Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l. 8 ,  No. 6 D ece m ber 201 8 , pp.  5134 ~ 51 43   IS S N:  20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v 8 i 6 . pp 51 34 - 51 43     5134       Journ al h om e page http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   A Minia turized  Patch A ntenn a Designe d and M anufa cture Using Sl ot's Te ch niq ue fo r RFI D UHF  Mobi le App lications       Y ounes   El   Hac himi , Yassin e   Gmih,   El  Mostaf a   M ak r oum,  Ab delm aji d   Farc hi   La bora tor y   of   E ngine er ing, Indu stria l   M ana geme nt  and   Innova ti o n   Univer sit y   Hass an  1st,   Facu lty   o Scie n ce and T ec hn olog ie s,   Morocc o       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Ja n   4 , 201 8   Re vised  Ju 19 ,  201 8   Accepte J ul   22 , 2 01 8       In  thi rese arc h   work,  novel   compac ant en na  with  rec t ang ula slots  is  pre sente for  r a dio  fre quen c y   id ent ifica ti on  (RFI D)  handl ed  app l ic a ti ons  in  the   ult r ahi gh  fre quency   (UH F)  band  tha ca be  m anuf ac ture an int egr a te d   int RF ID  readers  without   d iffi cu lt .   p ro toty pe  d emons tra ti ng  the  afo rement ion ed   feature was  construc t ed  and   m ea sured.  Th proposed   ant enn is  f ed  b y   50 -   coa x ial  c abl e   and  pr in te on  1 . 6m thi ck   FR 4   subs tra te   which  has  sm al size   and  occ upi es  volume  of  68×66  ×1. 6m m 3 .     The   p at ch ,   th f ee d - l ine   and  gro und  pla n ar m ade   of   PEC  (Per fec t   Elec tr i c   Conduct or)  with   thi ckne ss   of  0 . 035  m m .   Mea sured  result indi c at that  the  proposed  ant en na  has  good  impedanc m a tching  cha r acte ris ti r angi n g   from   889  to  939 MH z,   which  cov ers  the   US A RFI D - band  ( 902 928MH z),   the  Chine se  RF ID - o per ating - band  ( 920 924. 5MH z),   and   th Kore a   and  Jap an  RF ID - band  (917 923. 5MH z).   Th ese   resul ts we re ac hi eve b y   the i nserti on  o f   slots  in  th com pac stru ct ur of   the   ant enn a.  Th elec tromagneti sim ula tors  HF S (High  Freque nc y   stru ct ur e   sim ula tor)  and  CS (Com pute Sim ula ti on   Te chno log y m i cro wave   stud io   were   used  for   the   d esign,   m odel ing  and  sim ula ti on  of  th antenna .   Th f ocus  of  the  stud y   of   our  an te nna   was  on  the  par amete rs  of  ret urn  loss,  ba ndwidth,   Voltage  Standi ng  W ave   Rat io   (VS W R),   input   i m peda nce a nd  g ai n.   Ke yw or d:   Ba ndwidt h   Com pact anten na   Gain   Inp ut I m ped an ce   R e turn loss     RFIDU HF rea de r   S lots   VSW R   Copyright   ©   201 8 Instit ute of   Ad v ance Engi ne eri ng  and  Sc ie n ce   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   You nes  El  Hac him i,   Lab or at ory   of   En gin eeri ng, I ndus tria l M a na gem ent an d I nnovat io n ,   Faculty  of S ci e nces a nd Tec hnol og ie s , S et ta t -   Mo ro cc o ,  Unive rsity  H assa n 1 st ,   Road  of Casa bl anca,  Ma il   Bo x: 57 7,   Km  3 , Set ta t -   Mor occ o.   Em a il : el hach im i.y ou nes 1@ gm ai l.co m       1.   INTROD U CTION   The  ra dio   fr e qu e ncy  i den ti f ic at ion   te ch no log (RFID)   i the  c urre nt  do m inati ng   te chnolo gy  i wireless  c ommun ic at io bec a us it   pro vid es   m uch   m or flexible  way  of  non - c onta ct   com m un ic at ion .   As  of   la te RFID   syst e m hav bee receivin an  i ncr easi ng   am ou nt  of   inte rest  [1 ] - [ 2]  both  from   the  sci entifi a nd   industrial   com m un it ie s.  These  syst e m are  fou nd e on  sa ving  an extra ct ing   wireless  data  that  con c ern   th e   obj ect   to   ide ntify.  T he  inte rchang e   of  data  a nd  inf orm ation  is  done   by  us i ng  ra diofr e que ncy  el ect ro m agn et ic   fiel ds A RFI syst e m   gen e rall con ta ins  a   read er ta g,  an a d at proc essing  syst em Figure  e xh i bits  the  functi onin of  the  RFI syst e m   [3 ] T he  e nergy  is  tra nsm itted  by  the  r eader  (f it te w it an  a nten na)  to  the  RFID   Tag  by   t he  way  of   r adio - f reque ncy  waves.  T his  energy  is  use to  act ivate   th ta by  se nding   a inf or m at ion   re qu e st  to  w hich   the  ta locat e withi it m a gn et ic   fiel res ponds  [ 4],  [ 5].  The  r eade is  usual ly   connecte t ho st  data  proces sin syst e m   that  e m bo dies  the  inf orm at ion   of   the   identified  it em   and  com m un ic at es w it h othe rem ote d at proce s sing sy ste m s [ 6].   