I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   37 ,   No .   2 ,  Feb r u ar y   20 25 ,   p p .   867 ~ 877   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 37. i 2 . p p 867 - 8 77          867     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   H ig h - g a in  circ ula rly  pola rized me t a surfa ce antenna   for  NR2 5 7   ba nd  millim et er - wa v e  5 G   co mm un ica tion       P ra v ee n H a a nd i La k s hm a n 1 ,   Yer riswa m y   T ha t t i 2 ,   P un ee t h K um a r  T ha re ha lli Ra j a nn a 3 ,   Sh a m bu lin g a   M u du k a v v a na v a r 4     1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   S h r i   D h a r m a st h a l a   M a n j u n a t h e s h w a r a   I n st i t u t e   o f   Te c h n o l o g y ,     U j i r e ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   En g i n e e r i n g ,   K LEI T,   H u b b a l l i ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   T e l e c o mm u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   S i d d a g a n g a   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   Tu m k u r ,   I n d i a     4 D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r o n i c s   a n d   Te l e c o mm u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   R V C E ,   B e n g a l a u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Mar   21 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Sep   18 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Sep   30 ,   2 0 2 4       A  m e tas u rfa c e   in sp ired   c ircu larl y   p o lariz e d   (C P )  c o m p a c t  p a tc h   a n te n n a   with   h i g h   g a in   f o r  fift h - g e n e ra ti o n   c o m m u n ica ti o n   sy ste m s  is  d e si g n e d   a n d   imp lem e n ted   i n   t h is  a rti c le.   T h e   p r o p o se d   str u c tu re   fe a tu re s   a   c o r n e r   tru n c a ted   p a tch   a n te n n a   a n d   a   m e tas u rfa c e   o f  3 × 3   d o u b le  sid e d   id e n ti c a l   c ircu lar  m e talli c   p a tch e s.   Th e   a tt r ib u te   th a t   p u ts  t h is   d e sig n   d isti n c t  is  t h a t  it   m in imiz e s  th e   im p a c t   o f   sc a tt e ri n g   a n d   e d g e   d iffr a c ti o n   a t   m il li m e ter  wa v e   fre q u e n c ies .   Th e   m e tas u rfa c e   a b o v e   a   p a tch   with   a n   a ir  g a p   is  d e sig n e d   u si n g   th e   sim il a r  s u b stra te   m a teria l  with   th e   sa m e   t h ick n e ss ,   re su l ti n g   i n   a   sim p li fied   a n ten n a   d e sig n   wit h   h i g h   g a in   a n d   l o w  c o st.   T h e   a n ten n a ’s  o v e ra ll   d ime n sio n   is  1 . 1 0 x   1 . 1 0 x   0 . 2 0 ,   with   a   p e a k   g a in   o f   1 1 . 5   d Bic  a n d   a   3 - d B   a x ial  ra ti o   b a n d wi d t h   o f   2 8 . 4 5   -   2 8 . 8 8   G Hz .   Th e   sim u late d   a n d   e x p e rime n tal  re su lt s  sh o w   th a t   th e   m e tas u rfa c e - in sp ired   a n ten n a   h a s  b e tt e r   i m p e d a n c e   m a tch in g   a n d   ra d iati o n   e fficie n c y   b e twe e n   2 8 . 2 3 - 3 0 . 0 1   G Hz .   Ad d it io n a ll y ,   th e   e x p e rime n tal  re su l ts  o f  t h e   p ro p o se d   a n ten n a   e x h ib it s  sta b le  r ig h t - h a n d   c ircu lar  p o lariz a ti o n   i n   th e   d e sire d   fre q u e n c y   ra n g e   a n d   a   flat   g a in   re sp o n se   with   a   li tt le  v a riati o n .   T h e   p ro p o se d   a n ten n a   d e sig n   c o u ld   b e   we ll   su it e d   f o r   m il li m e ter - wa v e   c o m m u n ica ti o n   sy ste m s,  in   sc e n a rio s  re q u iri n g   ro b u st  l o n g - ra n g e   p e rfo rm a n c e   a n d   h ig h   d a ta  th ro u g h p u t.   K ey w o r d s :   Ax ial  r atio     C ir cu lar   p o lar izatio n     Hig h   g ain   Me tasu r f ac e  an ten n a   Millim eter   wav e    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 :   Pra v ee n   Haa n d i L a k s h m an     Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   C o m m u n i ca tio n   E n g in ee r i n g ,   SDM  I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y     Ujir e,   Kar n atak a,   I n d ia - 5 7 4 2 4 0     E m ail:   p r av ee e7 9 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  s ig n if ican t   in cr ea s e   in   a n n u al  d ata  tr a f f ic  is   p r o jecte d   to   r eq u ir e  h ig h e r   ca p ac ity ,   im p r o v ed   r eliab ilit y ,   g r ea ter   v el o city ,   r ed u c ed   laten c y ,   an d   ex t en s iv e  co n n ec tiv ity .   Fifth - g en er atio n   wir eless   co m m u n icatio n   n etwo r k   is   th e  ess en tial  an s wer   to   ad d r e s s   th e  af o r em en tio n e d   d if f icu lties   an d   f ac ilit ate   p o ten tial  ap p licatio n s   [1 ] - [ 3 ] .   5 G  co m m u n icatio n   tech n o lo g y   u s es  two   s tan d ar d ized   f r e q u en cy   b an d s :  o n e  b an d   o p e r ates  b elo w  6   GHz ,   k n o wn   as  th e  s u b - 6   GHz   b an d ,   wh ile  th e  o th er   is   th e  m il lim et er   wav e  b an d .   T h e   n 2 5 7   b an d ,   o f te n   k n o wn   as   2 8   GHz ,   is   b ein g   s tan d ar d i ze d   b y   t h e  m ajo r ity   o f   c o u n tr ies  f o r   th eir   5 G   co m m u n icatio n s   [ 4 ] .   Hig h - g ai n   an ten n as  h elp   m m - wav e  co m m u n icatio n   s y s tem s   o v er c o m e  ch allen g es  p o s ed   b y   atm o s p h e r ic  atten u atio n   an d   p r o p ag atio n   lo s s es,  wh ich   c an   n eg ativ ely   im p ac t sig n al  s tr e n g th   [ 5 ] - [ 7 ] .   An ten n as  with   cir cu lar   p o la r izatio n   ( C P)  ar e  f av o u r e d   o win g   to   th eir   in cr ea s ed   im m u n ity   to   in ter f er en ce ,   l o s s es  ca u s ed   b y   m is alig n m en t,  m u lti - p ath   f ad i n g ,   an d   Far ad ay ' s   r o tatio n   [ 8 ] .   Mic r o s tr ip   p atch es  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  37 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 25 :  8 6 7 - 8 7 7   868   ar e  em p l o y ed   in   th e  co n s tr u c tio n   o f   C P  an ten n as  b ec au s e   o f   th eir   ad v a n tag eo u s   ch ar a cter is tics ,   in clu d in g   th eir   s tr u ctu r e,   co s t - ef f ec tiv e n ess ,   an d   ea s e  o f   in teg r atio n   [ 9 ] .   Ob tain in g   h ig h   g ain   a n d   C P  is   ch allen g in g   wh en   u s in g   co n v en ti o n al  m icr o s tr ip   an ten n as.  T h e   en h a n ce m en t  o f   a n ten n a  g ain   f o r   m illi m eter - wav e  s y s tem s   is   n ee d ed   to   im p r o v e  th e  co m m u n icatio n   o v e r   lo n g   d is tan ce .   T h is   h as  led   r esear ch er s   to   e m p lo y   a  v ar iety   o f   s tr ateg ies,  in clu d in g   s tack in g   ap p r o ac h es,  ar r ay   f o r m at io n ,   s u p er s tr ate  tech n iq u e,   s u b s tr ate - in teg r ated   wav eg u id e  ( SIW)   ap p r o ac h es ,   an d   m an y   m o r e .   Me tasu r f ac e  tech n iq u e  is   u s ed   in   th is   s tu d y   to   e n h an ce   th e   g ain ,   s o   t h at  p ath   lo s s es  ca n   b e  r ed u ce d   in   m m   w a v es,  wh ic h   en ab les h ig h er   d ata  r ates  an d   o f f er s   lo w  laten c y .   I ts   co m p ac t  d esig n ,   h ig h e r   p r ec is io n   co n tr o l,  an d   im p r o v e d   in teg r atio n   o v er   o th er   tr ad itio n al  m eth o d s   ar e   its   m ain   ad v an tag es .  