t h e   t ra n s m i s s i o n   c oe ff i c i e n t s .   T h e   r e a l i z e d   g a i n   of   t h e   t r a p e z o i d al   s ha pe d   a nt e nn a   is   a l s o   t a ke s   to   a c c o un t   as   t h e   a nt e nn a   w a s   i n c o r po r a t e d   w i t h   t h e   AMC   a nd   FSS   at   t h e   f i na l   s t a ge .   T he   a nt e nna   r e s o n a t e s   at   12   G H z   w i t h   - 27 . 35   dB   r e t u rn   l o s s   as   s h o w n   in   F i g u r e   5 .   T h e   f r e que n c y   l i e s   b e t w e e n   11 . 33   G H z   to   12 . 63   G H z ,   c o n t ri b ut e d   to   b a n dw i dt h   1. 30   G H z   a pp r o xi m a t e l y   to   10. 79 %   of.   T h e   c a l c ul a t e d   v a l ue s   of   Г ,   ML   a n d   V S W R   a r e   0 . 04 3,   0. 008   a nd   1 . 09 0,   r e s pe c t i v e l y .           F i gu r e   5.   P e r f o r m a n c e s   of   t h e   t r a pe z o i d   s h a pe d   a nt e nn a   at   12   G H z .       F i gu r e   6   a n d   F i gu r e   7   s h o w   t h e   r e f l e c t i o n   p h a s e   of   a   u n i t   c e l l   of   an   AMC   a nd   t h e   t ra n s m i s s i o n   c oe ff i c i e n t   of   a   u n i t   c e l l   of   FSS   r e s pe c t i v e l y .   T h e   u ni t   c e l l   of   AMC   r e s o n a t e s   at   12   G H z   w i t h   t h e   r e f l e c t i o n   pha s e   is   v a r i e s   f r o m   - 180 °   to   180 ° .   T he   us e f ul   b a ndw i dt h   is   3 . 75 %,   e v a l ua t e d   ba s e d   on   ± 90 °     of   r e f l e c t i o n   p ha s e .   M e a n w hi l e ,   t h e   t ra n s m i s s i o n   of   t h e   FSS   uni t   c e l l   is   - 48 . 46   dB   o pe r a t i n g   at   12   G H z .   T hus   c o n t ri b ut e d   to   8 . 06   G H z   b a ndw i dt h ,   w h i c h   is   67. 16% .               F i gu r e   6.   R e f l e c t i o n   p ha s e   of   a   u ni t   c e l l   of   AMC   o pe r a t i ng   at   12   G H z   F i gu r e   7.   T r a n s m i s s i o n   c o e ff i c i e n t   of   a   u n i t   c e l l   of   FSS   at   12   G H z       T h e   r e t u rn   l o s s   a n d   ga i n   of   t h e   de s i g n e d   t ra pe z o i d   s h a pe d   a n t e nna   w i t h   t h e   AMC   a n d   FSS   a r e   i n v e s t i ga t e d.   T h e   pe r f o r m a n c e s   of   t h e   a nt e nna   a l o n e   is   Ca s e   1,   a n t e nna   w i t h   AMC   as   C a s e   2   a nd   C a s e   3   is   w h e n   t h e   a nt e nna   i n t e g ra t e d   w i t h   AMC - FSS .   In   a l l   c a s e s ,   b o t h   AMC   a n d   AMC - FSS   s t r uc t u r e s   a r e   a rra n ge d   by   2   x   3   a rra y s   a n d   a r e   po s i t i o n e d   at   t h e   b a c k   of   t h e   a nt e nna   w i t h   λ / 2 . 8     9   mm   air   ga p .   F i gu r e   8   s h o w s     t h e   a rra n ge m e nt   of   t h e   a nt e nna   w i t h   AMC   a nd   AMC - FSS   as   t h e y   w o r ke d   t o ge t h e r.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     281   -   286   284       F i gu r e   8.   