I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   10 ,   No .   2 Ma y   201 8 ,   p p .   7 4 1 ~7 4 7   I SS N:  2502 - 4752 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 1 0 . i2 . p p 741 - 7 4 7          741       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Desig n and  Spe cif ic Abso rption  Rat e of 2.6   G H z Re ct a ng ula r - Sha ped P la na r In v erte d - An tenna       Nurul I ns h ira h M o hd   Ra za li No rhud a h Se m a n Nur  I lha m   A liy a a   I s ha k   W irele ss   Co m m u n ica ti o n   Ce n tre,  F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay sia ,   8 1 3 1 0   UT M   Jo h o Ba h ru ,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y :   R ec eiv ed   N ov   21 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   26 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Feb   10 ,   2 0 1 8       T h is  a rti c le  p re se n ts  t h e   in v e stig a ti o n   o f   sp e c if ic  a b so rp ti o n   ra te  ( S A R)  o f   a   re c tan g u lar - sh a p e d   p lan a in v e rt e d - F   a n ten n a   ( P I F A a f re q u e n c y   o 2 . 6   G H z .   In it ially ,   th e   d e sig n   a n ten n a   is  p re se n ted   w it h   p a ra m e tri c   stu d y   c o n c e rn in g   t h e   d im e n sio n o f   a n ten n a   p a tch   len g t h ,   s h o rti n g   p lat e ,   g ro u n d   p lan e   a n d   s u b stra te.  T h e   p ro p o s e d   P IF A   a n ten n a   h a - 2 0 . 4 6   d B   re f le c ti o n   c o e ff icie n a n d   2 . 3 8 3   d B   g a in .   T h e   P IF A ’s   S A is  c o rre late d   w it h   th e   a n ten n a   g a in   a n d   e x c it a ti o n   p o w e r.   T h e   a n a l y sis   sh o w th a h ig h e g a in   c o n tri b u tes   to   a   l o w e S A v a lu e .   W h il e ,   th e   h ig h e e x c it a ti o n   p o w e r   c a u se s   a   h ig h e S A R   v a lu e .   A ll   th e   d e si g n   a n d   a n a ly sis  a re   p e r f o r m e d   u sin g   th e   CS M icro w a v e   S tu d i o .   K ey w o r d s :   A n ten n a   p a tch   len g th   P a ra m e tri c   stu d y   P la n a in v e rted - F   a n ten n a   S h o rt in g   p late   S p e c if ic  a b so rp ti o n   ra te (S A R)   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts re se rv e d     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   No r h u d ah   Se m a n   W ir eless   C o m m u n icatio n   C e n tr e,     Facu lt y   o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,     Un i v er s iti T ek n o lo g i   Ma la y s ia ,   8 1 3 1 0   U T J o h o r   B ah r u ,   Ma la y s ia.     E m ail:  h u d a @ f k e. u t m . m y       1.   I NT RO D UCT I O N     W ir eless   d ev ices  ar e s s e n ti al  in   co n n ec ti n g   n u m er o u s   u s er s   at  a n y ti m a n d   an y w h er e,   w h ic h   r eq u ir lo w   p r o f ile  o f   an ten n a.   P lan ar   i n v er ted - a n te n n a   ( P I FA )   ca n   b ca teg o r ized   a s   o n o f   t h lo w es t   p r o f ile  an te n n u s ed   w id el y   i n   a   h a n d h eld   w ir eles s   d ev ice   th at   h as  s e v er al  ad v a n ta g es   o f   s i m p le   s tr u ctu r e,   s m al s ize,   ea s y   to   f ab r icate   an d   lo w   m an u f ac t u r in g   co s [ 1 ] [ 4 ] .   Fu r th er m o r e,   P I FA  g iv es  a   s m aller   s iz e   co m p ar ed   to   m o n o p o le,   r o d   an d   h e lix   a n ten n a,   w h ic h   lead   to   ea s ier   p o s itio n in g   an d   al ig n m e n t   b et w ee n   t h e   co m p o n e n t s   [ 4 ] .   Sev er al  r esea r ch es  o n   P I FA   an te n n f o r   m o b ile  p h o n ap p licatio n s   ar p r esen ted   in   [ 4 ]   an d   [ 5 ] ,   w h ic h   en d ed   w it h   lar g s i ze .   P I FA   an te n n w it h   to tal  lar g d i m e n s io n   o f   3 1 4   x   1 5 7   m m   is   p r ese n ted   in   [ 4 ]   i m p le m e n ti n g   F - s h ap ed   s lo t h at  r ea lized   u s in g   R T /Du r o id   5 8 8 0   s u b s tr ate  o p er ated   a f r eq u e n c y   o f   8 0 0   MH z.   