In   ref e ren ce  t the  ISO  (Inter national  Sta ndard iz at io O rganizat ion)  sta ndar d,   the  RF I f reque ncy   bands   are  t he  LF  ( Lo F re quency at   125  kH z   [ 7],  the   H ( High  F re quency)  ba nd  at   13.56MHz   [ 8],   the  UHF   band  f ro m   860  to  960MHz [ 9],  an 2.4 5GHz  [ 10 ]   an d   5. 8GHz  ba nds  [ 11 ] [ 12] Be cause  of  the  ad va ntages   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om Eng   IS S N:  20 88 - 8708     A Miniat ur ize d Patc A nten na  Desig ne d and M anuf acture d Usin g Slot ' s   Tech nique    ( Youn es  El  Ha c himi )   5135   of   l onger   rea di ng   distance,  f ast   read in s pe ed  an la r ge  inf or m at ion   stora ge  ca pab il it y,  [13],  U HF - RFID  sys tem   has  been   acq uiri ng  an  incre asi ng  po pu la rity   for  m any  ind us tria ser vices  su c as  in ven t ory   m anag em ent,  trackin g,   s upply  chai n,   and   bio e ngin eerin ap plica ti on s.  Howe ver   a nd   des pite  the   aforem entione ISO  sta nd a rd,  li censed   UHF   RFID   operati ng  f reque ncy  b a nd a re  al locat ed  withi the  860  t 960  MHz  ba nd dep e n ding  on  the  geo gra ph i cal   reg io n,   as  f or   exam ple,  ETSI  ba nd  (86 5 - 868  MHz in  Euro pe,  FCC   band  ( 902 - 928  MHz in  N or t an S ou t Am erica,  920.5 - 924.5M Hz  in  Chin a,  a nd   917 - 92 3.5 MHz  in   Korea a nd also  Jap a n   [14].   The  RF ID  rea der   a nten na  is   one  of  the   es sentia co ns ti tuent  el em ents  of   a RF I sy stem   and   it capaci ty   will   sp eci fy  the  perf or m ance  of  en ti re  syst e m   [1 5].  T he  pe rfo r m ance  of  su c syst e m is  directl li nk ed   to  t he  ta rg et   a pp li cat ion ' ty pe  an to  th e   ante nna' char act e risti cs  (sh a pe,  dim ension s,  ty pe  of  m et al l iz at ion et c.).   Eac of   t hese  c har act eri sti cs  dep e nds  on   pa ram et ers  li ke  resona nt  f reque ncy,  ba ndwi dth,   gain,   a nd  direc ti vity The  dim ensio ning  of  th RFID   a nten na   sh ould  ta ke  into  acc ount  th i ntend e usa ge  an the  desire re so na nt  f reque ncy  [7 ] H ow ever,  the  nee ds  for  sm a ll   a nten na  pro vid i ng   s uffici ent  ov e rall   perform ance  is   gr owin due  to  the  increasi ng  dem and   for  s m al l   co m pact  wireless  de vic es  with  high  da ta   rate  trans fer  ca pa bi li ti es, low - pr ic e an d no det rim ental  eff ect on hum an  heal th.   The  m ic ro - stri patch   ante nna,   bei ng  one   of  t he  m os sign ific a nt  devel op m ents  in  anten na  a nd   el ect ro m agn et ic   histo ry,  c ons ti tutes  via ble  so l ution  to   th nee for  i nc reasin gly  com pact  a nten na.   It  has   at tract ed  co ns i der a ble  interes du t their  l ow   fa br ic at io cost,  lo prof i le ease  of  fa br ic at ion li ght  w ei gh t,   and   c om patibilit with  pr inted  ci rcu it [16],   [1 7].  D ue  to  these  ad van ta ge s,  m ic ro - strip   patch  anten na' us es   include   portab le   de vices  s uc as   m ob il phones la pt op s   et [ 18 ] .   T he  reducti on  in   si ze  that  the se  de vices  hav know in  the  pa st  dec ade  is  dr i ving  the  fo c us   on   s m al le m or com pact  m ic ro - strip  patc ant enn a s,  placi ng this iss ue  at  the  frontl ine  of interest   f or v a rio us   rese arch e rs [19] .   Ma ny  m et ho ds  of   m iniat ur iz at ion   ha ve  bee e m plo ye su c as  short - ci rc uiti ng   betwee the  patch   and   the g r ound   plane   [ 20 ] the   aug m entat ion   of   the  relat ive d ie le ct ric  con st ant  of   the  s ubstrat [ 21] the  use   of   fr act al   struct ure  [22],  the  use   of   m et a m at e rial s   [23]  and  rem od el ing   or  introd ucin of   slots  in  the   patch   (D MS or  the  gro und  plane  ( DGS)  (S lots  te chn i qu e [ 24] In   t his  w ork,   w us e the  slot  te chn iq ue.   It  c on sist s   of   t he  c reati on  of  va rio us   res on a nt  str uctu re into  a a nten na  th rou gh  cut ti ng   sl ots  of  diff e r ent  ge om etr ic al   sh a pes.   T his  te chn i qu al l ow s   to  m iniat ur iz the  ante nn a nd  to  im pr ove  hi band width.  Seve ral  stud ie s   ha ve   recently   exp l ored  dif fer e nt  ge om et ric  design   con fi gurati ons   fo the  pur pos of   ba ndwidt en han cem ent  and  siz e reducti on  [25 ] - [ 26] .           Figure  1. Pr i nc iple o a RF I syst em  o perat ion   [ 3 ]       In  this pa per,  a   com pact  an l ow - pr of il e n e patch   ante nna  str uctur e  w it rectan gu la slots fo RF I D   UHF  rea der   i propose d.   