T wo - d i m e n s io n al  m etasu r f ac es/me tam ater ials ,   o f f er   a  co n v en ien t  a n d   u n co m p licated   m eth o d   f o r   p r o d u cin g   h ig h - g a in   m illi m eter - wav e  an ten n as  f o r   5 G  ap p licatio n s   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .   B y   u tili s in g   s in g le - lay er   o r   m u lti - lay e r   s tack s   o f   p lan ar   s tr u ctu r es,  it  is   f ea s i b le  to   attain   a   b r o ad   ax ial  r a tio   b an d wid t h   an d   im p r o v e   th e  a n ten n a' s   g ain   wi th o u t  c o m p r o m is in g   its   lo w  p r o f ile  [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   An   air   g ap   is   s tr ate g ically   p lace d   eit h er   ab o v e   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ]   o r   b elo w  [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ]   th e  p r im ar y   s o u r c e  in   o r d e r   t o   ac c o m m o d ate  th e   m etasu r f ac e.   On ly   a  f ew  n u m b er s   o f   m et asu r f ac e  an ten n as  with   lin ea r   p o lar izatio n   h av e  b ee n   d ev e lo p ed   f o r   m illi m eter   wav e  f r eq u e n cies.  W h en   d esig n in g   an te n n as  f o r   m m - W av e  f r eq u en cies,  a  v a r iety   o f   tech n i q u es   ca n   b e  e m p lo y e d   to   en h a n ce   g ain .  T o   en h an ce   p atch   a n ten n a  g ain   an d   b an d wid th   a n d   r e d u ce   its   r ad a r   cr o s s   s ec tio n ,   a  r ef lectiv e  f r e q u en c y   s elec tiv e  s u r f ac e  s u p er s tr ate  is   p o s itio n ed   ab o v e   it  [ 1 8 ] .   R ad ial - p h ase  g r ad ie n t  m etale n s   with   a  s in g le  lay er   o f f er   g r ea ter   g ain ,   b u t  t h eir   ef f ec tiv en ess   is   r estricte d   d u e  to   th eir   lim ited   r an g e   o f   f r eq u en cies  [ 1 9 ] .   T h e  b o wtie  an ten n a  is   en h an ce d   f o r   b ea m   s p litt in g   an d   g ain   b y   in teg r atin g   a   m etam ater ial  ar r ay   with   a   h i g h   r e f r ac tiv e  i n d ex   [ 2 0 ] .   T h e  u tili za tio n   o f   m u ltip le  in p u t  m u ltip le  o u tp u t   ( MI MO )   an ten n as  u s in g   a   m etasu r f ac e  ar r a y   b ased   o n   a  s in g le - lay er ed   cir c u lar   s p lit - r i n g   r eso n ato r   [ 2 1 ] ,   s lo tted   p atch   an ten n as,   an d   MI MO   s etu p s   em p lo y in g   s p lit - r in g   r eso n ato r   b ased   m etasu r f ac e  [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ]   h as   d em o n s tr ated   ef f icien c y   in   e n h an cin g   th e   g ain .   Ho we v er ,   th ese  a p p r o ac h es  s u f f e r   f r o m   lo w   r ad iatio n   ef f icien cy   an d   a  h ig h   an te n n a   p r o f ile.   T h e  ab o v e  m en tio n e d   tech n iq u es  p r o v id e  a  co m p r eh en s iv e  s tu d y   o f   g ain   en h a n ce m en t  in   b o th   s i n g le  an d   m u lti - lay er ed   m ed iu m s ,   b u t  th eir   ap p licab ilit y   is   r estricte d   to   lin ea r   p o lar iz atio n   ( L P)   s ce n ar io s .   T h e  g ain   is   en h a n ce d   b y   e m p l o y in g   a  u n if o r m   p ar tially   r ef le ctin g   s u r f ac e   ( PR S)  s u p er s tr ate  [ 2 4 ]   an d   PR S  a s   a  u n if o r m   d ielec tr ic  s lab   o n   to p   o f   th e  r ad iato r   [ 2 5 ] .   A  wid eb an d   C P  co r n er   tr u n c ated   an d   d iag o n ally   s lo tted   p atch   with   a  s q u ar e  r in g   m etam ater ial  s tr u ctu r e  d escr ib ed   in   [ 2 6 ]   a n d   a  s q u ar e  m etallic  p atch   m etasu r f ac e  d escr ib e d   i n   [ 2 7 ]   h a v e  b ee n   d ev elo p ed   with   MI MO   co n f i g u r atio n .   E n d - f ir e  d ip o le   ar r a y s   ar e   p lace d   b elo w  C P  an ten n as  with   n o n - u n if o r m   ci r cu lar   p atch es  an d   cr o s s s lo t  m etasu r f ac es.   T h is   co n f i g u r atio n   r esu lts   in   s ig n if ican t  g ain   a n d   wid eb an d   p er f o r m an ce .   Ho w ev er ,   it  s h o u ld   b e   n o ted   th at  t h e  co n s tr u ctio n   o f   th e  d ip o les  is   co m p lex   [ 2 8 ] .   A  s q u ar e  p atch - b ased   m etasu r f ac e  with   a  tr u n ca ted   co r n er   a n d   a  two - lay er   SIW  f ee d   s tr u ctu r e  is   p r o p o s ed   to   p r o v id e  a  wid e  C P  b an d wid th   [ 2 9 ] .   T h e  C P - b ased   an ten n as  d is cu s s ed   ab o v e,   wh ich   ar e   in ten d e d   f o r   m illi m eter   wav e  b a n d s ,   s u f f er   f r o m   d r awb ac k s   s u ch   as  co m p l icate d   f ab r icatio n   p r o ce s s es,  a  m o r e  n u m b er   o f   u n it c ells   in   m etasu r f ac e,   an d   a n   in cr ea s ed   an te n n a  p r o f ile.     T h e  p r o p o s ed   d esig n ,   u tili ze s   a  m etasu r f ac e - b ased   ap p r o ac h   to   ac h iev e   h ig h   g ain   f o r   th e  2 8   GHz   m illi m eter   wav e  f r eq u e n cy   r a n g e .  T h e  s u g g ested   d esig n   is   u n iq u e  b ec a u s e  it p r esen ts   a  ch allen g e  in   ac h iev in g   h ig h   g ai n   an d   C P  at  m illi m eter   wav e  f r e q u en c y ,   wh ile  m a in tain in g   co m p ac t  s ize.   A  s q u ar e  p atch   a n ten n a   p r o d u ce s   two   d e g en er ate   m o d es  b y   tr u n ca tin g   its   co r n e r s ,   w h ich   is   n ec ess ar y   t o   ac h iev e   ci r cu lar   p o lar izatio n .  A  s in g le - p atch   an ten n a   ca n   a ch iev e  a  g ain   o f   6   d B iC .   I n   o r d er   to   en h an ce   th e  s ig n al  r ec ep tio n   o v e r   th e  C P  an ten n a,   a  cir c u lar   s h ap e d   u n i t  ce ll  b ased   m etasu r f ac e  lay er   is   m o u n ted .  W h en   c o m p ar ed   t o   alter n ativ e  p atch   d esig n s   s u ch   as  s q u ar e,   t r ian g u lar ,   an d   r ec tan g u lar ,   a  c ir cu lar - s h ap ed   u n it  ce ll  o f f e r s   th e  b e n ef it  o f   m in im izin g   th e   im p ac t  o f   lo s s es  s u ch   as  s ca tter in g   an d   ed g e  d if f r ac tio n   at  m illi m ete r - wav e  f r eq u e n cies.     T h e  m etasu r f a ce   r ec o m m en d e d   h as  im p r o v e d   th e   r ad iatio n   e f f icien cy   at   2 8 . 6   GHz   to   ab o v e  8 0 %,  r esu ltin g   in   a  to tal  g ain   o f   th e  an ten n a  o f   1 1 . 5   d B iC .   T h e  p r o p o s ed   d esig n   is   ch ar ac ter is ed   b y   its   co m p ac t   s ize  an d   f ea tu r es  s u ch   as  C P  an d   h i g h   g ain ,   m ak in g   it  h ig h ly   s u i tab le  f o r   m illi m eter - wav e  wi r eless   ap p licatio n s .   Fin ally ,   th e  p ap er   is   o r g an is ed   as :  i)   i n tr o d u ctio n ,   ii)   p r o p o s ed   an ten n a   d esig n ,   a n aly s is ,   an d   o p er atio n   p r in cip le  ar e  d etailed ,   alo n g   w ith   u n it c ell  ch ar ac ter izatio n ,   ii i)   r esu lts   an d   d is cu s s io n ,   an d   iv )   c o n cl u s io n .       2.   ANT E NNA  G E O M E T RY  A ND  DE S I G N  P RIN CIPL E     Fig u r e   1  p r esen ts   s tr u ctu r e  o f   th e  p r o p o s ed   an te n n a  with   m etasu r f ac e  wh er e  Fig u r e  1 ( a)   s h o ws  th e  to p   v iew  o f   th e   p r o p o s ed   an t en n a  an d   Fig u r e   1 ( b )   d ep ict  a   s q u ar e  p atch   co r n er   tr u n ca te d   an ten n a  f e d   b y   a   q u ar ter   wa v e  tr a n s f o r m er   an d   Fig u r e  1 ( c)   s h o ws  th e  s id e   v i ew  o f   t h e  p r o p o s ed   an ten n a.   