I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   4 A u g u s t   201 7 ,   p p .   2 0 1 8 ~ 2 0 2 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v7 i 4 . p p 2 0 1 8 - 2026          2018       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   A New  P la na r Multiba nd A nten na  f o G PS ISM  an d WiMA Applica tions         I .   Z a hra o ui 1 ,   A.   E rr k i k 2 M .   C.   Abo un a i m a 3 ,   A.   T a j m o ua t i 4 ,   L .   E .   Abdella o ui 5 ,   M .   L a t ra ch 6   1 , 2, 4, 5 L M EE T   L a b o ra to ry   F S T   o f   S e tt a Ha ss a n   1 st Un iv e rsity ,   M o ro c c o   3 L S I A   Lab o ra to ry   F S T   o f   F e s S id M o h a m e d   Be n   A b d e ll a h   Un iv e rsity ,   M o ro c c o   6 M icro w a v e   g ro u p ,   E S EO  a n g e rs,  F ra n c e       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   6 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Ma r   1 0 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Ma r   2 4 ,   2 0 1 7       In   th is  p a p e a   d e sig n   o f   a   n e w   a n ten n a   w it h   m o d if ie d   g ro u n d   p lan e   is   v a li d a ted   f o m u lt ib a n d   a p p li c a ti o n s.  T h e   p ro p o se d   m o d if ied   g ro u n d   stru c tu re   is  i n c o rp o ra ted   w it h   a   p a tch   a n ten n a   t o   b o o st   th e   p e rf o rm a n c e .   T h e   a n ten n a ’s  e n ti re   a re a   is  5 9 . 5 x 4 7 m m 2   a n d   is  p rin ted   o n   a n   F R - 4   su b stra te  a n d   f e d   b y   a   5 0   Oh m   m icro strip   li n e .     T h is  stru c tu re   is  v a li d a ted   i n   th e   G P S   (1 . 5 6 - 1 . 5 8   G Hz )   b a n d   a 1 . 5 7   G H z ,   in   th e   IS M   (2 . 4 3 - 2 . 4 9   GH z b a n d   a 2 . 4 5 G Hz   a n d   in   t h e   W iM A X   (3 . 5 0 - 3 . 5 6   G Hz b a n d   a t   3 . 5 3   G H z .   Th e se   th re e   f re q u e n c y   b a n d h a v e   g o o d   m a tc h in g   in p u im p e d a n c e   f o r,   S 1 1 - 1 0   d B .   T h e   a n ten n a   p re se n ts  a   g o o d   p e rf o rm a n c e   in   term o f   ra d iatio n   p a tt e r n ,   a n d   it   is  d e sig n e d ,   o p ti m ize d ,   a n d   m in iatu rize d   b y   u sin g   CS T - M W   w h o se   re su lt a re   c o m p a re d   w it h   o th e so lv e rs  HFS S   a n d   A DS.   T h e   r e su lt o b tain e d   b y   th e   u se   o f   th e   th re e   EM   so lv e rs  a re   in   g o o d   a g re e m e n t.   Af ter  re a li z a ti o n ,   w e   h a v e   tes ted   a n d   v a li d a ted   th is  a n ten n a .   T h e   m e a su re m e n re su lt o t h e   a n ten n a   p re se n a   g o o d   a g re e m e n w it h   th e   n u m e rica re su lt s.   K ey w o r d :   GP S b an d   I SM  b an d   Mo d if ied   Gr o u n d   Stru c tu r e   Mu ltib a n d An te n n   W iMA b an d     Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   I .   Z ah r ao u i   Dep ar te m en t o f   p h y s ics,   L ME E T   lab o r ato r y   F ST   o f   Settat H ass a n   1 st   Un i v er s it y ,   Settat,  Ma r o cc o .   E m ail:  za h r ao u i.is s a m 8 4 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h ese  d a y s ,   s e v er al  r esear ch e r s   h a v d ed icate d   lar g e f f o r ts   to   t h d e v elo p m e n o f   a n te n n a s   t h a t   m ee th n ee d s   o f   t h w ir eless   co m m u n icatio n   i n d u s tr y   t h at  r eq u ir es  b etter   p er f o r m a n ce ,   p ar ticu lar l y   i n   ter m   o f   m u ltib a n d   o p er atio n s   an d   m i n iat u r izatio n .   I n   f a ct,   t h d esig n   a n d   d ev elo p m en o f   s in g le  an ten n w o r k i n g   in   t w o   o r   m o r f r eq u e n c y   b an d s ,   s u c h   as  in   Glo b al  S y s te m   f o r   Mo b ile  C o m m u n icatio n s   ( G SM) ,   Dig ital   C o m m u n ica tio n   S y s te m   ( DC S),   Glo b al  P o s itio n in g   S y s te m   ( GP S),   w ir eless   lo ca ar ea   n et w o r k   ( W L A N)   o r   W if an d   w o r ld w id in ter o p er ab ilit y   f o r   m icr o w av ac ce s s   ( W iMA X)   is   g e n er all y   n o an   ea s y   tas k .   T h I E E E   8 0 2 . 1 1   W L A N   s ta n d ar d   all o ca tes  th e   lice n s e - f r ee   s p ec tr u m   o f   2 . 4   GHz   ( 2 . 4 0 - 2 . 4 8   GHz ) ,   5 . 2   GHz     ( 5 . 1 5 - 5 . 