Luận án tiến sĩ phát triển ăng ten mảng phẳng sử dụng phần tử bức xạ dạng cấu trúc siêu vật liệu và lưỡng cực điện từ ở dải sóng milimét

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Những số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Đặng Thị Từ Mỹ i LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu hồn thành Luận án, tơi nhận động viên để vượt qua khó khăn, hướng dẫn tận tụy, góp ý khoa học sâu sắc tập thể thầy cô giáo hướng dẫn Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy cô hướng dẫn: TS Trần Thị Hương, GS Hirokawa PGS.TS Bùi Thị Minh Tú Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng; Khoa Kỹ thuật Công nghệ, Trường Đại học Quy Nhơn tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập nghiên cứu để hoàn thành Luận án Tôi chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo nơi công tác học tập, đồng nghiệp hỗ trợ, trao đổi, thảo luận gửi nhiều góp ý chun mơn giúp tơi hồn thành Luận án Sau cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn từ đáy lịng đến Chồng tôi, động viên định hướng cho suốt trình học tập nghiên cứu Đồng thời, cảm ơn hai tạo động lực cho tơi hồn thành Luận án Đà Nẵng, ngày tháng Tác giả Đặng Thị Từ Mỹ ii năm 2022 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU xiv CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĂNG-TEN MẢNG VÀ SIÊU VẬT LIỆU ĐIỆN TỪ 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Lý thuyết chung ăng-ten 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Các tham số ăng-ten 1.3 Siêu vật liệu điện từ 12 1.3.1 Giới thiệu 12 1.3.2 Lý thuyết vật liệu LHMs 12 1.3.3 Vật liệu có số điện môi âm ENG 18 1.3.4 Ứng dụng siêu vật liệu điện từ thiết kế ăng-ten 19 1.4 Ăng-ten lưỡng cực điện từ 20 1.4.1 Giới thiệu 20 1.4.2 Cấu trúc ăng-ten lưỡng cực điện từ 21 1.5 Tổng kết chương 24 CHƯƠNG QUY TRÌNH PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG ĂNGTEN 25 iii 2.1 Giới thiệu chương 25 2.2 Quy trình phân tích thiết kế ăng-ten mảng 25 2.2.1 Quy trình phân tích 25 2.2.2 Quy trình tổng quát thiết kế ăng-ten 28 2.3 Lựa chọn vật liệu điện môi tiếp điện cho ăng-ten 29 2.3.1 Vật liệu sử dụng cho ăng-ten dải sóng Milimét 29 2.3.2 Phương pháp tiếp điện 32 2.3.3 Bộ chia công suất chữ T sử dụng cho mạng tiếp điện ăng-ten mảng 36 2.4 Phương pháp tính tốn, mô ăng-ten 38 2.5 Tổng kết chương 42 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĂNG-TEN MẢNG PHẲNG ĐỘ LỢI LỚN CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 5G 43 3.1 Giới thiệu chương 43 3.2 Thiết kế ăng-ten vi dải đơn sử dụng cấu trúc siêu vật liệu 43 3.2.1 Yêu cầu thiết kế 44 3.2.2 Mơ hình đề xuất 44 3.2.3 Cơ sở lý thuyết 46 3.2.4 Mô tối ưu 49 3.3 Thiết kế ăng-ten mảng chiều phần tử 53 3.3.1 Thiết kế mạng tiếp điện 53 3.3.2 Ăng-ten mảng chiều phần tử 54 3.3.3 Ăng-ten mảng chiều phần tử 55 iv 3.4 So sánh mảng ăng-ten đề xuất với cơng trình cơng bố 56 3.5 Kiểm chứng thực nghiệm 57 3.6 Tổng kết chương 58 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĂNG-TEN MẢNG LƯỠNG CỰC ĐIỆN TỪ ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN MILIMÉT 59 4.1 Giới thiệu chương 59 4.2 Thiết kế ăng-ten lưỡng cực điện từ 60 4.2.1 Yêu cầu thiết kế 60 4.2.2 Mơ hình đề xuất 61 4.2.3 Mô tối ưu 63 4.3 Thiết kế ăng-ten mảng lưỡng cực điện từ 67 4.3.1 Thiết kế mạng tiếp điện phẳng 67 4.3.2 Thiết kế ăng-ten mảng 70 4.4 So sánh mảng ăng-ten đề xuất với cơng trình cơng bố 74 4.5 Tổng kết chương 75 KẾT LUẬN 76 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Thông số thiết kế ăng-ten 44 Bảng 3.2 Kích thước tối ưu ăng-ten vi dải hoạt động tần số 28 GHz (đơn vị mm) 52 Bảng 3.3 So sánh ăng-ten mảng đề xuất số ăng-ten công bố 56 Bảng 4.1 Thông số thiết kế ăng-ten 60 Bảng 4.2 Kích thước tối ưu ăng-ten lưỡng cực