TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol. 13, No. 3, March 2 015,  pp. 584 ~ 59 DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 13i3.728 2          584     Re cei v ed  No vem ber 2, 20 14; Re vised Janua ry 4, 20 1 5 ; Acce pted Janua ry 2 0 , 20 15   Slots and Notc hes Loaded Microstrip Patch Antenna for  Wireless Communication      Ashish Sing h*, Kamaks h i, Mohd. Aneesh, J.A. An sari  Dep a rtment of Electron ics an d Commu nicati on,  Univ ersit y   of Allah a b ad, Allah a b ad, Indi a   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : ashsin 09@r e diffmail.com       A b st r a ct   In this article, t he the o retica l i n vestig atio ns a r e carrie d  out o n  slots an d n o tches lo ad ed  mi crostri p   patch  ante nna  for d ual- b a n d  op eratio ns. T he  ante nna   p a ra meters  are  calc ulate d  s u ch as  return  l o ss ,   VSW R and rad i atio n pattern. It is observed that anten na  re sonates at thre e distinct mod e s of frequenc i e s   of 1.49 0/1.95 3/2.941  GH z .  T h e ch arac teristic s be havi o rs of t he  prop ose d  a n tenn a ar e c o mp are d  w i th ot he r   coaxi a fe d mic r ostrip patch a n tenn as.  T h e   b andw idth  of th e pr opos ed  ant enn a at  mod e s  T M 01  is 2.01  % (   simulat ed) a n d  3.42 % (t heor etical), T M 02  is 1.10 %( s i mul a ted) an d 3.8 1   % (theor etical)  and T M 03  i s  1 . 01  %( simulat ed)  and 4.8 0  % (th eoretic al). T he theoretic al res u lts are co mp a r ed w i th IE3D simulati on res u lts  as w e ll as repo rted exper i m en tal resu lts an d they are i n  clos e agre e m e n t.    Ke y w ords : du al-b and, slots, notches, recta ngu lar  microstr ip patch a n ten n a     Copy right  ©  2015 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1.   Introduc tion   In the re ce nt developm en t of microstri p   patch ante nna in  wi rel e ss commu n i cation.   These anten nas a r e u s e d  in wide r ra nge of devic es in vario u s applicatio ns such as mo bile   satellite, terre s trial  cell ular,  perso nnel  co mmuni ca tion system  [1 -3] etc.  As  th ese antenn as pla ys  vital role in ef ficient re ce ption an d tran smissi on of th e sig nal in  wi rele ss  co mm unication. Th ese  antenn as b e c ome m o re fruitful wh en  singl e anten n a  can b e  u s ed for both t r an smi ssi on  an d   reception of the sig nal as  well a s  can b e  us e d  for d ual band o p e r ation havin g  more than t w band s of freq uen cie s . Thi s  motivated th e re se arche r   to desi gn mi crost r ip p a tch  antenn a for  d ual  band o peratio n having mult iband of freq u enci e s.   Dual  ban d m i cro s tri p  pat ch anten na  was first re po rted by Wa ng  and L o  [4] i n  198 4 .   Thereafter, p l enty of dual  band mi cro s trip a n t enn a s  have  bee n rep o rte d  [5-17] in  whi c h   maximum re sea r ch pa pe rs  rep o rted  are exp e rim ental and  si mulated  re sults. Only few  resea r chers  provide  theo retical a nalysi s  ba se on   circuit the o ry  con c e p t of  their radiatin g   stru ctures. T he theo retical  analysi s  ba sed on  circ uit theory  con c e p t  us help s  to  comp re hen d on   whi c h p a ra m e ter the  ch aracteri stics b e havior  of a n tenna  dep end s on  su ch  a s  len g th, wid t h,  height of the  sub s trate, di e l ectri c  sub s trate, l ength a nd width  of n o tch a nd sl ot etc. The r e a r some  researchers   that h a ve  repo rted  on  dual  ba nd  mi cro s tri p  p a tch  anten na  havi ng tri p le-ban su ch a s  microstrip  patch antenn a usi n g a spu r-li n e  filter [18], multi-freq uen cy  and broadb and  hybrid  cou p le d [19], GSM/DCS/IMT-200 0 triple -ban built-in a n ten na for  wireless termi nal s [2 0],  broa dba nd tri p le-frequ en cy micro s trip  p a tch  radi at or  combi n ing  [2 1], a folded  p l anar inverte d -f  antenn a for  GSM/DCS/Bl uetooth tri p le -ban d ap plica t i on [22], inte rnal tri p le-ba nd folde d  pla nar  antenn a d e si gn for third g eneration  mo bile h and set s  [23],  de sig n  and  op eratio n of d ual/tripl e - band  asymm e tric m - shap ed micro s trip  patch  ante nna s [24], d ual-b and  min i aturized p a tch   antenn as fo microwave b r east im agin g   [25], the use  of u-slots in t he de sig n  of  dual-and  tripl e - band p a tch  a n tenna s [26],  comp act  UWB pri n ted  slot antenna  with extra Bl uetooth, GS M and   GPS band s [ 27], sta c ked-patch  dual -p olari z ed  ant e nna fo r tripl e -band  han dhe ld termin als [28]   etc. All the s e ab ove  rep o rted  pa per  of trip le  ba n d  havin g d u al ba nd  ope ration  ha o n ly  experim ental  and  simul a te d re sult s. Th ey have  not   explained  the i r theo reti cal  behavio r of t he  antenn a ba se d on circuit th eory co ncept as well as  n o t provided the  comp ari s o n  with theoretical,  experim ental  and sim u late d results.   In this articl e ,  theoretical analysi s  of mi crostri p  pa tch anten na  with thre e sl ots and   notch es fo r d ual ban d /tripl e  band o p e r a t ion is pr esen ted. The theo retical  analysi s  of dual b a n d   antenn a for triple ba nd f r e quen cy o pera t ion is not   re ported  in  pa st. The theo ret i cal  com p a r ison   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Slots and Notche s Lo ade d Microstri p  Patch Antenn a for Wi rele ss…  (Ashi s h Sing h)  585 of pro p o s ed  antenn a with  simila r radia t ing struct u r e s  a s   well a s   the theo retical, experim e n tal   and  sim u late d comp ari s o n  of  re sults for  pr opo sed a n tenn has be en  prese n ted.  Det a il  descri p tion of  antenna a nd  their theo retical anal ysi s  ha s bee n pre s e n ted in next section.       2.   Ante nna De sign  The p r op ose d  anten na  structure i s   sho w n in  Figu re  1. It con s ist s   of re ctang ular patch of   dimen s ion  (L ×W)  with three sl ots S 1 , S 2  and S 3  of dimen s ion s   L S1 ×W s , L S1 ×W an d L S1 ×W respe c tively as  well a s , fo ur n o tch e of equal  dime n s ion  (N L ×N W )  is loa ded  on  both  side  of the  radiatin g e d g e s. Th rect a ngula r  p a tch   is fed via  coa x ial feeding  a t  (X 0 ,Y 0 ) and  it is  sepa rate d   from groun d plane  with su bstrate  ( ε r =2. 65) of thickn e ss  H. Detail  d e sig n  sp ecifi c ation of anten na  is given in Ta ble 1.      L W L s1 L s2 L s3 W s N w L s1 =L s3 =L S N L W a W b W c W d Y X (X 0 ,Y 0 ) S 1 S 2 S 3 R e c t a ngul a r  pa t c h( L W ) C o a x ia l F e d  ( X 0 ,Y 0 ) Di el ec t r i c  s u b s t r at e H e i ght  of   t h e  s u b s t r at ( H ) r   (a)  (b)     Figure 1. Geo m etry of recta ngula r  micro s trip  patch a n tenna (a) top  view, (b)  side  view      (a)     (b)       (c )     Figure 2. Current dist ributi on  of prop ose d  antenn a at (a) TM 01 , (b ) TM 02 ,  and (c) TM 03  mode s                                                                       .   Table 1. De si gn Specifi c ati on  of prop ose d  antenn a structure   Length of the  pat ch ( L )  29  mm  Width of the patch( W ) 28  mm  Dielectric substra t ε r  2.65  Length of the slot s S 1  and S ( L S1 = L S 3 = L S )  24  mm  Length of the slot  S 2 ( L S 2 )  12  mm  Width of the slots( W S ) 1  mm  Width of the notches( N W ) 1  mm  Length of N o tche s( N L )  10  mm  Distance betwee n  slots ( S 1 &S 3 ) a nd notches ( W a )  1.5  mm   Distance betwee n  slot (S 2 ) and n o tches ( W b ) 5.125  mm   Distance betwee n  t w o notches ( W c )  2.375  mm   Distance betw e e n  non radiating edges of patch an d slot  ( S 1  &S 3 ) ( W d 2 mm  Feeding point( X 0 , Y 0 )  (0,  4.5)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 13, No. 3, March 2 015 :  584 – 5 9 4   586 3.   