I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   3 6 ,   No .   2 ,  N o v em b e r   20 24 ,   p p .   9 2 3 ~ 9 3 2   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 3 6 . i 2 . pp 923 - 9 3 2           923     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   M icro strip patc h  a ntenna for  energ y  harv esting  in  s ma rt  buildings       Sta nley   G lenn E .   B ruca l 1, 2 ,   Aa ro n Do n M .   Af rica 1 ,   J uli a n Ca rlo s   P .   Cha v ez 1 ,   Na t ha n   H .   Dev er a 1 ,    P hil ip  M a rt in E m m a nu el  A.   E s ca m illa 1 ,   J o hn   L o uie L.  P a y uy o 1   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   D e   L a   S a l l e   U n i v e r s i t y ,   M a n i l a ,   P h i l i p p i n e s   2 S c h o o l   o f   E n g i n e e r i n g ,   A si a   P a c i f i c   C o l l e g e ,   M a k a t i ,   P h i l i p p i n e s       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   29 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Au g   2 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Au g   5 ,   2 0 2 4       Th e   p re se n t  st u d y   a n a l y z e s  th e   m icro strip   a n ten n a   d e sig n   f o r  wire l e ss   p o we r   tran sfe r  in   sm a rt  b u il d in g s,  h a rn e ss in g   t h e   a m b ien t   e lec tro m a g n e ti c   ra d iatio n   d u e   t o   c o m m o n   e lec tro n ic  g a d g e ts  th a t   e n e rg ize   wire les s  se n so r   n e two rk s,   c o m p u ti n g   d e v ice s,  a n d   c o n n e c ted   a p p l ian c e s.  Wi th   th e   i n c re a se d   n u m b e r  o f   th e se   d e v ice s,  so   d o e s  th e   p o ten ti a l  fo r  h e a lt h   p r o b lem s  c a u se d   b y   e lec tro m a g n e ti c   ra d iatio n .   Ho we v e r,   t h e se   d e v ice s  a lso   p ro v i d e   a   re n e wa b le  e n e rg y   so u rc e   th ro u g h   t h e ir  e m issio n s.  T h is  stu d y   s u g g e sts  th e   c re a ti o n   o f  a   5 G   M icro strip   a n ten n a   th a t  e n h a n c e s  th e   a b so rp t io n   o f  t h is  ra d iat io n   f o r  t h e   p u r p o se   o f  re c h a rg i n g   b a tt e ries   i n   sm a rt  b u i ld i n g s.   Th e   d e sig n   c a p i talize s  o n   th e   in h e re n t   lo w - p ro fil e   a n d   c o st - e ffe c ti v e   fe a tu re s  o f  m icro stri p   a n ten n a s,   m a k in g   t h e m   we ll - su it e d   fo r  i n c o rp o ra ti o n   in to   b u il d i n g   in fra stru c tu re   a n d   5 G   wire les s  tec h n o lo g ies .   Al th o u g h   e a c h   i n d iv i d u a l   d e v ice   e m it s  a   li t tl e   a m o u n t   o f   e n e rg y ,   t h e   c o m b in e d   e ffe c t  a c h iev e d   b y   a d v a n c e d   a n te n n a   d e sig n   a n d   p o we r  c o n v e rters   is  a n ti c i p a ted   to   re su lt   i n   a   su b sta n ti a l  e n e rg y   p ro d u c ti o n .   Th e   a n ten n a   d e sig n e r  to o l  fro m   M ATLAB  wa s  u se d   to   c a rry   o u t   a   c o n c e p t u a l  sim u lati o n   o f  t h e   m icro strip   a n ten n a .   Th is   h a s  se t  u p   t h e   fra m e wo rk   o f  a   fe a sib le  wa y   o f  p re d icti n g   th e   p e rf o rm a n c e   with   h i g h   e fficie n c y   a n d   s u sta in a b i li ty   fo r  a   wire les s p o we r  tran sfe r  (W P T)  s y ste m .   K ey w o r d s :   Am b ien t r ad iatio n   Mic r o p atch   an te n n a   R ad iatio n   p atter n   R ec ten n a   W ir eles s   p o wer   tr an s f er   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Aar o n   Do n   M.   Af r ica   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   C o m p u ter   E n g in ee r in g ,   De  L a  Salle  Un iv er s ity   2 4 0 1   T af t A v en u e,   0 9 2 2   Ma n i la,   Ph ilip p in es   E m ail: a ar o n . af r ica@d ls u . ed u . p h       1.   I NT RO D UCT I O N   W ir eles s   p o wer   tr an s f e r   ( W PT)   is   a  n o v el  tec h n iq u e   o f f er s   v ar io u s   p o s s ib ilit ies  o f   s h o r t - d is tan ce   p o wer   tr a n s m is s io n   with o u t   th e  u s e  o f   p h y s ical  wir es  [ 1 ] - [ 3 ] .  T h e  c o m p licatio n   is   th e   p r o b lem   wh e n   wir e s   ar e  r o u ted   o v e r   lo n g   d is tan ce s   o r   in   s en s o r - r ich   ar ea s   th at   h av e  a  v er y   h ig h   d en s ity   p o p u latio n   [ 1 ] ,   [ 4 ] .  E x is tin g   r o u tin g   s o lu tio n s   tr y   to   r ed u ce   f ailu r e   r ates,  th o u g h   n o t  f u lly   p r ev en tin g   th e   wea k n ess es  ass o ciate d   with   p h y s ical  wir es,  lik e  d is co n n ec tio n s   an d   lim ited   m o b ilit y   [ 2 ] ,   [ 5 ] .  Z h an g   et  a l.   [ 6 ]   d is cu s s   th e  u s e  o f   lo ad   co il  f o r   m u ltip le  lo ad s   i n   r eso n an t  W PT.   T h e  s im u ltan eo u s   tr an s m ittan ce   o f   p o wer   a n d   d ata  was  d is cu s s ed   b y   Go n g   et  a l.   [ 7 ] .   T h is   is   f u r th er   b r o u g h t  to   lig h t  b y   th e  wo r k   o f   C h o i  et  a l.   [ 5 ]   an d   Hu d a  et  a l.   [ 8 ]   in   s ea m less ,   ef f icien t  w ir eless   p o wer   s y s tem s   f o r   a  d iv er s ity   o f   d ev ices  an d   n etwo r k s .   R e s ea r ch   an d   im p lem en tatio n   o f   W PT  in   s m ar t  b u ild in g s   aim   at  en h an cin g   c o n v e n ien ce   a n d   ef f icien cy   o f   p o wer   d is tr ib u tio n   with o u t  th e  n ee d   f o r   co m p lex   wir in g   i n f r astru c tu r e.   Dec k   p lates  also   ac t  as  m icr o wav e  p o we r   wav eg u id es  [ 9 ] .   B y   co n v er tin g   m icr o wa v e  r a d iatio n   to   d ir e ct  cu r r en t   ( DC )   elec tr icity ,   th is   s y s tem   p o wer s   o f f ice  au t o m atio n   d ev ices  a n d   PC s   th r o u g h o u t  th e  b u il d in g .   I n   t h e  p a p er   o f   Din g   et  a l.   [ 1 0 ] .   Data   tr an s m is s io n   was  co m b in e d   w ith   en er g y   h ar v esti n g ,   u s in g   s m ar t  an ten n as  to   r ed u ce   t h e  ef f ec t  o f   in ter f er en c e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 6 ,   No .   2 ,  No v em b er   20 24 :   9 2 3 - 9 3 2   924   o n   p o wer   a n d   in f o r m atio n   tr a n s f er .   W PT  was  al s o   u s ed   in   p o wer in g   in te r n et  o f   th i n g s   ( I o T ) - b ased   b u ild in g - in s talled   d ev ices  an d   s en s o r s   f o r   co n tin u o u s   o p er atio n s   o f   th o s e  d ev ices,  elim in atin g   th e  n ee d   to   ch an g e  th e   b atter ies  o f   th e  s am e  d ev ice s   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .   A  s y s tem   ar ch i tectu r e  ad d e d   u ltra - l o w  p o w er   m an ag e m en t  t o   im p r o v e  p o wer   s en s itiv ity   an d   co n v er s io n   ef f icie n cy   [ 1 2 ] .   Dea n   et  a l.   [ 1 3 ]   in t r o d u ce d   a  m eth o d   f o r   p o wer in g   wir eless   s en s o r   n o d es  u s in g   u n ip o la r   r eso n an t  ca p ac itiv e  tr an s f er ,   s tr ea m lin in g   p o wer   d eliv er y   f o r   s m all - s ca le  d ev ices  [ 1 3 ] .   L a s tly ,   Z h u o   et  a l.   [ 1 4 ]   h as  u s ed   d ata  tr an s f er   in   an   in d u ctiv e  s y s tem ,   a   b r ea k th r o u g h   f o r   in teg r ate d   s m ar t sy s tem s .   E n er g y   h a r v esti n g   o f f er s   an   alter n ativ e  p o wer   s u p p ly   f o r   n ex t - g en er atio n   au to n o m o u s   d ev ices  an d   s y s tem s .   W h ile  L a  R o s a  et  a l.   [ 9 ]   p r esen ted   a  n u m b er   o f   tech n iq u es  in   th eir   r esear ch   f o r   th e  p u r p o s e  o f   p o wer in g   wir eless   s en s o r   n o d es,  Kaw asak i  [ 1 5 ]   r e p o r ts   th e  p o ten tial  o f   en er g y   h a r v est  f r o m   g r ee n   R F/mic r o wav e  tr an s m is s io n s .   T h is   is   f u r t h er   p r o o f   o f   th e   f ea s ib ilit y   o f   h ar v esti n g   en er g y   f r o m   m eta   s u r f ac e s   o f   am b ien t  e n er g y   [ 1 6 ] .   Fu r th er m o r e,   Sh in o h ar a  et  a l.   [ 1 7 ]   p u s h   th e  q u esti o n   o f   b u ild in g s   f o r   m icr o wav e s   f u r th er   with   an   e x am p le  o f   t h e  ap p licatio n   o f   W PT  in   ar ch itectu r al  d esig n .   L iu   et  a l.   [ 1 8 ]   in v esti g ated   th e   co m b in ed   u s e  o f   s o lar   th e r m a l  with   co n v en tio n al  p o wer   b y   p u s h in g   f o r   r e n ewa b le  s o u r ce s   to   in teg r ate  in to   well - s et  g r id s   [ 9 ] ,   [ 1 5 ] - [ 1 8 ] .   A  r ec ten n a,   s h o r t  f o r   r ec tif y i n g   an te n n a,   is   a  d ev ice  th at   co n v er ts   r a d iatio n   en er g y   in t o   DC   p o wer .   T h e  i n n o v ativ e  u s e  o f   r ec ten n as,  co m b in in g   an ten n as  an d   r ec tifi er s ,   ex em p lifie d   i n   s p ac e - b ased   s o lar   p o wer   s y s tem s ,   h ig h lig h ts   th e   p o ten tial   f o r   ca p tu r in g   a n d   co n v er tin g   en er g y   ac r o s s   v ast  d is tan ce s ,   p r o v id in g   a  p r o m is i n g   s o lu tio n   to   g lo b al  en er g y   n ee d s .   