T h e   l a y e r s   c o n f i gur a t i o n   for   ( a )   c a s e   2   a n d   (b )   c a s e   3       T h e   r e t u rn   l o s s   fo r   3   c a s e s   a r e   pl o t t e d   in   F i gu r e   9.   N o t e d   t h a t   t h e   r e s o n a nt   f r e que n c y   s h i f t e d   to   12. 3 5   G H z   a n d   12 . 33   G H z   for   Ca s e   2   a nd   c a s e   3,   r e s pe c t i v e l y .   D e s pi t e   t h e   s hi f t   in   r e s o na n c e ,   t h e   a nt e nn a   is   s t i l l   pe r f o r m e d   w e l l   at   12   G H z   w i t h   t h e   r e t u rn   l o s s   of   16. 70   c a s e   2   a n d   t h e   16. 84   dB   for   c a s e   3.   T h e   b a n dw i dt h   pr o duc e d   by   c a s e   1   is   1. 29   G H z     10. 79% ,   m e a n w h i l e   t h e   b a n dw i dt h   for   c a s e   2   is   13 . 95%     1 . 72   G H z .   On   t h e   o t h e r   h a nd,   t h e   b a n dw i dt h   for   c a s e   3   ra n ge s   f r o m   11 . 51   G H z   to   13. 24   G H z   g i v i n g   a   b a n dw i dt h   of   14%   a pp r o xi m a t e l y   to   1. 73   G H z .   T he   e nha n c e m e n t s   of   t h e   t ra p e z o i d   a n t e nn a   ra d i a t i o n   c ha r a c t e r i s t i c s   for   t hr e e   c a s e s   a r e   s u m m a ri z e d   in   T a b l e   1 .           Fi gu r e   9 .   R e t u rn   l o s s   of   t h e   w i de b a n d   a n t e nna   for   3   c a s e s .       Ca s e   3   p r o duc e d   t h e   h i g h e s t   b a n dw i dt h   a n d   g a i n   e nh a n c e m e n t .   F i gu r e   10   s h o w s   t h e   i m p r o v e m e n t s   of   t h e   ra d i a t i o n   c ha ra c t e ri s t i c s   of   t h e   a nt e nna   for   c a s e   3   at   12   G H z .   T h e   r a d i a t i o n   e f f i c i e n c y   is   98. 30% ,   hi g h e r   t h a n   t h e   t o t a l   e f f i c i e n c y ,   w h i c h   is   96. 21% .   T h us   due   to   t h e   m i s m a t c h   l o s s   w hi c h   i n di c a t e   h o w   m uc h     of   t h e   s i g na l   is   l o s t   b e c a us e   of   t h e   l i n e   m i s m a t c h .   T h e   ra di a t i o n   pa t t e rn   of   t h e   a n t e nna   for   c a s e   3   is   d i r e c t i v e   pa t t e rn s .   S uc h   f o r w a r d   d i r e c t i v e   pa t t e rn   is   a pp r o p r i a t e   for   on   b o d y   a ppl i c a t i o n   s i n c e   it   m i ni m i z e s     t h e   r a d i a t i o n   t h a t   pe n e t ra t e s   i nt o   t h e   h um a n.     H o w e v e r   t he   re t u r n   l o s s   of   t he   a nt e n na   a l o ne   is   b e t t e r   c o m p a re   to   c a s e   3.   T he   re t u r n   l o s s     of   t he   a nt e n n a   a l o ne   is   - 2 7 . 3 5   dB   m e a nw hi l e   for   c a s e   3   is   - 1 6 . 8 4   dB   due   to   t he   m i s m a t c h ed   d u r i ng   i nc o rp o ra t i o n .   C a s e   3   g i v e s   m u c h   i m p ro v e m e nt s   on   t he   re a l i z e d   g a i n   of   t he   a nt e n na   w hi c h   f ro m   4 . 4 3   dB   up   to   6 . 7 4   d B .   A l m o s t   m o re   t h a n   50%   g a i n   e n ha nc e m e nt   s i nc e   b o t h   of   t he   AMC   a nd   F S S   a re   a c t ed   as   a   g o o d   re f l e c t o r   f o r   t he   a nt e n n a .       