I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b er   20 24 ,   p p .   6 4 0 1 ~ 6 4 1 0   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 14 i 6 . pp 6 4 0 1 - 6 4 1 0           6401       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Desig n  a nd an a ly sis  of  a  Sub - 6   G H z  a ntenna a rray   with  hig h   g a in  for 5 G   mo bil e phone a pplica ti o ns       Abderra him   B ellek hiri 1 ,   No ha   Cha hb o un 1 ,   J a m a l Zb it o u 1, 2 ,   Aziz   O uk a ira 3 ,   Ya s s in L a a ziz 1     1 La b o r a t o r y   o f   I n f o r ma t i o n   a n d   C o m mu n i c a t i o n   Te c h n o l o g i e s ,   N a t i o n a l   S c h o o l   o f   A p p l i e d   S c i e n c e s  o f   T a n g i e r ,     U n i v e r si t y   o f   A b d e l ma l e k   Es saa d i ,   T é t o u a n ,   M o r o c c o   2 La b o r a t o r y   o f   I n f o r ma t i o n   a n d   C o m mu n i c a t i o n   Te c h n o l o g i e s ,   N a t i o n a l   S c h o o l   o f   A p p l i e d   S c i e n c e s  o f   T é t o u a n ,     U n i v e r si t y   o f   A b d e l ma l e k   Es saa d i ,   T é t o u a n ,   M o r o c c o   3 D e p a r t me n t   o f   E n 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 ,   U n i v e r si t y   o f   Q u é b e c   i n   O u t a o u a i s,  G a t i n e a u ,   C a n a d a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   2 9 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J u l 1 4 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Au g   6 ,   2 0 2 4       In   t h is   p a p e r ,   we   d e si g n e d ,   a n a l y z e d ,   a n d   s im u la te d   a   3 2 - e lem e n t   a n te n n a   a rra y   f o r  t h e   s u b - 6   G Hz   b a n d .   Ea c h   ra d ia t i n g   e l e m e n t  is   a   s q u a r e   p a tc h   o n   a   Ro g e rs   R T 5 8 8 0   su b st ra te ,   f e a t u ri n g   a   re lat i v e   d i e lec tr ic   p e r m i tt i v i t y   o f   2 . 2 ,   a   lo w - l o ss   ta n g e n t   o f  0 . 0 0 0 9 ,   a n d   a   t h ic k n e ss   o f   0 . 5 0 8   m m ,   m e a su ri n g   2 8 . 1 × 2 8 . 1   m m ² .   S im u la ti o n s   we re   c o n d u c te d   u s i n g   tw o   e lec tr o m a g n e ti c   so l v e rs ,   a d v a n c e d   d e si g n   s y s te m   (A DS )  a n d   C S T  M icr o wa v e   S t u d i o ,   p r o v i d i n g   a   c o m p re h e n s iv e   c o m p a r is o n   o f  t h e   re s u lt s.   T o   a c h i e v e   a   h i g h   b a la n c e   b e t we e n   p e rf o rm a n c e   a n d   a n te n n a   s ize ,   tw o   4 × 8   a r ra y   a n te n n a   str u c t u re s   we r e   d e si g n e d .   T h e   sim u la t i o n s   d e m o n st ra te d   e x c e ll e n t   i n p u t  im p e d a n c e   m a tc h i n g   a r o u n d   3 . 5   G Hz   f o r   b o t h   c o n f i g u ra ti o n s ,   w i th   h ig h   g a i n s   o f   2 0 . 5   d Bi   f o r  t h e   f ir st   a n d   1 8   d Bi   f o r  t h e   se c o n d   c o n f i g u ra ti o n ,   a l o n g   w i t h   d i re c ti o n a l   r a d ia ti o n   p a tt e r n s .   T h e   d ime n si o n s   we r e   3 1 5 × 5 7 6 × 0 . 5 7 8   m m ³   fo r   th e   fi rs t   c o n f ig u ra t i o n   a n d   1 7 0 × 9 6 1 × 0 . 5 7 8   m m ³   fo r   t h e   s e c o n d .   T h e se   p e r f o rm a n c e   m e tr ics   m a k e   t h e   p ro p o s e d   a n te n n a   a r ra y s  h i g h l y   s u i ta b le  fo r  wire les s  c o m m u n ica ti o n   tec h n o l o g i e s o p e ra t i n g   b e l o w   6   G Hz ,   p a r t i c u lar l y   f o r  5 G   m o b i le   c o m m u n ic a t i o n s.     K ey w o r d s :   5 G    An ten n as  a r r ay   Dir ec tiv ity   Gain   R ad iatio n   p atter n   R ef lectio n   c o ef f icien t   Su b s tr ate   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 :   Ab d er r ah im   B ellek h ir i   L ab o r ato r y   o f   I n f o r m atio n   an d   C o m m u n icatio n   T ec h n o l o g ie s ,   Natio n al  s ch o o l o f   A p p lied   Scien ce s   o f   T an g ier ,   Ab d elm alek   E s s aa d i  Un iv er s ity   T eto u an ,   M o r o cc o   E m ail:  ab d er r ah i m . b ellek h ir i @ etu . u ae . ac . m a       1.   I NT RO D UCT I O N   Ov er   th e  last   f ew  d ec ad es,  wi r eless   co m m u n icatio n   h as  u n d er g o n e  s ig n if ican t  ev o lu tio n   d r iv en   b y   co n s u m er   d em an d s   f o r   m o b il e  b r o a d b an d   s er v ices  [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T r af f ic   is   ex p ec te d   to   r is e  b y   1 0   to   1 0 0   tim es   b etwe en   2 0 2 0   a n d   2 0 3 0   n ec ess itatin g   in n o v ativ e  s o lu tio n s   to   m ee t  esca latin g   d em an d s   wh ile  en s u r in g   af f o r d a b ilit y   an d   e n h an cin g   u s er   ex p er ien ce s   [ 3 ] .   T h e  an n u al  r ep o r t  f r o m   C is co   [ 4 ]   p r o je cted   th at  b y   2 0 2 3 ,   n ea r ly   two - th ir d s   o f   th e  g lo b al  p o p u latio n   wo u ld   h av e  I n ter n et  ac ce s s ,   with   5 . 3   b illi o n   u s er s ,   co n s titu tin g   6 6 %  o f   th e  w o r ld ' s   p o p u latio n ,   co m p ar e d   to   3 . 9   b illi o n   in   2 0 1 8   ( 5 1 %  o f   th e  w o r ld ' s   p o p u la tio n ) .   W ith   th e  u s e  o f   f if t h - g en e r atio n   ( 5 G)   m o b ile  tech n o l o g y ,   in tellig en t  n etwo r k ed   co m m u n icatio n   en v i r o n m en ts   m ay   c o n n ec t   p eo p le,   d ev ices,  d ata,   a p p lica tio n s ,   tr an s p o r tatio n   s y s tem s ,   an d   e n tire   cities.  As  5 G   n etw o r k s   ar e   d e p lo y ed ,   th e  s wif t p r o ce s s in g   o f   m ass iv e  d ata  v o lu m es,  co n n ec tiv ity   f o r   n u m er o u s   d ev ices,  an d   r a p id   d ata  tr an s m is s io n   b ec o m e  f ea s ib le  [ 5 ] ,   [ 6 ] .   Ma s s iv e  m ac h in e - to - m ac h in e   co n n ec tio n s   f o r   in d u s tr ial  au t o m a tio n   s y s tem s ,   v ir tu al   an d   au g m e n ted   r ea lity ,   r em o te  m ed ical  s er v ices,  3 D  v id eo ,   clo u d   co m p u tin g   an d   g am in g ,   s m ar t  h o m es  an d   b u ild in g s ,   an d   v ir tu al   an d   a u g m en ted   r ea lity   ar e   all  s u p p o r ted   b y   5 G  tech n o lo g y .   T h ese  e n h an ce d   s er v ices  ar e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :   6 4 0 1 - 6 4 1 0   6402   m o r e  ca p a b le  th an   th o s e  o f f e r ed   b y   3 G  an d   4 G  n etwo r k s   [ 7 ] .   