T he  m ai pu r po se  of  this  w ork  is  to  desi gn   m iniat ur anten na  with  go od   char act e risti cs.  The  com pactn ess  was  ac hiev ed  by  usi ng  the   slots  te chn i que.  The  a nten na ’s  desi gn  w as  s ta rted   with the use of  a r ect an gu la r s lot i the p at c h t achieve a da ptati on . T he n,  t im pr ov rad i at ion  ch a racter ist ic s   su c as  ret urn  loss,  band widt h,   a nd  gai n,   w ha ve  integ rat ed  s ub se quent  geo m et rical   sl ots  to  the   patc h.   T he   anten na  is  co nst it uted  by  f eed  li ne  a nd   a   patch  th at   co m pr ise nu m ero us   ge om et ric al   slots.  para m et ric  stud was  em plo ye to  opti m iz the  fin al   de sign.  The  obta i ned   resu lt of  the   pro po se a nten na  we re  ta lked  ov e r. The  last   par of the  pa pe r pr ese nts a c om par ison bet ween o ur a nten na  a nd o t her struct ur es .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   5134   -   5143   5136   2.   AN TE NNA D ESIGN   The  str uctur of   the  propose anten na  an it var ious  para m et ers  are  descr ibe in  Fig ur 2.   It  ha s   dim ension of  68 × 66 × 1.6  m m 3   with  com p act   siz and   operates  in  UHB   band.   It  is  s upplied  by  50  O hm  m ic ro - strip  li ne   with  le ngth   of   L 25  m m   and   wi dth   of  Wf 4.2  m m .   The  ra diati ng   el e m ent  and   th feed - li ne  are  P ECs  ( Perf ect   Ele ct ri Cond ucto r)   0.0 35  m m   thick.   ph otog raph  of   t he  fa b ricat ed  a nten na  is  s how in  Fig ur 8 T he  ante nn wa m anu fact ur e dem plo yi ng   an   FR4  s ub st rate  with  relat iv per m it t ivit of   4. 4,   loss  ta ngent  of  0.025,  a nd  th ic kn ess  of  h= 1.6  m m The  anten na  is  co nst it uted  by  fe ed - li ne patc that   c om pr ise se ve ral  ra diati ng  slots  of  dif fere nt  s hap e a nd  a   gr ound  plane.  Dim ension of  the   patch,  slots ,   gro und  pla ne  and   s ubstrat ar reg r oupe in   the  Table  I.   T he  desi gn   proc ess  can  be  di vid ed  int three  ste ps  with d if fer e nt an te nna co nfig ur at io ns  which   are il lustrate in  Fig ure  3   as A nt 1, A nt 2  a nd  Ant 3(t he  pro posed   anten na),  res pe ct ively All  Th ese  anten nas  a re  pri nte on  F R4  substr at es  with  the  sam vo l um and   wi th  the   sam e   gr ou nd   plane.   For  the   purpose  of   r each  the  e xact  resona nt  fr e quency  a nd   t ri se  the  ret urn   loss,   si m ulati on s w e re carrie d o ut i n 3 iterat io ns ,  re flect ing  t he gr adu al  i ns erti on of slots  in  t he a nten na.   In  A nt  1,   t he  a nten na  desig sta rts  with   re ct angular  sl ot  t hat  wa intr od uced  in  t he  pat ch  to   ac hieve  adap ta ti on,  bu t   the  i m ped anc m at ching   wa poor   a nd  the   anten na  was  no ad apte to   the  desire re so na nt  fr e qu e ncy.  I An 2,  we  have  m od ifie the   sh ape  of   the  r ect angular  slot   to  H - s ha ped   s lot  to  at ta in  the  exact   resona nt  f requ ency.  It  e xhibit ed  good  im ped ance   m at chi ng  cha racteri st ic ref le ct io c oeffici ent  le ss  than  10  dB w it a retu r loss of  - 21   dB  at 91 MHz  and  a ban dw i dt of 53 MHz f r om  8 90  to  84 MHz. Howeve r,  the   return  lo ss  m us be  im pr ov e d.  The refor e in  An 3,   our  pro po s ed  a nten na,  sever al   sl ots  ha ve  bee em bed de to  the  patch  a nd   ge om et ri cal   m od ific at i on   of   the  wi dt of   the  fee d - li ne  has  bee done  to  boos the  char act e risti cs  of   the  a nten na   and   i orde to  obta in  good  ada ptati on.  As  res ult,  th return  los S 11   has   been inc rease d.    An  im ped ance   ba ndwidt of  43  M Hz  ra ng ing   from   894  to  93 M Hz  was  ac hieve in  the   cent e r   fr e qu e ncy  of   916.6MHz  with  su it able  re flect ion   coe ff i ci ent  of   - 45.69  dB.  T hese  r eflect ion   coe ffi ci ents  si m ulati on   ch aracte risti cs  of  the  th ree  ste ps   we re  a naly zed  us in th el ect ro m agn et ic   si m ulator  CS Mi cro wa ve  St ud i o.   I orde to  validat thes resu lt s,  we  c arr ie ou the  s tud with  an ot her   sim ulator  ( HF S S) .   Fig ure  3   s hows  the r et urn  loss  o the evoluti on o f our str uctur e . Th e ret urn  loss  is im pr oved; it  ch ang es from   - 13.74  dB  at   983MHz  to  - 45. 69  dB  at   91 6MHz  by  usi ng  CST  an f ro m   - 13.5   dB  at   1G Hz  to    28. 89   dB  at   920MHz  b y  u s ing   HFSS.             (a)                          (b)     Figure  2 The   pro po se a nten na  c onfigu rati on: (a to p view   and ( b) bott om view       Table  1.   Dim e ns io ns   of the  prop os ed  an te nna   Para m eters   L   W   Lp   Wp   Lf   Wf   Di m en sio n s ( m m )   68   66   58   42   25   4 .2   Para m eters   Lg   Wg   U1   U2   U3   U4   Di m en sio n s ( m m )   66   1   24   43   7 .5   9     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om Eng   IS S N:  20 88 - 8708     A Miniat ur ize d Patc A nten na  Desig ne d and M anuf acture d Usin g Slot ' s   Tech nique    ( Youn es  El  Ha c himi )   5137       Figure  3 .  Sim ulate retu r los s for   A nt 1,  Ant 2 a nd Ant  3 f or both  sim ulato r  (HFS S a nd  CST)       3.   PARA METR IC  ST U DY   T unde rsta nd   the  eff ect of  va rio us   pa ram eter on  the  pro pose anten na  pe rfor m ance,  par am et ric   stud is  being   e m plo ye to  optim iz the  final   design T he  rad ia ti ng  e leme nt  has  two  ke par am et ers:   “U1 ,   the  widt of   t he   H - s ha ped  slo t' rectang le   w hich  ca fi ne - t un t he  op e r at ing   fr e quen cy   and   Wf”,  the   width  of  the  fee d - li ne   w hich  i nf l ue nces  t he  ref le c ti on   c oeffici ent   an ca im pr ove  it Eac phy sic al   at tribu te   of  the  anten na  is i nd e pende ntly  v ari ed,   with all   othe r param et ers  bein g kep unc hange d.       3.1.  Th e Ef fec t of   U 1,   th e  W idth Of  th e  H - Shaped  Slot’s  Rectan gle,  on  th Return L oss   The  widt of  the  H - s hap e slot' rectang l (U1 is  op ti m iz ed  because   it   aff ect the   res on a nce   fr e qu e ncy.  T he   first  ste i ou desi gn   is  t c hoos t he  ap pr opriat widt U1   t sta rt w it h.  W he U1  in creases  from   18   t 26  m m the  res onance   f re qu e nc will   be  sh if te do wn  to   a   lowe fr e quen cy   and  the   re flect io coeffic ie nt  S 11  im pr oves.  A sho wn  in  Fig ure  4,  the  bet te res ult  was   ob s er ved  w he the  value   of  U1  was   24 m m . Th e c orrespo nd i ng   f re qu e ncy  value   was 916. M H z.           Figure  4 .  Sim ulate retu r los s   of the  pr opose a nten na wit h vari ou s  U1       3.2.  Th e Ef fec t of   th e  Feed - li ne Widt h W f on the  Re tu rn  Loss   Af te r   ch oosin the v al ue  of  U 1,   t he  width  of the  H - s hap e s lot' rectang le , it  is  now  feasib le   to  stu dy   the  eff ect   of   Wf,  the  fe ed - li ne' width,  on  the  ref le ct io coeffic ie nt.  Fi g ure  dem on s trat es  the  infl ue nce  of   Wf   on   t he  ret urn  loss It  ca be  cl early   obser ve f ro m   t he  sim ulate resu lt that  the   i m ped ance  m at chin i m pr oves  a nd  t he  resona nce  f reque ncy  was   sh ifte sli ghtl to  highe fr e qu e ncy  with  i nc reasin th width   of   the  fee d - li ne  from   to  4. m m Starti ng   fr om   W f= 4.6  m m the  retu r los decr ease T he refor e widt of  4.2   m m  is sele ct ed  as the  opti m u m  v al ue  of  Wf   with a  retu rn lo ss of  - 45 at t he reso na nt freq ue ncy of  916 M Hz.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   5134   -   5143   5138       Figure  5 .  Sim ulate retu r los s   of the  pr opose a nten na wit h vari ou s   Wf       4.   RESU LT S  AND DI SCUS S ION   The  go al   of   t his  stud i to  de sign   ne ant enn with  c ompact   an lo pro file   struct ur e   for  ty pical   UHF - RF ID   ba nd with  good   ret urn  loss  by  us in the  slots  te chn iq ue.  The  pro po se antenn sim ulati on s   wer e   exac uted   util iz ing   CST   Mi c ro wa ve  St ud i a nd  HF S el ect ro m agnet ic   si m ulat or s.   The   fir st  one   e m plo ys   the  Finit In te gr at io Me t hod  (F IM ) The   seco nd  one  is   base on  the   Finit Ele m ent   Me thod  (F E M).  T   validat the  co ncep propose ab ove,  an  a nten na  operati ng   at   0.9 18  MHz  is  fabric at ed  on  1.6  m m   FR su bst rate  as  show i Fi gur 6 .     4.1.   Ret u rn L os s   Fig ure  6   sho w sim ulate an m easur e return  l os S11   a functi on  of  fr e que ncy.  W noti ce  that  the  si m ulate r et urn  loss  r eac hes  val ue  of  - 45. 69  dB  at   916.6  M Hz  wit ba ndwi dth  of   43   M Hz  ra ng i ng   from   89 t 93 MHz  i CST w hile  in  H FS S,  it   reac hes  value  of   - 28.89  dB  with  ba ndwidt of   42  MHz   from   89 to 94 MHz   in   the  c enter f re quenc of  92 MHz .   The   m easur ed   retu rn  loss   at ta ins  a v al ue   of  - 17. 