3 5   GHz )   an d   5 . 8   GHz   ( 5 . 7 2 5 - 5 . 8 2 5   GHz ) .   W iMA X,   b as ed   o n   t h I E E E 8 0 2 . 1 6   s tan d ar d ,   h a s   b ee n   ev alu a ted   b y   co m p a n ie s   f o r   last   m ile  co n n ec ti v it y ,   w h ic h   ca n   r ea ch   th eo r etica u p   to   3 0   m ile  r ad iu s   co v er ag e.   T h W iMA f o r u m   h a s   p u b lis h ed   th r ee   lic en s s p ec tr u m   p r o f i les,  n a m el y   th 2 . 5   GH z     ( 2 . 4 9 5 - 2 . 6 9   GHz ) ,   3 . 5   GHz   ( 3 . 5 - 3 . 6   GHz )   an d   5 . 5   ( 5 . 2 5   -   5 . 8 5 0 GHz )   v ar y i n g   f r o m   co u n tr y   to   co u n tr y   [ 1 - 7 ] .   R ec en t l y ,   t h m icr o s tr ip   p atch   an te n n h a s   b ee n   i n tr o d u c ed   w it h   t h ai m   o f   i m p r o v in g   p er f o r m a n ce   an d   o b tain in g   t h e   m u lt ib an d   b eh a v io r .   T h is   tec h n o lo g y   o f f er s   m an y   ad v a n tag e s   s u c h   as  lo w eig h t,   lo w   p r o f ile   p lan ar   co n f ig u r atio n ,   lo w   f ab r icatio n   co s ts   a n d   t h ab ilit y   to   in te g r ate  w it h   m icr o w a v e   in te g r ated   cir cu it s   tech n o lo g y .   T h er ef o r e,   th m icr o s tr ip   p atch   an te n n is   v er y   w ell - s u ited   f o r   ap p licatio n s   s u c h   as  w ir e les s   co m m u n ic atio n s   s y s te m ,   ce ll u lar   p h o n es,  r ad ar   s y s te m s ,   a n d   s atellite  co m m u n icatio n s   s y s t e m s   [ 8 - 13 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   N ew P la n a r   Mu ltib a n d   A n te n n a   fo r   GP S ,   I S M a n d   W iMA X   A p p lica tio n s   ( I .   Za h r a o u i )   2019   T h er ar s ev er al  tech n iq u e s   w h ich   ca n   b u s ed   w it h   m icr o s tr ip   p atch   an ten n to   ac h iev t h e   m u ltib an d   b eh av io r .   Am o n g   t h ese,   w ca n   f i n d   h i g h er   o r d er   r eso n an ce s ,   r eso n an tr ap s ,   co m b i n ed   r eso n an s tr u ct u r es  an d   p ar asit ic  r eso n ato r s   [ 1 4 ] .   W ca n   also   u s th m o d if ied   g r o u n d   s tr u ct u r e   to   m i n iat u r ize  an d   i m p r o v th b a n d w id th   a n d   r ef lectio n   co ef f i cien t f o r   m u ltib an d   an te n n a s   [ 1 5 - 1 8 ] .     I n   th i s   p ap er ,   w h av u s ed   a n d   d e v elo p ed   n e w   m icr o s tr i p   p atch   an te n n w i th   m o d if i ed   g r o u n d   s tr u ct u r e.   T h p r o p o s ed   an ten n h a s   b ee n   o p ti m ized   an d   tu n ed   to   o p er ate  w ith   th f o llo w i n g   b an d s   o f   GP ( 1 . 1 7 6 GHz   1 . 2 2 7 GHz 1 . 5 7 GHz ) ,   I SM  ( 2 . 4 5   GHz )   an d   W iMA ( 2 . 5 GHz   3 . 5 GHz   /   5 . 5 GHz ) ,   an d   i w a s   in itial l y   d esi g n ed   an d   s i m u lat ed   b y   u s i n g   C ST   m icr o w a v e   s tu d io   an d   v er i f ied   w it h   o th er   elec tr o m a g n e tic   s o lv er s   A D S a n d   HF SS ,   th e n   f ab r icate d   to   co n f ir m   th s i m u l atio n   r esu l ts .       2.   ANT E NNA  D E SI G N   T h g eo m etr y   o f   th p r o p o s ed   an ten n w h ich   i s   s h o w n   i n   Fi g u r e   1   is   p r in ted   o n   lo w   co s FR - s u b s tr ate  w i th   to tal  ar ea   o f   5 9 . 5 x 4 7   m m 2   (L sub   x   W sub ) ,   an d   d ielec tr ic  co n s tan εr   4 . 4 ,   th ick n es s   h =1 . 6   m m ,   lo s s   ta n g e n ta n   ( δ)   0 . 0 2 5   an d   m eta llizatio n   t h ic k n e s s   o f   t=0 . 0 3 5   m m .   T h m i cr o s tr ip   an ten n is   f ed   b y   m icr o s tr ip   lin w i th   5 0   ch ar ac ter is tic  i m p ed a n ce .   T h d im e n s io n s   o f   th a n te n n ar o p tim ized   a n d   m i n iat u r iz ed   b y   u s in g   C ST - MW .   T h o p ti m izatio n   d i m e n s i o n   o f   t h p ar a m eter s   o f   th p r o p o s ed   an t en n ar e   illu s tr ated   in   T ab le  1 .           Fig u r 1 .   Geo m e t r y   o f   t h p r o p o s ed   an ten n ( a)   f r o n t v ie w   ( b )   b ac k   v ie w       T ab le  1 .   Dim e n s io n   o f   t h p r o p o s ed   an ten n   ( u n it : m m )   P a r a me t e r s   V a l u e s   P a r a me t e r s   V a l u e s   W s u b   47   L s u b   5 9 . 5   W1   3   L1   19   W2   7   L2   1 6 . 