Theore t ical Analy s is   Acco rdi ng  to the  Modal expan sion cavity  modal  the rectan gula r  pa tch is  con s id ered  a s   parall e l comb ination of re si stan ce  R P , capac itance  C P  and  ind u cta n c L P   as  sh ow n  in  F i gu re  3 .   The value s  of  R P L P , and  C P  are given  as [29],    ) ( cos 2 0 2 0 L Y H LW C e p                                                                                                            (1)    p p C L 2 1                                                                                                                                         (2)    p r p C Q R                                                                                                                                                 (3)    fH c Q r r 4                                                                                           (4)    And,     e L c f 2                                                                                                                              (5)   f  is the desig n freque ncy o f  rectan gula r  patch,    L  is the lengt h of the patch W  is the wi dth of the patch H  is hei ght of the sub s trate,   Y 0  is the feeding point on y  axis,  ε r  is the relati ve permittivity of the subst r ate,  c  is the velo ci ty of light,  ε e  is the effective permittivity of the medium [29]    The total inpu t impedan ce  Z p  of rectang ular pat ch is  given as:     p p p p L j C j R Z 1 1 1                                                                                                               (6)      L P C P R P Z P     Figure 3. Equivalent circuit of simple rect angul ar pat ch       Thre e p a rall el sl ots l oad ed o n  the  p a tch i s   co nsi dere d  a s   pa rallel  co mbin ation of   impeda nce  Z S1 Z S2  and  Z S3  as  sho w n in Fig u re  4. The in put  imped an ce  Z S  of the sl o t s is  cal c ulate d  as  [30-33],     Z S =  R S +jX S ,    cos )}] ( 2 ) 2 ( 2 ) ( ){ cos( 2 1 )} ( 2 ) ( ){ sin( 2 1 ) ( .[ 60 s i s i s s s i s i s s S kL C kL C kL In C kL kL S kL S kL kL In C R      (7)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Slots and Notche s Lo ade d Microstri p  Patch Antenn a for Wi rele ss…  (Ashi s h Sing h)  587 )} ] / 2 ( ) 2 ( ) ( 2 ){ sin( )} 2 ( ) ( 2 ){ cos( ) ( 2 [ 30 2 s S s i s i s s i s i s s i s L kW c kL C kL C kL kL S kL S kL kL S X   (8)                                                                                                                                                                                                                        Her e   C  is th e Euler’ co nstant,  ψ   i s  t he in clinatio n  of the  slot from  radi ating  edge,  k  is  th e   prop agatio n consta nt and functio n   S i (x )  and  C i (x are defined a s :     x i dx x x x S 0 ) sin( ) (   dx x x x C i 0 ) cos( ) (     Whe r e   W s  is  width of slot s and  L S  is the  Length of the  slots.    No w, input i m peda nce of  corre s po ndin g   slots  Z S1 Z S2  and  Z S3  can be  cal c ula t ed from  above Equati on (7 ) and (8) by putting the value of  len g th and wi dth  of their corre s po ndin g  slot The total inpu t impedan ce  of slots on th e patch i s  given as:     3 2 1 1 1 1 1 S S S S Z Z Z Z                                          (9)      Z S2 Z S1 Z S3 Z S     Figure 4. Equivalent circuit of slots      Whe n  a fou r  notch es i s  lo aded to the  p a tch  o n  both  side of the  ra diating ed ge s of the   antenn a. Du e to the effe ct of notche s  and  slots,  th ree  cu rre nt flows on th e p a tch of different  length, on e current flows n o rmal to th patch  and  re sonate s  at the  desi gn fre que ncy of the init ial  patch, a nd ot her t w curre n t flows  arou nd the n o tch e s  an d sl ots a s  sho w n in  Fi gure  2.  