điện từ hoạt động tần số 38 GHz (đơn vị mm) 66 Bảng 4.3 So sánh đặc tính xạ ăng-ten ME đề xuất số ăng-ten ME công bố 74 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Ăng-ten thiết bị truyền sóng [93] Hình 1.2 Mơ hình tương đương cho hệ thống ăng-ten hình 1.1 [93] Hình 1.3 Hiện tượng sóng đứng Hình 1.4 Điện trường từ trường trường khu xa Hình 1.5 Hệ thống tọa độ để phân tích ăng-ten [93] Hình 1.6 Giản đồ xạ ăng-ten [93] Hình 1.7 Các búp sóng ăng-ten xạ hướng tính [93] Hình 1.8 Sơ đồ mạch tương đương LC mơ hình: (a) PRH, (b) PLH, (c) CRLH [95] 14 Hình 1.9 Đồ thị tán sắc đường truyền: (a) PRH, (b) PLH (c) CRLH [95] 15 Hình 1.10 Sơ đồ mạch tương đương đồ thị phân tán đường truyền CRLH cân [95] 16 Hình 1.11 Mơ hình vật liệu hấp thụ kết mơ đo đạc [96] 19 Hình 1.12 a) Ăng-ten lưỡng cực điện phẳng, b) Ăng-ten ¼ bước sóng, c) Ăng-ten lưỡng cực điện từ [97] 21 Hình 1.13 Ảnh hưởng chiều dài lưỡng cực điện phẳng L đến tần số cộng hưởng [97] 23 Hình 2.1 Một số dạng cuộn cảm mạch dải 26 Hình 2.2 Một số cấu trúc tụ điện mạch dải 26 Hình 2.3 Một dạng cấu trúc siêu vật liện điện từ 27 Hình 2.4 Lưu đồ thiết kế ăng-ten đơn đề xuất 28 vii Hình 2.5 Cấu trúc EBG dạng hình nấm 30 Hình 2.6 Một số dạng cấu trúc DGS: (a) Xoắn hai đầu, (b) Mũi tên, (c) Khe chữ H, (d) Vòng hở hình vng với khe nối giữa, (e) Quả tạ vịng hở (f) Zíc-zắc 31 Hình 2.7 Cấu trúc đường vi dải 32 Hình 2.8 Cáp đồng trục 34 Hình 2.9 Mơ hình tiếp điện khe 35 Hình 2.10 Các loại chia cơng suất chữ T: (a) Ống dẫn sóng chữ T theo mặt phẳng E, (b) Ống dẫn sóng chữ T theo mặt phẳng H, (c) Bộ chia chữ T vi dải [98] 36 Hình 2.11 Mơ hình đường truyền chia cơng suất chữ T khơng tổn hao [98] 37 Hình 2.12 Các phương pháp phân tích trường điện từ 38 Hình 2.13 Những phần tử hữu hạn điển hình: (a) Một chiều, (b) Hai chiều, (c) Ba chiều 39 Hình 2.14 Cách chia phần tử hữu hạn HFSS: (a) thành tam giác bề mặt, (b) thành tứ diện không gian ba chiều 40 Hình 3.1 Mơ hình ăng-ten vi dải: (a) nhìn từ xuống, (b) nhìn từ mặt bên 45 Hình 3.2 Mơ hình ăng-ten vi dải nhìn từ mặt bên có cổng kích thích 46 Hình 3.3 Hình ảnh mơ 3D hoàn thiện 46 Hình 3.4 Mơ hình mạch kích thước vi phân: (a) Đường truyền siêu vật liệu ENG, (b) Đường truyền siêu vật liệu DNG (𝑍𝐸𝑁𝐺′, 𝑍𝐷𝑁𝐺′, 𝑌′ trở kháng dẫn nạp đơn vị chiều dài) [100] 47 Hình 3.5 Đường cong tán xạ [101] 48 Hình 3.6 Mơ hệ số S11 ăng-ten đơn với giá trị chiều dài a khác đoạn DPS 50 viii Hình 3.7 Mơ hệ số S11 ăng-ten đơn với giá trị chiều rộng wp khác đoạn DPS 50 Hình 3.8 Mơ hệ số S11 ăng-ten đơn với giá trị bán kính cột nối kim loại r khác 50 Hình 3.9 Mơ hệ số S11 ăng-ten đơn với giá trị khe hở g khác đoạn DPS 50 Hình 3.10 Kết mơ phân bố dịng điện ăng-ten đơn tần số 28 GHz 51 Hình 3.11 Kết mơ ăng-ten đơn: (a) Hệ số phản xạ S11; (b) Đồ thị xạ 52 Hình 3.12 Tính tốn lý thuyết kích thước mạng tiếp điện T-Junction 1:2 tần số 28 GHz (các kích thước đơn vị mm) 53 Hình 3.13 Ăng-ten mảng chiều phần tử với mạng tiếp điện T-Junction (các kích thước đơn vị mm) 54 Hình 3.14 Kết mơ ăng-ten mảng phần tử: (a) Hệ số phản xạ S11; (b) Đồ thị xạ ăng-ten mảng phần tử 55 Hình 3.15 Ăng-ten mảng chiều phần tử: (a) Bộ chia công suất T-Junction 1:4; (b) Ăng-ten mảng chiều phần tử 55 Hình 3.16 Kết mơ ăng-ten mảng phần tử: (a) Hệ số phản xạ S11; (b) Đồ thị xạ mảng ăng-ten phần tử 56 Hình 3.17 Mẫu chế tạo ăng-ten mảng: (a) phần tử, (b) phần tử 57 Hình 3.18 Kết đo thực nghiệm hệ số phản xạ S11 Ăng-ten mảng: (a) phần tử, (b) phần tử 58 ix Hình 4.1 Mơ hình ăng-ten lưỡng cực điện từ đề xuất: (a) toàn cảnh, (b) mặt cắt ngang, (c) mặt 62 Hình 4.2 Phân bố dòng điện ăng-ten lưỡng cực điện từ tần số 38 GHz góc pha khác 63 Hình 4.3 Kết mơ S11 ăng-ten ME với giá trị khác nhau: (a) chiều dài ăng-ten Ld, (b) chiều dài khe mở La 64 