No tab le  am o n g   r ec ten n a   ap p licatio n s   is   in   s p ac e - b ased   s o lar   p o wer   s y s tem s   [ 1 6 ] ,  [ 1 9 ] - [ 2 1 ] .   R ec ten n a  u s ed   in   W PT  s y s tem   co n v er ts   th e  in co m in g   DC   to   a  h ig h   f r eq u en cy   with in   th e  m icr o wav e  b a n d .   T h is   r ec te n n a  s etu p   is   th en   u s ed   to   co ll ec t  th e  m icr o wav e   p o wer   to o   [ 8 ] ,  [ 2 2 ] ,  [ 2 3 ] .   I t  u s es  a  r ec tify in g   cir cu it  to   co n v er t  r ad i o f r eq u en cy   ( R F)  wav es  in to   DC   n ec ess ar y   f o r   p o wer in g   th e   el ec tr o n ic  d e v ices.  T h e  c o n v e r s io n   tak es  p lace   d u r i n g   th e   ex p o s u r e  o f   r ec te n n a   to   th e  R F  wav es,  wh ic h   ar e   n o r m ally   ca p t u r ed   b y   an   an ten n a.   R ec ten n as  p lay   th e   r o le  o f   i n ter lin k in g   wir eless ly   th e  tr an s m is s io n   o f   en er g y   with   th e  c o n v e r s io n   o f   th e  s am e  in to   u s ab le  elec tr ical  p o wer .   Su ch   tech n o lo g y   in v o lv es  im m en s e   p o s s ib ilit ies  f o r   s ev er al  ty p es  o f   ap p licatio n s   an d   ca n   ex ten d   th eir   u s e  in   th e   tr an s m is s io n   o f   p o wer   to   d i s tan t  r em o te  ar ea s   an d   to   d ev ices  f o r   th eir   wir eless   ch ar g in g .   T h e  wid e   ap p licatio n   o f   r ec ten n as  in   w ir eless   p o wer   tr an s f er   is   p o is ed   to   m a k e  en er g y   h ar v esti n g   s im p le  with o u t   h av in g   p h y s ical  co n n ec tio n s   an d ,   t h er ef o r e,   wo u ld   o p en   p o s s ib ilit ie s   o f   r ev o lu tio n ar y   a n d   e f f ec tiv e   p o we r   s o lu tio n s   f o r   m an y   in d u s tr ies.  T h e  r ec ten n a,   th er ef o r e,   will  n o t  b e  ab le  to   waste  m u ch   en er g y   b ec au s e  it  ca n   tr ap   th e  u n u s ed   R F  en er g y .   T h er eb y ,   it  will  ad d   u p   to   s u s tai n ab ilit y   an d   ef f icien cy   in   p o wer   u tili za tio n   [ 2 4 ] .  E f f ec tiv e  h ar v esti n g   o f   elec tr o m ag n etic  wav es  in   elec tr ical  p o wer   b y   r ec te n n as  r eq u ir es  m eticu lo u s   d esig n .   Ma ts u n ag a  et  a l.   [ 2 5 ]   f u r th e r   d is cu s s   th e  lar g e  s c ale  o f   th e  r ec ten n a  wh en   co m p ar ed   to   Saito   et  a l.  [ 2 6 ] ,   wh o   p r esen t  th e  d e v elo p m e n t  o f   a  m in iatu r e  r ec te n n a - in teg r at ed   to   co m b in e  th e   r e ctif ier   with   th e  an ten n a   elem en ts .   T h is   is   q u ite  a  v alu e   ad d itio n   f o r   m in iatu r izatio n   a n d   s ca lab ilit y   in   th e   r ec ten n a  a r r ay .   Mo o r t h i  an d   S a r a v a n a k u m a r   [ 2 7 ]   p r e s e n t e d   r e c t e n n a   m o d e ls   o p e r at i n g   at   m i c r o w a v e   f r e q u e n c i es ,   w h i l e  V a n   M u l d e r s   et   a l .   [ 1 2 ]   in tr o d u ce d   a  lar g e  r e v iew  o n   r ec ten n a   ca s es  an d   W PT  s y s tem s   in   g en e r al.   T h e  r esear c h   b y   Mo o r th i  a n d   Sar av an ak u m a r   [ 2 7 ]   in d icate s   s ig n if ican t  ef f icien cy   in   co n v e r tin g   m icr o wav e  to   DC   p o wer ,   s u g g esti n g   wid e  ap p licatio n s   in   s u s tain ab le  te ch n o lo g ies .   E v en   m o r e ,   I E E E   Xp lo r e  p ap er s   e x am in e  t h e  d esig n   o f   r ec tifie r s   f o r   th ese  ap p licatio n s ,   em p h asizin g   th e  r o le  o f   ea ch   co m p o n e n t  in   co n t r ib u tin g   to   t h e  ef f ec tiv en ess   o f   r ec ten n a  s y s tem s   [ 1 9 ] .   W ea r ab le  tech n o lo g y   h as  s ee n   p r o g r ess   en er g y   h a r n ess in g   f r o m   m ed ical  d ev ices,  p r o m o tin g   th e  a d v an ce m e n t o f   s elf - p o wer ed   h ea lth ca r e  s o lu t io n s   [ 2 8 ] .   W h ile  th er e  h av e  b ee n   im p r o v em en ts   in   th e  ef f icien cy   o f   W PT  s y s tem s ,   th e  wo r k s   o f   [ 3 ] - [ 5 ] ,   h a v e   s u g g ested   a  r o o m   to   en h a n ce   th e  e n er g y   co n v er s io n   ef f ici en cy   f o r   lo n g e r   d is tan ce s   an d   en v ir o n m en t   with   d is tu r b an ce s .   T h e  s ca lab ilit y   o f   W PT  s y s t em s ,   s u ch   as  d is cu s s ed   in   s tu d ies  lik e  th o s e  b y   Sallán   et  a l.   [ 2 ] ,   Dea n   et  a l.   [ 1 3 ] ,   ten d s   to   r em ain   ch allen g in g .   Alth o u g h ,   Ka wasak i  [ 1 5 ]   an d   Kala ag i  an d   Seeth ar am d o o   [ 1 6 ]   d is cu s s   en er g y   h ar v esti n g   f r o m   R F/mic r o wav e  tr an s m is s io n s ,   en er g y   ca p tu r e  f r o m   m o r e   d iv er s e  an d   lo w - en er g y   am b ie n t  s o u r ce s   with   ef f icie n cy   r em ain s   a   s ig n if ican t  ch allen g e  i n   th e   c u r r en t   h ar v esti n g   tech n o lo g ies.  Alth o u g h   s o m e   r ec en t  wo r k s   h av e   b ee n   r e p o r t ed   in   im p r o v in g   th e  r ec ten n a   s tr u ctu r es ’   d esig n ,   lik e  th o s e  b y   Ma ts u n ag a  et  a l.  [ 2 5 ]   an d   Saito   et  a l.   [ 2 6 ] ,   co n tin u ed   e f f o r t  n ee d s   to   b e  d ir ec ted   to war d s   d ev elo p in g   b etter   co m p ac t ,   ef f icien t,  an d   v er s atile  r ec ten n a  s y s tem s   f o r   ea s e  o f   d ep lo y m e n t  in   a  d iv er s if ied   ap p licatio n .   T h e  i n teg r atio n   o f   d ata   tr an s m is s io n   with   p o we r   d eliv er y   in t o   s y s tem s ,   lik e   th e  o n es  d is cu s s ed   b y   Go n g   et  a l.  [ 7 ] ,   Z h u o   et  a l.   [ 1 4 ] ,   is   p r o m is in g   b u t sti ll n e ed s   f u r th er   d ev el o p m en t f o r   e n h an ce d   r eliab ilit y ,   r ed u ce d   in ter f er e n ce ,   a n d   h i g h er   th r o u g h p u t.  T h e  co m b in atio n   o f   W PT  with   r en ewa b le  s o u r ce s   o f   en e r g y ,   as   s tu d ied   b y   L iu   et  a l.   [ 1 8 ] ,   is   s till   in   an   ea r ly   s tag e.   T h er e  ar e  g ap s   in   th e  d ev elo p in g   s e am less   in teg r atio n   s o lu tio n   in   d y n a m ic  s witch o v er   b etwe en   d if f e r en t  e n er g y   s o u r ce s   an d   m an a g em en t  o f   ef f ec tiv e  e n er g y   s to r ag e.   I n   ea ch   o f   th ese  ar e as,  as  d ef in ed ,   m o r e  d ev elo p m en t  is   r eq u ir ed   to   o v er c o m e  lim itatio n s   th at   tech n o lo g ies  ar e  p r esen tly   f ac ed   with   tech n o lo g ies  as  th e  d is cu s s ed   cited   wo r k s .   T h is   p ap er   aim s   to   ex p lo r e   th e  p o ten tial  o f   m icr o s tr ip   p at ch   an ten n as  as  en er g y - h ar v est in g   d ev ices  f o r   R F - DC   cir cu its .   Hen ce ,   en ab lin g   th e  p r o v is io n   o f   r en ewa b le  en er g y   th r o u g h   wir eless   p o wer   tr an s f er .   T h e  p r o p o s ed   d esig n   o f   m icr o s tr ip   p atc h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Micr o s t r ip   p a tch   a n te n n a   f o r   en erg y  h a r ve s tin g   in   s ma r t  b u i ld in g s   ( S ta n ley   Glen n   E .   B r u ca l )   925   an ten n a  p r o v es  its   p o ten tial  a n d   p r ac tical  f ea s ib ilit y   to   h ar n ess   en er g y   f r o m   u n ex p lo ited   a m b ien t  R F  s ig n als  f r o m   r ad iatio n   em itti n g   d ev i ce s   p r esen t  in   s m ar t   b u ild i n g s .   Gen er atin g   e n er g y   o u t  o f   th is   d ev ice  o f f er s   s u s tain ab le  an d   en v ir o n m en ta lly   f r ien d l y   ap p r o ac h .   T h e   s en s o r   n etwo r k   an d   I o T   d e v ices  in ter co n n ec tiv it y   an d   in teg r atio n ,   an d   th e  p r o p o s ed   an ten n a  in   a  b u ild in g   ca n   h elp   im p r o v e  th e  o p er ati n g   tim e  o f   th o s e   d ev ices.  T h er e f o r e,   r ed u ce   th e   n ee d   f o r   f r e q u en t   b atter y   r ep l ac em en ts   wh ich   ar e   af ter   all  p o ten tial  elec tr o n i c   waste,   as we ll.       2.   M E T H O D   A  m icr o s tr ip   an ten n a  is   ch ar a cter ized   b y   m etallic  p atch   o r   s tr ip   elem en t  m o u n ted   o n   to p   o f   a  g r o u n d   p lan e.   A  d ielec tr ic  is   p lace d   in   b etwe en   th ese   m ater ials .   I n   th is   co n f ig u r atio n ,   th e  r a d i atin g   elem en ts   ar e  in clu d ed   o f   o r   ar e  p a r t  o f   a  m i cr o s tr ip   lin e  s tr u ctu r e.   T h is   s tr u ctu r e  co n s is ts   o f   a  co n d u ctiv e  tr ac e  b o n d ed   o n   a   d ielec tr ic  s u b s tr ate,   wh ich   is   b ac k ed   b y   a  co m m o n   g r o u n d   p lan e.   A  m icr o s tr ip   p at ch   an ten n a  is   a  d is tin ct   d esig n   th at  f alls   u n d er   th e  la r g er   ca teg o r y   o f   m icr o s tr ip   a n ten n as.  T h e  co n ce p t  en tails   a  p lan ar   r eg io n   o f   co n d u ctiv e   m ater ial  with   ex ac t  d im en s io n s   p lace d   o n   t o p   o f   an   i n s u latin g   s u b s tr ate,   wh ic h   is   p o s itio n e d   o n   a   g r o u n d   p la n e.   