T h r ee   s ep ar ate  s p ec tr u m   b a n d s   ar e  u s ed   f o r   5 G  ( lo w - b a n d ,   m ed iu m - b a n d ,   a n d   h ig h - b a n d ) .   E v er y   b an d   h as  u n iq u e  a b ilit ies:   th e  lo w  b a n d   ( f r o m   6 0 0   to   7 0 0   MH z)   d eliv er s   m o r e  c o v er a g e   b u t  s lig h tly   s lo wer   s p ee d ,   th e  m id - b an d   ( f r o m   3   to   5   GHz )   p r o v id es  a  b alan ce   o f   b o th ,   an d   th e  h ig h   b a n d   ( f r o m   2 4   to   1 0 0   GHz )   o f f er s   f aster   s p ee d   b u t   a  n ar r o wer   co v e r ag e   ar ea   [ 8 ] .   Hig h - f r eq u en c y   wav es   lik e  m m - wav es  ca n   o n ly   tr av el   a  r elativ ely   lim ited   d is tan ce   d u e  to   g r ea ter   atm o s p h er ic  atten u atio n s   [ 9 ] .   I m p lem en tin g   m m - wav e  d ev ices  is   ex p en s iv e  d u e  to   h ig h er   p ath   l o s s ,   r eq u ir in g   d en s er   ce ll  d ep l o y m en t  [ 1 0 ] .   I n   r esp o n s e,   lev er ag in g   s u b - 6   GHz   b an d s   o f f er s   an   attr ac tiv e  alt er n ativ e,   p ar ticu lar ly   b y   le v e r ag in g   e x is tin g   4 G  l o n g - ter m   ev o lu tio n   ( L T E )   s y s tem s .   Su b - 6   GHz   5 G   tr an s m is s io n s   ar e  ap p r o p r iate  f o r   b o th   u r b a n   a n d   r u r al   s ettin g s   s in ce   th e y   ca n   p r o v id e   h ig h   d ata  s p ee d s   o v e r   a  r an g e  o f   d is tan ce s .   As  a  r e s u lt,  s ig n if ican t  r esear ch   e f f o r ts   ar e  n o w  d ir ec ted   to war d s   th e  s u b - 6   GHz   b an d ,   p r ed o m i n an tly   d ep lo y ed   wo r l d wid e  in   th e  3 . 3   to   3 . 8   GHz   f r eq u en c y   r a n g e,   as   in d icate d   in   T ab le   1   [ 1 1 ] .   T h e  5 G  an ten n as  n ee d   to   h av e  h ig h   g ai n   an d   im p r o v ed   d i r ec tiv ity   in   o r d e r   to   o v er co m e   th e  r o u te   lo s s .   Ma n y   attem p ts   h av e   b ee n   m ad e  to   en h an ce   th e   p er f o r m an ce   o f   a n ten n a   d esig n s   f o r   5 G  ap p licatio n s ;  th e   d if f icu lty   lies   in   cr ea tin g   an   an ten n a  th at  is   co m p ac t,  lo w - co s t,  an d   ex tr em ely   ef f icien t.   All  th e  p r ev io u s ly   s u g g ested   an ten n as  in   [ 1 2 ] – [ 1 5 ]   ex h ib it  m o d est  g ai n s   f o r   th e  s u b - 6   GHz   5 G  f r eq u en cy   s p ec tr u m ,   wh ich   ar e  n o t  alig n ed   with   th e  d esire d   a n ten n a  p er f o r m a n ce   f o r   th is   f r eq u en cy   b an d .   Sp ec if ically ,   a n   id ea l  an ten n a  f o r   th is   s p ec tr u m   s h o u ld   b e  l o w - p r o f ile,   b r o ad b an d ,   an d   h ig h   g ain   [ 1 6 ] .   On e  o f   th e  m ain   te ch n iq u es  to   ad d r ess   th is   is s u e  is   m u lti - elem en t  ar r ay   co n f ig u r atio n .   W ith   an   ele ctr ically   d o wn - tilt ed ,   s ix - elem en t  d u al - p o la r ized   ar r ay ,   a  p ea k   g ain   o f   1 6 . 8   d B i  is   ac h iev ed   an d   m ea s u r ed   in   [ 1 7 ] .   Six   a n ten n a   elem en ts   ar e  u s ed   i n   th is   p r o ce s s ,   an d   a   r ad i o   f r e q u en c y   p h ase  s h if tin g   m o d u le  ( R FP SM)   b u ilt  u s in g   v ec to r   m o d u lato r s   is   th e  r esu lt.   W ith   a  n ew  f r eq u en cy - s elec tiv e  s u r f ac e  ( FS S)  r ef lecto r ,   th e  d esig n ed   an ten n a  co n f i g u r atio n   o f   a  1 ×4   r ec tan g u lar   m icr o s tr ip   ar r ay   an ten n a  p r o d u ce d   s em i - s tab le  g ain s   o f   1 2 . 4   d B i  at  4 . 1   G Hz  an d   1 1 . 4   d B i  at    3 . 5   GHz   [ 1 8 ] .   I n   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] ,   h ig h er   g ai n   is   r ep o r ted ;  f o r   e x am p le,   th e  m ea s u r e d   r ea lize d   g ain s   o f   th e  1 × 4   an ten n a  ar r ay   ar e  8 . 3 4 ± 0 . 3 9   d B i a n d   1 5 . 1 ± 0 . 4   d B i a t 3 . 2 8 - 3 . 7 1   GHz   an d   4 . 8 - 5 . 1 8   GHz   r esp ec tiv ely .   T h e  m ain   o b jectiv e  o f   th is   wo r k   is   to   co n s tr u ct  a  s m all  an ten n a  ar r ay   with   en h an ce d   g ain   at  3 . 5   GHz   f o r   f if th   g e n er atio n   ( 5 G)   s u b - 6   GHz   wir eless   co m m u n icatio n   s y s tem s .   Fo r   th is   p u r p o s e,   we  d esig n ed   a  4 ×8   an ten n a  a r r ay   c o n tain in g   3 2   r ad iatin g   s q u a r ed   elem e n ts .   T wo   d if f e r en t  co n f ig u r atio n s   wer e  co n s id er ed   to   b u ild   th is   s tr u ctu r e:  p ar allel  a n d   s q u ar ed   ar r a y   ar r an g em en t s .   B o th   co n f ig u r atio n s   m ad e  it  p o s s ib le  to   o b tain   q u ite  in ter esti n g   r esu lts   in   ter m s   o f   co m p ac t n ess ,   g ain   an d   d ir ec tiv ity ,   with   an   a d v an t ag e  f o r   th e  s q u ar ed   ar r an g em e n t  wh ich   h as  lim ite d   th e  p r esen ce   o f   s id e - b a n d s   ar o u n d   3 . 5   GHz .   T o   f ee d   th e   p r o p o s ed   a n ten n a   ar r ay   we   ad o p t  b o th   s er ies  an d   p a r allel  f ee d i n g   tec h n iq u es  d u e  to   th eir   s im p licity   o f   im p lem en tatio n .   T h ese  tech n iq u es  ca n   b e  in teg r ated   o n   th e  s am e  n etwo r k   lay er ,   o p tim izin g   weig h t,  th ick n ess ,   an d   o v er all  an ten n a   co s ts .   T h e  d esig n ed   an te n n as  wer e  s im u lated   an d   en h an ce d   b y   th e  u s e  o f   th e  m o m en t  m et h o d - b ased   ad v a n ce d   d esig n   s y s tem   ( ADS)   an d   th e  f in ite  in teg r atio n   tec h n iq u e - b a s ed   C ST  m icr o wav e  s tu d io .       T ab le  1 .   T h e   d is tr ib u tio n   o f   5 G  s u b - 6   GHz   s p ec tr u m   ac r o s s   d if f er en t c o u n tr ies     C o u n t r i e s   3   t o   4   G H z   r a n g e   4   t o   5   G H z   r a n g e   5   t o   7   G H z   r a n g e   U n i t e d   S t a t e s   3 . 4 5 - 3 . 7 ,   3 . 7 - 3 . 9 8   3 . 4 9 - 4 . 9 9   5 . 9 - 7 . 1   C a n a d a   3 . 4 7 - 3 . 6 5 ,   3 . 6 5 - 4 . 0       K o r e a   3 . 4 - 3 . 7 ,   3 . 7 - 4 . 0     2 6 . 5 – 2 8 . 1   I n d i a   3 . 4 - 3 . 6     2 6 / 2 8   A u st r a l i a   3 . 5     2 7 . 5 – 2 8 . 3 5   I t a l y   3 . 6 - 3 . 