W h ile  i n   [ 5 ] ,     th P I FA  an te n n i s   d esi g n ed   w ith   f e w   s lo ts   at  3 . 1 - 1 0 . 6   GHz   o f   o p er atin g   f r eq u e n c y   h as a   co n s id er ab le  lar g s ize  o f   1 2 0   x   6 0   m m .   T h an ten n a,   w h ic h   e m b ed d ed   i n   t h w ir ele s s   d ev ice s   e m its   t h e   elec tr o m ag n etic   ( E M)   w av e.   T h is   E w a v i s   e x p o s ed   an d   ab s o r b ed   in to   t h h u m a n s   b o d y .   T h ab s o r p tio n   p o w er   r ate  o f   th e m itted   E w a v ca n   b q u a n ti f ied   as sp e cif ic  ab s o r p tio n   r ate  ( S A R ) .   S A R   is   t h a m o u n o f   E f ie ld   r ad i atio n   ab s o r b ed   b y   th h u m a n   b o d y   f r o m   an y   w ir e less   d ev ices  s u c h   as  m o b ile  p h o n e.   A   w ir eles s   d ev ice s   S AR   r at e   is   u s ed   to   esti m ate  t h m a x i m u m   r ate  o f   r a d io   f r eq u en c y   ( R F)   en er g y   ab s o r p tio n   b y   u s e r s   b o d y   w h e n   u s i n g   t h d ev ice   [ 6 ] .   I n   th Un i ted   St ates,  t h Fed er al   C o m m u n ica tio n s   C o m m i s s io n   ( FC C )   s et s   th S AR   ex p o s u r li m it  f o r   th g e n er al  p u b lic  to   b 1 . 6   w att s   p er   k ilo g r a m   ( 1 . 6   W /k g )   [ 7 ] Hen ce ,   t h m o b ile  d ev ice s   S AR   r at e   m u s n o ex ce ed   1 . 6   W /k g   in   o r d er   to   r ec eiv e   FC C   ce r ti f icatio n   an d   to   b s o ld   in   t h U n ited   States .   I n   E u r o p e,   th e x p o s u r l i m it  i s   2 . 0   W /k g ,   a v er ag ed   o v er   v o lu m o f   1 0 g   o f   tis s u e.   T h m ax i m u m   s a f et y   li m i s h o u ld   n o b ex ce ed ed   to   p r e v en a n y   ad v er s e   h ea lt h   ef f ec t [ 8 ] .   S A R   v al u is   d ep en d en t o n   t h s ize  o f   th a v er ag i n g   v o l u m e,   th u s   t h S A R   ca n   b e x p r ess ed   b y   t h f o llo w in g   t h eo r etica l e x p r ess io n   [ 9 ] :       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   3 Ma y   2018   :   7 4 1     7 4 7   742                SAR =   1   ( )   ( ) 2 ( )                                              ( 1 )     w h er e   E   an d   V   ar th s a m p le  o f   elec tr ical  co n d u cti v i t y   o f   b o d y   ti s s u e,   R MS  e lectr ic  f ield   s tr e n g th   i n   th tis s u e,   s a m p le  d en s it y   o f   b o d y   ti s s u an d   v o l u m o f   t h s a m p le .   T h u s ,   th i s   ar ticle  p r o p o s es  s i m p le  an d   co m p ac r ec tan g u lar - s h ap ed   P I FA   an ten n o p er ated   at  L T E   o p er atin g   f r eq u e n c y   o f   2 . 6   G Hz  th a h as   g o o d   a n ten n a   p er f o r m a n ce   f o r   w ir eles s   d e v ice s   ap p licatio n s .   T h p ar am etr ic  s t u d y   i s   p er f o r m e d   to   o b s er v th e f f ec t   o f   s h o r tin g   p late,   a n te n n p atc h   le n g t h ,   s u b s tr ate  a n d   g r o u n d   p lan s ize  to w ar d s   th r eso n an f r eq u e n c y   an d   a n ten n g a in   p er f o r m a n ce .   T h in v esti g atio n   o f   s p ec if ic  ab s o r p tio n   r ate  ( S A R )   o f   P I FA   is   co n d u c ted   in   co r r elatio n   to   th v ar ied   an ten n g ain   a n d   ex cita tio n   p o w er .         2.   ANT E NNA  D E SI G AND  P ARAM E T RIC S T UDY   T h d esig n   o f   p r o p o s ed   P I F A   a n ten n a   is   s h o w n   i n   Fi g .   1 .   T h P I F A   a n te n n a   co n s i s ts   o f   a   r ec tan g u lar   p atch s er v as  r ad iatin g   ele m e n o n   t h to p   la y er .   T h P I FA   an te n n i s   d esi g n ed   b ased   o n   t h f o llo w in g   t h eo r etica l e x p r ess i o n   [ 10 ] :     Lp + Wp =   4                                                     ( 2 )     w h er L p   an d   W p   ar th r esp ec tiv w id t h   an d   len g t h   o f   t h an ten n p atch .   