T h e  p atch   f u n ct io n s   as  th e  r ad iatin g   co m p o n e n t.  B o th   m icr o s tr ip   an te n n as  a n d   m icr o s tr ip   p atch   an ten n as  h a v e  th e   ad v a n tag e  o f   a  s tr aig h tf o r war d ,   f lat   d esig n   t h at  is   u n co m p licat ed   to   p r o d u ce   an d   in co r p o r ate  in to   d if f er en t  elec tr o n ic  d e v ices a n d   s y s tem s .   A  s am p le  cir cu it  wh er ein   th e  r ad io   f r e q u en c y   is   co n v e r ted   t o   DC   v o ltag e  is   s h o wn   in   Fig u r e  1 .   T h is   ca n   b e   u s ed   as  a  th e o r etica l  f o u n d atio n   f o r   R F - DC   cir cu its   wh er e  th e   d esig n ed   an te n n a  b y   th e   au th o r s   ca n   b e  u s ed .   T h e  d esig n   o f   th e  co n ce p tu al  an ten n a  d escr ib e d   in   th is   r esear ch   in v o lv es  s ix   k ey   d esig n   co n s id er atio n s .   T h e  an ten n a  s h o ws  v a r io u s   ch ar ac ter is tics ,   in clu d in g   t h e   im p ed an ce   g r a p h ,   S - p ar am e ter   g r ap h ,   c u r r en t   d is tr ib u tio n ,   3 D  p atter n s ,   az im u th al  p atter n   ( AZ   p atter n ) ,   ele v atio n   p atter n   ( E L   p atter n ) ,   a n d   c o n s eq u e n t g ain .           Fig u r e  1 .   T h eo r etica l a n te n n a  to   R F - DC   c ir cu it       T h e  an ten n a   d esig n   an d   its   r esp ec tiv e  p ar am eter s   ar e  b ased   o n   th e  r ec te n n a  d esig n   o f   M o o r th i  an d   Sar av an ak u m a r   [ 2 7 ] .   MA T L AB   with   an   in s talled   an ten n a  d esig n er   ad d - o n   was  u s ed   f o r   th is   p ap er .   B ec au s e   o f   th e  c o n s tr ain ts   an d   o b jectiv es  in   th is   s tu d y ,   an   in s et - f e d   m icr o s tr ip   p atch   a n ten n a  is   u s ed   as  o p p o s ed   to   th e   ed g e - f ee d   d esig n   u s ed   b y   M o o r th i  an d   Sar av a n ak u m ar   [ 2 7 ] .   T h is   h as  b ee n   m o tiv ated   b y   th e  av ailab ilit y   o f   p r o p er   d esig n   to o ls   u n d er   MA T L AB ,   m o r e  s p ec ially   u n d e r   t h e  an ten n a  d esig n e r   ad d - on ,   w h ich   m ak es  it   ea s y   to   r ea lize  ac cu r ate  m o d elin g   a n d   s im u latio n .   T h e  in s et - f ed   s tr u ctu r e  en ab les  ef f ec tiv e  p o w er   tr an s f er   t h r o u g h   p r o p er   im p ed a n ce   m atch in g .   T o   co m p e n s ate  f o r   th is   an d   ef f ec tiv ely   let  th e  s im u latio n   ap p r o ac h   r ea lis tic  r esu lts ,   th e  f ee d   is   o f f s et  to   th e   ed g e  o f   th e  s tr ip lin e.   T h e  d esi g n   is   s till   a  m icr o s tr ip   p atch .   T h e  im p o r tan t step s   in   th e  p r o ce s s   o f   th e  an ten n a  d esig n   ar e  s h o wn   o n   Fig u r e  2 ,   an d   s u m m ar ized   as:   A.   An ten n a  m o d elin g   in   MA T L AB   T h e  an ten n a  is   m o d eled   u s in g   th e  MA T L AB   an ten n a  d esig n er   a d d - o n .   W ith   th is   s o f t war e,   th e  e x ac t  co n d itio n s   ca n   b e  m o d eled ,   a n d   th e  s im u lated   a n ten n a  m o d el  ca n   b e  twea k ed   to   ascer tain   if   it  in d ee d   f its   th e  in ten d ed   s p ec if icatio n s .   B.   Per f o r m an ce   m etr ics e v alu atio n   −   I m p ed an ce   g r ap h :   t h e  m atc h i n g   im p ed an ce   s h o u ld   b e   ar o u n d   5 0   Ω   to   en s u r e   th at   th er e  ar e  m in im al   r ef lectio n s   an d   m a x im u m   p o w er   is   tr an s f er r ed .   −   S - Par am eter   g r a p h :   a n   ac ce p t ab le   r etu r n   lo s s   to   e n s u r e  t h er e  is   m in im al   r ef lectio n   o f   s ig n al  p o wer   b ac k   to   th e  s o u r ce .   −   3 D  r ad iatio n   p atter n :  a   3 D  r ad iatio n   p atter n   illu s tr ates  th e  r ad iativ e  q u alities   an d   d ir e ctiv ity   o f   th e   an ten n a.   −   Gain   m ea s u r em en ts :  i t is m ea s u r ed   to   d eter m in e  t h e  ef f ec tiv e n ess   o f   th e  an ten n a  in   r a d iatin g   p o wer .   C.   Desig n   an d   f ab r icatio n   ju s tific atio n   I t  is   u s ed   to   ju s tify   th e   u s e  o f   an   i n s et - f ed   d esig n   a n d   t h e   ch o ice  o f   a   p ar tic u lar   s u b s tr ate  m ater ial  b y   th eo r etica l  co n s id er ati o n s   an d   f in d in g s   f r o m   p ast  r esear ch .   T h e  in s et - f ed   co n f ig u r atio n   is   h ig h l y   ef f icien t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 6 ,   No .   2 ,  No v em b er   20 24 :   9 2 3 - 9 3 2   926   in   im p ed a n ce   m atc h in g ,   wh ile   th e  u s e  o f   T ef lo n   p r o p e r ties   is   m in im ally   s ig n al - lo s s - m ak in g   an d   h el p s   to   r ad iate  th e  s ig n als ef f icien tly .   D.   Alg o r ith m   an d   t ec h n iq u es   T h er e  r em ain   t h e  well - estab l is h ed   alg o r ith m s   an d   te ch n i q u es  f o r   th e   m ak i n g   o f   m ic r o s tr ip   an te n n a  d esig n s ,   wh er e  s ev er al  tech n iq u es  f o r   o p tim izin g   th e  f ee d   p o s itio n ,   s elec tio n   o f   th e  s u b s tr at e  m ater ial,   an d   d im en s io n s   o f   th e   p atch   h av e  b ee n   cr ea ted .   E.   R ep licatio n   an d   v alid atio n   All  th e  p ar am eter s   an d   r esu lts   o f   th e  s im u latio n   ar e  g iv en ,   wh ich   ca n   b e  u s ed   t o   r ep licate   an d   v alid ate  b y   th e  o th er   r esear ch er s .   T h e  M AT L AB   s e ttin g s   ap p lied   in   th e  An ten n a  Desig n er   ar e  d o cu m en ted   to   en s u r e   tr an s p ar en cy   i n   o p tim izin g   I o T   5 G  b an d   f o r   ap p licatio n s   lik e  h ea lth ca r e  m o n ito r i ng .   T h e  s u b s tr ate  to   b e  u s ed   is   T ef lo n   s in ce   th e  ε  ca lcu lated   b y   t h e  r esear ch er s   was  2 . 1 .   T h e  th ick n ess   o f   th e  s u b s tr ate  is   1 . 6   m m   with   a  len g th   an d   wid t h   o f   5 0 ×5 8   m m   r esp ec tiv ely .   T h e  2 . 4 5   GHz   an ten n a  its elf   alo n g   with   th e   p atch   is   n o w  d esig n ed   u s in g   th e   an ten n a  d esig n er   a d d - o n .   T h e   im p e d an ce   g r ap h ,   s - p ar a m eter   g r ap h ,   3 D  p atter n s ,   AZ   p atter n ,   elev atio n   p atter n ,   an d   g ain   m ea s u r em en ts   ar e  r ec o r d e d .   T ab le  1   s u m m a r izes  th e  an ten n a  d esig n   p a r am eter s   an d   th eir   c o r r esp o n d in g   v alu e s .           Fig u r e  2 .   An te n n a  d esig n   p r o c ess   f lo wch ar t       T ab le  1 .   An ten n a  p a r am eter s   P a r a me t e r   V a l u e   O p e r a t i n g   f r e q u e n c y   2 . 4 5   GHz   P a t c h   l e n g t h   42   mm   P a t c h   w i d t h   48   mm   H e i g h t   1 . 6   mm   F e e d   o f f se t   [ - 2 5   0 ]   S t r i p l i n e   w i d t h   3 . 5   mm   G r o u n d   p l a n e   l e n g t h   50   mm   G r o u n d   p l a n e   w i d t h   58   mm   Lo a d   50   Ω   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Micr o s t r ip   p a tch   a n te n n a   f o r   en erg y  h a r ve s tin g   in   s ma r t  b u i ld in g s   ( S ta n ley   Glen n   E .   B r u ca l )   927   T h is   m eth o d o lo g y   is   d esig n e d   to   h an d le  d if f er e n t  k ey   q u esti o n s   th e  p ap er   s et  o u t  to   a n s wer   an d   k n o wled g e  g ap s   th at  h ad   b ee n   id en tifie d   at  th e  in tr o d u ctio n .   Op tim ized   im p ed a n ce   m atc h in g   an d   l o w  r etu r n   lo s s   at  2 . 4 5   GHz   en s u r e   ef f ic ien t  p o wer   tr a n s f er   with   v e r y   f ew  lo s s es;  it  ad d r ess es  th e  ch allen g e  in   e n er g y   co n v er s io n   ef f icien c y   o v er   lar g er   d is tan ce s   in   h ar s h   en v ir o n m en ts ,   m ak in g   s y s tem s   m o r e   r o b u s t  an d   r eliab le  [ 3 ] ,   [ 4 ] ,   [ 1 3 ] .   T h e  s ec o n d   s tr en g th   o f   th e  d esig n   is   c o m p ac t  an d   ef f icien t   d esig n   b y   u s in g   T ef lo n   as  th e   s u b s tr ate  with   o p tim u m   g r o u n d - p lan e  d im en s io n s   f o r   s ca lab ilit y   in   wid e  ap p licatio n s ; c o n s u m er   elec tr o n ics   to   in d u s tr ial  s y s tem s ,   wh ich   it  s h all  h av e  an s wer ed   th e  co n ce r n s   b r o u g h t  o u t  th r o u g h   th e  liter atu r e  r ev iew  r eg ar d in g   th e  ad a p tab ilit y   o f   t h e  d esig n   to   a  v er y   b r o a d   d iv er s ity   o f   u s es  with o u t  m ass iv e  r ed esig n s   [ 2 ] ,   [ 4 ] ,   [ 2 9 ] ,   [ 3 0 ] .   T h ir d ,   th e  s tr o n g   d ir ec tiv ity   an d   g ain   r ef lecte d   i n   th e  az im u th   a n d   elev atio n   p atter n s   ar e  im p o r tan t   f o r   I o T   ap p licatio n s   r eq u ir in g   ef f ec tiv e  p o wer   a n d   d ata  tr a n s m is s io n .   