Hình 4.4 Mô hệ số phản xạ S11 ăng-ten ME đề xuất tối ưu 38 GHz 65 Hình 4.5 Mô đồ thị xạ ăng-ten ME đề xuất tối ưu 38 GHz 65 Hình 4.6 Kết mô độ lợi thực ăng-ten ME đơn 66 Hình 4.7 Mơ hình mạng tiếp điện sử dụng chia cơng suất chữ T: (a) 1:4, (b) 1:8 68 Hình 4.8 Kết mơ tham số tán xạ S chia công suất chữ T băng thông rộng: (a) 1:4, (b) 1:8 69 Hình 4.9 Mơ hình ăng-ten mảng ME chiều: (a) phần tử, (b) phần tử 71 Hình 4.10 Hệ số phản xạ S11 ăng-ten mảng ME: (a) phần tử, (b) phần tử 72 Hình 4.11 Đồ thị xạ ăng-ten mảng ME: (a) phần tử, (b) phần tử 72 Hình 4.12 Độ lợi chuẩn hoá ăng-ten mảng ME: (a) phần tử, (b) phần tử 73 Hình 4.13 Độ lợi thực ăng-ten mảng: (a) phần tử, (b) phần tử 73 x TÀI LIỆU THAM KHẢO Tariq, S., et al A new approach to antenna beamforming for millimeter-wave fifth generation (5G) systems in 2018 Texas Symposium on Wireless and Microwave Circuits and Systems (WMCS) 2018 IEEE Nouri, M., et al., A wideband millimeter‐wave antenna based on quasi‐Yagi antenna with MIMO circular array antenna beamforming for 5G wireless networks Microwave and Optical Technology Letters, 2019 61(7): p 18101814 Zhang, J., et al., 5G millimeter-wave antenna array: Design and challenges IEEE Wireless communications, 2016 24(2): p 106-112 Lin, S.-D., et al., Compact Design of Annular-Microstrip-Fed mmW Antenna Arrays Sensors, 2021 21(11): p 3695 Nouri, M., et al., An optimized small compact rectangular antenna with metamaterial based on fast multi-objective optimization for 5G mobile communication Journal of Computational Electronics, 2021 20(4): p 15321540 Wang, J., et al., A Low-Profile Vertically Polarized Magneto-Electric Monopole Antenna With a 60% Bandwidth for Milimét-Wave Applications IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2020 69(1): p 3-13 Zhang, H., R.W Ziolkowski, and H Xin A compact metamaterial-inspired mmW CPW-fed antenna in 2009 IEEE International Workshop on Antenna Technology 2009 IEEE Garg, R., et al., Microstrip antenna design handbook 2001: Artech house 80 Wang, Z., T Liang, and Y Dong, Metamaterial‐based, compact, wide beam‐ width circularly polarized antenna for 5G indoor application Microwave and Optical Technology Letters, 2021 63(8): p 2171-2178 10 Ahmad, I., et al Low Profile, Compact Size Frequency Reconfigurable Antenna for 5G mm-Wave Wireless Communication in 2020 5th International Conference on Computer and Communication Systems (ICCCS) 2020 IEEE 11 Ali, T., et al A Dual band Metamaterial Antenna for 5G and Higher Satellite band Applications in 2018 4th International Conference for Convergence in Technology (I2CT) 2018 IEEE 12 Pedram, K., et al., Compact and miniaturized metamaterial-based microstrip fractal antenna with reconfigurable qualification AEU-International Journal of Electronics and Communications, 2020 114: p 152959 13 Engheta, N and R.W Ziolkowski, Metamaterials: physics and engineering explorations 2006: John Wiley & Sons 14 Liu, W., Z.N Chen, and X Qing, 60-GHz thin broadband high-gain LTCC metamaterial-mushroom antenna array IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2014 62(9): p 4592-4601 15 Liu, W and Z.N Chen, Broadband Metamaterial‐Mushroom Antenna Array at 60 GHz Bands Substrate‐Integrated Milimét‐Wave Antennas for Next‐ Generation Communication and Radar Systems, 2021: p 93-114 16 Singh, A.K., M.P Abegaonkar, and S.K Koul, High-gain and high-apertureefficiency cavity resonator antenna using metamaterial superstrate IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2017 16: p 2388-2391 81 17 Das, S and S Sahu, Design of high gain, broadband resonant cavity antenna with meta-material inspired superstrate AEU-International Journal of Electronics and Communications, 2019 100: p 39-46 18 