Design and Analysis of A Wideband and Low-Cost Microstrip Slot Antenna at 24 GHz

Gürkan Kalınay; Fatih Kaburcuk; Mehmet Onur Kök

Makale detayları

Design and Analysis of A Wideband and Low-Cost Microstrip Slot Antenna at 24 GHz

Yazarlar:

Gürkan Kalınay | Fatih Kaburcuk | Mehmet Onur Kök

Yayıncı:

Igdir University

Ana Başlıklar:

Mühendislik Elektromanyetiği

Dergi:

Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.15 Issue 2, pp.459-469

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

1/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001345229

pISSN:

2536-4618

Anahtar kelimeler:

Özet:

 In this study the design and numerical analysis of a low-cost microstrip patch antenna for fifth-generation 5G mobile communication applications are focused. The main objective of this research is to investigate a microstrip patch antenna that operates in the 5G frequency band at 24 GHz. These frequency band is well within the range of 5G communication, which utilizes a variety of frequency band for high-speed wireless communication. The antenna is designed to be low-cost and suitable for mobile communication devices. The antenna is designed and fabricated on a low-cost FR-4 substrate having compact size 25  20  1.6 mm3, which is a common and affordable material used in printed circuit boards. This choice of substrate aligns with the goal of creating a cost-effective antenna. Two computational tools are used to analyze the antennas performance. The first is a Computational Electromagnetic Simulator CEMS software based on the Finite-Difference Time-Domain FDTD method, and the second is CST software, which is based on the Finite Integration Technique FIT. These tools are commonly used in antenna design and simulation to assess various parameters. The maximum gain value of the antenna is 3.56 dBi at 24 GHz. The measurement of the proposed antenna has been performed using the Keysight Network analyzer.

 In this study the design and numerical analysis of a low-cost microstrip patch antenna for fifth-generation 5G mobile communication applications are focused. The main objective of this research is to investigate a microstrip patch antenna that operates in the 5G frequency band at 24 GHz. These frequency band is well within the range of 5G communication, which utilizes a variety of frequency band for high-speed wireless communication. The antenna is designed to be low-cost and suitable for mobile communication devices. The antenna is designed and fabricated on a low-cost FR-4 substrate having compact size 25  20  1.6 mm3, which is a common and affordable material used in printed circuit boards. This choice of substrate aligns with the goal of creating a cost-effective antenna. Two computational tools are used to analyze the antennas performance. The first is a Computational Electromagnetic Simulator CEMS software based on the Finite-Difference Time-Domain FDTD method, and the second is CST software, which is based on the Finite Integration Technique FIT. These tools are commonly used in antenna design and simulation to assess various parameters. The maximum gain value of the antenna is 3.56 dBi at 24 GHz. The measurement of the proposed antenna has been performed using the Keysight Network analyzer.

 In this study the design and numerical analysis of a low-cost microstrip patch antenna for fifth-generation 5G mobile communication applications are focused. The main objective of this research is to investigate a microstrip patch antenna that operates in the 5G frequency band at 24 GHz. These frequency band is well within the range of 5G communication, which utilizes a variety of frequency band for high-speed wireless communication. The antenna is designed to be low-cost and suitable for mobile communication devices. The antenna is designed and fabricated on a low-cost FR-4 substrate having compact size 25  20  1.6 mm3, which is a common and affordable material used in printed circuit boards. This choice of substrate aligns with the goal of creating a cost-effective antenna. Two computational tools are used to analyze the antennas performance. The first is a Computational Electromagnetic Simulator CEMS software based on the Finite-Difference Time-Domain FDTD method, and the second is CST software, which is based on the Finite Integration Technique FIT. These tools are commonly used in antenna design and simulation to assess various parameters. The maximum gain value of the antenna is 3.56 dBi at 24 GHz. The measurement of the proposed antenna has been performed using the Keysight Network analyzer.

 Bu çalışmada, beşinci nesil 5G mobil iletişim uygulamaları için düşük maliyetli bir mikroşerit slot anteninin tasarımına, sayısal analizine ve üretimine odaklanılmıştır. Bu araştırmanın temel amacı 5G frekans bandında 24 GHz frekansında çalışan bir mikroşerit slot anteninin incelenmesidir. Bu frekans bandı, yüksek hızlı kablosuz iletişim için çeşitli frekans bantlarını kullanan 5G iletişim aralığının oldukça içerisindedir. Anten düşük maliyetli ve mobil iletişim cihazlarına uygun olacak şekilde tasarlanmıştır. Anten, baskılı devre kartlarında yaygın ve uygun fiyatlı olarak kullanılan ve 25  20  1.6 mm3 kompakt boyutuna sahip bir FR-4 alt tabaka üzerine tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu alt tabaka seçimi, uygun maliyetli bir anten oluşturma hedefiyle uyumludur. Antenin performansını analiz etmek için iki hesaplama aracı kullanıldı. Bunlardan ilki, Sonlu Fark Zaman Alanı FDTD yöntemini temel alan Hesaplamalı Elektromanyetik Simülatör CEMS yazılımı, ikincisi ise Sonlu Entegrasyon Tekniği FIT tabanlı CST yazılımıdır. Bu araçlar, çeşitli parametreleri değerlendirmek için anten tasarımında ve simülasyonunda yaygın olarak kullanılmaktadır. 24 GHzde önerilen antenin maksimum kazanç değeri 3.56 dBidir. Önerilen antenin ölçümleri Keysight Network Analizörü kullanılarak yapılmıştır.

Makale detayları

Design and Analysis of A Wideband and Low-Cost Microstrip Slot Antenna at 24 GHz

Yazarlar:

Gürkan Kalınay | Fatih Kaburcuk | Mehmet Onur Kök

Yayıncı:

Igdir University

Ana Başlıklar:

Mühendislik Elektromanyetiği

Dergi:

Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.15 Issue 2, pp.459-469

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

1/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001345229

pISSN:

2536-4618

5G

Wideband antenna

Slot antenna

Low cost antenna

FDTD5G anten

Genişbant anten

Slot anten

Düşük maliyetli anten

FDTD

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Gürkan Kalınay | Fatih Kaburcuk | Mehmet Onur Kök

Yayıncı: Igdir University

Ana Başlıklar: Mühendislik Elektromanyetiği

Dergi: Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.15 Issue 2, pp.459-469

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 1/2025

Belge Dili: Türkçe

Document ID (Org No.): 2001345229

pISSN: 2536-4618

Sayı

Yazarlar:

Gürkan Kalınay | Fatih Kaburcuk | Mehmet Onur Kök

Yayıncı:

Igdir University

Ana Başlıklar:

Mühendislik Elektromanyetiği

Dergi:

Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.15 Issue 2, pp.459-469

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

1/2025

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001345229

pISSN:

2536-4618