I t  m ak es  it  ea s y   to   in co r p o r ate  wir eless   p o wer   tr an s f er   in   a  s m ar t b u il d in g   an d   I o T   d ev ices,  wh ich   f u r th er   m ak es th ese  s y s tem s   ef f ec tiv e,   r ed u cin g   th e   m ain ten an ce   r eq u ir e d   to   a  b a r e  m in im u m   [ 1 9 ] ,   [ 3 0 ] ,   [ 3 1 ] .   B esid es,  th e  ef f icien t  r ad iatio n   p atter n s   an d   cu r r en t   d is tr ib u tio n   p r o v i d e  a  f av o r a b le  s et  f o r   th e   an ten n a  to   b e  u s ed   in   e n er g y   h a r v esti n g   with   t h e  r ec ten n a  s y s tem .   T h er eb y ,   s u s tain ab le   an d   s elf - s u p p o r tin g   p o wer   s o u r ce   d e v elo p m en t   is   s u p p o r ted   to wa r d   n ex t - g e n er atio n   d ev ices  to   m ee t  t h e  g r o win g   d em an d   f o r   s o lu ti o n s   in   r en ewa b le  en er g y   s y s tem s   [ 2 0 ] .   T h e  o th er   ad v an tag e   o f   th e  d esig n   is   th at  th e  an ten n a  f its   in to   s u s tain ab le  en er g y   s o lu tio n s   with   ef f icien t  R F  en er g y   h a r v esti n g .   Seco n d ,   th is   will  s u p p o r t  r en ewa b le  p o wer   p lan s   an d   c o n n ec t  p r o g r am s   o n   wir eless   tr an s f er   o f   p o wer   t o   r en ewa b le  s o u r ce s   o f   en e r g y   to   s u p p lem en t   an   ec o lo g ically   s o u n d   m ea n s   o f   th e   tr an s m is s io n   o f   en e r g y     [ 1 5 ] - [ 1 8 ] .   I t w as th e  in ten tio n   o f   th is   s tu d y   to   in tr o d u ce   in   th e  liter atu r e  a  r eliab le  an d   ef f icien t a n ten n a  d esig n   f o r   g e n er al  u s e  in   wir eless   p o wer   tr an s f er   an d   en er g y   h ar v e s tin g .       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  an ten n a   d esig n   u s es  an   i n s et - f ed   p atch   m icr o s tr ip   an te n n a  b ased   o n   th e  r esear ch   p r o v id ed   b y   Mo o r th i  a n d   Sar av a n ak u m ar   [ 2 7 ]   wh ich   in s tead   u s es  th e  e d g e - f ee d   p atch   a n ten n a.   T h e  r esu ltin g   d esig n   is   s im ilar   h o wev er ,   it  h as  a  g r ea ter   p atch   ar ea   an d   a  s m aller   g r o u n d   ar ea .   T h e  f ee d   is   o f f s et  to   th e  ed g e  o f   th e   s tr ip lin e.   T h e  f in al  d esig n   o f   th e  an ten n a   an d   its   cu r r en t  d is tr ib u tio n   ar e  s h o wn   o n   Fig u r e  3 .   T h e  p atch   p r o p er tie s   ar e   d escr ib ed   i n   Fig u r e  3 ( a ) ,   w h ile  in   Fig u r e   3 ( b ) ,   its   cu r r e n t  d en s ity   p lo t.  T h er e  is   a  h o ts p o t  o f   cu r r en t  o n   th e  ea s t a n d   west e d g es o f   th e  p atch   alo n g   with   t h e  ed g e  o f   th e  s tr ip lin e  t o   th e  s o u th   o f   th e   p atch .           ( a)   ( b )     Fig u r e  3 .   Mic r o p atch   a n ten n a  ( a)   d esig n   a n d   ( b )   cu r r en t  d is tr ib u tio n     T h e  p er f o r m a n ce   g r a p h s   o f   t h e  an ten n a  ar e   s h o wn   o n   Fig u r e  4 .   T h e  im p ed an ce   g r a p h   o f   t h e  an ten n a   as  s h o wn   in   Fig u r e  4 ( a )   in d ica tes  th e  b lu e  an d   r e d   lin es  tr an s lated   to   th e  r esis tan ce   an d   r ea ctan ce   with   r esp ec t   to   th e  f r eq u en cy ,   r esp ec tiv ely .   At  ar o u n d   2 . 3 5   GHz ,   th e  r esis tan ce   p ea k s   at  2 5 0   Ω .   T h e  r ea ctan ce   g r ad u all y   in cr ea s es  u n til  ar o u n d   2 . 3 2 5   GHz   wh er ein   it  s u d d en l y   d r o p s   at  ex ac tly   2 . 3 5   GHz .   I n   Fig u r e  4 ( b ) ,   th e     S - p ar am eter   g r ap h   ca n   b e   o b s er v ed   wh e r ein   th e  m a g n itu d e  i n   d B   d r o p s   to   alm o s t  - 3 . 1   d B   at  ar o u n d   2 . 4   GHz .   T h e  im p ed a n ce   an d   s - p a r am et er   g r ap h s   s ig n if y   th at  th e  a n te n n a  f u n ctio n s   n ea r   2 . 4 5   GHz   wh ich   is   ex p ec ted ,   s ig n if y in g   th at  th e  an te n n a  f u n ctio n s   clo s e  to   th e  s et  o p er atin g   f r eq u e n cy .   I t  is   ass u m ed   th at  a  s u d d en   s p ik e  in   th e  r esis tan ce   tr an s late s   to   a  v o ltag e  d r o p ,   wh ich   ca n   b e  f u r th er   tr an s lated   to   th e  an ten n a  f u n ctio n in g   d u r i n g   th is   m o m en t .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 6 ,   No .   2 ,  No v em b er   20 24 :   9 2 3 - 9 3 2   928       ( a)   ( b )     Fig u r e  4 .   An te n n a  ch a r ac ter iz atio n   cu r v es   ( a )   im p e d an ce   g r ap h   an d   ( b )   s - p ar am eter   g r ap h       I n   Fig u r e   5 ,   th e  th r ee   ( 3 )   m ajo r   an te n n a  r ad iatio n   c h ar ac ter is tics   wer e  illu s tr ated .   Fig u r e  5 ( a )   s h o ws   its   3 D  p atter n   wh er ein   d B i  in cr ea s es  as  th e  d ir ec tiv ity   m o v es  with   Z - ax is .   I t  r esem b l es  th e  s h ap e  o f   a   m u s h r o o m   clo u d   wh er ein   th e   d ir ec tiv ity   ex p an d s   an d   th e  d B i  in cr ea s es  p r o p o r tio n ally .   I n   Fig u r es  5 ( b )   an d   5 ( c ) ,   th e   az im u th   a n d   elev at io n   p atter n s   ar e   d is p lay ed ,   r esp ec tiv ely .   I n   th e   elev atio n   p atter n ,   it  ca n   b e   o b s er v ed   th at  m o s t  o f   th e  p at ter n   is   d ir ec ted   m ain ly   in   th e   d ir ec tio n   o f   9 0   d e g r ee s .   T h i s   ca n   b e  ex p lain ed   wh er ein   th e  g ain   is   g r ea ter   at   th e  d ir ec tio n   o f   t h e  Z - ax is   with   r esp ec t  to   th e  3 D  p atter n .   W ith   th is ,   th e  m ax   g ain   is   7 . 2 5   d B i a t th e  o p e r atin g   f r e q u en c y   o f   2 . 4 5   GHz.   T h e  in s et  f ed   p atch   m ic r o s tr ip   an ten n a  is   p o wer   e f f icien t  at  2 . 4 5   GHz .   T h is   clo s ely   m atch in g   th e   r ec tan n a  m o d el  s tu d y   o f   Mo o r th i  an d   Sar av an ak u m ar   [ 2 7 ] .   A  v iew  o f   th e  cu r r en t  d is tr ib u tio n   v is u aliza tio n   co n f ir m s   ef f ec tiv e  r a d iatio n - p ea k   cu r r en ts   o cc u r   n ea r   th e  f e ed   p o in t  an d   o n   ed g es  Fig u r e  ( 3 b ) .   At  2 . 4 5   GHz ,   th e  g r a p h   o f   im p ed an ce   h as   an   alm o s t  id ea l  m atch ,   ex h ib itin g   an   ef f icien t  tr a n s f er   o f   p o wer   with   t h e   r esis tan ce   an d   r ea ctan ce   clo s e  to   5 0   Ω   Fig u r e  ( 4 a) .   T h e   S - p ar am eter   g r ap h   s h o ws  litt le  r ef lectio n   an d   ef f ec tiv e  en er g y   tr an s m is s io n   at  - 3 0   d B   Fig u r e  ( 4 b ) .   C h ec k in g   a  3 D  r ad iatio n   p atter n   s h o ws  a  well - f o r m ed   r ad iatio n   l o b e  t h at  is   im p e r ativ e  f o r   ac q u ir in g   d ir ec ted   en er g y   with   a   m ax im u m   g a in   o f   ab o u t  5   d B i    ( Fig u r e  5 ) .   T h e  az im u th   a n d   e lev atio n   p atter n s   h av e  s tr o n g   d ir ec tiv ity   an d   g ain ,   wh ic h   g i v e  im p o r tan t  en e r g y   f o cu s in g .   T h e y   h av e  g ain s   in   az im u th   o f   6   d B i  an d   in   elev atio n   o f   5   d B i.  T h ese  q u an tifie d   r esu lts   ar e  v er y   ap p licab le  f o r   th e  a n ten n a   in   r ec ten n a  ap p licatio n s ,   p r o v id in g   a  s o lid   f r am ewo r k   f o r   ef f ec t iv e  h ar v esti n g   an d   co n v er s io n   to   p r o m o te   wir eless   p o wer   tr an s m is s io n   tech n o lo g ies.  T ab le   2   c o n tain s   t h e  s u m m ar y   o f   th ese  k e y   p er f o r m an ce s   o f   i n s et - f ed   p atc h   m icr o s tr ip   an te n n a  d esig n .             ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r e  5 .   An te n n a  r a d iatio n   ch ar ac ter is tics : ( a)   3 D  p atter n ,   ( b )   az im u th   p atter n ,   an d   ( c)   elev atio n   p atter n       T ab le  2 .   I n s et - f ed   p atc h   m icr o s tip   an ten n a  p er f o r m a n ce   at  2 . 4 5   GHz   P a r a me t e r   R e s u l t i n g   v a l u e   I mp e d a n c e   ~ 5 0   Ω   S - p a r a m e t e r   ( r e t u r n   l o ss)   - 30   dB   3 D   r a d i a t i o n   p a t t e r n   ~5   d B i   ( ma x )   A z i m u t h   p a t t e r n   ( d i r e c t i v i t y )   ~6   d B i   El e v a t i o n   p a t t e r n   ( d i r e c t i v i t y )   ~5   d B i   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Micr o s t r ip   p a tch   a n te n n a   f o r   en erg y  h a r ve s tin g   in   s ma r t  b u i ld in g s   ( S ta n ley   Glen n   E .   B r u ca l )   929   T h e  r esu lts   o f   o u r   p r o p o s ed   m eth o d   co n f ir m ed   Sh awa lil  et   a l.   [ 3 2 ] ,   wh o   s tated   th at  th e  m icr o s tr ip   p atch   an te n n a   ar r ay   d esig n ed   with   jean s   f a b r ic  a n d   s h ield   it   s u p er   as  a   co n d u ctiv e   lay er   h ad   s im u lated   S1 1   m ea s u r em en ts   b elo w  th e  - 1 0   d B   th r esh o ld   with   im p e d an ce   m atch in g   f o r   b o th   r ec tifie r   d e s ig n s   clo s e  to   5 0   Ω .   