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 Decem ber   201 8 , p p.   4175 ~ 4183   IS S N: 20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v8 i 6 . pp 4175 - 41 83          4175       Journ al h om e page http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   An Anal ytical A pp ro ach  for Desi gn of Mi crostrip  Patch ( MsP)        R.   J. K av i tha 1 ,   H.   S.  A r a vin d 2   1 Visvesvara y a   T ec hnolog ic a Un ive rsit y ,   Indi a   2 Depa rtment of  El e ct roni cs  &   C om m unic at ion  E ngine er ,   JS SA TE ,   Ind ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Ma r   14 , 201 8   Re vised  Ju l   17 ,  201 8   Accepte Aug   5 , 2 01 8       rel ia bl conf i gura ti on  of  e le c tromagnet i inte rac t ions  for  ant e nna  design   ca y i el an  eff e ct iv Microstri pat ch  (Ms P antenna .   During  it design,   th e   ant enn arr a y s   i nvolve   issues  wi th  par amete rs  (i . e. ,   spac e,   d imen sion,  shape )   adj ustm ent .   Thi s   proble m   ca be   ta ckled  with  an   ana l y t ical  appr oac whic h   ca hel to  bri ng  bet te idea  t design  the   ant enna   a aray .   Ho weve r,   th rea l isti designs   of  ant enna   ar ra y   ar quit e xpensive   while  ext rac t ing   computat ion al   a cc ura c y .   Thus,   to  have   low  co st  computat ion a accurac y   var ious  m et a - h e uristi (ge ner ic  al gor it hm ,   pa r ti c al   sw arm  op ti m iz ar ion)  appr oac h es  are  used  and  ar c onsidere a eff ec t ive   on in  h andl ing  the  pat t ern   s y n the sis   proble m s.  How ee ver ,   th use  of   m et a - heur isti appr oac h es   demands  thousands  of  func tions   to  ana l y z e   the   an te nna  design.   Th is   m anusc ript   in tro duce an   an aly t i ca l   appr oa ch  for   Ms ant enna  d esing  using  MA TL AB  t hat   brings  opti m iz ati on  in  handl ing  t he  side  lobe an opti m iz ing   the   ref lecti on  as  well   as  r adi a tion  responses.  T he  outc om es  of   the   desig n   were   an aly z ed  with  respe ct   to  ref lecti on ,   r adiat ion  co eff icien ts,   side  lobe s   and  found effe ctive at 10GH as  per   com putation al   cost  is   concer n.   Ke yw or d:   Com pu ta ti on al   c os t   Mi cro strip   p at c h   a nten na   Ra diati on   c oe f fici ents   Re flect ion   c oeffici ents   Side  l obes   Copyright   ©   201 8   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   R.   J. Ka vitha ,   Visv es va raya  Tech no l og ic al   Un i ver sit y,    Be la gav i,  India .   kav it ha r j kkira n@gm ai l.co m       1.   INTROD U CTION     The  M ic rostri P at ch  (M s P)   a nten na    arr ay s   desig dem ands  a   reli able  el ect ro - m agn et ic   interact io ns  (Em I)   within  a nten na  ar ray   struct ur es   t pro visio the   re qu irem ents  of   th anten na  de sign   i nduce by   arr ay   rad ia ti ons  a nd   ref le ct io n   re sp onses   [ 1].  The   el ect r o - m agn et ic   i ntera ct ion a re  c onsist s   of   el e m ent   env i ronm ent,  el e m ent  couplin g,   s ubstrat fin it siz e,  fee ding   im pact   et c.  