Figu re 2  (a-c)  sho w s the curre n t distributio n at three  di stinct  reso nan ce f r equ en cie s  a r e 1. 490G Hz,  1.953G Hz a nd 2.9 41G Hz respe c tively. Therefo r e,  this  pertu rb ation mo difie s  the  equiva lent  circuit of the i n itial patch  wi th an additio n a l se rie s  indu ctan ce  L   an d se rie s  capa citan c C  [34]   as sho w n in  Figure 5.          R 2 L 1  L C 1 C Z n     Z n Z P C m L m Z S   Figure 5. Equivalent circuit of notch   Fi gure 6. Equivalent circuit of propo se antenn a     )) / ( 8 .( 8 W L N N H L ,                                                                                                                                                g W L C N N C ) .( 8 ,          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 13, No. 3, March 2 015 :  584 – 5 9 4   588 Whe r 7 10 4 H/m,  C g  is the gap  cap a cita nce [35].    )} 75 . 0 exp( 1 { 09 . 4 1 ) ( 86 . 1 exp( . . 5 . 0 1 W H H N Q H C W g    07 . 0 272 . 0 03 . 0 04598 . 0 4 1 r Q H W Q ) ( 6 . 0 1 ) ( 3 . 0 5 . 1 09 . 2 9 107 . 0 05 . 1 23 . 3 2 H W H W H N H N H W Q W W   55 . 0 ) 5978 . 0 exp( 3 Q   23 . 1 4 Q     Whe r N W  i s  the width of th e notch es a n d   N L  is the le ngth of the no tche s.  The impe dan ce of notch lo aded o n  the a s  sh own in Figure 5 i s  give n as:       2 2 2 1 1 1 L j C j R Z n ,                                                                                                 (10)    The value  of  R 2  re si stan ce  [36] after cutting the  not ch  is calculated  simila rly as  R 1 . Thus  the equivale n t  circuit of propo sed a n ten na ca n be giv en as  sho w in Figure 6, in whi c L m  and   C m  are mutua l  inducta nce   a nd ca pa citan c e [36-37] bet wee n  the two  reso nato r s.       ) 1 ( 2 ] ) 1 ( 4 ) ( [ ) ( k L 2 2 / 1 2 1 2 4 2 2 1 4 2 1 2 c m c c c c k L L k k L L k L L    2 ] ) / 1 1 ( ) [( ) ( 2 / 1 2 1 2 2 1 2 1 2 C C k C C C C C c m   The mutual i m peda nce fro m  Figure 5  ca n be given a s   m m m C j jwL Z 1 ,                                                                                                       (11)    Whe r e,     L L L 1 2 , C C C C 1 1 2 C . , 2 1 1 Q Q k c 1 1 1 1 L C R Q , 2 2 2 2 L C R Q ,     Q 1   and  Q 2  are  quality factor fo r both the reso nators.   Therefore, th e total input impeda nce of  the prop osed  antenn a for F i gure 6 i s   ) . . . . . ( P m P s s m p s m n Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z ,                                                                                (12)    No w usi ng E quation  (12 ) , one can  calculate the to tal  input imped a n ce of the p r opo sed a n ten n a   and va riou antenn a pa ra meters such  as  refle c tio n  co efficient,  voltage sta nding  wave  ratio  (VSWR) an d return loss  (RL) is given a s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Slots and Notche s Lo ade d Microstri p  Patch Antenn a for Wi rele ss…  (Ashi s h Sing h)  589 Reflec tion Coeffic i ent 0 0 Z Z Z Z Whe r Z 0  is t he input impe dan ce of the coaxial fee d  (50  ),     1 1 VSWR   And RL =20 lo g | г     4.   Radiation P a ttern   The  radiatio n  pattern  for th ree  pa rallel  sl ot s a nd ei ght  notch es load ed  single  lay e r p a tch   antenn i s  ca lculate d   by consi deri ng  it  as re ctan gula r  p a tch.  