T a b l e   1 .   I m p r o v e m e n t s   of   a n t e nn a   ra di a t i o n   c ha r a c t e r i s t i c s     Re t u r n   l o s s   ( d B)   Ba n d w i d t h   (% )   G a i n   ( d B)   Ca s e   1   - 2 3 . 7 4   1 0 . 7 9   4 . 4 3   Ca s e   2   - 1 6 . 7 0   1 3 . 9 5   6 . 7 3   Ca s e   3   - 1 6 . 8 4   1 4 . 0 0   6 . 7 4       ( a)                                                               ( b )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Im pr ov e m e nt s   of   t r ap e z oi d   an t e n na  g ai n   us i n ar t i f i c i al   m ag ne t i c   c on duc t or   a nd   ( Si t i   A d l i na   Md   A l i )   285       F i gu r e   10 .   R a d i a t i o n   c h a ra c t e ri s t i c s   of   t h e   t ra pe z o i d   a nt e nna   fo r   c a s e   3       4.   C O N C LU S I O N     T h e   t ra pe z o i d   a nt e nn a   w i t h   A rt i f i c i a l   M a g n e t i c   Co nduc t o r   (A M C)   a n d   F r e que n c y   S e l e c t i ve   S ur f a c e   (F S S )   a r e   s uc c e s s f ul l y   de s i gn e d   on   a   0 . 254   mm   of   R T / D ur o i d   588 0   hi g h   f r e que n c y   l a m i na t e .   T hr e e   c a s e s   a r e   a n a l y z e d;   a n t e nna   a l o n e ,   a n t e nn a   w i t h   AMC   a n d   a n t e nna   w i t h   AMC - FSS.   T h e   2 x3   a rra y s   of   AMC   a n d   AMC - FSS   w e r e   po s i t i o n e d   at   t h e   b a c k   of   t h e   a n t e nna   w i t h   6   mm   a i r   g a p.   T h e   a nt e nn a   w o r ks   at   12   G H z ,   s h i f t e d   s hi f t e d   to   12 . 35   G H z   a nd   1 2. 3 3   G H z   for   c a s e   2   a nd   c a s e   3,   r e s pe c t i v e l y .   D e s pi t e   t h e   s h i f t   in   r e s o n a n c e ,   t h e   a n t e nna   is   s t i l l   pe r f o r m e d   w e l l   at   12   G H z   w i t h   t h e   r e t u rn   l o s s   of   16. 70   dB   for   Ca s e   2   a nd   r e t u rn   l o s s   of   16. 84   dB   for   c a s e   3.   C a s e   3   e f fe c t i ve l y   e nh a nc e d   t h e   g a i n   of   t h e   a n t e nna   f r o m   4. 4 3   dB   to   6 . 74   dB   a n d   c o nt r i b ut e d   to   a   d i r e c t i v e   a n t e nna   w hi c h   s uc c e s s ful l y   r e duc e d   t h e   ra di a t i o n   of   t h e   a nt e nn a   t ha t   pe n e t r a t e s   i nt o   h um a n   b o d y   as   t h e   a nt e nna   b e i n g   a pp l i e d   on   on - b o d y   a ppl i c a t i o n s .         A C K N O WL ED G E M EN TS     T h e   s uppo r t   o f   U n i v e r s i t i   T e k ni ka l   M a l a y s i a   M e l a k a   (U T e M i s   g r e a t l y   a c kn o w l e dge d.   T h e   r e s e a r c w a s   f un de by   U T e M   Z a m a l a S c h e m e .         R EF ER EN C ES     [1 ]   W.   S a a da t ,   S.   A.   R a ur a l e ,   G.   A.   C o nw a y ,   J.   M.   A l l i s t e ,   U s e r   i de n t i f i c a t i o n   t h r o ug h   w e a r a b l e   a n t e n n a   c h a r a c t e r i s t i c s   at   2 . 