T h e  2 . 4 5   GHz   m icr o s tr ip   r ec ten n a  s y s tem   b y   En - Nag h m   et  a l.   [ 3 3 ]   u tili ze d   a  an   a n ten n a  p atch   ar r ay   an d   im p lem en ted   a   tech n iq u e  to   g en er ate  cir c u lar   p o lar izatio n .   I n   co m p a r is o n   with   o u r   wo r k ,   t h e  p r esen ted   r ec ten n a  s y s tem s   b y   E n - Nag h m   et  a l.  [ 3 3 ] ,  Said   et  a l.   [ 3 4 ]   b o th   ac h iev e  m o r e  g ai n :  7 . 9 4   d B i  an d   8 . 3 6   d B ,   r esp ec tiv ely ,   co m p ar e d   to   m in e  at  a  m ax im u m   g ai n   o f   5   d B i .   B esid es,  th e  Nag h m   d esig n   e x h ib its   r em ar k ab ly   h ig h   e f f icien cy ,   r ea c h in g   9 4 . 8 3 %,  wh ich   is   n o t   m ea s u r e d   d ir ec tly   in   th e  f r am ewo r k   o f   o u r   r esear ch   b u t   is   s u p p o r ted   b y   v e r y   lo w  r etu r n   lo s s   o f   - 3 0   d B .   I n   t h is   r esp ec t,  o u r   r esear ch   e m p lo y s   T ef l o n   as  th e  s u b s tr ate,   u n lik e  [ 3 3 ]   a n d   [ 3 4 ]   th at  u til ize  FR 4   s u b s tr ates.  B o th   o f   th e  f au lty   g r o u n d   co n f ig u r atio n   an d   th e  cir cu la r   p o lar izatio n   tech n iq u es  f o r   th o s e  o f   [ 3 3 ]   an d   air - g a p   te c h n o lo g y   f o r   th at  o f   [ 3 4 ]   ar e   r ea s o n s   f o r   h i g h er   o b tain ed   p er f o r m a n ce   m etr ics   in   t h e  s tu d y .   T h e  m i cr o s tr ip   r ec tifie r   em p l o y in g   HSMS2 8 2 0   Sch o ttk y   d io d es   p r esen ted   an   o u tp u t  v o ltag e  o f   1 1 . 2 3   V  at  2 . 4 5   GHz ,   th o u g h   it  q u o ted   n o   v alu es  f o r   co n v er s io n   ef f icien cy   at  in p u t p o wer s   b etwe en   - 2 5   d B m   an d   u p   to   3 0   d B m   [ 3 5 ] .   Ou r   wo r k   d o es  n o t  ela b o r ate   o n   th e   p e r f o r m an ce   o f   th e   r e ctif ier   b u t   r ath er   o n   t h at  o f   th e  an ten n a .   T h e  d esig n   ca n   h ar v est  R F  e n er g y   f r o m   - 2 5   d B m   to   3 0   d B m ,   s h o win g   it  is   ca p ab le  o f   o p er atio n   u n d er   d if f er en t   p o wer   co n d itio n s .   T h e  s tu d y   is   b ased   o n   o p ti m izin g   an te n n a  p ar am eter s   f o r   ef f icien t  p o wer   tr an s m is s io n   at  2 . 4 5   GHz ,   wh ich   h as  th e  p o ten tial  to   lim it  th e  o p er atio n al  r an g e  o f   co n d i tio n s   to   o n ly   th o s e   th at  ar e  s p ec if ic.   Ad d itio n ally ,   th ese  r esu lts   ar e  b ased   o n   s im u latio n s   an d   co n tr o lled   co n d itio n s   th at  d o   n o t   co n s id er   r ea l - wo r ld   f ac to r s   o f   in ter f er en ce ,   o b s tacle s ,   an d   v a r iatio n s   in   e n v ir o n m en tal   co n d itio n s ,   wh ich   m ay   p o ten tially   d eg r a d e  th e  p er f o r m an ce   o f   th e  an ten n a.   I n   th is   r esp ec t,  T ef lo n   as  a  s u b s tr at e  m ater ial  m ay   b e  q u ite  id ea l  f o r   th is   d esig n ,   b u t  it  m ig h t  p r o v e  o th e r wis e  co s t - wis e  o r   ev en   in   co n s id er atio n   o f   o th er   ap p licatio n s   u s in g   th e  s am e  d esig n ,   wh er e  an o t h er   m ater i al  d o es  n o t  ju s t  p r esen t  th e  s am e  ch ar ac ter is tics .   Mo r eo v er ,   th e  d esig n   ex h ib its   g o o d   s ca lab ilit y   f o r   d if f e r en t   ap p licatio n s ,   alth o u g h   it  m ig h t  n o t  b e  tr iv ial  to   in teg r ate  in to   ex is tin g   s y s tem s   with   d iv er s e  s p ec if icatio n s   an d   r eq u ir em en ts ,   an d   t h is   d if f icu lty   h as  n o t  b ee n   co n s id er ed   in   th e  cu r r en t  r esu lts .   E m p h asis   i s   laid   o n   wir el ess   p o wer   tr an s m is s io n   ef f icien cy ,   b u t  a  d etailed   an aly s is   o f   en e r g y   h ar v esti n g   an d   c o n v er s io n   ef f icie n cy   i n   v ar io u s   r ea l - w o r ld   s ce n ar io s   i s   n o t  d o n e.   Hen ce ,   th ese  asp ec ts   s h o u ld   b e  f u r th er   in v esti g ated   to   v er if y .   Sh o r tco m in g s   o f   th is   d esig n   ar e  id en tifie d   as   ex tr ao r d i n ar ily   s tr o n g   d ir ec t iv ity   an d   g ain   i n   s o m e   s p ec if ic  d ir ec tio n s ,   in d icatin g   th at  a p p licatio n s   n ec ess itatin g   o m n id ir ec tio n al  p er f o r m an ce   will  r eq u ir e  th e  p r esen t  d esig n   to   b e   cu s to m ize d   f o r   m o r e  u n if o r m   r ad iatio n   co v er a g e.   I n   ad d itio n ,   r esu lts   r em ain   th eo r etica l  b ec au s e  r elian ce   o n   MA T L AB   s im u latio n s .   Fu r th er   s tu d ies  m ay   ex p lo r e  p h y s ical  p r o to ty p es  an d   ex p er im en tal  v alid atio n   to   co n f ir m   t h e  s im u lated   p er f o r m an ce .   T h e  d esig n   is   f ea s ib le  at  5 0   Ω   lo ad ,   b u t  in   p r ac tical  co n d i tio n s ,   th e  v ar iatio n s   in   th e  lo ad   im p ed an ce   m ig h t   in f lu en ce   its   p e r f o r m an ce .   Fu r th er   p er f o r m a n ce   v alid atio n   m ay   in clu d e   d is cu s s io n s   o n   m at ch in g   n etw o r k s   o r   tu n in g   elem e n ts .   T h e  alm o s t  i d ea l  im p e d an ce   m atch in g   a n d   lo w  r etu r n   lo s s   at  2 . 4 5   GHz   m ea n   p o wer   tr an s f er r ed   b y   th e  an ten n a   ca n   b e  d o n e  e f f ic ien tly   with   v er y   lo w  lo s s es;  th is   is   im p o r tan t  in   wir eless   p o wer   tr an s m is s io n   s y s tem s   to   en s u r e  th at  m o s t  o f   th e  tr an s m itted   p o wer   is   u s ed   ef f ec tiv ely .   T h ese  q u alities   m ay   b e  f u r th er   u s ed   in   f u tu r e  wir eless   p o wer   s y s tem s   to   en h an ce   o v er all  s y s tem   p er f o r m an ce   an d   r ed u ce   th e  wastag e  o f   en er g y   [ 3 ] ,   [ 4 ] ,   [ 1 3 ] .   E f f icien cy   e n h a n ce m en ts   ar e  elab o r ated   m o r e   b y   Ku r s   et  a l.  [ 3 6 ] .   T h e  s m o o th   d is tr ib u tio n   o f   cu r r en ts   a n d   th e  g o o d   r ad iatio n   p atter n s   in d icate   th at  t h is   an ten n a  s tr u ctu r e  is   v er y   s u itab l e  f o r   ap p licatio n   in   en er g y   h ar v esti n g ,   esp ec ially   u s in g   r ec ten n a   s tr u ctu r es  [ 3 7 ] .   W ith   th e  in c r ea s in g   d e m an d   f o r   p o r tab le,   s u s tain ab le,   an d   in d e p en d e n t  p o wer   r eso u r ce s ,   th is   d esig n   l ess o n   m ay   g u id e   n ew  en e r g y - h ar v esti n g   d e v ices  th at  h ar v est  an d   co n v er t  am b ien t  R F  en er g y   in t o   u s ef u l  elec tr ical  p o wer   m o r e  ef f ec tiv e ly   [ 2 6 ] ,   [ 2 8 ] .   T h e   in s et - f ed   p atch   m icr o s tr ip   an t en n a  is   h en ce   d esig n ed   to   b e  co m p ac t  an d   ef f icien t,  s u itab ly   in teg r ated   f r o m   s m all  co n s u m er   elec tr o n ic  d ev ices  to   lar g e  in d u s tr ial  an d   tr an s p o r tatio n   ap p licatio n s .   T h is   en ab les  th e  s ca lab ilit y   r eq u ir ed   f o r   f u t u r e   d ep lo y m en t  with o u t  th e   n ee d   f o r   s ig n if ican t   r ed esig n s   [ 2 ] ,   [ 4 ] ,   [ 1 3 ] .   Mo r e   in s ig h ts   o n   s ca lab le  d esig n s   c an   b e  f o u n d   with   ad d itio n al  wo r k s   b y   Kar alis   et  a l.   [ 3 0 ] ,   Sam p le  et  a l .   [ 2 9 ] .   T h is   d esig n   m ay   b e  ap p lied   in   th e  I o T   an d   s m ar t  tech n o lo g ies,  g iv en   th e  v er y   s tr o n g   d ir ec tiv ity   an d   g ain   with   th e  az im u th   a n d   elev atio n   p atter n s .   T h e  ef f ec tiv e n ess   o f   wir eless   p o wer   tr an s f er   an d   en er g y   h ar v esti n g   ca p ab ilit y   will  tu r n   in to   p o w er in g   I o T   d e v ices  an d   s en s o r s ,   th u s   r ed u cin g   th e  n ee d   f o r   f r eq u en t  b atter y   r ep lace m en ts ,   wh ile  s till   o p er atin g   in   r em o te  o r   h ar d - to - r ea c h   lo ca tio n s   [ 1 2 ] ,   [ 1 4 ] ,   [ 2 3 ] .   W ith   a  b r ig h ter   f u tu r e   o f   s u s tain ab le  en er g y   s o lu tio n s   ac r o s s   th e  g lo b e,   it  is   im p er a tiv e  to   wo r k   o n   t h e  ab ilit y   to   h ar v est  an d   c o n v e r t   am b ien t  en er g y   s o u r ce s   lik e  R F  an d   m icr o wav e  en er g y   in t o   u s ef u l  en er g y   s o u r ce s   ef f ici en tly .   T h is   an ten n a  d esig n   h as  th e   ca p a b ilit y   o f   s u p p o r tin g   th e   d ev el o p m en t   o f   r en ewa b le  en er g y   s y s tem s ,   wh ich   co u ld   r e p lace   o r   b e  u s ed   in   co n ju n ctio n   with   tr ad itio n al  p o wer   s o u r c es  f o r   a  m o r e  en er g y - ef f icien t  an d   g r ee n er   en v ir o n m e n t  [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] ,   [ 1 8 ] .   