I nte rna t io na l J o urna l o f   I nfo r m a t ics a nd   Co mm u n ica t io T ec hn o lo g y   ( I J - I CT )   Vo l. 7 ,   No . 1 A p r il   201 8 ,   p p .   49 ~ 56   I SS N:  2252 - 8776 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ict. v 7 i1 . p p 4 9 - 56        49       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 JI C T   Slo Lo a ded Capa citive fe d Susp en ded RMSA  w ith    M ea ndered  G ro u nd P la ne       Ra v M .   Ya da ha lli* 1 ,   N a nd ini   M .   Amm a na g i 2   1 De p a rtme n o f   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g ,   S . G .   Ba le k u n d ri  In st it u te  o f   T e c h n o lo g y ,   In d ia   2 De p a rtme n o f   El e c tro n ics   a n d   T e lec o m m u n ica ti o n   De p a rtm e n t,   V.E . S .   I n stit u te o f   T e c h n o lo g y ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   j an   2 6 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Mar   8 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Ma r   1 5 ,   2 0 1 8       In   th is  p a p e r,   v a riatio n in   th e   c a p a c it iv e   f e d   su sp e n d e d   RM S A   c o n fig u ra ti o n s   h a v e   b e e n   p r o p o se d .   I n it ially ,   th e   re f e r e n c e   a n ten n a   c o n sists   o f   re c tan g u lar  p a tch   o f   siz e   o f   (3 5 . 5   4 5 . 6 )   m m 2   a n d   a   sm a ll   re c tan g u lar  fe e d   p a tch   o f   siz e   o f   (1 . 4   X   4 m m re sid in g   o n   t h e   sa m e   su b stra te  su sp e n d e d   a b o v e   th e   g ro u n d   p lan e .   Co a x ial  p r o b e   is  u se d   to   f e e d   th e   sm a ll   p a tch   w h ich   in   tu r n   e x c it e th e   ra d iato p a tch   e lec tro m a g n e ti c a ll y ,   y ield in g   a   larg e   im p e d a n c e   b a n d w id t h   (BW o f   3 9 % ,   w it h   g o o d   g a in   a n d   b ro a d si d e   ra d i a ti o n   p a tt e r n .   By ,   m e a n d e rin g   th e   g ro u n d   p lan e   o f   re f e r e n c e   a n ten n a   w it h   th re e   re c tan g u lar  slo ts,  th e   p ro t o ty p e   a n ten n a   is  f a b rica ted   a n d   m e a su re m e n h a b e e n   c a rried   o u to   v a li d a te  th e   re su lt   f o r   c o m p a c b r o a d b a n d   re sp o n se .   L a ter,  b y   lo a d i n g   a   p a ir  o re c tan g u lar  slo ts  in   th e   ra d iati n g   p a tch   o f   th e   re f e re n c e   a n ten n a   in   a d d it i o n   to   th e   re c tan g u lar  slo ts   in   th e   g ro u n d   p lan e ,   t h e   p r o t o ty p e   a n ten n a   is  f a b rica ted   a n d   m e a su re m e n h a b e e n   c a rrie d   o u to   v a li d a te  th e   re su lt   f o c o m p a c d u a l   b a n d   re sp o n se .   K ey w o r d :   C o u p led   ca p ac itiv f ee d   Du al  b an d   E lectr o m a g n etica ll y   Me an d er in g   s lo ts   R ec tan g u lar   m icr o s tr ip   a n ten n ( R MS A )   R ef er e n ce   an te n n ( R A )   Slo t lo ad ed     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 :   R av i M .   Yad a h alli,   Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics a n d   C o m m u n icat io n   E n g i n ee r in g ,     S.G.   B alek u n d r i I n s ti tu te  o f   T ec h n o lo g y ,   Sh i v ab asa v Nag ar ,   B elag a v   5 9 0 0 1 0 ,   Kar n atak a,   I n d ia.   E m ail:  y ad ah allir a v i m @ g m ail . co m       1.   I NT RO D UCT I O N     Mic r o s tr ip   A n ten n as  ( MS A’ s )   ar p o p u lar   as  it  is   u s ed   in   m o s o f   th w ir eless   co m m u n icatio n   s y s te m s   o f f er i n g   v ar io u s   ad v a n ta g es.  Ho w e v er ,   th li m i tatio n   o f   its   n ar r o w   b an d w id th   ( B W )   r estri cts  its   ap p licatio n   i n   m an y   o f   t h w id eb an d   co m m u n icat io n   s y s te m s .   