I n d on e s ian   Jou r n al   o f   E lec t r ica l   E n gin e e r in g  a n d   Com p u t e r   S c ience   Vo l .   37 ,   N o .   2 ,  F e b r ua r y   20 25 ,   pp.   878 ~ 887   I S S N:  2502 - 4752,   DO I :  10 . 11591/i j e e c s . v 37 .i 2 . pp 878 - 887             878     Jou r n al  h o m e page :  ht tp: // ij e e c s . iaes c or e . c om   N ove l  f i v e - p at c h  c om p ac t   m ic r ost r ip   Y agi - al ik e   an t e n n a  f o r     Ka - b an d   a p p li c at io n s       Raj   K u m ar   S in gh 1 ,   K u m ar i  M am t a 2 ,   Navi n   K u m a r   S in h a 3 ,   Vin ay   K u m ar   Chou d h ar y 4     1 U ni v e r s it y  D e pa r tm e nt   of   P h y s i c s , R a nc hi  U ni ve r s it y , R a nc hi ,  I ndi a   2 D e pa r tm e nt   of  P h y s ic s , N a la nda  C o ll e g e   of  E ngi n e e r in g,  N a la nda ,  I ndi a   3 D e pa r tm e nt   of  P h y s ic s , C a mbr id g e   I ns ti tu t e   of   T e c hn o l o g y , R a nc hi ,  I ndi a   4 D e pa r tm e nt   of  P h y s ic s ,  G ove r nm e nt  E ngi n e e r in g C o ll e g e , N a w a da ,  I ndi a       Ar t ic l e   I n f o     AB S T RA CT     A r ti c le  h is tor y :   R e c e i ve d  J u n   10 ,  2024   R e vi s e d  S e p   20 ,  2024   A c c e pt e d  S e p   30 ,  2024       T h i s   p ap e r  d i s cu s s e s   t h e   p ro c e s s   o f  d e s i g n i n g   a n d   fab ri c at i n g   a  n o v el   c o m p a c t   mi c ro s t ri p   p at c h   Y ag i - l i k e   an t e n n a  h a v i n g   fi v e - p at c h   ra d i at i n g   e l emen t   at   o p e rat i n g   fr e q u e n cy   3 1   G H z  w i t h   a  b an d w i d t h   o f  1   G H z .   T h e  d ev e l o p ed   d e s i g n   ai m s   t o   o p t i mi z e   t h e   an t e n n a  p e rfo rm an ce.   T h e   o v e ral l   d i me n s i o n   o f  t h e  an t e n n a  b e i n g   1 7 ×  1 4  ×  0 . 8   m m 3 ,   b as ed   o n   RT   D u ro i d   5 8 8 0   s u b s t r at e   h av i n g   d i e l e c t ri c  l o s s   t an g en t   o f  0 . 0 0 0 9   an d   rel at i v e   p e r m i t t i v i t y   2 . 2 .   T h e  e ffec t i v e n e s s   o f   t h e  p e rf o rm a n ce   o f   p ro p o s e d   d e s i g n   w as   e v a l u at ed   u s i n g   t h e   el ec t ro m ag n e t i c   s o l v e r   A n s o ft   h i g h - fr e q u e n cy   s t ru c t u r e  s i m u l at o r   ( H FSS )  a n d   v a l i d at ed   b y   t h e  l ab o rat o r y   meas u remen t s   on   t h e  an t e n n a   p ro t o t y p e .   T h e   me as u r ed   r e s u l t s   are   c o n s i s t e n t   w i t h   t h e   s i m u l at i o n   p re d i c t i o n .  T h e   d e s i g n e d   a n t en n a   a c h i e v ed   d i r ec t i o n al   rad i at i o n   an d   t h e  p e rfo r m an ce s   w i t h   v o l t ag e   s t an d i n g   w a v e   rat i o   ( V S W R )   <   1 . 3 2 ,   re t u r n   l o s s   - 1 7   d B  an d   g ai n   o f  6   d B i .  T h e   me as u r e d   r e s u l t s   are   co m p are d   w i t h   t h o s e  e x i s t i n g   i n   l i t e rat u r e .   T h e  p ro p o s ed   a n t en n a   d e s i g n   h as   p ro v en   v e r y   e ff ec t i v e  i n   t e r m s   o f  t h e   i n t e n d e d   d e s i g n   a n d   p ara me t e rs   w h i c h   m ak e   i t   s u i t ab l e   f o r   s at e l l i t e   ap p l i c at i o n   a n d   w i r e l e s s   co mm u n i c at i o n .   K e y w o r d s :   D i e l e c t r i c   c o n s t a n t   Ka - b a n d   M i c r o s tr i p  pa t c h   a n t e nn a   M i ll im e t e r   w a v e     Ya g i - Uda   a n t e nn a   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l e  u n d e r   t h e  CC  B Y - SA   l i cen s e.     C or r e s pon din g  A u th or :   K u m a r i   M a m t a   De pa r t m e n t   o f   P hy s i c s ,   Na l a n da   C o l l e ge   o f   E n g i ne e r i n g   C ha n d i ,   Na l a n da - 803108,   I n d i a   E m a i l :  m a m t a . s i ng h 54 8 @ g m a il . c o m       1.   I NT RODU C T I ON     T h e   r e s e a r c h e r s '   go a l   i s   to   c r e a t e   a   m u l t i - b a n d  f r e q ue n c y   o pe r a t i o n a l   mi c r o s t r i p  a n t e nn a   f o r   f i f t h   a n d   s i x t h   ge n e r a t i o n   w i r e l e s s   c o m m u ni c a t i o n   t e c h no l o g i e s   s uc h   a s   t h e   i n t e r n e t   o f   t hi n g s   ( I o T ) ,   a r t i f i c i a l  i n t e ll i ge n c e   ( A I ) ,   bl o c kc h a i n   t e c hn o l o g y ,   c e l l u l a r   c o m m u ni c a t i o n ,   a n d  s o   o n .   S uc h   pr o bl e m s   a r e   c o m po un de d  wh e n   w e   c o r r e c t   o n e   pa r a m e t e r   m e a s ur e m e n t   a n d   t h e   ot h e r   o n e   de t e r i o r a t e s .   C o n s e que n t l y ,   e f f o r t s   m us t   b e   t a ke n   to  gua r a n t e e   t h a t  t h e   a n t e nn a   f e a t ur e s   t h e   gr e a t e s t   r e a c h   a n d  v a l ue .   R e s e a r c h e r s   f o r e s e e   d i f f icu l t i e s   i n  r e duc i n g  f r e e   s pa c e   t r a v e l   l o s s ,   i ns u l a t i o n   l o s s ,   m e t a l   l o s s ,   a n d  r a d i a t i o n   l o s s   w hil e   pr e s e r vi ng  t h e   pr o m i ne n t   f e a t ur e s   o f   a n t e nn a .   T h e   I n t e r n a t i o n a l   T e l e c o m m u ni c a t i o n   U ni o n   ( I T U)   a s s i g n s   d i f f e r e n t   r a n ge   o f   f r e que nc y   f o r   hi g h   t h o r o ugh put  s a t e l l i t e   c o m m u ni c a t i o n   [ 1 ] - [ 3] .   Hi g h   t h o r o ugh put  s a t e l l i t e s   r e qu i r e   a n t e nn a   a n d   s e n s o r s   t h a t  a r e   c o m pa c t  i n   s i z e ,   e a s i ly   i n t e gr a t a bl e ,   l o w  c o s t,   hi g h   ga i n   a n d  ba n dw i dt h ,   o p t i m u m   d i r e c t i vi t y   a n d   r a d i a t i o n   c ha r a c t e r i s t i c s .   I n   t h e   pa s t   f e w  y e a r s ,   t h a n ks   to  t h e   r e s e a r c h e r s ,   a   s t a bi li z e d  a n d  e f f i c i e n t   t e c h nni que   o f   m i c r o s t r i p   pa t c h   a n t e nn a   h a s   de v e l o pe d.   I n   t hi s   wo r k ,   we   p r e s e n t   d e s i g n   a n d  f a b r i c a t i o n   o f   a   n o v e l   c o m p a c t   mi c r o s t r i p   pa t c h   Ya g i - l i k e   a n t e nn a   ha vi n g  f i ve - pa t c h   r a d i a t i n g  e l e m e n t   a t  o pe r a t i n g  f r e que n c y   31  GH z ,   w i t h  de s i r e d   f e a t ur e s .   T h e   f i r s t   de s i g n   a l o n g  w i t h   t h e   t h e o r e t i c a l   m o de l   o f   mi c r o s tr i p  a n t e nn a ,   a ppe a r e d  i n   19 50  b ut   i t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       N ov e l  f ive - patch  c ompac t   mic r os tr ip  Y agi - ali k e   antenna  f or   K a - band  appli c ati on s   ( R aj   K umar   Singh )   879   r e c e i v e d  a ppr e c i a bl e   a tt e n t i o n s   by   r e s e a r c h e r s   i n   t h e   y e a r   1970.   Hi g h   d i m e n s i o n a l   a c c ur a c y   i s   s t i ll   di f f i c u l t   d u e   t o   th e   r e q u i r e m e n ts   of   th e   p ow e r   a n d   s i gn a l   p o l a r i z a t i on   wh i l e   u s i n g   K a - b a n d   a t  2 6 . 5   G H z - 4 0   G H z   [ 4 ] - [ 9 ] .   T h e   m i c r o s tr i p  pa t c h   a n t e nn a   c o n s i s t s   o f   a   di e l e c t r i c   m a t e r i a l   i n   be t we e n   a   m e t a l li c   s ur f a c e s   i n   t h e   r o l e   o f   gr o un d  a n d  pa t c h .   T h e   f r i n g i ng  f i e l d s   b e t we e n   t h e   t w o   c o n duc to r s   c a us e s   t h e   r a d i a t i o n .   W i de   b a n d  K a - b a n d   a s t r o l i nk,   s pa c e wa y ,   a n d  t e l e d e s i c   t e c hn o l o g i e s   a im   t o   de l i ve r   m u l t im e d i a   s e r vi c e s   a t   t e r m i na l s ,   t h e   s i z e   o f   de s kt o p   c o m put e r s   [ 10] .   T h e   c a r r i e r   f r e que n c i e s   w i ll   m o ve   to   hi g h e r   ba n ds   a s   t h e   de m a n d  f o r   b a n dw i dt h  r i s e s .   F o r   t h e   de p l o y m e n t   o f   we ll - de s i g n e d  gr o un d  s y s t e m s ,   n e t wo r k  c o n n e c t i o n   de pe n da bil i t y   a n d  r e s o ur c e s   to  c o un t e r a c t  t h e   v a r i o us   we a t h e r   i m pa c t s   [ 11 ] - [ 15 ] ,   s ui t a bl e   p l a nni ng  i s   r e qu i r e d.     T h e   f i r s t   m i c r o s t r i p  pa t c h   qua s i - Ya g i - Uda   a n t e nn a   wa s   put  o u t  by   Q i a n   a n d  c o l l e a gue s   i n   1998  [ 16] ,   a n d  i t   i s   s t i ll   a   c r uc i a l   to pi c   i n   c ur r e n t   r e s e a r c h .   