Me a n w h ile,     i s   th w a v ele n g t h   th at  g iv e n   b y   ( 3 ) :     = ( )                                                                                                                          ( 3 )     w h er c,   f   an d   e   ar th s p ee d   o f   lig h t,  o p er atin g   f r eq u e n c y   an d   ef f ec ti v p er m itti v it y   o f   t h s u b s tr ate,   r esp ec tiv el y .   T h ef f ec ti v p er m itti v it y   o f   t h s u b s tr ate,   ca n   b d eter m in ed   f r o m   ( 4 )   [ 11 ] - [ 13 ]              = + 1 2 + 1 2 1 1 + 12 Wp                                                                                                                                 ( 4 )     w h er d   an d   r   ar e   s u b s tr ate  th ick n e s s   a n d   r elativ p er m i tti v i t y .   A   s h o r tin g   p late  h as a   d i m e n s io n   o f   W s   x   L s   x   T s .   W h er e,   W s ,   L s   an d   T s   ar th r esp ec tiv w id t h ,   len g t h   an d   th ic k n e s s   o f   th s h o r ti n g   p late.   T h s h o r tin g   p late  is   lo ca ted   o n   th lef t sid e   o f   th P I FA   a n te n n a,   w h ic h   c o n n ec ti n g   th p atc h   an d   th g r o u n d   p lan e.   A   co ax ial  f ee d i n g   tec h n iq u i s   u t ilized   in   th p r o p o s ed   d esig n   t h at  p o s itio n ed   clo s to   th to p   lef t o f   t h P I FA   an ten n a,   w h ich   o f f er i n g   th b e s t p er f o r m an ce .   T h s u b s tr ate  u s ed   f o r   th p r o p o s ed   P I FA   an ten n i s   R o g er s   R O4 0 0 3 C   w it h   d ielec tr ic  co n s ta n t o f   3 . 3 8 ,   th ick n es s   o f   0 . 5 0 8   m m ,   co n d u cto r   co atin g   o f   0 . 0 1 7   m m   an d   tan g e n t lo s s   o f   0 . 0 0 2 7 .   Sev er al  p ar am etr ic  s tu d y   an d   o p ti m iz atio n   ar co n d u cted   r esu l tin g   i n   th o p ti m ized   an ten n p atch   o f   5 . 8 8   m m   ( W p )   x   1 3 . 6 4   m m   ( L p )   an d   s h o r ti n g   p late  s ize  o f   0 . 5 9 5   m m   ( L s )   x   2   m m   ( W s )   x   1   m m   ( T s ) .   B esid es,  th s ize  o f   s u b s tr ate  a n d   g r o u n d   p lan is   5 5   m m   x   5 5   m m .             ( a)   ( b )     Fig u r e   1 .   C ST   L a y o u o f   th P r o p o s ed   P I FA   An te n n a : ( a)   T o p   Vie w   a n d   ( b )   P er s p ec tiv Vie w       A   p ar a m etr ic  s tu d y   is   co n d u c t ed   o n   s ev er al  an te n n p ar a m e ter s   in cl u d in g   th s ize  o f   an te n n p atc h ,   s h o r ti n g   p late,   s u b s tr ate   an d   g r o u n d   p lan e.   T h p ar a m etr ic  s tu d y   is   p er f o r m ed   to   o b s er v t h p er f o r m an ce   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Desig n   a n d   S A R   o 2 . 6   GHz R ec ta n g u la r - S h a p ed   P I F A   ( N u r u l I n s h ir a h   Mo h d   R a z a li )   743   th an ten n b y   f o cu s i n g   o n   th e   r eso n an f r eq u e n c y   o f   2 . 6   GHz   an d   th a n te n n g ai n .   I n itia ll y ,   in   d es ig n i n g   th e   an ten n a,   th e   r eso n a n f r eq u e n c y   is   s h i f ted   f r o m   th e   d esi g n ated   2 . 6   GHz   to   4 . 1 7 6 4   GHz .   T h u s ,   f e p ar am etr ic  s tu d ie s   h a v b ee n   ex ec u ted   to   ad j u s t h r eso n a n f r eq u en c y   to w ar d s   2 . 6   GHz   an d   to   ac h iev th e   ai m   o f   2   d B   g a in .     Fir s tl y ,   t h e   w id th   o f   s h o r ti n g   p late,   W s   i s   r ed u ce d   f r o m   1 2   to   2   m m ,   w h ile   f i x i n g   t h L s   an d   T s   d i m e n s io n   to   th e   r es p ec tiv 0 . 5 9 5   m m   a n d   1   m m .   Mi n i m u m   2   m m   h as   tak en   i n to   d elib er atio n   co n s id er in g   f ab r icatio n   li m ita tio n .   