8       Jap a n   3 . 6 - 4 . 1   4 . 5 - 4 . 9     C h i n a   3 . 3 - 3 . 6   4 . 5 - 5         2.   P RO CE DUR E S F O R  D E SI G N    2 . 1 .       T he  s t a nd a rd  s qu a re   m icro s t rip pa t ch  a nte nn a 's   des ig n   U s i n g   a   m i c r o s t r i p   li n e   a s   t h e  f e e d ,   w e   f i r s t   d es i g n e d   a   s q u a r e   m i c r o s t r i p   p a t c h   a n t e n n a   th a t   w o u l d   o p e r a t e   a t   3 . 5   G H z .   T h e   e q u a t io n s   ( 1 )   a n d   ( 2 )   w e r e   u s e d   t o   c al c u l a t e   t h e   p a t c h ' s   d i m e n s i o n s   in   t h e   f i r s t   s t e p   [ 1 8 ] :     = 1 2 √ √ 0 0 − 2    ( 1 )     = 1 2 √ 0 0 √ 2 + 1   ( 2 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Desig n   a n d   a n a lysi s   o f a   S u b - 6   GHz a n ten n a   a r r a y  w ith   h i g h   g a i n   fo r   …   ( A b d err a h im  B ellek h ir i )   6403   wh er e  :  r eso n an t  f r eq u en cy ,  0   an d   0 :  p er m ea b ilit y   an d   p e r m it tiv ity   in   f r ee   s p ac e ,  :  r elativ e  d ielec tr ic   p er m itti v ity ,   an d   ∆ :  th e  len g th   o f   th e  p atch   le n g th   a r o u n d   th e  s lo ts .   T h e  ef f ec tiv e  d ielec tr ic  p er m it tiv ity   ( )   ca n   b e  d eter m in ed   u s in g   ( 3 ) .     = + 1 2 + − 1 2 ( 1 + 12 ℎ ) − 1 2   ( 3 )     ‘ ℎ ’   is   th e  h eig h t  o f   th e   s u b s tr ate  an d   ∆   m ay   b e  c o m p u ted   b y   u s in g   ( 4 ) .      ℎ = 0 . 412 ( + 0 . 3 ) ( ℎ + 0 . 264 ) ( − 0 . 258 ) ( ℎ + 0 . 8 )   ( 4)     T h e  f ee d   wid t h s   o f   d if f er en t i m p ed an ce s   ca n   b e  ca lcu lated   u s in g   th e  ( 5 ).     ℎ = { 8 2 − 2 ,                                                                                          , 0 ℎ ≤ 2 2 { − 1 − ln ( 2 − 1 ) + − 1 2 [ ln ( − 1 ) + 0 . 39 − 0 . 61 ] } , 0 ℎ ≥ 2 }   ( 5 )       wh er e   = 60 √ + 1 2   + + 1 − 1 ( 0 . 23 +   0 . 11 )   ;  = 377 2   √   Fo llo win g   th e  v er if icatio n   o f   th e  p atch   elem en t' s   s ize,   w h ich   en ab led   a  3 . 5   GHz   r eso n an ce ,   we  co n n ec ted   th e  q u ar ter   wav e  to   m atch   th e  in p u t  im p e d an ce   o f   5 0   Oh m .   T h e  p atch   an ten n a  is   2 8 . 1 × 2 8 . 1   m m 2 ,  h as  a  h eig h t  o f   0 . 5 0 8   m m ,   a  lo s s   tan g en t  o f    ( ) = 0 . 0 0 0 9 ,   a n d   is   p r in ted   o n   a  R o g er s   R T   5 8 8 0   s u b s tr ate.   T ab le  2   d is p lay s   th e  im p r o v ed   s q u ar e  an ten n a  s p ec if icatio n s .       T ab le  2 .   T h e  3 . 5   GHz   o p tim al  p ar am eter s   o f   a   tr ad itio n al  p atch   an ten n a   P a r a me t e r   V a l u e   ( mm )   P a r a me t e r   V a l u e   ( mm )      2 8 . 1     0 . 4 1      2 8 . 1     1 6 . 2 8      55   ℎ   0 . 5 0 8      60     0 . 0 3 5       2 . 2 .     Cre a t ing   a   4 x 8   a nte nn a   a rr a y   des ig n - f irst  co nfig ura t io n   I n   th e  f ir s t  s tep ,   th e  co n v e n tio n al  s q u ar e  an ten n a  d escr ib ed   ab o v e  is   u s ed   to   co n s tr u ct  a  2 ×4   an ten n a   ar r ay   co m p o s ed   o f   8   elem en ts ,   as  s h o wn   in   Fig u r e   1 .   T h e  s p ac in g   b etwe en   two   p atch   r ad iato r s   is   s et  to   g /2   in   o r d er   to   p r ev en t   m u tu al   co u p lin g   b etwe en   p atch es  ca u s e d   b y   p r o x im ity   wh ile  b u ild in g   a  lin ea r   ar r a y   with   b ea m f o r m in g   ca p ab ilit y   [ 2 1 ] .   Fu r th er m o r e ,   f o r   th e  r ad iato r   p atch ,   a  q u ar ter - wav elen g th   tr a n s f o r m er   is   u s ed   as   a  f ee d er ,   an d   a  p o wer   d i v id er   is   em p lo y ed   to   f ee d   ea ch   p atc h   an ten n a  with   eq u al  in p u t  p o wer .   T h e  d esig n ed   2 ×4   an te n n a  a r r ay   in clu d es   4 ×1   s u b a r r ay s   wh ic h   ar e   f ed   in   p a r allel.   Sig n al  d is tr ib u tio n   ac r o s s   all  lin ea r   an ten n a  s u b a r r ay s   h as  p r ev io u s ly   b ee n   ac c o m p lis h ed   u s in g   a  p ar allel  f ee d in g   n etwo r k   m ad e  u p   o f   p o wer   d iv id er s   [ 2 2 ] .    T h e  s p ac in g   b etwe en   th e   s u b - ar r ay s   is     an d   th e  g u id e d   wav elen g th   is   ca lcu lated   ac c o r d i n g   to   ( 6 ) ;   at  3 . 5   GHz ,    = 5 7 . 5 8 8   m m .   Ad d i tio n ally ,   q u ar ter - wav e   tr an s f o r m er s   wer e  u s ed   to   m atch   th e  im p ed an ce   t o   th e  p o wer   d iv id er s .   T h e  im p e d an ce   o f   q u ar ter - wav e   tr an s f o r m er s   is   g iv en   b y   ( 7 ) ,   wh er e    is   th e  lin e  in p u t  im p ed an ce ,   a n d   Z A   is   th e  ch ar ac ter is tic  im p ed an ce .   T h e  v al u es  o f   0   an d     ar e  r esp ec tiv ely   5 0   an d   1 6 9   Ω .   Mo r eo v er ,   th e  1 ×4   s u b - ar r ay s   ar e  f ed   in   p ar allel  u s in g   m icr o s tr ip   lin es  o f   ch ar ac ter is tic  im p ed an ce s   1 0 0 ,   7 0 . 7   an d   5 0   Ω .     λ = 3 × 10 8 √     ( 6 )     = √   ( 7 )     T h e  p ar am eter     is   o p tim ized   to   m in im ize  p er f o r m an ce   d eg r ad in g   b y   m u t u al  co u p lin g   ef f e ct.   T h e  o p tim izatio n   is   ac h iev ed   b y   s im u latin g   d if f e r en t  v alu es  o f     co r r esp o n d in g   to   f r ac tio n s   o f   th e  g u id e d   wav elen g th   at   3 . 5   GHz   (   =  × ;  a=   {0 . 3 ;   0 . 4 ;  0 . 5 ;  0 . 6 ;   0 . 7 }) .   T h e  o p tim al  v al u e  o f     is   f o u n d   to   b e   0 . 7 × ,   r esu ltin g   in   a  s atis f ac to r y   r etu r n   lo s s ,   g ain ,   an d   ef f icie n cy   as sh o wn   in   Fi g u r es  2   an d  3.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :   6 4 0 1 - 6 4 1 0   6404   I n   th e  s ec o n d   s tep ,   we  co n s tr u cted   a  h i g h er - o r d e r   ar r a y   o f   3 2   elem e n ts   b y   ar r an g in g   f o u r   o f   th e   p r ev io u s ly   d is cu s s ed   4 ×2   ar r a y s   in   p ar allel.   T h e  s im u latio n s   r esu lt  f o r   th is   an ten n a   ar e  p r e s en ted   in   Fig u r e   4 .   W e  ac h iev ed   g o o d   in p u t   im p ed an ce   m atc h in g   at  3 . 5   GHz ,   as  s h o wn   in   Fig u r e  4 ( a) ,   alo n g   with   m u ltib an d   b eh av io r   in   Fig u r e   4 ( a ) .   