T E L K O M NIKA   T elec o mm un ica t io n Co m pu t i ng   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.  2 3 ,   No .   2 ,   A p r il 2 0 2 5 ,   p p .   283 ~ 294   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 / T E L KOM NI K A . v 2 3 i2 . 2 6 4 9 1          283     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //telko mn ika . u a d . a c. i d   H ig h - ba ndw idth  m illi m e tre  w a v e m ul tiple - input   multiple - o utput   a n tenna fo r 38  GH z  5 G   m o b ile appli ca tions         M d.  Ash ra f ul H a qu e 1 ,   M d.  K a w s a Ah m ed 1 ,   Na rinderj i t   Sin g h Sa w a ra n Sin g h 2 ,   M d.  Af za lur  Ra h m a n 3 ,   M d.  Sh a rif   Aha m m e d 1 Redw a n A .   Ana nta 1 ,   K a m a l H o s s a in Na hi n 1 ,   J a m a l H o s s a in Niro b 1 L it o n Cha nd ra   P a ul 4   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   D a f f o d i l   I n t e r n a t i o n a l   U n i v e r si t y ,   D h a k a ,   B a n g l a d e s h     2 F a c u l t y   o f   D a t a   S c i e n c e   a n d   I n f o r mat i o n   T e c h n o l o g y ,   I N TI   I n t e r n a t i o n a l   U n i v e r si t y ,   N i l a i ,   M a l a y si a   3 S p a c e   S c i e n c e   C e n t r e ,   C l i ma t e   C h a n g e   I n st i t u t e ,   U n i v e r si t i   K e b a n g sa a n   M a l a y si a   ( U K M ) ,   B a n g i ,   M a l a y si a   4 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l ,   El e c t r o n i c   a n d   C o mm u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   P a b n a   U n i v e r si t y   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   P a b n a ,   B a n g l a d e sh         Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   2 2024   R ev i s ed   Dec   25 2 0 2 4   A cc ep ted   J an   23 2 0 2 5       T h is  stu d y   a ss e s se th e   e ff ic a c y   o f   a n   in d u strial  a n d   in n o v a ti o n   a n ten n a   b y   sc ru ti n izin g   it p e rf o rm a n c e   u si n g   si m u latio n a n d   a n   e q u iv a len re sisto r,   in d u c to r,   a n d   c a p a c it o (RL C)   c ircu it   m o d e l.   By   u ti li z i n g   c o m p u ter  sim u latio n   tec h n o lo g y   (CS T )   m o d e li n g   tec h n iq u e s,  t h e   a n ten n a sm a ll   d im e n sio n o f   3 7 . 7 5 × 3 1 . 7 5   m m 2   a re   c o n sid e re d   c o n c e rn in g   t h e   m in i m u m   f re q u e n c y .   T h e   a n ten n a   f u n c ti o n a a   f r e q u e n c y   o f   3 8   G Hz ,   w it h   a   b a n d w id th   o f   1 1   G Hz .   It  h a a   m a x i m u m   g a in   o f   8 . 8 7 5   d B   a n d   d e m o n str a tes   e x c e ll e n iso latio n   ( - 2 7 . 6 2 7   d B)   a n d   e f f icie n c y   (9 8 . 8 5 9 % ),   re sp e c ti v e l y .   B y   d e sig n in g   a n d   sim u latin g   a   c o m p a ra b le  R L c ircu it   in   a d v a n c e d   d e sig n   s y ste m   ( A DS),   w e   h a v e   c o n f ir m e d   th e   a c c u ra c y   a n d   re li a b il it y   o f   th e   d a ta  a c q u ired   v ia  CS T .   Bo th   CS T   a n d   A D S   si m u lato rs  y ield e d   si m il a re f le c ti o n   c o e ff icie n ts.  T h is  a n ten n a   is  a   su p e rb   o p t io n   f o th e   3 8   G Hz   f re q u e n c y   ra n g e   in   5 G   w irele ss   c o m m u n ica ti o n .     K ey w o r d s :   A r r a y   a n te n n   Hig h   b an d w id th     I n d u s tr ial  a n d   in n o v at io n   Mic r o s tr ip   p atch   an ten n   Mu ltip le - i n p u m u ltip le - o u tp u an ten n a   R esi s to r ,   in d u cto r ,   an d   ca p ac ito r   T h is i 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 :   Nar in d er j it Sin g h   Sa w ar a n   Si n g h     Facu lt y   o f   Data   Scien ce   a n d   I n f o r m atio n   T ec h n o lo g y ,   I NT I   I n ter n atio n al  Un iv er s it y   P er s iar an   P er d an B B N,   P u tr a   Nilai,   Nilai  7 1 8 0 0 ,   Neg er i Sem b ilan ,   Ma la y s ia   E m ail:  n ar in d er j its . s a w ar an @ n e w i n ti.e d u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N     T h m illi m etr e   w a v ( m m - W av e)   f r eq u en c y   s p ec tr u m ,   th b an d   in   w h ich   5 an ten n o p er atin g   at  3 8   GHz   o p er ates,  is   ess en tial  f o r   p r o v id in g   th lo w   laten c y   an d   h ig h   d ata  th r o u g h p u th at  5 n et w o r k s   clai m   to   o f f er .   Ho w ev er ,   alt h o u g h   t h e y   h a v r ed u ce d   r an g an d   m a y   r eq u ir li n e - of - s i g h c o n n ec tio n   d u to   t h h ig h er   f r eq u en c y ,   th e s an te n n as  o f f er   lo w   laten c y   a n d   h i g h   tr a n s m i s s io n   r ates  [ 1 ] .   T h ese  an te n n a s   to tal  p er f o r m a n ce   a n d   co v er a g ar e   i m p r o v ed   t h an k s   to   t h eir   co m p ac d esig n   a n d   ab ilit y   to   s u p p o r m u ltip le - i n p u t   m u ltip le - o u tp u ( MI MO )   f u n ctio n alit y .   A p p licatio n s   s u ch   as  au g m en ted   a n d   v ir t u al   r ea lit y   ( A R /VR ) ,   au to n o m o u s   v eh icles  ( A Vs),   an d   r ea l - ti m g a m i n g   d ep en d   o n   th an ten n a s   ab ilit y   to   p r o v id lo w - la ten c y   tr an s m is s io n   [ 2 ] .   Hig h - b a n d wid th   an te n n as  f o r   m o b ile  ap p licatio n s   ar n ec es s ar y   to   s u p p o r m o d er n   w ir ele s s   co m m u n icatio n s ,   s u c h   as  4 th   g en er atio n   lo n g - ter m   ev o l u tio n   ( 4 L T E )   an d   5 th   g en er atio n   ( 5G )   n et w o r k s   [ 3 ] T h ese  an ten n as  m a y   p r o v id e   s cien tis ts   w it h   en h a n ce d   co n n ec t iv i t y ,   r ed u ce d   laten c y ,   an d   in cr ea s ed   d ata   tr an s m is s io n   s p ee d s ,   a m o n g   o th er   p o ten tial  b en ef it s   [ 4 ] .   T h f o llo w i n g   is   lis o f   p r o p er ties   an d   v ar ian t s   o f   h ig h - b an d   an ten n as  co m p at ib le  w it h   m o b ile  d ev ices.  T h o m n id ir ec tio n al  s i g n al  p r o p ag atio n   th e s an te n n as   p r o v id allo w s   th e m   to   co v er   s ig n i f ica n a m o u n o f   g r o u n d .   T h ey   ar co m p atib le  w i th   h an d h eld   d ev ices  an d   o p er ate  ef f ec tiv el y   in   u r b an   an d   s u b u r b an   e n v ir o n m e n t s   [ 5 ] .   T h tech n o lo g y   k n o w n   as  M I MO ,   w h ic h   s ta n d s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   2 A p r il  20 25 2 8 3 - 294   284   f o r   m u ltip le  i n p u t s   a n d   m u lt ip le  o u tp u ts ,   i s   cr u c ial  ele m en o f   5 w ir ele s s   co m m u n ica tio n   s y s te m s .   T h r o u g h   th e n h a n ce m e n o f   d ata  th r o u g h p u t,  th i m p r o v e m en o f   s i g n al  q u al it y ,   a n d   th e   en h a n ce m e n o f   t h o v er all  n et w o r k   ca p ac it y ,   th p er f o r m a n ce   o f   5 n et w o r k s   is   i m p r o v ed   [ 6 ] .   