Indonesi an  Journa of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   1 3 ,  No.   2 Febr uar y   201 9 , pp.  7 66 ~ 7 72   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 3 .i 2 .pp 7 66 - 7 72          766       Journ al h om e page http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Reflectio n ph ase  anal ysis of refle ctarr ay antenn a ba sed on  paper su bstrate  materi als       H.  I  Mali k 1 , M.  Y. Ism ail 2 , S . R  M as r ol 3 ,   Sh armiz A d na n 4   1 ,2,3 Univer siti   Tu Hus sein  Onn   Malay s ia (UTHM),   Johor,  Ma lay sia   4 Forest  Resea r ch   Instit ut Ma lay s ia   (FRIM ),  Sela n gor,   Mal a y s ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   N ov  1 2 , 201 8   Re vised  Dec  13 , 2 018   Accepte Dec  27 , 201 8       Thi art i cle  pre sents  an  anal y s is  of  ref lecti on   loss  and  ref lecti on  ph as e   beha vior  of  novel   m ic rostri ref lecta rr a y   a nte nna ,   embedd ed  on  paper   subs tra te   m ateri al .   Two  di ffe re nt  pap er  subs trates  were   first   a naly z ed  fo r   die l ec tr ic   m a te ri al   prop ert i es.   det a il ed   an aly s is  of  sca tt er ing  p a ramet ers  o f   rec t angul ar   patc el emen with  var ia b le   subs trat hei gh ts  has  b ee ca rri ed   out.   Re ct angu la r   pat ch  e le m ent fab ricate using   adhe sive  copper  ta pe  ov er   the   pap er  subs tr at e ,   show   tha t   a   wide  bandwid t is  ac hi eve c om par ed  to  ava i la bl conv e nti onal   subs trate   m at eri a ls.  Fabr ic a te pa tc e lem ent over   pape subs tra t m at eri a show   a   broa dband  fr eq uency   r esponse  of  340  and   290  MH z.   It  h as  al so  be en  demo nstrat ed  that  th e   m ea sured  ref lec ti on  phase   r ange for  bo th  the   subs tra t co ver   310 º   and  29   a low  ph ase   gra die n ts  of   0. 12  and   0. 24   º / MH respe c ti ve l y .   Ke yw or ds:   Broa db a nd  behavio r   Pape s ub st rate   Re flect arr y a ntenn a s     Copyright   ©   201 9   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed.   Corres pond in Aut h or :   Muh am m ad  Y us of  Ism ai l ,   Faculty  of Elec tric al  an d El ect ronic E ng i neeri ng ,   Un i ver sit i T un  Hu s sei n O nn  Ma la ysi a,   Parit R aja,  86400, Ba tu  Pa hat,  Johor Mal ay sia .   Em a il : y us of i@ut hm .ed u. m       1.   INTROD U CTION     High  gai ref l ect or   ante nnas  are  cru ci al   c om po ne nt  of   l ong  ra nge  com m un ic at ion   syst e m s,  wh ere   perform ance  dep e nds  up on  the  fr e qu e nc y,  cov e rag a nd   op e rati onal   flexibili ty R eflect arr ay   ant enn a s   com bin the  ke featu res  of  ref le ct ors  a nd  arr ay   a nten nas,  w her e   a a rr a of  pri nte m i cro st rip  patch e on  a   thin  diele ct ric  m edium   is  illum inate sp at ia ll by  feed   ho r n.   T he  pri nt ed  el em ents  us su it able  phasi ng   te chn iq ue  in  order   t f ocus  the  incide nt  wav to wa rds  the  desire directi on  [ 1].  Howe ver   the  m aj or   consi der at io n of  m ic ro strip refle ct arr ay   a nt enn a   is  t he  int r insic  na rro ba ndwidt h.  A   m ic ro stri patch  an te nna   back e by  gro und  pla ne  can  achie ve  ba ndwidt of  3 - only   [2 ] In   order   to  address  the  is su of   band width,  refl ect arr ay   ante nna  with  m ulti l a ye struc ture s   ha ve  been  pr opos e for  pr i nted  el em ents  [3 - 5].  