5   W3   4   L3   45   L4   37   W4   2       T h p u r p o s o f   th is   s t u d y   is   to   d esig n   n o v el  co m p ac an ten n s tr u ct u r f o r   th r ee   b an d s   ap p licatio n s .   T h d esig n   p r o ce d u r o f   th is   a n te n n i s   as  f o llo w .   Firstl y ,   t h r ec tan g u la r   p atch   an ten n a s   s h o w n   in   F ig u r e   2   is   ca lcu la te d   f r o m   th f o llo w in g   E q u atio n s   [ 1 9 ]           Fig u r 2 Mic r o s tr i p   p atch   an t en n s tr u ct u r e       T h W id th   o f   th r ec tan g u lar   p atch   is   g iv e n   b y :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s t   2017     2 0 1 8     2 0 2 6   2020   00 1 2 2 1 2 1 2 r r r r c W f f               ( 1 )       T h ex p r ess io n   o f   t h ef f ec ti v len g t h   co n s ta n t is  g iv e n   b y :     1 2 11 1 1 2 22 rr e f f h W                    ( 2 )     T h len g t h   ex te n s io n   is   g i v en   b y       ( 0 .3 ) 0 .2 6 4 0 .4 1 2 * * ( 0 .2 5 8 ) 0 .8 e ff e ff W h Lh W h                      ( 3 )     T h len g t h   o f   r ec tan g u lar   p atch   is   g iv e n   b y :       22 2 e f f r e f f c L L L L f               ( 4 )     W h er e:  i s   t h e   f r ee   s p ac v el o cit y   o f   li g h t,  εr     is   t h r elati v p er m itti v it y   o f   s u b s tr ate,   L   i s   t h le n g t h   o f   p atch ,   W   is   th w id th   o f   t h p atch ,   h   is   th h ei g h o f   t h s u b s tr ate,   εe f f   i s   th e f f ec tiv r elativ p er m itti v it y   o f   p atch ,   L e f f   is   t h ef f ec ti v l en g t h   o f   t h p atch   a n d   f r   is   t h e   r eso n an f r eq u en c y .   T h o b tain ed   p ar am e ter s   o f   r ec tan g u lar   m icr o s tr ip   p atch   an ten n ar L =2 8 . 2 4 m m ,   W =3 6 . 5 1 m m   w h ic h   is   v alid ated   at  f r   =2 . 5 GHz .     Seco n d l y ,   w h av m o d if ied   th s tr u ctu r p r ese n ted   in   Fig u r e   3   in   o r d er   to   o b tain   m u ltib an d   b eh av io r .   A n   L - s h ap ed   ar m   a n d   ti n y   r ec tan g le  ar p u i n   s y m m etr icall y   o n   b o th   s id es  o f   t h p atch   an ten n a,   an d   r ec t a n g u lar - s h ap ed   ar m   is   p lace d   o n   t h u p p er   p ar o f   t h m icr o s tr ip   p atc h   a n ten n a.   W n o tice  t h e   e m er g e n n ce   o f   n e w   r eso n a n t   f r eq u en cies   as  s h o w n   in   F i g u r e   4 T h ap p ea r an ce   o f   t h ese    r e s o n an f r eq u en c ies   is   ca lcu la ted   b y   u s i n g   E q u atio n s   ( 5 )   an d   ( 6 )   [ 2 0 ].       4 . g ij g e f f c f w h e r e l                 ( 5 )       1 2 r e ff                     ( 6 )           Fig u r 3 E v o lu tio n   o f   th m ic r o s tr ip   p atch   an ten n a       Af ter   d esig n i n g   th an te n n as  d ep icted   in   Fig u r 2   an d   Fig u r e   3 ,   w h av o b tain ed   r ef lectio n   co ef f icie n t c o r r esp o n d in g   to   ea ch   an te n n f r o m   1   to   5   as sh o w n   i n   Fi g u r 4.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   N ew P la n a r   Mu ltib a n d   A n te n n a   fo r   GP S ,   I S M a n d   W iMA X   A p p lica tio n s   ( I .   Za h r a o u i )   2021       Fig u r 4 R ef lect io n   co ef f icie n t v er s u s   f r eq u en c y   w it h   o f   t h d if f er e n m o d i f ied   g r o u n d   s tr u ctu r e       As  las p ar o f   t h d esi g n   p r o ce d u r e,   m o d if ied   g r o u n d   s t r u ctu r e,   co n s is t in g   o f   t w o   r ec t an g le s   o f   d if f er e n s ize  etch ed   in   t h g r o u n d ,   is   in tr o d u ce d   in   o r d er   t o   en h an ce   th r ef lectio n   co ef f icien as  s h o w n   i n   Fig u r 5 .   As  d ep icted   in   Fi g u r e   6 ,   th in tr o d u ctio n   o f   t h s e co n d   m o d if ied   g r o u n d   s tr u ct u r p er m it s   to   h a v a   g o o d   m atch i n g   o f   t h i n p u t   i m p ed an ce .   T ab le  2   s h o w s   th s i m u latio n   r es u lts   b r o u g h t   ab o u b y   t h e   m o d i f icat io n   o f   t h g r o u n d   p lan e.           