T h o u g h ,   th e r ar m a n y   ap p r o ac h es  [ 1 ]   to   im p r o v t h e   b an d w id t h ,   o n o f   t h w a y   i s   t o   in cr ea s th t h ic k n e s s   b et w e en   th p atc h   an d   th g r o u n d   p lan e.   P r o b f ee d   o r   c o ax ial  f ee d   is   p o p u lar   an d   w id el y   u s ed   in   MS A   as,  it  ca n   f ee d   th p atch   at  an y   ar b itra r y   p o s itio n   w it h o u t   m u c h   d i f f ic u lt y .   Ho w e v er ,   as  t h h ei g h t   o f   th s u b s tr ate  in cr ea s es  t h i n d u ctan ce   a s s o ciate d   w it h   t h p r o b e   len g t h   m a y   l ea d   to   u n av o id ab le  i m p ed an ce   m is m atc h .   T h is   i m p ed an c m is m atc h   ca n   b e   co m p e n s ated   b y   e m b ed d in g   s l o ts   in   th m icr o s tr ip   p atch ,   ch a n g i n g   th s h ap o f   p r o b o r   b y   u s i n g   n o v el  f ee d   tech n iq u s u c h   a s   ca p ac iti v o r   p r o x im it y   f ed   p atc h   [ 2 - 3 ] .   A   ca p ac it iv f ed   M S A   p r o p o s ed   in   [ 2 ]   p r o v id es  w id b an d w id t h   o f   5 0 % f o r   C   b an d   at  5 . 9   GHz   w i th   R T   Du r o id   s u b s tr ate  ( R O3 0 0 3 )   h av in g   Ɛ r   3 . 0   an d   th i ck n es s   o f   1 . 5 6   m m .   A l s o ,   an te n n ca n   b m ad to   r eso n ate  at  an y   f r eq u e n c y   in   L ,   S,  C   o r   X - b an d   b y   o p ti m izin g   t h d esi g n   p ar am eter s .   I n cr ea s in   th b an d w id th   o f   MS A   d u to   in cr ea s in   th h eig h o f   th s u b s tr ate  o r   d ec r e ase  in   Ɛ r   o f   th s u b s tr ate  b o th   r es u lt  i n   t h e   r ed u ctio n   o f   t h r eso n a n f r eq u en c y   o f   M S A   w h ich   i n   t u r n   r ed u ce s   th a n te n n s ize.   A s ,   r ep o r ted   in   [ 4 - 5 ] ,   th m ea n d er in g   tech n iq u ( e m b e d d in g   s lo ts )   in   th an ten n a s   g r o u n d   p lan p r o v ed   to   b an   ef f icien m et h o d   o f   r ed u cin g   t h s ize  a n d   en h an c i n g   t h b an d w id t h   o f   M S A .   V ar iatio n s   i n   s lo t s   in   r ad iatin g   p atc h   an d   g r o u n d   p lan w er an a l y s ed   f o r   co m p ac t   an d   b r o ad b an d   o p e r atio n s   [ 6 - 7 ] .   Du al  Fre q u e n c y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                     I SS N :   2 2 5 2 - 8776   IJ - I C T   Vo l.  7 ,   No .   1 ,   A p r il   2 0 1 8   :   49   56   50   MS A s   o p er atin g   at  t w o   s ep ar ate  b an d s   f o r   tr an s m it  a n d   r ec eiv is   p r ef er r ed   in   all  w ir ele s s   ap p lic atio n s     [8 - 1 0 ] .     T h b asic  co n f ig u r atio n   o f   t h e   p r o p o s ed   an ten n is   d is c u s s e d   w ith   it s   d esig n   d etails  i n   Se ctio n   2   an d   Sectio n   3   p r o v id es si m u la tio n   an d   ex p er i m e n tal  v alid atio n   o f   th p r o to ty p e.       2.   ANT E NNA   G E O M E T RY   T o   b eg in   w it h ,   R ef er e n ce   An t en n ( C ap ac iti v f ed   R MS A )   i s   d esig n ed   an d   o p ti m ized   to   r e s o n ate  at  2   GHz   u s i n g   F R 4   s u b s tr ate.   L at er ,   th g r o u n d   p lan o f   th R A   i s   m ea n d er ed   u s i n g   r ec ta n g u lar   s lo ts .   F u r th er ,   alo n g   w it h   t h m ea n d er ed   g r o u n d   p lan d u al  r ec ta n g u lar   s lo ts   ar etch ed   in   t h r ad iat i n g   p atc h   o f   R A .   T h g eo m etr y   o f   t h r ef er e n ce   an ten n an d   t h p r o p o s ed   an ten n a s   ar d is cu s s ed   in   d etail  b elo w .     