T E L KO M NIK A , V ol . 17 No. 5,  O c tob er   20 1 9,  p p. 2 17 9 ~ 2185   IS S N:  1 69 3 - 6 93 0 accr ed ited   F irst  Gr ad e b y K em en r istekdikti,  Decr ee  No: 2 1/E/ K P T /20 18   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 7 i 5 . 12631      21 79       Rec ei v ed   M arc 8 , 2 01 9 ; R ev i s ed   A pri l  4 ,  20 1 9 A c c ep ted   Ma y  6 20 1 9   Enhan ceme nt   o bo re sig ht  rad i atio n f or    leak y   w a v e a nt e nn a   arr a y       M o w afak K .   M o h se n * 1 , M S M .   Isa 2 A A M .   Isa 3 , M K .   A b d u lham ee d 4   M o t h ana L .   A t t iah 5 ,   A h me d   M .   Din ar 6   1 - 6 Cen tr e  f o r T e l e c o m m u n i c a ti o n  Re s e a rc h  a n d  I n n o v a ti o n  ( CeT RI),    Fa c u l ty  o El e c tr o n i c  a n d  Co m p u te r En g i n e e ri n g  (F KEKK),    Uni v e rs i t i  T e k n i k a l  M a l a y s i a  M e l a k a  (UT e M ),  M a l a y s i a     1 ,5 M i n i s try  o Hig h e r Ed u c a ti o n  a n d  S c i e n ti f i c  Re s e a r c h ,   Uni v e rs i ty  o f  Ke rb a l a Ira q   * Corre s p o n d i n g  a u th o r,  e - m a i l :   m o w a fa k . k .m @ g m a i l . c o m 1 ,   s a a ri @ut e m .e d u . m y 2         Ab strac t      An   a rra y   o h a l f - wid th   m i c ro s tri p   l e a k y - wa v e   a n te n n a s   (H W - M L W A s o two   u n i f o rm   e l e m e n t s   was   d e s i g n e d   to   o b ta i n   m a x i m u m   b o re s i g h ra d i a t i o n Ac h i e v e   th i s two   u n i fo rm   o H W - M L W A s   a re   p l a c e d   a 1 8 0   a n d   fe d   b y   a   p r o b e   l o c a t e d   a th e   c e n te b e twe e n   th e   e l e m e n t s two   u n i f o rm s   o H W - M L W As ,   l o a d e d   te rm i n a te d   b y   5 0 Ω  l u m p e d   e l e m e n t Two   b e a m s   f ro m   two   b ra n c h e s   i n d i v i d u a l   m e rg e   to   fo rm     th e   re s u l ta n d i r e c t i v e   b e a m Th e   s i m u l a ti o n   re p r e s e n ts   t h e   s u s c e p t i b i l i t y   o th e   p ro p o s e d   a rra y   o u n i fo rm     HW - M L W A s   to   th e   ra d i a t i o n   b ro a d s i d e   d i re c ti o n   e ff e c t i v e l y Th e   p re d i c b a n d wid t h   m a tc h e d   o th e   a rra y   i s   5 8 2   M H z   (4 .1 8 4 .7 6   G H z ).  Th e   d i re c ti o n   o i t s   m a i n   b e a m   i n   b o re s i g h h a p p e n s   o v e a   wid e   1 3 % ,   re l a ti v e l y   (4 . 1 8 - 4 . 7 6   G H z b a n d Th e   p ro p o s e d   p e a k   g a i n   a t h e   b o r e s i g h d i re c ti o n   o th e   a rr a y     i s   9 . 9 1  d B i .     Key w ords b e a m  s te e ri n g c o n tro l   c e l l d o u b l e  g a p H W - L W A a rra y ,  L W       Copy righ ©  2 0 1 9   Uni v e rsi t a s  Ahm a D a hl a n.  All  rig ht s  r e s e rve d .       1.  Int r o d u ctio n   Le ak y   w a v e   an t en n as   ( L W A s )   are  c l as s   of   t r av e l i ng - w a v an t en n as   (T - W A )   c ha r ac teri z ed   b y   wav propa ga t i ng   al o ng   s tr uc ture  tha i s   l on c om pa r ed   w i th     the   wav el en gt h.  T he y   ar v er y   s i m i l ar  to  s urf ac e - w a v e   an t en na s   [1 ] L i k m os T - W A ,     l ea k y - wa v an ten na s   are  l on i the   propa ga t i ng   di r ec ti on   an p os s es s   c r os s - s ec ti on   wi th   di m en s i on s   on   th order   of   the   w a v e l e ng th  of   op erati on A   c ha r ac ter i s ti c   f ea ture  of   the s an te nn as   i s   tha the   e l ec tr om ag ne ti c al l y   f i e l i s   ex c i ti n b y   wav w h i c i s   i nc i de nt  on     the   i nte r i or  or  on   t he   ex teri or  of   the   g ui di ng   s tr uc ture   whi c produc es   c urr e nts   t ha pr op a ga te   al o ng   i ts   l on gi t ud i na l   di r ec t i on W he tr an s m i tti n g,  the   i np u tr av el i ng   wav e,  of te f as w a v e,   progr es s es   al o ng   th gu i d an l ea k s   ou the   en erg y   of   the   s tr uc ture,  s tha o nl y   ne gl i g i b l f i el i s  l ef t a the   t erm i na ti o n e n d o f  th tr av el i ng - wav e  an te nn a   [2 - 7] .   