T h d esig n   a n d   i m p le m en tatio n   o f   MI MO   s y s te m s   ca n   b co m p lex ,   a n d   it   is   n ec es s ar y   to   co n s id er   t h p lace m e n t   an d   o r ien tatio n   o f   t h ese   an ten n a s .   Op ti m izi n g   t h g ai n   an d   p er f o r m a n ce   o f   5 an ten n a s   ca n   b ac co m p lis h ed   b y   ap p l y i n g   m ac h in e   lear n in g   ( ML )   tech n iq u e s .   T h co m p lex   an d   ev er - c h a n g i n g   n a tu r o f   w ir eless   n et w o r k s   ca n   b b ette r   m an a g ed   w i th   th e   h e lp   o f   t h e s s tr ate g ies,   w h ich   ca n   also   i m p r o v t h s y s te m s   o v er all   p er f o r m a n ce .   W h en   atte m p ti n g   to   p r ed ict  an te n n a   g ai n   w it h   a   r eg r es s io n   m o d el ,   it  is   n ec e s s ar y   to   u s p r ev io u s   d ata  o n   a n ten n f ea t u r es  an d   n et w o r k   cir cu m s tan ce s   to   tr ain   m ac h i n e - le ar n in g   m o d el.   Giv e n   n e w   d ata  to   b e   in p u t,  th e   tr ain ed   m o d el  ca n   t h en   m a k p r ed ictio n s   r eg ar d in g   t h g ain   o f   an   an ten n a.   T h is   r esear ch   ex a m i n es  a n d   co n tr asts   m an y   c h ar ac ter is t ic s ,   in clu d i n g   r eso n an ce   f r eq u en c y ,   s ize,   b an d w id t h ,   g ai n ,   i s o latio n   co m p o n en ca r r ier   leak ag ( C C L ) ,   an d   e f f ic ien c y .   Desp ite  i t s   co m p ac s ize,   t h s u g g e s ted   an te n n e x h ib its   e x ce p tio n al  is o latio n   an d   g ai n   an d   o f f er s   th w id e s b an d wid th .   T h co m p u ter   s i m u lat io n   tec h n o lo g y   ( C ST )   s i m u lat io n s   d e m o n s tr ate  g ai n   o f   8 . 8 7 5   d B ,   w h ic h   ex ce ed s   th g ai n s   r ep o r ted   in   th liter at u r o f   7 . 9   d B ,   4 . 8 5   d B ,   1 . 8 3   d B ,   8 . 1   d B ,   8 . 2   d B ,   an d   5 . 3   d B   [ 7 ] - [ 1 2 ] .   B ased   o n   C ST   an al y s i s ,   th e   s u g g e s ted   d esig n   h as  b an d w id th   o f   ar o u n d   1 1   GHz ,   h ig h er   th an   th b an d w id th s   clai m ed   b y   s e v er al  s o u r ce s ,   r an g i n g   f r o m   1 . 2   GHz   to   6   GHz .   T h p r o p o s ed   d esig n   d e m o n s tr ates  i s o latio n   v al u es   b ey o n d   2 7   d B ,   in   co n tr ast  to   th is o latio n   v a lu es  o f   2 8   d B ,   2 4   d B ,   2 0   d B ,   an d   2 2   d B   r ep o r ted   in   th r ef er e n ce     w o r k s   [ 7 ] - [ 9 ] ,   [ 1 2 ] .   T h p r o p o s ed   MI MO   an ten n p er f o r m s   w ell,   w i th   a n   er r o r   co r r ec tio n   co d ( E C C )   o f   less   th an   0 . 0 0 0 3   an d   d iv er s it y   g ain   ( DG)   ab o v 9 . 9 9   d B .   T h ef f icie n c y   o f   th p r o p o s ed   MI MO   an ten n is   9 8 . 8 5 9 %,  w h i le  th e   r ef er en ce   w o r k s   [ 8 ] [ 1 0 ] [ 1 2 ]   h av e f f icie n cies  o f   8 5 %,  7 6 %,  an d   9 0 %,  r esp ec tiv el y .   T h s o u r ce s   d o   n o u til ize  th e   r esis to r ,   in d u cto r ,   an d   ca p ac i to r   ( R L C )   eq u iv ale n cir c u it  f in d in g s   e s s e n tial  to   th p r o v id in g   ar c h itect u r e.   T h s u g g ested   d esi g n   b r o ad ly   s e r v ices  ML ,   co n ce p th a n ee d s   m o r p r ec is e   d ef in i tio n   i n   th r ele v an t liter a tu r e.         2.   DE S I G M E T H O D     I n   th i s   s ec tio n ,   w w il ex p lo r th g eo m e tr ical  co n s tr u ctio n   o f   th s in g le - ele m e n 3 8   GHz   an ten n a   th at  h as  b ee n   p r o p o s ed   f o r   u s e.   W w ill  id en ti f y   th m o s s u i tab le  d esig n   p ar a m eter s   to   co n s id er   w h ile   d esig n in g   t h is   a n ten n a.   T h is   w il g i v u s   d etailed   p er ce p t io n   o f   th a n ten n a s   p h y s ica s tr u ct u r an d   h o w   it   h as  b ee n   o p ti m ized   to   p er f o r m   at  its   b est.     2 . 1 .     Sin g le  ele m ent   T h an ten n is   m ad s p ec i f ic all y   to   w o r k   at  f r eq u e n c y   o f   3 8   GHz .   Fi g u r 1   s h o w s   t h d etailed   co n s tr u ct io n   o f   o u r   p r o p o s ed   s in g le - ele m e n an te n n a.   Fig u r 1 ( a )   illu s tr ates  th f r o n s i d e,   s h o w ca s i n g   th e   k e y   d esi g n   f ea t u r es   an d   s tr u ct u r al  co m p o n e n t s .   Me a n w h ile,   Fig u r 1 ( b )   p r esen ts   t h b ac k   s id e,   h i g h li g h t in g   th g r o u n d   p lan a n d   o th er   r elev an ele m en t s .   Si n g le - ele m e n an ten n d esi g n   i s   t h th o u g h o f   m ak i n g   an d   co m p ac ti n g   a n ten n s izes   [ 1 3 ] .   W p ick   d ielec tr ic  co m p o n en t   id en ti f ied   a s   R o g er s   R T   5 8 8 0   ( l o s s y ) ,   w it h   d i m en s io n s   o f   7 ×7 ×1 . 5 7   m m 3 .   T h s p ec if icatio n s   o f   o u r   s u g g e s ted   an te n n ar as  f o llo ws:   t h p atch   le n g th   ( L p )   is   4   m m ,   th p atch   w id th   ( W p )   is   3 . 8 8 8 8 9   m m ,   an d   th e   th ick n es s   ( t)   is   0 . 0 3 5   m m .   T h p atch   an d   g r o u n d   ar co n s tr u cted   o f   t h s a m c o p p er   m etal  ( a n n ea led ) .   L s =7   m m ,   W s =7   m m ,   s t=1 . 5 7   m m ,   b l=7   m m ,   b w =7   mm ,   r =1   m m ,   d =2 . 7 0   m m ,   s 1 1 =8   m m ,   S w 1 =5   m m ,   f w =0 . 7   m m ,   a n d   f l=3 . 6   m m .         ( a)   ( b )     Fig u r e   1 P r o p o s ed   s in g le  ele m en t a n te n n o f   v ie w ; ( a)   f r o n t a n d   ( b )   b ac k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         Hig h - b a n d w id th   millimetr w a ve   mu ltip le - in p u t m u ltip le - o u tp u t a n ten n a   fo r     ( Md .   A s h r a fu l H a q u e )   285   2 . 2 .     Arr a y   a nte nn a   W h ile  ac h ie v in g   o u r   f i n al  o r   p r o p o s ed   an ten n a,   th s ec o n d   s tep   w a s   to   d esig n   th ar r a y   a n te n n a.   Fig u r 2   p r o v id es  a n   ill u s tr at io n   o f   th p r o p o s ed   ar r ay   an ten n a.   Fi g u r 2 ( a )   d i s p lay s   th e   f r o n s i d e ,   w h il e   Fig u r 2 ( b )   s h o w s   th b a ck   s i d e   o f   th e   a r r ay   an t en n a .   On e   o f   th e   m o s t   im p o r t an t   p a r t s   w as   m e a s u r in g   th l en g th   a n d   w i d th   o f   th e   f e e d   lin e   t o   en s u r e   b et t e r   an t en n a   p e r f o r m an c e ,   w h i ch   h a d   an   im p e d an c o f   5 0   o h m s   [ 1 4 ] W e   also   ca lcu lated   th e   i m p ed a n c f o r   f ee d lin 2 ,   s h o w n   i n   Fi g u r 2 ,   to   b 7 0   o h m s ,   w h ile   th i m p ed an ce   f o r   f ee d lin t h r ee   w as  s e to   1 0 0   o h m s .   