Anand, S and P Prashalee, High Gain Compact Multiband Cavity-Backed SIW and Metamaterial Unit Cells with CPW Feed Antenna for S, and K u Band Applications Wireless Personal Communications, 2021 118(2): p 1621-1634 19 Cheng, H., et al., Design of high gain Vivaldi antenna with a compound optical lens inspired by metamaterials International Journal of RF and Microwave Computer‐Aided Engineering, 2021 31(4): p e22570 20 Kumar, A and T Agrawal, High Performance Circularly Polarized MIMO Antenna with Polarization Independent Metamaterial Wireless Personal Communications, 2021 116(4): p 3205-3216 21 Li, H., et al., A Wideband Dual-Polarized Endfire Antenna Array With Overlapped Apertures and Small Clearance for 5G Millimeter-Wave Applications IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2020 69(2): p 815-824 22 Chen, Z., et al., Novel Pattern-Diverse Millimeter-Wave Antenna With Broadband, High-Gain, Enhanced-Coverage for Energy-Efficient Unmanned Aerial Vehicle IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2021 70(5): p 4081-4087 23 Feng, B., et al., High-performance dual circularly-polarized antenna arrays using 3D printing for 5G millimeter-wave communications AEU-International Journal of Electronics and Communications, 2021 130: p 153569 24 Hu, X.M., et al., Broadband high‐gain slot grid array antenna for millimeter wave applications International Journal of RF and Microwave Computer‐Aided Engineering, 2021 31(1): p e22495 82 25 Ma, W., et al., Planar Broadband Higher-Order Mode Millimeter-Wave Microstrip patch Antenna Array with Low Sidelobe Level IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2021 26 Ullah, R., et al., High-Gain Vivaldi Antenna with Wide Bandwidth Characteristics for 5G Mobile and Ku-Band Radar Applications Electronics, 2021 10(6): p 667 27 Zhang, Y., et al., Broadband dual-polarized differential-fed filtering antenna array for 5G millimeter-wave applications IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2021 28 Zhao, W., et al., Broadband and High Gain Dual-Polarized Antenna Array With Shared Vias Feeding Network for 5G Applications IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2021 29 Alibakhshi-Kenari, M and M Naser-Moghadasi, Novel UWB miniaturized integrated antenna based on CRLH metamaterial transmission lines AEUInternational Journal of Electronics and Communications, 2015 69(8): p 11431149 30 Atrash El, M., Abdalla M.A., and Elhennawy H.M., A compact highly efficient Π-section CRLH antenna loaded with textile AMC for wireless body area network applications IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2020 69(2): p 648-657 31 Wang, Z., Y Dong, and T Itoh, Miniaturized wideband CP antenna based on metaresonator and CRLH-TLs for 5G new radio applications IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2020 69(1): p 74-83 32 Ameen, M., A Mishra, and R.K Chaudhary, Compact open-ended SIW antenna based on CRLH-TL and U-shaped slots for Ku-band application AEUInternational Journal of Electronics and Communications, 2021 131: p 153595 83 33 Ameen, M and R.K Chaudhary, Compact radiator antenna: A new approach to enhance the bandwidth using ENG-TL and C-CSRR mushroom metaresonator AEU-International Journal of Electronics and Communications, 2021 134: p 153697 34 Aminu-Baba, M., et al., A compact triband miniaturized MIMO antenna for WLAN applications AEU-International Journal of Electronics and Communications, 2021 136: p 153767 35 Abdalla, M.A., et al., Miniaturized uni-planar CSRR based quad-band antennaanalysis and investigation Analog Integrated Circuits and Signal Processing, 2021: p 1-8 36 Liu, S., Z Wang, and Y Dong, Compact Wideband SRR-Inspired Antennas for 5G Microcell