Mult iple  la ye rs  of  pr i nted  el e m ents  are  sta cked  one   ab ov the  oth e a nd   the  w ho le   a ss e m bly  is  backe by  gro und  plane Howe ver   m ulti la ye structu r was  re ported   to  offer   var i ous  fabrica ti on   cha ll enges  rela te to   la ye rs  al ign m e nt  an a dju st m ents.  Increas ing   the   substr at thicknes of   pr i nted  a rray   do es  im pr ove  th e   band width   bu it   red uces  the  r eflect ion   phase   ran ge The  re f le ct ion   ph a se  r ang f r om   ever el e m ent  is  desired   to ach ie ve 3 60  deg, in  o r der  t o av oid   phase e r rors due  t o fa bri cat ion  tolera nc es [6 - 8].   The  slo pe  of   t he  phase  c urve   and   t he  ba nd width   a re  cl ose ly   relat ed  to  each  ot her.  gr a dual   slope   offer s   wide band width  r esp on se   com par ed   to  a   ra pi dly  rising  ph ase  cu rv e M or e over  a i nvers relat ion s hip   e xi sts  betwee th phase  range  and  the  ba ndw idth  of   ref le ct a rr ay   el em ents.  In c reasin t he  ph a se   range  re su lt in  ba ndwidt reducti on  an vice  ve rsa.   Addressi ng  th above  sta te key  li m i ta tio ns   of  ref le ct ar ray  an te nn as  of   l ow   band width   a nd   na r row  ph a se   range,  dif fer e nt  sin gle  la ye el e m ents  have  al so  been   propose d.  Sp li ring   squ are,  co nce ntric  ring   Ma lt cross  and   ph oen i el e m ent  and   with  i m pr ove ph ase   range  a nd  im p rove b a ndwi dt has   bee propose [9 - 11] .   Alth ough  an   appr opriat ph asi ng   te c hn i qu has  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Ref le ct ion  ph ase  an alysis of r ef le ct ar ra ante nna b as e d on  paper  substr ate  m aterials   ( H .  I  M alik )   767   been  pr opos e that  im pr ov e the  phase  r ang e   an pha se  sensiti vity ,   howe ve the   ba ndwidt does  no t   i m pr oves  c onsidera bly.  T he  ba ndwidt sti ll   dep e nds  m ai nly  on  the  s ubstr at heig ht  an the  diele ct ric m at erial  pro per ti es.   This  pa per  pre sents  t he  p ha se   ra ng e   a nd  ba ndwi dth  analy sis  of  novel  c om bin at io of  cel lulose   ba sed   pap e s ub st rate  m at erial   an re flect arr ay   anten na.   Pa pe substrat m at erial with  con tr olled  m at erial   com po sit ion   ha ve  been   c ha ra ct erized  f or  di el ect ric  per m itti viti es  and   dissipati o facto r s.  Usi ng  nu m erical  analy sis  te chn i qu e b ase on  F IM  ref le ct io phase  a naly sis  fo dif fer e nt  substrat hei gh ts has b een  ca rr ie out .   In   the  en rect angular  pa tc el e m ents  wer fabrica te over   the  pap er  s ubs trat es  and   te ste for  their  scat te rin par am et ers.       2.   DIELE CTR I C MATE RIAL CH ARA CT ERIZ ATION   The pr opos e d pap e s ubstrat m at erial s w ere f irst cha racteri zed for  t he diel ect ric p r operti es. A  S pe a DAK  3.5  pro be   was  us e f or  this  purpose  t analy ze  the  m at erial   pr op e rtie at   X - ba nd   fr e qu e ncy  ra nge.  I order  to   obta in  reli able  c harac te rizat ion   re su lt s,  la ye rs   of   pa per  s ub st ra te   wer e   gl ued  tog et he a nd  pa ssed  thr ough  dry ing  process  to  re du ce  m oistur e   con te nt.  Fig ure  sho ws  the   com plete   m ater ia char act eri zat ion  set up.  