Su c im pacts  can  on ly   be  re li ably   accounte f or   desig process   thr ough  ty pic al ly   discrete,  f ull - wa ve,   el ect ro - m agn et ic   sim ula ti on m ain ly   by  us in c om plete  anten na  a rray   m od ule [2]   The   ante nn a   arr ay   desi gn   i nvolv e with   issues  el e m e nts  dim ensions   adjustm ent arr ay   sh ape   adjustm ent arr ay   sp aci ng   a dju stm ent feed in locat io n   adjustm ent  et c In   t hat  reg a rd,  a   m a the m at ic al   appr oach   ca be  c on si der e as  ef fecti ve  f or   si gnific ant  way  of   a nten na   arr ay   desig [3 ] The  real   tim e   i m ple m e m ta t ion   of  m at he m atical   approac can  le a ds   t hi gh e r   c os in   a nten na  arr ay   de sign   as  it   ta kes  of  m or nu m ber   of   sim ulati on s   it erati on s   in  ar ray  m od el   [4 ] .   The  m e ta - heurist ic m echan ism s   su ch  as  pa rtic le   swar m   op ti m izati on   [ 5];   gen e ti al go rithm [6 ]   are  outc om es  with  sig nificant  resu lt w hich  ca ha nd l the   patte rn   synt he sis  issues  [7 ] .   The  lim i ta ti o of   m et a - heurist ic   m echan ism s   is  that  it  need th ousa nd of  functi ons  f or  a nten na  de sig n   analy sis He nc e,  this  pa pe ai m to  perform   the  accu rate  de sign   of   Ms Pant rnna   by u sin a an al yt ic al  ap pr oa ch  f or   patte r s ynthesis. Fi nally , th e d esi gn  a naly sis i s p er form ed  by co ns i der i ng   the  par am et ers  li ke  rad ia ti on, r eflect io coeffic ie nts,  operat ing   f reque ncy  and   m ini m iz a tio of   si de  lob e s.  Th e   pap e is  orga ni zed  with  sect io ns   li ke  re veie of  existi ng  works  ( in  sect i on   2),   desi gn   a nd   im ple m enta ti on   of   pro po se d   syst e m  ( in  sect ion   3),  res ults  an a naly sis ( in  sect ion   4) a nd con cl us io ( i sect ion   5).     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   4175   -   4183   4176   2.   RELATE D  W ORK   The  rece nt  re searche to wa rd s   ante nna  de sign  are   re vi ewed  in   this  sect ion .   A   wa st   range   of   researc hes  are  exist  towa rd t he  desi gn   of   wide band  a ntenn a nd  are  ca pab le   of   ha ndl ing   the  tra ns m issi on  issues  an off er  high  s peed  com m un ic at i on.  s urvey  work   t ow a rds  the  desig of  MsP  anten na  and   it s   con t rib ution   t owar ds   c omm u nicat ion   syst e m   is  fo und  i Kav it aan Ar a vinda  ( 2017)  [ 8]  that  offers  e xisti ng   researc gap   i MsP  a nten na   te chnolo gy.  S i m i la rly Tang  et   al (2016 [ 9]  pr e sente strip - helic al   an te nn a   syst e m   with  par asi ti ci rc ular  patch  f or   ci rcu la po la rizat ion   wh ic are  capa ble  of   wor king  li ke  an  i m ped ance  b a ndwi dth .     Fu rt her,  Sali et   al [10]  ga ve   du al - ba nd  pa tc ante nn f or   sm al fo rm   factor   dev ic es This  ante nna  was  fabrica te over   Ro gers  (RO 4350)   boa rd,  the   m easure resu lt   ha ve   good  a gr ee m ent  with  sim ulate on e s.  dual - ba nd  ci rc ularl po la rize a nt enn as  ha ve  be en  recei ving  m uch   at te ntion  du e   to  thei disti nct   featur of   si ngle   la ye and  sing le   fee ds .   Ther are  tw dif fer e nt  dis si m il ar  rad ia tors  an two  pa irs  of  deg e ne rate’s  m od TM01/T M10   a nd  TM 03/TM 30  m od e s.  I orde to   m ini m iz the  c os t,  m iniat ur ise siz e,   and   ea sy  integ rati on   a uthor  Z ahang  et   al ( 2016 [ 11 ]   intr oduce du al - f reque ncy  ba nd  po la risat ion   m et hod  wh ic achie ve the  rad it io about  7.0a nd   5.9  in  the  tw ba nds.  I Katy al   et   a l.  (2 01 6)   [12],  transm i ssion - li ne   equ i valent   ci rcu te chn iq ue  is  pr ese nte f or   analy sis  of   m ulti layered   MsP  anten na .Th perform ance  of   the  te chn iq ue  is  validat ed  by  analy sis  of   bro adb a nd  anten na   and   f ound  that  the  pr opose m e tho is  capab l e   for  qu ic ci rc ui le vel  im i ta tio an optim i zat i on I the   stud of  di ff e r ent  ty pe  of  pri nted  a nten nas   hav i ng   diff e re nt  ty pe  of   patch  li ke r ect angular,  s qu are,  tria ng ular,  ci rcu la r,   el li pt ic al   are  su it able  for  60 HZ  wa irle ss   app li cat io n.     Fo re du ce  over  al siz and  to  avo i lossy m illim e tre - wa ve  co nnec to rs  auth or   Hannac hi  et   al [13]  has  propose a   keysi ght  te ch no l og ie s this  giv e te ch nolo gy  is  ve ry  hel pfull  of  ra dio   fr e qu e ncy  design.    I band width   im pro vem ent  of   an  eq uilat eral  tran gu la rMs anten na  unde r   diff e ren ti al   exita ti on the  r aditi on   directi vity   of   TM11  m od is  at te ched   su c patch F or  i m pr ov e lot  of   fiel dist rib ution,  W a ng  et   al .   (20 17)  [14]  ha ve  pr e sente an  ad diti on al   m od   f or  bo t TM10a nd  TM11  exite fo r adi at ion Both  virt ual  and  m easur ed  re su lt   has  be en  ex hib it   wide  ba ndwi dth   an good   pr ese ntati on   of   rad i at ion.     Broker  et   al ( 2016)  [ 15 ]   give li nea rly   pola rized   dual - ba nd  patc a ntenn a   res ulti ng  low  cr os s - pola r iz at io and  aut onom ou band  c on t r ol.Fin el ly the   resu lt s giv es  l ow e op e rati ng  ba nd  a nd  uppe op e rati ng   ba nd   is   sh ifte up  to  10%  la stl y.To  m ini m iz the  cro ss - po la rizat ion,  low  l os is  app li ed  t integrate  the  a nten na  ar ray  and   br i ng   im pr ov em ent  in  antenn a rr ay   gai n,   Jin et   al ( 2015)  [ 16]   have  pr ese nted  l ow   te m per at ure  co - fired   ce ram ic   ( LTCC proce s s.  This  process   has  bee u se to  fabrica te   an m easur outc om es  and   f ound10 - dB  of  im ped an ce an the  gai n o f 18.6 2 dB at  61.5  GH z   Tron et   al (2017 [ 17 ]   pro pose center - s horted  MsPm esch nism   by  wh ic DC  bias  volt age;  both   resona nce  fr e quencies   va ried si m ulata neo usl y.  Li  et   al ( 20 16)  [18]  giv e ver ti cal ly   integrated   di ff e r entia filt ering   a nten na  that  c om po sed  of   dif fere ntial - fe MsP   anten na  with  U - s ha ped   dif fe ren ti al   res on at or.  Th e   ou tc om es  of   [ 18]   be hav a f r equ e ncy  res po nce  f or   both  ga in  an ret urn  l os s.  I orde to   gen e r at m i ll i m et er - wav e Ya et   al (2 01 6)   [ 19]   gav Her m i te - G us sia ( H G)   m et ho an are  form ed  by  four   inset - f ed  MsP   el e m ent  al so   with  m ic ro s tripco rpo rate  f eedin netw ork.   T hro ugh  [ 19]   accu racy  in  m easur em ent  and  si m ulati on   is  achieve d.   Atta ra et   al (20 16)  [20],  des cribe Rotm an  le ns   m et ho in  w hich  the  le ngth  on  the   com m un ic at ion  li nes  are n ot  aff ect ed  the  progressi ve  ph a s e d el ay . Th r ough  [2 0], the  co m plexit y i s   m i nim iz ed   and p e rfo rm ance p a ram et ers  are m axi m iz ed  which  finall giv es  lo w ph as e erro r of   0.4 50 in  criti cal  cond it io n.   