4 5   G H z ,”   1 2 t h   E ur o pe a n   C o n f e r e n c e   on   A n t e n n a s   and   P r op a ga t i o n   ( E u C A P   2 0 18) ,   pp.   1 - 4,   20 1 8 .   [2 ]   G.   A.   C a s u l a ,   G.   M o nt i s c i ,   G.   V a l e nt e   a nd   G.   G a t t o ,   A   r o bus t   p r i n t e d   a n t e n na   f o r   UHF   w e a r a b l e   a ppl i c a t i o ns ,”   I E E E   T r an s a c t i on   on   A n t e nnas   a nd   P r op aga t i on ,   v o l .   66 ,   no .   8 ,   pp .   433 7 43 42 ,   2 018 .   [3 ]   M.   A.   A.   D a ha b ,   H.   H.   M.   G ho uz   a nd   A.   Z.   A.   Z a ki ,   H i g h   g a i n   c o m pa c t   m i c r o s t r i p   pa t c a nt e nna   f o r   X - B a nd   a ppl i c a t i o ns ,”   I n t e r na t i o na l   J our na l   of   A n t e nna ,   v o l .   2,   no .   1,   p p.   47 58 ,   2016 .   [4 ]   S.   B ha t t a c ha r j e e ,   et   al ,   D e s i g n   of   a   m i ni a t ur i z e d   dua l - ba nd   t e x t i l e   a n t e n na   us i ng   c ha r a c t e r i s t i c   m o da l   a n a l y s i s   f o r   on - bo d y   a ppl i c a t i o ns ,”   J our nal   of   E l e c t r om a gne t i c   W av e s   a nd   A pp l i c a t i ons ,   v o l .   32 ,   no .   18 ,   p p.   24 15 - 2430 ,   201 8.     [ 5 ]   S.   B h a t t a c h a r j e e ,   S.   M a i t y ,   S.   R.   B.   C h a u d h u r i   a n d   M.   M i t r a ,   A   c o m p a c t   d u a l   b a n d   d u a l   p o l a r i z e d   o m n i d i r e c t i o n a l   a n t e n n a   f o r   o n   b o dy   a p p l i c a t i o n s ,”   I E E E   T r a n s a c t i o n s   on   A n t e n n a s   and   P r o p a g a t i o n ,   v o l .   67,   n o .   8,   pp.   5044 - 5053 ,   2 0 1 9 .   [6 ]   T.   A.   J.   M a r y ,   S.   D ur a i   a nd   S.   M i s t r y ,   P a t c h   a n t e nna   us i ng   b i o c o m pa t i b l e   i ns ul a t i o l a y e r   i n   w i r e l e s s   o n - bo d y   s e ns o r   a p pl i c a t i o ns ,   J ou r na l   of   E ng i ne e r i ng   S c i e nc e   a nd   T e c hno l o gy   R e v i e w ,   v o l .   12 ,   no .   1,   pp .   99 - 103 ,   2019 .     [7 ]   A.   A r i f ,   M.   Z u ba i r ,   M.   A l i ,   M.   U.   K h a n   a nd   M.   Q.   M e hm o o d ,   A   C o m pa c t ,   l o w - pr o f i l e   f r a c t a l   a nt e nn a   f o r   w e a r a bl e   o n - b o d y   W B A N   a pp l i c a t i o ns ,”   I E E E   A nt e nna s   an d   W i r e l e s s   P r opag at i on   L e t t e r s ,   v o l .   18 ,   no .   5 ,     pp.   98 1 - 985,   2 019 .     [8 ]   S.   S a l o us ,   H.   P a r r o t t ,   C.   C o ns t a n t i no u ,   Y.   N e c ha y e v ,   On   bo dy   a nd   on   bo dy   to   o f f   bo d y   c o m m uni c a t i o n   in   t he   60   GHz   ba nd   f o r   he a l t h   m o ni t o r i ng   s c e na r i o s ,”   12 t h   E u r ope an   C on f e r e nc e   on   A nt e nn as   an d   P r opaga t i on   ( E uC A P   2018) ,   pp .   72 - 74 ,   2018 .     [9 ]   M.   A bu,   H.   H a s s a n,   M.   S.   I.   M.   Z i n   a nd   S.   A.   M.   