Fig ur e   1( a s hows  the   pap e s ubstrat m at erial wit com m ercial l avail able  substrat s uch   a s   FR - and  Ro ger s   D uroi 58 80.  Fi gure  ( b)   s how the  m at erial   char act e rizat ion   set up  w her e   the  pr ob is   at ta che to a Ro dhe a nd Schwarz 14   G Hz  vect or   netw ork  an al yz er (VNA). T he  pe r m itti vity  an di ss ipati on   facto data   is handled  by s of t war platfo r m . F igu re 1(c)   sh ows t he  plac ing   of   paper s ubstrat e sam ples u nder t he  diel ect ric   pro be  T he VN is c ontrolle d rem otely  b y t he  softwa re  platfo rm  instal le on the la ptop.   The  c harac te rizat ion   res ults  for  bo t th pa per  substrat e   sam ples  (n a m ed  S1 sam ple  a nd  S 2:   sam ple   2)   are  pr ese nted  in  Fi gure  2.   S sub strat m at erial  sh ows  diele c tric   per m i tt ivity  of   1.68   wit loss  ta ng e nt  of  0.074  w hile  S ty pe   substrat m ater ia s hows   di el ect ric  con sta nt  of  1.74   at   a   dissipati on  fa ct or   of   0.082.  Fi gure  an Fig ur sh ows  the  perm itti vity   and   the  loss  ta nge nt  values  of  both   su bs t rates.  Bo th  the   plo ts  of  los ta ng e nt  a nd  the   relat ive  pe rm itti vity   sh ow  m i nor  var ia ti on  of  per m it t iv it and  loss   ta nge nt  over   the b a nd  of int ern et s.           (a)   (b)   (c)     Figure.   1 . Mat erial  ch a racteri zat ion   of p a pe r  substrate  (a) D iffer e nt ty pes o s ub st rate m ater ia ls    (b)  Ma te rial  c ha racteri zat ion  Setup (c Pa pe s u bs t rate m ater ia l u nd e a na ly sis             Figure  2. Re la ti ve  pe rm itti vit y resu lt for  m at erial   char act e rizat ion     Figure  3. Lo ss  ta ng e nt r es ults  for die le ct ric m at erial   char act e rizat ion   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   1 3 , N o.   2 Fe bru ary  201 9   :   7 6 6     7 72   768   Table  s umm arizes  the  val ues  of  m at eria char act eri zat ion   param et ers   for  S an S substrat e   m at erial s.Th per m it t ivit an the  loss  ta ng ent  values  are  the  m ean  valu es  ov e the  X - band  oper at ion.  Both   sam ples  wer hav i ng   dif fer e nt  substrat hei gh ts  as   m entioned   i the  Tabl 1.   S1   a nd  S su bst rates  we r m ade   with the  s ub st r at e h ei ghts  of 1.4 a nd 2.30 m m  r especti vely .       Table  1 . Pape Substrate  Mat e rial  Char act e rizat ion   Mater i al   ε r   tan δ   Thick n ess   ( m m )   S1   1 .68   0 .07 4   1 .40   S2   1 .74   0 .08 2   2 .30       3.   EFFE CT OF   SU BST RA TE  HEIGHT  O N  SCATT ERI N P ARA METE RS   Eff ect   of   subst rate  heig ht  ov e the  scat te ri ng  par am et ers  for  the  pro po s ed  ref le ct ar ray  el em ents  wa s   m on it or ed  on  pro posed  pa per   su bst rate  m at er ia ls.  Sing le   el e m ent  desig ns   with  f our  dif fe ren s ubstrat he igh t s   wer e   sim ulated   with  per i odic   boun d ary  c onditi ons  us i ng  CST  M WSv15 in   orde t m on it or   the   re flect ion  loss  an the  re flect ion   phase  range  of  the  el e m ents.  Figure   sh ows  the  s i m ulati on   resu l ts  of   ref le ct io loss  for  va riable  he igh ts  of  substr at thicknesses The  res onan c of   the  sim ul at ed  el e m ents  wer in  X - ba nd  of   op e rati on. W it a inc rease  i the   substrat e h ei ght  the r es onance   ef fect  m ov e to wards  l ow e fr e quenci es.  