Zha ng   et   al (2 01 6)   [ 21]   il lustrate dMsP  ant enn with  the  capab il it ie of  bandw i dth   an ha rm on ic   su pp ressio n.   H ere,  pair  of   l e m da/4  m ic ro strio - li ne,  wi de  band  pro per ty   can  be   obta ine by  m aking   use fu us e o f   th tw r eso nan ces   intr oduce b y b urning  patc a nd non - ra diati ng p a tc h.   T he  giv e prototype   ante nn a   is   oprati ng  at   4. GH is  desig ned   a nd   fa bri cat ed,   highe r - order   ra diati ng   m od es  has  bee eff ect ively   cancel le d.   In   S un   et   al (2016 [22],  prox im ity  cou ple cavit back e pa tc a nten na   is  exp resse for  long  ra ng RFID  ta g.   T he  patc structu re  al s offer way  to   tun t he  res on ant  fr e que ncy  of   t he  ante nn a .   The  giv e a ntenn is   achieve gai of   5.7  dBi.  I order  to  pro vid s uppo rt  towa r ds   tw di sti nct  operati ng  f re qu e ncies  a uthor   Sm yt et   al ( 2016 [ 23]   ha ve   giv e novel  du al - ba nd  MsP anten na  base on  EBG   it egr at ed  int it rad i at ing  edg e s.  Th rou gh  t his d ual  a nte nn a   ra diati on  tr acked  at  2 . G Hz  a nd 5 . GHz  f reque ncy.   T hu s i t his p ap er  th e   pr i or it is  giv en  for  desi gn i ng   a n   accu rate  com pu te rized  too f or   M sPan te nn a nd  fo ll ow i ng  util iz ed   aanaly ti cal  ap proac h w hich  c om po sed op ti m i zed sy nth esi of  patte rn s  for  MsP ante nn a  desi gn.       3.   SY STE M MO DEL FO R MI CROSTR IP P ATCH ( MsP ) ANTE NNA   In   orde to  ge the  geo m et rical   top ol og f or   MsP   a nte nna  the  arc hitec ture  is  s how i Fig ure   1.     The  co re  com po ne nt  su c as  heig ht  of   MsP  anten na  ( d1),   width   of   MsP  anten na  ( d2),   width   of   m et al  gr ou nd   slot  aper t ur ( w1),   le ngth  of   m et al   gr ound   s lot  aper tu re  ( u1) cl ot  center  to  patch  ce nter   (v1) le ng t h   of  open   end   st ub,  te rm inate the  fee (v2),  cham ber  le ng th  of   t he  input  m ic ro stri ( wc)   a nd   m i cro st rip  sig nal   trace   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       An  A naly ti cal  Ap pr oac fo De sig n of Mic r os tri p Patc ( MsP)   …  ( R. J.   Kavit ha )   4177   width  ( w o)   a re   co ns ide red.  T he  sta rtin poi nt  ( Sp)  of  the  t opology  is  i niti at ed  as  [S px,   Sp y]   to  a rr i ve  to  the   patch  el em ent w it h Xp at c h [] , Ypatch  [] a sc hem atic sh ow n i F ig ure   1.        A n t e n n a   p a r a m e t e r s ( d 1 ,   d 2 ,   w 1 , u 1 , v 1 , v 2 , w c , w o ) O p e r a t i n g   F r e q u e n c y R e l a t i v e   p o w e r P r o p a g a t i o n   p a t t e r n A n t e n n a   i m p e d a n c e R e f l e c t i o n   c o i f f i c i e n t A c t i v e R e f l e c t i o n   C o e f f i c i e n t S i d e   l o b e   l e v e l     Figure  1 .   A rch i te ct ur of   pro pose d desig n       Her t he  in f orm at ion ’s  of   d1 d2,   u1,  v1,  v2,  wc  a nd  w are  c on si der e as  in pu pa ra m et ers.   Lat er,   the  sta rting   po int  (S p is  defi ned   co rr e spo ndin to  the  co ordinates  of  X path  an Y pat h.   Th Sp   can   be  ob ta ine d by,     Sp  =  [ S px, Spy ]   ( 1)     [Xpatch]  =  [Sp i, ( Spi +  ) , ( Spi +  ) , Spi , Spi   ]        at , i=1         ( 2)     [Ypatch]  =  [Sp i, Spi   ( Spi +  ) , ( Spi +  ) , ( Spi1 ) ]     at , i=2         ( 3)     Fu rt her, the  ce nter  l ocali zat ion   of the  patch   ( Px ,  Py)  is  co m pu te d by usi ng  e q uatio 4 .     