Applications IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2021 37 Kiểm, N.K., Nghiên cứu phát triển ăng-ten mimo cho thiết bị đầu cuối di động hệ 2016, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 38 Sharma, N and S.S Bhatia, Edge-Coupled Parasitic Split Ring Resonator based Metamaterial Inspired Low-Cost Diamond Shaped Fractal Antenna for Multiband Wireless Applications International Journal of Electronics, 2021: p 1-20 39 Kaur, N., J.S Sivia, and M Kumar, SRR and Rectangular Stubs Loaded Novel Fractal Antenna Realization for Multiband Wireless Applications Wireless Personal Communications, 2021: p 1-19 40 Saraswat, R.K and M Kumar, Implementation of hybrid fractal metamaterial inspired frequency band reconfigurable multiband antenna for wireless applications International Journal of RF and Microwave Computer‐Aided Engineering, 2020 30(9): p e22315 84 41 Samantaray, D and S Bhattacharyya, A metasurface based gain enhanced dual band patch antenna using srrs with defected ground structure Radio Science, 2021 56(2): p 2020RS007192 42 Gupta, N., P Bhardwaj, and S Balhara, Designing of Defected Ground Structure Patch Antenna for Vehicular Safety Applications at 5.9 GHz Wireless Personal Communications, 2021 121(1): p 95-106 43 Saraswat, R.K and M Kumar, Design and Implementation of a Multiband Metamaterial-Loaded Reconfigurable Antenna for Wireless Applications International Journal of Antennas and Propagation, 2021 2021 44 Gupta, S., Z Briqech, and A.R Sebak Metamaterial-corrugated fermi tapered slot antenna for mmw applications in 2017 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting 2017 IEEE 45 Guo, Q.-Y and H Wong, Wideband and high-gain Fabry–Pérot cavity antenna with switched beams for millimeter-wave applications IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2019 67(7): p 4339-4347 46 Wang, J., et al., Broadband CPW-fed aperture coupled metasurface antenna IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2019 18(3): p 517-520 47 Rosado-Sanz, J., et al., Broadband modified-circle-shape patch antenna with Haperture feeding for a passive radar array Aerospace Science and Technology, 2021 110: p 106445 48 Abdulhameed, A.A and Z Kubík, Investigation of Broadband Printed Biconical Antenna with Tapered Balun for EMC Measurements Energies, 2021 14(13): p 4013 85 49 Lin, W., et al., Broadband Multimode Antenna for Sub-6 GHz Base Station Applications The Applied Computational Electromagnetics Society Journal (ACES), 2021: p 1260-1264 50 Wang, Y., D Zhang, and Q Wu, A Broadband Balun with Tunable Phase shifting Function for Low Cost Phased Array IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2021 51 Xu, W and Z Fan, Design of a Broadband Low-Profile Dual-Polarized Antenna for 5G Base Station Progress In Electromagnetics Research C, 2021 114: p 129-143 52 Tian, Y., et al., Millimeter-Wave Wideband Circularly Polarized Endfire Planar Magneto-Electric Dipole Antenna Based on Substrate Integrated Waveguide IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2021 53 Cheng, Y and Y Dong, Dual-Broadband Dual-Polarized Shared Aperture Magneto-Electric Dipole Antenna for 5G Applications IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2021 54 Dai, X., A Li, and K.M Luk, A Wideband Compact Magneto-Electric Dipole Antenna Fed by SICL for Millimeter Wave Applications IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2021 55 Mousavirazi, Z., et al Wideband and Low-Loss Magneto-Electric Dipole Antenna Fed by Printed Ridge-Gap Waveguide Technology in 2021 IEEE 19th International Symposium on Antenna Technology and Applied Electromagnetics (ANTEM) 2021 IEEE 56 Trinh-Van, S., et al., A broadband circularly polarized