A l i ,   D e s i g n   of   s i ng l e - ba n d   g e o m e t r i c   pa t t e r n   a r t i f i c i a l   m a g ne t i c   c o nduc t o r ,   A R P N   J ou r na l   of   E n gi ne e r i n g   and   A pp l i e d   Sc i e nc e s ,   v o l .   1 1,   no .   5,   p p.   31 84 - 3187 ,   201 6.   [1 0 ]   R.   F.   M una w w a r ,   M.   A bu   a nd   S.   A.   M.   A l i ,   “8   c o nne c t e d   br a nc e s   A M C - E B G   a nd   FSS   f o r   c i r c l e   c o nne c t e d   d i po l e   at   5. 8   G H z ,   I nt e r nat i on al   J our n al   of   A pp l i e d   E ng i ne e r i ng   R e s e ar c h ,   v o l .   11 ,   no .   10,   p p.   69 32 - 6939 ,   201 6.     [1 1 ]     S.   H a s he m i   a n d   A.   A bdo l a l i ,   R o o m   s hi e l d i ng   w i t h   f r e que nc y - s e l e c t i v e   s ur f a c e s   f o r   e l e c t r o m a g ne t i c   h e a l t h   a ppl i c a t i o n,   I nt e r n at i on al   J o ur n al   of   M i c r ow av e   and   W i r e l e s s   T e c hnol ogi e s ,   v o l .   9,   no .   2,   pp .   291 - 298 ,   201 7.   [1 2 ]   S.   S.   S.   N a s s e r ,   W.   L i u   a nd   Z.   N.   C h e n   W i de   ba ndw i dt h   a n e nha nc e d   g a i n   o f   a   l o w - pr o f i l e   d i po l e   a n t e n na   a c hi e v e d   by   i n t e g r a t e d   s us p e nd e d   m e t a s ur f a c e ,   I E E E   T r ans ac t i o n s   on   A n t e nnas   a nd   P r opaga t i on ,   v o l .   66,   no .   3,   pp.   15 40 - 1544 ,   201 8.   Ca s e   3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     281   -   286   286   [1 3 ]   S.   A.   M.   A l i ,   M .   A bu   a nd   H.   H a s s a n,   D i po l e   a nt e nna   b a c ke d   by   8 - CBU   A M C - E B G   a nd   8   CBU   FSS   at   5 . 8   G H z ,   J our nal   of   T e l e c om un i c a t i on,   E l e c t r on i c   and   an d   C om pu t e r   E n gi ne e r i ng   ( J T E C ) ,   v o l .   8,   no .   1,   pp .   1 08 - 114 ,   201 6.   [1 4 ]   A .   M a i s a r a h   a n M .   A .   S i t i   A dl i n a ,   P e r f o r m a nc e s   of   an   u l t r a - t hi A M C   a nd   FSS   f o r   5G   a pp l i c a t i o ns ,”   201 8   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   E ng i ne e r i ng ,   A pp l i e d   Sc i e nc e s ,   an d   T e c hno l og y   ( I C E A ST ) ,   pp .   1 - 4,   201 8.   [ 1 5 ]   M .   A .   S i t i   A d l i n a   a n d   A .   M a i s a r a h ,   P e r f o r m a n c e s   of   f l e x i b e l   a n t e n n a   w i t h   u l t r a - t h i n   A M C   a n d   A M C   w i t h   m u l t i - la y e r   F S S ,   2 0 1 8   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   E n g i n e e r i n g ,   A p p l i e d   S c i e n c e s ,   a n d   T e c h n o l o g y   ( I C E A S T ) ,   p p .   1 - 4 ,   2 0 1 8 .   [1 6 ]   S.   S a h ,   M .   R.   T h i pa t hy   a nd   A.   M i t t a l ,   M ul t i ba n d   a nd   m i n i a t ur i z e du a l   l a y e r   a nt e nna   i nc o r po r a t e d   w i t h   FSS   a nd   DGS ,”   A dv anc e d   E l e c t r om ag ne t i c s   ( A E M )   J ou r na l ,   v o l .   7,   no .   1,   p p .   1 - 6,   201 8.     [1 7 ]   M.   M u ha m a d ,   M.   