Mi c r os tr i p   l e ak y   wa v an ten n as   ( ML W A )   ha v e   be en   c on s i de r e s i nc t he   l at es   19 70 s   [ 8]   a l s o,  s p i l l a ge   f r om   hi gh er  ord er  m od es   of  l i ne s   m i c r os tr i was   c l arif i ed   i de t ai l   i n     the   m i d - 19 8 0s   [9] M i c r os tr i l ea k y   w a v e   an t en na s   ( ML W A s )   are  al l urin b ec au s of   the i r   pl an ar   i s   l o w   pr of i l arr a ng em en t,  th s i m pl i c i t y   of   f ab r i c ati on a nd   i nb orn  p i l l ar  ex am i ni ng     c ap ac i t i es   [ 10 ] .   T he   f un da m en tal   m od of   h i gh er  ord er  f or  a   m i c r os tr i l i n d oe s   no t   r ad i at i o as   the   e l ec tr i c   f i el i s   u ne q ui v oc al l y   j oi ne be t wee th groun an the   m i c r os tr i p,  ho w e v er  s om e   hi g he r   r eq u es m od es   r ad i ati o as   l ea k y   wav es B y   u s i ng   c o nd uc t i ng   v i as   arr a y   as   w e l l   al o ng   wi th   an   e dg e   of   th m i c r os tr i l i ne   i n   ord er  t m ak an   e l ec tr i c   f i e l d   n ul l   a t he   e dg e,   th i s   wa y   l ea the   m i c r os tr i   l i ne   t wor k   i the   1 st   hi gh er - o r de r   m od e,  de s i gn i ng   th i s   w a y   i s   c al l ed     HW - ML W A s   [11 ,   12] M uc r es ea r c ha s   be en   d i r ec ted   on   ML W A s   [2 13] T he   m ai be a m   di r ec ti on   of  th e M L W A  i s  gi v en  b y   [1 4] :     ( ) =  1 ( ) 0 ( )                 ( 1)     where  k o   i s   t he   f r ee - s pa c e   wav e,  β   i s   the   c o ns tan p ha s nu m be r an θ( f)   i s   t he   an gl f r o m     the   pe r pe n di c u l ar  di r ec ti o of   bo r es i gh t In  th i s   s tat e,  t he   bo r es i gh i s   th di r ec t i on   t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 5,  O c tob er 20 19 :   21 7 9 - 21 85   2180   the   s ub s tr ate   p l a ne T he   di r ec ti on   of   m ai be am   de pe n de n on   th ph as c on s tan β   and    the   f orm al   be am   w i dth   de p en de nt  o t he   a tte n ua t i o c on s tan [ 15 ] .   T he   m ai be am   o f   un i f or m   L W A s   ha s   be en   t he   s te eri ng   be t w ee n ea r   en df i r di r ec ti on   at  h i gh er  f r eq ue nc i es   an s te ered   ne ar  b ores i g ht  d i r ec ti on   at  l o w er  f r eq ue nc i es   w h ere  b o r es i gh t,   i n   th i s   c as e,  i s   t he   pe r pe nd i c u l ar  di r ec ti on   to  t he   arr a y   pl an e.  B t ha as   i m a y ,   i h as   be en   d i s c ov ered  am a z i ng l y   ha r to  ac c o m pl i s a   bo r es i gh m ai be am   f r o m   un i f orm   L W A s   Cons eq ue nt l y   th i s   c on s tr ai n of   un i f orm   L W A s   to  r ad i at i on   to w ards   bo r es i gh t   ha s   pu l l e i en th us i as m   f r o m   th ex p l orat i on   group  [ 16 ] .   A as s ortm en of   r es ea r c ha s   b ee l ed   t i nf l ue n c the   l e ak y   wav to   r ad i ate   a t     the   bo r es i gh d i r ec ti on T he   an te nn h as   du a l   be am   m ad ou of   s ol i tar y   m i c r os tr i l i ne   wi th   the   c op l an ar  w a v eg ui de   ( CP W )   no uris at  t he   f oc al   p oi n of   the   m i c r os tr i an te nn was   propos e i t he   l ate   19 9 0s   [17] T hi s   t y p of   an t en n a   c an   de l i v er  bo r es i gh the   m ai be am   at     the   l o w   f r eq u en c y   wi th  n a r r ow   be am w i dth   i th p l an of   the   el ev ati on   an d   w i de   be am w i dth   i n   the   a z i m uth   pl an e.  A h i g f r eq ue nc i es i ge ts   d ou b l be am   an ten na   on at  the   f or w ard  di r ec ti on   an d   an oth er  be a m   i s   ba c k w ard  di r ec ti on .   