2 . 1   Desig n o f   C a pa cit iv f e d RM SA   T h b asic  g eo m etr y   o f   r ef er e n ce   an ten n ( R A ) ,   co n s is ti n g   o f   r ec tan g u lar   r ad iatin g   p atch   o f   s ize  ( L ,   W )   ( 3 5 . 5 ,   4 5 . 6 )   m m ,   i s   d esi g n ed   to   r eso n ate  a t f r   2   GHz   f o r   th f u n d a m en ta l T M 10 m o d [ 1 ] .   T h s u b s tr ate   is   p o s itio n ed   o n   to p   o f   th g r o u n d   p lan at  h ei g h f il led   w i t h   air   as  s u b s tr ate.   A d j ac en to   th r ad iatin g   p atc h ,   th er is   s m a ll  r ec tan g u lar   f ee d   p atch   p lace d   in   th s a m e   p lan e.   I n s tead   o f   d ir ec f e ed   to   th MS A ,   a n   elec tr o m ag n etica ll y   co u p led   ca p ac itiv f ee d   is   u s ed   f o r   i m p r o v e m e n i n   t h b an d w id t h   w i th   b r o ad s id r ad iatio n   ch ar ac ter is tic s .   T h is   f ee d in g   m ec h an i s m   p r o v id es c o m p en s ati o n   f o r   th i n cr ea s ed   f ee d   in d u ctan ce .           Fig u r e   1 .   Geo m e tr y   o f   R ef er e n ce   A n te n n C o n f i g u r atio n       T ab le 1 .   T y p ical  Di m e n s io n s   o f   R A   at  2   GHz   P a r a me t e r   D i me n si o n   L e n g t h   o f   t h e   r a d i a t i n g     p a t c h   (   L   )   3 5 . 5   mm   W i d t h   o f   t h e   r a d i a t i n g   p a t c h   (   W   )   4 5 . 6   mm   F e e d   p a t c h     L e n g t h     (   s )   4   mm   F e e d   p a t c h   W i d t h     (   t   )   1 . 4   mm   D i st a n c e   b e t w e e n   f e e d   p a t c h   &   r a d i a t i n g   p a t c h   (   d   )   1   mm   A i r   g a p     b e t w e e n   t h e   s u b s t r a t e s   (   g   )   1 5   mm   D i e l e c t r i c   c o n s t a n t   (   Ɛ r )   4 . 4   S u b s t r a t e   t h i c k n e ss ( h   )   1 . 6   mm       T h b asic  p r in cip le  u n d er l y i n g   th o p er atio n   o f   t h r ef er e n c an ten n is   ca p ac iti v co u p li n g   b et w ee n   th d r iv e n   p atch   a n d   th r ad ia tin g   p atch .   T h g ap   in tr o d u ce s   ca p ac itan ce   i n to   th f ee d ,   s o   th at  it  ca n   ca n ce l   o u th in d u cta n ce   ad d ed   b y   th p r o b f ee d .   Fig u r 1   s h o w s   th g eo m etr y   o f   t h p r o to ty p w h er ei n   lar g er   p atch   w o r k s   as  r ad iato r   an d   t h s m a ller   o n ac t s   as   f ee d   p atch   u s i n g   w h ich   r ad iato r   is   ex cited   b y   ca p ac itiv e   m ea n s .   C o a x ial  p r o b f ee d   is   p o s itio n ed   at  th ce n ter   o f   t h f ee d   p atch   to   ex c ite  it.  A   f i n ite   g r o u n d   p la n w it h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - I C T     I SS N:  2252 - 8776       S lo t Lo a d ed   C a p a citive  fed   S u s p en d ed   R MS A   w ith   Ma en d er Gro u n d   P la n e   ( R a vi  M.  Ya d a h a lli )   51   s ize  7 5 x 7 5   m m 2   is   u s ed   in   th d esig n .   T h r a d iatin g   p atch   an d   f ee d   p atch   u s ed   f o r   th R A   ar b o th     r ec tan g u lar   in   s h ap e.   T h d esig n   p ar am eter s   o f   th R A   ar lis ted   in   T a b le  1 .   B y   o p ti m izi n g   t h d i m e n s io n s   o f   th f ee d   p atch   ( &   s ) ,   d is tan ce   ( d )   b et w ee n   t h f ee d   p atch   an d   th r ad iato r   p atch   an d   air   g ap   d is ta n ce   ( g )   b et w ee n   t h s u b s tr ate   an d   th g r o u n d   p lan e,   I m p ed a n ce   b an d w id t h   o f   R A   ca n   b s i g n i f ica n tl y   i n cr ea s ed   to   3 9 %.  T h a ir   g ap   d is tan ce   [ 2 ]   g iv en   b y ,     g =0 . 