Fig u r 5 E v o lu tio n   o f   th e   m o d if ied   g r o u n d   s tr u ct u r e             Fig u r 6 R ef lect io n   co ef f icie n t v er s u s   f r eq u en c y   w it h   o f   t h d if f er e n m o d i f ied   g r o u n d   s tr u ctu r e       T ab le  2 Sim u latio n   r esu lts   r el ated   to   th ch an g es o f   th g r o u n d   p lan e   Ev o l u t i o n   w i t h o u t   a n d   w i t h   mo d i f i e d   g r o u n d   s t r u c t u r e   S 1 1   - 1 0 d B   BP   - 1 0 d B   A nt 5_ W i t ho ut  M o di f i e g r o un d   --   --   A nt 5_ F i r st  M o di f i e G r o un d   F i r st   r e so n a n c e   1 . 5 7   G h z   1 . 5 6 - 1 . 5 8   G h z   S e c o n d   r e so n a n c e     2 . 4 5   G h z   2 . 4 3 - 2 . 4 8   G h z   T h i r d   r e so n a n c e   3 . 5 2   G h z   3 . 4 9 - 3 . 5 6   G h z   A nt 5_ S e c o nd  M o di f i e G r o un d   F i r st   r e so n a n c e     1 . 5 6   G h z   1 . 5 5 - 1 . 5 8   G h z   S e c o n d   r e so n a n c e   2 . 4 5   G h z   2 . 4 3 - 2 . 4 9   G h z   T h i r d   r e so n a n c e   3 . 5 3   G h z   3 . 5 0 - 3 . 5 6   G h z   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s t   2017     2 0 1 8     2 0 2 6   2022   A s   d ep ict e d   in   F ig u r e   7 ,   w h av o b tain ed   an   o p tim ize d   an t en n w ith   th f ir s r es o n an t   f r eq u en cy   o f   1 . 5 6   G Hz  an d   b an d w id th   ( 1 . 5 5 - 1 . 5 8   GH z) ,   th at  ca n   b s u ita b le   t o   th e   G P b an d   an d   th s e co n d   r es o n an t   o c cu r s   at  2 . 4 5   G Hz  w ith   b an d w id th   ( 2 . 4 3 - 2 . 4 9   GHz ) ,   th a t c o v e r s   th I S b an d ,   an d   th th ir d   r es o n an o c cu r s   at  3 . 5 3   GH w ith   b an d w id th   ( 3 . 5 0 - 3 . 5 6   GHz ) ,   th at   c o v e r s   t h W iMA b an d .   A n o th er   w a y   to   v er if y   th d if f er en p e r f o r m an ce s   o f   th e   p r o p o s e d   an t en n is   th u s o f   o th e r   ele ctr o m ag n etic  s o lv e r s   HFS an d   A DS.  A s   s h o w n   in   F ig u re   8 ,   w ca n   co n clu d th at  th e r is   g o o d   ag r e em en t b e tw ee n   th ese   th r ee   s o lv er s .             Fig u r 7 Fin al  r ef lectio n   co ef f i cie n t v er s u s   f r eq u en c y     Fig u r 8 C o m p ar is o n   o f   r e f le ctio n   co ef f icie n | S1 1 |   b et w ee n   C ST - MW ,   HFS S a n d   A D S       I n   o r d e r   t o   b ett e r   u n d e r s t an d   t h an ten n b eh av i o r ,   th cu r r e n t d is t r i b u ti o n s   o f   th th r ee   b a n d s   an ten n a   at  r es o n an ts   f r eq u en cies  o f   1 . 5 6 ,   2 . 4 5   an d   3 . 5 3   GHz   a r s im u late d   an d   s h o w n   r esp e ctiv e ly   in   Fig u r e   9 ( a)   an d     9 ( c ) .           Fig u r 9 C u r r en t d is tr ib u tio n s   o f   th p r o p o s ed   an ten n at:  a:   @   1 . 5 6   GHz   b : @   2 . 4 5   GHz   c:   @   3 . 5 3   GHz       A s   w ca n   s e e   f r o m   Fig u r e   9 .   C u r r en t   d is t r i b u ti o n   af f ec ts   d if f er en t   p ar ts   o f   th e   p at ch   d e p en d in g   o n   th e   f r e q u en cy   b an d .   W h en   th f r e q u en cy   r ea ch es  1 . 5 6   GHz ,   th e   cu r r en d is t r i b u ti o n   is   h ea v ily   co n c en t r ate d   in   th e   u p p er   p a r o f   th m icr o s tr ip   p atch   an ten n a .   W h en   th f r eq u en cy   r ea ch es  2 . 4 5   GHz ,   th d en s ity   o f   th cu r r en t   d is t r i b u ti o n   is   co n ce n t r at e d   in   th lo w er   p a r o f   th m icr o s t r i p   an ten n an d   o n   th u p p e r   p a r ts   o f   th L - s h ap e d   ar m s .   W h en   th f r e q u en c y   is   3 . 5 3   GH z,   th cu r r en d is t r i b u tio n   is   co n ce n t r at e d   al o n g   th r ec t an g u lar   s h ap w h ich   is   p la ce d   o n   th u p p e r   p a r o f   th m icr o s t r i p   p a tch   a n ten n an d   th l o w er   p a r o f   t h m icr o s t r i p   p a tch   an ten n a.   T h s im u lated   Fa r - f iel d   r ad iat io n   p att er n s   in   C S T - MW   f o r   t h th r ee   r es o n a n f r e q u en cies  ar s h o w n   in   Fig u r e   1 0 .   I ca n   b s e en   th at  th an ten n p r es en ts   s ta b l r a d ia ti o n   an d   q u as i - o m n id ir e cti o n al  r a d i ati o n   p at te r n   f o r   th e   r es o n an t f r e q u e n cy   b an d s   f o r   ea ch   r es o n an t   f r eq u en cy .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   N ew P la n a r   Mu ltib a n d   A n te n n a   fo r   GP S ,   I S M a n d   W iMA X   A p p lica tio n s   ( I .   