T wo  s tr ai gh t l y   en r a ptu r e f ul l - w i dth   L W A s ,   ea c f ee d   at   th t wo  c l os ures are   pu t   orth og o na l   t ea c h   ot he r   i n   the   m i dd l e,  to   c r ea te   a   c i r c ul arl y   c ap t i v ate b ores i gh p ol ar i z ed   [ 18 ] A   s p i r al   arr a y   ex h i b i m ad ou of   ei gh s u bs tr ate   i nte grate wav eg ui d es   ( S I W s )   on   a   s o l i t ar y   s ub s tr ate   was   s h o w n   to   d el i v er  r a d i ati on     bo r es i g ht  [ 19 ] O pe r at i on a l   at  di r ec t i on   broa ds i d h ea d i ng   i s   g ott e b y   t he   s o - k no wn  p art  c on di t i o n,  ha p pe n i n w h e th l ea k y   m od s ta ge   an d   s pi l l ag c on s t an ts   are  e qu i v a l e nt    ( β /k o = α /k o )   an th ML W A   i s   s y m m etri c al l y   en c o ura ge [2 0] c i r c u i m od el   of   L W A   tha i s   r el ate to  t he   m od el   of   th Me n z e l   H W - ML W A   i F i gu r 1   ( a) D i el ec tr i c - f i l l e d   pa r al l e l   pl ate   wav eg u i de   c an   b m od el l e as   a   of   ad m i s s i on   Y 01   e n de d   at   o ne   en b y   a   s ho r t   c i r c ui an d   th oth er  en b y   ad m i s s i on   Y t ,   s ee   F i gu r 1   ( b) T he   E   n ul l   prod uc ed   i the   E H m od b y   v i as   i s   r ep r es en te d b y  a   i n du c ta nc e o r  s ho r t c i r c u i t . T he  trans v ers e res on an c e r e l at i v [ 2 1] .      ( ) .  ( ) = 1                 ( 2)     T he   r ef l ec ti on   c o ef f i c i en Г   du e   to   the   ad m i s s i on   of   the   e dg e   of   the   m i c r os tr i pa tc h   an te nn Y t   i s   un i t y   wi th  a   ph as s hi f P Ref err i n t F i gu r e   1   ( b) at  po i nt  y   y a   j us t o     the  r i gh of   Y t        ( ) =                  ( 3)      ( ) = 2  / 2               ( 4)     where  k = β - j α  i s   the   c om pl ex   w a v e   nu m be r   i the   s ub s tr ate   a nd   i s   th wi dt of   the   s tr uc ture.    In   ( 4) bec om es :     (  ) = 1                   ( 5)      = ±            z =1, 2,3 ……               ( 6)     z = 1   f or EH1  m od e :           ( a)   ( b)     F i gu r 1.  M en z e l   c i r c ui t  m o de l :     ( a)  Cr os s - s ec ti on s  of  Me n z el  of  H W - ML W A   ( b) equ i v a l en t c i r c ui t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       E nh an c em en of  b ores i g ht  r ad i at i o n f or  l ea k y  wav e    ( Mo waf ak  K   Mo hs e n )   2181   T hi s   pa pe r   pres en ts   a   no v e l   d es i g of   a un i f or m   H W - ML W A s   arr a y   c l us ter   m ad e   un c om m on l y   to  ac qu i r e   bo r es i gh r a di ati on   o v er  w i de   ba nd wi dt h.  T w o   H W - ML W A s   el em en ts   are  s et  at  18 0 °  d i s pl ac em e nts   an g ul ar  us ed   t c r ea te  the   arr a y   a nd   i i s   f ed   b y   a   s ol i t ar y   pr ob e   at  th e c en t er bet wee t w o  c om po ne nts       2.  A n t enn a Con f igu r atio n   T he   propos ed   u ni f orm   arr a y   H W - ML W A s   i s   s ho w i F i gu r e s   2   ( a)   a nd   ( b )   r ep r e s en ts   the  t op   v i e w an d   f ed   po i nt   wi th   m atc hi ng   l oa d,   r es pe c ti v e l y .   T w H W - ML W A s   el em en ts   are   de s i g ne d   wi th   18   an gu l ar T he   e nti r e   s tr uc ture   i s   on   s ol i tar y   l a y er   s ub s tr ate   R og ers   RT 58 8 0   the   an tan δ= 0.0 00 9 di el ec tr i c   c on s tan εr = 2.2 wi t he i gh of   s ub s tr ate   ( h)  of   1.5 75   m m .     T he   w i dt ( W )   an l e ng th   ( L)  of   the   s ub s tr ate   are  ( 3.2 34 λ 0)  2 31   m m ( 0.6 58   λ 0)  47   mm  r es pe c ti v el y   w h ere  λ i s   th f r ee   s pa c wav el en gt c al c ul ati ng   a 4.2   G H z T he   wi dt ( wp)   an d   l en gth   ( l p)   of   th r a di ati ng   el em en i s   ( 1. 54   λ 0)  1 10   m m   an ( 0. 15 0)   1 1.2   m m r es pe c ti v e l y T he   wi dt ( w f )   an l e ng t ( l f )   of   th r a di a ti n el e m en en are  ( 0.0 . 07 7   λ 0 )   5.5   m m   an d     ( 0.0 75   λ 0)  5.4   m m r es pe c ti v el y   as   s ho wn  i n   F i gu r e   3   ( a) T he   s am di m en s i on s   f ee de r   i s   us ed   f or  the   ou t pu t   po r ts   of   th a nte n na T he   oth er  ou t pu p orts   of   t he   L W A s   are  term i na te b y   us i ng   50 Ω  l um pe el em en l oa ds   as   r ep r es en ted   i F i gu r 3   ( b ) A   ga ( S   =   0.6   m m )   i s   the   en of    the   f ee l i ne   an d   the   c en t e r   of   f i r s v i a.  