1 6   λ c h Ɛ r                                 ( 1 )     W h er λ c   is   t h w av ele n g t h   c o r r esp o n d in g   to   th ce n tr f r e q u en c y   o f   t h o p er atio n al  b an d ,   h   is   th e   h eig h t o f   th s u b s tr ate  a n d   Ɛ is   d ielec tr ic  co n s ta n t o f   t h s u b s tr ate.   T h is   is   b ec au s e,   b y   ad d in g   air   b et w ee n   r ad iatin g   p atch   an d   th g r o u n d   p lan th ef f ec ti v e   d ielec tr ic  co n s ta n b elo w   t h p atch   r ed u ce s ,   th u s   in cr ea s in g   th b an d w i d th   an d   ef f icie n c y   o f   t h an te n n [ 1 1 ] .   O p ti m izi n g   th air   g ap   d is tan ce   g   is   v e r y   i m p o r tan t   d esig n   p ar a m e t e r ,   as  it  is   r esp o n s ib le  f o r   m er g in g   t h t w o   clo s e   r eso n an ce   f r eq u e n cie s   in to   s in g le  o p er atio n al  b an d   b elo w   - 1 0 d B   r etu r n   lo s s .   A   s lig h s h i f in   th r eso n a n t   f r eq u en c y   is   a ls o   o b s er v ed .   T h is   is   d u to   t h f ac t   th a as   a ir   g ap   i n cr ea s es,  th e   ef f ec ti v e   d ie lectr ic  co n s tan t   ch an g es  lead i n g   to   ch an g in   ef f ec ti v w id th   an d   len g t h   o f   th p atch .   T h d is tan ce   ( d )   b et w ee n   th r ad iatin g   p atch   an d   th f ee d   p atch   h av v er y   s m al ef f ec o n   th b an d w id t h   alth o u g h   it  af f ec ts   th i m p ed a n ce   m atc h i n g .   T h im p ed an ce   b an d w id t h   o f   th an te n n s li g h t l y   d ec r ea s es  w ith   a n   in cr ea s in   t h f e ed   p atch   w id t h   ( t) ,   p r o v id ed   o th er   p ar am eter s   ar k ep co n s tan t,  b u th b an d wid th   lo s s   ca n   b r ec o v er ed   to   its   ac tu al  v al u b y   d ec r ea s in g   th le n g t h   o f   f ee d   p atch   [ 1 2 ] .   C o n s id er in g   a n   i m p r o v is ed   b an d w id t h ,   i m p ed an ce   m atch in g   a n d   b r o ad s id r ad iatio n   ch ar ac ter is tics ,   t h v ar io u s   p ar a m eter s   s u ch   as  s ,   t,  d ,   g   ar o p ti m ized   f o r   th R A   a n d   ar e   s h o w n   in   T ab le  1 .     2 . 2 .     Desig n o f   C a pa cit iv f e d RM SA w i t M ea nd er ed  G ro un d P la ne   T h r ee   r ec tan g u lar   s l o t s   o f   s a m len g th   ( ~ λ 0 /4 )   an d   w id t h   ( ~ λ 0 /1 0 0 )   o p er atin g   at  f r eq u e n c y   o f   2   GHz   ar cu in   th g r o u n d   p lan o f   t h R A .   T h s lo ts   ar alig n ed   s id b y   s id w it h   an   eq u al  s p ac in g   o f   L /4   f r o m   ea ch   o th er   as  s h o w n   in   Fi g u r 2 .   T h w id t h   o f   s lo is   1 m m .   T h len g th   o f   th s lo is   ( L +L o ) ,   w h er L i   is   th s lo t   len g th   in s id th p r o j ec ted   im ag o f   r ad iato r   p atch   i n   g r o u n d   p lan a n d   L o   is   t h le n g th   o f   s lo o u ts id t h e   p r o j ec ted   im a g o f   r ad iato r   p atch   i n   g r o u n d   p lan e   [4 - 5 ] .   C o ax ial  p r o b is   u s ed   to   e x cite   t h f ee d   p atch   a t h e   ce n tr w h ic h   i n   tu r n   ex ci tes t h r ad iatin g   p atch .           Fig u r e   2.   Geo m e tr y   o f   P r o p o s ed   A n ten n C o n f i g u r atio n   I       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                     I SS N :   2 2 5 2 - 8776   IJ - I C T   Vo l.  7 ,   No .   1 ,   A p r il   2 0 1 8   :   49   56   52   2 . 3 .     Desig n o f   Slo t   L o a ded Ca pa cit iv f e d R M SA w it M e a nd er ed  G ro un Pl a ne   I n   ad d itio n   to   t h g eo m etr y   s h o w n   in   Fi g u r 2   D u al  r ec ta n g u lar   s lo ts   o f   s a m e   len g t h   a n d   w id t h   ar e   lo ad ed   at  th n o n -   r ad iati n g   e d g es  o f   t h r ad iatin g   p atch   o f   th R A .   