Za h r a o u i )   2023       Fig u r 1 0 R ad iatio n   p atter n   o f   th p r o p o s ed   an ten n ( a)   @   1 . 5 6   GHz ,   ( b )   @   2 . 4 5   ( c )   @   3 . 5 3   GHz       Fro m   Fig u r e   1 1 ,   w n o tic th a th VS W R   is   l ess   th an   2   at   th f r e q u en cy   r an g o f   ( 1 . 5 5 8 - 1 . 5 8 8 G Hz ) ,   ( 2 . 4 3 4 - 2 . 5 0 1 GHz )   an d   ( 3 . 4 9 8 - 3 . 5 7 2 GHz ) .   Fig u r 1 2   p r es en ts   th v ar i ati o n   o f   th g a in   v er s u s   f r eq u en cy .   A f ter   th s im u latio n ,   w h av o b tain ed   th g ain   2 . 1 2 3   d B   at  1 . 5 6   GH z ,   3 . 3 5 5   d B   at   2 . 4 5   G Hz   an d   2 . 2 9 9   d B   a 3 . 5 3   GH z.             Fig u r 1 1 .   VSW R   v er s u s   f r eq u en c y     Fig u r 1 2 Gain   v er s u s   f r eq u e n c y       T a b le   3   p r es en ts   c o m p ar is o n   o f   th p r o p o s e d   an t en n w i th   b i b li o g r a p h y   r eg ar d in g   an t en n s iz e ,   r es o n an c f r e q u en cy   an d   an t e n n p u r p o s e.   A s   w ca n   s ee   f r o m   th s am tab l th at  th p r o p o s e d   an t en n is   s m aller   in   te r m s   o f   s ize   an d   s u ita b le   f o r   t r i - b an d   a p p li ca t io n s .       T ab le  3 C o m p ar is o n   o f   p r o p o s ed   an ten n p er f o r m a n ce   w it h   o th er   co m p ac t a n te n n a s   P u b l i s h e d   l i t e r a t u r e   v e r su p r o p o se d   w o r k   A n t e n n a   S i z e     ( mm 2 )   R e so n a n c e   F r e q u e n c y   ( G h z )   A n t e n n a   p u r p o se   R e f [ 2 1 ]   7 5 x 7 5   2 . 4 / 5 . 2   D u a l - B a n d   R e f [ 2 2 ]   5 0 x 7 5   2 . 4 / 5 . 2   D u a l - b a n d   R e f [ 2 3 ]   1 0 0 x 4 5   2 . 4 / 3 . 5 / 5 . 2   T r i - b a n d   P r o p o se d   w o r k   5 9 . 5 x 7 5   1 . 5 6 / 2 . 4 5 / 3 . 5 3   T r i - b a n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s t   2017     2 0 1 8     2 0 2 6   2024   3.   E XP E R I M E NT A L   RE SUL T S AN D   D I SC USS I O N   A f ter   th e   d esig n   an d   o p t im izatio n   o f   th m u lti - b an d   an t en n b y   u s in g   C ST - M W ,   th p r o to t y p o f   th e   in v esti g at ed   an ten n is   a ch iev ed   an d   m ea s u r e d .   F ig u r e   1 2   p r es en ts   p h o t o g r a p h   o f   th f a b r ic ate d   m u ltib an d   an ten n a,   th e   p r o p o s e d   ci r cu it   i s   f ab r i ca t e d   o n   an   FR - 4   s u b s tr ate .           Fig u r 1 2 P h o to   o f   th f ab r ica ted   an ten n s tr u ctu r ( a)   T o p   f ac ( b )   B ac k   f ac e       T h ac h iev ed   an t en n is   t este d   b y   u s in g   VNA   f r o m   A g ilen T ec h n o lo g i es.   T h c ali b r at io n   Kit  u s e d   is   3 . 5   m m   f r o m   A g ilen tech n o l o g ies .   A f ter   tak in g   in t o   ac c o u n th l o s s es  in   c a b le  u s e d   f o r   th tes t,  w h av e   co n d u ct ed   c o m p ar is o n   b etw ee n   s im u latio n   an d   m e asu r em en t r esu lts   as  p r es en te d   in   Fig u r e   1 3 .           Fig u r 1 3 C o m p ar is o n   o f   s i m u lated   an d   m ea s u r ed   at  th lev el  o f   r ef lectio n   co ef f icien t       A s   w e   ca n   s ee   in   Fig u r e   1 3   th er is   g o o d   ag r e em en b etw ee n   th s im u latio n   an d   th m e asu r em en t   alb eit  s lig h d if f e r en c e.   T h is   is   d u to   th f ab r i ca t io n   c o n s t r ain ts ,   u n ce r ta in ties   in   th d i el ec t r ic  co n s t an an d   s u b s tr at th i ck n ess   an d   s o l d e r i n g   ef f ec ts .       4.   CO NCLU SI O N   I n   th i s   w o r k ,   w h a v ca r r ied   o u th d esi g n   o f   m icr o s tr i p   p atch   an ten n w i th   m o d if i ed   g r o u n d   s tr u ct u r e.   T h is   a n te n n h as   b ee n   d esi g n ed   an d   o p ti m ized   b y   u s i n g   C ST - M W   an d   v er i f i ed   b y   o th er   s o lv er s   HFSS   a n d   A DS.  T h ac h iev e d   an d   test ed   m icr o s tr ip   p atc h   an ten n w i th   m o d if ied   g r o u n d   s tr u ct u r p r esen t s   a   g o o d   ag r ee m e n t b et w ee n   s i m u latio n   a n d   m ea s u r e m e n t   r esu lt s .   