T hi s   Ya g i - Uda - l i k e   a n t e nna   c o m bi ne s   t h e   a da pt a bi li t y   o f   t h e   mi c r o s t r i p  m e t h o d  wi t h   t h e   s upe r i o r   r a di a t i o n   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   t h e   Ya g i - Uda   a n t e nn a .   A   m i c r o s t r i p  li ne   c a n  b e   u s e d  t o   di r e c t l y   r e a li z e   t h e   Ya g i - Uda   a n t e nn a ' s   f e e d i ng  a r r a n ge m e n t   [ 17] .   De s i g ni n g  p ha s e d - a r r a y   a n d   m u l t i p l e - b e a m   a n t e nn a s   m a y   b e n e f i t   f r o m   us i n g  a   Ya g i - Uda   a n t e nn a   a r r a y   [ 18 ] ,   [ 19] .   I t  i s   po s s i bl e   to  c r e a t e   a   Ya g i - Uda   a n t e nn a   a r r a y   i n   mi c r o s t r i p  pa t c h   f o r m   a n d  us e   i t   i n   t h e   m o bil e   s a t e l li t e   ( M S A T )   a r e a   [ 20 ] ,   [ 21] .     T hi s   wo r k  pr o p o s e s   a   r e duc e d  s i z e   r e c t a n gu l a r   pa t c h   a n t e nn a   f o r   us e   i n   K a - b a n d  a t   31GH z .     R a m li   e t  al.   [ 22]   h a v e   r e po r t e d   a n t e nn a   de s i g n   a nd  i t s   pe r f o r m a n c e   us i ng  d i f f e r e n t   s ub s t r a t e   m a t e r i a l   f o r   5G   a pp l i c a t i o ns   a n d  h a v e   c o n c l ude d  t h a t   pa t c h   a n t e nna s   a r e   t h e   i de a l   m e t h o d  to   h a n d l e   m a ny   c h a ll e n g e s   i n   Ka - b a n d  a pp li c a t i o ns   o w i n g  t o   t h e i r   de s i g n   a d v a n t a ge s   a n d  i ne x pe ns i ve   c o s t .   Ga i n   a n d  b a n dw i dt h   a r e   l a r ge l y   de c i de d  by   t h e   n a t ur e   o f   d i e l e c t r i c   m a t e r i a l   a n d  t h e   t hi c k n e s s   o f   t h e   s u bs t r a t e .   Gi r i   e t  al.   [ 23]   h a s   pr o p o s e d   c o m bi na t i o n   o f   m o d if i e d  c i r c l e s   w i t h   c o nc e n t r i c   i n - p l a n e   s l o t s   o n   a   s ubs t r a t e   s i z e   o f   38× 31  mm   a n d  h a v e   r e por t e d  3. 1   GH z   a n d  1. 7  GH z   b a n dw i dt h   a t   r e s on a t i n g  f r e que nc y   o f   28  GH z   a n d  35  GH z .   Yo n   e t   al.   [ 24]   d i s c us s e d  t h e   a d v a n t a ge s   a n d  d i s a d va n t a ge s   o f   mi c r o s t r i p  a n t e nn a s ,   a s   we ll   a s   s t r a t e gi e s   t o   i m p r o v e   t h e i r   pe r f o r m a n c e   i n   f if t h   ge n e r a t i o n   c o m m u ni c a t i o n  us i n g  pa r a s i t i c   pa t c h e s ,   a r r a y s ,   a n d  l o a de d  a n t e nn a s .  F r e que n c y   r e c o nf i gur a bl e   m m   wa v e   m i c r o s t r i p  pa t c h   a n t e nn a   us i ng  M E M S   s w i t c h   m o u n t e d  i n   be t we e n   t wo   L - s h a pe d  s t r i ps   f o r m i ng  U - s h a p e d  s t r uc t u r e   h a s   a c hi e v e d  9  dB   o f   ga i n  a n d  upto   75%   o f   e f f i c i e n c y   in   t h e   K a   b a n d  f r e que n c y   f r o m   26. 5  GH z   to  40  GH z   [ 25] .   Ul   a n d  U l l a h   [ 26]   di s c u s s e d  t h e   l a y o ut   a n d  f u nc t i o n   o f   c e l l u l a r   c o m m u ni c a t i o n ,   a n d  ot h e r   pa t c h   a n t e nn a s   a s   we l l ,   i nc l ud i ng  r a d i a t i o n   pa t t e r n s   a n d  po l a r i z a t i o n .   An  a n t e nn a   c o n s t r uc t e d ,   s i m u l a t e d,   a n d  o p t i m i z e d   us i n g  hi g h - f r e qu e n c y   s t r uc t ur e   s i m u l a t o r   ( HF S S )   wi t h  s ubs t r a t e   R T 5880   wi t h   r e l a t i ve   pe r m i t t i vi t y   2. 2  a nd  t hi c k ne s s   0. 508  m m   a c hi e ve s   8  dB   ga i n   a n d  a   m a xim u m   r e f l e c t i on   c oe f f i c i e n t  of   - 4 5   d B   th r ou g h ou t  th e   f r e q ue n c i e s   2 7 . 2 8   G H z   t o  2 8 . 7 1   G H z   [ 2 7 ] .   A l - K h a r u s i   e t  a l .   [ 2 8 ]   pr o vi de d  a n   e x p l a n a t i o n   o f   mi c r o s t r i p  pa t c h   a nt e n n a   c o m po s i t i o n   a n d  i t s   de t e r m i n i ng  pa r a m e t e r s .   T h e   a dv a n t a ge s   o f   i ns e r t i n g  a i r   ga p s   i ns i de   t h e   d i e l e c t r i c   m a t e r i a l   t o   b oo s t   e f f i c i e nc y   a n d  h o w  t h e y   a f f e c t   ga i n   a n d   b a n dw i dt h   we r e   e x a mi ne d .   A   m m   wa v e   mi c r o s t r i p  a n t e nn a   h a s   b e e n   de v e l o pe d  a t   r e s o n a nc e   f r e qu e n c y   28   GH z   w i t h   R T 5880  R o ge r s   s ub s t r a t e   m a t e r i a l   us in g  HF S S .   T h e   de s i g ne d  a n t e nn a   h a s   a c hi e ve d  ga i n   hi g h e r   t h a n   13  dB   a n d  r e t ur n   l o s s   l e s s   t h a n   - 10  dB   [ 29 ] .   K u m a r   e t  al .   [ 30]   h a s   s t udi e d  t h e   e f f e c t   o f   s l o t s   i n   t h e   gr o un d  pl a n e   a n d  pa t c h   o n   t h e   r e s o n a nc e   f r e que n c y ,   i m pe da nc e   ba n dw i dt h ,   ga i n ,   s i de   l o b e   a n d  r a d i a t i o n  e f f i c i e nc y   a n d  h a v e   c o n c l ude d  t h a t   s l o t   wi dt h   a n d  t h e   r e s o n a n c e   f r e que n c y   h a v e   i nve r s e   de p e n de nc e .  An t e nn a   w i t h   L - s h a pe d  s t r i p  f e d  w i t h   mi c r o s tr i p  li ne   de s i g n e d  f o r   r e s o n a t i n g  f r e que n c y   2. 48 - 5. 9  GH z   h a s   r e por t e d  a n   e x a c t   r e t ur n   l o s s   o f   - 10  dB   [ 31] .   A   de s i g n   b a s e d  o n   t wo  l a y e r s   e l e c t r o m a g n e t i c a ll y  c o upl e d  r e c t a n gu l a r   pa t c h   i ns e t   f e d  w i t h   m i c r o s t r i p  l i ne   h a s   r e a l i z e d  l o w  r e t ur n   l o s s .   I n v e s t i ga t i o n s   h a ve   b e e n   do n e   b y   i nc r e a s i n g  t h e   t hi c k n e s s   o f   s u bs t r a t e   a n d  pa t c h   a nd  s e l e c t i n g  s u bs t r a t e   h a vi ng  l e s s e r   d i e l e c t r i c   c o ns t a n t   [ 32] .   F o r   a n   a n t e nn a   m e a s ur i n g  5× 4× 1. 575  m m ,   w i t h   a n   e l e c t r i c a l   s i z e   o f   0. 458λ 0  ×   0. 366λ 0   ×   0 . 144λ 0,   wh e r e   λ 0   de n o t e s   t h e   wa v e l e n gt h   i n   f r e e   s pa c e   a t   27. 50  G Hz ,   i m pe d a n c e   b a n dw i dt h s   o f   1. 34  GH z   a n d  2. 26  GH z   a r e   r e a c h e d  i n   t h e   28  GH z   a n d  38  GH z   b a n d s ,   r e s pe c t i v e ly .   R e s o na t i n g  f r e que n c y   o f   a n t e nn a   b e i ng  28. 19  GH z   a n d  38. 56  GH z ,   wi t h   o b s e r v e d  ga i n   o f   7. 2  dB   a n d  7. 65  dB   r e s pe c t i v e ly .   B e c a us e   o f   i t s   s m a ll   s i z e ,   t h e   s ugge s t e d  a n t e nn a   i s   a n   e xc e ll e n t   c o n t e n de r   f o r   5G  c o m m u ni c a t i o n s   [ 33] .     W a n g   e t   a l .   [ 34 ]   s pe c i f i e d  a n   a n ten n a   wi t h   hi gh   b a n dwi d t h   a n d   g a i n ,   wi t h   s h or t i n g   o f   tw o  s i de s ,   us i n g   c a vi t y   m o d e   a n a l y s i s   a n d   h a v e   r e a l i z e d   ga i n   up to  9 . 7   dB i ,   b a n dw i d t h   o f   a b o u t  1 3 %   a n d   a   l ow   c r o s s   p o l a r i z a t i o n   o f   - 2 5  dB .   T h e   us e   o f   R oge r s   R T / Du r o i d  58 80   a n d   T a c o ni c   t h i n   l a y e r   c h r o m a togr a phy   ( T L C )   m a ke s   a n t e n na   a b ou t  90 %   e f f i c i e n t.   F R 4   h a s   a   hi gh   b a n dwi d t h   of   2   GH z ,   b u t  R og e r s   R T / Du r o i d  m a t e r i a l   h a s   a   r e f l e c t i o n   c oe f f i c i e n t  o f   - 3 6   dB ,   ga i n   o f   5 . 9   dB ,   v o l t a ge   s tan d i n g   wa v e   r a t i o  ( V S W R )   o f   1   a n d   b a n d w i d t h   o f   1 . 8   GH z   [ 3 5 ] .   C o l a c o  e t   al .   [ 3 6 ]   de s i gn e d   a   c i r c ul a r   m i c r o s tr i p  p a tch   a n ten n a   wi t h   a   m i c r o s tr i p  f e e d   l i n e   a t  28 . 5   G Hz   r e s o n a n c e ,   s u i t a bl e   f or   f i f t h   ge n e r a t i o n   a p p l i c a t i o n s ,   e m p l o y i n g   R og e r s   R T /D u r o i d  58 80   s ub s tr a te   o f   t hi c kn e s s   o f   0 . 6   m m .   A n a l y s i s   i n d i c a ted   a   r e tu r n   l o s s   o f   - 3 2 . 86   d B ,   e x p a n de d   b a n dwi d t h   o f   1 . 6 4   GH z ,   h i gh   ga i n   o f   1 0   dB ,   a n d   n e a r l y   100 %   a n ten n a   r a d i a t i o n   e f f i c i e n c y .   A   m e a n de r   l i n e   s l ot  a n ten n a   ope r a t i n g  a t  f r e q ue n c y   5 . 45   GH z   to   5 . 7   G Hz   c o m pr i s i n g  a   c i r c ul a r   pa tch   o n   tot a l   v o l u m e tr i c   di m e n s i o n   o f   15   ×   14   ×   1 . 