T h s lo ts   l ie  v er y   clo s an d   r u n   alo n g   th e   r ad iatin g   ed g es  o f   th r ad ia tin g   p atch   as  s h o w n   i n   Fig u r 3   T h len g th   o f   th s lo L s =4 4 . 6 m m   (~ λ 0 /2 )   an d   w id t h   W s =1 m m   (~ λ 0 /1 0 0 )   o p er atin g   at  2   GHz .           Fig u r e   3 . Geo m etr y   o f   P r o p o s ed   A n ten n C o n f ig u r atio n   I I       3.   E XP E R I M E NT A L   RE SUL T S AN D I SC USS I O N   T h ch ar ac ter is tics   o f   th R A   an d   th p r o p o s ed   an ten n as   ar in v esti g ated   b y   u s i n g   M OM   b ased   elec tr o m ag n etic   s o l v er   H y p er l y n x   3 E So f t w ar [ 1 3 ] .   T h p r o p o s ed   an ten n a s   ar f ab r icate d   u s in g   F R 4   s u b s tr ate  ( w it h   d ielec tr ic  co n s t an 4 . 4 ,   lo s s   tan g en 0 . 0 2 ,   th ick n es s   1 . 6 m m ) .   T h s i m u la tio n   r esu lt s   ar v alid ated   u s i n g   R o h d &   Sc h w ar Z V H - 8   Vec to r   Net w o r k   An al y ze r .       3 . 1 .     E x peri m ent a l R es ults   o f   Ca pa cit iv f ed  R M SA   T h r ef er en ce   an te n n w it h   th p r o p o s ed   g eo m etr y   as  s h o w n   i n   Fi g u r 1 .   h av i n g   d i m e n s io n s   lis ted   in   T ab le  1 ) .   T h p in   o f   SM A   co n n ec to r   is   e x ten d ed   b y   u s in g   co p p er   w ir t o   ex cite  th f ee d   p atch   th r o u g h   t h air   g ap .           Fig u r e   4 .   | S 11 C h ar ac ter is ti c s   o f   R e f er en ce   An ten n a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - I C T     I SS N:  2252 - 8776       S lo t Lo a d ed   C a p a citive  fed   S u s p en d ed   R MS A   w ith   Ma en d er Gro u n d   P la n e   ( R a vi  M.  Ya d a h a lli )   53           Fig u r e   5 a.   E - p lan an d   H - p lan R ad iatio n     P atte r n   at  2 GHz     Fig u r e   5 b .   E - p lan an d   H - p lan R ad iatio n     P atter n   at  2 . 5 GHz               Fig u r e   5 c.   E - p lan an d   H - P lan R ad iatio n     P atter n   at  2 . 8 9 GHz   Fig u r e   5 d . Var iatio n   o f   Gain   V s     Fre q u en c y   C h ar ac ter is tic s       Fig u r 4   s h o w s   th | S 11 | c h ar a cter is tics   o f   R e f er en ce   An te n n a.   Fo r   R A ,   f u n d a m e n tal  r eso n an m o d TM 10   is   ex cited   at  2 . 4 2   GHz   w i th   1 0 d B   r etu r n   lo s s .   T h m ea s u r ed   r etu r n   lo s s   ( S 11 )   i s   m u c h   b elo w   - 1 0 d B   ( VSW R   2 )   co r r esp o n d in g   t o   f r eq u en c y   r an g o f   ( 1 . 9 4 - 2 . 8 9 )   GHz   p r o v id in g   ai m p ed an ce   b an d w id t h   o f   9 5 0 MH ( 3 9 %).   T h s i m u late d   an d   m ea s u r ed   r esu lts   ar i n   clo s ag r ee m e n w it h   ea c h   o th er .   T h co   an d   c r o s s   p o la r ized   E - p lan an d   H - p lan e   r ad iatio n   p atter n s   o f   p r o to ty p at  s elec ted   f r eq u en cie s   w it h i n   t h o p er atio n al  b a n d   ar s h o w n   i n   t h Fi g u r 5 a,   Fi g u r 5 b ,   an d   Fig u r 5 f o r   f r eq u en cie s   at  2 GHz ,   2 . 5 GHz   an d   2 . 8 9 GHz   r esp ec tiv el y .   H - p la n r ad iatio n   p atter n s   ar b r o ad s id an d   s y m m etr ic al  at  all  f r eq u e n cies,  h o w ev er   th er is   s m a ll  as y m m etr y   in   E - p la n r ad iatio n   p atter n s   esp ec iall y   at  h ig h   f r eq u en c ies  d u to   as y m m etr ical  f ee d   ar r an g e m e n t.  