Px  =   ( ( Spi + (  ) ) ,   i= 1     Py = ( ( Spi + (  ) ) ,   i= 2     ( 4)           Figure  2 .   Patc h wit X patch [ ] Y patch  [ ]       Ba sed  on  thes coord i nates,   rectang le   is  plo tt ed  an for  the  sam rectan gle,  patc center  is  determ ined.       [P xPy ]   f   ( Spi , d1,   d2)  at i= 1,   2   ( 5)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   4175   -   4183   4178   Using t his p at c ce nter, a ce nter pat ch  li ne  is  dr a w n.       i.e. [p x - 2 px + v1+v 2],  [p y py]     [px px ] , [ py+d1 / 3+0.5 ]   ( 6)     The the  clot c enter  (Cc) is  obtai ned,  wh ic h i s r el at ive to  th e p at ch  ce nter.       Cc  = ([px+ v1  px + v1] , [py - w 0/2   py+d 1/3 + 0.5]   ( 7)     The dist ance  for rig ht a ng le d t riang le   ( x t )  is  ob ta ine d by  us i ng  e q uatio 8.     i.e.  2 / 2 wc x t   ( 8)     The slot a pe rtur e  of m et al  g ro un is cal c ulate f or both  the  Xpath a nd  Ypat usi ng  e q uat ion   9.     xm et a l_g r ound  = [p x+v1 - w 1/2   px + v1+w 1/2  px + v1+w 1/2 p x+v1 - w 1/2 p x+ v1 - w 1/ 2]     ym et a l_g r ound  = [py - u1 / 2 p y - u1 / 2 py+u 1/2   py +u1 /2  p y - u1/ 2]      ( 9)     Finall y t he  la be li n g of t he plo t i s don e  and  outc om e o t he  t opology i s s ho wn in t he  F ig ur 3.           Figure  3 .   De fa ult t opology  of MsP a nten na       Topo l ogy Al gori th m   In it iali ze   d 1 , d 2 , w 1 , u 1,  v 1,   v 2, w c, wo   Sp [ Spx,  S py]     [Xpatch  ]   [Spi , ( Spi +  ) , ( Spi +  ) , Spi , Spi   ] i= 1   [ Y patch  ]   [Spi,  Spi   ( Spi +  ) , ( Spi +  ) , ( Spi1 ) ] i= 2   [P x P y ] f   (Spi,  d 1 , d 2 )  whe re,  i =1,   2   [px - 2 p x+v1+ v2] , [pypy]  a nd  [px px ] , [ 2 py+d1 / 3+0.5 ]         Cc   ( [px+ v1  px + v1] , [py - w 0/2   py+d 1/3 + 0.5]    2 / 2 wc x t   xmetal_ gr ou n d   [ px + v1 - w 1/2   px+v 1+ w1/2 px+ v1 + w 1/2   px + v1 - w 1/2   px + v1 - w 1/2 ]   ymetal_ gr ou n [ py - u1/2  py - u1/2  py+u 1/ 2 py+u 1/2   py - u1 / 2]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       An  A naly ti cal  Ap pr oac fo De sig n of Mic r os tri p Patc ( MsP)   …  ( R. J.   Kavit ha )   4179   Sy n th esi of  antenn a arr ay   init ia li ze : d1 , d2,  w1,  u1, v1,  v2, wc,  wo   c   8x10 8   if ( i= 1; i<= 5; i ++) whe re i -   is i te rati on   fc nx10 9   wh e re  8,9,1 0,1 1,12   λ c/ fc   NR or  NC  b Si n 2   Op    NR _NC(c,  fc  [d1, d 2,  w1,  u1, v1,  v2,  w c,  wo])         URA    Is  ([ NC NR ]   2 2 ]               Aw Ew n U R A   NR  NR+   NC  NC -   Re peat f or op     To  c om pu te   th relat ive  pow er,  t he  par am et ers  li ke  d1,  d2,  w 1,   u1,  v1,  v2,  wc,   w a r init ia li zed.  Lat er,  carrie fr e qu e ncy  (f c )   com pu te by  us ing   si gn al   pro pag at io spe ed  (c).  Furth er,  wa velen gth  (λ)   is   cal culat ed by d ividin “c”  w it fc”.       i.e., λ  = c/fc   ( 10)     The  ar ray  siz al ong  with  el evati on   a nd   azim uth   dire ct ion   ca be  ob ta ine by  r equ i red   beam   width.     Fo r  the  h al f  w a velen gth   sp aci ng, th e  num ber o el em ents along  with ce rtai n direct io ca n be  giv e a s;     NR or  NC =  b Si n 2   ( 11)     In  e q ua ti on   11 the  val ue  of  b   represe nts  the   beam   width   al ong  that  di rec ti on T he  oth er   par am et ers  (Op)  li ke  azi m uth  cu to ff  a nd elev a ti on  c ut off ca n o btain  by foll owin e qu at io n.      