The   norm a lized  p a tterns in  the  E- plane (E θ  in  =0 ˚  plan e) a n d  the H-pla ne ( E in  =90 ˚  plan e )  [34-3 7 ] are  given by:    ) 2 / 0 ( cos sin sin 2 cos sin sin 2 ) sin sin 2 sin( ) cos cos( 0 0 0 0 0 L k W k W k kH r WVe jk E r jk   ) 2 / 0 ( sin cos sin sin 2 cos sin sin 2 ) sin sin 2 sin( ) cos cos( 0 0 0 0 0 L k W k W k kH r WVe jk E r jk   Whe r e,  V is radiating e dge  voltage                   r is  t he dis t ance of an arbitrary point.  2 0 0 k k k r     5. Discus s ion  of  Re sults   Figure 7 sho w s th e variati on of refle c tio n  co efficient  with freq uen cy for variou antenn as  config uratio n s  for si mple rectan gula r  p a tch with out notch es a nd  slots,  only sl ots, only notches,   and with  no tche s and  sl ots (p rop o se d) ante nna.   The charact e risti cs  of variou s a n ten n a   config uratio n s  are  summ a r ize d  in Tabl e 2. From  fig u re it is ob se rved that sim p le re ctang ul ar   patch  anten n a  witho u t not che s  a nd  slo t s is re sonati ng at 3.10 5 G Hz offers a  band  width  o f   131M Hz (3.0 34G Hz-3.19 5 G Hz) this me ets the  fre q u ency  ban d of   S–band  ap pli c ation s . F o r o n ly  notch es  ante nna i s  re so n a ting at two  distin ct  mode s 2.60 5G Hz  and 3.0 75G Hz for l o we r a n d   highe r reson ance freq uen cie s . Thi s  ant enna m eets the requi reme nt S-ban d ap plicatio ns fo an   ISM  band s. For slot s onl antenn a re son a tes  at  1.483G Hz  a n d   1.953 GHz, whi c h meet the  requi rem ent  of L-b and  ap plicatio ns f o GPS and  GS M mobil e  ph one s. Fo r p r o posed mi cro s trip  patch a n tenn a (with  slots  and not che s ) is re so n a tin g  at 1.490G Hz, 1.95 3G Hz and  2.941 GHz,  whi c h covers different app lication s  of L  and S ban ds freque ncy fo r GSM mobil e  phon es, G P and in biom e d ical a pplications for tum o r detection.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 13, No. 3, March 2 015 :  584 – 5 9 4   590     Figure 7. Co mparative plo t  of  simple re ctang ular p a tch (without n o tche s an d sl ots), only  notch es, only  slots an d pro posed pat ch  antenn with notch es  a nd slots      Table 2.   Ch aracteri stics of  Antenna s   A n t e nna  Frequ e nc y   (G Hz Band (G Hz )   Band w i dth(MHz )   Without notches and Slots  (single band)   3.105  3.034-3.1 9 5   131  4.2%   Onl y  N o tches  (dual band )   2.605     3.073   2.404-2.7 1 5   311  12.15%   2.935-3.3 0 7   372  11.91%   O n l y  slots  (dual band )   1.483       1.953   1.416-1.5 1 5   99  6.7%   1.900-2.0 0 2   102  5.22%   With notches and Slots (Propose d )   (triple band)   1.490       1.953       2.941   1.465-1.5 1 5   50  3.7%   1.900-2.0 0 2   102  5.22%   2.875-3.0 1 2   137  4.65%        Figure 8  sho w s th comp arison of th theoreti c al re sults alon with  simulat ed [38]  and   experim ental  [25] re sult s fo r p r op osed  a n tenna.   It is f ound  that the o retical a nd  simulated  re su lts  are in cl ose a g ree m ent wit h  the repo rte d  experim ent al results.   From  Figu re  9, it i s   ob served  that o n  de crea sing  the l ength   L s  of  slots S and S 3   simultan eou s from 24mm  to 12mm, T M 03  and TM 02  reso nating  mode s of th e antenn a shift  towards lo we r re son a n c e side wh ere a s f i ne shifting in  TM 01  mode is obse r ved.   Figure 10 sh ows the varia t ion of reflecti on co e fficient  with frequ en cy for differe nt length  of the  slot S 2 . On i n crea si ng the  le ngth  L s2  of the  sl ot from  12m m to 2 4 mm,  fine vari ation  is  observed  on   first an se cond  ord e r f r e quen cie s   shif t towards hig her  sid e   whe r ea s thi r d o r der  freque ncy  shi ft toward s hi gher  sid e  wit h  high er va riation in  com pari s on  with  first and  se cond   orde r freq uen cie s Figure 11  sh ows the va ri ation of refle c tion  c oeffici ent with freq uen cy for  wi dth of the  slot s  (S 1  S 2  a nd  S 3 ).  