5 7  m m 3  h a s   r e p or ted   - 10   dB   i m pe da n c e   b a n dwi d t h ,   1 . 3   dB i   ga i n   a n d   a b o u t  8 4%   e f f i c i e n c y   i n   r a d i a t i o n   [ 37 ] .   A n ot h e r   w or k   o n   m i c r o s tr i p   p a tch   a n t e n n a   us i n g  tw o  e l e c tr o m a gn e t i c a l l y   c ou pl e d   p a t c h e s   h a s   r e p or te d   o m ni d i r e c t i o n a l   r a di a t i o n   p a tt e r n ,   m a xi m u m   r a di a t i o n   l o s s   o f   - 4 7   d B   a n d   a   g ood   i m p e d a n c e   m a tch   o f   3 . 2   uni t s   [ 3 8 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,   Vo l .   37 ,   N o .   2 ,  F e b r ua r y   20 25 :  878 - 887   880   Ki r a n   e t  al.   [ 39 ]   de s i g n e d  a n   a n t e nna   r e s o n a t i n g  a t   d o ubl e   f r e que n c i e s   28  GH z   a n d  50  GH z ,   w i t h  r e t u r n   l o s s e s   o f   - 21dB   a n d  - 31dB ,   r e s pe c t i ve ly ,   a   ga i n   o f   2. 6  dB ,   v o l u m e t r i c   d i m e ns i o n   o f   a n t e nn a   b e i ng   6. 285  ×   7. 235   ×   0. 5   m m 3 .   Da r b o e   e t  al.   [ 40 ]   de f in e d  t h e   de s i g n   s t r uc t ur e   a n d  di m e ns i o n   a n d  de t e r mi ne d  t h e   o pe r a t i n g  f r e que n c y   ba s e d  o n   s i m u l a t i o n   f i nd i ngs   a t   27 . 954  GH z   a n d  a   r e f l e c t i o n   c o e f f i c i e n t   o f   - 13. 48  dB .  P o n n a pa ll i   e t  al.   [ 41]   de s c r i be d  i n   de pt h   t h e i r   a r c hi t e c t ur e   a n d  s l o t  or i e n t a t i o n .   M i c r o s t r i p  a n t e nna   h a vi n g   pa r a s i t i c   pa t c h   a n d  m e t t a l i c   e ll i pt i c a l   s h a pe d  s t r i p li ne   a c hi e v e s   a b o ut  6%   f r a c t i o n a l   b a n dw i dt h   i n  t h e   K - ba n d  f r e qu e n c y   r a n ge   us i ng  a   s i x - wa y   po we r   d i vi s i o n   e l e m e n t .   M e a s ur e m e n t   f i nd i ngs   i nd i c a t e   a   ga i n   o f   2 1. 4  dB i .  W o r k  o f   S e h r a i   e t  al.   [ 42]   b a s e d  o n   64 - e l e m e n t   a r r a y   a n t e nn a   h a s   r e a li z e d  a   ga i n   o f   21. 2  dB   a t  r e s o n a t i n g   f r e qu e n c y   o f   37. 2  GH z .   L o d r o   e t   al .   [ 43]   pr o p o s e d  m m   w a v e   m u l t i   b a n d  pa t c h   a n t e nna   w i t h   dua l   r e s o n a n c e   f r e qu e n c y   37  GH z   a n d  54  GH z   a n d  ga i n   o f   6  dB i   w i t h   a   s m a ll   f o r m   f a c t or   o f   7. 2  ×   5. 0   ×   0 . 787  m m 3  us i ng   s i m u l a t i o n   s o f t wa r e   C S T   M W S .   An   a n t e nn a   de v e l o pe d  f o r   K   b a n d  a pp l i c a t i o n s   w i t h   ga i n  o f   21  ga i n  a n d  a   b a n dw i dt h   o f   1  GH z   i s   r e po r t e dl y   e qu i ppe d  w i t h   a   6  ×   5  c l o s e   c o upl e d   p l a n a r   a r r a y s   [ 44] .   Ki m   a n d  K im   [ 45]   wo r ke d   o n   t h e   s ubs t r a t e   a n d  c a vi t y   a n d  ha v e   r e por t e d   t h e   di m e ns i o n s   o f   t h e i r   de s i g n   a s   we l l   a s   t h e   a c qu i r e d   f i nd i n g s .   Hus s a i n  e t  al.   [ 46]   pr e s e n t e d  a   s m a ll   b r o a db a n d  a n t e nn a   b a s e d  o n   M I M O  c o nf i gur a t i o n   f o r   us e   a t   28   GH z   f if t h   ge n e r a t i o n   a pp li c a t i o n s   e m p l o yi ng  R oge r s   R T /58 80 .   A   de s i g n   o f   a n t e nn a   a t   30  GH z   f e d  w i t h  mi c r o s t r i p  l i ne   f o r   5G  c o n ne c t i vi t y   o f f e r e d  a   ga i n  o f   8. 45  dB   a n d  a   r e f l e c t i o n   c o e f f i c i e n t   o f   - 8  dB .   I t   h a s   a   hi g h   d i r e c t i vi t y   o f   50  a n d  a   VS W R   o f   2. 3  a c r o s s   a   b a n dw i dt h   o f   3. 5  GH z   [ 47] .     F o r   b e tt e r   pr e s e n t a t i o n ,   t h e   pa pe r   i s   a r r a n ge d  i n   f o ur   pa r t s .   S e c t i o n   2  s h o wc a s e s   m e t h o do l o g y   o f   t h e   s t e ps   us e d  f o r   t h e   de s i g n   o f   a n t e nn a .   S e c t i o n   3  de s c r i b e s   t h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   due   to  e l e c t r o m a g ne t i c   s o l v e r   HF S S   a n d  t h e   pe r f o r m a nc e   m e a s ur e m e n t   o n   t h e   a n t e nn a   pr otot y pe .   F i na ll y ,   we   pr e s e n t   c o n c l u s io n   wi t h  f i nd i n g s   a n d  f ut ur e   di r e c t i o n   i n   s e c t i o n   4.       2.   M E T HO D   2. 1.     T h e or e t ical   d e s ign   An t e nn a 's   de s i g n   a n d  f a b r i c a t i o n   pr o c e s s   we r e   c om p l e t e d  i n   f o ur   s t e ps - t h e o r e t i c a l   de s i g n ,   s o f t wa r e   de s i g n ,   f a b r i c a t i o n   o f   a n t e nn a   a n d  pe r f o r m a n c e   mea s ur e m e n t .   F i r s t ,   t h e   d i m e n s i o ns   o f   t h e   pr o p o s e d   a n t e nn a   h a v e   b e e n   c a l c u l a t e d  us i n g  b a s i c   e qua t i o ns   [ 48] .   T h e   w i dt h   a n d  l e n gt h   o f   t h e   a n t e nn a   pa t c h   f o l l o w s   a s :       ℎ       ℎ ( ) =   2 0 √ + 1 2   ( 1)     ℎ       ℎ ( ) = 2 0 √  − 0 . 824ℎ ( (  + 0 . 3 ) ( ℎ + 0 . 264 ) (  − 0 . 258 ) ( ℎ + 0 . 8 ) )   ( 2)     r e s o n a n t   f r e que n c y   i s   de t e r m i ne d  t h r o ugh   t h e   r e l a t i o n :     0 = 2 √   ( 3)     e f f e c t i v e   l e n gt h   o f   t h e   a n t e nn a   i nc l ud i ng  t h e   l e n gt h   e x t e ns i o n   c o m i ng  f r o m   t h e   f r i ng i ng  e f f e c t   o f   t h e   e l e c t r i c   f i e l d :         ℎ   ( ) = 2 0 √    ( 4)     s ubs e que n t   to  t h e   e f f e c t i ve   l e n gt h ,   t h e   e f f e c t i v e   d i e l e c t r i c   c o n s t a n t   i s   de t e r m i ne d   as :      ( e f f e c t i v e   d i e le c t r i c   c onst a nt ) =   + 1 2 +   − 1 2 [ 1 √ 1 + 12 ( ℎ ) ]   ( 5)     we r e ,    =          ℎ ,   0   =      ,   =              ,  ℎ = s u b s tr a te   h e ig h t ,  =     ℎ .   T h e   gr o un d  pl a ne ' s   d i m e ns i o n s   f o l l o w   as :        =   6ℎ +     ( 6)        =   6ℎ +   ( 7)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       N ov e l  f ive - patch  c ompac t   mic r os tr ip  Y agi - ali k e   antenna  f or   K a - band  appli c ati on s   ( R aj   K umar   Singh )   881   2. 2.     S of t war e   d e s ign   S t e pwi s e   de s i g n   o f   a n t e nn a   c a n   b e   f o u n d  i n   F i gur e   1.   Af t e r   a s s e m bli ng  t h e   c o ppe r   m e t a l   gr o un d  a nd   R T   Dur o i d  5880  s u bs t r a t e   m a t e r i a l ,   c o ppe r   pa t c h   wa s   p l a c e d  o n   t h e   to p  o f   s u b s t r a t e ,   to   r e a l i z e   t h e   Y a g i - a li ke   s t r uc t ur e .   T h e n   s l o t s   we r e   c u t  t h e   de s i g n a t e d  po s i t i o n s   to  f i na l i z e   t h e   de s i g n .   F i gur e   1( a )   de pi c t s   t h e   p r o p o s e d   a n t e nn a   c o nf i gur a t i o n   i n   s e que n t i a l   s t e p s .   I t   i s   m a de   up  o f   l o n g  a n d  s h o r t   pa t c h e s   a n d  de s i g n e d  e a s y - to - im p l e m e n t   b r a nc h   s t r uc t u r e s .   T h e   pr o p o s e d  a n t e nn a   i s   de s i g n e d  o v e r   a   s i ng l e - l a y e r e d  d i e l e c t r i c   o f   s i z e   17  ×  14 ×  0. 8  m m 3 .   T h e   f i r s t   pa t c h   i s   1. 5  m m   a pa r t   f r o m   t h e   f e e d  po i n t   a n d  i s   o f   l e n gt h   3  m m   ( s t e p  1) .   T h e   ot h e r   f o ur   pa t c h e s   m e a s ur e   i n   l e ngt h   r e s pe c t i v e ly   4  mm ,   5  mm ,   6  m m   a n d  8  m m   ( s t e p  2 - 6) .  Al l   pa t c he s   a r e   o f   i de n t i c a l   w i dt h   o f   1. 2  m m .   T h e   n o n - u nif o r m   s e pa r a t i o n   b e t we e n   t h e   a d j a c e n t   pa t c h e s   l a b e ll e d  a s   p 1 ,   p 2 ,   p 3 ,  a n d  p 4   a r e   1. 2   m m ,   1. 6  m m ,   1. 0  m m   a n d  1. 8  m m .   T h e   f if t h   pa t c h   i s   0. 4  m m   f a r   f r o m   t h e   e n d  o ppo s i t e   to  t h e   f e e d  po i n t .   F o ur   i d e n t i c a l  s qua r e   s l o t s ,   l a b e ll e d  a s   S 1,   S 2 ,   S 3  a n d  S 4,   m e a s ur i ng  0. 5  m m   ×   0. 5  m m   a r e   c ut   o u t  o f   t h e   f if t h   a n d  s i x t h   pa t c h   ( s t e p  7 - 8) .   Al l   f i ve   p a t c h e s   a r e   b r a nc h e d  o u t   i n   a   pa r a ll e l   c o nf i gur a t i o n   f r o m   a   c e n t r a l   pa t c h .   T h e   m i dd l e   pa t c h   o f   t h e   pr o p o s e d  a n t e nn a   f u nc t i o ns   a s   a   di po l e   a n d  r e c e i v e s   t h e   s i g n a l .   