T h e  r esear c h er s   wo u ld   n o w  b u ild   o n   th e  f in d in g s   to war d   n ew  m ate r ial  s tu d ies,  d esig n   m o d if icatio n s ,   an d   in n o v ativ e   ap p licatio n s   th at  f u r th er   in cr ea s e  ef f icien cy   in   tr an s m is s io n   an d   h ar v esti n g   o f   elec tr o m ag n etic  en e r g y   f o r   wi r eless   s y s tem s   [ 1 9 ] ,   [ 2 4 ] - [ 2 6 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 6 ,   No .   2 ,  No v em b er   20 24 :   9 2 3 - 9 3 2   930   4.   CO NCLU SI O N   T h e  in s et - f ed   p atch   m icr o s tr ip   an ten n a  d esig n   with   h ig h   ef f icien cy   ca n   b e  r ea liz ed   wh ile  tr an s m itti n g   p o wer   wir eless ly   at  2 . 4 5   GHz .   A  p r o p er   im p ed an ce   m atch   cl o s e  to   th e  tar g et  f r eq u e n cy   is   attain ed   with   a  - 3 0   d B   r etu r n   lo s s ,   an d   m ax im al  g ain   o f   7 . 2 5   d B i.  T h e  d etailed   in v e s tig atio n   o f   cu r r en t   d is tr ib u tio n   a n d   r ad iatio n   p at ter n s   s u g g ested   t h at  th e   an te n n a  ca n   ef f icien tly   c o n v e r t  R F  s ig n als  in to   DC   p o wer .   T h ese  r esu lts   p u t  to   r est  th e  f in al  o u ts tan d in g   q u esti o n   r eg ar d in g   wh eth e r   s u ch   an   ap p r o ac h   is   p r ac tical  o r   e f f icien t  at  c o n v er tin g   u s ef u l  p o wer ,   esp ec ially   in   en v ir o n m e n ts   wh er e  n o   p h y s ical  wir e  s o lu tio n   ex is ts .   Pra ctica l  r ea lizatio n   o f   th is   an ten n a  d esig n   h as  a  p o te n tial  f a r - r ea ch in g   ef f ec t.   T h is   tech n o lo g y   c o u ld   b e  u tili ze d   f o r   th e  g en er atio n   o f   p o we r   to   lo w - e n er g y   d e v ices,  s en s o r s ,   an d   th e  d ev elo p m en t  o f   s u s tain ab le   an d   s elf - s u f f icien t  wir eless   n etwo r k   ap p licatio n s .   Su b s eq u en t  f u tu r e  r esear ch   wo r k   wo u ld   in clu d e   m o d if icatio n s   in   th e  d esig n   f o r   its   s ca lab ilit y   to   d if f er en t  r an g es  o f   f r eq u en cies  an d   en v ir o n m en tal   co n d itio n s ,   th er eb y   p r o v id i n g   it  v er s atility .   B esid es,  in teg r ated   ap p licatio n s   o f   th is   an ten n a  with   r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   m ig h t  en h an ce   its   ef f icien cy   an d   s u s tain ab ilit y   an d   th er ef o r e  s er v e  th e  tr an s itio n   to   g r ee n er   tech n o lo g ies.   T h ese  r esu lts   h in t  at  th e   th r es h o ld   ac c o m p lis h m en ts   f o r   th e   r esear ch   a r ea   an d   th e   lar g er   c o m m u n ity   to war d   ef f icien t  wir eless   p o w er   tr an s f er   an d   en er g y   h ar v est in g .   T h e  n ewly   p r o p o s ed   d esig n   n o t  o n ly   m ee ts   p er f o r m an ce   s p ec if icatio n s   b u t  is   also   p r esen ted   with   p r ac tical  s o lu tio n s   in   tr an s f o r m in g   am b ien t  R F  s ig n als  in to   u s ef u l  elec tr icity .   T h is   will  b e  cr u cial  f o r   f u tu r e  g en er atio n s   o f   I o T   ap p licatio n s ,   s m ar t  b u ild in g s ,   an d   m an y   o th e r   ar ea s   th at  r eq u ir e  ef f ec tiv e  wir eless   p o wer   s o lu tio n s .   T h is   r esear ch   co n tr ib u tes  to   n ew  s u s tain ab le   en er g y   p r ac tices a n d   in n o v ativ e,   en v ir o n m en tally   f r ien d l y   p o wer   s o lu tio n s .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   C. - S .   W a n g ,   O .   H .   S t i e l a u ,   a n d   G .   A .   C o v i c ,   “ D e s i g n   c o n si d e r a t i o n s   f o r   a   c o n t a c t l e ss  e l e c t r i c   v e h i c l e   b a t t e r y   c h a r g e r , ”    I EEE  T r a n s a c t i o n s  o n   I n d u st r i a l   E l e c t ro n i c s ,   v o l .   5 2 ,   n o .   5 ,   p p .   1 3 0 8 – 1 3 1 4 ,   O c t .   2 0 0 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 0 5 . 8 5 5 6 7 2 .   [ 2 ]   J.  S a l l á n ,   J .   L.   V i l l a ,   A .   Ll o m b a r t ,   a n d   J.  F .   S a n z ,   “ O p t i m a l   d e s i g n   o f   I C P T  sy s t e ms  a p p l i e d   t o   e l e c t r i c   v e h i c l e   b a t t e r y   c h a r g e , ”   IE EE  T r a n s a c t i o n s  o n   I n d u st r i a l   E l e c t ro n i c s ,   v o l .   5 6 ,   n o .   6 ,   p p .   2 1 4 0 – 2 1 4 9 ,   Ju n .   2 0 0 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 0 9 . 2 0 1 5 3 5 9 .   [ 3 ]   J.  S h i n ,   S .   S h i n ,   Y .   K i m,   S .   Le e ,   B .   S o n g ,   a n d   G .   Ju n g ,   “ O p t i mal   c u r r e n t   c o n t r o l   o f   a   w i r e l e ss  p o w e r   t r a n sf e r   sy s t e m   f o r   h i g h   p o w e r   e f f i c i e n c y , ”   i n   El e c t ri c a l   S y s t e m s   f o r  Ai r c ra f t ,   Ra i l w a y   a n d   S h i p   Pro p u l s i o n ,   E S A RS ,   O c t .   2 0 1 2 ,   p p .   1 – 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / ESA R S . 2 0 1 2 . 6 3 8 7 4 2 6 .   [ 4 ]   C .   G .   K i m ,   D .   H .   S e o ,   J .   S .   Y o u ,   J .   H .   P a r k ,   a n d   B .   H .   C h o ,   “ D e si g n   o f   a   c o n t a c t l e ss   b a t t e r y   c h a r g e r   f o r   c e l l u l a r   p h o n e , ”     I EEE  T r a n s a c t i o n s  o n   I n d u st r i a l   E l e c t ro n i c s ,   v o l .   4 8 ,   n o .   6 ,   p p .   1 2 3 8 – 1 2 4 7 ,   2 0 0 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 4 1 . 9 6 9 4 0 4 .   [ 5 ]   B .   C h o i ,   J .   N h o ,   H .   C h a ,   T .   A h n ,   a n d   S .   C h o i ,   “ D e s i g n   a n d   i m p l e m e n t a t i o n   o f   l o w - p r o f i l e   c o n t a c t l e ss b a t t e r y   c h a r g e r   u si n g   p l a n a r   p r i n t e d   c i r c u i t   b o a r d   w i n d i n g s  a s  e n e r g y   t r a n sf e r   d e v i c e , ”   I EE E  T ra n sa c t i o n s  o n   I n d u s t ri a l   El e c t ro n i c s ,   v o l .   5 1 ,   n o .   1 ,     p p .   1 4 0 – 1 4 7 ,   F e b .   2 0 0 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 0 3 . 8 2 2 0 3 9 .   [ 6 ]   Y .   Z h a n g ,   T.   L u ,   Z.   Z h a o ,   F .   H e ,   K .   C h e n ,   a n d   L .   Y u a n ,   “ Emp l o y i n g   l o a d   c o i l s   f o r   m u l t i p l e   l o a d s   o f   r e s o n a n t   w i r e l e ss   p o w e r   t r a n sf e r , ”   I EEE   T r a n sa c t i o n s   o n   P o w e r   El e c t ro n i c s ,   v o l .   3 0 ,   n o .   1 1 ,   p p .   6 1 7 4 – 6 1 8 1 ,   N o v .   2 0 1 5 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TPEL. 2 0 1 5 . 2 3 9 6 9 4 3 .   [ 7 ]   P .   G o n g ,   T.   M .   C h e n ,   P .   X u ,   a n d   Q .   C h e n ,   “ D S - S W I P T:   s e c u r e   c o m mu n i c a t i o n   w i t h   w i r e l e ss   p o w e r   t r a n sf e r   f o r   i n t e r n e t   o f   t h i n g s, ”   S e c u r i t y   a n d   C o m m u n i c a t i o n   N e t w o rks ,   v o l .   2 0 2 2 ,   p p .   1 – 1 1 ,   J u n .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 2 2 / 2 6 5 0 4 7 4 .   [ 8 ]   S.   M .   A .   H u d a ,   M .   Y .   A r a f a t ,   a n d   S .   M o h ,   “ W i r e l e ss  p o w e r   t r a n sf e r   i n   w i r e l e ssl y   p o w e r e d   s e n so r   n e t w o r k s:   a   r e v i e w   o f   r e c e n t   p r o g r e ss, ”   S e n s o rs ,   v o l .   2 2 ,   n o .   8 ,   p .   2 9 5 2 ,   A p r .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 2 2 0 8 2 9 5 2 .   [ 9 ]   R .   La   R o sa ,   P .   L i v r e r i ,   C .   Tr i g o n a ,   L.   D i   D o n a t o ,   a n d   G .   S o r b e l l o ,   “ S t r a t e g i e s  a n d   t e c h n i q u e s  f o r   p o w e r i n g   w i r e l e ss  se n s o r   n o d e s   t h r o u g h   e n e r g y   h a r v e st i n g   a n d   w i r e l e ss   p o w e r   t r a n sf e r , ”   S e n so r s  ( S w i t zerl a n d ) ,   v o l .   1 9 ,   n o .   1 2 ,   p .   2 6 6 0 ,   J u n .   2 0 1 9 ,     d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 1 9 1 2 2 6 6 0 .   [ 1 0 ]   Z.   D i n g   e t   a l . ,   “ A p p l i c a t i o n   o f   s mart   a n t e n n a   t e c h n o l o g i e s   i n   si m u l t a n e o u s   w i r e l e ss   i n f o r m a t i o n   a n d   p o w e r   t r a n sf e r , ”     I EEE  C o m m u n i c a t i o n s  M a g a zi n e ,   v o l .   5 3 ,   n o .   4 ,   p p .   8 6 – 9 3 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M C O M . 2 0 1 5 . 7 0 8 1 0 8 0 .   [ 1 1 ]   D .   A .   A .   M .   L e c t u r e r ,   F .   K .   W .   T a t ,   K .   K i p l i ,   A .   J o se p h ,   K .   Li a s,   a n d   A .   S .   W .   M a r z u k i ,   “ V i s u a l i z a t i o n   a n d   a n a l y t i c a l   mea s u r e me n t   o f   e l e c t r o m a g n e t i c   r a d i a t i o n   f r o m   h a n d h e l d   m o b i l e   p h o n e s, ”   i n   2 0 1 0   2 n d   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m p u t e r   En g i n e e ri n g   a n d   A p p l i c a t i o n s,   I C C E A  2 0 1 0 ,   2 0 1 0 ,   v o l .   2 ,   p p .   2 4 6 – 2 5 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C EA . 2 0 1 0 . 2 0 1 .   [ 1 2 ]   J.  