T h m ea s u r e m e n t r es u lt s   al l o w   u s   to   v alid ate  n e w   m u ltib an d   a n te n n a   s tr u ct u r f o r   GP ( 1 . 5 6 - 1 . 5 8 GHz ) ,   I SM  ( 3 . 5 0 - 3 . 5 6   GHz )   an d   W iMA X   ( 3 . 5 0 - 3 . 5 6   GHz )   f r eq u e n c y   b a n d s   w it h   a   co m p ac s ize  o f   5 9 . 5 x 4 7 m m 2 .   T h an ten n is   co m p ac t,  li g h t w ei g h t,  lo w   co s t,   s i m p le  to   f ab r icate   a n d   ea s y   to   in teg r ate  w i th   m icr o w av p r i n ted   d ev ic es.       ACK NO WL E D G E M E NT S   W w o u ld   li k to   t h an k   Mr .   An g el  Me d iav il la  Sa n ch ez   D ir ec to r   o f   DI C OM   L ab o r ato r y   i n   Sp ain ,   f o r   allo w i n g   u s   to   p er f o r m   s i m u latio n s   b y   u s i n g   elec tr o m a g n etic  s o lv er s   an d   to   u s m a n y   i n s tr u m e n t s   f o r   m ea s u r e m e n t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   N ew P la n a r   Mu ltib a n d   A n te n n a   fo r   GP S ,   I S M a n d   W iMA X   A p p lica tio n s   ( I .   Za h r a o u i )   2025   RE F E R E NC E S   [1 ]   S .   M a n a f i,   S .   Nik m e h r,   M .   Be m a n i,   A   P lan a R e c o n f ig u ra b le  M u lt f u n c ti o n a l   A n ten n a   F o r   WL A N/ W IM A X /UW B/P CS - DCS/ UMT S   A p p li c a ti o n s ,   Pro g re ss   In   El e c tro ma g n e ti c Res e a rc h   C ,   v o l.   2 6 ,     p p .   1 2 3 - 1 3 7 ,   2 0 1 2 .   [2 ]   Y . - Q.  Zh a n g ,   X.  L i,   L .   Ya n g ,   S. - X .   G o n g ,   Du a l - b a n d   Circu larly   P o lariz e d   A n ten n a   w it h   lo w   w id e - a n g l e   a x ial - ra ti o   f o tri - b a n d   G P S   A p p li c a ti o n ,   Pro g re ss   i n   El e c tro m a g n e ti c s R e se a rc h   C , v o l.   3 2 ,   p p . 1 6 9 - 1 7 9 ,   2 0 1 2 .   [3 ]   I.   Zah ra o u i,   A .   Err k ik ,   E.   A b d e lm o u n im ,   H.  B e n n is,   L .   E.   A b d e ll a o u i,   A .   M .   S a n c h e z ,   A   Ne D e sig n   o f   a   CP W   F e d   T rip le - Ba n d   f o G P S ,   UMT S   a n d   W iM A X   A p p li c a ti o n s” ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o n   Co mm u n i c a ti o n An ten n a   a n d   Pro p a g a t io n   ( I. Re.C. A. P. ) , v o l.   5 ,   2 0 1 5 .     [4 ]   Y.  - L .   Ku o ,   K.  - L .   W o n g ,   P ri n t e d   d o u b le - T   m o n o p o le  A n ten n a   f o 2 . 4 / 5 . 2   G Hz   d u a l - b a n d   W L AN   Op e ra ti o n s” ,   IEE T ra n s.  A n ten n a Pro p a g a ti o n ,   Vo l.   5 1 ,   p p .   2 1 8 7 2 1 9 2 ,   S e p 2 0 0 3 .   [5 ]   J.  Zh o n g ,   R.   M .     E d w a rd s,  L .   M a ,   X.  S u n ,   M u lt ib a n d   sl o A n ten n a   f o m e tal  b a c k   c o v e m o b il e   h a n d se ts” ,   Pro g re ss   in   E lec tro ma g n e ti c s L e t ter s,  v o l.   3 9 ,   p p .   1 1 5 - 1 2 6 ,   2 0 1 3 .     [6 ]   X .   Z h e n g ,   D.  Z h e n g w e i,   A   No v e W id e b a n d   A n ten n a   f o UMT S   a n d   W lA N b a n d s E m p lo y in g   a   Z - s h a p e d   S l o a n d   F o ld e d   T - sh a p e d   g ro u n d   Bra n c h   to   w id e n   Ba n d w id th ,   IEE An te n n a a n d   W ire les Pro p a g a ti o n   L e tt e rs ,   p p .   1 - 4 ,   2 0 0 8 .   [7 ]   H. - W .   L iu ,   C. - H.  Ku ,   C.   - F .   Ya n g ,   No v e CP W - f e d   P lan a M o n o p o le A n te n n a   f o W iM A X /W LA A p p li c a ti o n s” ,   IEE A n ten n a s a n d   W ire les s P ro p a g a ti o n   L e tt e r , v o l. 9 ,   p p .   2 4 0 - 2 4 3 ,   2 0 1 0 .   [8 ]   J. - H.  L u ,   Y. - H.  L i,   P la n a M u lt i - Ba n d   T - S h a p e d   M o n o p o le  A n ten n a   W it h   A   P a ir  M irr o re d   L - S h a p e d   S tri p F o r   WL A N/ W iM A X   o p e ra ti o n ”,   Pro g re ss   In   El e c tro ma g n e ti c s R e se a r c h   C , v o l.   2 1 ,   p p .   3 3 - 4 4 ,   2 0 1 1 .   [9 ]   J.  Ca o ,   X .   Z h a o ,   C.   L iu ,   L .   Y a n   A ,   P lan a C o m p a c T rip le - Ba n d   M o n o p o le  A n te n n a   F o WL A N/ W IM A X   A p p li c a ti o n s” ,   Pro g re ss   In   El e c tr o ma g n e ti c s R e se a rc h   L e tt e rs ,   V o l .   2 9 ,   p p .   1 5 2 3 ,   2 0 1 2 .   [1 0 ]   C.   Y.   P a n ,   T .   S .   Ho rn g ,   W .   S .   Ch e n ,   C.   H.   