Fo r   m ea s u r e m en ts ,   w u s ed   1 . 7 0 × 2 . 8 4   m m 2   le n g th   a n d   w id t h   f o r   f ee d li n o n an d   0 . 9 0 ×7 . 2 5   m m 2   le n g th   a n d   w id th   f o r   f ee d lin e   2 .   Fo r   f ee d lin e   3 ,   th len g t h   a n d   w id t h   w er s et  to   1 . 5 0 ×0 . 7 0   m m 2 .   T h d is tan ce   b et w ee n   t w o   p atc h es  w as  m ea s u r ed   as  d 1 .   W h en   it  co m e s   to   th g r o u n d ,   w e   co n s id er ed   th s u b s tr ate.   T h s u b s tr ate  its e lf   w a s   m ea s u r ed   to   b 9 ×1 3   m m 2 .   T h ese  in s tr u ctio n s   an d   m ea s u r e m e n t s   w er cr u cial  i n   d esig n in g   a n   ef f ec ti v an d   e f f i cien t a r r a y   an ten n a.         ( a)   ( b )     Fig u r e   2 Vie w   o f   p r o p o s ed   a r r ay   a n te n n a ; ( a)   f r o n t a n d   ( b )   b ac k         2 . 3 .     M ultiple - inp ut  m ultiple - o utput   a nte nn a     T h is   s ec tio n   p r o v id es  d etai led   in v est ig at io n   o f   4 - p o r MI MO   an ten n co n f i g u r at io n   an d   th e   tech n iq u es  e m p lo y ed   to   g r o w   t h is o latio n   a m o n g   its   co m p o n e n t s .   T h MI MO   an ten n d esi g n   w it h   d i m en s io n s   o f   3 1 . 7 5 × 3 1 . 7 5   m m ( L m s ×W m s )   is   ex p lo r ed   in   d ep th ,   co n s id er in g   v ar i o u s   f ac to r s   s u ch   as   an ten n s p ac i n g ,   r ad iatio n   p atter n s ,   an d   p o lar izatio n .   A d d i tio n all y ,   it  i s   p o s itio n ed   w it h i n   s lo m ea s u r i n g   0 . 1 0 ×8   m m ²  o n   t h lef s id o f   th ce n ter   o f   co m p lete  g r o u n d   p lan e.   T h ai m   is   to   f a cilitate  i m p r o v ed   u n d er s ta n d in g   o f   th a n te n n a s   p er f o r m an ce   a n d   ch ar ac t er is tics .   T h an al y s is   al s o   co v er s   th v ar io u s   tech n iq u es  u s ed   to   r e d u ce   in ter f er en ce   an d   g r o w   th s i g n al - to - n o is r atio   ( SNR ) ,   s u ch   as   b ea m f o r m i n g   an d   s p atial  m u ltip l e x in g   [ 1 5 ] .   I n   Fig u r 3 ,   w v is u all y   r ep r ese n th MI MO   an te n n a s   d esig n   w h er Fig u r 3 ( a)   d is p la y s   th f r o n s id e,   an d   Fig u r 3 ( b )   s h o w s   th b ac k   s id o f   th MI MO   an ten n a ,   w h ic h   is   h elp f u l   r ef er en ce   t h r o u g h o u t t h a n al y s is .         ( a)   ( b )     Fig u r e   3 Desig n   o f   t h p r o p o s ed   MI MO   an ten n a;  ( a)   f r o n t a n d   ( b )   b ac k       3.   RE SU L T ,   A NALY SI S ,   AND   CO M P ARIS O   Desig n i n g   a n   an ten n i n v o lv e s   s er ie s   o f   s tep s   o r   p ar a m ete r s   th at   r eq u ir ad j u s t m e n ts   to   ac h iev e   an   ac ce p tab le  o u tco m e.   T h is   s e ctio n   w ill  d elv in to   t h o u tco m es  o f   d if f er en tech n iq u es  to   en h an ce   o u r   an ten n a s   p er f o r m an ce   a n d   ex p lo r th i m p ac t o f   v ar io u s   p ar a m eter s   o n   t h an te n n a s   b eh av io r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   2 A p r il  20 25 2 8 3 - 294   286   3 . 1 .     P a ra m et ric  s t ud y   o f   s in g le - ele m ent   a nte n na     Du r in g   t h p ar a m e tr ic  s t u d y ,   w w ill  e x p lo r an d   an al y ze   v ar io u s   p ar a m eter s   th at   h a v i m p ac ted   o u r   an ten n d esi g n   p r o ce s s .   O u r   g o al  is   to   g ai n   d ee p er   u n d er s t an d in g   o f   h o w   w ca n   o p ti m iz th ese  p ar a m eter s   to   in cr ea s th p er f o r m an ce   o f   o u r   an ten n as  w i th   p ar a m e ter   v ar iatio n .     E f f ec ts   o f   m o d i f y in g   t h w i d th   o f   t h f ee d   li n e t h i s   s e ctio n   an a l y ze s   h o w   f ee d   li n e   w id th   a f f ec ts   an ten n r eso n a n ce   f r eq u en c y .   T h p r o p o s ed   an ten n h as  0 . 7   m m   f ee d   li n e.   W alter ed   th f ee d   li n w id t h   to   m a tc h   t h a n ten n r e s o n an ce   f r eq u e n c y   w h ile  leav i n g   all  o t h er   p ar a m eter s   t h s a m to   e v al u ate  its   e f f ec t.  T h f ee d   li n w id t h   w a s   i n v e s ti g ated ,   r an g in g   f r o m   0 . 5   m m   to   0 . 9   m m .   Fi g u r 4 ( a )   s h o w s   t h at  ch an g i n g   t h f ee d   lin w id t h   ch an g es  th m icr o s tr ip   an te n n a s   r eso n an ce   f r eq u en c y .   F ee d   lin w id t h   in cr ea s es  le f t w ar d   s h if an d   d ec r ea s es  r eso n an ce   f r eq u en c y .   C o n v er s el y ,   lo w er i n g   b r ea d th   ca u s e s   s lig h t r i g h t w ar d   s h i f t a n d   s ig n i f ican t r eso n a n ce   f r eq u e n c y   d ec r ea s e.     C h a n g in g   th s lo v al u es:  s lo t   s ize  im p ac t s   an te n n r eso n a n f r eq u en c y .   T h r ec o m m e n d ed   an ten n s lo is   0 . 1 8 1 2 5   m m .   W h ile  k ee p i n g   all  o th er   s etti n g s ,   th s lo is   tu n ed   to   th a n ten n a s   r eso n a n ce   f r eq u e n c y   to   an al y ze   t h s lo ef f ec t.  I n v esti g a tio n s   i n cl u d ed   0 . 1 7 5 0 . 3 2 5   m m   s lo ts .   Fi g u r 4 ( b )   in d icate s   th a s lo t   ad j u s t m e n ts   co n s id er ab l y   alte r   m icr o s tr ip   an ten n r eso n a n ce   f r eq u en c y .   A s   t h g r ap h   s lo in cr ea s es,  r eso n an ce   f r eq u en c y   f al ls   an d   s h i f ts   r ig h t.  Ho w ev er ,   m i n o r   lef s h i f an d   s lo d ec r ea s b o o s r eso n an f r eq u en c y .     C h a n g in g   th v al u o f   p atch   w id t h th i s   s ec tio n   ex a m i n es  h o w   t h p atch   w id t h   af f ec ts   t h an te n n a r eso n an ce   f r eq u e n c y .   T h s u g g ested   an te n n h as  3 . 8 8 8 8 9   m m   p atc h .   T o   ass ess   th i m p a ct  o f   v ar y in g   th p atch   w id th   w h ile  k ee p i n g   o th er   p ar am eter s   co n s ta n t,  w id t h s   r an g i n g   f r o m   3   m m   to   4 . 5   m m   w er test ed .   Fig u r 4 ( c )   s h o w s   t h at   in cr ea s i n g   t h p atch   w id t h   s i g n i f ica n tl y   lo w er s   t h r etu r n   l o s s ,   ca u s i n g   a   lef t w ar d   r eso n an ce   f r eq u e n c y   s h if t.  C o n v er s el y ,   d ec r ea s in g   th w id th   n o tab l y   d r o p s   th r etu r n   lo s s ,   ca u s i n g   m i n o r   r ig h t w ar d   s h i f t.         ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r e   4 Sin g le - ele m e n t a n te n n o f   th r e f lectio n   co e f f ic ie n t f o r   d if f er en t; ( a)   f ee d   w id t h s ,   ( b )   s lo t v alu e,   an d   ( c)   p atch   w id th           3 . 2 .     