06   dB  at   918MHz   with  band width   of  40  MHz   exten ding  fro m   88 to  939  MHz  co ver in ty pical   UH RFI D   bands  ( USA  B a nd  ( 902 928M Hz) ,   the  C hi nese  a nd  T haila nd  ba nd  (92 0 92 5MHz ),   a nd  the   K orea  a nd  Ja pa n   band ( 917 92 3.5MHz )). T hes e v al ue s ar e  les s tha - 10  dB,  t his r e flect s the   anten na  a da ptati on .   Accor ding  to  t his  res ult,  m ea su re a nd   sim ulate ret urn  losses  a re  in  good  a gr eem ent.  The  sli ght  diff e re nces  bet ween   t hem   ar du to  t he  eff ect   of  SM (Su bMiniat ur ver si on   A co nn ect or   s ol der in g,   su bst rate  loss e s,  an m easur e m ent  ci rcu m st ances.  The   m e asur e res ult  justi fies  a nd  va li dates  the  sim ulate on e s a nd the at ta ined  im ped an ce ba ndwidt h o the  prop os e d anten na  is  40  MHz ( 889 t o 9 39 MHz ).           Figure  6 .  Sim ulate an m easur e d retu rn los s of the  pr opose a nten na   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om Eng   IS S N:  20 88 - 8708     A Miniat ur ize d Patc A nten na  Desig ne d and M anuf acture d Usin g Slot ' s   Tech nique    ( Youn es  El  Ha c himi )   5139     4.2.   Vo l tage  Stand ing W ave  Rati o (V S WR ) an d In p ut  Impe da nce   (Z in)   To  st ud how   well   the  a ntenn a   is  im ped ance  m at ched   to  t he  ra dio   or   t ran sm issi on   li ne  it   i s   connecte to,   a im po rtant  pa ram et er  has  be en  sim ulate d:  the  Vo lt age   Sta nd i ng  W a ve  R at io  ( VSW R ).  It  is  m easur e of ho ef fici ently  r adio - f reque ncy p owe is t ran s m itted f r om  a  powe source , t hroug a trans m issi on  li ne,   i nto   l oa d.   Fi g ure  sho ws  the  sim ulate V S W of   our  a nten na.   It  is  le ss  than  ( VSW R   2)  over  t he   fr e qu e ncy  rang of  892 - 93 MHz    a nd  reac hes  a   va lue  of  1.01  at   916.6   MHz    i CS T,  wh il in   HF S S,  it   ca be  obser ve th at   the  fr e qu e nc band   ra nges  from   89 to   941  MHz   an r eaches  a   value   of  1.07  at   920  MH z   wh ic dem on st rates  that  the  a nten na  is  ada pt ed.   Anothe pa ram et er  can  prov t he  ada pta ti on   of  the  a nt enn a:   the  input  im pe dan ce It  is  cl early   seen  from   Fig ure  that  i is  equ al   to  Zin  ( 49.59+  0. 31j)  Ω  at   916.6  MHz   resona nt freq ue ncy in C ST a nd equal t o Zi n = ( 47. 23 +  2.1 2j)  Ω  at 9 20 M Hz  in  HFSS .           Figure  7 .  Sim ulate V oltage  Stand i ng  W a ve  Rat io           Figure   8 .  Sim ulate input i m ped ance  of t he p rop os ed  an te nna (a) in C ST a nd  (b)  in  HFSS       4.3.   Radiat i on  Pa t tern   The  ra diati on   patte rn   descr i be how  the  a ntenn rad ia te e nergy  out  over   long  distances   in  diff e re nt   sp at ia directi ons.  Fi g ure  re pr ese nts  2D  ra diati on   pa tt ern   in  CST  and   H FSS  in  the  tw plans  (φ=0 and   (φ=9 0)   of  the   pr op os e ant enn at   the  s ever al   ty pical   fr eq ue ncies  (90 5MHz -   915M Hz -   92 0MHz ).   I is   bid irect io nal in  the tw o plan for  the  th ree fr equ e ncy.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   5134   -   5143   5140     905MHz         915MHz         920MHz                                       (a)                                                                              ( b)     Figure  9 .  G ai n patt ern s  at di ffe ren res on a nt  fr e qu e ncies  (905 - 915 - 920 M Hz) i n b oth  E -   and H - planes ( a) in  CST an d ( b)   H FSSS       In   order   to  c om ple te   the  stud of   the  pro pose anten na,   cal culat ion   of  the  gai va riat ion   over  t he   op e rati ng  f requen cy   band  is  perform ed  through  the  far   fiel by  us in the  two  sim ulators The  gr a ph  res ults  i Fig ure  10  sho that  the   pro po s ed  a nten na  pro vid es  pea ga in  fluctuat ed  betwee dB  an 1.7 dB   from   894  to  937  M HZ  in  CS T,  w hile,  in  H FSS  i t’s  ar ound  1.5 dB  an 2.1  dB   from   89 to  940  MHz T he   values   of   1.7 dB  a nd  2.06  dB   we re  ob se r ved  at   915M Hz  i CST  an HFS res pecti vely .   This  res ult  re m ai ns   acce ptable  for t he  ef fecti ve fu nctioni ng of t he  an te nna.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om Eng   IS S N:  20 88 - 8708     A Miniat ur ize d Patc A nten na  Desig ne d and M anuf acture d Usin g Slot ' s   Tech nique    ( Youn es  El  Ha c himi )   5141       Figure  10 . Pea k gain  of the  pr opos e  an te nn a       4. 4 .   