T he   nu m be r   o f   tot al   v i as   i s   7 v i as   i ea c el em en to  c on ne c be t ween   th grou nd   an d   r ad i at i on   e l em en ts T he   m eta l i z ed   v i a   h ol es   di am ete r   an d     di s tan c e  be t wee n t w o  v i as   ad j ac en t c a n b e  c al c u l at ed   us i ng   the   de s i gn  r u l es  f r om   ( 7)     > 0 . 2 0   ,   / 0 . 5                   ( 7)     w he r v i h ol di am ete r λ f r ee   s pa c wav el e n gth   a nd   P   i s   th d i s tan c e   be t w e en   t wo  ad j a c en v i as R ef err i ng   t o   ( 7),  the   di am ete r   of   al l   v i as   i s   0.8   m m   an the   d i s tan c be t ween   t wo  ad j ac en v i as P   i s   1. m m ,   the   r a di us   of   probe  f ee d,  R f   i s   0. 64   m m   i s   us ed   to  f e ed   th arr a y   at  the   c e nte r .   T hi s   l um pe el em en l oa d i n a o utp ut   po r ts   i order   to  pre v en the   r ef l ec te   wav es   [22 ,  23 ] .         ( a)       ( b)     F i gu r 2.  P r op os e d H W - ML W A  arr a y :  ( a)  t op   v i e w  ( b)  f eed  po i nt   a nd  m atc hi ng  l o a d         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 5,  O c tob er 20 19 :   21 7 9 - 21 85   2182   3.  A n t enn a Op t imiz atio n   F or  pl a nn i ng   of   the   de s i gn   f or  the   arr a y   h al f   H W - ML W A   ex h i bi the   op t i m u m   es ti m ati on   of   ev er y   p aram ete r   f or  ma tc hi n arr a y   an te nn w i t al l   el em en ts   at  the   r an ge   f r eq ue nc y pa r am etri c   ex am i na ti on s   wer do ne   uti l i z i ng   CS T   Mi c r owav S tud i o.   T he   v ar i at i on   of   s ub s tr ate   m ate r i al   wi t the   r ef l ec t i on   c oe f f i c i en tha s ho w s   i F i gu r 3   T he   d i e l ec tr i c   c on s tan s tea d y   a hi g he r   f r eq ue nc y   l am i na tes   of   Roge r s   RT 58 80   i s   t he   l o w es of   al l   i tem s   of   s ub s tr ate s an l o w   di e l ec tr i c   m i s f ortune   i nf l ue nc es   the m   to  ap pr op r i a te   f or  hi gh   f r eq ue nc y / wi de   ba nd   ap p l i c at i o ns   where s c att erin g a nd  m i s f o r tun es  s ho ul d b e l i m i ted A   c ha r ac teri s ti c  f ea t ure of  th e s e a nt en n as  i s   tha t he   el ec tr om ag ne t i c al l y   f i el i s   ex c i ti n b y   a   w a v whi c i s   i nc i de nt  o th i n teri or  or  on     the   ex teri or  of   t he   gu i d i ng   s tr uc ture   whi c h   pro du c es   c urr en ts   th at   prop ag ate   al on g   i ts   l on gi t ud i na l   d i r ec ti on .   l e ak y   w a v m od es   pro pa g ati on   en erg y   al o ng   the   l on g i tu di na l   be arin i n   the   d i e l ec tr i c   s ub s tr at e,  wi th  j us th m i s f ortune s   a nd   to  be   i de nti f i e w i t t he   m ate r i al s .     the   r ad i at i on   p att er w he n   us ed   F R4  s ub s tr ate   i s   v e r y   s m al l   v a l u an ha v t wo  be am   w i dth   be c au s e t he  m i s m atc hi ng   b et w ee n p atc h l ea k y   w a v a nte n na  a nd  FR - 4  s ub s tr ate .   T he   v aria ti o l en gth   of   the   s ub s tr at wi th  t he   r ef l ec ti on   c oe f f i c i en t ha s h o w s   i n     F i gu r e   4 .   T he   op t i m u m   v al u of   th l en gth   of   the   s ub s tr ate   i s   λ o/4   at   op era ti on   f r eq ue nc y     4.2   G H z be c a us th s u bs tr ate   ed ge   i s   ef f ec ted   of   the   an te nn pe r f or m an c b y   un want e r es ul of   c r os s   po l ari z ati on   w h en   c ho os the   l en gth   qu arter   of   w a v e l en gth   f r om   the   l owes f r eq ue nc y   t ha t   i s   l ea t n ot  i nte r f ere  th i ntri ns i c   p at tern  of   th arr a y   an te nn a T he   an ten na   i s   f ee di ng   o on e   e nd   an t he   oth er   s i d of   en d   of   t h pro po s ed   a nte nn a   i s   ter m i na ted   b y   l um pe el em en m atc hi ng   l oa 50 Ω  l oa to  s up pre s s   an y   r ef l ec ted   wav an i m prov em en t   m atc hi ng   i m pe da nc e,  s e e   F i gu r e   5 A s   s ho w s   i t he   f i gu r e th e   r ef l ec ti on   c oe f f i c i en w i th  m atc hi ng   l oa an wi tho ut  m atc hi ng   l oa d,  thi s   v a r i ati on   of   r ef l ec ti o c oe f f i c i en wi th  t he   i m pe da nc e m atc hi ng   l oa d d ep en de n t o f  ( 8)   [24 ,  25 ]     = +                   ( 8)     where Г  i s  th e ref l ec ti on  c o ef f i c i en t,  Z S   i s  t he   i m pe da n c e s ou r c e,  an Z L   i s  th i m pe da nc e l oa d .             