magneto-electric dipole array antenna for 5G millimeter-wave applications Applied Physics Letters, 2021 119(2): p 023503 86 57 Zhang, N., et al., A Wideband Low-Profile Millimeter-Wave Magneto-Electric Dipole-Like Array with Low Transmission Loss Feed Network IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2021 58 Biglarbegian, B., et al Optimized patch array antenna for 60 GHz wireless applications in 2010 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium 2010 IEEE 59 Chen, Q and H Zhang, High-gain circularly polarized Fabry–Pérot patch array antenna with wideband low-radar-cross-section property IEEE Access, 2019 7: p 8885-8889 60 Husna, N., et al High Gain of 2x1 Simulated Circularly Polarized Rectangular Microstrip Patch Array Antenna in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 2020 IOP Publishing 61 Anim, K., J.-N Lee, and Y.-B Jung, High-Gain Millimeter-Wave Patch Array Antenna for Unmanned Aerial Vehicle Application Sensors, 2021 21(11): p 3914 62 Bernal, S., et al A high-gain, broad-wall slotted waveguide antenna array to be used as part of a narrowband high power microwaves system in 2015 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA) 2015 IEEE 63 Tyagi, Y., et al., High‐efficiency broadband slotted waveguide array antenna IET Microwaves, Antennas & Propagation, 2017 11(10): p 1401-1408 64 Chen, Z., et al., High gain, broadband and dual-polarized substrate integrated waveguide cavity-backed slot antenna array for 60 GHz band IEEE Access, 2018 6: p 31012-31022 87 65 Li, X., et al., Broadband and high-gain SIW-fed antenna array for 5G applications IEEE Access, 2018 6: p 56282-56289 66 Boas, E.C.V., R Mittra, and A.C Sodre, A Low-Profile High-Gain Slotted Waveguide Antenna Array With Grooved Structures IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2020 19(12): p 2107-2111 67 Cao, J., et al., W-band high-gain circularly polarized aperture-coupled magneto-electric dipole antenna array with gap waveguide feed network IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2017 16: p 2155-2158 68 Sun, J., A Li, and K.-M Luk, A high-gain millimeter-wave magnetoelectric dipole array with packaged microstrip line feed network IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2020 19(10): p 1669-1673 69 Sun, G.-H and H Wong, Milimét-Wave High-Gain Magneto-Electric Dipole Antenna Array With Pillbox Corporate Feed Network IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2021 69(9): p 5631-5639 70 Shad, S and H Mehrpouyan, 60 GHz waveguide-fed cavity array antenna by multistepped slot aperture IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2020 19(3): p 438-442 71 Yuan, Q., et al., A Compact $ W $-Band Substrate-Integrated Cavity Array Antenna Using High-Order Resonating Modes IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2018 66(12): p 7400-7405 72 Dellaoui, S., et al., Patch array antenna with high gain using EBG superstrate for future 5G cellular networks Procedia Manufacturing, 2018 22: p 463-467 73 Chen, D., W Yang, and W Che, High-gain patch antenna based on cylindrically projected EBG planes IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2018 17(12): p 2374-2378 88 74 Kamaruddin, R., et al., A Study on the EBG and AMC on Radial Line Slot Array Structure at 28 GHz Journal of Telecommunication, Electronic and Computer Engineering (JTEC), 2018 10(2-6): p 129-134 75 Yang, W., et al., High-gain and low-loss milimét-wave LTCC antenna array using artificial magnetic conductor structure IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2014 63(1): p 390-395 76 Ji, Y., et al., Reconfigurable phased-array antenna using continuously tunable substrate integrated waveguide phase shifter IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2019 67(11): p 6894-6908 77 Zhang, J., et al., 3D radiation pattern reconfigurable phased array for transmission angle sensing in 5G mobile communication Sensors, 2018 18(12): p 4204 78 Zhang, J., et al., Radiation-pattern reconfigurable phased array with pin diodes controlled for 5G mobile terminals IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2019 68(3): p 1103-1117 79 Parchin, N.O., et al Reconfigurable phased array 5G smartphone antenna for cognitive cellular networks in 2019 27th Telecommunications Forum (TELFOR) 2019 IEEE 80 He, Y., et al 28/39-GHz dual-band dual-polarized millimeter wave stacked patch antenna array for 5G applications in 2020 International Workshop on Antenna Technology (iWAT) 2020 IEEE 81 Li, Y and Q.-X Chu, Coplanar Dual-Band Base Station Antenna Array Using Concept of Cavity-Backed Antennas IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2021 89 82 Da, Y., et al., Enhanced cross-polarization isolation of loop-dipole antenna array backed by dielectric cavities for 5G base stations Journal of Electromagnetic Waves and Applications, 2021: p 1-17 83 Wang, B., C Liao, and C Du, A Low-profile Broadband Dual-polarized Base Station Antenna Array with Well-suppressed Cross-polarization IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2021 84 Zhou, G.-N., et al., Triband Dual-Polarized Shared-Aperture Antenna for 2G/3G/4G/5G Base Station Applications IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2020 69(1): p 97-108 85 Nabil, M and M.M.A Faisal, Design, Simulation and Analysis of a High Gain Small Size Array Antenna for 5G Wireless Communication Wireless Personal Communications, 2021 116(4): p 2761-2776 86 Palanisamy, S., et al., A Novel Approach of Design and Analysis of a Hexagonal Fractal Antenna Array (HFAA) for Next-Generation Wireless Communication Energies, 2021 14(19): p 6204 87 Huang, J., et al., A quad-port dual-band MIMO antenna array for 5G smartphone applications Electronics, 2021 10(5): p 542 88 Kim, D., et al., Design and fabrication of a dual-polarization waveguide slot array antenna with high isolation and high antenna efficiency for the 60 GHz band IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2014 62(6): p 30193027 89 Zhang, M., J Hirokawa, and M Ando Fabrication of a slotted waveguide array at 94GHz by diffusion bonding of laminated thin plates in 2009 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium 2009 IEEE 90 90 Ando, M., et al., Novel single-layer waveguides for high-efficiency millimeterwave arrays IEEE transactions on microwave theory and techniques, 1998 46(6): p 792-799 91 Phan, H.P., et al Millimeter-wave antenna array on silicon with embedded cavity-backed structure in 2014 16th International Symposium on Antenna Technology and Applied Electromagnetics (ANTEM) 2014 IEEE 92 Feng, Y., et al A 28GHz Millimeter-Wave Antenna Array with SIW Feeding Network in 2019 International Conference on Microwave and Milimét Wave Technology (ICMMT) 2019 IEEE 93 Balanis, C.A., Antenna theory: analysis and design 2015: John wiley & sons 94 Milligan, T.A., Modern antenna design 2005: John Wiley & Sons 95 Caloz, C and T Itoh, Electromagnetic metamaterials: transmission line theory and microwave applications 2005: John Wiley & Sons 96 Landy, N., et al., Perfect metamaterial absorber Physical review letters, 2008 100(20): p 207402 97 Li, M and K.