C ompari s on   In  ord er  t e m ph asi ze  the  i m po rtance   of   m iniat ur iz at ion c om par ison  be twee th pro pose anten na  with  so m oth er  de sign e ante nnas  in  te r m of   anten na  siz e,  return  loss  f reque ncy  band and  corres pondin g gain a re e xhibi te in  Table  2,  resp ect ively .         T ab le   2.  C om par iso n betwee n t he pr opos e a nten na  a nd an t enn a s in  [ 23 - 25   An ten n as   Di m en sio n s ( m m 3 )   Retu rn lo ss  ( d B)   Frequ en cy  and  Ba n d wid th  ( MHz)   Gain  ( d Bi)   [ 2 7 ]   1 0 7 ×5 7 × 1 2 .8   - 1 7 .8   916 - 9 3 0  ( 1 4 MHz)   1 .8 (92 5 MHz)   [ 2 8 ]   8 7 ×8 7 ×4 .5 7 2   - 19   888 9 2 3  ( 3 5 MHz)   4 .55  ( 9 1 1   Hz)   [ 2 9 ]   8 1 ×5 8 ×1 .6   - 16   905 9 3 0  ( 2 5 MHz)   2 .96  ( 9 1 5 MHz)   Prop o sed  anten n a   6 8 ×6 6 ×1 .6   - 17   889 - 9 3 9  ( 4 0 MHz)   1 .73  ( 9 1 5 MHz)       The   com par at ive  ta ble  sh ows   that  the  di m e ns io ns   of  the  pro posed  slott e anten na  are  sm a ll er  than  the  oth e ones  wh ic m ean  that  ou a nten na  has  the  la rgest   com pactness  with  res pect  to   conven ti on al   RFID  UHF  a nten na  dim ension I f act the  res ults  sh ows   that  t h return   loss   is  a l m os si m il ar  t th oth e a ntenn a s .   Our  anten na  al so   offe rs  the  be tt er  i m ped anc bandw i dth   c om par ed  to  the   oth ers Eve thou gh   it   has  th s m al l   gain,  due  t t he  siz e,  it   r e m ai ns   good   gain   an acc eptable  for  R FI D   U HF  ap pl ic at ion s.  T he  p r opos e anten na  in  this   inv est igati on  is  si m ply   fab ri cat ed  us in th low - c os FR4  substrat with  com pact  si ze,  good  i m ped a nc bandw i dth   and   go od  gai n.   It  can  be  ea sil integrated  with  oth e de vi ces  and   it   is  s uitable   for  RF ID U HF ha nd li ng a ppli cat ion s.       5.   CONCL US I O N   In  t his  w ork,  new   c om pact  anten na  with  re ct angular  sl ots  for  U HF  RFI D   hand held  rea de has   bee pro po se d,   c ons tructed an te ste d.   T he  slot  t echn i qu al lo wed   us   to  ha ve   m iniat ur patch  a nten na  that  can  op e rate  in  the  UHF  RFI ba nd.  The  a nten na   con gurati on con ce ptio n,   si m ula te and   m easur e res ults   hav been   well   ar gue.  Ba sed  on   t he se  res ults,  the   pro po se a ntenn has  a op e rati ng   fr e quenc band  ra ngin from   889  t 939  M Hz  with  ba ndwi dth   of  40M Hz  a nd  has   good  perf or m ance  in  the   ta rge te RF ID  U HF   bands   (U S ba nd,  Chinese  ba nd  an K orea  a nd  Japa ba nds) T he  gr a dual   intr oducti on  of  slots  br ing a enh a ncem ent  of   anten na  feat ure  an al lows   reducin he siz e.  The  ad va ntage  of  our  ant enn li es  in  th fact  that  it   is  co m pact  and   has  low  p r of il e.  Hi siz is  red uc ed  ab ou 60%  com par ed  with   conven ti onal   RFID  UHF  a nten na.   This  a nten na  ha c om pact  siz (68× 66 × 1.6  m m 3) lo c os a nd  can   be   easi ly   fab ricat e a nd  integrate with   oth e de vices.   Sim ulate an e xp e rim ental  res ults  in dicat that  th e   pr opos e a nten na  c ou l la y hands  on it s appli cat ion  i n m ob il e U HF  RFID rea der s yst e m s.       REFERE NCE S   [1]   F.  Pare des,   G.  Z amora,   S.  Zuff a nel li,  J.H .   Mart i nez ,     F.   Mar ti a nd  J.  Bona che ,   " Free - spac e   and  on  m et al   du al b a nd   ta for   UH F - RF ID  appl i ca t ions  in  Europ and   US A" ,   Progress  In  Elec tromagnetics  Re search ,   vol  141,   pp.   577 590,   2013 .   [2]   W .   Ziy ang ,   L .   Ji nhai ,   L. Hui  and   Y.  Ying - Ze ng ,   " A UHF   RF I D A nte nna  Us ing  Do uble - Tu n ed  Im peda nc Mat chi n for  Bandwidt h   E nhanc ement" ,   Progress   In  Elec tr omagneti cs  Re se arch  Letters ,   vol   70,   pp.   59 66,   2 017.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      IS S N : 2088 - 87 08   In t J  Elec   &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber   201 8   :   5134   -   5143   5142   [3]   I.   T aba kh ,   M.   Jorio,   N.   E Am ran El   Idr issi  an T.  Maz ri ,   "D e sign  and  Optimi za t ion  of  Ne Slott ed  Pa tch   Antenna   for  R FID   Applic at i o ns" ,   Inte rnatio nal  Journal  o Comm unic ations   Ant enna  a nd  Propagati o n   ( I. Re . C. A.P. ) ,   vo 6,   Iss ue  1 ,   Febr uar y   2016.   [4]   D.  Pare t ,   RF ID  e ult r a et   supe h aut es  fr éque n ce s   UH F - SHF T héo rie   et m ise  en   œuvre,   Co llection  Dunod 2008.   [5]   B.   Carbun ar,  M. K.  Ramanat h an,  M.   Ko y uturk,  C.   Hoffm ann  an A.  