T h e   pr i m a r y   dr i vi ng  c o m po n e n t   o f   i t   i s   t h e   pa t c h .   T w o  pa t c h e s   a r e   r e f e r r e d  to  a s   t h e   r e f l e c t or   a n d  t h e   d i r e c t or ,   r e s pe c t i ve ly ,   de pe n d i ng  o n   wh e r e   t h e y   a r e   r e l a t i ve   to  t h e   c e n t r a l   pa t c h .   T h e   s i g na l   i s   f o c us e d  o n   t h e   m i dd l e   pa t c h   by   b o t h   t h e   r e f l e c t o r   a n d  t h e   d i r e c t or .   A   f e e d  i s   u s e d  to   e x c i t e   i n   o r de r   to  e n a bl e   a n t e nn a   r a d iat e .   T h e   l o a d  a n t e nn a   i s   m a t c h e d  to   a   m i c r o s t r i p  l i ne   of   50  o hm   i m pe d a n c e   i n   o r de r   to  p o we r   a l l - r a d i a t i n g  pa t c h e s .   T h e   r a di a t i n g  e l e m e n t  a n d   t h e   f e e d   s tr uc tu r e   m a k e   u p   t h e   HF S S   de s i gn   o f   a n ten n a   a s   s h own   i n    F i g u r e   1 ( b ) .   F i v e   r e c t a n g ul a r   pa tch e s   o f   v a r y i n g   s i z e s   a r e   us e d   to  c r e a te   t h e   r a d i a t i n g   e l e m e n t  i n   or d e r   to  i n c r e a s e   b a n d w i d t h .   B y   a dj us t i n g   t h e   s i z e   o f   pa tch e s   i n   t h e   f e e di n g  s e c t i o n ,   a n t e n n a ' s   i m pe da n c e   wa s   m a t c h e d .   T h i s   c o m e s   a f t e r   a   p r otot y p e   a n t e n n a   t h a t  wa s   m a de   b a s e d   o n   t h e   ou tc o m e s   o f   t h e   HF S S   s i m u l a t i on s .   T h e  s i m u l a ted   b a n dwi d t h   p e r c e n t a ge   o f   t h e   p r op os e d   a n t e n n a   i s   a b o u t  3 . 2%   ( 3 0 . 5   G Hz - 3 1 . 5   G Hz )   wi t h   V S W R < 2 .   T h e   p or t  i s o l a t i o n   h a s   i m pr o v e d   o v e r   1 3   d B   a c r os s   t h e   ope r a t i o n a l   f r e qu e n c i e s   w i t h   s tabl e   g a i n   o f   6   dB i .             ( a )   S t e p   1     S t e p   2   S t e p   3         S t e p   4   S t e p   5     S t e p   6         S t e p   7   S t e p   8   ( b )     F i g ur e   1.   S t e pwi s e   de s i g n   o f   t h e   f i ve - pa t c h   c o m pa c t   m i c r o s tr i p  Ya g i   a n t e nn a   ( a )   s t e p   1 - 8   a n d   ( b )   HF S S   s o f t wa r e   de s i g n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,   Vo l .   37 ,   N o .   2 ,  F e b r ua r y   20 25 :  878 - 887   882   2. 3.     F ab r icat ion     T h e   f i na l   s o f t wa r e   de s i g n   i s   e x po r t e d   f r o m   t h e   a nt e n n a   de s i g n   s o f t wa r e .   A   m i ll i ng  m a c hi ne   i s   us e d   to  f a b r i c a t e   t h e   a n t e nn a ,   w i t h   r ot a r y   c utt e r s   r e m o vi ng  c o ppe r   f r o m   t w o   l a y e r e d  b o a r ds   pr e c i s e ly   a c c o r di n g  to  t h e   d i m e n s i o ns   o f   t h e   i nput   f i l e .   P r otot y pe   o f   t h e   a n t e nn a   f e a t ur i n g   a b o v e - m e n t i o n e d  o pt i m i z e d  d im e ns i o ns   h a s   b e e n   de v e l o pe d   a s   s h o wn   i n   F i gur e   2 .   F i gur e   2 ( a )   s h o ws   ph oto gr a ph   o f   t h e   f a b r i c a t e d  a n t e n na   h a vi n g   f r o n t a l   vi e w  a n d  F i gur e   2( b )   s h o ws   t h e   b a c k   view .   I t   i s   s h o wn   t h a t   t h e   s i m u l a t i o n   de s i g n   o n   H F S S   a n d   f a b r i c a t e d  a n t e nn a   b o t h   a r e   i de n t i c a l .             ( a )   ( b )     F i gur e   2.   F a b r i c a t e d  a n t e nn a   ( a )   f r o n t a l   vi e w  a n d  ( b )   b a c k  vi e w       3.   RE S UL T S   AN D  DI S CU S S I ON     T hi s   wo r k   i nve s t i ga t e d   t h e   i m pa c t   o f   s l o t s   o n   t h e   n o n - u ni f o r m   pa t c h e s   o f   a   Ya g i - a li ke   s t r uc t ur e   a n t e nn a .   W hil e   e a r l i e r   wo r ks   h a v e   r e po r t e d  t h e   i mpac t   o f   s l o t s   o n   t h e   pa t c h   o f   mi c r o s tr i p  a n t e nna ,   t h e y   h a v e   n o t   e x p l i c i t l y   l o o ke d  i n to   t h e   i nf l ue nc e   o f   i t   o n   th e   pa t c h   o f   Ya g i - a li ke   de s i g n .   W e   f o un d  t h a t   m u l t i   b a n d   o pe r a t i o n   c o r r e l a t e s   w i t h   t h e   pr o p o s e d  de s i g n   w i t h   g oo d  pe r f o r m a n c e s .   T h e   pr o p o s e d  m e t h o d  in t e n de d  t o  h a v e   hi g h e r   pr o p or t i o n   o f   ga i n ,   VS W R   a n d  n u m be r   o f   b a n d s .       3. 1.     S im u l at ion   r e s u l t   an d   d is c u s s ion   F i gur e   3  d i s p l a y s   t h e   s im u l a t i o n   r e s u l t s .   Af t e r   de s i g n   a n d  s im u l a t i o n   t h r o ugh   H F S S   t h e   pa r a m e t e r s   o f   a n t e nn a   we r e   r e c o r de d .   B y   a l t e r i n g  t h e   di m e n s i o ns   o f   pa r t i c u l a r   pa r a m e t e r s ,   t h e   pa r a m e t r i c   a n a ly s i s   e x a mi ne d  h o w  t h e i r   m o d i f i c a t i o ns   a f f e c t   t h e   o p t i mu m   pe r f o r m a n c e   o f   a n t e nn a .   T h e   pa r a m e t e r   s we e p  f u n c t i o n   o f   t h e   HF S S   s o l ve r   wa s   us e d  to   e x a m i ne   t h e   i nf l u e n c e   o f   s l o t  p o s i t i o n .   R e t ur n   l o s s ,   S 11  v e r s us   f r e q ue n c y   i s   s h o w n   f o r   t h e   f i ve - pa t c h e s   i n   F i g ur e   3 ( a ) ,   wh e r e   S 11  a t  31. 0606  GH z   i s   - 17. 0753  dB .   T hi s   im p l i e s   t h a t   r e f l e c t e d  s i g n a l s   wo n' t   h a ve   a n   i m p a c t   o n   t h e   s e n t   s i g n a l .   F ur t h e r m o r e ,   t h e   i n s e r t i o n   l o s s   w il l   b e   a lm o s t   z e r o  b e c a us e   t h e   r e t ur n   l o s s   i s   b e l o w   - 10  dB .   M o s t l y ,   a n t e nn a s   a r e   us e d  w i t h   a n   o p t i m a l   VS W R   v a l ue   o f   l e s s   t h a n  2.   T h e   f i ve - pa t c h   a n t e nn a ' s   VS W R   c h a n ge s   to   1 . 32 57  a t  f r e que n c y   31. 0606  GH z   i n   F i g ur e   3 (b ) .     F r e que n c y   i n t e r va l s   in   w hi c h   a n   a n t e nn a   m e e t s   s pe c i f i e d  pa r a m e t e r s   s pe c i f i c a t i o n   i s   r e f e r r e d  to   a s   i t s   b a n dw i dt h .   T wo - di m e n s i o n a l   r a d i a t i o n   pa t t e r n   f o r   f i ve - pa t c h   c o m pa c t   Ya g i   a n t e nna   i s   s h o w n   i n   F i g ur e   3 ( c ) .   T h e   r a d i a t i o n   pa t t e r n   i s   a t   f r e que n c y   31  GH z   o n   t h e   p l a n e   φ = 0 o   ( r e d)   a n d  φ = 90 0  ( pur pl e ) .   T h r e e - d i m e ns i o na l   po l a r   p l o t   a t   31   GH z   s h o ws   a   ga i n  o f   6. 0507  dB   i n   F i g ur e   3 ( d) .   A t   f r e que n c y   31  GH z ,   t h e   s ugg e s t e d  a n t e nna   h a s   r e a l i z e d  a   ga i n   o f   6. 16  dB ,   a n d  w i ll   p r o vi de   b e tt e r   b a l a n c e   o f   r a n ge   a n d  w il l   h a v e   t h e   c a pa c i t y   t o   c o n n e c t  to   n e a r by   a n t e nn a s   p l a c e d  a t   v a r i o us   he i g h t s   w i t h  a   c o v e r a ge   a m o un t i n g  t o  a r o un d  350 o .   T h e   qua l it y   f a c t or   b e i ng  31  i n   t hi s   c a s e .   T h e   c ur r e n t   di s t r i b ut i o n s   a t   v a r i o us   f r e que nc y   v a l ue s   a r e   s h o wn   i n   F i g ur e   3 ( e ) ,   w i t h   t h e   gr e a t e s t   to n e   ( r e d   c o l o ur )   r e pr e s e n t i n g  t h e   s tr o n ge s t   di s pe r s i o n   o f   s ur f a c e   c ur r e n t .   I t  wa s   o b s e r ve d   t h a t  t h e   d i s t r i b ut i o n   o f   c ur r e n t  i s   o bvi o us   a t  t h e   b o r de r l i ne   o f   t h e   pa t c h e s   a t  31   GH z .   Di s t r i b ut i o n   o f   s ur f a c e   c ur r e n t  wa s   m o s t l y   f o c u s e d  a t   m a r g i ns   o f   i nne r   r e c t a n gu l a r   s l o t s.   S ur f a c e   c ur r e n t s   o n   t h e   m a r g i ns   o f   t h e   s lot s   m a k e   t h e m   m o r e   e f f i c i e n t   t h a n   t h e   f e e d  l i ne .   Us u a l ly ,   s ur f a c e   c ur r e n t   di s t r i b ut i o n   a l o n g  t h e   pa t c h   l i e s   be t we e n   0. 5  A / m   a n d  150  A / m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       N ov e l  f ive - patch  c ompac t   mic r os tr ip  Y agi - ali k e   antenna  f or   K a - band  appli c ati on s   ( R aj   K umar   Singh )   883       ( a )     ( b )         ( c )     ( d)         ( e )     F i g ur e   3 .   