F i gu r 3 V ari ati on  of   | S 11 |   wi th    the  s ub s tr at e m ate r i al     F i gu r 4 V ari ati on  of   | S 1 1 |   wi th  l e ng th  ( L)    of  s ub s tr ate       F i gu r e   6   r ep r es en ti n t he   v arie t y   of   l en gth   ( l p)   of   the   r ad i ati on   c om po ne nt  wi th   r ef l ec ti on   c oe f f i c i en pa r am ete r   11 It  i s   c l ea r l y   s ho w   t ha t he   arr a y   of   H W - ML W A s   s hi f to  the   l o w er  f r eq ue nc y   whe th l en gt of   the   r ad i at i o c om po ne nt   i s   i nc r ea s e,   th o pti m u m   l en gth   of   r ad i at i o e l em en i s   ( l p   =   11 . 2   m m )   at  r es on a nc f r eq ue nc y   4.2   G H z F i g ure   7   r ep r es en ts     the   v ari ati on   of   r ef l ec ti on   c oe f f i c i en wi th  ( l f )   l en g th  of   f ee p oi n t,  t he   op t i m u m   l en gt of   f ee   po i nt  i s  ( l f   =   5.5   m m ) .   F i gu r e   8   s ho th at  the   r ef l e c ti on   c oe f f i c i en ( S 11 )   wi th   ga p   S ,   a nd   c ho s e   three   v a l ue s   of  S S a nd   S 2,  S 1   =   2.1   m m   w he r em ov th f i r s v i an S 2   =   3.1   m m   w he r em ov v i as   a n   ap pro pria t S   i s   r eq ui r e be t w e en   the   e nd   of   the   f e ed   l i ne   an t he   c e nte r   of   f i r s v i t f orc   the   wav to war t he   m i c r os tr i ed g es as   wel l   as   to  i m prov i m pe da nc m atc hi ng   at     S   =   0.6   m m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       E nh an c em en of  b ores i g ht  r ad i at i o n f or  l ea k y  wav e    ( Mo waf ak  K   Mo hs e n )   2183         F i gu r 5 V ari ati on  of   | S 1 1 |   wi th    m atc hi ng   l o ad   F i gu r 6 V ari ati on  of   | S 1 1 |   wi th  ( l p) l en g th  of   r ad i at i o n e l em en t           F r e q u e n c y (G H z ) 3 . 8 4 . 0 4 . 2 4 . 4 4 . 6 4 . 8 S 11 (d B) - 3 0 - 2 5 - 2 0 - 1 5 - 1 0 -5 0 5 6 8   V i a s 6 9   V i a s 7 0   V i a s   F i gu r 7 V ari ati on  of   | S 1 1 |   wi th  ( l f )  l en gt h o f   f ee d p o i nt     F i gu r 8 V ari ati on  of   | S 1 1 |   wi th  the   ga p  ( S )   be t w e en  t he   en of  f ee d l i n e a n   the  c en ter of  f i r s t v i a       4.  Re sult s & D isc u s sion   F i gu r 9   s ho w s   th s c att erin p aram ete r s   11   of   the   arr a y It  h as   10   dB   r etu r n - l os s   wi th  t he   b an d w i dth   f r om   4.1 8   G H z   t 4.7 G H z S i nc t he   arr a y   i s   f ed   i ts   c en ter  ea c el em en of   L W A s the   t wo   be am s   of   t wo  e l em en ts   c om bi ne   t produc e   on be am   to w ard   the   b ores i g ht   di r ec ti on T he   m ai be a m   o f   the   l ea k y   w a v an t en na   i thi s   ap pro ac r a di at ed   t o w ards     the   bo r es i gh t whi c i s   g i v e b y   ( 1).  T he   arr a y   i s   c on t ai thre po r l ef an r i gh t   po r i s   l oa d ed   b y   m atc hi n l oa 50 Ω  an d   p ro b   f ed   at  i ts   c en ter  of   p r op os ed   de s i gn .   W he the   t w o   i de nt i c al   be am s   are  ad d ed   tog eth er   the   r es ul t   i s   b ores i g ht  b ea m A l l   the   a nte n na s   r a di ate   wav e s   th at  are  l i ne arl y   po l ari z e an d   the   r es ul tan be am   i s   al s l i n ea r l y   p ol ari z ed T he   arr a y   r ad i at es   to w ard  t he   bo r es i gh f r om   4.1 G H z   t 4. 5 G H z   wi t g ai gre ate r   th an   d B i B e y o nd   4. 5 G H z   th be am   s hi f t s   aw a y   f r o m   the   bo r es i gh t.  