F or   S1   substr at m at erial   F igu re 4,   as  the  thick ness  is  increas ed  from   0. to  2.30   m m   the  resonan ce  of   th patc el e m ent  m ov es   from   9.40  to   8.11  G Hz.  T he   increa se  in   los is  du e   to   hi gh  el ect ric  fiel co nce ntrati on  in  the   diele ct ric  reg io betw een  the  patch  a nd   gro und  at   the  res on ance  [ 12 ] T his   is  al so   eviden t   fr om   the  ref le ct ion   loss v al ues.  T he  loss  dec rease s f r om   - 17  d B t - 4.0 d B wit su bst rate i ncr e ase from  0 .8  to  2 .30 mm . S i mil arly   for  S s ubstrat m a te rial   as  r ect angular  patc el em ent  with  var ia ble  s ub st rate  hei gh ts  we re  sim ulate d.   F igure  sho ws  the  re flect ion   lo ss  c urves  of   the  pa tc el e m ent  as  the  substrat heig ht  is  incre ased  f ro m   0. to  2.3 m m fr e que ncy  dri ft  of  1. 34  G Hz  ca be   seen   as  t he  s ub st rate  he ig ht  is  incr eased   f ro m   0.8  to   2.3 m m More ov e t he  r eflect ion  l os s a lso  decr eases  s ign ific a ntly  w it h from   - 14.5 to   - 3.37 dB.         e     Figure  4. Ef fec t of substrat he igh ov e t he r eflect ion   loss fo S s ub strat e m at eria l     Figure  5. Ef fec t of substrat he igh ov e t he  ref le ct io los for  S s ubstrat e m a te rial       In   t he  de sig of  the  ref le ct ar r ay   anten nas  wide  phase  ra ng co ver a ge  of   360  de gr ee  is  desire d.  A   wide  phase  ra ng c ov e ra ge  is  req ui red   in  order   to  a void   the  ph ase  e rror ca us e du to  the  fabrica ti on  tolerances  a nd  et ching li m it ati on s .   Figure  s how   the  re flect ion  ph a se  res ults  of  f our  dif fer e nt   su bs trat heig hts  f ro m   0.8    2.3 m m .   The  re flect ion   ph a ses  ha ve  be en  sim ulate fo bo t ty pes  of  pro posed  sub strat m at erial s   and   t he  analy s is  has  been  car ried   out  f or  X - band   operati on.   Fi gure  sho ws  the  re flect ion  ph a se  c urves   f or  S s ubstrat e.  T he   gr a die nt  of   t he   ref le ct io phase  c urves  de creases  from   0.58  to  0.09   deg /M Hz  as  t he  s ub st rate  he igh is   increase f ro m   0.8  to  2.30   m m Moreove it   can  be  see from   the  ran ge   of   th phase  curves  that  with  the   increase  i the   su bst rate  heig ht   the  phase  ra nge  is  sac rificed Th phase   ra ng e   re duces  from   30 to  125  deg  as  the substrate  th ic kn ess is inc re ased fro m  0 .8  t 2.3 m m .  Si m il ar tren wa s n otice i the  case o S sub strat m at erial   Figu r 7   in  w hic the  re flect ion   phase  ra nge  de creases  f ro m   29 t 19 de wh e n   the  s ub strat heig ht  is  i ncr e ased  from   0. t 2.30  m m Table  pr ese nts  com par iso of  im po rtant  pa ram et ers  on  s ub st rate  heig ht an al ysi s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Ref le ct ion  ph ase  an alysis of r ef le ct ar ra ante nna b as e d on  paper  substr ate  m aterials   ( H .  I  M alik )   769         Figure  6. Ef fec t of substrat he igh on the  r e f le ct ion   ph a se  of   S1 s ubstrat e m at eria l     Figure  7. Ef fec t of  substrat he igh var ia ti on  on the  ref le ct io n ph as e of S s ubstra te   m at erial       Table  presen ts  detai le sum m ary  of   the  e ff ect   of   s ubstra te   heig ht  on  sc at te ring   par am et ers.   