This study presents a novel dual-band microstrip antenna operating at 28/38 GHz, which is designed for fifth generation (5G) and next-generation communications. The objective was to create a high-gain, single-element solution that addresses millimeter-wave (mmWave) challenges, like attenuation and signal loss, offering a more efficient alternative to complex array antennas. The antenna was designed using Rogers RT/duroid 5880 as a substrate, and CST simulations were used to optimize the return loss, gain, and efficiency. Analytical methods and parametric analyses were used to further optimize the design. Additionally, an SMP connector was integrated into the simulated model using Antenna Magus software, followed by further refinement through additional parametric studies. The final compact antenna (33 × 27 × 1.6 mm³) demonstrates excellent performance with simplified fabrication. The antenna achieved bandwidths of 1.12 GHz at 28 GHz and 1.27 GHz at 38 GHz, with remarkably low return loss values of −53.04 dB and −83.65 dB, respectively. The gain values reached 7.82 dBi at 28 GHz and 8.98 dBi at 38 GHz—prototype measurements closely aligned with simulations, confirming reliability. This study introduces a high-performance, single-element antenna that is both simple and complex. The meticulous optimization process, including SMP connector variations, minimized the fabrication sensitivity and improved the overall performance, thereby marking a significant advancement in antenna design.

Teknolojinin hızlı gelişimi ile internet kullanım alışkanlıklarının değişimine bağlı olarak, yeni nesil haberleşme sistemlerinin, daha yüksek frekans bantlarına çıkma ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Bu kapsamda 5G ve ileri haberleşme teknolojileri için 28 / 38 GHz frekans bantlarında çalışan tek elemanlı, çift bantlı, maliyeti düşük, üretim hassasiyeti az olan bir mikroşerit anten tasarımı bu çalışmada sunulmuştur. Anten tasarımı gerçekleştirilirken geri dönüş kaybı düşük, yüksek kazançlı bir anten tasarımı amaçlanmış ve Milimetre Dalgaların (MD) zayıflama ve kırınım gibi dezavantajları en aza indirgenmiştir. Maliyeti düşük FR-4 malzemesi yalıtkan tabaka olarak seçilen anten, rezonans frekans bantları için slot konfigürasyon yöntemi ile CST Studio Suite Programı üzerinde boyutlandırılmıştır. Boyutlandırma işlemi sonrasında her bir ayrıt ayrı ayrı parametrik analizlere tabi tutularak, geri dönüş kaybı, kazanç ve verimlilik parametreleri üzerinden anten optimizasyonu sağlanmıştır. Klasik anten yapısı, üst ve alt boşluklar eklenerek geliştirilmiş ve parametrik analizler sonucu merkez frekanslarında literatür ortalamasının çok üzerinde -54,42 dB ve -60,12 dB gibi S11 değerleri elde edilmiştir. Ayrıca tasarımı gerçekleştirilen anten 28 / 38 GHz’ de sırasıyla 3,72 / 4,94 GHz bant genişliği ve 7,3 dBi / 7,34 dBi yönlülük değerleri sunmaktadır. Bu çalışmada anten tasarımına ek olarak yama üzerindeki belirli boşluk yapılarının, S11 değerleri üzerindeki etkisi de ortaya konulmaktadır.