T ha i s   ha pp en e d   bec a us th ab s ol ut v al ue   of   propa ga t i on   c on s ta nt   ( β /k o )   v ar i at i on   wi th   f r eq ue nc y   a nd   c o ns eq u en t l y   s o   do es   t he   m ai be a m   di r ec ti on W he an   i nc r ea s of   fr eq ue nc y the   m ai n   be am s   s hi f ti ng   awa y   f r o m   the   bo r es i g ht   di r ec ti on W he the   v al ue   of   θ  i s   hi g h the   be a m s   d no f orm   s i ng l b ea m   on   bo r es i gh t   T he   pe ak   ga i wi th i t he   bo r es i g ht  b ea m   r ad i ati on   ba nd   i s   9. 91   d B i   an th e   ba nd wi dth   of     the   arr a y   i s   4 82   MH z   ( 4.1 8   G Hz   t 4.7 G H z ) A l tho u gh   the   r et urn  l os s   of   the   arr a y   i s   l es s   tha n     - 10   dB   b el o w   4.2 G H z   t h arr a y   s ti l l   r a di a tes   to w ar ds   the   bo r es i gh wi th  ga i greate r   t ha   d B i F i gu r e   10   r ep r es en t s   the   3D   r ad i at i o pa tt ern  of   the   an ten na   at   4. G H z .   T he   r ad i at i o ef f i c i en c y   of   the   H W - ML W A   arr a y   i s   great er  tha 86 ov er  th 3d B   ga i ba n d w i d th.   A bo v e     4.2   G H z   to tal   ef f i c i en c y   i s   m ore  tha 85 %.  Ho we v e r the   tot a l   ef f i c i en c y   i s   l o wer   at  l o wer   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO M NIK A     V ol .   17 ,  No 5,  O c tob er 20 19 :   21 7 9 - 21 85   2184   f r eq ue nc i es ;   f or  ex am pl e,  a 4. 1   G H z   an d   4. 18   G H z   i t   i s   63 %   an 5 2%,   r es pe c ti v e l y ,   d ue   to  the   po or i m pe da nc e m atc h a t t he s e f r eq ue nc i es .   F i gu r e   11   de m on s tr ate s   the   de l i be r ate   E - p l a ne   s tan d ardi z e r ad i at i on   pa tte r n     at  4. G H z .   T he   m ai be a m   de l i be r at el y   i nd i c ate s   t o war ds   bo r es i gh f r om   4.1 8   G H z   to  4.3   G H z In  thi s   H W - ML W A   arr a y r ad i at i o w a v es   are  s pe l l b ou nd   i th y - d i r ec ti on H en c ef orth,  the   re s ul tan r a di a ti n i the   bo r es i g ht  c o urs i s   po l ari z ati on   i n   ϕ = 0   di r ec t i on w he r ϕ   i s   m ea s ured  f r o m   the   x - ax i s It  c an   be   s e en   t ha the   r ad i at i o p att ern   i s   s y m m etri c al .   T hi s   i s   be c au s of   the   as y m m etr y   r ota ti on a l   ge om etri c   of   the   s tr uc ture,  the   v al ue   of   de l i b era te  s i d el o be   l e v el   i s   eq ua l   to  - 1 3 . 9   dB y e as   the   i nc r ea s i f r eq ue nc y t he   s i d l o be   l ev el   al s i nc r e as i ng   It  i s   pe r ti ne n to  tak no te  of   tha r eg ard l es s   of   the   de ba s em en of   s i de   l ob l e v e l the   r a di ati on   pa tte r n   of   t he   m ai b ea m   s ti l l   bo r es i gh t   to war ds   at  4. 5 G H z W i th  the   i nc r ea s i ng   of   f r eq ue nc y the   m ai l ob f r o m   ea c branc c on tr o l s   f ac i l i t ate s   f ar  f r o m   bo r es i gh t.  T hi s   i s   the   pu r p os e   be h i nd   the  c orr u pti on   of  s i de  l o be   l e v e l  at   hi gh er f r eq u en c y       F r e q u e n c y (G H z ) 3 . 8 4 . 0 4 . 2 4 . 4 4 . 6 4 . 8 S 11 (d B) - 4 0 - 3 5 - 3 0 - 2 5 - 2 0 - 1 5 - 1 0 -5 0 5       F i gu r 9 P r ed i c ted   r ef l ec t i o c oe f f i c i en |   S 11 |  of  th e  ha l f - wi dt h m i c r os tr i l ea k y   w a v an t en n a a r r a y         F i gu r 10.   3D R ad i ati on   pa t tern of     the  H al f - W i dth   m i c r os t r i p l e ak y     wav e a n ten na  arr a y   T h e t a   ( d e g r e e ) - 1 5 0 - 1 0 0 - 5 0 0 50 100 150 R e a l i z e d   G a i n   ( d B ) - 2 0 - 1 0 0 10     F i gu r e   11 Rad i at i o pa tte r n o f  propo s e d a nte n na   at  4. 2 GH z  ( p hi = 0)       4.  Co n clus ion   T he   tw u ni f orm   H W - ML W A s   arr a y   ha s   b ee d es i g ne to  ac hi ev to war ds   the   bo r es i gh t   r ad i at i o f or  the   m ai be a m   w i th  go o i m pe da nc m atc hi n g Un i f or m   H W - ML W A s   arr a y   us ua l l y   r ad i at at  pa r ti c u l ar  a ng l f r o m   the   bo r es i gh t,  i .e.   t he y   do   no r ad i ate   ex ac tl y   at  bo r es i gh t.     