As,  th e   to tal  s u b s tr ate   th ick n es s   i n cr ea s es,  t h p r o b len g t h   i n cr ea s es,  th u s   th e   f ee d   p atch   ac ts   a s   to p   lo ad e d   m o n o p o le  an te n n w h ic h   r a d iates  an d   i s   r esp o n s ib le  f o r   t h h ig h   cr o s s   p o lar   lev els.  T h g a in   v er s u s   f r eq u e n c y   p lo as  s h o w n   i n   Fi g u r 5 d   s h o w s   p ea k   g ai n   o f   7 . 0 7 d B at  2 . 5 GHz   w ith   g ain   r ed u c in g   at  h ig h er   f r eq u e n cies d u to   a n   in cr ea s i n   cr o s s   p o la r   lev els.      3 . 2   E x peri m ent a l R es ults o f   Ca pa cit iv f ed  R M SA w i t M e a nd er ed  G ro un d P la ne   Fo r   th P r o p o s ed   A n te n n I   s h o w n   in   Fi g u r 2 ,   th s lo le n g t h   L o   f o r   t h p r o to t y p is   f ix ed   to   b at  1 0   m m   [ 4 ,   5 ] .   A   p ar am etr ic  s tu d y   is   ca r r ied   o u t b y   v ar y in g   th s l o t le n g t h   L i   f r o m   0   to   3 5 m m ,   k ee p in g   L o   f ix ed   at   1 0 m m   an d   th eir   w id t h s   W s   co n s ta n at  1 m m .   T h ef f ec o f   v ar y in g   th s lo len g th   L i   o n   p ar am eter s   s u c h   as   r eso n an f r eq u en c y   an d   i m p ed an ce   b an d w id th   o f   t h p r o p o s e d   an ten n i s   s tu d ied .   A s   th s lo len g t h   L i   in cr ea s e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                     I SS N :   2 2 5 2 - 8776   IJ - I C T   Vo l.  7 ,   No .   1 ,   A p r il   2 0 1 8   :   49   56   54   f r o m   0 m m   to   3 5 m m   (~ λ 0 /4 ) ,   lo w er in g   in   t h r eso n an f r eq u en c y   an d   in cr ea s i n   th i m p e d an ce   b an d w id t h   is   o b s er v ed .   T h r eso n an f r eq u e n c y   d ec r ea s es d u to   t h p ath   l en g t h   o f   t h s u r f ac c u r r en t a r o u n d   th s lo ts .   T h e   m ea n d er i n g   tec h n iq u ( e m b ed d in g   s lo t s )   in   th g r o u n d   p lan o f   an ten n ef f ec ti v el y   r ed u c es  th q u alit y   f ac to r   o f   th p r o p o s ed   an ten n a n d   ac co u n t s   f o r   en h an ce d   b an d w id th .   I n   ca s o f   s lo le n g t h   ( L i =3 5   m m   &   L o =1 0 m m ) ,   t h r eso n an f r eq u en c y   i s   lo w er ed   to   1 . 8 GHz   i.e .   th e   r eso n an f r eq u e n c y   is   ap p r o x im atel y   0 . 7 6   tim e s   t h at  o f   R A   g iv in g   s ize  r ed u ctio n   o f   ab o u t 2 3 %.           Fig u r e   6 .   |S 11 C h ar ac ter is t ic s   f o r   Pro p o s ed   A n te n n I   w h e n   L i =3 5 m m       T o   f u r th er   v al id ate  th r e s u l ts ,   th s i m u lated   a n d   m ea s u r ed   S 11   ch ar ac ter is tic s   ar s h o w n   in   Fig u r 6 .   T h m ea s u r ed   r etu r n   lo s s   i s   m u c h   b elo w   - 1 0 d B   ( VSW R   2 )   co r r esp o n d in g   to   r an g o f   f r eq u e n cie s   ( 1 . 4 9 - 2 . 2 8 )   GHz ,   p r o v id in g   a n i m p ed an ce   b an d w id th   o f   4 1 . 9 at  th o p ti m ized   s lo le n g th .   T h s i m u lated   an d   m ea s u r ed   r esu lt s   ar in   r ea s o n ab le  ag r ee m en w it h   ea ch   o th e r .   Fro n to   b ac k   r atio   an d   th b ac k w ar d   r ad iatio n   in cr ea s es  d u to   th e m b ed d ed   s lo ts   in   t h g r o u n d   p lan r esu lt in g   i n   b i - d ir ec tio n al  r ad iat io n   p atter n s   i n   b o th     E   an d   p lan es.     3 . 3   E x peri m ent a l R es ults o f   Slo t   L o a ded Ca pa c it iv f ed  RM SA  w it M ea nd e re d G ro un d P la ne   Fo r   th P r o p o s ed   A n te n n C o n f ig u r atio n   I I   s h o w n   in   Fi g u r 3 ,   d u al  r ec tan g u lar   s lo t s   ar lo ad ed   in   th e   r ad iatin g   p atch   h a v i n g   len g t h   L s =4 4 . 6 m m   a n d   w id t h   W s =1 m m   [ 7 ] .   