It  ca be  see that  th increase  i t he  s ub st rate  he igh inc reases  t he  band width   of   t he  el em ent.  The  10%  bandw i dt is  def ine by  m ov ing   10  above  th m axi m u m   ref le ct ion   loss  le vel.  T he  sim ulate com par ison   de pi ct that  band width  can   be  i ncr ease f ro m   144  t 790  MHz   as  t he  su bst rate  heig ht   is  increase f ro m   0.8  to   2.3 m m   for  S substr a te Si m il arly   t he  ba ndwi dth   for  S substra te   al so   increas es  from   22 t 98 MHz,  by   th e   increasin the  su bst rate  hei ght  from   0. to   2.30   m m This  increase  i the  ba ndwi dth   com es  at   the  c os of   ref le ct io phas range.  S tr ade - off  is  to  be   m ade  in  the  de sign   of   ref le ct arr ay   bet ween   the  phase  ra nge  and  band width t a cqu i re fr uitfu resu lt s.       Table  2 . E ffec t o S ubstrat H ei gh Ov e t he  Scat te ring Pa ra m et ers   Su b strate S1   ( m m )   f r   GHz   RL   dB   Δf   MHz   ∆Փ   Deg   FOM   Deg /MHz   0 .80   9 .40   - 1 7 .9   144   305   0 .58   1 .40   8 .86   - 7 .20   488   241   0 .16   1 .80   8 .52   - 5 .19   664   141   0 .12   2 .30   8 .11   - 3 .90   790   125   0 .09               Su b strate S2   f r   RL   Δf   ∆Փ   FOM   0 .8   1 0 .84   - 1 4 .5   224   292   0 .34   1 .40   1 0 .30   - 6 .31   609   254   0 .13   1 .80   9 .92   - 4 .53   815   227   0 .09   2 .30   9 .50   - 3 .37   982   190   0 .07       In   orde to   ana ly ze  the  ref le ct ion   phase  gr a di ent  of  phase  c urves  Fig ur e   of   Me rit  (FO M)  has   bee def i ned f or co m par ison . T he   FO M i s stat e d as:      =       Wh e re  ∆φ   the   sta ti ph ase  is  range  of  the  ph a se  cu rv a nd   is  the  frequ e ncy  cha ng durin the   li near   reg i on   of  sta ti ph ase.  It  can  be  seen  that  increase  in  substrat hei gh f ro m   0. to  2.3 m m   res ults  in  decr ease  of   F O fr om   0. 58   t 0.0 for  S1   s ub st rate.  F O of   0.58   a nd   0.34   deg MHz   was  achieve  f or   S and   S substr at m a te rial   re sp ect ively   at   0.8  m m   su bs trat thickness.   This  shows  th at   S1   ty pe  su bs trat e   m at erial   will   o ff e rs  an  el em e nt  desi gn   m or e   vu l ner a ble  to  fabrica ti on   tole ran ce  a nd  phas error c om par ed  t S2  s ubstrat e t ha t offer  a lo wer FOM.       4.   FABRI C A TI ON A ND ME ASURE MEN TS   In   order   t val idate   pap e s ub st rate  m a te rial   ref le ct arr ay   anten nas.   Un it   cel of   rectan gu la patch  el e m ents  wer fab ricat ed  on  bo th  S an S2   substrat m at erial s.  In   order   to  ob ta i bette co nd uctivit perform ance  70  μm   adhesi ve   thick   co pper   ta pe  wa us e for  the   fa bri cat ion   of  patch  el e m ents.  T he  c oppe ta pe  offe rs  t he   co nductivit of   bulk  c oppe r   i.e.  5.8  x107  S/ m The  el em ents  we re  te ste f or  the   scat te rin Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   1 3 , N o.   2 Fe bru ary  201 9   :   7 6 6     7 72   770   par am et ers  us ing   ta per e open  e nd e X - ba nd   wav e guide The  pe rf ect   el ect ric  and   m a gn et ic   boun dari es  of   the  wav e guide   reali se  the  eff ect   of   an  infi ni te   arr ay   of   refl ect arr ay   el e m ents  [13] Mul ti ple  el e m ents  wer fabrica te t e ns ure  re peatabi li ty  o the  res ults.   