Op =  NR_NC( c, f c  [d1,  d2, w 1 , u 1,   v1, v 2,   wc,   w o])     ( 12)     The n,   the  un i f or m   rectangula arr ay   (U R A)  is  con si der e as  the  integ rati on   of   t wo   s ep arab le   un if orm   Line   arr ay (U L A and  desi gn e t he  windows  for  both   the  el e va ti on   a nd  azi m uth   directi on  t hro ugh  dig it al   file desig m et ho ds. T hen the  UR A d evel op e d b y i den ti cal  sensor el em ents can be  giv e as:     i.e.,  URA  = Is  ([ NC NR ]  [   2 2 ]   ( 13)     In  e q uation  13 Is  i nd ic at es  t he  ide ntica sensor  el em ent On   a ssig ning  t he  we i ghts  to  the  ar ray  f ollo wing  e q uatio 14 is  ob ta ine d.     i.e.,  Aw Ew n U R A   ( 14)     Wh e re  nURA  ind ic at es  the  ne URA Ew   ind ic at es  the  el evati on   wei gh and   A repr esents  the  Azi m uth   weig ht.  Lat e t he  c om par ison  am on the   ne URA  a nd  previo us   URA I a nten na  te c hnol og t he  si de   lob e s   are  the  local   m axim or   lob es   of   the  fa fiel ra diati on   pa tt ern   w hich  a re   no the  m ai l ob e s.  He re,  th side  lob le vel  of  th ne UR is  com par ed  with   the  pre vious  de sign.  H oweve r,   the   ne UR does  not  m e et   the  requirem ents an d he nce t rial  an d er ror  m et hod  is a ppli ed  to   NR a nd N pa ram et ers.       i.e.,  NR =  NR+   NC =  NC -     The n ob ta ine d values  of  NR   a nd N are  upda te to  get t he op ti m iz ed  design r es ults.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   4175   -   4183   4180   4.   RESU LT S  ANA L YS I S   Fo r   de sig of  MsP  ante nn a   MATLAB   is  use a nd  obta in ed  re su lt on  e xecusi on.  T he  perform ance  analy sis  of  the  desig is  c om par ed  with  e xist i ng   m et ho d.  T he  f ollo wing  F igure   4,  il lustra te the  beam   pa tt ern  for  lo oks  direct ion s  r a ng i ng fr om  < - 30 0   t o 0 azim uth  and el evati on d e gree s and m ai ntains null  at  - 40 0 .           Figure  4 .   Be am  p at te rn  f or a zim uth  and ele vation de gree       The  a rr ay   synt hesis  is  re pr ese nted  i F ig ur with  res pect  to  to po l ogy   1,   2,   a nd  optim al   topolo gy   by  con si der i ng  bandw i dth H ere,  the  topolo gy   arr ay   is  j us cro s sin the  req ui red   bandw i dth   of  patte rns   of   topolo gy  2,   and   optim al   to po l og y.  H ow e ver,  the  side  l obes  of  patte rn s   band width   is  higher  t hat  of   desir e patte rn.  This  ki nd   of   si de  lo be can  be  opti m iz ed  by  util iz ing   windowin op e rati ons  to  arr ay If   URA  is  the  com bin at ion   of  two  differe nt   un if or m   li ne ar  arr ay (U L A) t hen   t hed e sign   of   window  can  be  pe rfor m e separ at el in  both  el evati on  a nd   azi m ut dir ect ion by  util iz ing   filt er  desi gn i ng   m od el s.  The  Fig ur e   giv es  the  side  lob le vel  com par ed  with  dif fer e nt  topolo gies  an is  fo un that  side  lob le vel  of  optim al   top ol og is  le ss than to po l og 1, to po l ogy 2 a nd to po l ogy 4 .           Fi g ure  5 .   Be am  p at te rn s synt hesis  with  different m et ho ds       The  3D  ra diati on   patte rns  are   com po sed  of   sy m m e trie fo r   bo t azim uth   and   el e vation  cuts.  