A bu   a nd   Z.   Z a k a r i a ,   N o v e l   a r t i f i c i a l   m a g ne t i c   c o nduc t o r   f o r   5G   a ppl i c a t i o n ,”   I n done s i an   J our nal   of   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng   and   C om p ut e r   Sc i e nc e ,   v o l .   5,   no .   3,   pp .   636 642 ,   201 7.     [1 8 ]   A.   J o s h i   a nd   R.   S i ng ha l ,   G a i n   e n ha nc e m e n t   in   p r o be - f e d   he x a g o na l   ul t r a   w i de b a nd   a nt e nn a   us i ng   A M C   r e f l e c t o r ,”   J our nal   of   E l e c t r om a gne t i c   W av e s   a nd   A pp l i c at i on s ,   v o l .   33 ,   no .   9,   pp.   11 85 - 1196 ,   201 9.     [1 9 ]   Y.   G e ,   Y.   J.   Z h a o   a n d   J.   Q.   C h e n ,   W i d e ba nd   RCS   R e d uc t i o n   a n d   G a i n   E nha nc e m e nt   f o r   a   P a t c h   A nt e nna   w i t h   B r o a dba nd   A M C   S t r uc t u r e ,   R ad i o   E ng i ne e r i ng ,   v o l .   2,   no .   1,   pp .   45 - 52,   201 9.     [2 0 ]   A.   P.   V o l ko v ,   V.   V.   K a k s h i n ,   I.   Y.   R y z h ov ,   K.   V.   K o z l ov   a nd   A.   Y.   G r i ne v ,   W i de b a nd   l o w - pr o f i l e   dua l - po l a r i z e d   a nt e nna   w i t h   A M C   r e f l e c t o r ,   P r ogr e s s   in   E l e c t r om a gne t i c s   R e s e ar c h ,   v o l .   8 8,   pp   15 - 20,   20 20 .     [2 1 ]   A.   A l e m a r y e e n   a n d   S .   N o g ha ni a n ,   On - bo dy   l o w - pr of i l e   t e xt i l e   a n t e nn a   w i t h   a r t i f i c i a l   m a g ne t i c   c o nduc t o r ,”   I E E E   T r a n s a c t i o ns   on   A nt e nna s   a nd   P r o pa g a t i o n,   v o l .   6,   no .   6,   pp .   364 9     365 6,   20 19 .   [2 2 ]   M.   E.   A t r a s h,   e t   a l ,   “A   w e a r a b l e   d ua l - ba nd   l o w   pr o f i l e   hi g h   g a i l o w   S A R   A nt e nn a   A M C - ba c ke f o r   W B A N   a ppl i c a t i o ns ,”   I E E E   T r ans ac t i o ns   on   A n t e nnas   an d   P r op aga t i o n ,   v ol .   67 ,   no .   10,   p p.   63 78 - 6388 ,   201 9.     [2 3 ]   R.   M o nda l ,   P.   S o ni   R e ddy ,   D . C .   S a r k a r   a nd   P . P .   S a r ka r ,   C o m pa c t   ul t r a - w i de ba n d   a n t e n na :   I m pr ov e m e nt   of   g a i n   a nd   F B R   a c r o s s   t he   e nt i r e   ba ndw i dt h   us i ng   F S S ,   I E T   M i c r ow av e s ,   A nt e nna s   and   P r op aga t i o n ,   v o l .   14 ,   no .   1,     pp.   66 - 74 ,   202 0.   [2 4 ]   M.   S i m r un i   a nd   S.   J a m ,   D e s i g n   of   hi g g a i n,   w i d e ba nd  m i c r o s t r i r e s o na nt   c a v i t y   a nt e nn a   u s i ng   FSS   s u pe r s t r a t e   w i t h   e qui v a l e n t   c i r c ui t   m o de l   A E U ,   I nt e r na t i ona l   J ou r na l   of   E l e c t r oni c s   an d   C om m uni c a t i o ns ,   v o l .   11 2,   20 19.   [2 5 ]   S.   T.   V a n ,   O.   H.   K w o n,   E.   J ung ,   J.   P a r k ,   B.   Y u ,   K.   K i m , J .   S e o   a nd   K.   C.   