Figure  sho w the  fa br ic at e sam ples  an the  m easur em ent  set up.   Fi gure  8( a a nd  8(b)  sho t he   fabrica te re ct angular  patc el e m ents  on   S1   an S2   subst rates  resp ect iv el y.  Figu re  8(c sh ows  the  ap ertur of   the  wa ve gu i de   si m ulator  w he re  the  el em e nts  are  place for  m easur e m ents.  The  ty pical   X - ba nd  Ag il ent  adopter  at ta che to  the  ta per e wa veguide  ha been   s how in  Figu re  8(d).  The  com plete   m easur em ent  set up   of   the  ref le ct ar ray  has  bee s how in  Fig ure  8( e)  w her th wav e gu i de  is  at ta ched   to  ve ct or   net wor analy ze r   and the elem ents w ere  p la ce d i the  wa vegui de  a per t ur f or   scat te ring   pa ra m et er  m easur e m ents.           Fig ure  8. Me as ur em ent setu p (a) S2  sam ple ( b) S1 sam ple (c ) Ap e rtu re  of   X - ba nd w a ve guide  sim ulator  (d)  An X - ba nd a da pter fo r wa veguide (e)  Com plete   m easur em e nt setu p wit h V NA att ached t o wa veguide   si m ulator       5.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS   com par iso between   m ea su re d   an sim ulate res ults  has  bee pres ented  f or   the  validat io of   pro po se pa pe s ubstrat m a te rial Re flect ion  phase   an loss  wer e   m ea su re f or  each   of  the   re flect arr a y   el e m ents.  Figure  an Fig ure  10   sho the  com par ison   be tween  m easur ed  an sim ulated   res u lt s.  sum m ary  on   c om par iso betwee m ea su re a nd   sim ulate res ults  is  ta bu la te in   Table  3.   As  sh ow in  Ta bl 3,   su bst rates  S a nd  S a re  s hown  to  offe 340  a nd  29 M H m easur ed  10 ba ndwi dth   r especti vely M or e over   the  m easur ed   ph a se  range  f or  bo t t he  s u bst rate  m at erials  is  310  a nd  294  de res pect ively The   m e asur ph a se r a nge is  ob s er ved to  be greater  tha si m ula te ra ng e   du e  to  i ncr eas e  in  lo ss  for  m e asur e d res ults.             Figure  9.   Com par is on b et wee m easur ed  and  si m ulate ref le ct ion  lo ss c urv es for  p a per s ubstrat es     Figure  10.   C om par ison   betw een m easur ed   and  si m ulate res ults for S1  an d S s ubstrat es         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Ref le ct ion  ph ase  an alysis of r ef le ct ar ra ante nna b as e d on  paper  substr ate  m aterials   ( H .  I  M alik )   771   Table  3 . C om par iso n betwee Me asu red  an Si m ulate Re s ults   Mater i al   f r   GHz   RL   dB   f   MHz   Փ   d eg   FOM   d eg /MHz   S1       Si m u lated   9 .96   - 7 .17   580   275   0 .07   Measu red   9 .51   - 9 .60   340   310   0 .12         S2       Si m u lated   1 0 .18   - 4 .41   680   220   0 .14   Measu red   9 .68   - 8 .85   290   294   0 .24       The  res ults  show in  Ta ble  dem on strat dev ia ti on  of  resona nce  f requen cy   f or  both   the  desig ns  fabrica te on  S1   an S sub strat es.  In   t he  case  of   bo t the  substrat es  t he  de viati on   is   5%  of  the  sim ula te resona nce.  T his  ano m al m i gh be  due  to  i m pr eci se  f ab r ic at ion   process More ov e th resu lt de pic te in  Table  s how  that  the  m easur ed  ref le ct io ph a se  sho ws  a   good  phase  r ang al ong  with  an  ef fici ent   10 %   band width.  