He nce ,   the  patte rns  are   acqu ire th rou gh  U RA The  F igure   in dica te that  no   ene r gy  is  rad ia te i re ver se  to b a ck  of  arr ay  in  w hich t he  band width   and  si de  lob e l evel o synt hes iz ed  patte rn  a r e resu lt ed  with  d esi red  s pecifi cat ion   and is c on si dered as  3D  patte r synt hesis.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       An  A naly ti cal  Ap pr oac fo De sig n of Mic r os tri p Patc ( MsP)   …  ( R. J.   Kavit ha )   4181       Figure  6 .   desi gn  patte rn (3D ) sy ntehesis       The  Fig ur e   represe nts  the   MsP  a nten na   over   the   f requen cy   ba nd.   I this th re s ist ance  an reacta nce  var y as  fr e quency  va ries.  T his  va riat ion   ca be  se en  that  the  rea ct ance  val ue  is  neg at iv be for the   resona nce  an the  sa m val ue  is  po sit ive   after  the  res onance  a nd   t his  reacta nce  is  con si der e as “series   resona nce”.  I f   i m ped ance  c urve  var ie fro m   po sit ive  to  neg at ive   react ance  an is  c on si der e as  par al le l   resona nce”.  B oth   the  resist a nce  an react ance  are  f ully   diff e ren as  r esi sta nce  wh ic is  no de pe nd   on  fr e qu e ncy  w hile  reacta nce  does.  The  resist a nce  does  not  cause   ph ase  sh if wh il reacta nc causes  ph a s sh if t   of   90 0   am on vo lt age   an c urre nt.  In   Fig ure   7,  resist an ce   rem ai ns   at   posit ive  value   an rea ct ance  sta ys  at   neg at ive  val ue durin g res on a nc e an d reache po sit ive  after  re sonance           Figure  7 A nte nn a   pe rfo rm ance over f reque ncy b a nd       The  ante nna  re flect ion   c oeffici ent  is  sh own  i Fig ur e   w hi ch  is  the  relat ive  f racti on   of   t he  incide nt   Ra dio   fr e qu e nc (RF)   powe an is  ref le ct ed  bac bec ause  of   im ped ance   m is m atch T he  im ped anc e   m is m a tc is  the  diff e re nc a m on the  a ntenn i nput  im ped ance   an th transm issi on  li ne  char act e r ist ic   or   ref e ren ce  im ped ance T he  r eflect ion   c oeff ic ie nt  is  rep re sented  as  ope rati ng   ba ndwi dth   of   a nten na The  anten na ban dw idth is t he  f re quency  ba nd on whic the  m agn it ud e  of  ref le c ti on  c oeffici ent  <  - 10dB.             Figure  8 .   A nal ysi s o f fr e quenc y wit h resp ect  t m agn it ude   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om En g,   V ol.  8 , N o.   6 Dece m ber  2 01 8   :   4175   -   4183   4182   The  act ive  ref l ect ion   coe ff ic i ents  analy sis  with  f our  dif fe ren to po l og are  com par ed  corres pondin to  fr e quency  a re  show n   Fi gu r e   9,   w her optim al   top olog acqu ire po sit ive  value  th an  ot her   to polog y 1,  topolo gy2  a nd  topolo gy4.           Figure  9 .   Acti ve  r eflect io c oe ff ic ie nt  Vs fre qu e ncy       The  Fig ur e   10  rep rese nts  the   arr ay   side  lobe   le vel  fo dif f eren m et ho ds .   The  side  lob e are  the  fa r   fiel ra diati on   patte rn   a nd   a re   no co ns id ere as  m a in  lob e s.  The  side  l obe  le vel  increas es  with  dec rea ses  in  the  ba ndwidt h.  In   orde to  ge sign ific a nt  arr ay   patte r n,   t he  side  l ob le vel  value  m us be  hi gh e r.   Fro m   the  Figure   10,  it   is  found  that  the  optim al   to po l og y,  to polo gy1,   to polo gy  2and  topolo gy   4ex hi bits  24.3109 ,   16.89 63,  18.72 18,  a nd   21. 