Ref lec t io n c o ef f icient   o f   s ing le - ele m ent   a nte nn a   E x a m in i n g   th r e f lectio n   co ef f icie n o f   t h s i n g le - ele m en a n ten n i n   Fi g u r 4   r ev ea ls   t w o   r eso n an ce   f r eq u en c ies ar o u n d   3 8   GHz .   T h f ir s t e x h ib it s   s i g n i f ica n t r etu r n   lo s s ,   w h ile  t h s ec o n d   h as a   lo w   r et u r n   lo s s .   B o th   f r eq u en c ies  ar en co m p ass ed   b y   lar g b an d w id t h ,   ex p licitl y   tar g eti n g   th 3 8   G Hz  f r eq u en c y .   T h m ea s u r ed   b an d w id th   a n d   r ef le ctio n   co ef f icie n t,  at  4 . 8 0 8   GH an d   - 4 5 . 4 8 1   d B ,   r esp ec tiv el y ,   in d icate   p o s iti v r esu lt s .   Fi g u r 5 ( a )   h i g h li g h t s   th e x ce p tio n al  p er f o r m an ce   o f   o u r   ar r a y   a n ten n a.   W h ile  th s i n g le - ele m en an ten n h ad   b an d w id t h   o f   4 . 8 0 8   GHz ,   th ar r ay   an te n n a s   b an d w id t h   ex p an d ed   to   9 . 8 1 4   GHz ,   s ig n i f ica n i m p r o v e m en t.   T h in i tial  g o al  o f   d e v elo p in g   t h ar r a y   a n ten n w as  to   r is g ai n ,   b u t   it  al s o   en h an ce d   f r eq u en c y   r a n g a n d   r ed u ce d   r ef lecte d   en er g y   [ 1 6 ] .   T h m ea s u r e m en o f   r etu r n   lo s s   w as   co n d u c ted   o n   t h is   ar r ay   an ten n a.   Gain   i n   p atch   an ten n a s   is   cr u cial  f o r   co n ce n tr ati n g   an d   d ir ec tin g   r ad iated   en er g y   in   s p ec i f ic   d ir ec tio n s   [ 1 7 ] Fig u r 5 ( b )   s h o w s   t h s in g le - ele m en an ten n a s   m a x i m u m   g ain   o f   6 . 3 2   d B .   T h g ain   d ep en d s   o n   th an ten n a s   d i m e n s io n s ,   co n f i g u r atio n ,   d ir ec tio n ,   an d   s ig n al  f r eq u e n c y   [ 1 8 ] .   R eso n an ce   at  f r eq u en cie s   w h er th s i n g le - ele m e n an te n n p r o d u ce s   m o r p o w er   s u g g est s   its   s u itab ilit y   f o r   s o lid   s ig n al  r ec ep tio n   an d   tr an s m is s io n .   I n   co n tr ast,  t h e   ar r ay   an te n n g ain s   7 . 7 1   d B ,   en h an ci n g   s ig n al  tr an s m is s io n   an d   r ec ep tio n   ef f icien c y   o v er   lo n g er   d is ta n c es.   E f f icien c y   i s   co r n er s to n o f   an te n n d e s ig n ,   an d   o u r   s in g le - ele m en an te n n ex c els  w it h   a   r e m ar k ab le  9 8 ef f icie n c y .   T h is   h i g h   e f f icie n c y   i s   d e m o n s tr ated   b y   t h an te n n a s   p er f o r m an ce   c u r v e ,   s h o w i n g   t h at  m o s o f   t h p o w er   is   e f f ec t iv el y   r ad iated ,   en h a n cin g   s i g n al   q u alit y   a n d   co m m u n icat io n   s tab ilit y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         Hig h - b a n d w id th   millimetr w a ve   mu ltip le - in p u t m u ltip le - o u tp u t a n ten n a   fo r     ( Md .   A s h r a fu l H a q u e )   287   Fig u r e   5 ( b )   h ig h lig h t s   th s u p er io r   p e r f o r m a n ce   o f   o u r   ar r ay   an te n n w i th   its   9 9 . 9 ef f ic ien c y .   T h is   r e m ar k ab le  ac h iev e m e n u n d e r s co r es  th ar r a y   a n ten n a s   a b ilit y   to   r ad iate  m o s o f   it s   p o w er ,   s i g n i f ica n tl y   i m p r o v i n g   s ig n al  q u ali t y   a n d   co m m u n icatio n   r eliab ilit y   [ 1 9 ] .   Ou r   d esig n s   p r o v id h ig h   g a in   an d   ef f icie n c y   in   s in g le - ele m en an d   ar r a y   an te n n a s ,   m ak i n g   t h e m   id ea f o r   a p p licatio n s   r eq u ir i n g   r el iab le  s ig n al  tr a n s m i s s io n   an d   r ec ep tio n .         ( a)   ( b )     Fig u r e   5 Vie w   s in g le  ele m e n t   an ten n an d   ar r a y ; ( a)   r ef lecti o n   co ef f ic ien t a n d   ( b )   g ain   an d   ef f icie n c y         3 . 2 . 1 .   M ultiple - inp ut  m ulti pl e - o utput   a nte nn a   o pti m iza t i o n pro ce s s     Fig u r e   6 ( a)   s h o w s   t h at  i n   th f ir s t   s tep ,   w a tte m p ted   to   d e s ig n   MI MO   a n ten n u s in g   co p p er   f o r   b o th   th p atch   an d   g r o u n d .   I n   th is   s tep ,   w u s ed   an   ar r ay   a n ten n as  th f u n d a m en tal  ele m en w i th   s lo o n   th g r o u n d   to   cr ea te  4 - p o r MI MO   co n f i g u r atio n .   T h g r o u n d ,   p o s itio n ed   j u s to   th e   lef t   o f   th ce n ter ,   h as  len g th   o f   0 . 1 0   m m   a n d   w id th   o f   8   m m .   T h r es u lt  s h o ws  th at  th r eso n an ce   f r eq u e n c y   o f   t h m icr o s tr ip   an ten n h as   ch a n g ed ,   w it h   t h cu r r en t   r eso n a n ce   f r eq u en c y   b ein g   3 6 . 6 8   GHz .   T h r etu r n   lo s s   f o u n d   f o r   th i s   d esig n   is   2 6 . 8 9   d B .   W k ep ev er y t h i n g   t h s a m in   t h s e co n d   s tep   b u u s ed   x - s h ap ed   d ec o u p lin g   ele m e n ts   to   i m p r o v th e   r esu lt.  Fo u r   x - s h ap ed   p iece s ,   ea ch   w i th   le n g t h   o f   1 . 5 0   m m   a n d   w id t h   o f   1 5   m m ,   e x te n d   f r o m   th g r o u n d   s lo t s   ce n ter   to   th lef t.  T h is   m o d if icatio n   in   th s ec o n d   s tep   ch a n g e s   th an ten n d esi g n   a n d   s h i f t s   t h r eso n a n f r eq u e n c y   t o   3 7 . 5   GHz .   T h r etu r n   lo s s   f o u n d   f o r   th i s   d esi g n   is   2 9 . 5 3   d B .   I n   th t h ir d   s tep ,   r ep r e s en tin g   o u r   p r o p o s ed   an t en n a,   w f ix ed   e v er y t h i n g   e x c ep r e m o v i n g   th e   s lo t s   o n   t h g r o u n d .   T h is   ti m e,   w ac h ie v ed   b etter   r esu lt s   th a n   i n   th p r ev io u s   s tep s ,   as  s h o w n   i n   Fi g u r e   6 ( b ) .   T h d esig n   ch an g r es u lted   i n   a   s h i f t i n   th r eso n an t f r eq u e n c y ,   w it h   th r et u r n   lo s s   m ea s u r ed   at  - 3 7 . 3 5 3   d B .           ( a)   ( b )     Fig u r e   6 P r o p o s ed   MI MO   an ten n d ev e lo p m en t ;   (a )   d esig n   s tep s   an d   ( b )   r ef lectio n   co ef f ic ien f o r   ea ch   s tep       3 . 2 . 2 .   P ro po s ed  m ulti ple - inp ut  m ultiple - o utput   a nte n na s   re s ult  a nd   a na ly s is     T h is   s eg m e n w ill  d elv in t o   th r esu lts   o f   o u r   p r o p o s e d   MI MO   an ten n a.   On o f   th p r im ar y   d elib er atio n s   w h e n   d esi g n in g   MI MO   an te n n i s   is o lati o n .   Ou r   MI MO   an ten n b o asts   a n   i m p r es s i v e   is o latio n   le v el   o f   2 8 . 0 1 d B ,   w h ic h   s tan d s   o u p a r tic u lar l y   w ell   co m p ar ed   to   o th er   a n ten n a s   i n   T ab le  1 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   2 A p r il  20 25 2 8 3 - 294   288   Fu r t h er m o r e,   th i m p r es s iv b an d w id th   o f   o u r   MI MO   an ten n is   n o te w o r th y ,   as  ac h ie v i n g   h ig h   b an d w id th   is   ch allen g i n g   f ea t.  