Ad d itio n ally ,   Fig u r es  4 ( b )   a n d   ( c )   s h o w  th e  an te n n a' s   h ig h   g a in   o f   2 0 . 5   d B i  an d   d ir ec ted   r ad iatio n   p atter n ,   r esp ec tiv ely .           Fig u r e  1 .   2 ×4   An ten n a  ar r a y   g eo m etr y             Fig u r e  2 .   R etu r n   lo s s     Fig u r e  3 .   Gain   v er s u s   f r eq u en cy           ( a)   ( b )       ( c)     Fig u r e  4 .   Simu latio n   r esu lts   f o r   th e  f ir s t c o n f ig u r atio n   o f   th e  4 x 8   ar r ay   a n ten n a  ( a )   r etu r n   lo s s ,   ( b )   g ain   v e r s u s   f r eq u e n cy ,   a n d   ( c )   an ten n a  g e o m etr y   an d   3 D  r ad iatio n   p atter n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Desig n   a n d   a n a lysi s   o f a   S u b - 6   GHz a n ten n a   a r r a y  w ith   h i g h   g a i n   fo r   …   ( A b d err a h im  B ellek h ir i )   6405   Fig u r e  5   p r o v id es  a  co m p a r is o n   o f   th e  r esu lts   o b tain ed   f o r   th is   an ten n a  u s in g   two   d if f er en t   s im u lato r s :  C ST - MW  an d   A DS4 .   Fig u r e   5 ( a)   s h o ws  g o o d   ag r ee m e n t  o f   t h e  r etu r n   lo s s   o b tain ed   b y   th e   two   s o lv er s .   As  s h o wn   i n   Fig u r e   5 ( b ) ,   th e   g ain   an d   r ad iatio n   p atter n   p r o d u ce d   b y   t h e  ADS  s o lv er ,   allo win g   f o r   co m p ar is o n   with   t h e  co r r esp o n d in g   r esu lts   o b tain ed   p r ev io u s ly   with   C ST - MW,  s h o win g   e x ce llen t m atch in g .         ( a)       ( b )     Fig u r e  5 .   R es u lts   o b tain ed   wit h   d if f er e n t so lv er s   f o r   th e  f i r s t c o n f ig u r atio n   o f   th e  4 ×8   ar r ay   an ten n a:   ( a)   r etu r n   lo s s   v er s u s   f r eq u en c y   u s in g   ADS  an d   C ST - MW a n d   ( b )   g ain   an d   3 D  r ad iatio n   p atter n   u s in g   ADS       2. 3 .   Desig n o f   a   4 × 8   a nte nn a   a rr a y - s ec o nd   co nfig ura t i o n       T o   m in iatu r ize  th e  an ten n a  d i m en s io n s   an d   elim in ate  th e  s id eb an d   e f f ec t,  we  m o d if ie d   th e  s h ap e  o f   th e  an ten n a   ar r ay   wh ile  m a in tain in g   th e  co n v en tio n al  m icr o s tr ip   p atch   an ten n a   d i m en s io n s .   Fig u r e  6   illu s tr ates  th e  g eo m etr y   an d   p er f o r m an ce   o f   th e  n ew  s q u ar ed   s u b - ar r a y   an ten n a  co n s i s tin g   o f   4   r ad iatin g   elem en ts .   Fig u r e  6 ( a)   p r o v id es  th e  o p tim ized   ch a r ac ter is tic  im p ed an ce s   f o r   th e  v alid ated   s u b - ar r a y .   Simu latio n s   co n f ir m ed   g o o d   in p u t  im p ed a n ce   m atch in g   at  3 . 5   GHz  in   Fig u r e  6 ( b ) ,   with   a  d ir ec tio n al   r ad iatio n   p atter n   in   Fig u r e   6 ( c ) ,   an d   a   g ain   o f   9 . 5 8   d B i  in   Fig u r e  6 ( d ) .     T o   en h an ce   a n ten n a   g ain ,   we  d esig n ed   a   1 6 - ele m en t  an te n n a  ar r ay   b y   co m b in in g   4   s u b - a r r ay s .   T h e   g eo m etr y   an d   p er f o r m an ce   r e s u lts   f o r   th is   h ig h - o r d e r   a r r ay   ar e  s h o wn   in   Fig u r e   7 .   Fig u r e   7 ( a)   illu s tr ates  th e   s p atial  ar r an g em e n t  an d   in te r co n n ec tio n s   o f   th e  1 6 - elem en t  ar r ay .   Simu latio n s   in   Fig u r e  7 ( b )   in d icate   f av o r a b le  im p e d an ce   m atch in g   ar o u n d   3 . 5   GHz ,   with   a  r et u r n   lo s s   o f   - 2 7   d B .   Fig u r e   7 ( c)   p r esen ts   im p r o v e d   r ad iatio n   p atter n s ,   wh ile  Fig u r e  7 ( d )   s h o ws s ig n if ican t g ain   e n h an ce m e n t a t 3 . 5   GHz ,   p ea k i n g   at  1 5 . 1 2   d B i.   Fo r   th e  3 2 - elem en t   an ten n a   ar r ay ,   8   s u b - ar r ay s   wer e   in te g r ated .   T h e  g e o m etr y   an d   p e r f o r m a n ce   ch ar ac ter is tics   o f   th is   an ten n a  ar e  p r esen ted   i n   Fig u r e  8 .   T h e  s im u latio n s   r ev ea l  an   e n h an ce m e n t  in   th e  r ef lectio n   co e f f icien t,  with   a  s in g le  r eso n a n t  f r e q u en c y   ce n ter ed   at  3 . 5   GHz ,   as  s h o wn   in   Fig u r e  8 ( a ) ,   a n d   a n   ac h iev ed   g ai n   o f   1 8   d B i  as  illu s tr ated   in   Fig u r e  8 ( b ) .   Fig u r e   8 ( c)   g iv es  th e  r a d iatio n   p atter n   o b tain e d   with   th e   32 - elem en t a n ten n a  a r r ay   wh i ch   s h o ws a  d ir ec tio n al  b eh av i o r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :   6 4 0 1 - 6 4 1 0   6406   I n   Fig u r e  9 ,   we   co m p a r ed   t h e  s im u latio n   r esu lts   o f   th e  s e co n d   co n f i g u r atio n   4 × 8   a r r ay   an ten n a ,   o b tain ed   u s in g   two   s im u lato r s :  C ST - M W   an d   ADS.   As  s h o wn   in   Fig u r e  9 ( a) ,   th e r e  is   a  s tr o n g   ag r ee m en t  b etwe en   b o th   s o lv er s   r eg ar d in g   th e  v ar iatio n s   in   th e  r ef lectio n   co ef f icien t  an d   th e  r eso n an t  f r eq u e n cy .   Ad d itio n ally ,   th e   r ad iatio n   p a tter n   o b tain e d   with   ADS  in   Fig u r e  9 ( b )   cl o s ely   m atch es  th at  o b s er v e d   with   C ST - MW in   Fig u r e  8 ( c) ,   an d   t h e  g ain   v alu es o b tain ed   f r o m   b o th   s im u latio n s   ar e  v er y   cl o s e.           ( a)   ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r e  6 .   Geo m etr y   a n d   s im u l atio n   r esu lts   f o r   th e  2 nd   co n f ig u r atio n   o f   th e  1 × 4   s u b - ar r ay :  ( a)   g eo m etr y   o f   th e  1 × 4   r ad iatin g   elem en ts ,   ( b )   r et u r n   lo s s ,   ( c)   3 D  r ad iatio n   p atte r n ,   an d   ( d )   g ain   v er s u s   f r eq u en cy           ( a)   ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r e  7 .   Geo m etr y   a n d   s im u l atio n   r esu lts   f o r   th e  s ec o n d   c o n f ig u r atio n   o f   th e  1 6   elem en ts   ar r ay   a n ten n a:   ( a)   an ten n a  g eo m etr y ,   ( b )   r etu r n   lo s s ,   ( c)   3 D  r ad iatio n   p atter n ,   an d   ( d )   g ain   v er s u s   f r eq u en cy   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Desig n   a n d   a n a lysi s   o f a   S u b - 6   GHz a n ten n a   a r r a y  w ith   h i g h   g a i n   fo r   …   ( A b d err a h im  B ellek h ir i )   6407       ( a)   ( b )       ( c)     Fig u r e  8 .   