A   p ar a m etr ic  s t u d y   is   ca r r ied   o u b y   v ar y i n g   th s lo len g th   L i   ( len g t h   in s id th p r o j ec ted   im a g o f   r ad iat o r   p atch )   f r o m   0   to   3 5 m m   k ee p in g   L s   at  4 4 . 6 m m   an d   w id th   W s   at1 m m .   T h ef f ec o f   v ar y i n g   th e   s lo le n g t h   L i   o n   p ar a m eter s   s u c h   a s   r eso n an t   f r eq u e n c y   a n d   i m p ed an ce   b an d w id t h   o f   t h p r o p o s ed   an ten n is   s tu d ied .     As  th s lo le n g th   L i   in cr ea s e s   f r o m   0 m m   to   3 5 m m ,   lo w er in g   i n   b o th   th r eso n an f r eq u en cie s   is   o b s er v ed .   I n   ca s o f   s lo le n g th   ( L i =3 5   m m   &   L o =1 0 m m ) ,   th f ir s r eso n a n f r eq u e n c y   (f r1 )   is   r ed u ce d   to   1 . 5 6 GHz   w h ic h   is   ab o u 0 . 6 4   ti m e s   th at  o f   R A ,   g iv i n g   s iz r ed u ctio n   o f   3 5 an d   s ec o n d   r eso n an ce   ( f r2 )   is   r ed u ce d   to   2 . 2 GHz   w h ic h   is   a b o u 0 . 9 2   tim e s   th a o f   R A ,   g i v in g   s ize  r ed u ctio n   o f   8 %.  T h p r o p o s ed   an ten n a   d o es  n o p r o v id an y   h ig h er   o r d er   r eso n an f r eq u e n c y   if   th e   s lo len g th   is   f u r th er   in cr ea s ed .   A t   th is   o p ti m al  s lo t   len g th ,   th er is   s ig n i f ica n r ed u ctio n   in   s ize  an d   b an d w id th   o f   th p r o p o s ed   an ten n with   f r eq u e n c y   r atio   (f r2 /f r1 )   o f   1 . 4 2   r esu ltin g   i n   c o m p ac d u al  b an d   ch ar ac ter is ti c.   R esu lts   clea r l y   i n d icate   th at,   f r1   h a s   b an d w id th   o f   1 2 . 6 5 % a n d   f r2   h as a   b a n d wid th   o f   1 0 . 2 9 %.    T o   f u r th er   v alid ate  t h r es u lt s ,   | S 11 |   c h ar ac ter is tic s   ar s h o w n   in   Fi g u r 7 .   T h s i m u lated   an d   m ea s u r ed   r esu lt s   ar in   clo s ag r ee m e n w it h   ea c h   o th er .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ - I C T     I SS N:  2252 - 8776       S lo t Lo a d ed   C a p a citive  fed   S u s p en d ed   R MS A   w ith   Ma en d er Gro u n d   P la n e   ( R a vi  M.  Ya d a h a lli )   55       Fig u r e   7 .   | S 11 Ch ar ac ter is tic s   f o r   Pro p o s ed   A n te n n I I   w h en   L i =3 5 m m               Fig u r e   8 a.   E - p lan an d   H - p lan R ad iatio n     P atter n s   at  1 . 5 7 GHz   Fig u r e   8 b .   E - p lan an d   H - p lan R ad iatio n     P atter n s   at  2 . 2 7 GHz       T h co   an d   cr o s s   p o lar   E - p lan an d   H - p lan r ad iatio n   p atter n s   o f   t h p r o p o s ed   an ten n at  a n   o p ti m u m   s lo len g t h   o f   L i =3 5 m m   f o r   f r1 =1 . 5 7 GHz   as  s h o w n   i n   Fi g u r 8 p r esen ts   b r o ad s id r ad i atio n   s i m ilar   to   t h r ef er en ce   an te n n ( R A ) .   At  th s ec o n d   r eso n an f r eq u en c y   f r2 =2 . 2 7 GHz   in   Fig u r 8 b ,   th E - P lan r ad iatio n   p atter n   is   tilt ed   b y   3 0 0 f r o m   b r o ad s id d ir ec tio n   d u to   h ig h   cr o s s   p o lar   lev els.  Fro n t to   b ac k   r atio   is   h ig h er   d u e   to   th d ef ec tiv g r o u n d   p lan e.   C r o s s   p o lar   lev els ar h ig h   as  - 6 d B   as c o m p ar ed   to   th co   p o lar   lev el.   Ho w ev er ,   H - p lan r ad iatio n   p atter n s   ar b r o ad s id an d   s y m m etr ical  at  b o th   th f r eq u e n cie s .         4.   