Ou r   MI MO   an ten n h a s   b an d w id th   o f   1 1 . 9 4 8   GHz th r etu r n   lo s s   is   m ea s u r ed   a   - 3 7 . 3 5 3   d B .     An te n n d es ig n   i n v o l v es  s ev e r al  i m p o r tan f ac to r s   t h at  af f e ct  p er f o r m an ce .   Gai n   a n d   ef f i cien c y   ar e   cr u cial.   Us u all y ,   a n ten n g ai n   ev a lu ate s   it s   ca p ac it y   to   f o cu s   e n er g y   [ 2 0 ] .   Ou r   an te n n a   h as  a n   o u ts ta n d in g   8 . 8 7 5   d B   g ain ,   in d icati n g   ex c ep tio n al  p r ec is io n   an d   ac cu r ac y   i n   s ig n al  tr an s m is s io n   an d   r ec ep tio n .   E f f icie n c y   is   also   ess e n tial  w h ile  d esig n in g   a n   an te n n a.   T h is   v alu r e p r esen ts   h o w   s u cc es s f u l l y   t h an ten n co n v er t s   in p u p o w er   in to   r ad iated   p o w er   [ 2 1 ] .   Ou r   an ten n a s   h i g h   e f f icie n c y   o f   9 8 . 8 5 9 r ea s s u r es   th au d ie n ce   o f   it s   p er f o r m a n ce   i n   r eliab le  w ir eless   co m m u n ica tio n   s y s te m .   Fi g u r e   7   illu s tr ates  t h p er f o r m a n ce   o f   t h e   p r o p o s ed   MI MO   an ten n in   te r m s   o f   g ai n   an d   ef f icie n c y .   Fi g u r e   7 ( a)   p r esen ts   th r ef lecti o n   an d   tr an s m is s io n   co ef f icie n t s ,   w h i le  Fi g u r e   7 ( b )   s h o w s   t h g a in   a n d   r ad iatio n   ef f icien c y .       T ab le   1 .   P er f o r m a n ce   co m p ar i s o n   w it h   th r ec e n t p u b lis h ed   w o r k   R e f .   [ 7 ]   [ 8 ]   [ 9 ]   [ 1 0 ]   [ 1 1 ]   [ 1 2 ]   P r o p o se d   fr   38   38   38   38   37   2 8 / 3 8   38   B a n d w i d t h     1 . 2   3 . 3 8   2   1 . 4   6   1 . 9 ,   5 . 5   1 1 . 9 4 5   N o   o f   p o r t     4   2   2   1   1   2   4   D i me n si o n   ( mm 2 )   2 . 5 3 × 3 . 0 4   λο   5 . 4 4 × 3 . 1 6   λο   3 . 2 9 × 1 . 7 7   λο   NA   NA   2 7 . 6 5 × 1 2   3 1 . 7 5 × 3 1 . 7 5   G a i n   ( d B )   7 . 9   4 . 8 5   1 . 8 3   8 . 1   8 . 2   5 . 2 / 5 . 3   8 . 8 7 5   Ef f i c i e n c y   ( %)   85   NA   76   NA   90   NA   9 8 . 8   I so l a t i o n   ( d B )   28   > 2 4   > 2 0   NA   NA   3 0 / 2 2   2 7 . 6 2 7   EC C   < 0 . 0 0 1   NA   0 . 0 0 1   NA   NA   < 1 0 - 5     DG   NA   NA   NA   NA   NA   9 . 9 9   9 . 9 9 9 8   M a t e r i a l   R o g e r R T 5 8 8 0   F R 4   R o g e r R T 5 8 8 0   R o g e r R O 3 0 0 3   R o g e r R T 5 8 8 0   R o g e r R O 4 0 0 3   R o g e r R T 5 8 8 0   R L C   e q u i v a l e n t   c i r c u i t     No   No   No   No   No   No   Y es         ( a)   ( b )     Fig u r e   7 Vie w   o f   th MI MO   an ten n a;  ( a)   r ef lectio n   an d   tr a n s m i s s io n   co e f f icien t a n d   ( b )   g ain   a n d   r ad iatio n   ef f icien c y         4.   CURR E NT   D I ST RIB UT I O O F   T H E   DE SI G N E AN T E N NA   Fig u r 8 ( a)   s h o w s   t h at  s in g l elem e n t s   m ax i m u m   s u r f ac e   cu r r en d en s it y   ( 5 2 1 . 0 9 2   A / m )   h ap p en s   at  f r eq u en c y   o f   3 8   GHz .   T h s tr o n g est  s u r f ac c u r r en s h o w s   n ea r   th f ee d   lin an d   s lo ts .   B y   3 8   GHz ,   Fig u r 8 ( b )   s h o w s   t h 1 ×2   ar r ay   ele m en ts   p ea k   s u r f ac cu r r en d en s it y   o f   1 5 9 . 3 7 1   A / m .   T h p atch ,   co n n ec to r ,   an d   f ee d li n ca r r y   t h m ax i m u m   s u r f ac c u r r en i n   t h is   d ir ec tio n .   W h e n   o n p o r t is e x cited   a n d   t h f u r t h er   p o r ts   ar co m p leted   w it h   m atc h ed   lo ad s ,   th ese  o p ti m izatio n   s tr ate g ies  h elp   t h MI MO   an te n n f u n ctio n   b etter   at   3 8   GHz .   E x ce p f o r   an te n n 1 ,   w h ic h   is   a ctiv ated   b y   s u r f ac c u r r en t,  th a n te n n a s   d o   n o t   ex h ib it   s i g n if ican t   a m o u n o f   s u r f ac c u r r en t,  a s   s ee n   i n   Fig u r es  8 ( c )   an d   8( d ) .   T u r n in g   o n   j u s an ten n p r ev en ts   t h o th er   a n te n n a s   f r o m   p r o d u ci n g   s u r f ac cu r r en t s .   W h en   a n te n n 3   o r   an ten n 4   is   ar o u s ed ,   th s a m h ap p en s   i n   Fi g u r es 8 ( e )   an d   8 ( f ).           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         Hig h - b a n d w id th   millimetr w a ve   mu ltip le - in p u t m u ltip le - o u tp u t a n ten n a   fo r     ( Md .   A s h r a fu l H a q u e )   289         ( a)   ( b )   ( c)               ( d )   ( e)   ( f )         Fig u r 8 .   C u r r en t d is tr ib u tio n   o f ;   ( a)   s in g le - ele m en t,  ( b )   ar r ay   an te n n a,   ( c)   MI MO   ( A n t.  1 ) ,   ( d )   MI MO     ( An t.  2 ) ,   ( e)   MI MO   ( A n t.  3 ) ,   a n d   ( f )   MI MO   ( An t.  4 )       5.   RADIA T I O P A T T E RN    A   r ad iatio n   p atter n   d ir ec tl y   d escr ib es  an   an te n n a s   p o w er   in   s p ac e.   T w o   m ai n   elec tr o m a g n et ic  f ield   co m p o n e n t s   s u r r o u n d   a n   an t en n a:  th elec tr ic  f ield   ( E - f i eld )   an d   th m a g n etic  f ield   ( H - f ield ) .   Fig u r 9   illu s tr ates  th X Z   cu at  Φ =0 ° ,   also   r ef er r e d   to   as  th E - p lan o f   th r ad iatio n   p atter n .   On   th o th er   h an d ,   th co n f i g u r atio n   i n   q u e s tio n ,   w h ich   r e m a in s   at  f i x ed   an g le  o f   9 0 °  an d   v ar ie s   b et w ee n   0 °   an d   3 6 0 °   [ 2 2 ] ,   is   d en o ted   as  th Y Z   c u ( Φ =9 0 ° )   in   Fi g u r 9   a n d   is   also   k n o wn   as  t h H - p lan e.   T h lo b e s   i n i tial  f o cu s ,   w h ich   co r r esp o n d s   to   4 4   GHz ,   is   p o s itio n ed   at  ( 3 4 6 0 ,   1 6 . 4 0 )   f o r   ( 0 ° ,   9 0 ° ) .   A an g les  o f   0 °   an d   9 0 ° ,   th a m p lit u d o f   th i n itial   lo b o f   t h E - f ield   is   1 8 . 8 -   an d   1 6 . 4 - d B   V/m ,   r esp ec tiv el y .   T h H - f ield   h a s   h alf - p o w er   b ea m   w id t h   ( HP B W )   o f   3 8 . 7 ° ,   an   in itial lo b m ag n it u d o f   - 3 2 . 4   d B   A / m   a t p h i=9 ° ,   w h er ea s   th 3   d B   an g u lar   b ea m   w id t h   at  φ= 9 0 °   is   1 4 . 5 0   at  4 4   GHz .           Fig u r 9 .   Vie w   p r o p o s ed   MI MO   an te n n n o r m alize d   r ad iat io n   p atter n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   2 A p r il  20 25 2 8 3 - 294   290   6.   E NV E L O P   CO RR E L A T I O CO E F F I CI E N T   AND   D I VE RS I T G A I N   T o   ev alu ate  th f u n ctio n al it y   o f   th MI MO   an ten n m e th o d ,   it  is   ess en tial  to   an al y ze   ex ac attr ib u tes  u s u all y   k n o w n   a s   MI MO   p e r f o r m an ce   m e tr ics.   