S i m u l a t i o n   r e s u l t s   f o r   t h e   pr o p o s e d  f i ve - pa t c h   c o m pa c t   m i c r o s tr i p  Ya g i   a n t e nn a   a t   31   GH z :     ( a )   r e t u r n   l o s s ,   S 11,   ( b )   vo l t a ge   s t a n d i n g  wa v e   r a t i o ,   VSW R ,   ( c )   tw o - di m e ns i o na l   r a d i a t i o n   pa tt e r n ,     ( d)   t h r e e - di m e ns i o n a l   po l a r   p l o t ,   a n d   ( e )   s ur f a c e   c u r r e n t   di s t r i b ut i o n       3. 2 .     P e r f o r m an c e   m e as u r e m e n t   P e r f o r m a n c e   m e a s ur e m e n t   o f   a n t e nn a   wa s   t e s t e d  i n  a n   a n e c h o i c   c h a m be r   a n d  t h e   r e s u l t s   o n   r e t ur n   l o s s ,   VSW R   a n d  ga i n   we r e   r e c o r de d  us i n g  ve c to r   n e t w o r k   a n a ly z e r .   F i gur e   4   de p i c t s   t h e   pe r f o r m a n c e   m e a s ur e m e n t   r e s u l t s .  T h e   a n t e nn a   VS W R   i s   i ll us t r a t e d   i n   F i gur e   4( a ) .   A s   s e e n ,   a t   o pe r a t i n g  f r e que nc y ,   VSW R   <   2.   T h e   s im u l a t i o n   a n d  pe r f o r m a n c e   m e a s ur e m e n t   a r e   a l m o s t   i n   goo d  a gr e e m e n t .   S im u l a t e d  r e f l e c t i o n   c o e f f i c i e n t   a t   31  GH z   f r e que n c y   i s   - 17  dB   whe r e a s   t h e   c o m pa r e d  m e a s ur e d  v a l ue   is   - 15. 38  dB .   T h e   s i m u l a t i o n   ga i n   f o r   t h e   o pe r a t i n g  f r e que n c y   wa s   6   dB i   a n d  t h a t   o b t a i n e d  f r o m   t h e   m e a s ur e m e n t   wa s   5. 8  dB i .   P l o t s   o f   r e f l e c t i o n   c o e f f i c i e n t   a n d  ga i n   a r e   s h o wn   i n   F i g ur e   4( b )   a n d  F i g ur e   4( c )   r e s pe c t i v e ly .   T h e   m e a s ur e d   v a l ue   o f   S 11  a n d  ga i n   a r e   c l o s e l y   m a t c h e d  to  t h e   s i m u l a t e d  v a l ue s .   T h us ,   pr o p o s e d  a n t e n n a   h a s   s uc c e s s f u ll y   r e a l i z e d  t h e   pe r f o r m a n c e   v a l ue s   a s   i n   t h e   o b j e c t i ve   o f   t h e   wo r k .   M i n o r   d i s s i mi l a r i t y   b e t we e n   s i m u l a t i o n   a nd   m e a s ur e d  r e s u l t s   a r e   due   to   f a b r i c a t i o n   t o l e r a n c e ,   m e a s ur e m e n t   c o n d i t i o ns ,   f e e d   c o n t a c t   wi t h   a n t e nn a   a n d   s e n s i t i v i t y   t o wa r ds   e n vi r o nm e n t   t e m pe r a t ur e   o r   p os s i b l e   phy s i c a l   s t r e s s   o c c ur r i n g  dur i n g  t h e   f a b r i c a t i o n .   T a bl e   1  l i s t s   c o m pa r i s o n   o f   s i m u l a t i o n   a n d  l a b o r a to r y   m e a s ur e m e n t   r e s ul t s .   M e a s ur e d  v a l ue   f o r   t h e   r e t u r n   l o s s   i s   - 15. 38   dB   whi c h   b e s t   f i t   w i t h   t h e   s i m u l a t e d  v a l ue   o f   - 17  dB .   S i m u l a t e d  a n d  m e a s ur e d  VSW R   v a l ue s   o f   t h e   de s i g n e d  a n t e nna   a r e   i n   goo d  t e r m s   a t  1. 32   a n d  1. 5 .   M e a s ur e d  ga i n   o f   t h e   a n t e nn a ,   5. 8   d B i ,   i s   in  c l o s e   a gr e e m e n t   wi t h   t h e   s i m u l a t e d  v a l ue   o f   6  dB i .   2 0 . 0 0 2 2 . 5 0 2 5 . 0 0 2 7 . 5 0 3 0 . 0 0 3 2 . 5 0 3 5 . 0 0 F re q   [ G H z ] -1 8 . 0 0 -1 6 . 0 0 -1 4 . 0 0 -1 2 . 0 0 -1 0 . 0 0 -8 . 0 0 -6 . 0 0 -4 . 0 0 d B(S (1 , 1 )) H FS S D e s i g n 1 X Y   P l o t   3 ANSOFT m1 C u r v e   I n f o d B ( S ( 1 , 1 ) ) S e t u p 1   :   S w e e p N a m e X Y m1 3 1 . 0 6 0 6 - 1 7 . 5 3 3 7 2 0 . 0 0 2 2 . 5 0 2 5 . 0 0 2 7 . 5 0 3 0 . 0 0 3 2 . 5 0 3 5 . 0 0 F re q   [ G H z ] 1 . 0 0 1 . 5 0 2 . 0 0 2 . 5 0 3 . 0 0 3 . 5 0 4 . 0 0 4 . 5 0 VS W R (1 ) H FS S D e s i g n 1 X Y   P l o t   2 ANSOFT m1 C u r v e   I n f o V S W R ( 1 ) S e t u p 1   :   S w e e p N a m e X Y m1 3 1 . 0 6 0 6 1 . 3 2 5 7 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,   Vo l .   37 ,   N o .   2 ,  F e b r ua r y   20 25 :  878 - 887   884         ( a )   ( b )   ( c )     F i g ur e   4.   M e a s ur e d  r e s u l t s   o f   t h e   a n t e nn a   pr otot y p e :   ( a )   vo l t a ge   s t a n d i n g  wa ve   r a t i o ,   VSW R ,     ( b )   r e t u r n   l o s s ,   S 11 ,   a n d  ( c )   g a i n       T a bl e   1 .  C o m pa r i s o n   t a bl e   o f   s i m u l a t i o n   a n d  pe r f o r m a n c e   m e a s ur e m e n t   r e s u l t s   A nt e nna   pa r a me t e r s →   S 11( dB )   V S W R   G a in   ( d B i)   S im ul a te d   - 17   1.32   6   M e a s ur e d   - 15.38   1.5   5.8       3. 3 .     P e r f o r m an c e   c om p a r is on   T a bl e   2  s h o ws   pe r f o r m a n c e   c o m pa r i s o n   o f   t h e   m e n t i o n e d   mi c r o s tr i p  Ya g i   Uda   a n t e nn a   w i t h   r e s u l t s   o f   s o m e   o f   t h e   pr e vi o us ly   pu bl i s he d  wo r ks .   Our   s tud y   s ugge s t s   t h a t   t h e   hi g he r   ga i n   a n d  r e t ur n   l o s s   va l ue s   a r e   n o t   a s s o c i a t e d  w i t h   a ny   po o r   pe r f o r m a n c e   i n  t h e   b a n dw i dt h .   T h e   c o m pa r e d  r e s u l t s   i nd i c a t e d   t h a t   t h e   s ugge st e d  a n t e nn a   ha s   a   m o r e   c o m p a c t   s t r uc t ur e   t h a n   t h o s e   de s c r i b e d  i n   t h e   l i t e r a t ur e   a n d  h a s   a c hi e v e d  b e tt e r   im pe da n c e   m a t c hi ng,   l e s s er   re f l e c t i o n   c o e f f i c i e n t ,   r e a s o n a bl e   hi g h   ga i n   a n d  w i de   b a n dw i dt h .   T h e   s ugge s t e d  de s i g n   i s   v e r y   s i m p l e   to   de v e l o p   wi t h   hi g h   de gr e e   o f   to l e r a n c e .   A n a ly s i s   s h o we d   t h a t  t h e   s ugge s t e d   de s i g n  h a s   r e l a t i ve l y   be tt e r   pe r f o r m a nc e   i n  c o m pa r i s o n   t o   t h e   publi s h e d  wo r ks .   T h e   pr o p o s e d  m e t h o d  m a y   b e n e f i t   f r o m   t h e   VSWR   va l u e ,   hi g h   ga i n ,   goo d  r e t ur n   l o s s   a n d  t h e   a v a il a bil i t y   o f   m u l t i   b a n d  o pe r a t i o n  w i t h o u t  a dv e r s e ly   im pa c t i n g  t h e   b a n dw i dt h .       T a bl e   2 .  P e r f o r m a nc e   c o m p a r i s o n   w i t h   publi s he d  wo r ks   R e f .   F r e q.  ( G H z )   V S W R   S 11   ( dB )   G a in   ( d B i)   BW   ( G H z )   M a ma r o u  e t  al .   [ 33]   28 & 38   1.01, 1.05   - 36,  - 32   7.2, 7.65   1.3, 2.2   S ha r a f   e t  al .  [ 38]   28   1.13   - 12.5   5.06   2.68   K ir a n   e t  al .  [ 39 ]   28.3   1.58   - 11   2.6   2.2   H us s a in   e t  al .   [ 46]   28   <   2   - 33   7.1   3.52   K is h o r e   R a ja k   [ 47]   30   2.3   - 8   8.45   0.5   T h is  w o r k   31   1.32   - 17   6   1       T hi s   s t ud y   e x p l o r e d  a   c o m pr e he n s i ve   o pe r a t i o na l   f e a t ur e   o f   t h e   de s i g n   w i t h   b ut   s o m e   m i n o r   de vi a t i o ns   we r e   a l s o   o b s e r v e d.   T h e se   de vi a t i o n s   b e t we e n   t h e   t w o   r e s ul t s   m a y   b e   a s s i g ne d  to   f a b r i c a t i o n  to l e r a n c e ,   m e a s ur e m e n t   c o n di t i o ns ,   f e e d  c o n t a c t  wi t h   a n t e nna   a n d  s e ns i t i vi t y   t o wa r ds   e n vir o nm e n t  t e m pe r a t ur e   o r   p o s s i bl e   phy s i c a l   s t r e s s   o c c ur r i n g  dur i n g  t h e   f a b r i c a t i o n .   T h e   s ugge s t e d  a n t e n n a   wo r ks   i n   K a   b a n d  w i t h   a   c o r e   r e s o n a n c e   f r e que nc y   at   31  GH z .   P o s s i bl e   h i g h   f r e que n c y   m u l t i ba n d  c o u l d  n o t  b e   c on s i d e r e d  f o r   t h e   pr o vi d e d  a n t e nn a   s i z e   s i nc e   i t   r e qui r e d  a n t e nn a   d i m e ns i o n   s c a li ng  do wn   to  t h e   n a n o s c a l e ,   whi c h   wa s   b e y o n d  t h e   a ut h or s '   t e c h n o l o g i c a l   c a pa bil i t i e s .   How e v e r ,   f ur t h e r   a n   in - de pt h   s t udy   m a y   b e   n e e d e d  i n  f ut ur e   to   c o nf i r m   i t s   p e r f o r m a n c e   i n   v a r i o us   e nvi r o nm e n t a l   c o n d i t i o n s ,   s uc h   a s   t e m pe r a t ur e   v a r i a t i o n s ,   phy s i c a l   s t r e s s ,   a n d  e s pe c i a ll y   r e ga r d i n g  im pa c t   o f   h u mi d i t y .   F u t ur e   s t udi e s   m a y   e x p l o r e   pe r f o r m a n c e   o f   de s i g n   i n  t h e s e   c o n d i t i o n s   w i t h   f e a s i bl e   wa y s   o f   pr o duc i n g  m o r e   ba n d s   a n d  b a n dw i dt h .       