T h e  R o g er s   Du r o id   5 8 8 0   s u b s tr ate  is   u s ed   to   f a b r icate   p atch   an ten n as  with   id en tical  p r o p er ties ,   s u ch   as  ϵ r = 2 . 2 ,  ta n δ   =   0 . 0009 ,   an d   h s =0 . 2 5 2   m m .   T h e  s tr u ctu r e  o f   m etasu r f ac e  co n s is ts   o f   a  p er io d ic  ar r ay   o f   s y m m etr ical   d o u b le - s id ed   id en tical  c ir cu lar   m etallic  p atch es  ar r a n g ed   in   a   3 × 3   g r id .   T h e   ad jace n t  u n it  ce ll  d is ta n ce   is   r ep r esen ted   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Hig h - g a in   circu la r ly  p o la r iz ed   meta s u r fa ce   a n ten n a   fo r   N R 2 5 7   b a n d   … ( P r a ve en   H a a n d i La ksh ma n )   869   b y   ‘ g ’ .   T h e   m etasu r f ac e  lay e r   is   p o s itio n ed   o v er   th e  p atch   with   a  1 . 7 2   m m   d is tan ce   o f   air   b etwe en   th em .     T h e   an ten n a  h as  a   to tal  s ize  o f   12 × 12 ×   2 . 2 6   3 ,  wh ich   is   eq u iv ale n t  to   1 . 1 λ 0 × 1 . 1 λ 0 × 0 . 2 λ 0 ,  tim es  th e  f r ee - s p ac e  wav elen g th   o f   2 8 . 6   GHz .   Prio r   to   f a b r icatio n ,   th e  f o ll o win g   p ar a m eter s   m u s t  b e  o p t im ized   in   o r d e r   f o r   th e  an ten n a  to   f u n ctio n   ef f icien tly   at  its   o p tim i s ed   d im en s io n s :  ‘ A’   is   eq u al  to   1 2 .   T h e  v a l u e  o f     is   eq u al  to   3 . 3 3 .   T h e  v alu es  o f     W f1   an d   L f1   ar e  0 . 7 4 1   a n d   2 . 0 2   r esp ec tiv ely .   T h e  v alu es  o f   W f   an d   L f     ar e  0 . 7 8 2 6   a n d   1 . 9 5 8 1   r esp ec tiv ely .   T h e  v al u e  o f   ‘ a ’   is   0 . 6 4 9 1 8 ,   1   is   eq u al  t o   1 . 9 .   T h e  v al u e  o f   ‘ g ’   is   0 . 1 .   T h e  v alu e   o f     h m     is   1 . 7 6 2   ( u n it=m m ) .   C ST  m icr o wav e  s tu d io   is   u s ed   f o r   th e  p u r p o s e  o f   s im u latin g   d esig n   an d   an aly s is .         ( a)       ( b )       ( c)     Fig u r e  1 .   Pro p o s ed   a n ten n a  wi th   m etasu r f ac e :   ( a)   t o p   v iew ,   ( b )   c o r n er   tr u n ca ted   p atch   an te n n a ,   an d     ( c)   s id e  v iew       2 . 1 .     Ant enna   des ig n pro ce du re   T h e  p r o p o s ed   s tr u ctu r e  o f   th e  co r n er   tr u n ca ted   s q u ar e  m i cr o s tr ip   p atch   an ten n a  as  s h o wn   in   th e  Fig u r e   1 ( b )   is   d esig n ed   to   wo r k   at  m illi m etr e - wav e  f r eq u e n cies,  b ec au s e  o f   its   lo w  d ielec tr ic  an d   d is p er s io n   lo s s ,   R o g er s   Du r o id   5 8 8 0   s u b s tr ate  m ater ial  is   s elec ted   an d   it  is   h ig h ly   ef f icien t  at  h ig h er   f r eq u e n cies  th an   m o s t  o th er   s u b s tr ates  [ 3 0 ] .   Fir s tly ,   th e  d im en s io n al  ar ea   f o r   th e  s q u ar e  p atc h   is   ca lcu lated   th r o u g h   th e  u s e  o f   tr an s m is s io n   lin e  m o d el.   T h e   p ar am eter s   o f   a n ten n a  d esig n   ar e   ca lcu lated   b y   u s in g   th e   ( 1 )   [ 3 1 ] .       = 2 ∗   √ 2 1 +   ( 1 )     T h e  s y m b o l  ‘ W p ′   d en o tes  p atch   wid th ,   ′ f r '   r ep r esen ts   th e  r eso n an ce   f r eq u e n cy ,   ' c'   s tan d s   f o r   th e   v elo city   o f   lig h t,  an d   ′ϵ r ′   s ig n if ies  th e  r elativ e  p er m itti v ity .   T h e  q u ar ter - wav e  tr an s f o r m er   is   co m m o n l y   u s ed   f o r   im p ed an ce   m atch in g .   T h e   r elatio n s h ip   b etwe en   t h e  lo a d   im p ed a n ce   ′Z L ′   ,  i n p u t   im p ed a n c e  ′Z in ′ ,   an d   t h e  ch ar ac ter is tic  im p ed an ce   ′Z 0 ′   of   5 0   o h m s   is   d escr ib ed   b y   e q u a tio n s   [ 3 2 ] ,   [ 3 3 ] .   L P  r ad iatio n   is   p r o d u ce d   b y   s q u ar e  p atch   a n ten n a  b y   u s in g   ( 2 ) .       0   = √  ∗   ( 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  37 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 25 :  8 6 7 - 8 7 7   870   On e  ap p r o ac h   e m p lo y e d   to   g en er ate  C P  r ad iatio n   is   th e  t r u n ca tio n   o f   c o r n er s   [ 3 4 ] .   T h e   u n lo ad e d   q u ality   f ac t o r   o f   th e  p atch ,   ‘ Q 0 ’ ,   is   in itially   d eter m in ed   u s i n g   th e   ca v ity   m o d el.   T h is   f a cto r   is   ty p ically   in f lu en ce d   b y   th e   d ielec tr ic  co n s tan t  ‘ ε r ’  an d   th e  s u b s tr ate  th ic k n ess   ‘ h s ’   b y   ( 3 ) :     0 = √ 4 ℎ       ( 3 )     f r o m   th is   eq u atio n   th e  t r u n ca ti o n   r atio   ‘   ∆   ‘   is   k n o wn   i.e   b y   u s in g   th e  ( 4 ) :     ∆ s s = 1 2 Q 0     ( 4 )     t h e  len g th   o f   tr u n ca tio n   ‘ a’   f o r   th e  p atch   is   ca lcu lated   b y   u s in g   eq u atio n ,   wh er e  ‘ L ’   is   th e  ac tu al  len g th   o f   th e   p atch   b y   ( 5 ) .     = √ ∆   ( 5 )     B y   r ed u cin g   th e  co r n e r   d iag o n als  with   o p tim is ed   s id es   o f   th e  s am e  len g th ,   th e  p r i m ar y   m o d e   b ec o m es  two   p er p en d ic u lar   m o d es  with   s im ilar   s tr en g th s ,   wh ich   in   tu r n   r esu lt  in   cir cu lar   p o lar izatio n .   I n   o r d er   to   g ain   a  d ee p er   u n d er s tan d in g   o f   ac h iev in g   cir cu lar   p o lar izatio n ,   Fig u r e   2  s h o ws  th e  s u r f ac e  cu r r en t   d is tr ib u tio n   o f   p atch   an ten n a   ex am in ed   at  d if f er en t   in s tan ce s   o f   tim e   at  2 8 . 6   GHz .   I n   t h e  u p war d   d ir ec tio n   ( +   z - d ir ec tio n ) ,   Fig u r e   2 ( a)   an d   F ig u r e  2 ( b )   ex h ib it   s u r f ac e  c u r r en t  at  ω t  =   0 °  an d   ω t  =   9 0 °,   with   Fig u r e  2 ( c)   a n d   Fig u r e  2   ( d )   ex h ib it  s u r f ac e  c u r r en t  at  ω t  =  1 8 0 °  a n d   ω t  =   2 7 0 °.   T h e   R HC P  r ad iatio n   is   g en er ated   b y   th e   s u r f ac e  cu r r e n t  th at  r o tates a n ticlo ck wis e  at  a  f r eq u en c y   o f   2 8 . 6   GHz .               ( a)   ( b )   ( c)   ( d )     Fig u r e   2 .   Su r f ac e  cu r r en t d is tr ib u tio n   o f   p atch   a n ten n a  at   d if f er en t in s tan ce s : ( a)   ω t =   0 °,  ( b )   ω t =   9 0 °,   ( c)   ω t =   1 8 0 °,  an d   ( d )   ω t =   2 7 0 °       2 . 2 .       M et a s urf a ce   un it   ce ll   Fig u r e  3   d e p icts   th e  p r o p o s ed   m etsu r f ac e  u n it  ce ll,  in   wh ich   Fig u r e  3 ( a)   s h o ws  th e  s im u latio n   s etu p ,   wh ich   in clu d es  th e  b o u n d ar y   co n d itio n s ,   a n d   th e  d esig n   f o r   th e  m etasu r f ac e   u n it  ce ll.   Set  o f   u n it  ce ll  ar r a y   r ef er r ed   as  m etasu r f ac e  is   f ab r icate d   u s in g   R o g e r s   Du r o id   5 8 8 0   s u b s tr ate,   wh ich   h as  a   th ick n ess   o f     h s   =  0 . 2 5 2   m m   an d   a  tan δ  v al u e  o f   0 . 0 0 0 9 .   A  cir c u lar   m etallic  p atch   th at  is   s y m m etr ical  i s   etch ed   o n to   th e   s u b s tr ate' s   to p   an d   b o tto m   s u r f ac es.  