T h ese  m etr ics  ca n   b ca lcu la ted   af ter   th S - P ar a m eter s ,   p r o v id in g   w o r th y   i n f o r m atio n   o n   h o w   co m m o n   co u p li n g   a n d   an ten n i m p ed a n ce   s i m ilar l y   to u ch   t h d iv er s i t y   p r esen tatio n   o f   t h MI MO   an ten n a.   T h E C C ,   m ea s u r u s ed   to   g au g th s i m ilar it y   o f   r ad iatio n   p atter n s   f r o m   c h an g ed   an ten n as,  i s   n o j u s th eo r etica co n ce p t.  I h as  r ea l - w o r ld   i m p l icatio n s .   A   ca lcu late d   v alu o f   E C C   les s   th a n   0 . 0 0 0 8   w as  d e ter m i n ed ,   in d icatin g   t h p r ac ticalit y   o f   t h MI MO   an te n n a.   I n   an   u n co r r elate d   MI MO   an te n n a,   th e   id ea E C C   v alu e   is   ze r o ,   b u t   i n   p r ac tical  MI MO   s i tu at io n s ,   m ai n tai n in g   E C C   b elo w   o r   eq u al  to   0 . 5   ac r o s s   th e   en t ir u s ab le  f r eq u e n c y   r an g i s   a d v is ab le  [ 2 3 ] .   Fig u r 1 0   v is u all y   r ep r esen ts   t h e   an ten n a s   e n v e lo p co r r elatio n   co ef f icie n t,  r ein f o r cin g   t h p r ac ticalit y   o f   o u r   w o r k .      = |   +   | 2 ( ( 1 |  | 2 |  | 2 ) ( 1 |  | 2 |  | 2 ) )       T o   im p r o v th r eliab ili t y   o f   th r ad io   co n n ec tio n ,   w m ea s u r ed   th d i v er s it y   g ain   f o r   s et  o f   an ten n a s   w it h   E C C =0   an d   f o u n d   it  to   b e   1 0   d B   [ 2 4 ] .   Ho w e v er ,   th p er f o r m a n ce   o f   th MI MO   s y s te m   is   co n tr ar il y   i m p ac ted   b y   th co r r elatio n   a m o n g   its   an te n n co m p o n en ts ,   r esu l tin g   in   1    2 .   A s   s u ch ,   w ca n   d eter m i n th d iv er s it y   g a in .   Of   t h MI MO   s y s te m   w it h   co n n ec ted   an te n n es s en tials   u s i n g   th p r o v id ed   eq u atio n ,   Fi g u r 1 0   s h o w s   th an ten n a s   d i v er s it y   g ai n ,   w h ic h   is   f av o r ab le  v al u o f   9 . 9 9 9 8   d B .        = 10   1  2             Fig u r 1 0 .   E C C   an d   DG  o f   p r o p o s e d   MI MO   an ten n a       7.   RE S I ST O R,   I NDUC T O R,   A ND  CAP ACI T O E Q U I VA L E N T   CI RCUI T     Fig u r 1 1   s h o w s   th c ir c u it  d i ag r a m   o f   t h MI MO   an ten n a.   T h im p ed an ce   i n v esti g atio n   f u n ct io n   i n   C ST   Stu d io ,   a   s i m u latio n   an d   cir cu it  p atter n   s o f t w ar e,   ca n   b u s ed   to   ass ess   th v alu e s   o f   R L C   [ 2 5 ] .   A g i len t   A D i s   co m p o n en t   o f   t h e n v ir o n m e n t.  T h p ar a m eter   n a m es  o f   co m p o n en t s   L 1 ,   C 1 ,   a n d   R 1   e s tab lis h   t h e   f r eq u en c y .   A   s er ies  cir cu it  o f   L 8 ,   C 8 ,   an d   R 3   r e p r esen ts   th m a in   f ee d   lin e,   an d   C 3 ,   L 3 ,   an d   C 4 ,   L 4   r ep r esen ts   t h b r an c h i n g   f ee d lin o f   th e   ar r a y   a n ten n a.   Fin all y ,   t h cir c u it  o f   t h f o u r - ar r a y   an te n n i s   co m b i n ed   to   m ak t h cir cu it  o f   th p r o p o s ed   M I MO   a n ten n a.   T h ca p ac itan ce   an d   in d u cta n ce   a m o n g   an ten n 1   a n d   an te n n 2   ar d eter m in ed   b y   th co m p o n en ts   L 1 0   an d   C 1 0 ,   co r r esp o n d in g l y .   S i m ilar l y ,   t h e   s a m p ar a m eter s   f o r   an ten n a 2   an d   3   ar d eter m i n ed   b y   C 1 3   an d   L 1 3 .   T h e   in d u ctan ce   an d   ca p ac itan ce   a m o n g   an te n n 3   an d   4   ar d ictated   b y   th v a lu e s   o f   C 1 2   an d   L 1 2 ,   r esp ec tiv el y .   Si m ilar l y ,   th v al u es  o f   C 1 4   an d   L 1 4   d ef in th in d u ctan c an d   ca p ac itan ce   a m o n g   a n t en n a   1   an d   a n ten n 4 .   An te n n 2   an d   a n te n n a   4   s h ar ele m e n ts   C 1 1   an d   L 1 1 .   T h v alu e s   o f   ca p ac ita n ce   a n d   in d u cta n ce   a m o n g   an ten n 1   an d   an te n n 3   ar d eter m in ed   b y   t h co m p o n e n t s   C 9   an d   L 9 .   T h v alu e s   o f   t h cir cu it  co m p o n e n ts   ar p r o v id ed   in   t h tab le.   T h is   m o d el  ca n   b u s ed   to   ev alu atio n   t h p er f o r m a n ce   o f   t h p r o p o s ed   M I MO   an ten n a.   Fig u r 1 2   s h o w s   th e   r esu lt o f   t h s i m u latio n   co n d u cted   u s i n g   C ST   an d   th eq u i v a len t R L C   cir cu i t r esu l t o b tain e d   f r o m   A DS .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l         Hig h - b a n d w id th   millimetr w a ve   mu ltip le - in p u t m u ltip le - o u tp u t a n ten n a   fo r     ( Md .   A s h r a fu l H a q u e )   291       Fig u r 1 1 .   R L C   o f   th p r o p o s ed   an ten n a           Fig u r 1 2 .   Si m u lated   eq u iv a le n cir cu i t r ef lectio n   co ef f icie n t   in   A DS  a n d   C ST       8.   CO NCLU SI O   I ts   co m p r eh en s i v d ev elo p m en o f   C ST   s i m u latio n   to o ls   d em o n s tr ate s   th d esi g n s   e x ce p tio n al   ac cu r ac y .   E ac h   e le m e n h as d i m en s io n s   o f   7 × 7   m m ²  a n d   b an d w id th   o f   4 . 8 1   GHz .   T h s y s te m s   ef f icie n c y   i s   9 7 . 8 1 %,  w h ich   in d icate s   its   r e m ar k ab le  p er f o r m a n ce .   A d d i tio n all y ,   th g ai n   is   m ea s u r ed   at  7 . 6 0 4   d B .   I n   th 1 x 2   ar r ay   co n f i g u r atio n ,   th b an d w id t h   s i g n if ican t l y   r o s f r o m   4 . 8 1   GHz   to   9 . 8 1 4   GH z,   w h ile  ef f icie n c y   i m p r o v ed   s i g n i f ica n tl y   f r o m   9 7 . 8 1 to   9 9 . 7 4 %.  T h MI MO   d esig n   r es u lted   in   th a n te n n ac h ie v i n g   id ea l   p er f o r m a n ce ,   e x h ib it in g   g a in   o f   r o u g h l y   8 . 8 7 5   d B   an d   b an d w id t h   o f   1 1 . 9 5 2   GHz .   B y   d es ig n i n g   an d   s i m u lat in g   s i m ilar   R L C   cir cu it  i n   A D S,  w h av v er i f i ed   th p r ec is io n   a n d   d ep en d ab i lit y   o f   th e   d ata  o b tain ed   v ia  C ST .   T h C ST   a n d   ADS  s i m u lato r s   p r o d u ce d   co m p ar ab le  r ef lectio n   co ef f ici en ts .       ACK NO WL E D G E M E NT     T h au th o r   ac k n o w led g e s   t h co llab o r atio n   o f   t h De p ar tm e n o f   E lectr ical  a n d   E lectr o n ic   E n g i n ee r i n g   a n d   th Fac u lt y   o f   Gr ad u ate  S t u d ies at  Da f f o d il I n ter n atio n a l U n i v er s i t y   i n   B an g lad e s h .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   A .   A b h i s h e k   a n d   P .   