On i n cre a si ng  the  width  of the  slots  W s  from  1mm to  2.5m m, third  an d f i rst  orde re son a n ce  freq uen cies  shift toward s lo we reso nan ce  si de  whe r e a s  se co nd o r d e resona nce fre quen cy  shift towa rd s hi ghe side.  T h is is hap pen due  to len g th of  slot S 2  whi c h  is   the half of the slots S 1  and  S 3 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 -3 5 -3 0 -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 Fr e que nc y  ( G H z ) S1 1  ( d B ) W i t hout  N o t c he s  a nd  S l ot s O n ly  N o t c h e s O n ly  S l o t s W i t h   N o t c he s  a nd S l ot s  ( P r opos e d ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Slots and Notche s Lo ade d Microstri p  Patch Antenn a for Wi rele ss…  (Ashi s h Sing h)  591 Figure 12  sh ows the va ri ation of refle c tion  coeffici ent with freq uen cy on va rying the   length of the notch es. On  decrea s in g the notche s  len g th N L  form 10mm to 7mm, it is obse r ve that third an d se con d  ord e r freq uen cie s  shift towa rds hig her  sid e  whe r ea s o n  increa sing  the   length N L  form 10mm  to 1 3 mm, third  a nd  se cond  o r der f r eq uen ci es  shifts towa rd lo we side   and  no variation i s  ob serve d  at first orde r re son a n c e freq uen cy.     Figure 13  sh ows the va ri ation of refle c tion  coeffici ent with freq uen cy on va rying the   width  of the   notch es.  On   increa sing  th e wi dth of  th e not che s   N W   from  1mm  to 5m m, it is   observed  tha t  third,  se con d , and  first o r de re son a n c e f r eq uen ci es  shift to wa rds lo we sid e There i s   sligh t  or  negli g ible  variation s  are ob se rv ed  at  first  order re son a n c e f r eq uen cy in  mo st of  the variatio ns be cau s e fi rst  ord e re so na nce  freq uen cy is  con s ide r  t o  be  re so nan ce frequ en cy  of  the  simpl e   re ctang ular pat ch whi c h shifts  towa rd   lower  resona nce   side as notches and slot are  inco rpo r ate d   into the pat ch wh ere a s seco nd a nd t h ird o r d e re son a n c e fre q uen cie s  are  due   notch es an slots resp ecti vely. Thus, th e variatio ns  o f  the wi dth a n d  len g th of  sl ots a nd  notch es  are  ob serve d  on  se con d   and thi r ord e re sona nce  frequ en cie s . On va riation  of length  an width of  notches the in put  imped an ce  of notche s  Z n  varie s   whe r eas on va riat ion of  width  and  length of slot s the input im peda nc e of sl ots varie s  wh ich affect s th e total input impeda nce Z in  of  prop osed ant enna.   Figure 14  sh ows the radi ation pattern  of si mulate d [38] and t heoretical  re sults fo prop osed a n tenna. F r om F i gure 14  (a)-(c) sho w radi a t ion pattern o f  prop ose d  a n tenna  of E θ  at  TM 01 , TM 02  a nd TM 03  mod e s respe c tively. It is found that simul a ted  and theo retical re sults a r in  clo s e ag ree m ent.          Figurev8. Co mpari s o n  of the theoretical simulate d [38 ]  and experim ental [13] results  Figure 9. Vari ation of reflection coeffici en t with  freque ncy on  varying the le ngth of the sl ots S and S 3             Figure 10. Variation of refle c tion coefficie n with frequ en cy on varying the length of the slot  S 2   Figure 11. Variation of refle c tion coefficie n with frequ en cy on varying the width of th slot s (S 1  S 2  a nd S 3   1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 -3 5 -3 0 -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 Fre que nc y ( G H z ) S1 1  ( d B ) Th e o re t i c a l E x pe ri m e nt a l S imu la t e d 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 -3 5 -3 0 -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 Fre que nc y ( G H z ) S1 1  ( d B ) Ls = 2 4  m m Ls = 2 0  m m Ls = 1 6  m m Ls = 1 2  m m 