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.   8 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 1 8 ,   p p .   37 9 3 ~ 3 8 0 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v8 i 5 . p p 3 7 9 3 - 3 800          3793       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   A Minia ture  Micr o strip An tenna A rray  using  Circul a r Shaped  Du m bbell  for IS M  Ba nd Applica ti o ns       Ah m ed  G ha lo ua 1 ,   J a m a Z bi t o u 2 ,   L a rbi El   Ab della o ui 3 ,   M o ha m ed  L a t ra ch 4 ,   Ah m ed  E rr k i k 5   Abdela li T a j m o ua t i 6   1, 2, 3, 5 , 6 L M EE T   L a b o ra to ry   F S T   o S e tt a Ha ss a n   1 st Un iv e rsit y ,   M o ro c c o   4 M icro w a v e   g ro u p   ES EO  A n g e rs  F ra n c e ,   F ra n c e       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 2 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J u l   2 2 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   J u l 2 9 ,   2 0 1 8     T h e   a i m   o f   th is  w o rk   is  th e   a c h iev e m e n t,   a n d   th e   v a li d a ti o n   o f   a   s m a ll   m icro strip   p a tch   a n ten n a   a rra y   u sin g   a   c ircu lar  sh a p e d   d u m b b e ll   d e f e c ted   g ro u n d   stru c tu re .   T h is  w o rk   h a s   b e e n   d iv id i n g   in to   tw o   sta g e s:  T h e   f irst  ste p   is  to   m in iatu rize   a   m icro strip   p a t c h   a n ten n a   re so n a ti n g   a 5 . 8 G Hz ,   w h ich   o p e ra te  in   th e   In d u strial   S c ien ti f ic  M e d ica b a n d   ( IS M )   a n d   th e   se c o n d   is  t o   u se   a   c ircu lar  d e f e c ted   g ro u n d   st ru c tu re   to   sh if th e   re so n a n c e   f re q u e n c y   o th e   a n ten n a   a rra y   f ro m   5 . 8 G H z   t o   2 . 4 5 G Hz .   A las t,   a   m in iatu riz a ti o n   u p   t o   7 4 . 4 7 % ,   re lativ e   to   th e   o rig in a m icro strip   a n ten n a   a rra y   h a a c c o m p li sh e d .   T h e   a n ten n a   stru c tu re   h a d e sig n e d ,   o p ti m ize d   a n d   m in iatu rize d   u sin g   CS T   M W   S tu d io .   T h e   o b tain e d   re su lt h a v e   c o m p a re d   w it h   A n so f t’s  HFS S   e lec tro m a g n e ti c   so lv e r.   T h e   a n te n n a   a rra y   h a f a b rica ted   o n   F R - 4   su b stra te,   a n d   it s ref lec ti o n   c o e f f icie n is  m e a su re d .   K ey w o r d :   C DGS   C ir cu lar   s h ap ed   d u m b b ell   I s m   b an d   Mic r o s tr ip   p atch   an ten n a   P r in ted   an ten n as a r r a y   Co p y rig h ©   2 0 1 8   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 :   Ah m ed   Gh alo u a,     Facu lt y   o f   Sc ien ce s   an d   T ec h n iq u es,   Un i v er s it y   Has s an   1 s t,   Un i v er s it y   C o m p lex   C asab la n ca   r o ad ,   Km   3 . 5 ,   B . P : 5 7 7   Settat,  Mo r o cc o .   E m ail: a h m ed . g h alo u a @ g m ail . co m       1.   I NT RO D UCT I O N     Ma n y   r esear c h   is   d ev o ted   to   i m p r o v in g   t h p er f o r m a n ce s   o f   m icr o w a v d ev ice s ,   esp ec iall y   o f   m icr o s tr ip   p atch   an te n n a.   Fr o m   t h r es u lt  o f   m o d er n   m o b ile   co m m u n icatio n s   s y s t e m s   an d   t h r ap id   d ev elo p m en i n   w ir ele s s   co m m u n icat io n s ,   t h m icr o s tr ip   p atch   an ten n as  s ize  r ed u ctio n   h as  b ec o m g lo b al  r esear ch   ar ea s .   T o   o u r   k n o w le d g e,   v ar io u s   m et h o d s   h a v b e en   r ec en tl y   p r o p o s in g   f o r   m i n i atu r izi n g   g eo m etr ic   d i m en s io n s   o f   m icr o s tr ip   p atc h   an ten n o r   an te n n a   ar r a y .   F o r   in s ta n ce   u s in g   t h d ef ec ted   m icr o s tr ip   s tr u ctu r e   ( DM S)  [ 1 ] ,   d ef ec ted   g r o u n d   s t r u ctu r ( DGS)   [ 2 ] ,   m a g n eto - d i elec tr ic  s u b s tr ate  [ 3 ] ,   an ten n lo ad ed   w it h   v er y   h ig h   p er m it tiv it y   s u b s tr ate  [ 4 ] ,   an ten n lo ad ed   w i th   g r o u n d ed   s tr ip s   [ 5 ] ,   lo ad in g   s h o r ti n g   p i n s   o r   s h o r tin g   w all s   [ 6 ] ,   lo ad in g   d is tr ib u te d   ca p ac ito r s   an d /o r   in d u cto r s   [ 7 ]   an d   co m p o s ite  r ig h t/le f t - h a n d ed   ( C R L H)   m eta m ater ial  s tr u ct u r es h a v a ls o   b ee n   ap p lied   to   r e d u ce   th s ize  o f   p atch   a n ten n a s   [ 8 ] .   