S u r a j ,   A   C o mp a c t   P a t c h   A n t e n n a   f o r   5 G   C o mm u n i c a t i o n   ( 3 9   G H z - mm W a v e - n 2 6 0 )   Em p l o y i n g   A p e r t u r e   C o u p l e d   F e e d i n g   T e c h n i q u e ,   W i r e l e ss  Pe rs o n a l   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 3 5 ,   n o .   2 ,   p p .   1 2 5 9 1 2 8 4 ,   M a r .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 2 7 7 - 0 2 4 - 1 1 1 2 7 - x.   [ 2 ]   A .   H a z a r i k a   a n d   M .   R a h m a t i ,   T o w a r d s   a n   Ev o l v e d   I mm e r si v e   Ex p e r i e n c e :   Ex p l o r i n g   5 G -   a n d   B e y o n d - En a b l e d   U l t ra - L o w - L a t e n c y   C o mm u n i c a t i o n f o r   A u g me n t e d   a n d   V i r t u a l   R e a l i t y ,   S e n so rs ,   v o l .   2 3 ,   n o .   7 ,   p .   3 6 8 2 ,   A p r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 2 3 0 7 3 6 8 2 .   [ 3 ]   A .   K .   A r y a ,   S .   J.  K i m,  a n d   S .   K i m,  A   D u a l - B a n d   A n t e n n a   f o r   L t e - R   a n d   5 G   L o w e r   F r e q u e n c y   O p e r a t i o n s,   PI ER  L e t t e rs ,   v o l .   8 8 ,   p p .   1 1 3 1 1 9 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 2 5 2 8 / P I ER L 1 9 0 8 1 5 0 2 .   [ 4 ]   P .   T i w a r i ,   V .   G a h l a u t ,   M .   K a u sh i k ,   P .   R a n i ,   A .   S h a s t r i ,   a n d   B .   S i n g h ,   A d v a n c i n g   5 G   C o n n e c t i v i t y :   A   C o mp r e h e n si v e   R e v i e w   o f   M I M O   A n t e n n a f o r   5 G   A p p l i c a t i o n s ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u rn a l   o f   A n t e n n a s   a n d   Pro p a g a t i o n ,   v o l .   2 0 2 3 ,   p p .   1 1 9 ,   A u g .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 2 3 / 5 9 0 6 7 2 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  23 ,   No .   2 A p r il  20 25 2 8 3 - 294   292   [ 5 ]   O .   O .   Er u n k u l u ,   A .   M .   Z u n g e r u ,   C .   K .   L e b e k w e ,   M .   M o sal a o si ,   a n d   J.   M .   C h u ma ,   5 G   M o b i l e   C o mm u n i c a t i o n   A p p l i c a t i o n s:   A   S u r v e y   a n d   C o m p a r i so n   o f   U se   C a se s ,   I EE A c c e ss ,   v o l .   9 ,   p p .   9 7 2 5 1 9 7 2 9 5 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 1 . 3 0 9 3 2 1 3 .   [ 6 ]   A .   A .   El - S a l e h   e t   a l . ,   M e a su r i n g   a n d   A sse ssi n g   P e r f o r man c e   o f   M o b i l e   B r o a d b a n d   N e t w o r k a n d   F u t u r e   5 G   T r e n d s,   S u s t a i n a b i l i t y ,   v o l .   1 4 ,   n o .   2 ,   p .   8 2 9 ,   J a n .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / su 1 4 0 2 0 8 2 9 .   [ 7 ]   K .   R a h e e l   e t   a l . ,   E - S h a p e d   H - S l o t t e d   D u a l   B a n d   mm W a v e   A n t e n n a   f o r   5 G   Te c h n o l o g y ,   El e c t r o n i c s ,   v o l .   1 0 ,   n o .   9 ,   p .   1 0 1 9 ,   A p r .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 1 0 0 9 1 0 1 9 .   [ 8 ]   F .   F .   K i o u a c h ,   M .   El   G h z a o u i ,   S .   V a r a k u mari ,   R El   A l a mi ,   a n d   S .   D a s,  A   L o w - p r o f i l e   W i d e b a n d   T w o   P o r t M I M O   A n t e n n a   W o r k i n g   a t   3 8   G H z   f o r   mm - w a v e   5 G   A p p l i c a t i o n s ,   J o u rn a l   o f   N a n o -   a n d   El e c t r o n i c   Ph y si c s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,   p p .   0 1 0 2 5 - 1 - 0 1 0 2 5 5 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 2 1 2 7 2 / j n e p . 1 5 ( 1 ) . 0 1 0 2 5 .   [ 9 ]   M .   N .   H a s a n ,   S .   B a s h i r ,   a n d   S .   C h u ,   D u a l   b a n d   o m n i d i r e c t i o n a l   mi l l i me t e r   w a v e   a n t e n n a   f o r   5 G   c o mm u n i c a t i o n s,”   J o u r n a l   o f   El e c t r o m a g n e t i c   W a v e a n d   Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   3 3 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 5 8 1 1 5 9 0 ,   A u g .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 0 9 2 0 5 0 7 1 . 2 0 1 9 . 1 6 1 7 7 9 0 .   [ 1 0 ]   S .   N .   N a f e a   a n d   N .   N .   K h a m i ss,  F o r   5 G   a p p l i c a t i o n s,   h i g h - g a i n   p a t c h   a n t e n n a   i n   K a - B a n d ,   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t ri c a l   En g i n e e ri n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   v o l .   3 1 ,   n o .   2 ,   p p .   8 0 2 - 8 0 9 ,   A u g .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s.v 3 1 . i 2 . p p 8 0 2 - 8 0 9 .   [ 1 1 ]   S .   M .   S h a mi m ,   U .   S .   D i n a ,   N .   A r a f i n ,   a n d   S .   S u l t a n a ,   D e si g n   o f   Ef f i c i e n t   3 7   G H z   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   f o r   5 G   M o b i l e   A p p l i c a t i o n ,   P l a sm o n i c s ,   v o l .   1 6 ,   n o .   4 ,   p p .   1 4 1 7 1 4 2 5 ,   A u g .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 4 6 8 - 0 2 1 - 0 1 4 1 2 - x .     [ 1 2 ]   A .   R .   S a b e k ,   W .   A .   E.   A l i ,   a n d   A .   A .   I b r a h i m ,   M i n i mal l y   C o u p l e d   T w o - El e me n t   M I M O   A n t e n n a   w i t h   D u a l   B a n d   ( 2 8 / 3 8   G H z )   f o r   5 G   W i r e l e ss  C o mm u n i c a t i o n s,”   J o u r n a l   o f   I n f r a r e d ,   Mi l l i m e t e r,   a n d   T e ra h e r t Wa v e s ,   v o l .   4 3 ,   n o .   3 4 ,   p p .   3 3 5 3 4 8 ,   M a r .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 0 7 6 2 - 0 2 2 - 0 0 8 5 7 - 3.   [ 1 3 ]   M d .   A .   H a q u e   e t   a l . M a c h i n e   l e a r n i n g - b a se d   t e c h n i q u e   f o r   g a i n   p r e d i c t i o n   o f   mm - w a v e   mi n i a t u r i z e d   5 G   M I M O   sl o t t e d   a n t e n n a   a r r a y   w i t h   h i g h   i so l a t i o n   c h a r a c t e r i st i c s,   sci e n t i f i c   r e p o r t s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,   p .   2 7 6 ,   J a n .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s 4 1 5 9 8 - 0 2 4 - 8 4 1 8 2 - w.   [ 1 4 ]   D .   B u ,   S .   - W .   Q u   a n d   S .   Y a n g ,   " P l a n a r ,   U l t r a - W i d e b a n d   a n d   D u a l - P o l a r i z e d   P h a se d   A r r a y   A n t e n n a   f o r   M i l l i me t e r - W a v e   V e h i c u l a r   C o mm u n i c a t i o n , "   I E EE   T ra n s a c t i o n s   o n   Ve h i c u l a r   T e c h n o l o g y ,   v o l .   7 3 ,   n o .   7 ,   p p .   9 9 7 2 - 9 9 8 3 ,   J u l .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T V T . 2 0 2 4 . 3 3 6 4 2 5 1 .   [ 1 5 ]   P .   T i w a r i ,   V .   G a h l a u t ,   U .   N .   M i s h r a ,   A .   S h a st r i ,   a n d   M .   