Gram a,  "Redunda nt - R ea de El imin at ion   i n   RF ID  Sy stems ",  2005  Sec ond   Annual   IE EE  Comm unic ati o ns  Soci ety  Con fe renc on  Sen sor   and  Ad  H oc   Comm unic ati ons and  Ne tworks,   I EE E   SECON ,   Se pte m ber   2005 ,   p p.   176 - 184 .   [6]   S.  Neha   and  K.  Vijay ,   "M ic rostr ip  Patc h   Antenn with  cro ss - slot  for  UH RF ID  Handhe ld  R ea de Applicati ons" ,   Inte rnational   Jo urnal  of El e ct ri c al  &   El ec tronic s   Engi n e ering   ( IJE EE ) ,   vo 1 ,   Iss ue  4,   pp.   30 - 33   Augus 2014.   [7]   Z.   Ha ife ng   and   L.   Xi ao y an ,   "A nte nna   ci r cuit  d esign  and   sim ul at ion   for  th r eader  of  125   kHz  RF ID" ,   Int.   Con f.  Computer  Scien ce   and   Serv ice  S yste m,  N anj ing ,   pp.   507 510 ,   20 12.   [8]   J.  Numm el a,   L.  Ukkonen,   L.   Sy danh ei m o,   M.  Kivikoski,   "13.5 MH R FID   a nte nna  for  ce l phone  int egr at e rea der " ,   I EE E   A nte nnas and Propagation   So ci e ty Int .   Symp ,   pp .   1 088 1091,   2007 .   [9]   S.  Neha ,   A.K.   Gauta m   and  B. K.  kana u jia,   "Circ ula r l y   polarize squar sl ot  m ic rostrip  a nte nna  for  RF I appl i ca t ions",  In te rnational   Jour nal  of   Mic rowav and  W ireless   Technol og ie s ,   pp.   of  6 .   [10]   L.   B err i ch  and   L.   Ze nkou ar,   " Micror uban  Dip ole   Ant enna   f or   RF ID  Applic a t ions  at  2. 45  G Hz",  Int ernati on al  Journal  of   Elec t rical   and   Computer  Eng ine ering   ( IJE CE) ,   Vol.   6 ,   No.  6 ,   De ce m be 2016,   pp.   2891 - 2899.   [11]   Padhi.   S.K ,   Kar m aka r.   N.C   and   La w.   C. L,  "D ual   pol arize d   reader  an te nna   arr a y   fo RF ID  app li c at ion",    I EEE   Ant ennas  and   Pr opagati on  So ci e t Int .   S ymp . ,   Col um bus,  OH ,   vol 4,  pp .   265   268,   2003.   [12]   Bo  wang  and  w enqi ng  wang,   " m ini at ure   tri - band  RF ID  rea der   ant enn with   high  gai for  porta bl devi c es",   Inte rnational   Jo urnal  of  M ic row ave   and   Wire le s s Tec hnologies,   pp.   1   of  5 ,   2016 .   [13]   A.  So fi,   K.  R ok y ,   M.  Bouh orm and  I. H.   Bara ka ,   "N ovel   Antenn for   UH RF I Ta gs:  Design  a nd   Minia turiza ti on" ,   Inte rnationa Journal  of  El ec tri cal   and  Computer  Engi nee ring  ( IJE CE) ,   Vol.   6,   No.  1,   Februa r y   2014,   pp .   75 - 80 .   [14]   "Regul at or y   st atus   for  using  RF ID  in  the   EPC  Gen2  (860  to  960   MH z)  band  of  t he  UH spec tru m ",  30  Novem b er   2016.   [15]   Bing  W ang,   "A   Com pac Anten na  Design  for  U HF   R FID   Appli ca t ions",  Progress   In  El ec tromagnetics  Re searc Lett ers ,   vo 53 ,   p p.   83 88 ,   2015 .   [16]   K. K.  Para shar,   "D esign  and  Analy sis  of  I - Slott ed  Rec t angul ar  Mic rostrip  Patc Antenna   for  W ire les Applic ation" ,   Inte rnational   Jo urnal  of El e ct ri c al  and  Comput er  Engi n ee ring   ( IJE CE) ,   Vol.   4,   No.  1 ,   Februa r y   2 014,   pp .   31 - 36 .   [17]   Avisanka r.   R ,   Sunan dan.   B ,   De basre e.  C. S,  Par t ha.   P.S  and  San t osh.  K.C,   "Com pac m ulti  fre qu ency   strip  loa d e m ic rostrip  pat ch   ant enna   with  spur - li nes",  Inte rn ati onal  Journal  of  Mic rowave  a nd  Wirel ess  Technol ogie s ,   pag 1   of  11,   2016.   [18]   Chen,   Z. N. ,   Ant enna s for   Portab le   Dev ice s,  John   W il e y   Sons   L td,   W est   Sus sex,   England,   2007.     [19]   Bhunia .   S,  Sark ar.   D,  Biswas.  S,  Sarka r.   P.P,  Gupta.   B,   Yasu m oto.   K,  "Reduc ed  size   sm al dual   and  m ult i - fre quency   Micro strip  an te nna" ,   Mic row.  Opt .   Te chnol .   Lett . ,   vol   50,   pp .   961 965 ,   2008.   [20]   Z. H.  W u,   F .   W e i,   X.W.   Shi,  and   W . T.  Li.,  c om pac quad   ba nd - notc hed   UW m onopole   an t enna   loa ded   one  la t era l   l - shap ed  s lot ,   Progress   in   Elec tromagnet i cs  Re search ,   vo l .   139 ,   pp .   303 - 3 15,   2013 .   [21]   A.  Ferc hic h i,   a nd  A.  Gharsal lah.  Circ uit   Model  to  an  E ncoc he  Cop la na r   Antenna   for  a   Radi Frequ e n c y   Ide nti f ic a ti on” ,   I nte rnational   Jou rnal  of El e ct ri ca and  Comput er  Engi ne ering  ( IJ ECE ), 2013, pp.   386 - 391.   [22]   M.  Iha m ji ,   E.   Abdelmounim ,   H.  Benni s,  M.   Hefna wi,   and  M.  La tr ac h ,   Design  of  Com pac Tr i - Band  Fra ct a l   Antenna   for  RF I Rea der s” ,   Inter nati onal  Journ al  of  Elec tric al  and  Computer  Engi nee ring  ( IJECE) ,   vol.   7,   no .   