A lt h o u g h   t h d e f ec ted   g r o u n d   s tr u ct u r ( DGS)   h as  ad v an t ag es  i n   t h ar ea   o f   t h m icr o w a v f ilter   d esig n   [ 9 ] ,   m icr o w av e   o s cilla t o r s ,   m icr o w av e   co u p ler s   a n d   m icr o w a v a m p lifie r s .   I i s   a ls o   u s ed   in   p r in ted   an ten n d es ig n   f o r   d if f er en t   ap p licatio n s   s u c h   as   cr o s s   p o lar izatio n   s u p p r ess io n   o r   r e d u ctio n   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] ,   m u tu al   co u p li n g   r ed u ctio n   [ 1 2 ] ,   f o r   co m p ac s ize  w ir eles s   p o w er   tr an s f er   ap p licatio n s   [ 1 3 ] ,   co n tr o o f   h i g h er   h ar m o n ics   an d   t h eir   r ad iatio n s   [ 1 4 ]   as  w ell   eli m i n ate  t h s ca n   b li n d n es s   i n   a   m icr o s tr ip   p h ased   ar r a y   d es ig n   [ 1 5 ] .   T h d ef ec ted   g r o u n d   s tr u ct u r i s   co m p o s ed   o f   t w o   d e f ec ted   ar ea s ,   a n d   a   c o n n ec ti n g   s lo t,  f e ap p licatio n s   f o r   DGSs   in   m ic r o s tr ip   lin es  w a s   r ep o r tin g ,   am o n g   th e m   ar [ 1 6 ] T h d u m b b ell   s h ap ed   DG [ 1 7 ] [ 1 8 ] ,   tw o - d i m e n s io n al  ( 2 D)   DGSs   is   p r o p o s ed   in   [ 1 9 ] ,   th d u m b b ell  s tr u ct u r is   ad d ed   as  u n it - ce ll  i n   a   s y s te m a tic  m an n er   i n   b o th   h o r izo n tal  an d   v er tical  d ir ec tio n s   to   co n s tr u ct  t h 2 D - DGS s   a n d   s p ir al  s h ap ed   DGS  [ 2 0 ] .   W h at  d ef ec ted   f o r   th m icr o s tr ip   li n is   a n   etch i n g   i n   t h b ac k s id m etallic  g r o u n d   p lan e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 8   :   379 3     3 8 0 0   3794   W h en   t h d e f ec ted   s tr u ctu r h as  in tr o d u ce d   in   m icr o s tr ip   a n ten n a,   t h d e f ec g eo m etr y   et ch ed   in   th e   g r o u n d   p lan d is tu r b s   its   c u r r en d is tr i b u tio n   an d   in cr ea s e s   th e f f ec t iv in d u ctan ce   a n d   ca p ac itan ce   o f   th m icr o s tr ip   lin [ 1 6 ] .   T h p r o p o s ed   m icr o s tr ip   a n te n n ar r a y   h a s   m i n iat u r ized   u s in g   cir cu lar   s h ap ed   d u m b b ell  ( C DG S)   w h ic h   h ad   etc h ed   in   th g r o u n d   p lan o f   ea ch   r ad iati n g   ele m en t.  T h r eso n an ce   f r eq u e n c y   o f   th co n v e n tio n al  s tr u ct u r o f   an te n n ar r a y   - w i t h o u C DGS -   h a s   s h i f ted   f r o m   5 . 8 GHz   to   2 . 4 5 GHz   af ter   in tr o d u cin g   t h C DGS.   T h s tr u ctu r h as  v er y   c o m p ac g eo m etr y   co m p ar ed   w it h   co n v en t io n al  m i cr o s tr ip   an ten n ar r ay   r eso n atin g   at  2 . 4 5 GHz .       2.   M I CRO ST RIP  P AT CH   AN T E N NA  DE SI G N   T h g eo m etr ic  d i m en s io n s   o f   u n i f o r m   p atch   a n te n n a,   also   k n o w n   a s   m icr o s tr ip   an ten n a   th e y   ca lcu lated   f r o m   t h f o r m u las  g iv e n   i n   [ 2 1 ] .   Fo r   r ed u cin g   th s ize  o f   t h co n v e n tio n a l   an t en n a,   m a n y   s h ap ed   s lo ts   ar in tr o d u ce d   i n   th p at ch   ar d e m o n s tr ated   in   t h Fi g u r 1 .   C o n s eq u e n tl y ,   th n e w   a n te n n h as  v er y   co m p ac g eo m etr y .   I n   th is   d es ig n ,   th s u b s tr ate  F R - 4   h ad   u s ed   d u to   its   lo w   co s t   an d   ea s y   f ab r icatio n .   T h e   s u b s tr ate  h e ig h is   1 . 6 m m ,   t h d ielec tr ic  co n s tan is   4 . 4 ,   an d   th lo s s   tan g e n is   0 . 0 2 5 .   