Geo m etr y   a n d   s im u l atio n   r esu lts   f o r   th e  2 nd   co n f ig u r atio n   o f   th e  4 × 8   ar r ay   an te n n a :   ( a)   r etu r n   lo s s ,   ( b )   g ai n   v er s u s   f r e q u en c y ,   an d   ( c)   3 D  r a d iatio n   p atter n         ( a)       ( b )     Fig u r e  9 .   ADS  s o lv er   c o m p ar i s o n   f o r   t h e  2 nd   co n f ig u r atio n   o f   th e  4 ×8   ar r ay   an ten n a:  ( a)   r et u r n   lo s s   v s   f r eq u e n cy   an d   ( b )   g ain ,   an d   3 D  r ad iatio n   p atter n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :   6 4 0 1 - 6 4 1 0   6408   2. 4 .   Resul t s   s um m a ry   T h is   s tu d y   f o cu s ed   o n   d esig n in g   ar r ay   an te n n as  with   o p tim al  p er f o r m a n ce   f o r   th e  5 G  s u b - 6   GHz   b an d .   T o   ac h iev e   h ig h   g ain ,   two   co n f ig u r atio n s   o f   a  4 × 8   an ten n a  wer e  d esig n ed   a n d   s im u lated   u s in g   two   d is tin ct  s o lv er s   to   co n f ir m   th e   r esu lts .   T h e  co m p ac tn ess   was  m ax im ized   th r o u g h   o p tim izat io n   o f   th e  s p ac in g   b etwe en   th e  r ad iatin g   elem en ts ,   en s u r in g   m in im al  p er f o r m an ce   d eg r a d atio n .   B o th   d ev elo p ed   an ten n as   d em o n s tr ated   h i g h   p e r f o r m an ce ,   with   g ain s   o f   2 0 . 5   d B i  f o r   th e  f ir s t  co n f ig u r atio n   a n d   1 8   d B i  f o r   th e  s ec o n d .   Ho wev er ,   th e  s ec o n d   c o n f ig u r atio n   o f f er s   g r ea ter   c o m p a ctn ess   b y   u tili zin g   less   s u b s tr ate  s u r f ac e  ar ea     ( 1 6 3 3 , 7   cm 2   v s   1 8 1 4 . 4   cm 2 )   a n d   ef f ec tiv el y   m itig ates th e  s id eb an d   ef f ec ts   th at  im p ac t th e   f ir s t c o n f ig u r atio n .   T ab le  3   p r esen ts   a  co m p ar ati v e  an aly s is   o f   th e  ar r ay   an ten n as  d ev elo p ed   in   th is   s tu d y   ag ain s t  o th er   s u b - 6   GHz   an ten n as  f r o m   p u b lis h ed   r esear ch .   C o n s id er in g   t h e  lo west  r eso n an t  f r eq u e n cy   o f   3 . 5   GHz   f o r   o u r   an ten n as  an d   th e  tr e n d   o f   i n cr ea s in g   p atch   d im en s io n s   with   d ec r ea s in g   f r eq u en c y ,   b o th   c o n f ig u r atio n s   en s u r e  ex ce llen t  p er f o r m a n ce   with in   a  co m p ac t  s ize.   T h is   m ak es  t h em   h ig h ly   s u itab le  f o r   p o ten tial  ap p licatio n s   in   5 G  n etwo r k s ,   wh er e  ef f icien t   u s e  o f   s p ac e  an d   h ig h   p er f o r m an ce   ar e  cr itical.   Ad d itio n ally ,   th e  o p tim ized   d esig n   g u ar an tees  r o b u s t  in p u t  im p ed an ce   m atch in g   an d   a  d ir ec tio n al  r ad iatio n   p atter n ,   ess en tial  f o r   r eliab le  an d   h ig h - q u ality   wir eless   co m m u n icatio n   in   5 G  s y s tem s .       T ab le  3 .   Per f o r m an ce   co m p a r is o n   b etwe en   th e  a n ten n a  a r r ay   p r o p o s ed   in   th is   wo r k   an d   s o m e  s tate - of - th e - ar t  ar r ay   an te n n a  s tr u ctu r es   R e f e r e n c e s   A n t e n n a   si z e   (  3 )   N o .   o f   e l e m e n t   F r e q u e n c y   ( G H z )     ( d B i )   [ 2 3 ]   3 4 4 × 3 4 4 × 6 3   4 × 4   4 . 3   8 . 6   [ 1 8 ]   1 6 6 × 6 6 × 1 . 6   1 × 4   4 . 1   1 2 . 4   [ 2 4 ]   2 2 6 . 8 × 1 4 8 . 2 × 8   3 × 6   4 . 3 5   16   [ 2 5 ]   1 7 0 × 6 0 × 8   1 × 4   3 . 6   5   [ 2 6 ]   1 6 5 × 2 3 5 × 0 . 7 8 7   1 × 8   5 . 5 7   1 2 . 4   [ 2 7 ]   1 2 0 × 8 5 × 3 . 2 5 5   2 × 2   4 . 1 4 8   1 2 . 1 d B   w i t h o u t   r e f l e c t i o n   1 st   c o n f .   3 1 5 × 5 7 6 × 0 . 5 7 8   4 × 8   3 . 5   2 0 . 5   2 n d   c o n f .   1 7 0 × 9 6 1 × 0 . 5 7 8   4 × 8   3 . 5   18       3.   CO NCLU SI O N    Desig n in g   an ten n as  th at  b alan ce   co m p ac tn ess   an d   h ig h   p er f o r m an ce   is   ch allen g in g .   I n   th i s   wo r k ,   we   d etailed   th e  d esig n   p r o ce s s   o f   a  3 2 - elem en t  ar r ay   an te n n a  s u itab le  f o r   5 G  m o b ile  p h o n e  a p p licatio n s ,   o p er atin g   at  3 . 5   GHz .   T h e  an ten n a  d esig n   m eticu lo u s ly   ad d r ess ed   th e  is s u e  o f   p er f o r m an ce   d eg r ad atio n   d u e   to   m u tu al  co u p lin g   b etwe en   el em en ts   wh ile  m ax im izin g   c o m p ac tn ess .   T wo   an ten n a  a r r ay   co n f ig u r atio n s   wer e  p r o p o s ed   a n d   v alid ated   th r o u g h   s im u latio n s   u s in g   two   d if f er en t  elec tr o m ag n etic  s o l v er s .   T h e  f ir s t  co n f i g u r atio n   d em o n s tr ated   g o o d   p er f o r m an ce   in   ter m s   o f   r ad iatio n   p atter n ,   in p u t  im p e d an ce   m atch in g ,   an d   a  g ain   o f   2 0 . 5   d B i,  b u t  it  ex h i b ited   s id eb an d s   ar o u n d     3 . 5   GHz .   T h e  s ec o n d   co n f ig u r atio n   ef f ec tiv ely   ad d r ess ed   t h is   is s u e  an d   o f f er ed   b etter   c o m p ac tn ess ,   with   a   s lig h tly   lo wer   g ai n   o f   1 8   d B i,  wh ich   r em ain s   q u ite  h i g h .   C o m p ar e d   to   o th e r   an te n n a  s tr u ctu r es  in   th e  liter atu r e,   b o th   c o n f ig u r atio n s   ex h ib it   co m m e n d ab le   p er f o r m an ce ,   m a k in g   th em   s u itab le   f o r   p o ten tial  u s e  in   5 G  m o b ile  n etwo r k s .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   T.   N a g a r a j   a n d   R .   K .   C h a n n a r a y a p p a ,   “ A n   e f f i c i e n t   sec u r i t y   f r a mew o r k   f o r   i n t r u si o n   d e t e c t i o n   a n d   p r e v e n t i o n   i n   i n t e r n e t - of - t h i n g s   u si n g   ma c h i n e   l e a r n i n g   t e c h n i q u e , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   En g i n e e r i n g ,   v o l .   1 4 ,   n o .   2 ,   p p .   2 3 1 3 – 2 3 2 1 ,   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 2 3 1 3 - 2 3 2 1 .   [ 2 ]   N .   N i sh a ,   N .   S .   G i l l ,   a n d   P .   