4.   CONC L USI ON   T hi s   pa pe r   i n t r o duc e s   s m a ll   i nn o v a t i v e   Ya g i - l i k e   a n t e nn a   w i t h   f i ve   r e c t a n gu l a r   pa t c h e s   o f   v a r yi ng   s i z e s   to  c r e a t e   t h e   r a di a t i n g  e l e m e n t   wi t h   e nh a nc e d   b a n dw i dt h .   E l e c t r o m a g n e t i c   s o l ve r   HF S S   i s   us e d  to  de s i g n   a n d  s im u l a t e ,   whi l e   t h e   pr o tot y pe   de v e l o p m e n t   h e l pe d  t o   r e a l i s e   t h e   l a b o r a tor y   m e a s ur e m e n t s .   T h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       N ov e l  f ive - patch  c ompac t   mic r os tr ip  Y agi - ali k e   antenna  f or   K a - band  appli c ati on s   ( R aj   K umar   Singh )   885   pr o p o s e d  a n t e n n a   s uc c e s s f u l ly   a c hi e v e d  ba n dw i d t h   o f   3. 2%   ( 30. 5  GH z - 31 . 5  GH z )   wi t h   v o l t a ge   s t a n d i n g   w a v e   r a t i o  l e s s   t h a n   1 . 6 ,  p or t  i s o l a t i o n   i m pr o v e d   b e y o n d   1 3  dB ,  a   s tabl e   ga i n   o f   6  dB i   a c r o s s   t h e   f r e que n c y   r a n ge   of   3 0 . 5   GH z   to  3 1 . 5   GH z ,   b a n d w i d t h   of   1   GH z ,   whi c h   m e e t  t h e   r e q u i r e m e n t  o f   wi r e l e s s   c o m m un i c a t i o n .   I t  op e r a tes   m or e   e f f e c t i v e l y   wi t h   s h or t e r   wa v e l e n g t h s   i n   l o c a t i o n s   wh e r e   a   c a bl e   d e pl o y m e n t  i s   i n e f f e c t i v e .   O u r   ob s e r v a t i o n s   s u gg e s t  t h a t  c o n tr i b u t i o n   i s   n ot i c e a bl e   a n d   i s   a s s oc i a t e d  w i t h   a  q ua n tu m   l e a p  tow a r d s   l ow   c o s t,   m i ni a tu r i z e d ,   a n d   e f f i c i e n t  w i r e l e s s   c o m m u ni c a t i on   s y s t e m s .   T h e   de s i gn e d   a n t e n n a   i s   s u i t a bl e   f or   m i l i t a r y   a ppl i c a t i o n s   e m p l o y i n g   s a tel l i t e   c o m m uni c a t i o n .   F u tu r e   d i r e c t i o n s   o f   t h i s   r e s e a r c h   i n c l ude   e x pl or i n g   h o w  a n ten n a s   w or k   un de r   v a r i ous   e n vi r o nm e n ta l   c o n di t i on s   l i ke ,   tem pe r a tu r e   c h a n g e s ,   h u m i d i t y   a n d   phy s i c a l   s tr e s s .   T h e s e   i ni t i a t i v e s   a i m   to  i m pr o v e   a n ten n a   e f f i c i e n c y   a n d   us e f u l n e s s ,   hi ghl i g h t i n g  ou r   d e s i gn ' s   p oten t i a l   to  a dv a n c e   wi r e l e s s   c o m m uni c a t i o n   te c h n o l og i e s   a n d   th e i r   a p p l i c a t i o n s   a c r os s   s e v e r a l   i n dus tr i e s .       RE F E R E NC E S     [ 1]   D .  W a ng,  H .  W o ng,  K .  B .  N g,  a nd  C .  H .  C ha n,  “ W id e ba nd  s h or te d  hi gh e r - o r d e r   m o d e   mi ll i me t e r -   w a ve   pa t c h  a nt e nna ,”   in   I E E E   I nt e r nat io nal   Sy m pos iu m   on  A nt e nnas   and  P r opagati on,  C hi c ago,  I lI in oi s ,  U S,   J ul y   2012,  pp.  5 – 6,   do i :   10.1109/AP S .2012.6348627 .   [ 2]   K .  F .  L e e   a nd  K .  F .  T o ng,  “ M ic r o s tr ip   pa tc h  a nt e nna s - ba s ic   c ha r a c t e r is ti c s   a nd  s o me   r e c e nt   a dv a n c e s , ”   in   P r oc e e di ngs   o f   th e   I E E E ,  v o l.  100, n o . 7, pp. 2169 - 2180, J ul y , 2012,  d o i :  10.1109/ J P R O C .2012.21838229 .   [ 3]   B .  G .   P .  S ha r i f f ,  P .   R .  M a ne ,  P .   K uma r ,  T .   A li ,  a nd  M .  G .   N . A ls a th ,  “ P la na r   M I M O   a nt e nna   f or   mm   W a ve   a ppl i c a ti ons :  E vol ut i o n, pr e s e nt  s ta tu s  a nd   f u tu r e  s c o p e ,”   H e li y on , v o l.  9, pp.  1 - 32, F e b r ua r y , 2023 ,   d o i:   10.1016/j .h e li y on.2023. e 13362 .   [ 4]   F .  Y a ng  a nd  Y .  R a hma t - S a mi i,   “ E le c t r o ma gne t ic   ba nd  ga p  s tr uc tu r e s   in   a nt e nna   e ng in e e r in g ,”   ( 1s t  e di ti o n) ,  C a mbr i dge   U ni ve r s it y  P r e s s , ( 2009) .  ht tp s :/ /d o i. or g/ 10.1017/C B O 9780511 754531 .   [ 5]   K . F .  L e e ,  K . M .  L uk, a nd  H . W .  L a i,   M ic r os tr ip  P at c h  A nt e nnas  ( 2nd e di ti on) ,   W o r ld   S c ie nt i f i c , 2017,   d o i :  10.1142/10408 .   [ 6]   Z .  C ha o ,  Z ,  Z it o ng,  X .  P e i,   L .  Z hu  a nd  L i  G a o s he ng,  “ A   mi ni a tu r iz e d  mi c r o s tr ip   a nt e nna   w it h  tu na bl e   d o ubl e   ba nd - n o t c h e d   c ha r a c t e r is ti c s   f o r  U W B  a ppl ic a ti o ns ,”   Sc ie nt if ic  r e po r ts , v o l.  1 2, no .   19703, N ove mb e r  2022,   d o i :  10.1038/s 41598 - 022 - 24384 - 2 .   [ 7]   M .  K ha li l y ,  R .  T a f a z o ll i,   P .  X ia o ,  A .  A .  K is hk,  “ B r o a dba nd  mm   w a v e   mi c r o s tr ip   a r r a y   a nt e nna   w it h  im pr ov e d  r a di a ti on   c ha r a c t e r is ti c s   f o r   di f f e r e nt   5 G   a ppl i c a ti o ns ,”   I E E E   T r a ns .  A nt e nnas   P r opag ,  vo l.   66,  pp.  4641 - 4647,  2018,   do i :  10.1109/ T A P .2018.2845451 .   [ 8]   D .  S o ni ,  D .  Y a da v   a nd  M .   T iwa r y ,  “ W id e ba nd,  S a nd - ti me r - s ha pe d  a nt e nna   f or   5G   mm   w a ve   a nd  28  G H z   a ppl ic a ti o n s ,”   I nt e r nat io nal   J our nal   o f   I nt e ll ig e nt   Sy s te m s   and  A p pl ic at io ns   in   E ngi ne e r in g ,  v o l.   12,  pp.  685 - 690,  2024 ,   ht tp s :/ /i ji s a e . o r g/ in d e x .php/I J I S A E /a r ti c l e / v i e w /3 850 .   [ 9]   M .  G a tr a m  a nd  R .  K a r umur i ,  “ D e s ig n  of   D N G   m e ta ma te r ia l  lo a de d  s in gl e   f e d  w id e ba nd  mi c r o s tr ip   pa tc h  a nt e nna   a t  28  G H z   f or   mi ll im e te r   w a v e   a ppl ic a ti o ns ,”   T ui j in   J is hu/ J our nal   of   P r opul s io n  T e c hnol ogy ,   v o l.   45,  n o .  1,   pp.  1 - 8,   2 024,   ht tp s :/ /ww w .pr o pul s i o nt e c hj o ur na l. c o m/ in d e x .php/j o ur na l/ a r t ic le / v i e w /3 921/ 2645   [ 10]   A .  K a ndw a l,   “ C o mpa c t   dua l  ba nd  a nt e nna   d e s ig n  f or   K u/ K a   ba nd  a ppl ic a ti o ns ,”   A dv anc e d  E le c tr om agne ti c s ,  v o l.   7,  pp.   1 - 5,  2017 ,   do i :  10 .7716/a e m. v 6i 4.450 .   [ 11]   S . A . A .  R ua a  a nd B . K . A mm a r , “ A   m o di f i e d gr o und  f or  ba nd w id th  e nha nc e m e nt   of  t he   mi c r o s tr ip  pa tc h  a nt e nna   f or  5G   w ir e le s s   c o mm uni c a ti o ns ,”   SSR G   I nt e r nat io nal   J our nal   of   E le c tr ic al   and  E le c tr oni c s   E ngi ne e r in g ,  v ol .  11,  n o .  2,  pp.   19 - 23,  2024,   do i :  10.14445/23488379 /i je e e - v 11i 2p103 .   [ 12]   A .  G a id ,  S .  A .  G udd oo s ,  A .  M .  A .   M o ha mm e d,  S .  A bdul ta w a b ,   a nd  A .   A .  M .   W a e l,   “ D e s ig n  a nd  a na ly s is   of   a   l o w   pr of il e ,  hi gh   ga in   r e c ta ngul a r   mi c r o s tr ip   pa t c h  a nt e nna   f or   28   G H z   a ppl i c a ti o ns ,”   C oge nt   E ngi ne e r i ng ,   vo l.   11,  n o .  1,   pp.  1 - 15,  2024,   do i :  10.1080/23311916.2 024.2322827 .   [ 13]   D .  R a o   e t  al .,   “ H ig h  ba ndw id th   di me ns i o n  r a ti o   c ompa c t  s upe r   w id e   ba nd - f l o w e r   s lo tt e d  m ic r o s tr ip   pa tc h  a nt e nna   f o r   mi ll im e te r   w ir e l e s s  a ppl ic a ti o ns ,”   H e li y on,   v ol .   10,   pp. 1 - 9, 2024,   d o i :  10. 1016/j .he li y on.2023. e 23712 .   [ 14]   S .  C .  P a vo n e ,  G .  S .  M a ur o ,  L .   D .  D o na t o ,  a nd   G .  S or be ll o ,   “ D e s ig n  of   dua l  c ir c ul a r l y   p ol a r i z e d   s e qu e nt ia ll y - f e d   pa tc h   a nt e nna s   f or  s a te ll it e  a ppl i c a ti o ns ,”   A ppl ie d Sc ie nc e s , v o l.  10, pp. 1 - 11, 2 020,   do i :  10.3390/a pp10062 107 .   [ 15]   K .  K .   G ir i,   R .   K .   S in gh ,   a nd  K .  M a mt a ,  “ E f f e c t   of   s y mm e tr i c a l   s ha pe d  s l o t  o n   pa tc h   a nt e nna   d e s ig n  a nd  p e r f or ma n c e   f o r   10 G H z   5G   a ppl i c a ti o ns ,”   J our nal  o f  Sc ie nt i f ic  R e s e a r c h , v o l.  14, pp. 4 05 - 417, 2022,   do i :  10.3329/j s r . v 14i 2.55209 .   [ 16]   Y .  Q ia n,  W .  R .  D e a l,   N .  K a ne da ,  a nd  T .  I t o h,  “ M ic r o s tr ip - f e d   qua s i - Y a gi   a nt e nna   w it h  br o a dba nd  c ha r a c t e r is ti c s ,”   E le c tr on ic s   L e tt e r , vo l.  34, pp. 2194 – 2196, 1998,   d o i:   10.1049/E L :1 998158 3 .   [ 17]   H .  D .  L u,  L .  M .  