H u a n g ,   Du a W id e b a n d   P rin ted   M o n o p o l e   A n ten n a   f o r   WL A N/ W iM A X   A p p li c a ti o n s ,   I EE An ten n a s W ire les s P ro p a g a t io n   L e tt e rs ,   v o l.   6 ,   p p .   1 4 9 - 1 5 1 ,   2 0 0 7 .   [1 1 ]   I.   Zah ra o u i,   J.  Z b it o u ,   A .   Err k ik ,   E.   A b d e l m o u n im ,   A .   M .   S a n c h e z ,   A   No v e P rin te d   M u lt ib a n d   L o w   Co st  A n ten n a   f o W LAN  a n d   W iM A X   A p p li c a ti o n s” ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   M icr o wa v e   a n d   Op ti c a T e c h n o lo g y   ( IJ M OT)   v o l.   1 1 ,   p p .   1 3 7 - 1 4 4 ,   2 0 1 6 .   [1 2 ]   S .   S .   lo d h i,   P . K.  S in g h a l,   V . V .   T h a k a re ,   De sig n   a n d   A n a l y sis  o f   T rip p le  Ba n d   Ko c h   F ra c tal  Ya g Ud a   A n ten n a ,   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   3 ,   n o .   4 ,   A u g u st 2 0 1 3 ,   p p .   4 5 6 - 4 6 0 .   [1 3 ]   K.  K.  P a ra sh a r,   De sig n   a n d   A n a ly sis o f   I - S lo tt e d   Re c tan g u lar M ic ro strip   P a tc h   A n ten n a   f o W irele s s A p p li c a ti o n ,   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   4 ,   n o .   1 ,   F e b u ra ry   2 0 1 4 ,   p p .   3 1 - 36 .   [1 4 ]   Yi  Hu a n g   Un iv e rsity   o f   L i v e rp o o UK ,   Ke v in   Bo y le  NX P   S e m ico n d u c t o rs,  UK ,   Bo o k   o f   A n ten n a f ro m   th e o r y   to   p ra c ti c e   (Jo h n   W il e y   &   S o n s L td ,   2 0 0 8 ) .     [1 5 ]   J.  X .   L iu ,   W .   Y.  Yin ,   S .   L .   He ,   n e w   De fe c ted   G ro u n d   S tr u c tu r e   a n d   it A p p li c a ti o n   f o M in iat u r ize d   S w it c h a b le   A n ten n a ,   Pro g re ss   i n   El e c tro ma g n e ti c   Res e a rc h ,   v o l.   1 0 7 ,   p p .   1 1 5 - 1 2 8 ,   2 0 1 0 .   [1 6 ]   I.   Zah ra o u i ,   A .   Err k ik ,   J.  Zb it o u ,   E.   A b d e lm o u n im ,   A .   M .   S a n c h e z ,   Ne w   De sig n   o f   a   M icro strip   A n ten n a   W it h   M o d if ied   G ro u n d   f o DCS  a n d   W iM A X   A p p li c a ti o n s” ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   M icr o wa v e   a n d   O p ti c a l   T e c h n o l o g y   ( IJ M OT) , v o l. 1 1 ,   p p .   2 3 7 - 2 4 4 ,   2 0 1 6 .   [1 7 ]   Y.  J.  S u n g ,   M .   Kim ,   Y. - S .   Kim ,   Ha r m o n ics   Re d u c ti o n   w it h   De f e c ted   G ro u n d   S tr u c t u re   f o a   M icro strip   P a tc h   A n ten n a ,   IEE A n ten n a a n d   W ire les s P ro p a g a ti o n   L e tt e rs , v o l.   2 ,   2 0 0 3 .     [1 8 ]   Ch u l - S o o ,   Ju n - S e o k   P a rk ,   Da A h n ,   Ja e - Bo n g   L im ,   A   No v e 1 - P e rio d ic  De f e c ted   G ro u n d   S tr u c tu re   f o P la n a r   Circu it s” ,   IEE E   M icr o wa v e   a n d   Gu id e d   W a v e   L e tt e rs ,   v o l .   1 0 ,   n o .   4 ,   2 0 0 0 .   [1 9 ]   A .   Ro y ,   P .   K.   Ch o u d h a ry ,   S .   A n a n d ,   P .   P .   S a rk a a n d   S .   Bh u n ia,   A   No v e A p p r o a c h   o n   M in it u riza t io n   o f   M icr o strip   Pa tch   An ten n a   wit h   L o a d e d   S trip ,   El ictro n ic,  Co m m u n ica ti o n   a n d   In str u m e n tatio n   (ICECI) In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n ,   IE E E.   p p .   1 - 4 ,   2 0 1 4 .     [2 0 ]   M .   N.  S u m a ,   In v e stig a ti o n o n   Bro a d b a n d   P lan a M o n o p o le  A n ten n a w it h   T ru n c a ted   G ro u n d   P la n e ,   De p a rtm e n Of   El e c tro n ics   F a c u lt y   o f   T e c h n o lo g y   T e c h n o lo g y   Co c h in   Un iv e rsity   o f   S c ien c e   a n d   Co c h i n - 2 2   I n d i a ,   Ja n   2 0 0 8 .   [2 1 ]   H.  - M .   Hs iao ,   J.  W .   W u ,   Y.  D.  Wan g ,   J.  - L u , S .   - H.  Ch a n g ,   No v e d u a l - Bro a d b a n d   Re c tan g u lar - S lo A n ten n a   f o   2 . 4 / 5 - G Hz   W irele ss   C o m m u n ica t io n ,   M icr o w a v e   Op ti c a   T e c h n o lo g y   L e tt e rs ,   4 6 :   1 9 7 - 2 0 1 ,   2 0 0 5 .     [2 2 ]   S u ,   C h ih - M in g ,   e a l. ,   Du a l - b a n d   S lo A n ten n a   f o 2 . 4 / 5 . 2   G Hz   WL A Op e ra ti o n ,   M icr o wa v e   a n d   Op ti c a T e c h n o l o g y   L e tt e rs ,   3 5 3 0 6 - 3 0 8 ,   2 0 0 2 .   [2 3 ]   J.  W .   W u ,   Y.  D.  W a n g ,   H.   M .   Hs iao ,   J.  H.  L u ,   T - sh a p e d   M o n o p o le  A n ten n a   w it h   sh o rted   L   S h a p e d   S tri p - S lee v e f o WL A N 2 . 4 /5 . 8   G Hz   Op e ra ti o n ,   M icr o wa v e     Op ti c a   T e c h n o l o g y   L e tt e rs ,   v o l.   4 6 ,   n o .   1 ,   6 5 - 6 9 ,   2 0 0 5 .     B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        Is sa m   Za h r a o u i   wa b o rn   i n   Ou e d   Zem ,   M o ro c c o ,   I n   6   A p ril   1 9 8 4 .   He   re c e iv e d   th e   M a ste d e g re e   in   sc ien c e   o n e tw o rk a n d   tele c o m m u n ica ti o n f ro m   th e   F a c u lt y   o f   S c ien c e in   El   jad id a   M o ro c c o .   He   is  c u rre n tl y   w o rk in g   to w a rd   th e   P h . D.  d e g re e   in   c o m m u n ica ti o n   e n g in e e rin g   a F a c u lt y   o f   S c ien c e a n d   T e c h n iq u e s,  Un iv e rsity   Ha ss a n   1 st  in   S e tt a t,   M o r o c c o .   He   is  in v o lv e d   in   th e   d e sig n   o f   m icro w a v e   h y b rid   c ircu it s an d   a n ten n a s.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E     Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s t   2017     2 0 1 8     2 0 2 6   2026     Ahm e d   Er r k i k   w a s b o rn   in   Ju ly   1 9 6 0   in   M o r o c c o .   He   re c e iv e d   th e   P h . D.  d e g re e   in   p h y sic f ro m   th e   Un iv e rsit y   o f   T e c h n o l o g y   Co m p ièg n e   (UT C),   Co m p ièg n e ,   F ra n c e .   He   is  c u rre n tl y   a n   a ss o c iate   P r o f e ss o o f   p h y sic in   F S T   Un iv e rsit y   H a ss a n   1 st,  S e tt a t,   M o r o c c o ,   a n d   h e   is  th e   h e a d   o f   th e   lab o ra to ry   L M EE T .   He   is  in v o lv e d   i n   t h e   d e sig n   o f   h y b rid ,   m o n o li t h ic  a c ti v e   a n d   p a ss iv e   m icro wa v e   e lec tro n ic circ u it s.                     Abd e la li   Ta j m o u a ti   wa b o rn   in ,   M o ro c c o ,   in   1 9 6 2 .   He   re c e iv e d   th e   P h . D .   d e g re e   in   sc ien c e   e n g in e e rin g   f ro m   th e   Un iv e rsit y   o f   P e rp ig n a n ,   F ra n c e ,   in   1 9 9 2 .   He   i s cu rre n tl y   a n   a ss o c iate   P ro f e ss o o f   El e c tro n ics ,   th e rm a tran sf e a n d   term o d y n a m ic  in   f a c u lt y   o f   s c ien c e a n d   tec h n i q u e Un iv e rsit y   Ha ss a n   1 st,  S e tt a t, ,   M o ro c c o .   He   is  in v o lv e d   in   th e   d e sig n   o f   h y b rid ,   m o n o li t h ic  a c ti v e   a n d   p a ss iv e   m icro w a v e   e le c tro n ic circ u it s.                 La r b El  A b d e ll a o u i   wa b o rn   in   T i f let ,   M o ro c c o ,   in   1 9 6 1 .   He   re c e iv e d   th e   P h . D.  d e g re e   in   e lec tro n ics   f ro m   th e   Un iv e rsit y   o f   M e tz,   in   1 9 9 4 ,   F ra n c e .   He   is  c u rre n tl y   a n   a s so c iate   P ro f e ss o o p h y sic in   F a c u lt y   o f   S c ien c e a n d   T e c h n iq u e s,  Un iv e rsity   Ha s sa n   1 st,  S e tt a t ,   M o ro c c o .   He   i s   in v o lv e d   in   th e   d e sig n   o f   h y b rid ,   m o n o li th ic ac ti v e   a n d   p a ss iv e   m ic ro w a v e   e lec tro n ic circ u it s.           M o h a m e d   La tr a c h   w a b o rn   i n   Do u a Ks ib a ,   S les s,  M o ro c c o ,   in   1 9 5 8 .   He   re c e iv e d   th e   P h . D .   d e g re e   in   e lec tro n ics   f ro m   th e   U n iv e rsity   o f   L i m o g e s,  L i m o g e s,  F ra n c e ,   in   1 9 9 0 .   He   is  c u rre n tl y   a   P r o f e ss o o f   m icro wa v e   e n g in e e rin g   w it h   th e   Eco le  S u p rieu re   d El e c tro n i q u e   d e   l’Ou e st  (E S EO),   A n g e r s,  F ra n c e ,   w h e re   h is  re se a r c h   in v o lv e s RF   a n d   m icro wa v e s.  His f ield   o f   in tere st i s th e   d e sig n   o f   h y b rid ,   m o n o li t h ic  a c ti v e ,   a n d   p a ss iv e   m icro w a v e   c ircu it s,  m e t a m a teria ls,   L m a t e rials,  a n ten n a s   a n d   t h e ir  a p p li c a ti o n s in   w irele ss   c o m m u n ica ti o n s,  a n d   w irele ss   p o w e tran s m is sio n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.