A f ter   m a n y   s er ie s   o f   o p tim izatio n   b y   u s in g   C ST - MW   s o lv er ,   th f i n al  d i m en s io n s   o f   th p r o p o s ed   an ten n ar g iv i n g   i n   t h e     T ab le   1 .   T h s i m u lated   r esu lt s   in d icate   th at  t h an ten n h a s   g o o d   p er f o r m a n ce   in   ter m   o f   m atc h i n g   in p u t   i m p ed an ce   - 1 7 . 0 6 d B ,   g ain   3 . 9 9 9 d B ,   an d   th w id t h   f r eq u en c y   b an d   is   ar o u n d   1 4 9 . 5 MH at   5 . 8 GHz .             ( a)     ( b )     Fig u r 1 .   ( a)   Sch e m atic  d ia g r am   o f   m icr o s tr ip   an te n n a ,   ( b )   Si m u lated   r etu r n   lo s s   o f   t h m ic r o s tr ip   p atch   an ten n r eso n a tin g   at  5 . 8 GHz       T ab le  1 .   Dim e n s io n s   o f   t h P r o p o s ed   Mic r o s tr ip   P atch   A n te n n a   P a r a me t e r s   V a l u e   [ mm ]       P a r a me t e r s      V a l u e   [ mm ]                         Lp   1 0 . 4      L f 2   5 . 0   L p 1   4 . 6                 W f 1   0 . 4 7 5   L p 2   1 . 6       W f 2   3   L p 3   4 . 2      Wp   10                 L f 1                 3 . 9        -   -       3.   P RINT E F O UR - E L E M E NT S AN T E NNA  ARRA Y   T ak in g   i n to   ac co u n th a n te n n a   d esig n ed   a n d   d escr ib ed   in   t h f ir s s ec tio n ,   w h a v d esig n ed   a n   an ten n ar r a y   i n   o r d er   to   in cr e ase  th g ain .   T h p r o p o s ed   an t en n ar r a y   h ad   d esig n ed   b y   u s in g   lo w   co s FR - s u b s tr ate  ( 1 7 0 x 6 0 m m 2 ) .   T h w h o le  ar ea   o f   t h r ad iati n g   ar r ay   i s   1 4 7 . 6 4 x 4 1 . 9 9 m m 2 .   T h d i m e n s io n s   ar e   L 1 =1 0 . 8 9 m m ,   L 2   =1 4 . 8 5 m m ,   L 3 =5 . 8 5 m m ,   w 1 =0 . 7 m m ,   w 2 =2 . 1 m m ,   w 3 =3 . 0 m m ,   w 4 =0 . 7 m m ,   w 5 =1 m m ,   w 6 =3 m m ,   w 7 0 . 4 7 5 m m   an d   d 3 =7 3 . 8 2 m m .   T h s tr u ct u r o f   th i s   an te n n ar r a y   as  s h o w n   in   F ig u r 2 ,   I in cl u d es  f o u r   p atch e s   w it h   d i s tan ce s   d 1 =4 5 . 8 8 m m   i n   o n d ir ec tio n ,   ad d s   to   th at  th d i s tan ce   b et w ee n   t h e   an ten n a s   ed g e s   h as   b ee n   s ele cted   to   b d 2 =3 5 . 8 8 m m   ( 0 . 6 9 4 λ 5. 8GHz ) ,   w h er λ 5. 8GHz   is   t h f r ee   s p ac w a v len g th .   T h r ad iatin g   ele m e n t s   ar ex cited   th r o u g h   s i m p le  co r p o r ate  f ee d   ar r an g e m en t.  T h i s   f ee d   ar r an g e m e n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   Min ia tu r Micr o s t r ip   A n ten n a   A r r a u s in g   C ir cu la r   S h a p ed   Du mb b ell  fo r   …  ( A h med   G h a lo u a )   3795   co n s is ts   o f   m atc h in g   tr an s f o r m er ,   q u ar ter   w a v tr an s f o r m er   ( λ /4 )   T   p o w er   d iv id er   f o r   b etter   im p ed an ce   m atc h in g   b e t w ee n   f ee d   a n d   r a d iatin g   ele m en ts .   T h d i m e n s i o n s   o f   t h p r o p o s ed   an te n n a   a r r ay   h ad   o p ti m ized   b y   u s i n g   C ST   Mic r o w a v St u d io   elec tr o m a g n etic  s o lv er .   T h an ten n ar r a y   h a s   r eso n an f r eq u en c y   o f   5 . 8 GHz ,   w h ic h   co v er s   I SM  b a n d   ap p licatio n s ,   as s h o w n   i n   F ig u r e   3.           Fig u r 2 T o p - v ie w   o f   t h d esi g n ed   an ten n ar r a y           Fig u r 3 T h s i m u la ted   r ef lec tio n   co ef f icie n t v er s u s   f r eq u e n c y   o f   t h p r in ted   an te n n ar r a y       4.   CIRCU L AR  SH AP E DU M B B E L L   ( CDG S)   T h cir cu lar   s h ap ed   d u m b b e ll  d ef ec ted   g r o u n d   s tr u ct u r ( C DGS)   ar co m p o s ed   o f   f o u r   cir cles  d ef ec ted   ar ea s : t h r ee   cir cle s   l i n k ed   to   ea ch   o th er   ar r an g ed   o n   o n e   s id e,   a n d   t h s in g u lar   ci r cle  in   th e   o th er   s id e   o f   co n n ec ti n g   s lo e tch ed   b et w ee n   t h e m ,   W DGS1 x L DGS2   g ap s   a n d   n ar r o w   co n n ec ti n g   s lo w id etc h ed   ar ea s   in   b ac k s id m eta llic  g r o u n d   p lan e   as  s h o w n   i n   Fi g u r 4 ( a) .   