Fi g .   2   ( a)   s h o w s   th e   p r o p o r tio n al  r elatio n   b et w ee n   th e   w id th   o f   s h o r tin g   p late,   W s   an d   r e s o n a n f r eq u e n c y .   T h b est  d i m e n s io n   o f   W s   af ter   th e   p ar a m etr ic  s t u d y   is   2   m m ,   w h ic h   th e   r eso n an t   f r eq u en c y   is   s h i f ted   t o   lo w er   f r eq u en c y   o f   3 . 1 8   G Hz.   T h len g t h   o f   t h e   cu r r en t - lin p at h   in cr ea s e s   w it h   d ec r ea s i n g   s h o r ti n g   p late  w id t h   th a t le ad s   to   th d ec r e m en t o f   t h r eso n a n t f r eq u en c y   [ 14 ] .           ( a)   ( b )     Fig u r e   2 .   ( a)   R eso n an Fre q u e n c y   v er s u s   S h o r t P late  W id th ; ( b )   R eso n an t Fr eq u e n c y   v er s u s   P atch   L e n g th       Af ter w ar d ,   th e   p atch   an te n n l en g t h ,   L p   i s   v ar ied   f r o m   8 . 2   t o   1 4   m m ,   w h ile  it s   w id t h ,   W p   is   f i x ed   at   5 . 8 8   m m   to   f u r t h er   d ec r ea s th r eso n a n f r eq u e n c y ,   s i n ce   t h cu r r en p atc h   len g t h   is   i n cr ea s ed   as  p r esen ted   in   Fi g .   2   ( b ) .   T h r esu lts   d ep ict  th i n cr e m e n o f   a n te n n p atch   le n g t h   h as   co n tr ib u t ed   in   lo w er in g   t h e   r eso n an f r eq u en c y .   A s   P I F A   is   q u ar ter   w av ele n g t h   an te n n a,   h en ce   b y   i n cr ea s i n g   th s i ze   o f   an ten n p atch ,   th w a v ele n g th   i n cr ea s es,  w h i ch   ca u s e s   t h r eso n an ce   f r eq u en c y   to   b d ec r ea s ed   as   p r o v en   f r o m   eq u atio n   ( 2 ) .   T h o p tim a le n g th   o f   a n te n n a   p atch   i s   1 1 . 8   m m   f o r   t h d esi g n ated   r eso n a n t   f r eq u e n c y   o f   2 . 6   GHz .   Ho w e v er ,   at  th i s   o p ti m al  le n g th   o f   t h p atch   an ten n a,   L p ,   th a n ten n a   h as  t h p er f o r m a n ce   o f   1   d B   g ain ,   w h ic h   lo w er   th an   t h g o al  o f   2   d B .   T h u s ,   f u r th er   p ar am e tr ic  s t u d y   is   co n d u cted   to   o b tain   th h ig h er   an te n n g ai n .   T h w id t h ,   W   an d   len g t h ,   L   o f   s u b s tr ate  an d   g r o u n d   ar v ar ied   f r o m   3 0   m m   to   5 5   m m   to   s tu d y   th e   ef f ec to w ar d s   t h an ten n g ai n .   Fi g .   3   s h o w s   t h at  5 3   m m   x   5 3   m m   o f   s u b s tr ate  a n d   g r o u n d   p lan d i m e n s io n   h as  d e m o n s tr ated   th h i g h e s g ain   p er f o r m a n ce ,   w h ich   is   2 . 3 8 3   d B .   Ho w e v er ,   t h r eso n a n f r eq u en c y   o f   2 . 6   GHz   o f   p r o p o s ed   P I FA   an te n n is   s h i f ted   to   2 . 8   GHz .   T h u s ,   f u r t h er   o p ti m izatio n   i s   co n d u cted   co n ce r n i n g   th e   s ize  o f   p atch   len g th ,   L p ,   w h il m a in ta in i n g   th w id th   o f   p a tch ,   W p   at  5 . 8 8   m m   r e s u l tin g   o p tim al  le n g t h   o f   1 3 . 6 4   m m .             Fig u r e   3 .   Gain   Ver s u s   Size  o f   Su b s tr ate  a n d   Gr o u n d     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   3 Ma y   2018   :   7 4 1     7 4 7   744   3.   RE SU L T A ND  D I SCU SS I O N S   On o f   t h m o s t   i m p o r ta n a n t en n a   ch ar ac ter i s tic  i s   t h p o wer   tr an s m itted   b y   t h a n te n n t h at  ca n   b e   s h o w n   i n   r e f lectio n   co e f f icie n t,  S1 1   p er f o r m an ce   at   th e   i n p u p o r t.  T h r esu lts   i n   F ig .   4   in d icate s   t h at  t h P I FA   a n ten n i s   p er f o r m ed   at  lo w er   th a n   - 1 0   d B   f o r   b o th   co n d it io n s ,   w h ic h   ar a n t en n a   w it h o u h ea d   p h an to m   a n d   w it h   h ea d   p h an to m ,   w h ic h   in d icate s   th p r o p o s ed   PIFA   an te n n h a s   less   th an   1 0 r ef lecte d   p o w er .   