T he   c on f i gu r ati o an de s i gn i ng   of   the   pro po s e arr a y   i s   s i m pl an r e qu i r es   on l y   t wo  un i f or m     HW - ML W A s   on   s i n gl f e ed   wi th   a   s i ng l s u bs tr ate T he   m ax i m u m   ga i of   the   a r r a y   i s   9. 91   dB i   an d t he   ga i n i s   > dB i  o v er  the  b an d  4. 1 8 t o  4. 5 6 GH z .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A     IS S N: 1 69 3 - 6 93 0       E nh an c em en of  b ores i g ht  r ad i at i o n f or  l ea k y  wav e    ( Mo waf ak  K   Mo hs e n )   2185   A c kno w ledg ement s   T hi s   w ork   i s   f ul l y   s p on s ored  b y   U ni v ers i t i   T e k ni k al   Ma l a y s i M el ak ( UT eM )   P os tgra du at Z am al ah   S c h em e.  T he   au tho r s   w o ul d   al s l i k to  tha nk   Cent er  f or  Res ea r c an d   Inn o v at i o Ma na g em en ( CRIM) Ce ntre  of   E x c el l e nc e,  Un i v ers i ti   T ek ni k al   Ma l a y s i Me l ak a   ( UT eM )  f or thei r  en c ou r a ge m en t a nd  he l i n s p on s ori n g t h i s  s tud y .       Ref er en ce s   [1 ]   REC FJ  Z u c k e r.   An t e n n a  T h e o ry  Pa rt  II   ( 7 ) M c G ra w - Hil l .   1 9 6 9 .   [2 ]   M M o h s e n ,   M S M   Is a T Rah m a n M Ab d u l h a m e e d ,   AAM   Is a M SI M Z S.  Sa a t,   Nov e l   Des i g n   a n d   Im p l e m e n ta t i o n  o M I M O  An te n n a  f o L T E Ap p l i c a ti o n .   J Te l e c o m m u n El e c tro n Com p u t.   En g .   2 0 1 8 ;   1 0 (2 ):  43 4 9 .   [3 ]   AFM T   Is e rn i a L   D i   Don a to O p ti m a l   Sy n th e s i s   O Ph a s e - O n l y   Rec o n f i g u ra b l e   L i n e a Sp a r s e   Arra y s   Hav i n g   Uni f o rm - A m p l i tu d e  Ex c i ta ti o n s .   El e c tro m a g n e ti c s  Re s e a rc h .   2 0 1 2 1 2 4 :   405 423.   [4 ]   Al h e g a z i Z   Za k a ri a NA  Sh a i ri ,   Sa l l e h S   Ah m e d .   Com p a c t   U W B   f i l te r i n g - a n t e n n a   w i t h   c o n tr o l l a b l e   W L AN b a n d  re j e c t i o n  u s i n g   d e f e c te d  m i c ro s tri p  s tru c tu r e .   Rad i o e n g i n e e ri n g 2 0 1 8 2 7 ( 1 ) :   110 1 1 7 .   [5 ]   T An d re a   F ,   M o ra b i to ,   An to n i a   R.   L a g a n `a .   I s o p h o ri c   Arr a y   An te n n a s  W i t h   A   L o w   Nu m b e r   o f   Con tr o l   Po i n t s A ‘ S i z e  T a p e re d  So l u -   T i o n El e c tro m a g n e ti c s   Re s e a rc h  L e tt e r s 2 0 1 3 3 6 1 2 1 - 1 3 1 .   [6 ]   AF   M o ra b i to PG   Nic o l a c i O p ti m a l   Sy n th e s i s   o Sh a p e d   Be a m s   T h ro u g h   Con c e n tri c   Rin g   Is o p h o ri c   Sp a rs e  Arra y s IEEE  A n te n n a s  a n d   W i r e l e s s  Pr o p a g a ti o n  L e tt e rs .   2 0 1 6 .   [7 ]   M Ab d u l h a m e e d M S M   Is a IM   Ib ra h i m M SI M   Zi n Z   Z a k a ri a M M o h s i n Rev i e w   o f   Rad i a t i o n   Pa tt e rn   Con tr o l   C h a ra c te r i s t i c s   f o T h e   M i c ro s tri p   An t e n n a   Ba s e d   O n   El e c tr o m a g n e t i c   Ba n d   G a p   (EBG ).  J o u rn a l  o Te l e c o m m u n i c a ti o n El e c tro n i c  a n d  Co m p u te r En g i n e e ri n g .   2 0 1 8 10 ( 3 ):   129 1 4 0 .   [8 ]   BDR  J a c k s o n C Cal o z T  I to h .   L e a k y - Wa v e  A n te n n a s .   Pro c IEEE 2 0 1 2 1 0 0 (7 ) 2 1 9 4 - 2 2 0 6 .   [9 ]   MK   M o h s e n   e a l .   T h e   Fu n d a m e n ta l   o f   L e a k y   W a v e   An te n n a J .   Te l e c o m m u n .   El e c tro n Com p u t .   En g .   2 0 1 8 1 0 (1 ):   119 1 2 7 .   [1 0 ]   DK  Ka rm o k a r,   DN T h a l a k o t u n a KP   Es s e l l e ,   M   Hei m l i c h .   C o n tro l l i n g   t h e   b e a m   s c a n n i n g   l i m i ts   o a   m i c ro s tr i p  l e a k y - wa v e  a n te n n a .   IEEE  An te n n a s  Pro p a g So c .  AP - S I n t.  Sy m p .   2 0 1 3 1330 1331.   [1 1 ]   M M o h s e n M S M   Is a Za k a ri a AAM   Is a M Ab d u l h a m e e d El e c tro n i c a l l y   c o n tr o l l e d   ra d i a t i o n   p a tt e rn   l e a k y   w a v e   a n te n n a   a rra y   fo (C  b a n d a p p l i c a t i on.   