K a u s h i k ,   P o l a r i z a t i o n   d i v e r si t y   c o n f i g u r a t i o n   o f   mi l l i me t e r   w a v e   M I M a n t e n n a   f o r   K a - b a n d   a p p l i c a t i o n   i n   5 G   w i r e l e ss n e t w o r k s,”   J o u r n a l   o f   El e c t ro m a g n e t i c   W a v e a n d   Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   3 8 ,   n o .   4 ,   p p .   4 8 6 5 0 7 ,   M a r .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 0 9 2 0 5 0 7 1 . 2 0 2 4 . 2 3 1 9 6 8 3 .   [ 1 6 ]   C. - Y. - D .   S i m,   J. - J .   L o ,   a n d   Z .   N .   C h e n ,   D e si g n   o f   a   B r o a d b a n d   M i l l i me t e r - W a v e   A r r a y   A n t e n n a   f o r   5 G   A p p l i c a t i o n s,   I EEE   An t e n n a a n d   Wi rel e ss  Pro p a g a t i o n   L e t t e rs ,   v o l .   2 2 ,   n o .   5 ,   p p .   1 0 3 0 10 3 4 ,   M a y   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / L A W P . 2 0 2 2 . 3 2 3 1 3 5 8 .   [ 1 7 ]   K .   C u n e r a y ,   N .   A k c a m,   T .   O k a n ,   a n d   G .   O .   A r i c a n ,   2 8 / 3 8   G H z   d u a l - b a n d   M I M O   a n t e n n a   w i t h   w i d e b a n d   a n d   h i g h   g a i n   p r o p e r t i e f o r   5 G   a p p l i c a t i o n s,   A EU   -   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r o n i c s   a n d   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 6 2 ,   p .   1 5 4 5 5 3 ,   A p r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a e u e . 2 0 2 3 . 1 5 4 5 5 3 .   [ 1 8 ]   I .   U .   D i n   e t   a l . ,   I mp r o v e me n t   i n   t h e   G a i n   o f   U W B   A n t e n n a   f o r   G P R   A p p l i c a t i o n b y   U si n g   F r e q u e n c y - S e l e c t i v e   S u r f a c e ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A n t e n n a a n d   Pr o p a g a t i o n ,   v o l .   2 0 2 2 ,   p p .   1 1 2 ,   O c t .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 2 2 / 2 0 0 2 5 5 2 .   [ 1 9 ]   M d .   K .   A h me d   e t   a l . ,   A N N - b a se d   p e r f o r man c e   e st i ma t i o n   o f   a   sl o t t e d   i n v e r t e d   F - sh a p e d   t r i - b a n d   a n t e n n a   f o r   sat e l l i t e / mm - w a v e   5 G   a p p l i c a t i o n ,   T ELKO MN I K ( T e l e c o m m u n i c a t i o n   C o m p u t i n g   El e c t r o n i c a n d   C o n t ro l ) ,   v o l .   2 2 ,   n o .   4 ,   p p .   7 7 3 - 7 8 3 ,   A u g .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 2 9 2 8 / t e l k o mn i k a . v 2 2 i 4 . 2 6 0 2 8 .   [ 2 0 ]   S .   M a i t y ,   T .   T e w a r y ,   S .   M u k h e r j e e ,   A .   R o y ,   P .   P .   S a r k a r ,   a n d   S .   B h u n i a ,   S u p e r   w i d e b a n d   h i g h   g a i n   h y b r i d   mi c r o st r i p   p a t c h   a n t e n n a ,   A EU   -   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   E l e c t r o n i c s   a n d   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   1 5 3 ,   p .   1 5 4 2 6 4 ,   A u g .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a e u e . 2 0 2 2 . 1 5 4 2 6 4 .   [ 2 1 ]   M .   A .   H a q u e   e t   a l . ,   A   M o d i f i e d   E - S h a p e 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   C   B a n d   S a t e l l i t e   A p p l i c a t i o n s,   i n   2 0 1 9   I EE E   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   S i g n a l   Pro c e ss i n g ,   I n f o rm a t i o n ,   C o m m u n i c a t i o n   &   S y st e m ( S PI C S C O N ) ,   D h a k a ,   B a n g l a d e sh :   I EEE,   N o v .   2 0 1 9 ,   p p .   2 7 3 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / S P I C S C O N 4 8 8 3 3 . 2 0 1 9 . 9 0 6 5 1 2 6 .   [ 2 2 ]   L .   C .   P a u l   e t   a l . ,   D e si g n   a   sl o t t e d   m e t a mat e r i a l   m i c r o st r i p   p a t c h   a n t e n n a   b y   c r e a t i n g   t h r e e   d u a l   i so sce l e t r i a n g u l a r   sl o t o n   t h e   p a t c h   a n d   b a n d w i d t h   e n h a n c e me n t ,   i n   2 0 1 7   3 r d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   El e c t ri c a l   I n f o rm a t i o n   a n d   C o m m u n i c a t i o n   T e c h n o l o g y   ( EI C T ) ,   K h u l n a :   I EEE,   D e c .   2 0 1 7 ,   p p .   1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / EI C T . 2 0 1 7 . 8 2 7 5 1 4 3 .   [ 2 3 ]   A .   K .   S i n g h   a n d   S .   P a l ,   C o mp a c t   S e l f - I s o l a t e d   Ex t r e me l y   L o w   EC C   F o l d e d - S I W - B a se d   S l o t   M I M O   A n t e n n a   f o r   5 G   A p p l i c a t i o n ,   I EEE   An t e n n a s   a n d   Wi r e l e s Pr o p a g a t i o n   L e t t e rs ,   v o l .   2 3 ,   n o .   1 ,   p p .   1 9 4 - 1 9 8 ,   Ja n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / L A W P . 2 0 2 3 . 3 3 2 1 0 6 5 .   [ 2 4 ]   S .   X i ,   J.  C a i ,   L .   S h e n ,   Q .   L i ,   a n d   G .   L i u ,   D u a l - B a n d   M I M O   A n t e n n a   w i t h   E n h a n c e d   I so l a t i o n   f o r   5 G   N R   A p p l i c a t i o n ,   Mi c r o m a c h i n e s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 ,   p .   9 5 ,   D e c .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / m i 1 4 0 1 0 0 9 5 .   [ 2 5 ]   M d .   A .   H a q u e   e t   a l . ,   D u a l   B a n d   A n t e n n a   D e si g n   a n d   P r e d i c t i o n   o f   R e so n a n c e   F r e q u e n c y   U si n g   M a c h i n e   L e a r n i n g   A p p r o a c h e s,   Ap p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   2 0 ,   p .   1 0 5 0 5 ,   O c t .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 2 2 0 1 0 5 0 5 .         B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS          M d .   As h r a fu H a q u e           is   d o in g   P h . D.   a t   th e   De p a rtm e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic   E n g in e e rin g ,   U n iv e rsiti   T e k n o lo g i   P ET RON A S ,   M a la y sia ,   He   g o t   h is   B . S c .   in   e lec tro n ics   a n d   e lec tro n ic  e n g i n e e rin g   (EE E)   f ro m   Ba n g lad e s h Ra jsh a h i   Un iv e rsity   o En g in e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y   (R UET a n d   h is  M . S c .   in   t h e   sa m e   f ield   f ro m   B a n g lad e sh Isla m ic  Un iv e rsit y   o f   T e c h n o lo g y   (IUT ).   H e   is  c u rre n tl y   o n   lea v e   f ro m   Da ff o d il   In tern a ti o n a l   Un iv e rsit y   (DIU in   Ba n g lad e sh .   His  re se a rc h   in tere st  in c lu d e m ic ro strip   p a tch   a n ten n a ,   su b   6   5 G   a p p li c a ti o n ,   a n d   su p e rv ise d   re g re ss io n   m o d e m a c h in e   lea rn in g   o n   a n te n n a   d e sig n .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il :   li m o n . a sh ra f @ g m a il . c o m .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.