G u l i a ,   “ A   r e v i e w   o n   m a c h i n e   l e a r n i n g   b a se d   i n t r u si o n   d e t e c t i o n   sy s t e m  f o r   i n t e r n e t   o f   t h i n g s  e n a b l e d   e n v i r o n m e n t , ”   I n t e rn 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 8 9 0 – 1 8 9 8 ,   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 8 9 0 - 1 8 9 8 .   [ 3 ]   S .   I f f a t   N a q v i   a n d   N .   H u ss a i n ,   “ A n t e n n a s  f o r   5 G   a n d   6 G   c o mm u n i c a t i o n s , ”   5 G   a n d   6 G   E n h a n c e d   Bro a d b a n d   C o m m u n i c a t i o n s   [Wo r k i n g   T i t l e ] ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 5 7 7 2 / i n t e c h o p e n . 1 0 5 4 9 7 .   [ 4 ]   C i sc o ,   “ C i sc o   a n n u a l   i n t e r n e t   r e p o r t   ( 2 0 1 8 - 2 0 2 3 ) , ”   C i s c o ,   2 0 2 0 .   h t t p s : / / w w w . c i sc o . c o m / c / e n / u s / so l u t i o n s/ c o l l a t e r a l / e x e c u t i v e - p e r s p e c t i v e s / a n n u a l - i n t e r n e t - r e p o r t / w h i t e - p a p e r - c 1 1 - 7 4 1 4 9 0 . h t ml   ( a c c e sse d   A p r .   0 5 ,   2 0 2 3 ) .   [ 5 ]   K .   S h a k i r   M u t t a i r ,   A .   Z .   G h a z i   Z a h i d ,   O .   A h m e d   S h a r e e f ,   A .   M .   Q a s i m  K a mi l ,   a n d   M .   F a r h a n   M o sl e h ,   “ A   n o v e l   d e s i g n   o f   w i d e   a n d   m u l t i - b a n d s  2 × 2   m u l t i p l e - i n p u t   mu l t i p l e - o u t p u t   a n t e n n a   f o r   5 G   m m - w a v e   a p p l i c a t i o n s,”   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   El 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 2 ,   n o .   4 ,   p p .   3 8 8 2 – 3 8 9 0 ,   A u g .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 1 2 i 4 . p p 3 8 8 2 - 3 8 9 0 .   [ 6 ]   C .   R .   S t o r c k   a n d   F .   D u a r t e - F i g u e i r e d o ,   “ A   s u r v e y   o f   5 G   t e c h n o l o g y   e v o l u t i o n ,   st a n d a r d s,   a n d   i n f r a st r u c t u r e   a ss o c i a t e d   w i t h   v e h i c l e - to - e v e r y t h i n g   c o mm u n i c a t i o n s  b y   i n t e r n e t   o f   v e h i c l e s , ”   I E E E  Ac c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   1 1 7 5 9 3 – 1 1 7 6 1 4 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 0 . 3 0 0 4 7 7 9 .   [ 7 ]   S .   K u m a r ,   A .   S .   D i x i t ,   R .   R .   M a l e k a r ,   H .   D .   R a u t ,   a n d   L.   K .   S h e v a d a ,   “ F i f t h   g e n e r a t i o n   a n t e n n a s :   a   c o mp r e h e n s i v e   r e v i e w   o f   d e s i g n   a n d   p e r f o r ma n c e   e n h a n c e me n t   t e c h n i q u e s , ”   I EE E  Ac c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   1 6 3 5 6 8 – 1 6 3 5 9 3 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 0 . 3 0 2 0 9 5 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Desig n   a n d   a n a lysi s   o f a   S u b - 6   GHz a n ten n a   a r r a y  w ith   h i g h   g a i n   fo r   …   ( A b d err a h im  B ellek h ir i )   6409   [ 8 ]   C .   Y .   D .   S i m,  H .   Y .   Li u ,   a n d   C .   J.  H u a n g ,   “ W i d e b a n d   M I M O   a n t e n n a   a r r a y   d e s i g n   f o r   f u t u r e   m o b i l e   d e v i c e s  o p e r a t i n g   i n   t h e   5 G   N R   f r e q u e n c y   b a n d s  n 7 7 / n 7 8 / n 7 9   a n d   LTE  b a n d   4 6 , ”   I EEE  An t e n n a s  a n d   Wi re l e ss  Pro p a g a t i o n   L e t t e rs ,   v o l .   1 9 ,   n o .   1 ,   p p .   7 4 – 7 8 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / LA W P . 2 0 1 9 . 2 9 5 3 3 3 4 .   [ 9 ]   I .   S h a y e a ,   T.   A b d   R a h m a n ,   M .   H a d r i   A z m i ,   a n d   M .   R .   I sl a m ,   “ R e a l   mea s u r e me n t   s t u d y   f o r   r a i n   r a t e   a n d   r a i n   a t t e n u a t i o n   c o n d u c t e d   o v e r   2 6   G H z   m i c r o w a v e   5 G   l i n k   s y st e m  i n   M a l a y s i a , ”   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   6 ,   p p .   1 9 0 4 4 – 1 9 0 6 4 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 8 . 2 8 1 0 8 5 5 .   [ 1 0 ]   L.   H u   e t   a l . ,   “ A   w i d e b a n d   h i g h - e f f i c i e n c y   G a N   M M I C   p o w e r   a mp l i f i e r   f o r   su b - 6 - G H z   a p p l i c a t i o n s, ”   M i c r o m a c h i n e s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   5 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / m i 1 3 0 5 0 7 9 3 .   [ 1 1 ]   M .   A .   S u f i a n ,   N .   H u ssa i n ,   H .   A sk a r i ,   S .   G .   P a r k ,   K .   S .   S h i n ,   a n d   N .   K i m ,   “ I so l a t i o n   e n h a n c e m e n t   o f   a   met a s u r f a c e - b a se d   M I M O   a n t e n n a   u si n g   sl o t s a n d   s h o r t i n g   P i n s, ”   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   7 3 5 3 3 – 7 3 5 4 3 ,   2 0 2 1 , d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 0 7 9 9 6 5 .   [ 1 2 ]   A .   D e s a i ,   R .   P a t e l ,   T .   U p a d h y a y a ,   H .   K a u s h a l ,   a n d   V .   D h a sara t h a n ,   “ M u l t i b a n d   i n v e r t e d   E   a n d   U   s h a p e d   c o m p a c t   a n t e n n a   f o r   D i g i t a l   b r o a d c a st i n g ,   w i r e l e ss,  a n d   su b   6   G H z   5 G   a p p l i c a t i o n s , ”   A EU   -   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m m u n i c a t i o n s ,  v o l .   1 2 3 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a e u e . 2 0 2 0 . 1 5 3 2 9 6 .   [ 1 3 ]   H .   W .   La i   a n d   H .   W o n g ,   “ S u b s t r a t e   i n t e g r a t e d   m a g n e t o - e l e c t r i c   d i p o l e   a n t e n n a   f o r   5 G   W i - F i , ”   I EEE   T ra n s a c t i o n s  o n   A n t e n n a s   a n d   Pro p a g a t i o n ,   v o l .   6 3 ,   n o .   2 ,   p p .   8 7 0 – 8 7 4 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA P . 2 0 1 4 . 2 3 8 4 0 1 5 .   [ 1 4 ]   S .   U l l a h ,   I .   A h m a d ,   Y .   R a h e e m,   S .   U l l a h ,   T .   A h ma d ,   a n d   U .   H a b i b ,   “ H e x a g o n a l   s h a p e d   C P W   F e e d   b a s e d   f r e q u e n c y   r e c o n f i g u r a b l e   a n t e n n a   f o r   W LA N   a n d   S u b - 6   G H z   5 G   a p p l i c a t i o n s , ”   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   E m e rg i n g   T re n d s  i n   S m a r t   T e c h n o l o g i e s,  I C ETS T   2 0 2 0 ,   2 0 2 0 ,   p p .   