T h e   u n it   ce ll  h as  th e   f o llo win g   d im e n s io n s :  th e   wid th   ‘ W ’   an d   len g th   ‘ L ’   ar e  b o th   4   m m ,   th e  r a d iu s   ‘ 1 ’   is   1 . 9   m m ,   a n d   th e   th ick n ess   ‘ t’   is   0 . 0 1 7   m m .   Alo n g   th e   z - ax is ,   two   wav e  g u id in g   p o r ts   ar e  o n   o p p o s ite  s id es  o f   th e  u n it  ce ll,  wh ile  p er io d ic  b o u n d a r y   co n d itio n s   ar e  ap p lied   in   th e  r em ain in g   d ir ec tio n s .   Fig u r e   3 ( b )   s h o ws  th e  s im u lated   m a g n itu d e  ch a r ac ter is tics   o f     11   an d   21   f o r   a  s in g le  u n it  ce ll.   T h e  u n it  ce ll  r eso n ates   at  2 8 . 6   GHz   f o r   b o th   x   an d   y - p o lar izatio n .   At  th is   f r eq u en c y ,   th e  tr an s m is s io n   co ef f icien t m ag n itu d es a r e  th e  s am e.   T h e  s im u lated   s in g le - u n it c ell  is   co n s tr u cted   b y   ar r a n g in g   a   3 ×3   ar r ay   o f   m etasu r f ac es.  T h e  m etasu r f ac e  d em o n s tr ates e x ce llen t tr an s m is s io n   an d   r ef lectio n   co ef f icien ts   at   2 8 . 6   GHz ,   with   a   r etu r n   lo s s   ex ce ed in g   - 2 5   d B .   I n   o r d e r   to   en h an ce   t h e  g ain ,   th e  u n it  ce ll  co u ld   b e   d esig n e d  as  a  tr an s m itti n g   s u r f ac e  f o r   p r im ar y   s o u r ce s .   Fi g u r e  3 ( c)   d i s p lay s   th e  eq u iv alen t  ci r cu it  d esig n ,   d ep ictin g   a n   L C   cir cu it  co n s is tin g   o f   ca p ac itan ce   an d   i n d u ctan ce .   T h r o u g h   th is   cir cu it,  th e   cir cu la r   p atch   u n it  ce ll' s   f u n d am e n tal  ch ar ac ter is tics   ar e  d eter m in ed .               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Hig h - g a in   circu la r ly  p o la r iz ed   meta s u r fa ce   a n ten n a   fo r   N R 2 5 7   b a n d   … ( P r a ve en   H a a n d i La ksh ma n )   871     ( a)       ( b )     ( c)     Fig u r e  3 .   Me tasu r f ac e   u n it  ce l l:   ( a)   u n it c ell  an d   its   b o u n d ar y   co n d itio n ,   ( b )   r e f lectio n   ( S 11 )   an d   tr a n s m is s io n   (S 21 )  ch ar ac ter is tics ,   an d   ( c)   u n it c ell  with   its   L C   co m p o n en t s       T h e  in co r p o r atio n   o f   p er io d ic   s tr u ctu r es  as  m etasu r f ac e  en h an ce s   th e  p er f o r m an ce ,   p ar ti cu lar ly   in   ter m s   o f   o p er atin g   b an d wid th   an d   g ain ,   o f   C P  p atch   a n ten n as.  T h e  m etasu r f ac e  o f   f in it e  s ize  f ac ili tates  th e   g en er atio n   o f   ad d itio n al   r eso n an ce s   th r o u g h   th e  p r o p ag atio n   o f   s u r f ac e  wav es.   E f f ec tiv e   u tili za tio n   o f   th ese   ad d itio n al  r eso n an ce s   r esu lts   in   an   in cr ea s e  in   g ain .   T h o r o u g h   in v esti g atio n   o f   th is   ap p r o ac h   h as  alr ea d y   b ee n   c o n d u c t e d   i n   r e f e r e n c e s   [ 3 5] - [ 3 7 ] .   S i m p l e   p r e d i c ti o n   o f   t h e   c u r r e n t   c e n t r a l   f r e q u e n c y   is   p o s s i b l e   b y   ( 6 )   a n d   ( 7 ) :      =       ( 6 )      = × ( , )     ( 7 )     h er e,   th e  p r o p ag atio n   co n s tan t   o f   th e  s u r f ac e  wav e  at  r eso n a n ce   f r eq u en cy   is   d en o ted   as  ‘ β sw ′ ,   th e  len g th   o f   th e  m etasu r f ac e  a r r ay   is   s p ec if ied   as  ′L MT S ′ ,   th e  p er i o d icity   is   d e n o ted   as  P  =  4   m m ,   an d   th e  n u m b er   o f   u n it  ce lls   in   th e  x -   an d   y - d ir ec tio n   is   d en o ted   as  N  =  3   a n d   m   =   1   is   co n s id er ed   [ 3 6 ] .   Pro p a g atio n   c o n s tan ts   o f   tr an s v er s e  elec tr ic  ( T E )   a n d   tr an s v er s e  m ag n etic  ( T M)   wav e s   is   ca lcu lat ed   b y   u s in g   th e  ( 8 )   an d   ( 9 ) .      = √ 1 − (  ) 2 ( ) 2     ( 8 )      = √ 1 − ( ) 2 (  ) 2     ( 9 )     L et  ' ω '   r ep r esen ts   an g u lar   f r e q u en cy ,   ' c'   d en o te  th e  s p ee d   o f   lig h t,  an d   ′ Z MT S ′   in d icate   th e  s u r f ac e  im p ed an ce   o f   th e  m etasu r f ac e ,   wh ile  0   r ep r esen t  t h e  im p e d a n ce   in   f r ee   s p ac e .   I t   is   an ticip ated   th at  th e   T E   an d   T M  s u r f ac e  wav es  will  r eso n ate   at  ap p r o x im ately   2 8 . 6   GHz   wh en   t h e  m etasu r f ac e  is   ar r an g e d   with   N( x , y ) =3 × 3   u n it  ce lls .   Sin ce   t h e  p atch   r eso n an ce   is   lik ely   to   b e  s u p p o r ted   b y   s lo w - wav e  p r o p ag atio n ,   s u r f ac e   wav es  ar e  lik ely   to   ex cite.   T h e  eq u iv ale n t  cir c u it  d iag r am ,   r ep r esen ted   as  a   r eso n an t  L C   c ir cu it  co m p o s ed   o f   ca p ac itan ce   an d   in d u ctan ce ,   c an   also   b e   u s ed   t o   an ticip ate   th e  f r e q u en c y   ch a r ac ter is tics   o f   th e  cir c u lar   p atch   m et asu r f ac e,   as sh o wn   in   Fig u r e  3 .   T h e  m etasu r f ac e  ac ts   as L C   r eso n an t c ir cu it,  th e  in d u ct iv e  p ar t is p r o v id ed   b y   cir c u lar   s h a p ed   m etallic  p a tch   an d   ca p ac itan ce   is   o b tain e d   b y   two   s id ed   cir cu lar   m etallic  p atch es  s ap e r ated   b y   d ielec tr ic.   T h e  ci r cu lar   s h ap ed   d o u b le   s id ed   b ased   m et asu r f ac e’ s   n o r m alize d   ca p ac itiv e  s u s ce p tan ce   ‘ B ’   an d   in d u ctiv e  r ea ctan ce   ‘ X’   is   ex p r ess ed   as   ( 1 0 )   an d   ( 1 1 ) :     X  =  0 =  0   ( 1 0 )     B   =  0 =   0     ( 1 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  37 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 25 :  8 6 7 - 8 7 7   872   Her e,   ‘ ω ’   s tan d s   f o r   an g u lar   f r eq u en c y ,   0   is   th e  f r ee   s p ac e  i m p ed an ce   “i. e. ”  ′ Z 0   =   1 / Y 0 ′ ,   an d   ′L MT S ′   an d   ‘ C MT S ’   s tan d   f o r   th e  r esp ec tiv e  in d u ctan ce   an d   ca p ac itan ce   o f   th e  m etasu r f ac e.   T h e  ef f ec tiv e  p er m itti v ity   is   ′ ε ef f ′ ,   wh ile  th e  i n d u ctiv e   r ea ctan ce   an d   ca p ac itiv e  s u s ce p tan ce   ar e  ′ X L ′   an d   ′B C ′ ,   r esp ec tiv ely   [ 3 8 ]   p r o v id es  a  th o r o u g h   e x p lan atio n   o f   t h e  eq u iv alen t  cir cu it m o d el  u s ed   f o r   s u ch   m etasu r f ac e.       2 . 3 .     E f f ec t   o f   m et a s urf a ce   T h e  s in g le - f ee d   p atch   an ten n a  ex h ib its   less   th an   - 10dB   im p ed an ce   (S 11 )  b an d wid th ,   g ain ,   an d   d ir ec tiv ity .   A   tr u n ca ted   p atc h   an te n n a   is   au g m e n ted   with   an   m etasu r f ac e ,   wh ic h   is   a  p er io d ic  lattice  o f   d o u b le - s id e d   id en tical  cir cu l ar   m etallic  p atch es,  to   im p r o v e  an te n n a' s   p er f o r m a n ce .   T h e  m etasu r f ac e   f u n ctio n s   as  an   au x iliar y   em it t er   o f   r ad iatio n ,   h e n ce   en h a n c in g   th e  g ain .   Fig u r e  4   d is p lay s   th e   ef f ec t  o f   with   an d   with o u t  m etasu r f ac e ,   wh er e  Fig u r e  4 ( a)   s h o ws  th e  ef f ec t  o n   m ag n itu d e  o f   r ef lectio n   co ef f icien t  an d   Fig u r e  4 ( b )   s h o ws th e  ef f ec t o f   g ain   o f   th e  p atch   an ten n a  th a t h as b ee n   t r u n ca ted   in   its   c o r n er .   