T he   FO val ues   cal culat ed  f or  the  m easur ed  and   sim ulate resu lt s how  a   good  ag reem e nt.  S su bst rate  sho w an  F OM  of  0.12   w hile  S2  su bst rate  sho ws  an  FO of  0.2 4.   T his  s hows  t hat  the  a nten na  fabrica te ove S s ubstrat m at erial   will   be  twic m or vu l ner a ble  to   ph a se  e rror s   c ause by  fa br i cat ion  lim it at ion s,  as  com par ed  to   S1   substrat e   m at erial .   The  propose substrat m at eri al pr ese nt  ex cel le nt  m easur ed ba ndwidths com pared to  c onve ntion al  m at erial s.  H owe ver  in or der  to  al lo th e long term  o per at i on   of   pap e s ub s trat m at erial   unde ha rsh   e nv i ronm ental   conditi ons,  pr op e la m inati o ns   an s hieldi ng   or  radom es  m us be  us ed E ff ect of  thin   tra ns pa ren la m inati on   on   m ic ro stri patch  a nten na   has  bee a na ly zed   in li te ratur e   [ 14] . T hin   poly thene  la m inati on s do no t  af fect  the r a diati o n c har act erist ic of m ic ro strip a nt enn a.       6.   CONCL US I O N     This  w ork  pr e s ents  no vel  sol ution   t intrin sic   narrow b an dw i dth  p r oble m   of   m ic ro strip  re flect arr a y   anten na.   T w dif fer e ntly   com po sed  orga nic  substrat m at erial   based  on  recyc le m at erial hav e   bee p r opos e a nd  analy zed  for  t heir  el ect ric  pa ram et ers  and   dissipati on  fac tors.  Th pr opos e m at erial s   show   diele ct ric  pe r m itti viti es  of   1.68  an 1.7 with  l os s   ta ng e nts  of  0.0 72  an 0.0 82.   Detai le a nal ysi of  rectan gu la m i cro st rip  patche on  bo t s ub s trat m a te rial s   with  var ia ble  su bst rate  hei ghts  ha bee c arr ie ou t,  m on it or i ng  the  phase,  re flect ion   loss ba ndwidt an FO of  the  sc at te ring   pa ram et ers.   The  sim ulate resu lt s how   t hat  the   re flect ion  phase   ra nge  a nd  the   de fine F OM  i nc reases  with   the  decr ea s ed   in  t he  su bst rate  heig ht Me asur e re su lt dem on str at br oa db a nd  fr e quency  be hav i or   f or  both   su bs t rate  m at e rial s.  The  m easur ed sa m ples sh ow   band widths o 340  an d 290 M Hz  with lo phase g ra dients  of   0.12  a nd   0.2 de g/  MHz.  T hu off erin excell ent   band wi dth   fig ur es  t overc om the  nar r ow  band width   iss ue   of   m ic ro strip   patch   ref le ct ar ray ant enn a .       ACKN OWLE DGE MENTS   The  w ork  was fu nded  by GPP S G ra nt ( V OT 466) and  RAC E G ra nt ( V OT 1119)  awa r ded b y M inist ry   of H i gh e E du cat ion  Mal ay sia .       REFERE NCE S   [1]   S.  D.  Ta rgonsk i,   D.  M.  Pozar ,   and  H.  D.  S y rigos ,   Anal y s is  and  design  of  m il li m et er  wave   m ic rostri p   ref lectarra y s, ”  I EE E   Antenna s   a nd  Propaga t ion S oci ety   Inte rn ati onal   S y m posium .   1995   Digest, v ol.   1 ,   pp .   578 58 1.   [2]   G.  Kum ar  and   K.  P.   Ra y ,   Broadb and  m ic rostrip   a nte nnas.   Arte ch Hous e,   2003.   [3]   J.  a.   Enc in ar,   Design  of  dual   fre quency   ref l e ct arr a y   using  m ic rostrip  stake p at chs  of  var ia b les   size , ”  Elec tron .   Le tt., vol .   32 ,   no .   12 ,   pp .   1049 1 050,   1996 .   [4]   A.  