V a n   M u l d e r s  e t   a l . ,   “ W i r e l e ss   p o w e r   t r a n sf e r :   s y s t e ms,   c i r c u i t s ,   s t a n d a r d s ,   a n d   u s e   c a ses , ”   S e n s o rs ,   v o l .   2 2 ,   n o .   1 5 ,   p .   5 5 7 3 ,   Ju l .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s2 2 1 5 5 5 7 3 .   [ 1 3 ]   J.  D e a n ,   M .   C o u l t i s,  a n d   C .   V .   N e st e ,   “ W i r e l e ss  s e n s o r   n o d e   p o w e r e d   b y   u n i p o l a r   r e s o n a n t   c a p a c i t i v e   p o w e r   t r a n sf e r , ”   i n   2 0 2 1   I EEE  P ELS   W o rks h o p   o n   Em e r g i n g   T e c h n o l o g i e s:   Wi r e l e ss  Po w e r  T ra n s f e r,   W o W   2 0 2 1 ,   J u n .   2 0 2 1 ,   p p .   1 – 5 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / W o W 5 1 3 3 2 . 2 0 2 1 . 9 4 6 2 8 7 7 .   [ 1 4 ]   H .   Z h u o ,   K .   Z h o u ,   W .   G o n g ,   a n d   Y .   Y a o ,   “ A   n o v e l   s i m u l t a n e o u s   w i r e l e ss   p o w e r   a n d   d a t a   t r a n sf e r   sc h e me   f o r   t w o - st a g e   i n d u c t i v e   p o w e r   t r a n sf e r   s y s t e m s , ”   i n   2 0 2 3   I E EE  3 r d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I n d u st r i a l   E l e c t r o n i c s   f o r   S u s t a i n a b l e   E n e r g y   S y s t e m s,   I ES E S   2 0 2 3 ,   J u l .   2 0 2 3 ,   p p .   1 – 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I ESES 5 3 5 7 1 . 2 0 2 3 . 1 0 2 5 3 7 2 6 .   [ 1 5 ]   S .   K a w a s a k i ,   “ T h e   g r e e n   e n e r g y   h a r v e s t i n g   w i n d s  b y   t h e   R F / m i c r o w a v e   p o w e r   t r a n smis si o n , ”   i n   2 0 1 3   I E EE   Wi rel e ss  Po w e r   T ra n s f e r ,   W PT  2 0 1 3 ,   M a y   2 0 1 3 ,   p p .   1 1 1 – 1 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / W P T . 2 0 1 3 . 6 5 5 6 8 9 5 .   [ 1 6 ]   M .   K a l a a g i   a n d   D .   S e e t h a r a md o o ,   “ E n h a n c i n g   t h e   p o w e r   l e v e l   h a r v e s t e d   b y   r e c t e n n a   sy s t e ms   b a se d   o n   f o c u si n g   met a s u r f a c e s   f o r   a mb i e n t   e n v i r o n me n t s,”   J o u rn a l   o f   A p p l i e d   P h y s i c s ,   v o l .   1 3 2 ,   n o .   2 2 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 5 . 0 1 2 2 9 2 1 .   [ 1 7 ]   N .   S h i n o h a r a   e t   a l . ,   “ M i c r o w a v e   b u i l d i n g   a s  a n   a p p l i c a t i o n   o f   w i r e l e ss  p o w e r   t r a n sf e r , ”   W i re l e ss  Po w e r  T r a n s f e r ,   v o l .   1 ,   n o .   1 ,     p p .   1 – 9 ,   M a r .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 7 / w p t . 2 0 1 4 . 1 .   [ 1 8 ]   D .   Y .   Li u ,   J.   W a n g ,   X .   Q .   F e n g ,   S .   G u o ,   a n d   C .   X u ,   “ I n v e st i g a t i o n   a n d   a n a l y s i s o n   t h e   c o mb i n e d   o p e r a t i o n   o f   s o l a r   t h e r m a l   p o w e r   a n d   c o n v e n t i o n a l   t h e r m a l   p o w e r , ”   i n   1 st   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   S u s t a i n a b l e   P o w e r  G e n e r a t i o n   a n d   S u p p l y ,   S U PERG EN   ’ 0 9 ,   A p r .   2 0 0 9 ,   p p .   1 – 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / S U P ER G EN . 2 0 0 9 . 5 3 4 8 1 3 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Micr o s t r ip   p a tch   a n te n n a   f o r   en erg y  h a r ve s tin g   in   s ma r t  b u i ld in g s   ( S ta n ley   Glen n   E .   B r u ca l )   931   [ 1 9 ]   F .   Y .   Z u l k i f l i ,   Y .   M .   Le z a ,   B a sar i ,   a n d   E.   T.   R a h a r d j o ,   “ D e s i g n   o f   r e c t i f i e r   f o r   r e c t e n n a   a p p l i c a t i o n , ”   i n   Asi a - Pa c i f i c   M i c r o w a v e   C o n f e re n c e   Pr o c e e d i n g s,  APM C ,   D e c .   2 0 1 6 ,   v o l .   2 ,   p p .   1 – 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A P M C . 2 0 1 5 . 7 4 1 3 0 2 8 .   [ 2 0 ]   M .   S .   I sl a m,  M .   S .   H o ssa i n ,   a n d   S .   K .   S a h a ,   “ Ef f i c i e n t   r e c t e n n a   d e si g n   f o r   h a r v e s t i n g   mi c r o w a v e   p o w e r   f r o m  S S P S   sy st e m , ”     i n   2 n d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c   En g i n e e ri n g ,   I C EEE   2 0 1 7 ,   D e c .   2 0 1 7 ,   p p .   1 – 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C EE E. 2 0 1 7 . 8 4 1 2 9 0 3 .   [ 2 1 ]   A .   Tr i k o l i k a r   a n d   S .   La h u d k a r ,   “ A   r e v i e w   o n   d e si g n   o f   c o m p a c t   r e c t e n n a   f o r   R F   e n e r g y   h a r v e s t i n g , ”   i n   Pr o c e e d i n g s   o f   t h e   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   E l e c t r o n i c s   a n d   S u s t a i n a b l e   C o m m u n i c a t i o n   S y st e m s,  I C ES C   2 0 2 0 ,   Ju l .   2 0 2 0 ,   p p .   6 5 1 – 6 5 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C ESC 4 8 9 1 5 . 2 0 2 0 . 9 1 5 5 9 8 4 .   [ 2 2 ]   S .   V .   K u mar,  P .   P a t e l ,   A .   M i t t a l ,   a n d   A .   D e ,   “ D e si g n ,   a n a l y si s  a n d   f a b r i c a t i o n   o f   r e c t e n n a   f o r   w i r e l e ss  p o w e r   t r a n sm i ssi o n   -   V i r t u a l   b a t t e r y , ”   i n   2 0 1 2   N a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m m u n i c a t i o n s,  N C C   2 0 1 2 ,   F e b .   2 0 1 2 ,   p p .   1 – 4 ,     do i :   1 0 . 1 1 0 9 / N C C . 2 0 1 2 . 6 1 7 6 7 6 0 .   [ 2 3 ]   W .   L i n   a n d   R .   W .   Zi o l k o w sk i ,   “ El e c t r i c a l l y   sm a l l   h u y g e n s   d i p o l e   a n t e n n a   b a se d   r e c t e n n a   a n d   a r r a y   f o r   w i r e l e s s  p o w e r   t r a n sf e r   e n a b l e d   i n t e r n e t - of - t h i n g s   a p p l i c a t i o n s,”   i n   I EEE  Re g i o n   1 0   An n u a l   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e ,   Pr o c e e d i n g s/ T E N C O N ,   N o v .   2 0 2 2 ,   v o l .   2 0 2 2 - N o v e mb e r ,   p p .   1 – 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TEN C O N 5 5 6 9 1 . 2 0 2 2 . 9 9 7 7 8 6 1 .   [ 2 4 ]   J.  D .   Y .   D a k o r a ,   I .   E.   D a v i d so n ,   a n d   G .   S h a r ma ,   “ R e v i e w   o f   mo d e m  s o l a r   p o w e r   s a t e l l i t e   a n d   s p a c e   r e c t e n n a   s y st e ms, ”   i n   2 0 2 0   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   B i g   D a t a ,   C o m p u t i n g   a n d   D a t a   C o m m u n i c a t i o n   S y s t e m s ,   i c AB C D   2 0 2 0   -   Pro c e e d i n g s ,   A u g .   2 0 2 0 ,   p p .   1 – 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / i c A B C D 4 9 1 6 0 . 2 0 2 0 . 9 1 8 3 8 8 4 .   [ 2 5 ]   T.   M a t s u n a g a ,   E.   N i s h i y a ma ,   a n d   I .   To y o d a ,   “ 5 . 8 - G H z   st a c k e d   d i f f e r e n t i a l   r e c t e n n a   su i t a b l e   f o r   l a r g e - s c a l e   r e c t e n n a   a r r a y s  w i t h   D C   c o n n e c t i o n , ”   I EEE  T r a n s a c t i o n s  o n   A n t e n n a s  a n d   Pr o p a g a t i o n ,   v o l .   6 3 ,   n o .   1 2 ,   p p .   5 9 4 4 – 5 9 4 9 ,   D e c .   2 0 1 5 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA P . 2 0 1 5 . 2 4 9 1 3 1 9 .   [ 2 6 ]   K .   S a i t o ,   H .   S a t o w ,   E.   N i s h i y a m a ,   a n d   I .   T o y o d a ,   “ A   n o v e l   m i n i a t u r e   r e c t e n n a   i n t e g r a t i n g   r e c t i f i e r   i n   a n t e n n a   e l e me n t   f o r   l a r g e - sca l e   r e c t e n n a   a r r a y s , ”   i n   As i a - Pa c i f i c   M i c r o w a v e   C o n f e r e n c e   Pr o c e e d i n g s,   AP MC ,   D e c .   2 0 2 0 ,   v o l .   2 0 2 0 - D e c e mb e r ,     p p .   7 8 2 – 7 8 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A P M C 4 7 8 6 3 . 2 0 2 0 . 9 3 3 1 5 8 9 .   [ 2 7 ]   M .   R .   M o o r t h i   a n d   A .   S a r a v a n a k u mar,  “ R e c t e n n a   mo d e l   f o r   2 . 4 5 G H z   mi c r o w a v e   w i r e l e ss  p o w e r   t r a n s mi ssi o n , ”   i n   2 0 1 3   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   En e rg y   E f f i c i e n t   T e c h n o l o g i e s   f o r   S u s t a i n a b i l i t y ,   I C EET S   2 0 1 3 ,   A p r .   2 0 1 3 ,   p p .   1 3 6 0 – 1 3 6 4 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C EE TS.2 0 1 3 . 6 5 3 3 5 8 5 .   [ 2 8 ]   C .   H .   Li n ,   C .   W .   C h i u ,   a n d   J .   Y .   G o n g ,   “ A   w e a r a b l e   r e c t e n n a   t o   h a r v e s t   l o w - p o w e r   R F   e n e r g y   f o r   w i r e l e ss  h e a l t h c a r e   a p p l i c a t i o n s, ”   i n   Pro c e e d i n g s  -   2 0 1 8   1 1 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n g ress   o n   I m a g e   a n d   S i g n a l   Pr o c e ssi n g ,   B i o Me d i c a l   En g i n e e ri n g   a n d   I n f o rm a t i c s,  C I S P - BM EI   2 0 1 8 ,   O c t .   2 0 1 8 ,   p p .   1 – 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C I S P - B M EI . 2 0 1 8 . 8 6 3 3 2 2 2 .   [ 2 9 ]   A .   P .   S a m p l e ,   D .   A .   M e y e r ,   a n d   J .   