A th e   d esi g n ated   f r eq u en c y   o f   2 . 6   GHz ,   t h S1 1   i s   - 2 0 . 4 6   d B ,   w h ile   t h v al u o f   VSW R   i s   1 . 2 1   d B   f o r   an ten n w it h o u h ea d   p h an to m .   Fi g .   5   s h o w s   t h r ad iatio n   p atter n   o f   th p r o p o s ed   P I F A   an te n n a   w i th   t h e   h ea d   p h a n to m   an d   w it h o u h e ad   p h an to m .   T h r es u lts   o f   r ad iatio n   p atter n s   p r ese n t h n e ar l y   o m n id ir ec tio n a l   b ea m ,   w h ich   i n d icati n g   t h p r o p o s ed   P I FA   an ten n i s   s u ita b le  f o r   m o b ile   a n ten n as   ap p li ca tio n s .   T h i s   r es u lt   s h o w s   t h at  t h p r o p o s ed   P I FA a n ten n is   p er f o r m ed   w el l a t 2 . 6   GHz   o p e r atin g   f r eq u en c y .         ( a)           ( b )     Fig u r e   4 .   R ef lect io n   C o e f f icie n t ,   S1 1   o f   P r o p o s ed   PIFA   An t en n a : ( a)   W ith o u t H ea d   P h an t o m   ( b )   W ith   Hea d   P h an to m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Desig n   a n d   S A R   o 2 . 6   GHz R ec ta n g u la r - S h a p ed   P I F A   ( N u r u l I n s h ir a h   Mo h d   R a z a li )   745         Fig u r e   5 .   R ad iatio n   P atter n   o f   th P r o p o s ed   P I FA   W ith o u a n d   W ith   Hea d   P h an to m       Fo llo w i n g   th is ,   th v ar ied   an te n n g ai n   an d   ex c itatio n   p o w er   o f   P I FA   ar in v esti g ated   to   o b s er v th e   ef f ec o n   S AR   p er f o r m a n ce .   T h s etu p   f o r   h ea d   p h a n to m   a n d   P I FA   a n ten n f o r   S A R   s i m u latio n   i s   s h o w n   i n   Fig .   6 .   T h d is tan ce   b et w ee n   P I FA   an d   th h ea d   m o d el  is   s e t to   1 0   m m .           Fig u r e   6 .   An ten n w it h   Hea d   P h an t om                     T h PIFA   an te n n g ai n   i s   in f lu en ce d   b y   t h ch a n g i n g   o f   s u b s tr ate  an d   g r o u n d   s ize  f r o m   3 0   m m   to   5 0   m m .   T h ch an g lead s   to   s ig n if ican d i f f er en ce   i n   an ten n g ain   o f   P I FA   f r o m   n eg at iv v al u o f   - 0 . 2 6 7 4   d B   to   th p o s itiv v al u o f   2 . 2 9 7 0   d B .   E ac h   o f   an t en n w i th   d i f f er e n g ai n   v a lu e   is   s i m u lated   w i t h   a   f i x   av er a g ed   ex cited   p o w er   o f   0 . 2 5   W   to   in v es tig a te  th e f f ec o n   S A R   p er f o r m an ce .   T ab le  1   s h o w s   t h e   s i m u lated   S AR   w it h   d if f er e n v alu e s   o f   P I F A   g ai n s .         T ab le  1 SA R   o f   t h Des ig n ed   P I FA   C o m p ar ed   to   Su b s tr ate  an d   Gr o u n d   Size ,   an d   Gai n   S i z e   o f   su b st r a t e   a n d   g r o u n d   ( mm   x   mm )   G a i n   ( d B )   S A R   ( W / k g )   1g   10g   3 0   x   3 0   - 0 . 2 6 7 4   3 . 5 8 9   1 . 7 3 9   3 5   x   3 5   0 . 9 4 7 7   3 . 5 0 8   1 . 7 5 9   4 0   x   4 0   1 . 6 6 6 6   3 . 0 8 6   1 . 5 9 1   4 5   x   4 5   2 . 2 7 4 0   2 . 5 8 1   1 . 4 0 2   5 0   x   5 0   2 . 2 9 7 0   1 . 5 3 8   0 . 8 5 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   3 Ma y   2018   :   7 4 1     7 4 7   746   T h s i m u latio n   r es u lt s   s h o w   t h at  t h S A R   p er f o r m a n ce   is   clo s el y   r elate d   to   th a n te n n a   g ai n .   T h h ig h er   g ai n   o f   P I F A   a n te n n r esu lt in g   th e   lo w er   v alu e   o f   S AR .   W h e n   th e   g ain   is   b elo w   t h an   2 . 2 9 7 0   d B ,   th S A R   v al u is   e x ce ed ed   th li m it,  w h ic h   is   ab o v t h a n   1 . 6   W /k g .   T h r ad iatio n   f r o m   t h an ten n p la y s   a n   i m p o r tan r o le  in   th p er f o r m an ce   o f   S A R .   