T h d i m en s io n s   o f   t h p r o p o s ed   cir cu lar   d ef ec ted   g r o u n d   s tr u ct u r ar e L D GS1 = 1 6 . 6 m m ,   L D G S2 =1 5 . 5 m m ,   L DGS3 =1 7 . 5 m m ,   W DGS1 = 1. 1 m m ,   W DGS2 =1 5 . 2 m m ,   R DGS1 =1 . 7 3 m m ,   R D G S2 =1 . 7 m m ,   R D GS3 =2 . 1 m m   an d   R DGS4 1 . 7 3 m m .   T h r eso n an t   f r eq u en c y   w il h a v s h i f ted   b y   v ar y i n g   th d i m e n s io n s   o f   th cir c u lar   s h ap ed   d u m b b ell.   I n   g en er al,   t h eq u iv ale n cir c u it  o f   t h C D GS  co n s i s ts   o f   an   i n d u ctan ce   ( L )   an d   ca p ac itan ce   ( C )   i n   p ar allel  as  s ee n   i n   Fig u r 4 ( b )   [ 2 2 ] .   I n   ad d itio n ,   th v al u es o f   th e s ele m en t s   ca n   b ca lcu lated   b y   t h f o r m u la s   ( 1 ) - ( 3 ) :     LC 0 0 k1 0 1 X c ( )                   ( 1 )     L 0 1 X= ω ' z g                   ( 2 )     c , 3 d B L C L XX ' 1 ||                   ( 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 8   :   379 3     3 8 0 0   3796   w h er e   ω ( =1 ) ,   g 1 ( =2 )   an d   Z 0 ( =5 0 )   ar n o r m alize d   3 - d B   cu to f f   f r eq u e n c y ,   ele m e n t   v alu o f   o n e - p o le  B u tter w o r t h   p r o to ty p L P F,  an d   p o r t im p ed an ce ,   r esp ec ti v el y ,   an d :   - 1 / 2 0 k 1 k 1 ω = ( L C ) .         Fig u r 4 ( a)   C DGS  u n it:  C ir cu lar   s h ap ed   d u m b b ell  u n it ,   ( b )   E q u iv ale n t c ir cu i t o f   th m icr o s tr ip   lin w it h   u n it  C DGS,   ( c )   B u tter w o r t h   p r o to ty p o f   o n e - p o le  L P F [ 18 ]       5.   M I CRO ST RIP  AN T E N NA   ARRA W I T H   CD G S   T h g r o u n d   p la n   o f   th e   an ten n ar r ay   h a s   d ef ec ted   b y   u s i n g   cir cu lar   s h ap ed   d u m b b ell   p r esen ted   i n   Fig u r 4 ( a)   to   s h if t h r eso n an ce   f r eq u e n c y   f r o m   5 . 8 GHz   to   2 . 4 5 GHz   w it h o u ch a n g i n g   th g eo m etr i c   d i m en s io n s   o f   t h o r ig i n al   s t r u ctu r o f   a n te n n a   ar r a y .   As   ca n   b s ee n ,   t h r eso n a n t   f r eq u en c y   h a s   b ee n   s ig n i f ica n tl y   i n f lu e n ce d   b y   t h C DGS.   N a m el y ,   it  b r o u g h to   ab o u 2 . 4 5 GHz .   T o   v alid ate  th i s   a n te n n a   s tr u ct u r w h a v u s ed   t w o   elec tr o m ag n etic  s o l v er s   C ST - MW an d   HFSS ,   w h ic h   p er m it  to   h av g o o d   ag r ee m e n b et w ee n   b o th   s i m u latio n   r e s u l ts .   I h ad   o b s er v ed   th at  th r eso n an f r eq u e n c y   h ad   s h i f ted   f r o m   5 . 8 GHz   to   2 . 4 5 GHz ,   w it h   r etu r n   lo s s   o f   - 1 9 . 9 8 dB   at   2 . 4 5 GHz   a n d   im p ed an ce   b a n d w id t h   o f   1 4 9 . 3 MH ( 2 3 8 0 . 8 MH z - 2 5 3 0 . 1 MH z)   w h ich   co v er s   th o p er atin g   f r eq u en c y   o f   th e   I n d u s tr ial  Sc ien t if ic  Me d ical  ( I SM )   b an d .   Mo r eo v er ,   th s i m u la te d   g ain   at  2 . 4 5 GHz   is   7 . 6 0 d B .   W ca n   co n clu d th at  t h e   u s o f   d ef ec ted   g r o u n d   s tr u ct u r p er m it s   to   r ed u ce   t h s u r f ac o cc u p ied   b y   t h o r ig in al  a n te n n a.   F in al l y ,   s ize  c o m p ar is o n   b et w ee n   o u r   m icr o s tr ip   an ten n ar r a y   an d   th co n v e n tio n a o n r eso n ati n g   at  2 . 4 5 GHz ,   s h o w   t h at   t h s ize  o f   th e   co n v e n tio n al  a n te n n a   ar r a y   is   al m o s t h r ee   ti m es  lar g er   th a n   th at  o f   t h m icr o s tr ip   an te n n a   ar r ay   w i th   C DGS   ce lls .   A s   s h o w n   i n   Fi g u r 5   an d   Fig u r 6 .   Fig u r 7   s h o w s   th s i m u lated   g ain   v er s u s   f r eq u en c y   o f   th p r o p o s ed   an ten n ar r ay .   A s   o b s er v ed ,   w h av a   m a x i m u m   o f   g ai n   ar o u n d   7 . 2 4 d B   at  2 . 4 5 GHz   an d   d ec r ea s in g   o f   g ain   o u ts i d th b an d w id t h   ( 2 3 8 0 . 