As   an ticip ated ,   th e   p r o p o s ed   an ten n a   with o u t   m etasu r f ac e   r esu lts   in   a   lim ited   an te n n a   g ain   wh en   co m p ar ed   to   th e  p r esen ce   o f   m etasu r f ac e .   Ad d itio n ally ,   th e   m ag n itu d e  in cr ea s es  f r o m   - 1 9   d B   to   - 5 0   d B .   T h e  ad d itio n   o f   a  m etasu r f ac e  to   a   p atch   an ten n a  tr u n ca ted   at  its   co r n er   r esu lts   in   an   im p r o v e m en t  in   g ain   f r o m   6   d B iC   to   1 1 . 5   d B i C .   T h e  in cr ea s ed   ap er tu r e  ef f icien cy   o f   th e  m etasu r f ac e,   in   co n ju n ct io n   with   th e  p atch   an ten n a,   lead s   to   a  s ig n if ican t  g ain   en h an ce m e n t.  C o n s eq u en tly ,   a  m etasu r f ac e  with   a  s in g le  lay er   an d   d o u b le - s id e d   co n f ig u r atio n   e x h ib its   C P   ch ar ac ter is tics   with   en h an ce d   g ai n .   T h e   en tire   p r o ce s s   o f   d esig n in g   th e  m etasu r f ac e  in s p ir ed   an ten n a  is   d ep icted   in   Fig u r e  5 .          ( a)     ( b )     Fig u r e   4 .   Pro p o s ed   d esig n   with   an d   with o u t m etasu r f ac e   ( a)   r ef lectio n   co ef f icien t ( 11 )   an d   ( b )   g ain           Fig u r e  5 .   Flo wch ar t  o f   th e   p r o p o s ed   d esig n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Hig h - g a in   circu la r ly  p o la r iz ed   meta s u r fa ce   a n ten n a   fo r   N R 2 5 7   b a n d   … ( P r a ve en   H a a n d i La ksh ma n )   873   T h e  p atch   an ten n a   with   C P  ca n   attain   its   h ig h est  g ai n   in   t h e   b r o a d s id e  d ir ec tio n   wh en   th e   h eig h t  o f   th e  ca v ity   m atch es sp ec if ic  cr i ter ia  [ 3 9 ]   b y   u s in g   th e  ( 1 2 ) :     ℎ   =     +   − 2  4    0    wh er e        = 0 , 1 , 2   ( 1 2 )     w h er e  ‘ 0 ’   is   f r ee   s p ac e  wav elen g th   an d     an d     ar e  th e  r ef lectio n   p h ase  o f   m etasu r f ac e  an d   g r o u n d   p lan e  o f   th e   p atch   an ten n a,   r esp ec tiv ely .   T h e  v alu e  o f     ℎ   =  1 . 5 4   m m   is   o b tain e d   f r o m   th e   ( 1 2 ) .   T h en   a   p ar a m etr ic   in s p ec tio n   h as   b ee n   d o n e  t o   o p tim ize  th e  m eta s u r f ac e  la y er   h eig h t  ( ℎ )   ab o v e   th e   p atch   an te n n a  to   m a x im ize   th e  g ain .   Fig u r e  6 .   d is p lay s   th e  p ar a m etr ic  an aly s is   o f   h eig h t  b etwe en   p atch   a n d   m etasu r f a ce   wh er e    Fig u r e   6 ( a )   d ep icts   th e  r eso n an ce   f r eq u en cies ,   Fig u r e   6 (b )   s h o ws  g ain   an d   Fig u r e   6 (c )   p lo t  th e  ax ial  r atio   ef f ec t  f o r   v ar io u s   h eig h t  ( ℎ )   v alu es.  T h e  cu r v es  s h o w  th at,   w h en   th e  h eig h t  h as  a  d if f er e n t   v alu e,   th e  g ain   an d   th e   ax ial  r ati o   v alu es   ar e  g r ea tly   af f ec ted .   Fo r   th e  o p tim i ze d   h eig h t  o f   ℎ =  1 . 7 6 2   m m ,   th e   m ax im u m   g ain   is   with in   th e  ax ial  r at io   b an d w id th .           ( a)     ( b )       ( c)     Fig u r e   6 .   Par am etr ic  a n aly s is   o f   h eig h t b etwe en   p atc h   an d   m etasu r f ac e  ( ℎ ) :   ( a)   11 ,   ( b )   g ai n ,   a n d     ( c)   ax ial  r atio       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   A  p h o to lith o g r a p h ic  f ab r icatio n   m eth o d   is   u s ed   to   v alid ate  th e  d esig n   co n ce p t  o f   th e   p r o p o s ed   m etasu r f ac e - b ased   d o u b le  s id ed   s in g le  la y er ed   C P  an ten n a   p r o to ty p e.   Fig u r e  7 ( a)   s h o ws  t h e  f ab r icate d   p atch   an ten n a,   Fig u r e  7 ( b )   s h o ws  th e  f ab r icate d   m etasu r f ac e  a n d   Fig u r e  7 ( c )   s h o ws  th e  p atch   a n ten n a  in te g ar ated   with   m etasu r f ac e.   All  th e   p h o to g r ap h s   o f   th e   co n s tr u cted   an ten n a   ar e   d is p lay e d   in   Fig u r e   7 .   A  5 0 - Ω   K - co n n ec to r   with   a   2 . 9 2 m m   s ize   is   m eticu lo u s ly   attac h ed   t o   th e  p atch ,   a n d   a  m ec h an is m   o f   s u p p o r t  wh ich   en a b les  p r o p er   ca v ity   g ap   b et wee n   th e  m etasu r f ac e  an d   p at ch   is   estab lis h ed   em p lo y in g   th in   p last ic  r o d s .   An   an ec h o ic  ch am b er   is   u s ed   f o r   f ar - f ield   m ea s u r em en ts .   T h e  p r o p o s ed   an ten n a  is   test ed   a s   th e   r ec eiv in g   an ten n a   ( R X) ,   an d   th e  tr a n s m itti n g   an ten n a  ( T X)   is   a  s tan d ar d   g ain   h o r n   an ten n a   ( SGH - s er ies)  p r o p er ly   ca lib r ated .   Stab le  p o wer   r ec ep tio n   was  p r o v id e d   b y   am p lifie r s ;  th e  test   an ten n a  was   r o tated   to   ev alu ate  th e  r ad iatio n   in ten s ity   at  d if f er en t  o r ien tati o n s .   I n   g e n er al,   a  s tr o n g   co r r e latio n   h as  b ee n   estab lis h ed   b e twee n   th e  o b s er v e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  37 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 25 :  8 6 7 - 8 7 7   874   an d   s im u lated   r esu lts .   T h e  in d iv id u al  p ar am eter ic  c o n tr ib u tio n s   f r o m   th e  f ab r icate d   an t en n a  d esig n   ca n   b e   s tu d ied   b y   an aly zin g   th e   r esu l ts   in   Fig u r e s   8 - 1 0 .   T h e  p ar am eter   11   is   m ea s u r ed   u s in g   two   p o r t  ag ilen t  v ec to r   n etwo r k   an la y ze r .                ( a)     ( b )     ( c)     Fig u r e   7 .   Fab r icate d   m o d el  o f   th e  p r o p o s ed   d esig n :   ( a)   p atc h   an ten n a ,   ( b )   m etasu r f ac e  ( MT S) ,   an d   ( c )   h ig h   g ain   C P a n ten n a       Fig u r e  8   s h o ws  th e  an ten n a s   m ea s u r ed   an d   s im u lated   S - p ar am eter s   | 11 | .  T h e  | 11 |   p ar am eter   m o n ito r in g   is   p er f o r m e d   u s in g   a  R o h d e   an d   Sch war z  Z VA   4 0   n etwo r k   an aly ze r ,   an d   th e   m ea s u r em en ts   ar e   tak en   in   an   o p en   air   en v ir o n m en t .   T h e  an ten n a  h as  a  f r ac tio n al  b an d wid th   o f   6 . 1 4 %  r e lativ e  to   th e  ce n tr al   f r eq u e n cy .   I t  also   h as  s u f f ic ien t  im p ed an ce   m atch in g ,   with   a  | 11 |   v alu e  b elo w  - 1 0 d B ,   s p an n in g   th e   f r eq u e n cy   r a n g e  o f   2 8 . 2 3 - 3 0 . 0 1   GHz .     T h e  Fig u r e   9   s h o ws  th e  a n ten n a' s   r ad iatio n   p r o p er ties ,   s p ec i f ically   th e  a x ial  r atio   an d   b r o a d s id e  g ain .   T h e  im p e d an ce   b an d wid th   a n d   th e   o b tain e d   1 . 3 9 %,  3 - d B   AR   b an d wid th ,   wh ich   s p a n s   2 8 . 4 5   to   2 8 . 8 8   GHz ,   ar e  with in   th e  s p ec if ied   im p ed an ce   b a n d wid th .   Du e   to   d if f icu lties   in   f ab r icatio n ,   s u b s tr ate  lo s s es  an d   m is alig n m en t  o f   t h e  p atch   o n   th e  m etasu r f ac e  lay e r ,   s im u lat io n s   an d   m ea s u r em en ts   r esu lt s   d if f er ed   s lig h tly .   