S i,   a nd  Y .  L iu ,  “ C o mpa c t  pl a na r   mi c r o s tr ip - f e d  qua s i - Y a gi   a nt e nna ,”   E le c tr oni c s   L e tt e r ,  v o l.   48,  pp.140 – 141,  2012,   do i:   10.1049/ e l. 2011.3458 .   [ 18]   P .  R .  G r a je k,  B .  S c h oe nl in n e r ,  a nd  G .  M .  R e be i z ,  “ A   24 - G H z   hi gh - ga in   Y a gi - U da   a nt e nna   a r r a y ,”   I E E E   T r ans ac ti ons   on   A nt e nnas  and P r opagati on ,  vo l.  52, pp. 1257 – 1261, 2024,   d o i :  10.1109/ T A P .2004.827543 .   [ 19]   G .  R .  D e J e a n,  T .  T .  T ha i,   S .  N ik o la o u ,   a nd  M .  M .  T e nt z e r is ,  “ D e s ig n  a nd  a na ly s is   of   mi c r o s tr ip   bi - y a gi   a nd  qua d - y a gi   a nt e nna   a r r a y s   f or   W L A N   a ppl ic a ti o ns ,”   I E E E   A nt e nnas   and  W i r e le s s   P r opagati on  L e tt e r s ,  vo l.   6,  pp.  244 – 248,   2007,   do i :  10.1109/ L A W P .2007.893104 .   [ 20]   N .  H o nma ,  T .  S e ki ,   a nd  K .  N is hi ka w a ,  “ C o mpa c t  pl a na r   f our - s e c t or   a nt e nna   c o mp r is in g  mi c r o s tr ip   Y a gi - U da   a r r a y s   in   a   s q ua r e   c o n f ig u r a ti o n ,”   I E E E  A nt e nnas  and  W ir e le s s  P r opagati on L e tt e r s , v o l.  7, pp. 596 – 598, 2008,   d o i;   10.1109 / L A W P .2008.20008 74 .   [ 21]   S .  L iu ,  R .  R a a d ,   a nd  F .  E .  M .  T ubba l,   “ P r in t e d  Y a gi - U da   a nt e n na   a r r a y   o n  C ub e S a t ,”   in   11t h  I nt e r nat io nal   C onf e r e nc e   on  Si gnal   Pr oc e s s in g  and  C om m uni c at io n  S y s te m s   ( I C SP C S) ,   Sur f e r s   P ar adi s e ,   A us tr a li a ,  2017,   pp.  1 - 5,   do i :  10.1109/I C S P C S .2017.8270483 .   [ 22]   N.   R a ml i,   S .  K .  N o or ,  T .  K ha li f a ,  a nd   N .  H .  A bd  R a hma n,  “ D e s ig n  a nd  pe r f o r ma n c e   a na l y s is   of   di f f e r e nt   di e l e c t r i c   s ubs tr a te   ba s e d  mi c r o s tr ip   pa tc h  a nt e nna   f or   5G   a ppl ic a ti o ns ,”   I nt e r nat io nal   J our nal   o f  A dv anc e d C om put e r   Sc ie nc e   and  A ppl ic at io ns ,  vo l.   11, no . 8, pp. 77 – 83, 2020,   d o i :  10.14569/ I J A C S A .2020.0110811 .   [ 23]   K .  K .  G ir i,   R .  K .  S in gh  a nd  K .  M a mt a ,  “ M ul ti ba nd  a nt e nna   de s ig n  f o r   m o de r n  w ir e l e s s   c omm uni c a ti o n  s y s te m ”   in   4t h   I nt e r nat io nal   C onf e r e nc e   on  R e c e nt   T r e nds   in   C om put e r   Sc ie n c e   and  T e c hnol ogy   ( I C R T C ST ) ,   J a ms h e dpur ,  I ndi a ,  2022,   pp.  3 64 - 36 8,   do i :  10.1109/ I C R T C S T 54752.2022.9782051 .   [ 24]   H .  Y o n,   N .  H .  A bd  R a hma n,  M .  A .  A r is ,   a nd   H .  J uma a t,   “ D e ve l o p e d  hi gh  ga in   mi c r o s tr ip   a nt e nna   li k e   mi c r o ph o ne   s tr u c tu r e   f or   5G   a ppl i c a ti o n ,”   I nt e r nat io nal   J our nal   of   E le c tr ic al   and  C om put e r   E ngi ne e r in g ,  vo l.   10,  n o .  3,   pp.  3086 – 3094,  2020,   do i :  10.11591/i je c e . v 10i 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4752   I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i ,   Vo l .   37 ,   N o .   2 ,  F e b r ua r y   20 25 :  878 - 887   886   [ 25]   K .  M a mt a   a nd  R .  K .  S in gh,  “ F r e que n c y   r e c o n f ig ur a bl e   mi ll im e t e r   w a v e   a nt e nna   de s ig n  f o r   5 G   a ppl ic a ti o n ,”   I nt e r nat io nal   J our nal  of  M anage m e nt , I T , and E ngi ne e r in g ( I J M I E ) ,  vol . 4, p p. 37 - 147, 2019 .   [ 26]   Z .  U l   a nd  Z .  U ll a h,   “ D e s ig n  o f   a   mi c r o s tr ip   pa tc h  a nt e nna   w it h  hi gh  ba ndw id th   a nd  hi gh   ga in   f o r   U W B   a nd  di f f e r e nt   w ir e l e s s   a ppl ic a ti o ns ,”   I nt e r nat io nal   J our nal   of   A dv anc e d  C om put e r   Sc ie nc e   and  A ppl ic at io ns ,  vo l.   8.  N o .   10,  pp.  379 – 382,   2017,   do i :  10.14569/i ja c s a .2017.081049 .   [ 27]   W .  O s a ma   a nd  A .  K ha le e l,   “ D o ubl e   U - s lo t   r e c ta ngul a r   pa tc h   a nt e nna   f o r   mul ti ba nd  a ppl i c a ti o ns ,”   C om put e r s   and   E le c tr i c al   E ngi ne e r in g ,   vo l.  84, pp. 606 - 608, 2020,   d o i :  10.1016 /j .c o mp e l e c e ng.2020.106608 .   [ 28]   K . W . S . A .   K ha r us i,  N . R a ml i,  S . K ha n,  M .  T . A li ,   a nd M . A . H a li m, “ G a in  e nha n c e me nt   of  r e c ta ngul a r  mi c r o s tr ip  pa t c h a nt e nna   us in g a ir  ga p a t  2.4 G H z ,”   I nt e r nat io nal  J our nal  of  N anoe le c tr o ni c s  and M at e r ia ls , v o l.  13, pp. 211 - 224, 2020 .   [ 29]   K . M a mt a , R .  K . S in gh, N.  K .  S in ha ,  a nd  R . K .  K e s hr i,  “ D e s ig n  a nd  de ve l o pm e nt   of  mi c r o s tr ip  pa t c h a nt e nna   f o r  mi ll im e t e r - w a ve   a ppl ic a ti o n ,”   L e c tu r e  N ot e s  i n E le c tr i c al  E ngi ne e r in g , v o l.  476,  pp. 333 - 344, 2019,   do i :  10.1007/978 - 981 - 10 - 8234 - 4_8 .   [ 30]   R .  K uma r ,  J .  P .  S hi nd e ,   a nd  M .  D .  U pl a ne ,  “ E f f e c t   of   s l o ts   in   gr o und  pl a ne   a nd  pa t c h  o n  mi c r o s tr ip   a nt e nna   p e r f o r ma nc e ,”   I nt e r nat io nal  J our nal  of  R e c e nt  T r e nds  i n E ngi ne e r in g ,   v ol . 2,  no . 6, pp. 34 - 38, 2009 .     [ 31]   G .  K hun e a d,  J .  N a ka s uw a n,  N .  S o ngt ha na pi ta k ,   a nd  S .   N .  A na nt r a ,  “ I nv e s ti ga t e   r e c ta ngul a r   s lo t  a nt e nna   w it h  L - s ha pe   s tr ip ,”   P I E R S ,  vo l.  3 , pp. 1076 – 1079, 2007 ,   d o i :  10.2529/P I E R S 06100 7105855 .   [ 32]   S .  P .   R a ja n  a nd  C .  V i v e k,   “ A na l y s is   a nd  de s ig n  of   mi c r o s tr i p  pa tc h  a nt e nna   f o r   r a da r   c o mm uni c a ti o n ,”   J our nal   of   E le c tr ic al   E ngi ne e r in g and T e c hnol ogy , v o l.  14, n o . 2, pp. 923 – 929,  2019 ,   do i :  10.1007/s 42835 - 018 - 00072 - y .   [ 33]   D .  M .  M a ma r o u,  D .  B .  O .   K o ndi ti ,  a nd  O .  V .  B o s s o u.  “ A   mi ni a tu r iz e d  dua l - ba nd  pl a na r   a nt e nna   w it h  a   s qua r e   r in g  de f e c te d   gr o und  s tr u c tu r e   f or   5 G   mi ll im e tr e - w a ve   a ppl ic a ti o ns ,”   I ndon e s ia n  J our nal   o f   E le c t r ic al   E ngi ne e r i ng  and  C om put e r   Sc i e n c e ,    vo l.  29, n o . 1, pp. 197 - 205, 2023,   d oi :  10.1159 1/i j e e c s . v 29.i l .   [ 34]   Z .  W a ng,  J .  L iu ,   a nd  Y .  L o ng,  “ A   s im pl e   w id e - ba ndw id th   a nd  hi gh - ga in   mi c r o s tr ip   pa tc h  a nt e nna   w it h  b o th   s id e s   s hor t e d ,”   I E E E   A nt e nnas  and W ir e le s s  P r opagati on  L e tt e r s , vo l.   18, n o . 6, pp.  1144 – 1148, 2019,   do i :  10.1109/ L A W P .2019.2911045 .   [ 35]   S .  K uma r ,  K .  U dha y a ni la ,  V .  M o ha n,  S .  T .  K uma r ,  D .  D e v a r a ja n,  a nd  G .  C hi tr a ka la ,  “ D e s ig n  of   mi c r o s tr ip   a nt e nna   us in g  hi gh  f r e qu e n c y   s tr u c tu r e   s im ul a to r   f o r   5 G   a ppl i c a ti o ns   a t  29  G H z   r e s o na nt   f r e que n c y ,”   I nt e r nat io nal   J our nal   of   A dv anc e d  T e c hnol ogy   and E ngi ne e r in g E x pl or at io n , vo l . 9, n o . 92, pp. 996 - 1008, 202 2,   do i :  10.19101/ I J A T E E .2021.875500 .   [ 36]   J .  C o la c o   a nd  R .  L o ha ni ,  “ D e s ig n  a nd  im pl e me nt a ti o n  of   mi c r o s tr ip   c ir c ul a r   pa tc h  a nt e nn a  f o r   5G   a ppl i c a ti o ns ,”   in   I nt e r nat i onal   C onf e r e nc e  on E le c tr ic al , C om m uni c at io n, and C om put e r  E ngi ne e r in g ,  2 020 ,   do i :  10.1109/i c e c c e 49384.2020.9179263 .   [ 37]   M .  S .  I s la m, M .   T .  I s la m,  M .  A .  U ll a h,   G .  K .  B e ng,  N .  A mi n,  a nd   N .  M is r a n,   “ A   mo di f i e d  m e a nde r   li ne   mi c r o s tr ip   pa t c h  a nt e nna   w it h  e nha nc e d  ba ndw id th   f or   2.4  G H z   I S M - ba nd  in te r n e t  of   th i ngs   ( I oT )   a ppl ic a ti o ns ,”   I E E E   A c c e s s ,  v o l.   7,  pp.  127850 – 127861,  2019,   do i :  10.1109/AC C E S S .2019.2940049 .   [ 38]   M .  H .  S ha r a f ,  A .  I .  Z a ki ,  R .  K .  H a ma d ,   a nd   M .   M .  M .  O ma ,  “ A   no v e l  dua l - ba nd  ( 38/ 60  G H z )   pa tc h  a nt e nna   f or   5g  mo b il e   ha nds e ts ,”   Se ns o r s   ( S w it z e r la nd) ,  vo l.  20, n o . 9,  pp. 2541, 2020 ,   do i :  10.3390/s 20092541 .   [ 39]   T .  K i r a n,  N .  