W h e n   th an te n n h as  v er y   lo w   g ai n   w h i ch   m ea n s   it  is   n o t   r ad iatin g   w el l,  it r esu lt s   i n   h i g h   S A R   v al u e   T h p o w er   ex citatio n   also   h as   b ee n   v er if ied   f r o m   0 . 1   W   to   0 . 4   W   to   in v est ig ate  t h ef f ec o n   SAR   p er f o r m a n ce .   I n   th is   s t u d y ,   an ten n w i th   t h h i g h est  g a in ,   2 . 3 8 3   d B   is   u s ed   to   r u n   th S AR   s i m u la tio n .   T h e   f o llo w in g   T ab le  2   s h o w s   t h e f f ec t o f   p o w er   ex c itatio n   o n   th SAR .         T ab le  2 Var i atio n   E x citatio n   P o w er   T o w ar d s   th S AR   P er f o r m a n ce   o f   P I F A   P o w e r   ( W )   S A R   ( W / k g )   1g   10g   0 . 1   0 . 5 3 1 6   0 . 3 0 0 1   0 . 2   1 . 0 6 3 0   0 . 6 0 0 1   0 . 3   1 . 5 9 5 0   0 . 9 0 0 2   0 . 4   2 . 1 2 6 0   1 . 2 0 0 0       T ab le  2   s h o w s   th a t h i n cr e m en o f   ex ci tatio n   p o w er   h as  ca u s ed   t h i n cr e m en t   o f   S A R   v al u e.   T h e   h ig h e s v al u o f   ex cited   p o w er   ca n   b u s ed   is   0 . 3   W   s in c it  g iv es  t h h i g h est  S AR   v alu e,   w h ic h   is   n o t   ex ce ed in g   t h s ta n d ar d   li m i e s tab lis h ed ,   1 . 5 9 5   f o r   1 g   o f   tis s u an d   0 . 9 0 0 2   f o r   1 0 g   o f   tis s u e.     T h u s ,   r ef er r in g   to   th i s   a n al y s i s ,   t h m a x i m u m   allo w ab le  ex c itatio n   p o w er   f o r   th is   p r o p o s ed   P I FA   is   m u s t   n o h i g h er   t h an   0 . 3   W   to   en s u r th S AR   v al u n o ex ce ed in g   t h li m it  o f   1 . 6   W /k g   a n d   2 . 0   W /k g ,   f o r   th r esp ec tiv av er a g ed   o v er   v o lu m o f   1 g   m as s   o f   ti s s an d   1 0 g   m ass   o f   tis s u e.       4.   CO NCLU SI O N     A   d e s ig n   o f   P I F A   a n te n n a   o p er ated   at  2 . 6   GHz   h as  b e en   p r o p o s ed .   T h p ar am etr ic   s t u d y   i s   p er f o r m ed   o n   s e v er al  an te n n d esig n   p ar a m eter s   to   ac h ie v th o p ti m al  p er f o r m a n ce   b y   co n ce r n in g   th e   o p er atin g   f r eq u e n c y   an d   th e   a n ten n a   g ai n .   T h p ar a m e tr ic  s tu d y   r esu l ts   co n cl u d ed ,   th s i ze   o f   p atc h   a n ten n a   an d   s h o r tin g   p late  h av a f f ec t ed   th r eso n a n f r eq u e n c y   w h ile,   th s ize  o f   s u b s tr ate  an d   g r o u n d   a f f ec ted   th e   an ten n a   g ai n   p er f o r m an ce .   T h p r o p o s ed   PIFA   a n te n n a   h a s   b ee n   o p ti m ized   to   attai n   t h o p er atin g   f r eq u e n c y   of   2 . 6   GHz   a n d   g ain   g r ea ter   t h an   2   d B .   A f ter w ar d   t h in v es tig atio n   o n   t h r elatio n   b et w e en   t h g ai n   o f   P I F an d   ex ci tatio n   p o w er   u s ed   o n   S A R   p er f o r m a n ce   h as  b ee n   co n d u cted .   Fo r   th e   g ai n   o f   P I F A ,   th e   s i m u latio n   r esu lt s   s h o w   t h at  th h i g h er   g ain   o f   an te n n h as   r es u lts in g   lo w er   S AR   p er f o r m a n ce .   T h g o o d   r ad iatin g   p er f o r m a n ce ,   w h ic h   i s   t h h ig h   g ain   o f   a n te n n a   ef f ec ti n g   to   g o o d   v al u o f   S AR   ( lo w er   S A R ) .   T h an a l y s i s   h as  s h o w n   th at  0 . 3   W   is   th m ax i m u m   allo w ab le  ex ci tatio n   p o w er   to   en s u r th a th v a lu o f   S AR   i s   n o ex ce ed in g   th e s tab lis h ed   s ta n d ar d   lim it .       ACK NO WL E D G E M E NT   T h is   w o r k   w a s   s u p p o r ted   b y   Mi n is tr y   o f   Hi g h er - E d u ca t io n   Ma la y s ia   ( MO HE )   an d   Un i v er s iti   T ek n o lo g Ma la y s ia  ( UT M)   t h r o u g h   P r o to ty p R esear c h   Gr an Sch e m ( P R GS)   [ Vo te  Nu m b er   o f   4 L 6 8 4 ] ;   Flag s h ip   Gr a n t [ Vo te  Nu m b er   o f   0 3 G4 1 ]   an d   HiC o E   Gr an t [ Vo te  Nu m b er   o f   4 J 2 1 2 ] .       