Fu r th er m o r e ,   th e  an te n n a   ac h i ev es  a  wid e  g ain   r a n g e  o f   9 . 5 – 1 1 . 5   d B ic  wh en   o p er atin g   with in   th e   f r e q u en c y   r an g e  o f   2 8 . 4 5 – 2 8 . 8 8   GHz .             Fig u r e   8 .   T h e  11   ex p er im en tal  r e s u lts   in   co m p ar is o n   with   s im u lated   r esu lts       Fig u r e  9 .   Ax ial  r atio   an d   g ain   ex p er im en tal  r esu lts   in   co m p ar is o n   with   s im u lated   r esu lts       Fig u r e   10   d e p icts   th e  r ad iatio n   p atter n s   at  a   f r eq u en cy   o f   2 8 . 6   GHz   in   th e   two   p r im ar y   p la n es,  wh er e  Fig u r e   10 ( a)   s h o ws  th e  x z  p lan e  an d   Fig u r e   10 ( b )   s h o ws  y z  p lan e  r esp ec tiv ely .  T h e  r a d iatio n   p atter n s   o f   th e   an ten n a,   wh ich   a r e  r ig h t - h an d   cir cu lar ly   p o lar iz ed   ( R HC P),   ar e  r eliab le  an d   s y m m etr ic al.   T h r o u g h o u t  th e   o p er atio n al  f r e q u en c y   r an g e ,   th e  lef t - h an d   cir cu lar l y   p o lar i s ed   ( L HC P)  r ad iatio n   is   s m al ler   th an   t h e  r ig h t - h an d   cir cu lar ly   p o l ar iz ed   ( R HC P)  r ad iatio n .   T h e   cr o s s - p o lar izatio n   ( L HC P)  lev el  o f   m o r e  th a n   - 2 0   d B   is   ac h iev ed   with   r esp ec t  to   c o - p o lar izatio n   ( R HC P)  lev el   at  th e  b r o ad s id e  d i r ec tio n   ( θ  =   0 °).   T h e  d ir ec tiv ity   ca n   b e  d eter m in e d   b y   u s in g   a   3 d B   b ea m - wid th .   T h eo r etica lly ,   a n   ap er tu r e  an ten n a' s   m ax im u m   d ir ec tiv ity   ca n   b e   co m p u ted   as    =   10  ( 4  / 0 2   )   =  1 1 . 9   d B ,   wh er e  0 = /   an d     =   12      ×   12    .   T h e   th eo r etica l d ir ec tiv ity   m atc h es th e  p h y s ical  ac h iev ab le  v alu e   o f   th e  s am e - s ized   p r o p o s ed   an ten n a.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52       Hig h - g a in   circu la r ly  p o la r iz ed   meta s u r fa ce   a n ten n a   fo r   N R 2 5 7   b a n d   … ( P r a ve en   H a a n d i La ksh ma n )   875     ( a)     ( b )     Fig u r e  10 .   R ad iatio n   p atter n s   wh ich   wer e   m ea s u r ed   an d   s im u lated   at  2 8 . 6   GHz   ( a)   XZ   p la n e  an d     ( b )   YZ   p la n e       3 . 1 .     Co m pa risi o n wit h sta t e - of - t he - a r t - wo r k s   T ab le  1   co m p ar es  th e  m etasu r f ac e - b ased   an ten n a   to   s tate - of - th e - ar t  m eth o d s   in   s ize,   b an d wid th ,   g ain ,   an d   p r i n ted   lay er s .   T h e  p r o p o s ed   an ten n a  h as  a  co m p ac t  s ize,   s in g le  p r in ted   lay er ,   lo w  p r o f ile,   an d   p ea k   g ain   b y   u s in g   f ewe r   u n it  ce lls   th an   p r ev io u s   d esig n s .   Mu l t ip le  p r in ted   lay er s   co m p l icate   an ten n a  d esig n   in   [ 1 8 ] ,   [ 2 0 ] .   R ad ial - p h ase  g r ad i en t  m etale n s   h as  a  h ig h e r   g ain   b u t  a   lar g er   an te n n a   p r o f ile  an d   c o m p lex   d esig n   d u e  to   d if f e r en t u n it c ell  s tr u ctu r es [ 1 9 ] .   M I MO   an ten n as with   cir cu lar   s p lit - r in g   r eso n ato r s   [ 2 1 ] ,   s lo tted   p atc h   an t en n as,  an d   m etasu r f ac es  [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ]   im p r o v e  g ain   b u t  h av e  a  h ig h er   an ten n a  p r o f ile  an d   m o r e  u n it  ce lls .   E n d - f ir e  d ip o le  ar r ay   u s es  s im ilar   s u b s tr ate  f o r   cir cu lar   p atch es  an d   cr o s s s lo t - b ased   m etasu r f ac e  with   d if f er en t  h eig h t  p r o v id es  g o o d   g ain   at   th e  co s t  o f   f a b r icatio n   co m p lex ity   [ 2 8 ] .   T h e   p r o p o s ed   d esig n   u s es  a  s im ilar   s u b s tr ate  m ater ial  with   th e  s am e  th ick n ess   f o r   m etasu r f ac e  an d   p r im a r y   p atch   an te n n a  an d   is   co m p ac t.   Ho wev er ,   th e  AR   p er f o r m a n ce   is   litt le  b it  d eter io r ates  d u e  to   lo ad i n g   o f   m etasu r f ac e ,   an d   a n   ad d itio n al   s tr ateg ies ca n   b e  in co r p o r ated   in   th e  m etasu r f ac e  d esig n   to   in cr ea s e  th e  b an d wid t h .       T ab le  1 .   C o m p a r is o n   o f   ex is tin g   liter atu r e  in   r elatio n   to   th e  p r o p o s ed   wo r k   Ref   A n t e n n a   S i z e   ( 0 3 )   A r r a y   si z e   * I B W ( %)   * A R B W   ( %)   G a i n   ( d B i C )   M TS  l a y e r s   P o l a r i z a t i o n   [ 1 8 ]   2 . 6 × 2 . 6 × 0 . 4   7 × 7   1 5 . 5   -   1 7 . 7 8   2   LP   [ 1 9 ]   4 . 6 × 4 . 6 × 1 . 8   1 0 × 1 0   5 . 2   -   1 2 . 4   1   LP   [ 2 0 ]   2 . 6 × 2 . 6 × 0 . 4   -   1 2 . 5   -   7 . 4   3   LP   [ 2 1 ]   2 . 5 × 3 . 6 × 0 . 4   9 × 6   7 . 8 4   -   1 0 . 2   1   LP   [ 2 2 ]   1 . 2 × 1 . 3 × 0 . 6   8 × 8   17   -   1 2 . 7   1   LP   [ 2 3 ]   2 . 8 × 4 . 1 × 0 . 8   9 × 6   1 3 . 8   -   1 2 . 9   1   LP   [ 2 8 ]   2 . 9 × 2 . 9 × 0 . 4   4 × 4   2 1 . 5   1 5 . 5   11   1   CP   [ p r o p o s e d ]   1 . 1 × 1 . 1 × 0 . 2   3 × 3   6 . 1 4   1 . 3 9   1 1 . 5   1   CP       4.   CO NCLU SI O N   Fo r   m illi m eter - wav e  ap p lica tio n s ,   th e  p r o p o s ed   d esig n   d em o n s tr ates  th e  ef f ec tiv e n ess   o f   a  m etasu r f ac e - b ased   co m p ac t  h ig h - g ain ,   cir cu lar ly   p o la r ized   an ten n a.   T h e  ex p er im en tally   m ea s u r ed   im p ed an c e   b an d wid th   o f   2 8 . 2 3 – 3 0 . 0 1   G Hz   is   ac h iev ed   an d   m ain tain e d   with   less   th an   3   d B   a x ial  r at io   o v e r   a  b an d wid t h   o f   2 8 . 4 5 – 2 8 . 8 8   GHz .   T h e  d esi g n ed   an ten n a  ac h iev es  a  p ea k   g ain   o f   1 1 . 5   d B ic  with   a  c r o s s - p o lar izatio n   v alu e   o f   - 2 0   d B   with   r esp ec t  to   co - p o lar izatio n ,   th is   g u ar a n tees  a  co n s is ten t  r ad iatio n   p atter n   th r o u g h o u t  th e  en tire   o p er atin g   b an d .   R ad iatio n   e f f icien cy   o f   m o r e   th an   8 0 %  is   attain ed ,   r en d er in g   th e  p r o p o s ed   a n ten n a   ap p r o p r iate  f o r   5 G  m il lim ete r - wav e  n etwo r k s   d u e  t o   its   co m p ac t  s ize  o f   1 . 3 4 0 2 ,   co s t - e f f ec tiv en ess   an d   co m p atib ilit y   with   h an d h eld   wir eless   d ev ices.  Sin ce   it  o f f e r s   an   o p tim al  s o lu tio n   f o r   t h e s e  n etwo r k s ,   f u tu r e  wo r k   will  f o cu s   o n   im p r o v in g   th e  o p er atio n al   ax ial  r atio   b a n d wid th   an d   e x p lo r in g   ad d itio n al  ap p licatio n s   in   em er g in g   wir eless   co m m u n ica tio n   tech n o l o g ies.        ACK NO WL E DG E M E NT S   T h e  au th o r s   ac k n o wled g e  an d   ex p r ess   th eir   g r atitu d e  to   R o g er s   C o r p o r atio n   f o r   p r o v id in g   th e  s u b s tr ate  m ater ials   n ee d ed   f o r   f ab r icatin g   th e   p r o t o ty p e  a n te n n as.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci ,   Vo l.  37 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 25 :  8 6 7 - 8 7 7   876   RE F E R E NC E S   [ 1 ]   J.  