4,   pp.   2036 - 2044 ,   2017.   [23]   E.   Ahm ed,   and  E.   Abdena ce r ,   Minia turiza ti on  of  print ed  d ip ole   antenna   usin m et amate ri al s   for  RF ID  U HF   te chno log y " ,   20 18  IEE Int ernati on al  Conf ere nce   on  Ad vanc e Comm unic ation  Technol ogie s   and  Net workin ( Com mNet) ,     17  Ma y   2018,   Marr ake ch ,   Moroc co.   [24]   A.  Ferc hi chi ,   A.  Gharsal la h,   Novel  Sm al Sierpe nski  Ant enna s”.   Inte rnat ional   Journal  o Elec tri cal   a n d   Computer  Engi n ee ring ( IJE C E) .   2013,   p p .   436 - 4 40.   [25]   Chen.   W . and  K.Y.  Ku,  "Band - rej e ct ed  design  of  the   print ed  o pen  slot  ant enn a   for  W LA N/W iMAX   oper at ion",   IEE E   Tr ans.  Antennas P ropag . ,   vol  56,   Iss ue  4 ,   pp.   1163 1169 ,   Apr.  2008.   [26]   D.  Mitra,  D.  Das,  and  S.R .   Bhadra   Chaudh uri,   "Bandwid th   enha n ce m ent   of  m ic rostrip  l i ne  and  cpw - fe as y m m et rical   slot  an te nnas",   Pro gress   In  El e ct ro magneti cs  Re sea rch  Letters ,   vol   32,   pp .   69 79 ,   2 012.   [27]   K.  Le rtsakwima rn,   C.   Phongchar oenpa n ic an T.   Fukus ako,   "Circ ula rl y   Polarize Low - Profile   Antenn for   Radi ating  Para llel  to  Ground  Plane   for  RF ID  Rea der   Appl ic a t ions",  Inte rnati onal  Journal  of   Ant ennas  and   Propagati on ,   Volum 2013,   Article  ID 34981 7,   10   page s.   [28]   A.  Gauta m ,   A.  Kunw ar  and  B.   Kana ujia,   "Cir cul ar l y   Polarize Arrow hea d - Shape  Slott ed  Mic rostrip  Antenna",   IEE E   Antennas  and  Wireless   Propagati on  Le tt er s ,   vol  13 ,   2014 .   [29]   Bing  W ang,   "A   Com pac Anten na  Design  for  U HF   R FID   Appli ca t ions",  Progress   In  El ec tromagnetics  Re searc Lett ers ,   vo 53 ,   p p.   83 88 ,   2015 .               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec & C om Eng   IS S N:  20 88 - 8708     A Miniat ur ize d Patc A nten na  Desig ne d and M anuf acture d Usin g Slot ' s   Tech nique    ( Youn es  El  Ha c himi )   5143     BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS       Younes  El   Hac himi   was  born  in  1990.   He   re c ei ved  the   m ast e degr e in  Aut om at ic ,   Signal  proc essing,   Indu stria Com puti n from   Univer sity   Hass an  first ,   Settat,   Moroc co,   i 2014.   He  is  cur ren t l y   PhD   student   in  Engi ne eri ng,   In dustria Mana g ement  and  Inn ovat i on  rese arch  La bora tor y ,   Fa c ulty   of  Scie n ces   Te chnol og y ,   H assan  first   Univer sit y ,   wi th  the sis  on  Contri buti on  to  t he  design  of  RF ID  ant enna s.  Hi rese arc intere sts  inc lude   an te n nas,   UH and   m ic rowave   r adi o fre quency   id ent i fic a ti on  (RFID ).         Yass ine   Gm ih  w as  born  in  1991.   He  rec e ive th m aste degr ee   in   Autom at ic ,   Sig nal   proc essing,   Industria Com puti ng  from   Univ ersity   H asn  first,   Sett a t,   Morocc o,   in  2014.   He  is  cur ren tly   a   PhD   student   in E ngine er ing,   Indu stria Man age m e nt  and  Inno vatio rese ar ch  L abor at or y ,   Facult y   of  Scie nc es  T ec hnolog y ,   Hass an  first  Univ ersity ,   with a  th esis  on  Contri buti on   t the   d esign  of   RF ID  ant enna s.   His  rese arc h   in te rests  inc lud a nte nnas,   UH a nd  m ic rowave   r adi ofre qu ency   ide nti f icati on   (R FID ) .         El   Mos ta fa   Ma kroum   i Profess or  in  the   fa c ulty   of  th sci e nce and  techn olog y   of  Settat,   Morocc o.   He  r e ce iv ed  his  M.S.  degr ee   in  2007  f rom   the   Mohammadia   School  of   Engi ne eri ng,   Univer sit y   Moham m ed  V,  Raba t,   Moroc co.   H recei ved  h is  Ph.D.  degr e in   Com pute rs  and  Te l ec om m unic at ions  from   the   Hi gher   Nati ona School  of  El e ct r icit y   and  Mec h anics,  Univer si t y   Hass an  II,   C asa b la nc a,   Moro cc o .   His  cur ren t   rese arc concerns  R FID   ant enna s,   pr opaga t ion  and  EMC  proble m s .         Abdelmaji Far chi   Ing   PhD   in   Elec tron is   and   Telec om m unicati ons  Chi efs  of   rese ar ch  te am  Signal and  S y stems   in  La bora tor y   of  Engi ne eri ng,   Industri al  Mana gement  a nd  Innova ti on.   Educ a ti ona per son  responsible   of  the   c y cle  engi ne er  Telec o m m unic at ions  and  Embedde d   S y stems   to the   f ac ul t y   of   the sci e n ce s a nd   t ec hnol og y   of  Set ta t ,   M oroc co.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.