H w a ng ,   A   l o w - pr o f i l e   h i g h - g a i n   a nd   w i de b a nd   l o g - pe r i o di c m e a nde r e d   di po l e   a r r a y   a n t e n na   w i t h   a   c a s c a de dm u l t i - s e c t i o a r t i f i c i a l   m a g ne t i c   c o nduc t o r   s t r uc t ur e ,”   Se ns or s ,   v o l .   19 ,   no .   44 04 ,   p p.   1 - 12 ,   2019 .       B I O G R A P H I ES   OF   A U T H O R S       S i t i   A d l i n a   Md   A l i   ha s   r e c e i v e d   he r   B a c he l o r   D e g r e e   in   E l e c t r o n i c   E ng i ne e r i ng   ( T e l e c o m m uni c a t i o n)   w i t h   ho no ur s   in   20 09   a nd   M a s t e r   of   S c i e nc e   in   E l e c t r o n i c   E ng i n e e r i ng   in   2017   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kn i ka l   M a l a y s i a   M e l a ka .   N o w   s h e   is   d o i ng   he r   P h i l o s o ph y   D e g r e e   ( P hD )   at   U n i v e r s i t i   T e kn i ka l   M a l a y s i a   M e l a ka ,   a n a l y z i ng   l o s s e s   i n t r o duc e d   by   m i c r o w a v e   a bs o r be r   s t a r t i ng   f r o m   2018 .           M ai s ar ah   A b u   r e c e i v e d   he r   B a c he l o r   D e g r e e   of   E ng i n e e r i ng   in   e l e c t r i c a l   e ng i n e e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M A R A   in   200 1.   T he n,   s h e   r e c e i v e d   he r   M a s t e r   f r o m   U ni v e r s i t i   K e ba ng s a a n   M a l a y s i a   in   2003 .   In   2012 ,   s h e   r e c e i v e d   he r   P h D   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a   f o r   he r   t he s i s   on   D i po l e   A nt e nna   a nd   A r t i f i z i a l   M a g ne t i c   C o nduc t o r   f o r   R F I D   A ppl i c a t i o n .   S he   w a s   e m pl o y e d   as   a   l e c t u r e r   at   U ni v e r s i t i   T e kni ka l   M a l a y s i a   M e l a ka   s i nc e   2003 .   N o w   s he   is   a   S e ni o r   L e c t ur e r   w i t h   r e s e a r c h   i nt e r e s t   of   R F ,   M i c r o w a v e   a n d   A nt e nn a   w i t h   M e t a m a t e r i a l   ( E B G ,   A M B ,   a nd   F S S )   a nd   R F I D .           S i t i   N o r m i   Z ab r i   r e c e i v e d   he r   B a c he l o r   D e g r e e   of   E ng i n e e r i ng   in   e l e c t r i c a l   e ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M A R A   in   2 007 .   T h e n,   s he   r e c e i v e d   he r   M a s t e r   f r o m   T he   U n i v e r s i t y   of   S he f f i e l d   in   2008 .   In   201 5,   s h e   r e c e i v e d   he r   P hD   f r o m   Q ue e n’ s   U ni v e r s i t y   of   B e l f a s t   f o r   he r   t he s i s   on   S t udy   of   T hi n   R e s i s t i v e l y   L o a de d   F S S   b a s e d   M i c r o w a v e   A bs o r be r s .   S h e   w a s   e m pl o y e d   as   a   l e c t u r e r   at   U n i v e r s i t i   T e k ni k a l   M a l a y s i a   M e l a ka   w i t h   r e s e a r c h   i n t e r e s t   of   F r e que nc y   S e l e c t i v e   S ur f a c e   a nd   M i c r o w a v e   A bs o r be r .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.