T h o mp s o n   e t   a l . ,   “ 5 G   w i r e l e ss   c o mm u n i c a t i o n   sy s t e ms :   p r o sp e c t s  a n d   c h a l l e n g e s  [ G u e s t   E d i t o r i a l ] , ”   I EEE   C o m m u n i c a t i o n s   Ma g a zi n e ,   v o l .   5 2 ,   n o .   2 ,   p p .   6 2 – 6 4 ,   F e b .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / mc o m. 2 0 1 4 . 6 7 3 6 7 4 4 .   [ 2 ]   C. - X .   W a n g   e t   a l . ,   “ C e l l u l a r   a r c h i t e c t u r e   a n d   k e y   t e c h n o l o g i e s   f o r   5 G   w i r e l e ss  c o mm u n i c a t i o n   n e t w o r k s,”   I EE E  C o m m u n i c a t i o n s   Ma g a zi n e ,   v o l .   5 2 ,   n o .   2 ,   p p .   1 2 2 – 1 3 0 ,   F e b .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / m c o m . 2 0 1 4 . 6 7 3 6 7 5 2 .   [ 3 ]   R .   V a n n i t h a m b y   a n d   S .   Ta l w a r ,   T o w a rd s  5 G :   a p p l i c a t i o n s,   re q u i rem e n t s  a n d   c a n d i d a t e   t e c h n o l o g i e s .   W i l e y   Te l e c o m ,   2 0 1 7.   [ 4 ]   “ S p e c t r u m f o r   4 G   a n d   5 G , ”   2 0 1 9 .   .   [ 5 ]   B .   T.   Ji j o   e t   a l . ,   “ A   c o m p r e h e n si v e   su r v e y   o f   5 G   mm - w a v e   t e c h n o l o g y   d e s i g n   c h a l l e n g e s , ”   As i a n   J o u r n a l   o f   Re s e a r c h   i n   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   p p .   1 – 2 0 ,   A p r .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 9 7 3 4 / a j r c o s / 2 0 2 1 / v 8 i 1 3 0 1 9 0 .   [ 6 ]   W .   H o n g   e t   a l . ,   “ m mW a v e   5 G   N R   c e l l u l a r   h a n d s e t   p r o t o t y p e   f e a t u r i n g   o p t i c a l l y   i n v i si b l e   b e a mf o r mi n g   a n t e n n a - on - d i s p l a y , ”   I EEE  C o m m u n i c a t i o n s  M a g a zi n e ,   v o l .   5 8 ,   n o .   8 ,   p p .   5 4 – 6 0 ,   A u g .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / m c o m . 0 0 1 . 2 0 0 0 1 1 5 .   [ 7 ]   P .   R a m a n u j a m ,   C .   A r u m u g a m,  R .   V e n k a t e sa n ,   a n d   M .   P o n n u s a m y ,   “ D e si g n   o f   c o m p a c t   p a t c h   a n t e n n a   w i t h   e n h a n c e d   g a i n   a n d   b a n d w i d t h   f o r   5 G   mm ‐ w a v e   a p p l i c a t i o n s , ”   I ET  M i c r o w a v e s,   A n t e n n a s  & a m p ;   Pr o p a g a t i o n ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 4 5 5 – 1 4 6 1 ,   J u l .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - ma p . 2 0 1 9 . 0 8 9 1 .   [ 8 ]   K .   M .   M a k ,   H .   W .   L a i ,   K .   M .   L u k ,   a n d   C .   H .   C h a n ,   “ C i r c u l a r l y   p o l a r i z e d   p a t c h   a n t e n n a   f o r   f u t u r e   5 G   mo b i l e   p h o n e s,”   I E EE   Ac c e ss ,   v o l .   2 ,   p p .   1 5 2 1 – 1 5 2 9 ,   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e ss. 2 0 1 4 . 2 3 8 2 1 1 1 .   [ 9 ]   G .   K i m a n d   S .   K i m,  “ D e si g n   a n d   a n a l y si s   o f   d u a l   p o l a r i z e d   b r o a d b a n d   m i c r o st r i p   p a t c h   a n t e n n a   f o r   5 G   mm W a v e   a n t e n n a   mo d u l e   o n   F R 4   s u b st r a t e , ”   I E EE  A c c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   6 4 3 0 6 – 6 4 3 1 6 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e s s. 2 0 2 1 . 3 0 7 5 4 9 5 .   [ 1 0 ]   A .   D a d g a r p o u r ,   M .   S h a r i f i   S o r k h e r i z i ,   a n d   A .   A .   K i s h k ,   “ H i g h - e f f i c i e n t   c i r c u l a r l y   p o l a r i z e d   ma 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   a p p l i c a t i o n s   u s i n g   d u a l - p o l a r i z e d   sp l i t - r i n g   r e s o n a t o r   l e n s , ”   I EEE   T r a n sa 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 5 ,   n o .   8 ,   p p .   4 2 6 3 – 4 2 6 7 ,   A u g .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / t a p . 2 0 1 7 . 2 7 0 8 0 9 1 .   [ 1 1 ]   A .   Y .   I .   A sh y a p   e t   a l . ,   “ A n   o v e r v i e w   o f   e l e c t r o m a g n e t i c   b a n d - g a p   i n t e g r a t e d   w e a r a b l e   a n t e n n a s, ”   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   7 6 4 1 – 7 6 5 8 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e ss. 2 0 2 0 . 2 9 6 3 9 9 7 .   [ 1 2 ]   H .   H .   Tr a n ,   C .   D .   B u i ,   N .   N g u y e n - T r o n g ,   a n d   T.   K .   N g u y e n ,   “ A   w i d e b a n d   n o n - u n i f o r m  met a s u r f a c e - b a s e d   c i r c u l a r l y   p o l a r i z e d   r e c o n f i g u r a b l e   a n t e n n a , ”   I E EE  Ac c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   4 2 3 2 5 – 4 2 3 3 2 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e s s. 2 0 2 1 . 3 0 6 6 1 8 2 .   [ 1 3 ]   P .   K .   T .   R a j a n n a ,   K .   R u d r a mu n i ,   a n d   K .   K a n d a sam y ,   “ A   h i g h - g a i n   c i r c u l a r l y   p o l a r i z e d   a n t e n n a   u s i n g   z e r o - i n d e x   me t a mat e r i a l , ”   I EEE  A n t e n n a s  a n d   Wi r e l e ss P ro p a g a t i o n   L e t t e rs ,   v o l .   1 8 ,   n o .   6 ,   p p .   1 1 2 9 – 1 1 3 3 ,   J u n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / l a w p . 2 0 1 9 . 2 9 1 0 8 0 5 .   [ 1 4 ]   M .   A l i b a k h s h i k e n a r i   e t   a l . ,   “ A   c o mp r e h e n si v e   s u r v e y   o n   v a r i o u s  d e c o u p l i n g   m e c h a n i sms   w i t h   f o c u s  o n   met a ma t e r i a l   a n d   met a s u r f a c e   p r i n c i p l e s  a p p l i c a b l e   t o   S A R   a n d   M I M O   a n t e n n a   sy s t e ms , ”   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   1 9 2 9 6 5 – 1 9 3 0 0 4 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e s s. 2 0 2 0 . 3 0 3 2 8 2 6 .   [ 1 5 ]   M .   J .   Je o n g ,   N .   H u ssa i n ,   J.   W .   P a r k ,   S .   G .   P a r k ,   S .   Y .   R h e e ,   a n d   N .   K i m,  “ M i l l i me t e r ‐ w a v e   m i c r o st r i p   p a t c h   a n t e n n a   u si n g   v e r t i c a l l y   c o u p l e d   s p l i t   r i n g   met a p l a t e   f o r   g a i n   e n h a n c e me n t , ”   Mi c ro w a v e   a n d   O p t i c a l   T e c h n o l o g y   L e t t e rs ,   v o l .   6 1 ,   n o .   1 0 ,   p p .   2 3 6 0 – 2 3 6 5 ,   Ju n .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / mo p . 3 1 9 0 8 .   [ 1 6 ]   P .   K .   T.   R a j a n n a ,   K .   R u d r a m u n i ,   a n d   K .   K a n d a sam y ,   “ A   w i d e b a n d   c i r c u l a r l y   p o l a r i z e d   sl o t   a n t e n n a   b a c k e d   b y   a   f r e q u e n c y   sel e c t i v e   s u r f a c e , ”   J o u r n a l   o f   E l e c t ro m a g n e t i c   En g i n e e ri n g   a n d   S c i e n c e ,   v o l .   1 9 ,   n o .   3 ,   p p .   1 6 6 – 1 7 1 ,   Ju l .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 2 6 8 6 6 / j e e s. 2 0 1 9 . 1 9 . 3 . 1 6 6 .   [ 1 7 ]   S .   X .   Ta ,   N .   N g u y e n - Tr o n g ,   V .   C .   N g u y e n ,   K .   K .   N g u y e n ,   a n d   C .   D a o - N g o c ,   “ B r o a d b a n d   d u a l - p o l a r i z e d   a n t e n n a   u s i n g   met a s u r f a c e   f o r   f u l l - d u p l e x   a p p l i c a t i o n s , ”   I EEE   A n t e n n a s  a n d   W i re l e ss   Pro p a g a t i o n   L e t t e rs ,   v o l .   2 0 ,   n o .   2 ,   p p .   2 5 4 – 2 5 8 ,   F e b .