TEL KO M NIKA  Te l e c o m m u n i c a t i o n   Com p u ti n g  E l e c tro n i c s  a n d  Co n tro l 2 0 1 9 ;   1 7 ( 2 ):  5 7 3 - 5 7 9 .   [1 2 ]   Su n Cha r a c te r i s t i c   m o d e   a n a l y s i s   o h a l f - w i d th   l e a k y - wa v e   a n te n n a s .   2 0 1 6   IEEE  M TT - In t.   Con f .   Num e r.  E l e c tro m a g n .  M u l ti p h y s i c s  M o d e l O p ti m NEM O  2 0 1 6 2 0 1 6 11 1 2 .   [1 3 ]   M M o h s e n M S M   Is a AAM   Is a Za k a ri a M Ab d u l h a m e e d Co n tro l   Rad i a ti o n   Pa tt e r n   fo Ha l f   W i d th   M i c ro s tr i p   L e a k y   W a v e   An te n n a   b y   u s i n g   PIN  Dio d e s .   In t.   J El e c tr.   Com p u t.   En g .   2 0 1 8 8 ( 5 ):   2959 2 9 6 6 .   [1 4 ]   Uc h e n d u J R   Ke l l y Su rv e y   o B e a m   Ste e ri n g   T e c h n i q u e s   Av a i l a b l e   fo r   M i l l i m e te W a v e   Ap p l i c a ti o n s .   Pro g El e c tro m a g n Re s B 2 0 1 6 ;   68 :   35 54.   [1 5 ]   Y   L i Q   X u e EKN  Y u n g Y   L o n g .   T h e   p e ri o d i c   h a l f - w i d th   m i c r o s tr i p   l e a k y - w a v e   a n te n n a   w i t h   a   b a c k w a rd  t o  f o rw a rd  s c a n n i n g   c a p a b i l i ty .   IEEE  Tra n s A n te n n a s  Pro p a g .   2 0 1 0 5 8 ( 3 ):  9 6 3 9 6 6 .   [1 6 ]   Y i n ,   Z - F ,   Zh a n g .   n o v e l   r e c o n fi g u r a b l e   ra d i a ti n g   p l a s m a   a n te n n a   a rra y   b a s e d   o n   Y a g i   a n te n n a   te c h n o l o g y .   AEU - In t.   J El e c tr o n Com m u n .   2 0 1 8 8 4 2 2 1 2 2 4 .   [1 7 ]   Dan i d e h ,   RA  Sa d e g h z a d e h .   Cpw - fe d   s l o a n t e n n a   fo m i m o   s y s te m   a p p l i c a t i o n s .   I n d i a n   J .   Sc i .   Te c h n o l .   2 0 1 3 6 ( 1 ):   3 8 7 2 3 8 7 5 .   [1 8 ]   EK - NY ,   Y L Y   L i Q   X u e .   C i rc u l a rl y - p o l a ri s e d   m i c r o s tr i p   l e a k y - w a v e   a n te n n a .   Tr a n s Ko r e a n   In s t.   El e c tr.  En g .   2 0 0 7 4 3 (1 4 ):   982 984.   [1 9 ]   AJ   M a rti n e z - Ros ,   J L   G ó m e z - T o rn e ro G   G o u s s e t i s .   Bro a d s i d e   ra d i a ti o n   fro m   ra d i a l   a rra y s   o f   s u b s tra te   i n te g ra te d   l e a k y - w a v e   a n t e n n a s .   Pro c .   6 th   Eu r.   Con f.   An te n n a s   Pro p a g a ti o n Eu C AP  2 0 1 2 2 0 1 2 252 2 5 4 .   [2 0 ]   D K Ka rm o k a r,  Y J  Guo P   Q i n KP  Es s e l l e T S Bi rd L  F e l l o w Fo rw a rd  a n d  Ba c k w a rd  Be a m - Sc a n n i ng  T ri - Ba n d  L e a k y - W a v e  An t e n n a .   2 0 1 7 ;   16 1 8 9 1 1 8 9 4 .   [2 1 ]   M J H,    AJ T AG M   Ze l i n s k i ,   G A   T h i e l e M L   Has tr i te r.   Hal w i d t h   l e a k y   w a v e   a n t e n n a s .   Eu r.   Sp Ag e n c y ,   Sp e c i a l  Pu b l ESA SP .   2 0 0 7 6 2 6 :   3 4 1 3 4 8 .   [2 2 ]   M Ab d u l h a m e e d I   Ib ra h i m M M o h s e n .   I m p r o v e m e n o M i c ro s tri p   An te n n a   Pe rf o rm a n c e   o n   T h i c k   a n d  Hi g h  Pe r m i tt i v i ty  Su b s tra t e  w i th  El e c tr o m a g n e ti c  Ba n d   G a p .   2 0 1 8 1 0 (4 ):  6 6 1 - 6 6 9 .   [2 3 ]   DK  Ka rm o k a r,  KP   Es s e l l e ,   T Bi rd .   W i d e b a n d   M i c ro s tri p   L e a k y - W a v e   An t e n n a s   w i th   Tw o   Sy m m e tri c a l   Si d e   Be a m s   fo Si m u l ta n e o u s   Dua l - B e a m   Sc a n n i n g .   IEEE  Tra n s An t e n n a s   Pro p a g .   2 0 1 6 64 ( 4 ):   1 2 6 2 1 2 6 9 .   [2 4 ]   DM   Po z a r,  M i c ro w a v e  En g i n e e ri n g ,  F o u rt h  Ed i J o h n W i l e y  &   So n s   In c .   2 0 1 2 .   [2 5 ]   M M o h s e n M S M   Is a a AAM   Is a M Ab d u l h a m e e d ,   M L   Att i a h .   Nov e l   d e s i g n   o f   tri p l e   b a n d   c o n tro l s   th e   r a d i a ti o n   p a tt e r n   f o h a l f   w i d th   m i c ro s tri p   l e a k y   w a v e   a n te n n a .   J .   Ad v .   Re s D y n .   Co n tro l   Sy s t .   2 0 1 8 1 0 (4 ) 6 7 0 - 6 7 9     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.