1 – 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C ETST4 9 9 6 5 . 2 0 2 0 . 9 0 8 0 6 8 8 .   [ 1 5 ]   A .   K .   V a l l a p p i l ,   B .   A .   K h a w a j a ,   M .   K .   A .   R a h i m ,   M .   N .   I q b a l ,   a n d   H .   T.   C h a t t h a ,   “ M e t a m a t e r i a l - i n sp i r e d   e l e c t r i c a l l y   c o mp a c t   t r i a n g u l a r   a n t e n n a s  l o a d e d   w i t h   C S R R   a n d   3   ×   3   c r o ss - sl o t s  f o r   5 G   i n d o o r   d i s t r i b u t e d   a n t e n n a   s y s t e ms, ”   M i c r o m a c h i n e s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   2 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / m i 1 3 0 2 0 1 9 8 .   [ 1 6 ]   K .   S h a f i q u e ,   B .   A .   K h a w a j a ,   F .   S a b i r ,   S .   Q a z i ,   a n d   M .   M u s t a q i m ,   “ I n t e r n e t   o f   t h i n g s  ( I o T)   f o r   n e x t - g e n e r a t i o n   smar t   s y st e ms:  a   r e v i e w   o f   c u r r e n t   c h a l l e n g e s,   f u t u r e   t r e n d s a n d   p r o s p e c t s   f o r   e m e r g i n g   5 G - I o T   S c e n a r i o s , ”   I EEE   A c c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   2 3 0 2 2 – 2 3 0 4 0 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 0 . 2 9 7 0 1 1 8 .   [ 1 7 ]   H .   Ji n ,   L .   Z h u ,   H .   Z o u ,   Y .   L u o ,   S .   X u ,   a n d   G .   Y a n g ,   “ A   w i d e b a n d   d u a l - p o l a r i z e d   a n t e n n a   a n d   i t s  a r r a y   w i t h   e l e c t r i c a l l y   D o w n t i l t   f u n c t i o n   f o r   5 G   S u b - 6   G H z   c o mm u n i c a t i o n   a p p l i c a t i o n s , ”   I EE E  A c c e s s ,   v o l .   8 ,   p p .   7 6 7 2 – 7 6 8 1 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 1 9 . 2 9 5 9 3 7 8 .   [ 1 8 ]   H .   A l w a r e t h ,   I .   M .   I b r a h i m,  Z .   Z a k a r i a ,   A .   J .   A .   A l - G b u r i ,   S .   A h me d ,   a n d   Z.   A .   N a sser,  “ A   w i d e b a n d   h i g h - g a i n   mi c r o st r i p   a r r a y   a n t e n n a   i n t e g r a t e d   w i t h   f r e q u e n c y - s e l e c t i v e   s u r f a c e   f o r   s u b - 6   G H z   5 G   a p p l i c a t i o n s, ”   Mi c ro m a c h i n e s ,   v o l .   1 3 ,   n o .   8 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / mi 1 3 0 8 1 2 1 5 .   [ 1 9 ]   Y .   L i ,   Z.   Z h a o ,   Z.   T a n g ,   a n d   Y .   Y i n ,   “ D i f f e r e n t i a l l y   f e d ,   d u a l - b a n d   d u a l - p o l a r i z e d   f i l t e r i n g   a n t e n n a   w i t h   h i g h   s e l e c t i v i t y   f o r   5 G   S u b - 6   G H z   b a se   st a t i o n   a p p l i c a t i o n s , ”   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 8 ,   n o .   4 ,   p p .   3 2 3 1 – 3 2 3 6 ,   A p r .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA P . 2 0 1 9 . 2 9 5 7 7 2 0 .   [ 2 0 ]   R .   Y .   K h a t t a k ,   Q .   A h m e d ,   S .   S h o a i b ,   a n d   M .   H a f e e z ,   “ A r r a y   a n t e n n a   f o r   w i r e l e ss a c c e ss p o i n t s a n d   f u t u r i st i c   h e a l t h c a r e   d e v i c e s , ”   El e c t r o n i c s   ( S w i t zer l a n d ) ,   v o l .   1 1 ,   n o .   8 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s1 1 0 8 1 2 2 6 .   [ 2 1 ]   N .   L.   N g u y e n   a n d   V .   Y .   V u ,   “ G a i n   e n h a n c e me n t   f o r   M I M O   a n t e n n a   u s i n g   me t a m a t e r i a l   st r u c t u r e , ”   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   Mi c r o w a v e   a n d   W i re l e ss T e c h n o l o g i e s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   8 ,   p p .   8 5 1 – 8 6 2 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 7 / S 1 7 5 9 0 7 8 7 1 9 0 0 0 5 9 X .   [ 2 2 ]   K .   K .   M .   C h e n g   a n d   C .   L a w ,   “ A   n o v e l   a p p r o a c h   t o   t h e   d e si g n   a n d   i m p l e me n t a t i o n   o f   d u a l - b a n d   p o w e r   d i v i d e r , ”   I EE E   T ra n s a c t i o n s  o n   M i c r o w a v e   T h e o ry   a n d   T e c h n i q u e s ,   v o l .   5 6 ,   n o .   2 ,   p p .   4 8 7 – 4 9 2 ,   2 0 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T M T T. 2 0 0 7 . 9 1 4 6 2 9 .   [ 2 3 ]   Y .   Zh u ,   Y .   C h e n ,   a n d   S .   Y a n g ,   “ I n t e g r a t i o n   o f   5 G   r e c t a n g u l a r   M I M O   a n t e n n a   a r r a y   a n d   G S M   a n t e n n a   f o r   d u a l - b a n d   b a se  s t a t i o n   a p p l i c a t i o n s, ”   I EE E  A c c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   6 3 1 7 5 – 6 3 1 8 7 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 0 . 2 9 8 4 2 4 6 .   [ 2 4 ]   M .   T e mi z ,   E.   A l su s a ,   L.   D a n o o n ,   a n d   Y .   Z h a n g ,   “ O n   t h e   i m p a c t   o f   a n t e n n a   a r r a y   g e o me t r y   o n   i n d o o r   w i d e b a n d   mass i v e   M I M O   n e t w o r k s,”   I EE E  T r a n sa 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 9 ,   n o .   1 ,   p p .   4 0 6 – 4 1 6 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TA P . 2 0 2 0 . 3 0 0 8 6 6 2 .   [ 2 5 ]   M .   Li ,   X .   C h e n ,   A .   Zh a n g ,   W .   F a n ,   a n d   A .   A .   K i s h k ,   “ S p l i t - r i n g   r e so n a t o r - l o a d e d   b a f f l e s  f o r   d e c o u p l i n g   o f   d u a l - p o l a r i z e d   b a se   st a t i o n   a r r a y , ”   I EEE  An t e n n a s  a n d   Wi r e l e ss  Pro p a g a t i o n   L e t t e rs ,   v o l .   1 9 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 8 2 8 – 1 8 3 2 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / LA W P . 2 0 2 0 . 3 0 2 0 8 5 5 .   [ 2 6 ]   J.  K h a n ,   S .   U l l a h ,   F .   A .   Ta h i r ,   F .   Tu b b a l ,   a n d   R .   R a a d ,   “ A   s u b - 6  GH z  M I M O   a n t e n n a   a r r a y   f o r   5 g   w i r e l e ss  t e r m i n a l s , ”   El e c t r o n i c s   ( S w i t zer l a n d ) ,   v o l .   1 0 ,   n o .   2 4 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 1 0 2 4 3 0 6 2 .   [ 2 7 ]   C .   A p r i o n o ,   B .   P .   A .   M a h a t ma n t o ,   a n d   F .   H .   J u w o n o ,   “ R e c t a n g u l a r   mi c r o st r i p   a r r a y   f e e d   a n t e n n a   f o r   c - b a n d   sa t e l l i t e   c o mm u n i c a t i o n s :   p r e l i m i n a r y   r e su l t s , ”   Re m o t e   S e n si n g ,   v o l .   