RE F E R E NC E S   [1 ]   O.  A .   S a ra e re h ,   M .   Ja y a w a d e n e ,   P .   M c Ev o y ,   a n d   J.   C.   V a rd a x o g lo u ,   " S im u la ti o n   a n d   e x p e rime n ta l   S A a n d   e ff icie n c y   stu d y   fo r a   d u a l - b a n d   P IFA   h a n d se a n ten n a   ( GS M   9 0 0 / DCS   1 8 0 0 a v a rie d   d ista n c e s fro m a   p h a n t o m   h e a d ,"   T e c h n ica S e m in a o n   A n t e n n a   M e a su re m e n ts an d   S A R   (AMS ) ,   5 - 8 ,   2 0 0 4 .   [2 ]   B.   L i,   D.  Jin ,   a n d   J.  H o n g ,   S ix - b a n d   PIF w it h   l o w   S AR   v a l u e   in   mo b il e   p h o n e   a p p li c a ti o n s ,   2 0 1 2   In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   M icr o w a v e   a n d   M il li m e ter  W a v e   Tec h n o lo g y   (ICM M T ) p p .   2 5 ,   2 0 1 2 .   [3 ]   M .   A .   Ra h m a n ,   A .   T h a k u r,   a n d   M .   O.  G o n i,   Per fo rm a n c e   a n a lys is  o a   p la n a in v e rte d - a n ten n a   ( PIF A)  in c lu d in g   h u ma n   i n ter a c ti o n ,   2 0 1 3   I n t.   C o n f .   In f o rm a ti c s,  El e c tro n .   V isio n ,     ICIE V   2 0 1 3 ,   n o .   1 ,   2 0 1 3 .   [4 ]   N .   Ku m a r,   A .   T h a k u r,   a n d   J.   S h a r m a ,   S tu d y   o f   p lan a in v e rted - F   a n ten n a   ( P IF A f o m o b il e   d e v ice s ,   In t.   J .   El e c tro n .   C o mm u n .   T e c h n o l. ,   v o l.   7 1 0 9 ,   p p .   8 3 8 5 ,   2 0 1 3 .   [5 ]   S .   Je g a d e e s a n ,   Z.   M a n so u ri ,   A .   V e e ra m a n i,   a n d   F .   B.   Zarra b i,   Ultra   wid e b a n d   PI FA   a n ten n a   wit h   su p p o rti n g   GS M   a n d   W iM AX   fo m o b il e   p h o n e   a p p li c a ti o n s ,   In t.   C o n f .   Ad v .   Co m p u t.   Co m m u n .   T e c h n o l.   A CC T ,   v o l.   2 0 1 5 A p ril ,   p p .   1 5 2 0 ,   2 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Desig n   a n d   S A R   o 2 . 6   GHz R ec ta n g u la r - S h a p ed   P I F A   ( N u r u l I n s h ir a h   Mo h d   R a z a li )   747   [6 ]   R.   Ya h y a ,   M .   R.   Ka m a ru d in ,   a n d   N.  S e m a n ,   Ne W id e b a n d   T e x ti le  An ten n a   fo S AR   In v e stig a ti o n   in   He a d   M icr o wa v e   Ima g in g ,   C o n f .   P r o c .   -   2 0 1 4   IEE E   M T T - S   In t.   M ic ro w .   W o rk .   S e r.   RF   W irel.   T e c h n o l.   Bio m e d .   He a lt h c .   A p p l.   IM W S - Bio   2 0 1 4 ,   2 0 1 5 .   [7 ]   F e d e ra Co m m u n ica ti o n   C o m m i ss io n ,   Ev a lu a ti n g   Co m p li a n c e   w it h   F CC  G u id e li n e f o Hu m a n   Ex p o s u re   t o   Ra d io f re q u e n c y   El e c tro m a g n e ti c   F ield s S u p p lem e n B,   v o l.   6 5 .   [8 ]   N.  A .   El ias ,   e a l.   " S A le v e ls  fo irrad iati o n   b y   a   c ru m p led   9 0 0   M Hz   f le x ib le  d iam o n d   d i p o le ."   In ter n a t io n a l   J o u rn a o El e c trica a n d   C o mp u t e r E n g i n e e rin g   ( IJ ECE )   7 . 3   , 2 0 1 7 .   [9 ]   IEE S tan d a rd   f o S a f e t y   L e v e ls  w it h   Re sp e c to   Hu m a n   Ex p o su re   to   Ra d i o   F re q u e n c y   El e c tro m a g n e ti c   F ield s,  3   k Hz   to   3 0 0   G Hz ,   v o l.   2 0 0 5 ,   n o .   A p ril .   2 0 0 6 .   [1 0 ]   H.  T .   Ch a tt h a ,   Y.  H u a n g ,   X .   Z h u ,   a n d   Y.  L u ,   A n   e m p iri c a e q u a ti o n   f o p re d ictin g   t h e   re so n a n t   f re q u e n c y   o p lan a i n v e rted - F   a n ten n a s,”   IEE An ten n a s   W ire l.   Pro p a g .   L e tt . ,   v o l.   8 ,   p p .   8 5 6 8 6 0 ,   2 0 0 9 .   [1 1 ]   D.  M .   P o z a r .   M icr o wa v e   e n g in e e rin g .   