8 MH z - 2 5 3 0 . 1 MH z) .   F o r   th b eh av io r   o f   th an ten n ar r ay   in   ter m   o f   r ad iatio n ,   w ca n   a n al y ze   t h e   r ad iatio n   p atter n   o f   t h ar r a y   a s   d ep icted   in   Fig u r 8 .   W h a v s ee n   th a t t h a n ten n a r r a y   i s   b id ir ec tio n al.   Fo r   cu r r en d en s i t y ,   Fi g u r 9   s h o w s   t h at  th d en s it y   o f   th cu r r en w a s   m o r co n ce n tr ated   alo n g   th T - j u n ctio n s   p o w er   d iv id er s   to   f ee d   th f o u r th   an te n n as a s   w el l a s   alo n g   t h C DG S o n   t h g r o u n d   p lan e .         Fig u r 5 P r in ted   an ten n ar r a y   w it h   c ir cu lar   d ef ec ted   g r o u n d   s tr u ctu r e   ( C D GS)   ( a)   v ie w   f r o m   t h g r o u n d   p lan s id e,   ( b )   s id v ie w   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   Min ia tu r Micr o s t r ip   A n ten n a   A r r a u s in g   C ir cu la r   S h a p ed   Du mb b ell  fo r   …  ( A h med   G h a lo u a )   3797     Fig u r 6 C ST   an d   HFSS   r ef le ctio n   co ef f icie n t c o m p ar is o n   o f   th d esi g n ed   an te n n ar r a y   with   C DGS           Fig u r 7 Gain   Vs  f r e q u e n c y   o f   th p r o p o s ed   an ten n ar r a y   w it h   C DGS           Fig u r 8 R ad iatio n   p atter n   o f   th p r o p o s ed   an ten n ar r a y   at  2 . 4 5 GHz : ( a)   T h r ee   d im e n s io n al,   ( b )   P h i=9 0 ° ( c P h i=0 °             Fig u r 9 T h cu r r en t d en s it y   o f   th a n ten n a   ar r a y   w it h   C D GS a t 2 . 4 5 GHz ,   ( a)   f r o n t v ie w ,   ( b )   b ac k   v ie w     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 8   :   379 3     3 8 0 0   3798   6.   E XP E R I M E NT A L   RE SUL T S AN D   D I SC USS I O N   Af ter   co n s id er atio n   o f   all  s i m u lated   r esu lts ,   w h ad   ch o s en   to   r ea lize  th p r o to ty p o f   t h e   p r o p o s ed   an ten n ar r a y   s tr u ctu r b y   u s in g   t h L P KF  m ac h in e,   in   o r d er   to   ch ec k   th p er f o r m a n ce   o f   th s i m u lat io n   r esu lt s   o f   th e   r ef lect io n   co e f f i cien t.  T h cir cu it  h ad   p r in ted   o n   th e   F R - 4   s u b s tr ate.   Fi g u r 1 0   s h o w s   t h p ict u r o f   th n o v el  f ab r icate d   s tr u ct u r o f   t h a n ten n ar r a y   w i t h   t h cir cu lar   s h ap ed   d u m b b ell  d ef ec ted   g r o u n d   s tr u ct u r e.   T h an ten n ar r a y   is   co m p ac t,  m i n iat u r e,   lo w   c o s an d   it  h as  to tal  ar ea   o f   1 7 0 x 6 0 m m 2 .   Af ter   test i n g   th e   ac h iev ed   a n te n n a   a r r ay ,   w h av e   co n d u cted   a   co m p ar i s o n   b et w ee n   s i m u latio n   b y   C ST - MW an d   m ea s u r e m e n t r es u lt s   as s h o w n   in   Fi g u r 1 1 .           Fig u r 10 F ab r icate d   an ten n a   ar r ay   w it h   C DGS ,   ( a)   f r o n v ie w ,   ( b )   b ac k   v ie w           Fig u r 11 C o m p ar is o n   b et w e en   th s i m u la ted   an d   th m ea s u r ed   r esu lt s   o f   th p r o p o s ed   an ten n ar r a y         T ab le  2 S y n th e s is   o t h d i f f er en R es u lt s   O b tain ed   b y   S i m u latio n   a n d   M ea s u r e m e n t                             P a r a me t e r s   F r e q u e n c y   [ G H z ]     R e t u r n   l o ss   [ d B ]   B a n d w i d t h   [ M H z ]   S i mu l a t e d   R e s u l t b y   C S T - m w s   2 . 4 5   - 1 9 . 9 7   2 3 8 0 . 8 - 2 5 3 0 . 1   S i mu l a t e d   R e s u l t b y   H F S S   2 . 4 7   - 2 1 . 7 1   2 3 6 5 . 0 - 2 6 0 5 . 0   M e a su r e d   R e su l t s   2 . 5 2     - 2 1 . 23   2 4 4 0 .0 - 2 6 4 0 .0       7.   CO NCLU SI O N   I n   th i s   s t u d y ,   n o v el  d esi g n   o f   an te n n ar r a y   w it h   cir cu l ar   s h ap ed   d u m b b ell  h ad   d ev e lo p ed   an d   v alid ated .   T h is   an ten n ar r a y   h ad   d esi g n ed   a n d   o p ti m ized   b y   u s in g   C ST - MW a n d   HF SS   elec tr o m a g n etic   s o lv er s .   