1 5 ,   n o .   4 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / r s 1 5 0 4 1 1 2 6 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Abd e r r a h im   Be ll e k h iri           wa s  b o r n   i n   Bir  Jd i d ,   M o r o c c o ,   i n   Oc to b e r  1 9 8 4 .   He   o b tai n e d   a   m a ste r’s  d e g re e   in   n e t wo rk s   a n d   tele c o m m u n ica ti o n s  fr o m   th e   F a c u l ty   o f  S c ien c e s   o f  El   Ja d id a ,   C h o u a ib   Do u k k a li   Un iv e rsity ,   M o r o c c o ,   i n   2 0 1 1 .   He   is  c u rre n tl y   a   P h . D.  st u d e n t   a t  th e   Na ti o n a l  S c h o o l  o f  Ap p li e d   S c ien c e s  in   Ta n g ier,  M o r o c c o ,   p a rt  o f  A b d e lma lek   Essa a d i   Un iv e rsity .   His  re se a rc h   i n tere sts  fo c u s  o n   th e   d e sig n   a n d   a n a ly sis   o f  p e rio d ic  str u c tu re - b a se d   (M TM )  RF   a n ten n a s fo r  5 G .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  a b d e rra h im.b e l lek h iri @e t u . u a e . a c . m a .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   14 ,   No .   6 ,  Dec em b e r   20 24 :   6 4 0 1 - 6 4 1 0   6410     No h a   Ch a h b o u n           wa s  b o rn   i n   Ch e fc h a o u e n ,   M o ro c c o ,   in   1 9 6 9 .   S h e   o b tain e d   h e r  p o stg ra d u a te  d o c to ra te  i n   p h y si c s  in   1 9 9 4   fro m   Ca d i  Ay y a d   Un iv e rsit y   in   M a rra k e c h ,   M o ro c c o ,   wh e re   sh e   wo r k e d   o n   tern a ry   se m ico n d u c to r  th i n   fil m s   fo r  o p t o e lec tro n ic  d e v ice s.   S h e   h a s  b e e n   a n   a ss o c iate   p ro fe s so r  sin c e   S e p tem b e r  1 9 9 5 ,   in it ial l y   a t  t h e   F a c u lt y   o f  S c ien c e s  o f  M a rra k e c h   a n d ,   si n c e   Ju l y   1 9 9 9 ,   a t  t h e   Na ti o n a l  S c h o o l   o f   A p p li e d   S c ien c e s  i n   Tan g ier,   M o ro c c o ,   p a rt  o f  Ab d e lma lek   Essa a d i  Un iv e rsity .   He r  c u rre n t  re s e a rc h   fo c u se s  o n   th e   d e sig n   o f  a n ten n a s  b a se d   o n   m e tam a teria ls  a n d   m e tas u rfa c e s,  p a r ti c u lar ly   f o r  5 G   m o b il e   c o m m u n ica ti o n s.   S h e   c a n   b e   c o n t a c ted   a t  n . c h a h b o u n @ u a e . a c . m a .         J a m a l  Zb ito u           wa s  b o rn   in   F e s,  M o ro c c o ,   i n   Ju n e   1 9 7 6 .   He   r e c e iv e d   h is  P h . D.  d e g re e   in   e lec tro n ics   fro m   P o l y tec h   Na n tes ,   Un i v e rsity   o f  Na n t e s,  F ra n c e ,   in   2 0 0 5 .   He   is   c u rre n tl y   a   F u ll   P r o fe ss o r  o f  El e c tro n ics   a n d   Tele c o m m u n ica ti o n s  a t  ENS A  o f  Tetu á n ,   p a rt  o f   Ab d e lma lek   Essa a d i   Un i v e rsity ,   a n d   a   f u ll   m e m b e r  o f   th e   Lab o ra to ry   o f  I n fo rm a ti o n   a n d   Co m m u n ica ti o n   Tec h n o lo g ies   ( Lab TIC).   His  re se a rc h   i n v o lv e s  th e   d e sig n   o f   h y b ri d ,   m o n o li th ic,   a c ti v e ,   a n d   p a ss iv e   m icro wa v e   e lec tro n ic  c ircu i ts.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t   j. z b it o u @u a e . a c . m a .         Az iz  O u k a ira           re c e iv e d   a   P h . D.  d e g re e   in   e lec tri c a l  e n g in e e ri n g   fro m   UQ O  (t h e   Un iv e rsity   o f  Qu é b e c   in   Ou tao u a is),   QC,  Ca n a d a ,   in   2 0 2 0 .   He   is  c u rre n tl y   a   p o std o c to ra l   fe ll o w  with   t h e   P o l y stim   Ne u ro tec h n o l o g ies   Lab o ra to r y ,   Eco le  P o ly tec h n i q u e   d e   M o n trea l,   M o n trea l,   QC,   Ca n a d a .   His  p rim a ry   i n tere st  re se a rc h   is   o rien ted   t o wa rd   t h e rm a l  m a n a g e m e n t,   ra p id   p r o to t y p in g   o n   F P G A,  M E M S ,   m icr o e lec tro n ics ,   th e rm a l  a s p e c ts  in   VLS I   m icro sy ste m s ,  a n d   p a ra ll e l  a rc h i tec tu re   p latf o r m s  fo r  e m b e d d e d   sy ste m s.  His  se c o n d a ry   re se a rc h   a re a   is  re late d   to   d e sig n i n g   r o b u st  a n d   u se r - frien d l y   we a ra b le  sy ste m s  fo r  h e a lt h   m o n it o rin g   u sin g   tex ti le  se n so rs,  p ri n ted   a n d   fle x ib le  c ircu it s  (P F C),   a n d   o t h e r  ty p e s  o f  se n so rs.   Ema il :   a o u k a ira@u o tt a wa . c a .         Ya ss in   L a a z iz           wa s  b o r n   i n   1 9 6 6 .   He   o b tain e d   h is  p o st g ra d u a te  d o c t o ra te  i n   p h y sic s  fr o m   Ab d e lma lek   Essa a d i  Un i v e rsity   (UA E)   in   Teto u a n ,   M o ro c c o ,   i n   1 9 9 2 ,   fo l lo we d   b y   a   D o c to ra te  o f  S tate   i n   p h y sic s  fro m   Ca d i   Ay y a d   Un iv e r sity   (UCA )   in   M a rra k e c h ,   M o ro c c o ,   i n   1 9 9 9 .   F r o m   1 9 9 2   t o   1 9 9 9 ,   h e   se rv e d   a s  a n   a ss istan t  p r o fe ss o r  a t  t h e   F a c u l ty   o f   S c ien c e s  a n d   Tec h n i q u e s   in   M a rra k e c h .   S u b se q u e n tl y ,   h e   jo i n e d   t h e   Na ti o n a l  S c h o o l   o f   Ap p li e d   S c ien c e s  in   Tan g ier,   M o ro c c o   (UA E),   wh e re   h e   h e l d   p o siti o n s  a s   th e   h e a d   o f   t h e   Tele c o m m u n ica ti o n s  a n d   E lec tro n ics   De p a rtme n t  a n d   c o o r d i n a to r   o f  t h e   Tele c o m m u n ica ti o n s   a n d   Ne two rk s  En g i n e e rin g   p ro g r a m .   He   a lso   d irec ted   two   m a ste r ’s   p ro g ra m s:  n e two r k s  a n d   sy ste m s  a n d   tele c o m m u n ica ti o n s   a n d   e m b e d d e d   sy ste m s .   He   is   a   fo u n d in g   m e m b e r  o f   th e   Lab o ra to r y   o f  I n fo rm a ti o n   a n d   C o m m u n ica ti o n   Tec h n o lo g ies   (Lab TIC),   wh e re   h e   h a s  b e e n   th e   d irec to r  si n c e   2 0 1 7 .   His  c u r re n t   re se a rc h   fo c u se s  o n   wire les s  c o m m u n ica ti o n   sy ste m s,  RF   d e v ice s,  a n d   a rti ficia l  in telli g e n c e   sy ste m s.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a t  y laa z iz@ u a e . a c . m a .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.