-M Luk, Wideband magnetoelectric dipole antennas, in Handbook of antenna technologies 2016, Springer Singapore p 1969-2019 98 David M Pozar, “Microwave engineering,” John Wiley & Sons, 2009 99 Azhar M and Shabbir A., “5G networks: challenges and techniques for energy efficiency, “Engineering, Technology & Applied Science Research, 8(2), 28642868, 2018 100 Zhao S., Qian Z and Xiao M., "Microwave zeroth-order resonance antenna loaded with a pair of DPS and ENG materials," 2009 International Conference on Wireless Communications & Signal Processing, Nanjing, 2009, pp 1-3, doi: 10.1109/WCSP.2009.5371675 91 101 Park J.H., Ryu Y.H., Lee J.G., and Lee J.H., "A zeroth-order resonator antenna using epsilon negative meta-structured transmission line," 2007 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, Honolulu, HI, 2007, pp 3480-3483, doi: 10.1109/APS.2007.4396287 102 Lai A., Itoh T., and Caloz C "Composite right/left-handed transmission line metamaterials." IEEE microwave magazine 5.3 (2004): 34-50 103 Sanada A., Caloz C., and Itoh T., “Novel zeroth-order resonance in composite right/left- handed transmission line resonators,” Asia-Pacific Microwave Conference, vol.3, pp.1588-1591, 2003 104 Feng Y., Yang B., Ji Y and Zhou J., "A 28GHz Millimeter-Wave Antenna Array with SIW Feeding Network," 2019 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT), Guangzhou, China, 2019, pp 1-3, doi: 10.1109/ICMMT45702.2019.8992115 105 Khan J., Daniyal A.S., and Usman A., "Design of dual band 5G antenna array with SAR analysis for future mobile handsets." Journal of Electrical Engineering & Technology, vol 14, no 2, pp 809-816, 2019 106 Rangan S., Rappaport T., and Erkip E., “Millimeter-wave cellular wireless networks: potentials and challenges,” Proc IEEE, vol 102, no 3, pp 366–385, Mar 2014 107 Alsaif H., “Extreme Wide Band MIMO Antenna System for Fifth Generation Wireless Systems, “Engineering, Technology & Applied Science Research, 10(2), 5492-5495, 2020 108 Roh W., Seol J., Park J., Lee B., Lee J., Kim Y., Cho J., Aryanfar F., and Cheun K., “Millimeter-wave beamforming as an enabling technology for 5G cellular communications: theoretical feasibility and prototype results,” IEEE Commu Mag., vol 52, no 2, pp 106–113, Feb 2014 92 109 Haraz O., Elboushi A., Alshebeili S., and Sebak A., “Dense dielectric patch array antenna with improved radiation characteristics using EBG ground structure and dielectric superstrate for future 5G cellular networks,” IEEE Access, vol 2, pp 909–913, 2014 110 Luk K and Wu B., “The magnetoelectric dipole, a wideband antenna for base stations in mobile communications,” Proc IEEE, vol 100, no 7, pp 2297– 2307, Jul 2012 111 Ge, L., Yang, X., Dong, Z., Zhang, D., and Zeng, X., “Reconfigurable magnetoelectric dipole antennas for base stations in modern wireless communication systems,” Wireless Communications and Mobile Computing, 2018 112 Ng K., Wong H., So K., Chan C., and Luk K., “60 GHz plated through hole printed magneto-electric dipole antenna,” IEEE Trans Antennas Propag., vol 60, no 7, pp 3129–3136, Jul 2012 113 Li M and Luk K., “A wideband circularly polarized antenna for microwave and millimeter-wave applications,” IEEE Trans Antennas Propag., vol 62, no 4, pp 1872–1879, Apr 2014 114 Li M and Luk K., “Wideband magneto-electric dipole antenna for 60-GHz milimét-wave communications,” IEEE Trans Antennas Propag., vol 63, 2015 115 Sun J and Luk K., M K., “Wideband Magneto-Electric Dipole Antennas for Millimeter-Wave Applications with Microstrip Line Feed,” 2018 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP) (pp 1-2), October 2018 116 Clavin A., “A new antenna feed having equal E- and H-plane patterns,” IRE Trans Antennas Propag., vol 2, pp 113–119, 1954 117 Yong, W Y., Emanuelsson, T., and Alayón Glazunov, A “5G Wideband Magneto-Electric Dipole Antenna Fed by a Single-Layer Corporate-Feed 93 Network based on Ridge Gap Waveguide,” European Conference on antennnas and Propagation, EuCAP 2020, Copenhagen, Denmark 94