T h s tr u ctu r w it h   an d   w ith o u d ef ec ted   g r o u n d   s tr u ctu r ar e   p r es en ted   an d   d eta iled .   T h ac h iev ed   an d   test ed   p r in ted   an te n n ar r ay   w it h   C D GS p r esen t s   g o o d   ag r ee m e n t b et w ee n   s i m u latio n   an d   m ea s u r e m en t   r esu lt s .   T h ese  r esu lt s   v al id ate  th an te n n ar r a y   s tr u ctu r at  2 . 4 5 GHz ,   w h ich   o p er at in   th I n d u s tr ia Scien ti f ic  Me d i ca l b an d   ( I SM) .       ACK NO WL E D G E M E NT S   W th an k   Mr .   Mo h a m ed   L at r ac h   P r o f ess o r   in   E SEO,   en g i n ee r in g   i n s t itu te  in   A n g er s ,   F r an ce ,   f o r   allo w i n g   u s   to   u s all  t h eq u i p m e n t s   an d   s o l v er s   av ai lab le  in   h i s   lab o r ato r y .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       A   Min ia tu r Micr o s t r ip   A n ten n a   A r r a u s in g   C ir cu la r   S h a p ed   Du mb b ell  fo r   …  ( A h med   G h a lo u a )   3799   RE F E R E NC E S   [1 ]   P .   Ku m a r,   e a l . ,   F o rm u latio n   o f   S ize   Re d u c ti o n   T e c h n iq u e   i n   M i c ro strip   Circu it b y   u sin g   DG S   a n d   DM S ,   2 0 0 8   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   Rec e n A d v a n c e s in   M icr o wa v e   T h e o r y   a n d   Ap p li c a ti o n s,  J a i p u r ,   2 0 0 8 ,   p p .   8 6 1 - 8 6 4 .   [2 ]   M .   U.  Kh a n ,   e a l . ,   M icro stri p   p a tch   a n ten n a   m in iat u risa ti o n   tec h n iq u e s:  a   re v ie w ,   in   IET   M icr o wa v e s,  An ten n a s   &   Pro p a g a ti o n ,   v o l .   9 ,   n o .   9 ,   p p .   9 1 3 - 9 2 2 ,   2 0 1 5 .   [3 ]   F .   F a rz a m i,   e a l . ,   M in iatu riza ti o n   o f   a   M icro strip   A n ten n a   Us in g   a   Co m p a c a n d   T h i n   M a g n e to - Die lec tri c   S u b stra te” ,   i n   IEE An 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 s,   v o l.   1 0 ,   p p .   1 5 4 0 - 1 5 4 2 ,   2 0 1 1 .   [4 ]   Y.  H w a n g ,   e t   a l . ,   P la n a I n v e rted   F   A n ten n a   L o a d e d   w it h   Hig h   P e rm it ti v it y   M a teria l”,   in   El e c tro n ics   L e tt e rs ,     v o l.   3 1 ,   n o .   2 0 ,   p p .   1 7 1 0 - 1 7 1 2 ,   2 8   S e p   1 9 9 5 .   [5 ]   M .   Ya n g ,   e a l . ,   M in iatu rize d   P a tch   A n ten n a   W it h   G ro u n d e d   S tri p s” ,   in   IEE T r a n sa c t io n o n   An ten n a a n d   Pro p a g a ti o n ,   v o l .   6 3 ,   n o .   2 ,   p p .   8 4 3 - 8 4 8 ,   F e b .   2 0 1 5 .   [6 ]   W o n g ,   Kin - L u ,   Co m p a c a n d   Br o a d b a n d   M icro str ip   A n ten n a s,   J o h n   W il e y   &   S o n s,  2 0 0 4 .   [7 ]   C.   Y.  C h iu ,   e a l . ,   A   T u n a b le  Via - P a tch   L o a d e d   P I F A   W it h   S ize   Re d u c ti o n ,   in   IEE T ra n sa c ti o n o n   A n ten n a s   a n d   Pro p a g a t io n ,   v o l.   5 5 ,   n o .   1 ,   p p .   6 5 - 7 1 ,   Ja n .   2 0 0 7 .   [8 ]   P . K.  S i n g h a a n d   Bim a G a r g ,   De sig n   a n d   Ch a ra c teriz a ti o n   o f   Co m p a c M icro strip   P a tc h   A n ten n a   Us in g   S p l it   Rin g   S h a p e d   M e tam a teri a S tru c tu re ”,   In ter n a ti o n a J o u r n a o El e c tr ica a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) v o l.   2 ,   n o .   5 ,   p p .   6 5 5 - 6 6 2 ,   Oc to b e 2 0 1 2 .   [9 ]   A.   Bo u tejd a r e a l ., “ De sig n   a n d   Im p ro v e m e n o f   a   Co m p a c Ba n d p a ss   F il ter u si n g   DG S   Tec h n iq u e   f o WL A N an d   W iM A X   A p p li c a ti o n s ”,   T EL KO M NIKA  ( T e lec o mm u n ica ti o n ,   Co mp u ti n g ,   El e c tro n ics   a n d   C o n tr o l ) v o l.   15 ,   n o .   3 p p .   1 1 3 7 - 1 1 4 4 S e p tem b e 2 0 1 7 .   [1 0 ]   C.   Ku m a a n d   D.  G u h a ,   Na tu re   o f   Cro ss - P o lariz e d   Ra d iati o n f ro m   P ro b e - F e d   Circu lar  M icro strip   A n ten n a a n d   T h e ir  S u p p re ss io n   Us in g   Dif fe re n G e o m e tri e o f   D e f e c ted   G ro u n d   S tr u c tu re   (DG S )” ,   in   IEE T ra n sa c ti o n o n   An ten n a a n d   Pro p a g a t io n ,   v o l .   