M o uni s ha ,  C .  M y th il y ,  D .  A khi l ,   a nd  T .  P .  K u ma r ,  “ D e s ig n  of   mi c r o s tr ip   pa tc h  a nt e nna   f or   5G   a ppl i c a ti o n s ,”   J our nal  of  E le c t r oni c s  and  C om m uni c at io n E ngi ne e r in g ( I O SR - J E C E ) ,   vo l.  13, pp. 14 - 17, 2018,   d o i :  10.9790/2834 - 13010114 17 .   [ 4 0 ]   O .   D a r b o e ,   D .  B .   O .  K o n d i t i ,   a n d   F .   M a n e ne ,   “ A   2 8  G H z   r e c t a n g u la r   m i c r o s t r i p   p a tc h   a n t e n n a  f o r   5G   a p p l ic a t io ns ,”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f  E n g i n e e r i n g   R e s e a r c h   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 2 ,   no .   6 ,   p p .   8 5 4 – 85 7 ,   2 0 1 9 .   [ 41]   V .   A .  S .   P o nn a pa ll i ,   K .  D .   R e ddy ,  a n d  S .  A qe e l,   “ P a r a me tr ic   s tu d y   a n d  a n a l y s i s   o f   mi c r o s tr i p  pa tc h   a nt e n n a   w i th   m ul t ip le   s li t  po s i ti o n s ,”   C a r p a t hi a n   J o ur na l  o f  E l e c t r oni c  a nd  C o m p ut e r  E ng in e e r i ng , v o l.  1 3,  no .  1 ,  pp .  1 – 4,  2 02 0,   do i :  1 0. 24 78 /c je c e - 20 20 - 0 00 1 .   [ 42]   D .  A .  S e hr a i,   J .  K ha n,  a nd  M .  A bdul la h,  “ D e s ig n  of   hi gh  ga in   ba s e   s ta ti o n  a nt e nna   a r r a y   f o r   mm - w a v e   c e ll ul a r   c o mm uni c a ti o n   s y s te ms ,”   Sc ie nt if ic  R e por ts ,  v o l. 13, pp. 4907 - 4913, 2023,   d o i:   10.1038/s 41598 - 023 - 31728 - z .   [ 43]   Z .  L o d r o ,  N .  S ha h,  E .  M a ha r ,  S .  B .  T ir mi z i ,   a nd  M .  L o d r o ,  “ mm W a v e   n ove l  mul ti ba nd  mi c r o s tr ip   pa tc h  a nt e nna   de s ig n  f o r   5G   c o mm uni c a ti o n ,”   in   2nd  I nt e r nat io nal   C onf e r e nc e   on  C om put i ng,  M at he m at ic s   and  E ngi ne e r in g  T e c hnol ogi e s   ( iC oM E T ) ,   20 19,   do i:   10.1109/i c o m e t. 2019.8673447 .   [ 44]   H . A . D ia w u o  a nd Y .  B . J ung, “ B r o a dba nd pr ox im it y - c o upl e d  mi c r o s tr ip  pl a na r  a nt e nna  a r r a y   f o r  5 G  c e ll u l a r  a ppl i c a ti o ns ,”   I E E E   A nt e nnas  and W ir e le s s  P r opagati on L e tt e r s , vo l.   17, n o . 7, pp.  1286 - 1280, 2018,   do i :  10.1109/ L A W P .2018.2842242 .   [ 45]   G .  K im  a nd S .  K im , “ D e s ig n a nd  a na l y s is  of  dua l  p o la r i z e d br oa dba nd mi c r o s tr ip  pa t c h a nt e nna   f or  5 G  mm   w a ve  a nt e nna   m o d ul e   on   F R 4  s ubs tr a te ,”   I E E E   A c c e s s , v o l.  9, pp. 64306 – 64316, 202 1 ,   do i :  10.1109/AC C E S S .2021.3075495 .   [ 46]   M .  H us s a in ,  E .  M .   A li ,   S .   M .  R .  J a r c ha v i ,  A .   Z a id i,   A .  I .   N a ja m,  A .  A .  A l o ta ib i,   A .  A lt h o ba it i ,   a nd  S .   S .  M .  G h o n e im ,   “ D e s ig n  a nd  c ha r a c te r i z a ti o n  of   c o mpa c t   br o a dba nd  a nt e nna   a nd  it s   M I M O   c o n f ig u r a ti o n  f or   28   G H z   5G   a ppl i c a ti o ns ,   E le c tr oni c s ,  vo l.   11, no . 4, pp. 523 - 531, 2022,   d o i :  10.3390/e le c tr o n ic s 11040523 .   [ 47]   S .  K is hor e   a nd  A .   R .   A .   R a ja k,   “ M ic r o s tr ip   pa tc h  a nt e nna   w i th   C   S lo t  f or   5G   c o m muni c a ti o n  a t  30   GHz ,”   E m e r gi ng  Sc ie nc e   J our nal , v ol .   6, n o . 6, De c e mb e r  2022,  pp.  1315 - 1327, d o i:   10. 28991/E S J - 2022 - 06 - 06 - 06 .   [ 48]   C .  A .   B a la ni s ,  A nt e nna  T he o r y :   A nal y s is   and  D e s ig n  ( 3r d  e dn.) ,   H o bo k e n,  N J :  J o hn  W il e y   ( 20 05) ,   ht tp s :/ /a r c hi ve . o r g/ d e ta il s /Ant e nna . T he or y .A na l y s is .a nd.D e s ig n 3r d.E di ti o n .       B I OG RA P HI E S   OF   AU T HO RS        R a j  K um a r  S i n g h           o b t ai n e d   Ph . D .   d eg r ee s   i n   Ph y s i c s   fro m  Ran ch i   U n i v e rs i t y ,   Ran ch i .   S i n ce  2 0 0 8 ,   h e  h as   b een   a n   A s s i s t an t   Pro fe s s o r  w i t h   t h e   P h y s i c s   D e p art me n t ,   RU ,   Ran ch i .   H i s   r e s e ar ch   i n t e r e s t s   are   i n   t h e   fi el d   o f  s p i n   p o l ari zat i o n ,   s p i n   memo r y   a n d   d ev i ce s ,   e l ec t ro m a g n e t i c  rad i at i n g   s t ru c t u r e s   u s i n g   n u me r i c al   m e t h o d s ,   co m p u t at i o n s   an d   s i mu l at i o n s   fo r  5 G / 6 G   w i r e l e s s   co mm u n i c at i o n   t ec h n o l o g y .  H e   h a s   p u b l i s h e d   s e v e ra l   r e s e ar ch   p ap e rs   i n   i n t e r n at i o n al   j o u rn a l s   o f  re p u t e ,   al o n g   w i t h   b o o k s   an d   b o o k   ch ap t e rs .   D r.   Si n g h   h as   b ee n   E ras m u s   Mu n d u s   Po s t - D o c t o ral   f el l o w   at   Po l i t ecn i co   d i   T o ri n o ,   I t al y ,   f u n d e d   b y   t h e   E u ro p e an   Co mm i s s i o n .   H e   c an   b e   co n t a c t ed   at   em ai l :   ra j k rs i n g h 0 8 @ g m ai l . co m .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n do n e s i a n   J   E l e c   E n g  &   C o m p  S c i     I S S N:   2502 - 4752       N ov e l  f ive - patch  c ompac t   mic r os tr ip  Y agi - ali k e   antenna  f or   K a - band  appli c ati on s   ( R aj   K umar   Singh )   887     Kum a ri   M a m ta           h as   o b t ai n e d   h e r   P h . D .   d e g r ee  fro m  Ran ch i   U n i v e rs i t y ,   i n   t h e  y e ar   2 0 1 1 .   Cu rre n t l y   s h e   i s   w i t h   D e p art me n t   o f   A p p l i e d   S c i en ce   an d   H u m an i t i e s ,   N a l an d a   Co l l eg e   o f  E n g i n ee r i n g ,   N al a n d a,   In d i a  as   A s s o c i at e   Pr o fe s s o r  o f  Ph y s i c s .   H e r  ch i e f  r e s e ar c h   i n t e r e s t   l i e s   i n   t h e   f i e l d   o f   rad i at i n g   s t ru c t u r e s   u s i n g   n u me ri c a l   me t h o d s ,   co m p u t at i o n s   a n d   v i rt u al   s i mu l at i o n s .   D r .   Mam t a  h as   b een   E ras mu s   Mu n d u s   I n d i a4 E U II   Po s t - D o c t o ra l   fel l o w   w i t h   D e p art men t   o f  E l ec t ro m a g n e t i c   E n g i n ee r i n g   at   Po l i t e cn i co   d i   T o ri n o ,   I t al y ,   fu n d e d   b y   t h e  E u ro p e an   Co mmi s s i o n .   Sh e   c a n   b e   c o n t ac t e d   at   em a i l :   m a m t a. s i n g h 5 4 8 @ g m ai l . c o m .           N a v i n  K um a r  S i nh a           o b t ai n ed   Ph . D .   d eg r ee  fro m  R an ch i   U n i v e rs i t y ,   Ra n c h i   i n   t h e   y e ar  2 0 0 6 .   A t   p re s e n t   h e   i s   Pro fe s s o r  o f  P h y s i c s   i n   Cam b ri d g e   In s t i t u t e   o f  T ech n o l o g y ,   Ran ch i   w h e r e   h e   s t art e d   h i s   c ar ee r  as   A s s i s t an t   Pro fe s s o r  i n   2 0 0 5 .   H e   i s   au t h o r  o f  t h r ee   b o o k s   an d   h as   p u b l i s h ed   ab o u t   3 0   re s e ar c h   p ap e rs   i n   r e p u t e d   j o u rn al s .   H i s   r e s e ar ch   i n t e r e s t s   are   i n   t h e   fi el d   o f  T h eo r e t i c al   P h y s i c s .   D r .   Si n h a  i s   r ec i p i en t   o f  A w ar d   o f  E x ce l l e n ce   fr o m   an   i n t e r n at i o n al   j o u rn a l .   H e   i s   Fel l o w   o f  IE T E ,   N ew   D el h i   an d   l i f e   m em b e r  o f  IA PT ,   K an p u r,   I n d i a .   H e  c an   b e   co n t a c t e d   at   em a i l :   n k s i n h a1 9 6 9 @ g m a i l . c o m .         V i n a y   K um a r  C h o u d h a ry           r ece i v e d   h i s   Ph . D .   d e g r ee  fro m  BRA   Bi h a r   U n i v e rs i t y ,   Mu zaffarp u r,   Bi h ar,   In d i a.   A t   p r e s en t ,   h e  i s   A s s o c i at e   Pr o f e s s o r  o f   Ph y s i c s   an d   s e rv i n g   as   Pr i n ci p al   o f  N a w a d a   Co l l eg e  o f  E n g i n eeri n g ,   N a w a d a ,  u n d e r   D e p art men t   o f   Sci en ce ,  T ec h n o l o g y ,   G o v e r n me n t   o f  B i h ar ,   I n d i a.   H e   h as   p u b l i s h e d   t o   h i s   n a me   s ev e ral   re s e ar ch   p ap e rs   i n   t h e   fi el d   o f  T h e o r e t i c al   P h y s i c s .   N o w ,   h e   i s   ac t i v e l y   e n g ag ed   w i t h   t h e  re s e ar ch   g ro u p   w o rk i n g   i n   t h e  fi el d   o f   A n t en n a   s i mu l at i o n   an d   v al i d at i o n   fo r   5 G / 6 G   c o mmu n i c at i o n   t ec h n o l o g y .   H e   c a n   b e   c o n t ac t e d   at   em a i l :   v i n a y 2 3 6 . d s t t @ b i h ar. g o v . i n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.