Sabban,   new  broa dband  stac ked  two - layer  m ic rostrip  an t enna , ”  i 1983  Antenna and  Pr opaga t ion  Soci e t y   Inte rna ti ona S ym posium ,   vol.   2 1,   pp .   63 66 .   [5]   J.  A.  En ci nar   et  al . ,   Dual - Pola riz a ti on  Re flectarra y   in  Ku - band   Based  on  Two   Lay ers  of   Dip ole - Arra y for   a   Tra nsm it - Recei v Satellite  Ant en na  with  South  A m eri ca Cov erage ,   2017  11th  Eur.   Conf .   Ante nnas  Propag. ,   pp .   80 83,   Mar .   201 7.   [6]   J.  H.  Yoon,  Y .   J.  Yoon,  W .   Le e ,   and   J.  So,   Square   Ring  El ement   Reflec t arr a y W it Im prove Radiat io Chara c te rist ic b y   R educ ing   Reflec t ion  Phase  Se nsiti vity , ”  I EEE  Tra ns.  Ant enna s   Propag. ,   v o l.   63 ,   no.   2 ,   pp .   814 818,   Feb .   2015 .   [7]   M.  Bozzi,   S.  G ermani ,   and  L.  Perre grini,  Perf orm anc compari son  of  diff ere n elem ent   shap e used  in  pr int e ref lectarra y s, ”  I EE E   Antenna s   W ire l. Propag. Lett., vol .   2,   no.   1,   pp.   219 222,   20 03.   [8]   H.  Raj agop al a n   and  Y.  Rahmat - Sam ii ,   Refle ct arr a y   antenna s:  An  int uit iv e   expl an at ion  of   ref lecti on  ph ase   beha vior ,   in 20 11  XX Xth  URS Gene r al   As sem bl y   and   Sci ent if i S y m posium ,   2 011,   pp .   1 4.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a J  E le c Eng &  Co m Sci,   Vo l.   1 3 , N o.   2 Fe bru ary  201 9   :   7 6 6     7 72   772   [9]   S.  H.  Yus op,   N .   Misran,   M.  T.  Islam,  and  M.  Y.  Ism ai l,   Ana l y sis  of  conc en t ric   split   ring  square   ref l ec t arr a el ement  for  b an dwidth  enha n cem ent , ”  in  2009  Inte rna ti ona Co nfe ren c on  Spa ce   Sci enc and  Com m unic at ion,   Ico nSpace  -   Pro ce ed ings,  2009 ,   pp.   62 66 .   [10]   R.   Deng,   S.  Xu,  and  F.  Yang,   A   high - eff icien c y   single - l a y er  dual - band  ci rcu la r l y   po la ri ze ref le c t arr a y   antenn a ,   in  2014  In te rn at i onal   S y m posium   on  Antenn as  an Propaga t ion  C onfe ren c Proc e edi ngs,  2014 ,   pp .   433 434 .   [11]   R.   Deng,   S.  Xu,  F.  Yang,   and  M.  Li ,   Single - L a yer   Dual - Band  Re fle c ta rr a y   Ant en nas  W it W ide   Freque nc y   Ratio s   and  High  Aper tu re  Eff ic i enc i es  Us ing  Phoenix  El ements,”  IE E Tr ans.   Antenn as  Propag. ,   vol .   65,   no.   2,   pp .   61 2 622,   Feb .   2017 .   [12]   H.  Rajagopalan  and  Y.  R ahmat - Sam ii ,   Loss  quant ifica ti on  for   m ic rostrip  ref lec ta rra y :   Iss ue  of  high  fields  and   cur ren ts, ” in  200 IEEE  Ant ennas   and  Propag at io Societ y   Int ern at ion al   S y m posi um ,   2008,   pp .   1 4.   [13]   J.  Stockmann  a nd  R.   Hodges,  The   use  of   wav egui de  sim ulato rs  to  m ea sure  th resona n fre qu ency   of  ku - b and   m ic rostrip  arr a ys,”   in   IE EE   Ant e nnas  and  Propag at ion   Societ y ,   AP - Inte rna t ional  S y m p osium   (Dige st),   2005,   vol .   A,  pp .   417 42 0.   [14]   M.  Kana gasa ba i   and  J.  Kizhe kk Pakkat hi ll am,  Perform anc eva luation  of  d ual   band  pap er  subs tra te   wire l es s   sensor ne tworks  ant enn ov er cur vil inear  surf ac es , ”  I ET Mic rowa ves,   Antenn as  Pr opag. ,   Jan.   2015 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.