6 0 ,   n o .   1 ,   p p .   9 2 - 1 0 1 ,   Ja n .   2 0 1 2 .   [1 1 ]   D.  G u h a ,   e a l . ,   M icro stri p   P a tc h   A n ten n a   w it h   De f e c ted   G ro u n d   S tr u c tu re   f o Cro ss   P o lariz a ti o n   S u p p re ss i o n ,   in   IEE E   An ten n a s a n d   W ire les s P ro p a g a t io n   L e tt e rs ,   v o l.   4 ,   n o .   1 ,   p p .   4 5 5 - 4 5 8 ,   2 0 0 5 .   [1 2 ]   F .   G .   Zh u ,   e a l . ,   Re d u c t io n   o f   M u tu a Co u p li n g   b e tw e e n   Clo se l y - p a c k e d   A n ten n a   El e m e n ts  u sin g   De f e c ted   G ro u n d   S tru c tu re ,   in   E lec tro n ics   L e tt e rs ,   v o l.   4 5 ,   n o .   1 2 ,   p p .   6 0 1 - 6 0 2 ,   J u n e   4   2 0 0 9 .   [1 3 ]   S .   He k a l,   e a l . ,   A   No v e T e c h n iq u e   f o Co m p a c S ize   W irele s P o w e T ra n s f e A p p li c a ti o n Us in g   De fe c ted   G ro u n d   S tr u c tu re s ,   in   I EE T r a n sa c ti o n o n   M icr o wa v e   T h e o r y   a n d   T e c h n iq u e s ,   v o l.   6 5 ,   n o .   2 ,   p p .   5 9 1 - 5 9 9 ,     F e b .   2 0 1 7 .   [1 4 ]   S .   Bisw a s,  e a l . ,   Co n tro o f   Hig h e Ha r m o n ics   a n d   T h e ir  Ra d i a ti o n i n   M icr o strip   A n ten n a Us in g   Co m p a c t   De fe c ted   G ro u n d   S tru c tu re s” ,   in   IEE T ra n sa c ti o n o n   An te n n a a n d   Pro p a g a ti o n ,   v o l.   6 1 ,   n o .   6 ,   p p .   3 3 4 9 - 3 3 5 3 ,   Ju n e   2 0 1 3 .   [1 5 ]   D.  b .   Ho u ,   e a l . ,   El im in a ti o n   o f   S c a n   Bli n d n e ss   w it h   Co m p a c D e fe c ted   G ro u n d   S tru c tu re in   M ic ro strip   P h a se d   A rra y ,   in   IET   M icr o wa v e s,  A n ten n a s   &   Pro p a g a ti o n ,   v o l.   3 ,   n o .   2 ,   p p .   2 6 9 - 2 7 5 ,   M a rc h   2 0 0 9 .   [1 6 ]   A .   Orte g a ,   e a l . ,   De sig n   o f   L o w - p a ss   M icro strip   F il ters   b a se d   o n   De fe c ted   G ro u n d   S tru c t u re ,   2 0 1 1   S BM O/IE E E   M T T - S   In ter n a ti o n a M icr o wa v e   a n d   Op t o e lec tro n ics   Co n fer e n c e   (IM OC 2 0 1 1 ) ,   Na tal,   2 0 1 1 ,   p p .   6 9 - 74.   [1 7 ]   L iu ,   e a l .,   Ne P a ra m e ter - E x trac ti o n   M e th o d   f o D G S   a n d   it A p p li c a ti o n   t o   th e   L o w - P a ss   F i lt e r ”,   Active   a n d   Pa ss ive   El e c tro n ic C o m p o n e n ts ,   2 0 0 4 ,   v o l.   2 7 ,   n o .   2 ,   p p .   1 1 9 - 1 2 3 .   [1 8 ]   D.  A h n ,   e a l . ,   A   D e sig n   o f   th e   L o w - P a ss   F il ter  u sin g   th e   No v e M icro s tri p   De f e c ted   G ro u n d   S tru c tu re ,   in   IEE E   T ra n sa c ti o n o n   M icr o wa v e   T h e o ry   a n d   T e c h n i q u e s ,   v o l.   4 9 ,   n o .   1 ,   p p .   8 6 - 9 3 ,   Ja n   2 0 0 1 .   [1 9 ]   C.   S h e k h a r,   e a l . ,   A p p li c a ti o n   o f   2 De fe c ted   G ro u n d   S tr u c t u r e in   M icro stri p   L in e s” ,   2 0 1 3   I E EE   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   El e c tro n ics ,   Co mp u ti n g   a n d   Co mm u n ica t io n   T e c h n o lo g ies ,   Ba n g a lo re ,   2 0 1 3 ,   p p .   1 - 4 .   [2 0 ]   Ch u l - S o o   Kim ,   e a l . ,   E q u iv a le n Circu it   M o d e ll in g   o f   S p iral  D e fe c ted   G ro u n d   S tru c t u re   f o M i c ro strip   L in e ,   in   El e c tro n ics   L e tt e rs ,   v o l.   3 8 ,   n o .   1 9 ,   p p .   1 1 0 9 - 1 1 1 0 ,   1 2   S e p   2 0 0 2 .   [2 1 ]   L o w   Ch in g   Yu   a n d   M u h a m m a d   Ra m lee   K a m a ru d in ,   5 G   F ix e d   Be a m   S w it c h in g   o n   M i c ro strip   P a tc h   A n ten n a ”,   In ter n a t io n a J o u rn a l   o El e c trica a n d   Co mp u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   7 ,   n o   2 ,   p .   9 7 5 - 9 8 0 ,     A p ril   2 0 1 7 .   [2 2 ]   Jo n g - S ik   L i m ,   e a l . ,   De sig n   o f   L o w - P a ss   F il ters   u sin g   De f e c te d   G ro u n d   S tr u c tu re ,   in   IEE T ra n sa c ti o n o n   M icr o wa v e   T h e o ry   a n d   T e c h n i q u e s ,   v o l.   5 3 ,   n o .   8 ,   p p .   2 5 3 9 - 2 5 4 5 ,   A u g .   2 0 0 5 .       BI O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       Ahm e d   G h a l o u a   w a b o rn   in   Ka sb a T a d la,  M o r o c c o ,   In   Ju ly   1 9 9 0 .   He   re c e iv e d   th e   m a ste d e g re e   in   e lec tro n ics   a n d   tele c o m m u n ica ti o n f ro m   F a c u lt y   o f   S c ien c e s,  Un iv e rsit y   o f   A b d e l m a le k   Essa i d i   T e to u a n ,   M o r o 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   p h y si c a n d   e n g in e e ri n g   sc ien c e a F a c u lt y   o f   S c ien c e a n d   T e c h n o lo g ies ,   S e tt a t,   M o ro c c o .   His  re se a rc h   i n tere sts  in c l u d e   th e   a n a ly sis a n d   d e sig n   o f   a n ten n a   a rr a y s u sin g   M e tam a teria ls  stru c tu re s.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   5 Octo b er   2 0 1 8   :   379 3     3 8 0 0   3800     J a m a Z b it o u   w a b o rn   in   F e s,  M o ro c c o ,   in   Ju n e   1 9 7 6 .   He   re c e iv e d   th e   P h . D.  d e g re e   in   e lec tro n i c f ro m   P o ly tec h   o f   Na n tes ,   th e   Un iv e rsit y   o f   Na n tes ,   Na n tes ,   F ra n c e ,   in   2 0 0 5 .   He   is   c u 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   in   F S T ,   Un iv e rsit y   Ha ss a n   1 st,  S e tt a t,   M o r o c c o   a n d   t h e   h e a d   o Co m p u ti n g   Ne tw o rk a n d   tele c o m m u n ica ti o n   in   L M EE T   L a b o ra to ry   in   F S T S .   He   is  in v o lv e d   in   t h e   d e sig n   o f   h y b rid ,   m o n o li t h ic ac ti v e   a n d   p a ss iv e   m icro w a v e   e lec 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 if 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 ss o c iate   P ro f e ss o o El e c tro n ics   i n   F a c u l ty   o f   sc ien c e a n d   tec h n iq u e s,  Un iv e rsity   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 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   L a tr a c h   (IE EE   m e m b e r)  re c e iv e d   th e   P h . D.  d e g re e   i n   e lec tro n ics   f ro m   th e   Un iv e r sit y   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   P ro f e ss o o f   m icro wa v e   e n g in e e rin g   w it h   t h e   Eco le  S u p é rieu re   d ’El e c tr o n i q u e   d e   l’Ou e st  (ES EO),   A n g e rs,  F ra n c e ,   w h e re   h e   is  h e a d   o f   th e   Ra d io - F re q u e n c y   &   M icro w a v e   re se a rc h   g ro u p .   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e d e sig n   o f   h y b rid   &   m o n o li th 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 ta m a teria ls,   L m a ter ials,  a n ten n a s,  re c ten n a a n d   th 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   (W P T ).         Ahm e d   Er r k i k   w a b o rn   i n   Ju ly   1 9 6 0   in   M o r o c c o .   He   re c e iv e d   t h 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 T e c h n o lo g y   Co m p ie` g n e   (U T C),   Co m p ie ` g n e ,   F r a n c e .   He   is   c u rre n tl y   a n   a s so c iate   P r o f e ss o o f   p h y sic in   F S T   Un i v e rsit y   H a ss a n   1 st,  S e tt a t,   M o ro c c o .   He   is  in v o lv e d   i n   th e   d e sig n   o h y b rid ,   m o n o li t h ic ac ti v e   a n d   p a ss iv e   m icro w a v e   e lec tro n ic circ u it s.           Abd e la li   Ta j m o u a ti   w a b o rn   in ,   M o ro c c o ,   i n   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 .   H e   is  c u rre n tl y   a n   a ss o c iate   P ro f e s so r   o f   El e c tro n ics ,   th e rm a tran s f e r   a n d   th e rm o d y n a m ic  in   F a c u lt y   o sc ien c e a n d   tec h n iq u e Un iv e rsity   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 th ic  a c ti v e   a n d   p a ss i v e   m icro w a v e   e le c tro n ic circ u it s.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.