0294  res pecti vel y.  Th us t he  optim al   top olog acqu ir es  lo w er  ante nna  co s t   with  higher  v al ue of  side l ob e  level .           Figure  10 .   Side  lob e  levels  f or d if fer e nt m et ho ds       5.   CONCL US I O N   This  pa pe intr oduces  a na naly ti cal   app ro ac to p er form   the  si m ulati on   of   li near   MsP   a ntenn a d esi gn.   The  re su lt of  the  desi gn   w ere  co ns i der e with  re sp ect   to  beam   patte rn synthesis desig patte rn  (3D)  synte hesis,  a nt enn a pe rfor m ance  ov e f re qu e ncy  ba nd,  an analy sis  offr e qu e ncy  with  r espect  to  m agn it ud e ,   act ive  re flect ion   c oeffici ent  V s   fr e que ncy  an Si de  lo be  le vels  f or  diff e re nt  m et ho ds .       The  outc om es  of   t he   appr oach  al lo si gn ific a ntly   con t ro ll in bo t th ra dia ti on   as   well   a re flect ion   c oe ff ic ie nt  t hrough  th e   el e m ent  geo m e try   design   a nd   identic al   sensor  el e m ent.  The  analy ti cal  appr oac com up  with  m ini m iz e the   cost  of  a nten na  to  lo w si de  l obe level   co rr es pondin to  s om e EMI of a rray  an te nna.       REFERE NCE S   [1]   C.   A.   Balanis,   Antenna   the or y ,   3rd ed. ,   W ile y   Inte sc ie n ce,  20 05.   [2]   R.   J.   Mailloux,   Phased  arr a y   an t enna   h andbook,   2nd  ed . ,   A rtech H ouse,   2005.   [3]   S.  Koziel  and   S.  Ogurtsov,  An te nna   design  usi ng  var i abl e   fid elit y   e lectr om agnetic   sim ulations,   Int.  J .   App li ed   El e ct rom agnet i c s and  Me chani cs ,   vol .   43 ,   pp .   169 - 183,   2013 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N: 20 88 - 8708       An  A naly ti cal  Ap pr oac fo De sig n of Mic r os tri p Patc ( MsP)   …  ( R. J.   Kavit ha )   4183   [4]   S.  Kozie l ,   et   a l . ,   Vari abl e - f ide l i t y   el e ct rom agnet ic   sim ula ti ons  a nd  co - krigi ng  fo r   ac cur ate  m odeling  of  antenna s ,”   IEE E   Tr ansacti o ns on  Antennas  and  Propagati on ,   vol /i ss ue:  61 ( 3 ) ,   pp .   1301 - 1308 2013 .   [5]   M.   M.  Khodier   and  C.   G.  Chr ist odoulou,   Li n ear  arr a y   g eometr s y nth esis  with  m ini m um   sidel obe  le v el   and  nul cont rol   using p ar ti cle  sw arm opt i m iz at ion ,   IEEE   Tr ans.  Ant ennas   Prop . ,   vol /i ss ue :   53 ( 8 ) pp.   2674 - 2679,   2005 .   [6]   F.   J.  A Pena ,   et  al. ,   Gene ti c   algorithms   in  th design  and   optim iz at ion   of  ant e nna  arr a y   p at t er ns,”   IE EE  Tr ans.   Ant ennas Prop . ,   vol.   47 ,   pp .   506 - 510,   1999 .   [7]   D.   W .   Boeri nge r,   et   al . ,   simul ta n eous  par amete ada pt at ion  s che m for  genet ic   al gor it hm with  appl i ca t ion  to   phase ar ra y   s y n the sis,”   IE EE   Tr ans.  Antennas P rop . ,   vol .   53 ,   pp .   356 - 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He  has  m ore   tha 50int ern a ti onal/  nat ion al   pape rs  to  his  credit .   He  has  serve in  var ious  orga nisat ions  in  diff ere nt  l eve ls .   He  has  complet ed  his  Doctor at fr om   Vi svesvara y Te chno logi c al   Univer sit y   and  i spec ia li z ed  in  t he  are of  fau l t   tol er anc e ,   sign al  proc essing.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.