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 -3 5 -3 0 -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 Fre que nc y ( G H z ) S1 1  ( d B ) L s 2= 12  m m L s 2= 16  m m L s 2= 20  m m L s 2= 24  m m 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 -3 5 -3 0 -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 Fre que nc y ( G H z ) S1 1 ( d B ) W s = 1 .0  m m W s = 1 .5  m m W s = 2 .0  m m W s = 2 .5  m m Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 13, No. 3, March 2 015 :  584 – 5 9 4   592       Figure 12. Variation of refle c tion coefficie n with frequ en cy on varying the length of the  notch es  Figure 13. Variation of refle c tion coefficie n with frequ en cy on varying the width of th notch es N W         (a)     (b)       (c )     Figure 14. Ra diation pattern at (a) 1.49 0  GHz,  (b) 1.9 53 GHz, and  (c) 2.941 G H z for E-pl ane                 1. 4 1. 6 1. 8 2 2. 2 2. 4 2. 6 2. 8 3 3. 2 3. 4 -3 5 -3 0 -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 Fre q u e nc y  ( G H z ) S1 1  ( d B ) N L = 7  mm N L = 8  mm N L = 9  mm NL = 1 0  m m NL = 1 1  m m NL = 1 2  m m NL = 1 3  m m 1 1. 5 2 2. 5 3 -4 0 -3 5 -3 0 -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 Fr e q u e nc y  ( G H z ) S1 1  ( d B ) N W = 1  mm N W = 2  mm N W = 3  mm N W = 4  mm N W = 5  mm 30 210 60 240 90 270 12 0 300 150 33 0 18 0 0 Si m u l a t e d Th e o r e t i c a l -2 5 -2 0 -1 5 - 1 0 - 5 0 De g . dB 30 210 60 240 90 27 0 120 300 150 330 18 0 0 Si m u l a t e d Th e o re t i c a l -2 5 - 2 0 -1 5 - 1 0 -5 0 dB De g . 30 21 0 60 240 90 27 0 120 300 15 0 33 0 18 0 0 Si mu l a t e d   Th e o r e t i c a l -2 5 -2 0 - 15 -1 0 -5 0 dB De g . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Slots and Notche s Lo ade d Microstri p  Patch Antenn a for Wi rele ss…  (Ashi s h Sing h)  593 6.   Conclusion   The theo reti cal investigatio n of pro p o s e d   radi ating structu r e ha b een carried o u along  with their  sim ilar radiation  st ru ctures. It has  been  ob serve d  that  triple ban d can  be obtain ed  by  inco rpo r ating   slots  and  not che s  tog e the r  on  simple  re ctang ular pat ch. Th e p r op ose d  recta n g u lar  patch ante n n a  depen ds o n  notche s  wi dth and l engt h and slot s width and lengt h. The prop o s ed  radiatin g a n tenna  lie s in   L an d S freq uen cy ba nd s. This ante n na  can  be  ut ilized  in va ri ous   wirel e ss com m unication systems such as GSM (mo b ile phon es),  GPS and biomedi cal (tu m or  detectio n ) ap plicatio ns.       Referen ces   [1]  Wu WW, Miller  EF, Pritchard WL, Pick holtz RL. Mobi le sat e llite c o mmun i cation.  Proc. IEEE . 1997; 8 2 :   143 1-14 48.   [2]  Elbert BR. T he Satellite C o m m unic a tion Ap plicati ons H a n dbo ok. Nor w o o d , MA, Artech  Hous e. 199 7.  [3]  Miller B. Satel l i t e free the mob ile p hon e.  IEEE spectrum . 19 98; 35:2 6 -35.    [4]  W ang B, L o  Y. Microstrip a n te nnas for  du al fr equ enc oper a t ion.  IEEE Tran . Antenn a Prop agat.  1 984 ;   32: 938- 93 4.  [5]  Sing h A, Ansa ri JA, Kamaks hi, Ane e sh M,  Sa ye e d  S S, Mishra A. An al ysis of sl ots and  notch es   loa ded patch anten na  for d ual ban o pera t ion.  Mult im edi a, Sign al Proc essin g  an d C o mmunic a ti o n   T e chnolog ies ( I MPACT ) . Allahab ad, 20 13; 1 68-1 71.   [6]  Hua ng CY, L i ng CW , Kuo J S . Dual-b an microstrip  a n te nna  us in g cap a citive l o a d in g.  IEEE Trans.   Antenn as Prop agt. , 2003;1 50:  401-4 04.   [7]  Polivk a  M, Drahovz a l M, Mazan e k M. S y nthesis  of d u a l ba nd br oads id e radi ated mic r ostrip pat c h   anten na o perat ing  w i t h  T M 10  a nd T M 21  modes.  IEEE Antenna Propa gat. So c. Int. Symp . 2 004; 1: 24 5- 248.   [8]  H w an g SH, K w a k  W ,  Moon  JI, Park SO. An inter n a l   Dual ba nd  print ed a n ten na fo r CDMA/PC S   han dsets.  Microw . Opt. T e chnol. Lett ., 2005; 45: 537- 54 0.  [9]  Nings ih Y K, Hadi ne gor o R. Lo w  Mutu al C oup lin g Du alb a nd MIMO Microstrip Ante nna   w i t h  Air G a p   Parasitic.  TELKOMNIKA.  2014; 12(2), 4 05- 410.   [10]  Lau  KL, K ong   KC, Luk  KM.  Dual- b a nd st ac ked fo lde d   pat ch a n ten na.  El ectronic  Lett.   2 007; 43: 789- 790.   [11]  Che n  W - S,  Ku K-Y. Band-r e je cted d e sig n  of  the o pen  slot  a n tenn a for W L AN/W iMAX  op eratio n.  IE EE  T r ans. Antenn as Propa gt. , 2008; 56: 11 63 –  116 9.  [12]  Sung YJ. Simp le tuna bl e dua l - ban d microstri p  patch a n tenn a.  Electronics Lett.  2009; 45:  666- 667.   [13]  Al-Joum a y l y  M A , Agui lar SM Beh d a d  N,  H agn ess SC.  D ual-B and  min i aturize d  p a tch  ante n n a s for   micro w av e bre a st imagi ng.  IEEE Antennas and Wire less Propagation Lett e rs . 2010; 9: 2 68-2 71.   [14]  Sing h P. R e cta ngu lar  Notch  L oad ed  D u a l  Ban d  An nu l a r R i ng  Pa tch An tenn a .   Jo urn a l of Microw aves,  Optoelectro n ic s and Electro m agn etic App lica t ions . 201 4; 13 : 85-96.   [15]  Sing h A, Ans a ri JA, Kamaks hi, An eesh  M, Sa ye ed SS.  Anal ys is of S l ot Lo ade d C o mpact Patc h   Antenn as for Dualb a n d  Operatio n.  Internati ona l Jo urna l of App lied El ectro m agn etics an d   Mechanics . D OI-10.3233/JA E-140 02 0, 201 4.  [16]  Li Y, Xu e Q,  T an HZ , Long Y .  A dual frequ e n c y  mi cr ostrip  anten na us ing  a dou ble si de d  parall e l strip   line peri odic  str u cture.  IEEE Trans., Antenna Propag. , 2012;  60: 301 6-30 19 [17]  Sing h A, Ane e sh M, Kama kshi K, Mishra  A,  Ansari JA. Anal ysis of  F - shape micr o s trip lin e fed   dua lba nd a n te nna for W L AN  app licati ons.  Wireless Netw.  2014; 20: 1 33-1 40.   [18]  Sanch e z Her n and ez D, Rob e r tson I.  T r iple b and micr ostrip patch  a n ten na usin a spur- lin e filter an d a   perturb atio n se gment techn i q ue.  Electron ics  Lett . 1993; 29:  1565- 15 66.   [19]  Ra y KP, Kum a r G. Multi-fre que nc y a nd  b r oad ban h y br id co up led  cir c ular m i crostri p  ant enn as.   Electron ics Let t. , 1997; 33: 43 7-43 8.  [20]  F a y a dh  AR, M a lek MF A, F a d h il A H , W ee  H F . Planar F i ng er-Sha ped  Ant enn a us ed  in  U l tra-W i deb an d   Wireless S y stems.  TELKOMN I KA.  2014; 12( 2), 419-4 28.   [21]  Angu era J, M a rtinez-O rtigos a E, Puente C,  Borja  C, Soler  J.  Broa dba nd  triple-fre qu enc y m i crostri p   patch rad i ator  combin ing a  dual- ban d m odifi ed sier pi n ski fractal an d a mono ba n d  anten na.   Antennas and Propa gation, IEEE Trans.,  2006; 54: 33 67-3 373.   [22]  K w a k  W I l Park,  SO, Kim JS. A F o lde d  Pl anar  Inverted-F  Ant enn a for GSM/DCS/Blu etooth  T r iple-Ban d   Appl icatio n.  IEEE Trans. Antennas a nd Wirel e ss Propa gati o n Letters . 200 6 ;  5: 18-12.  [23]  See CH, Abd- Alham eed R A ,   Ex cell PS, McE w an NJ,  Gardiner JG. Inter nal tr iple-band folded planar   anten na d e sig n  for third ge nerati on mob i l e  han dsets.  Microw aves, Antenn as & Prop agati on, IET 200 8; 2: 718 –  724.   [24]  Peng L,  Ru an CLi,  W u  XH. D e si g n  a nd  oper ation  of d ual/tri p le- ban d as ym metric M-sha p ed micr ostri p   patch ant enn a s Antennas a n d  W i reless Pro pag atio n Letter s , IEEE , 2010;  9: 1069- 10 72.   [25]  Al-Joum a y l y  M udar  A, Agu i l a r SM, Beh dad   N,  Hag ness  S C . Dua l -b and   miniat urize d  p a tch a n ten n a s   for micro w av e breast ima g in g   IEEE Trans. A n tenn as Wirel.  Propag.  Lett . 201 0; 9: 268-2 71.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.