Jo h n   W il e y   &   S o n s,  2 0 0 9 .   [1 2 ]   S .   El a j o u m i A .   T a j m o u a ti A .   E rrk ik ,   A .   S a n c h e z   a n d   M.  L a trac h .   M icro str ip   re c tan g u lar  m o n o p o le  a n te n n a s   w it h   d e f e c ted   g ro u n d   f o UW a p p li c a ti o n s,”   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   7 ,   n o .   4 ,   p p .   2 0 2 7 - 35 ,   2 0 1 7 .   [1 3 ]   B.   G a r g ,   D.  S a lee m .   In n o v a ti v e   d o u b le  m e ta m a teria stru c tu re   f o a m e li o ra ti o n   in   p a tch   a n ten n a   p a ra m e ters ,   Bu ll e ti n   o f   El e c trica E n g in e e rin g   a n d   I n fo rm a t ics   2 0 1 3   ( BE EI) 2 ( 4 ):  2 7 8 - 2 8 5 .   [1 4 ]   H.  Ch e n ,   Y.  L in ,   P .   C h e n g ,   H.  L in ,   C.   T .   P .   S o n g ,   a n d   P .   S .   Ha ll ,   Pa r a me tric  stu d y   o n   th e   c h a ra c ter isti c o p la n a in v e rte d - a n ten n a ,”   IEE   P r o c e e d in g -   M icro w a v e s,  A n te n n a a n d   P ro p a g a ti o n ,   v o l.   1 5 2 ,   n o .   6 ,   p p .   5 3 4 5 3 8 ,   2 0 0 5 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS        Nu ru In sh irah   M o h d   Ra z a li   is  a   stu d e n o f   M a ste o P h il o so p h y   i n   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   W irele ss   Co m m u n ica ti o n   Ce n tre ,   Un iv e rsiti   Tek n o lo g M a la y sia .   In sh irah   h a c o m p lete d   h e r   d e g re e   in   El e c tri c a l - El e c tro n ic  En g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsiti   Te k n o lo g M a lay sia .   He c u rre n t   a re a   o f   in tere st i s in   S p e c if ic  A b s o rp ti o n   Ra te (S A R)  in v e stig a ti o n   o n   P IF A   a n ten n a .         No rh u d a h   S e m a n   re c e i v e d   th e   B .   En g .   in   El e c tri c a En g in e e rin g   (T e le c o m m u n ica ti o n s)  d e g re e   f ro m   th e   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a la y sia ,   Jo h o r,   M a lay sia ,   in   2 0 0 3   a n d   M .   En g .   d e g re e   in   RF /M icro w a v e   Co m m u n ica ti o n f ro m   T h e   Un iv e r sit y   o f   Qu e e n sla n d ,   Brisb a n e ,   S t.   L u c ia,  Qld . ,   A u s tralia,  in   2 0 0 5 .   I n   S e p tem b e 2 0 0 9 ,   s h e   c o m p lete d   h e P h . D.   d e g re e   a T h e   Un iv e rsit y   o f   Qu e e n sla n d .   I n   2 0 0 3 ,   sh e   w a a n   En g in e e w it h   M o to r o la  T e c h n o l o g y ,   P e n a n g ,   M a lay sia ,   w h e re   sh e   w a in v o lv e d   w it h   th e   RF   a n d   m icro wa v e   c o m p o n e n ts  d e sig n   a n d   tes ti n g .   Cu r re n tl y ,   sh e   is  a   A s so c ica te  P ro f e ss o in   W irele ss   Co m m u n ica ti o n   Ce n tre  ( W CC),   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a la y sia .   He re se a rc h   in tere sts  c o n c e rn   t h e   d e sig n   o f   m icro wa v e   c ircu it f o b io m e d ica a n d   in d u strial  a p p li c a ti o n s,  sp e c if ic   a b so rp ti o n   ra te  (S A R),   U WB  tec h n o lo g ies ,   a n d   m o b il e   c o m m u n ica ti o n s.         Nu Ilh a m   A li y a a   b in ti   Ish a k   w a b o rn   o n   9 t h   Ja n u a ry   1 9 8 9 .   S h e   re c e iv e d   th e   B. S   d e g re e   in   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  En g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsiti   S a in M a l a y sia ,   P u lau   P in a n g ,   in   2 0 1 2 ,   w h e re a M . S c   in   P h y sic f ro m   Un iv e rsiti   M a lay sia   T e re n g g a n u   in   2 0 1 5 .   He c u rre n t   re se a rc h   in tere st  in c lu d e   m u lt ip le  a n ten n a f o M IM a p p li c a ti o n s,  e lec tro m a g n e ti c   in tera c ti o n   w it h   h u m a n   a n d   E M   f ield   a b so r p ti o n   ( S A R).         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.