R .   S m i t h ,   “ A n a l y si s ,   e x p e r i m e n t a l   r e su l t s,   a n d   r a n g e   a d a p t a t i o n   o f   ma g n e t i c a l l y   c o u p l e d   r e so n a t o r s  f o r   w i r e l e ss   p o w e r   t r a n sf e r , ”   I EEE   T ra n s a c t i o n s  o n   I n d u s t ri a l   El e c t r o n i c s ,   v o l .   5 8 ,   n o .   2 ,   p p .   5 4 4 – 5 5 4 ,   F e b .   2 0 1 1 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 1 0 . 2 0 4 6 0 0 2 .   [ 3 0 ]   A .   K a r a l i s,  J .   D .   J o a n n o p o u l o s,  a n d   M .   S o l j a č i ć ,   “ Ef f i c i e n t   w i r e l e ss  n o n - r a d i a t i v e   m i d - r a n g e   e n e r g y   t r a n sf e r , ”   An n a l s  o f   Ph y si c s ,  v o l .   3 2 3 ,   n o .   1 ,   p p .   3 4 – 4 8 ,   J a n .   2 0 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a o p . 2 0 0 7 . 0 4 . 0 1 7 .   [ 3 1 ]   L.   U n g u r e a n u ,   L .   C r i st e a ,   M .   B a r i t z ,   a n d   D .   C a z a n g i u ,   “ Th e   h e a t i n g   l e v e l   a n a l y si s   o f   f a c i a l   t i ss u e   d u r i n g   t h e   e x p o s u r e   o f   e l e c t r o ma g n e t i c   r a d i a t i o n s   p r o v i d e d   f r o m  a   m o b i l e   p h o n e , ”   i n   2 0 1 3   E - H e a l t h   a n d   Bi o e n g i n e e ri n g   C o n f e r e n c e ,   EH B  2 0 1 3 ,    N o v .   2 0 1 3 ,   p p .   1 – 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / EH B . 2 0 1 3 . 6 7 0 7 3 5 5 .   [ 3 2 ]   S .   S h a w a l i l ,   K .   N .   A .   R a n i ,   a n d   H .   A .   R a h i m,   “ 2 . 4 5   G H Z   w e a r a b l e   r e c t e n n a   a r r a y   d e s i g n   f o r   mi c r o w a v e   e n e r g y   h a r v e s t i n g , ”   I n d o n e si a n   J o u r n a l   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e ri n g   a n d   C o m p u t e r  S c i e n c e ,   v o l .   1 4 ,   n o .   2 ,   p p .   6 7 7 – 6 8 7 ,   M a y   2 0 1 9 ,     d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 1 4 . i 2 . p p 6 7 7 - 6 8 7 .   [ 3 3 ]   W .   En - N a g h ma,   H .   H a l a q ,   a n d   A .   E l   O u g l i ,   “ I mp r o v e d   d e si g n   a n d   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   g l o b a l   r e c t e n n a   s y st e m  f o r   w i r e l e ss  p o w e r   t r a n s mi ss i o n   a p p l i c a t i o n s  a r o u n d   2 . 4 5   G H z , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t ri c a l   a n d   C o m p u t e r  E n g i n e e ri n g ,   v o l .   1 4 ,   n o .   2 ,     p p .   1 6 7 4 – 1 6 8 2 ,   A p r .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 1 4 i 2 . p p 1 6 7 4 - 1 6 8 2 .   [ 3 4 ]   M .   A .   M .   S a i d ,   Z .   Z a k a r i a ,   M .   N .   H u sa i n ,   M .   H .   M i sr a n ,   a n d   F .   S .   M .   N o o r ,   “ 2 . 4 5   G H z   r e c t e n n a   w i t h   h i g h   g a i n   f o r   R F   e n e r g y   h a r v e st i n g , ”   T e l k o m n i k a   ( T e l e c o m m u n i c a t i o n   C o m p u t i n g   El e c t ro n i c s   a n d   C o n t r o l ) ,   v o l .   1 7 ,   n o .   1 ,   p p .   3 8 4 – 3 9 1 ,   F e b .   2 0 1 9 ,     d o i :   1 0 . 1 2 9 2 8 / T EL K O M N I K A . v 1 7 i 1 . 1 1 5 9 2 .   [ 3 5 ]   A .   Ta y b i ,   A .   T a j m o u a t i ,   J.   Zb i t o u ,   A .   Er r k i k ,   M .   La t r a c h ,   a n d   L.   E l   A b d e l l a o u i ,   “ A   n e w   d e s i g n   o f   h i g h   o u t p u t   v o l t a g e   r e c t i f i e r   f o r   r e c t e n n a   s y st e m  a t   2 . 4 5   G H z , ”   I n d o n e si a n   J o u rn a l   o f   El e c t ri c a l   En g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r  S c i e n c e ,   v o l .   1 3 ,   n o .   1 ,   p p .   2 2 6 – 2 3 4 ,   Jan .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 1 3 . i 1 . p p 2 2 6 - 2 3 4 .   [ 3 6 ]   A .   K u r s ,   A .   K a r a l i s,   R .   M o f f a t t ,   J.   D .   J o a n n o p o u l o s ,   P .   F i s h e r ,   a n d   M .   S o l j a č i ć ,   “ W i r e l e ss   p o w e r   t r a n sf e r   v i a   s t r o n g l y   c o u p l e d   mag n e t i c   r e s o n a n c e s,”   S c i e n c e ,   v o l .   3 1 7 ,   n o .   5 8 3 4 ,   p p .   8 3 – 8 6 ,   J u l .   2 0 0 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 2 6 / s c i e n c e . 1 1 4 3 2 5 4 .   [ 3 7 ]   J.  Zh a n g ,   “ R e c t e n n a s  f o r   R F   w i r e l e s s  e n e r g y   h a r v e s t i n g , ”   U n i v e r i st y   o f   L i v e r p o o l ,   n o .   S e p t e m b e r ,   p p .   1 – 1 7 4 ,   2 0 1 3 ,   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s: / / l i v r e p o si t o r y . l i v e r p o o l . a c . u k / 1 8 5 3 7 / 1 / Z h a n g Ji n w e i _ S e p 2 0 1 3 _ 1 8 5 3 7 . p d f .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       S ta n ley   G lenn   E.   Br u c a l           p r o fe ss io n a l  e lec tro n ics   e n g in e e r  with   m o re   t h a n   1 9   y e a rs  o f  e x p e rien c e   i n   t h e   a c a d e m e ,   a n d   a n   ASE AN   C h a rtere d   P r o fe ss io n a l  En g in e e r  (ACPE ) ,   with   m a ste r’s  d e g re e   in   El e c tro n i c s  a n d   Co m m u n ica ti o n s  En g i n e e rin g .   He   c u rre n tl y   e n ro ll e d   in   Do c t o r  o f   P h il o s o p h y   i n   E lec tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n s   E n g i n e e rin g   a t  De   La  S a ll e   Un iv e rsity ,   M a n il a .   C u rre n tl y ,   h e   is  wo rk in g   fo r  As ia  P a c ifi c   Co ll e g e - S c h o o l  o f  En g i n e e rin g   a s  a n   As so c iate   P ro fe ss o r  a n d   is  se rv in g   a s  2 nd   m e m b e r  o f  th e   P ro fe ss io n a l  Re g u latio n s   Co m m issio n   Co n ti n u i n g   P ro f e ss i o n a l  De v e lo p m e n t  (C P D)   Co u n c il   o f  E lec tro n ics   En g i n e e rin g .   His  re se a rc h   a re a s  in c lu d e   d a ta  a n d   b u i ld i n g   p o we r   c o n su m p t io n   o p ti m iza ti o n ,   a n d   e n e rg y   a n d   i n d o o r  a ir  q u a li t y   m o n it o ri n g   a n d   c o n tr o l  sy ste m s.  He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :  sta n ley _ b r u c a l@d lsu . e d u . p h .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 6 ,   No .   2 ,  No v em b er   20 24 :   9 2 3 - 9 3 2   932     Aa r o n   Do n   M .   Afr ica           is  a   r e se a rc h e r  in   th e   field   o f  c o m m u n ica ti o n s  n e two rk   e n g in e e rin g .   His  e x p e rti se   in c l u d e s  c o m m u n ica ti o n s  n e two rk   e n g in e e rin g ,   c o n tr o l  s y ste m s,  e x p e rt  sy ste m s,  n e two rk   d e sig n ,   a n d   o p ti m iza ti o n .   His  wo rk   in v o l v e s  c o m m u n ica ti o n   sy ste m s   o p ti m iza ti o n   f o r  m o re   e fficie n t   fu n c ti o n a li ti e s.  T h is  is  f o r  t h e se   sy ste m s  to   a d a p t   e ffe c ti v e ly   i n   th e   in d u stry .   He   c re a tes   d iffere n t  sim u latio n   m o d e ls  t o   re p ro d u c e   d iffere n t  sc e n a rio s  in   n e two rk   d e sig n .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  a a ro n . a frica @d lsu . e d u . p h .       J u li a n   C a r lo s  P .   Ch a v e z           is  a   stu d e n t  o f  De   La  S a ll e   Un i v e rsity   a n d   e n r o ll e d   in   B. S .   in   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n s  E n g i n e e rin g .   His  re se a rc h   in tere sts  a re   in   a rti ficia l  in telli g e n c e ,   n e two rk in g ,   a n d   m a c h in e   lea rn in g .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  ju li a n c h a v z 1 3 @ g m a il . c o m .       Na th a n   H .   De v e r a           is  e n ro ll e d   in   B. S .   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n s  En g i n e e rin g ,   m i n o r   i n   Da ta   S c ien c e ,   a t  De   La   S a ll e   Un i v e rsity .   He   is  in - c h a r g e   o f  t h e   a n ten n a   sim u latio n   a n d   i n c o rp o ra ted   m a c h in e   lea rn i n g   tec h n iq u e s  a n d   m e t h o d s .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :  n a th a n d e v e ra 2 0 2 0 0 2 @g m a il . c o m .       Ph il ip   M a r tin   E m m a n u e l  A.  Es c a m il l a           is  in   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n s   En g i n e e rin g   b a c c a lau re a te  d e g re e   p ro g ra m   o f  De   La  S a ll e   Un i v e rsity .   His   tas k e d   is   o n   t h e   a n ten n a   c o n stru c ti o n   d e sig n ,   a n d   re late d   sim u latio n .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :  e sc a m il la m a rti n 1 0 1 4 @g m a il . c o m .       J o h n   Lo u ie   L.   Pa y u y o           is  a   B. S .   in   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   E n g i n e e rin g   stu d e n t   o f   De   La  S a ll e   Un iv e rsity .   His  k e y   ro le  i n   t h e   p ro jec t  wa s  o n   t h e   a n te n n a   c o n fig u ra ti o n s a n d   e n e rg y   h a rv e st in g .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :   jo l o p a y u y o @g m a il . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.