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / l a w p . 2 0 2 0 . 3 0 4 7 2 3 1 .   [ 1 8 ]   M .   A s a a d i ,   I .   A f i f i ,   a n d   A . - R .   S e b a k ,   “ H i g h   g a i n   a n d   w i d e b a n d   h i g h   d e n se  d i e l e c t r i c   p a t c h   a n t e n n a   u s i n g   F S S   su p e r st r a t e   f o r   mi l l i m e t e r - w a v e   a p p l i c a t i o n s,”   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   6 ,   p p .   3 8 2 4 3 – 3 8 2 5 0 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e ss . 2 0 1 8 . 2 8 5 4 2 2 5 .   [ 1 9 ]   P .   D a s  a n d   A .   K .   S i n g h ,   “ G a i n   e n h a n c e me n t   o f   mi l l i me t e r   w a v e   a n t e n n a   b y   u l t r a - t h i n   r a d i a l   p h a s e   g r a d i e n t   m e t a s u r f a c e   f o r   5 G   a p p l i c a t i o n s, ”   I ETE   J o u r n a l   o f   R e se a r c h ,   v o l .   7 0 ,   n o .   3 ,   p p .   2 4 0 0 – 2 4 0 8 ,   M a r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 0 3 7 7 2 0 6 3 . 2 0 2 3 . 2 1 9 1 9 9 8 .   [ 2 0 ]   H.   Ji a n g ,   L. - M .   S i ,   W .   H u ,   a n d   X .   Lv ,   “ A   s y mm e t r i c a l   d u a l - b e a m  b o w t i e   a n t e n n a   w i t h   g a i n   e n h a n c e me n t   u si n g   met a mat e r i a l   f o r   5 G   M I M O   a p p l i c a t i o n s, ”   I E EE  P h o t o n i c s J o u rn a l ,   v o l .   1 1 ,   n o .   1 ,   p p .   1 – 9 ,   F e b .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / j p h o t . 2 0 1 9 . 2 8 9 1 0 0 3 .   [ 2 1 ]   S .   Ta r i q ,   S .   I .   N a q v i ,   N .   H u ssa i n ,   a n d   Y .   A m i n ,   “ A   m e t a su r f a c e - B a se d   M I M O   a n t e n n a   f o r   5 G   m i l l i m e t e r - w a v e   a p p l i c a t i o n s , ”   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   5 1 8 0 5 – 5 1 8 1 7 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e ss. 2 0 2 1 . 3 0 6 9 1 8 5 .   [ 2 2 ]   C .   M .   S a l e h ,   E.   A l m a j a l i ,   A .   Jar n d a l ,   J.  Y o u saf,   S .   S .   A l j a ’ A f r e h ,   a n d   R .   E.   A m a y a ,   “ W i d e b a n d   5 G   a n t e n n a   g a i n   e n h a n c e me n t   u si n g   a   c o m p a c t   si n g l e - l a y e r   m i l l i met e r   w a v e   m e t a ma t e r i a l   l e n s, ”   I E EE  Ac c e ss ,   v o l .   1 1 ,   p p .   1 4 9 2 8 – 1 4 9 4 2 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e s s. 2 0 2 3 . 3 2 4 4 4 0 1 .   [ 2 3 ]   N .   A .   R a o ,   L.   B .   K o n k y a n a ,   V .   L.   R a j u ,   M .   S .   R .   N a i d u ,   a n d   C .   R .   B a b u ,   “ A   b r o a d b a n d   me t a   s u r f a c e   b a s e d   M I M O   a n t e n n a   w i t h   h i g h   g a i n   a n d   i so l a t i o n   F o r   5 G   m i l l i m e t e r   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   C o m m u n i c a t i o n   N e t w o rks  a n d   I n f o rm a t i o n   S e c u r i t y   ( I J C N I S ) ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 s,   p p .   5 4 – 6 6 ,   Ja n .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 7 7 6 2 / i j c n i s . v 1 4 i 1 s. 5 5 9 2 .   [ 2 4 ]   N .   H u ssa i n ,   M . - J.   Je o n g ,   J.  P a r k ,   a n d   N .   K i m,  “ A   b r o a d b a n d   c i r c u l a r l y   p o l a r i z e d   f a b r y - p e r o t   r e so n a n t   a n t e n n a   u si n g   a   si n g l e - l a y e r e d   P R S   f o r   5 G   M I M O   a p p l i c a t i o n s,”   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   7 ,   p p .   4 2 8 9 7 – 4 2 9 0 7 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e ss. 2 0 1 9 . 2 9 0 8 4 4 1 .   [ 2 5 ]   N .   N g u y e n - Tr o n g ,   H .   H .   Tr a n ,   T.   K .   N g u y e n ,   a n d   A .   M .   A b b o s h ,   “ A   c o mp a c t   w i d e b a n d   c i r c u l a r   p o l a r i z e d   f a b r y - p e r o t   a n t e n n a   u si n g   r e s o n a n c e   st r u c t u r e   o f   t h i n   d i e l e c t r i c   sl a b s,”   I EEE   Ac c e ss ,   v o l .   6 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e ss . 2 0 1 8 . 2 8 7 2 5 7 1 .   [ 2 6 ]   N .   H u ssa i n ,   M . - J.  Je o n g ,   A .   A b b a s,  T . - J.  K i m,  a n d   N .   K i m ,   “ A   m e t a s u r f a c e - b a s e d   l o w - p r o f i l e   w i d e b a n d   c i r c u l a r l y   p o l a r i z e d   p a t c h   a n t e n n a   f o r   5 G   mi l l i me t e r - w a v e   s y st e ms,”   I E EE  A c c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   2 2 1 2 7 – 2 2 1 3 5 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e ss . 2 0 2 0 . 2 9 6 9 9 6 4 .   [ 27]   N .   H u ss a i n ,   M . - J.   Je o n g ,   A .   A b b a s,   a n d   N .   K i m ,   “ M e t a su r f a c e - b a s e d   si n g l e - l a y e r   w i d e b a n d   c i r c u l a r l y   p o l a r i z e d   M I M O   a n t e n n a   f o r   5 G   mi l l i me t e r - w a v e   s y st e ms, ”   I E EE  A c c e ss ,   v o l .   8 ,   p p .   1 3 0 2 9 3 – 1 3 0 3 0 4 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / a c c e ss. 2 0 2 0 . 3 0 0 9 3 8 0 .   [ 2 8 ]   C .   H .   S .   N k i m b e n g ,   H .   W a n g ,   G .   B y u n ,   Y .   B .   P a r k ,   a n d   I .   P a r k ,   “ N o n - u n i f o r m  met a s u r f a c e - i n t e g r a t e d   c i r c u l a r l y   p o l a r i z e d   e n d - f i r e   d i p o l e   a r r a y   a n t e n n a , ”   J o u rn a l   o f   El e c t r o m a g n e t i c   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e ,   v o l .   2 3 ,   n o .   2 ,   p p .   1 0 9 – 1 2 1 ,   M a r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 2 6 8 6 6 / j e e s. 2 0 2 3 . 2 . r . 1 5 0 .   [ 2 9 ]   X .   Z h a n g ,   S .   To n g ,   J.   W a n g ,   a n d   X .   F e n g ,   “ W i d e b a n d   c i r c u l a r l y   p o l a r i z e d   m i l l i met e r ‐ w a v e   met a s u r f a c e   a n t e n n a   a r r a y   f e e d   b y   S I W , ”   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   R F  a n d   M i c r o w a v e   C o m p u t e r - A i d e d   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   3 2 ,   n o .   1 0 ,   Ju l .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / mm c e . 2 3 3 2 2 .   [ 3 0 ]   R .   P r z e s my c k i ,   M .   B u g a j ,   a n d   L.   N o w o si e l s k i ,   “ B r o a d b a n d   m i c r o st r i p   a n t e n n a   f o r   5 G   w i r e l e ss  s y st e ms  o p e r a t i n g   a t   2 8   G H z , ”   El e c t r o n i c s ,   v o l .   1 0 ,   n o .   1 ,   p .   1 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 1 0 0 1 0 0 0 1 .   [ 3 1 ]   C .   A .   B a l a n i s,  An t e n n a   t h e o ry:  a n a l y s i s  a n d   d e s i g n .   F o u r t h   Ed i t i o n .   Jo h n   W i l e y   P u b l i c a t i o n s,  2 0 1 6 .   [ 3 2 ]   I .   J.  B a h l   a n d   P .   B h a r t i a ,   M i c r o st r i p   a n t e n n a s .   A r t e c h   H o u s e ,   1 9 8 0 .   [ 3 3 ]   D .   M .   P o z a r ,   “ M i c r o w a v e   e n g i n e e r i n g   e d u c a t i o n :   F r o m  f i e l d   t h e o r y   t o   c i r c u i t   t h e o r y , ”   i n   2 0 1 2   I EE E/ MT T - S   I n t e r n a t i o n a l  Mi c r o w a v e   S y m p o si u m   D i g e s t ,   Ju n .   2 0 1 2 ,   v o l .   8 ,   p p .   1 – 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / mw sy m. 2 0 1 2 . 6 2 5 9 3 7 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.