CO NCLU SI O N   C ap ac i tiv f ed   Su s p e n d ed   MSA   co n f i g u r atio n s   w it h   lo w   co s t   FR 4   s u b s tr ate  w o r k s   w ell  f o r   in cr ea s i n g   th i m p ed an ce   b an d w id th   o f   MS A   to   3 9 %   as  co m p ar ed   t o   th r ef er en ce   w h ich   p r o v id es  5 0 im p ed an ce   b an d w id t h   w it h   R T   Du r o id   s u b s tr ate.   B y   i n teg r ati n g   s lo t s   in s id th g r o u n d   p lan o f   MSA ,   i m p ed an ce   b an d w id t h   w a s   f u r th er   i n cr ea s ed   to   4 1 . 9 an d   s ize  r ed u ctio n   o f   2 4 h a s   b ee n   ac h iev ed   in   t h p r o p o s ed   an ten n co n f i g u r atio n   I .   L ater ,   lo ad in g   p air   o f   p ar allel  s lo ts   in   th r ad iatin g   p atch ,   d u al  f r eq u en c y   b a n d   w i t h   f r ac tio n al  b a n d w id th s   o f   1 2 . 6 5 an d   1 0 . 2 9 w it h   a   s ize  r e d u ctio n   o f   3 5 an d   8 %   at  t h f ir s a n d   t h s ec o n d   r eso n an f r eq u e n c y   r esp ec tiv e l y   h a s   b ee n   ac h ie v ed   in   p r o p o s ed   an ten n co n f i g u r atio n   I I .   g o o d   ag r ee m e n t i s   o b tain ed   b et w ee n   t h s i m u late d   an d   m ea s u r ed   r esu l ts .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                     I SS N :   2 2 5 2 - 8776   IJ - I C T   Vo l.  7 ,   No .   1 ,   A p r il   2 0 1 8   :   49   56   56   RE F E R E NC E   [1 ]   G .   Ku m a r,   K.P .   Ra y .   Bro a d b a n d   M icro stri p   A n ten n a s” ,   A rtec h   Ho u se ,   No rw o o d ,   M a ss ,   USA ,   2 0 0 1 .   [2 ]   V e e re sh   G .   Ka sb e g o u d a r,   Dib y a n S .   Up a d h y a y ,   K.  J.  V in o y .   Re se a rc h   A rti c le   De si g n   S tu d ies   o f   Ultra - W id e b a n d   M icro strip   A n ten n a w it h   a   S m a ll   Ca p a c it iv e   F e e d ,   Hi n d a w i   P u b li s h in g   C o rp o ra ti o n .   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f   a n ten n a a n d   Pr o p a g a ti o n ,   Vo lu m e   2 0 0 7 ,   A rti c le ID  6 7 5 0 3 ,   8   p a g e s d o i: 1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 0 7 /6 7 5 0 3 .   [3 ]   Am it   A .   De sh m u k h .   Bro a d b a n d   p ro x im it y   fe d   rin g   m icro strip   a n ten n a   a rra y s ,   A EU  -   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   El e c tro n ics   a n d   C o mm u n ica ti o n s 2 0 1 4 68 ( 8 )   A u g u st :   7 1 0 - 7 1 6 .   [4 ]   K.L .   W o n g .   Co m p a c a n d   Bro a d b a n d   m icro strip   a n ten n a s” ,   W il e y ,   N e w   Yo rk ,   2 0 0 2 .   [5 ]   Jie h - S e n Ku o ,   Ki n - L u   W o n g .   A   Co m p a c M icro strip   A n ten n a   w it h   m e a n d e rin g   slo ts  i n   t h e   G ro u n d   P lan e ,   M icr o wa v e   a n d   Op ti c a tec h n o l o g y     L e tt e r   2 0 0 1 2 9 ( 2 )   A p ril 95 - 97 .   [6 ]   Us h a Kira n ,   V a n R.   M .   ,   Ra v M .   Ya d a h a ll i,   P .   V .   Hu n a g u n d ,   a n d   S a ra   F .   F a ri d a   M icro stri p - L in e - F e d   Re c tan g u lar  M icro strip   A n ten n a   w it h   Op e n   e n d   M e a n d e ri n g   slo ts  in   t h e   g ro u n d   p lan e   f o c o m p a c b ro a d b a n d   o p 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 2 0 0 7 4 9 ( 4 )   A p ril :   8 2 4 - 8 2 7 .   [7 ]   Us h a Kira n ,   R. M .   Ya d a h a l li ,   V a n i   R. M . ,   S a ra   F   F a rid a ,   P . V .   Hu n a g u n d .   C o m p a c Bro a d b a n d   D u a l   f re q u e n c y   slo lo a d e d   re c tan g u lar  m icro strip   a n t e n n a   w it h   g ro u n d   p lan e   m e a n d e rin g   slo ts  a n d   sta c k in g ,   M icr o wa v e   a n d   Op ti c a l   T e c h n o l o g y   L e tt e rs ,   2 0 0 7 4 9 ( 10 )   Oc to b e r 2 4 7 7 - 2 4 8 1 .   [8 ]   S . S .   Z h o n g ,   Y.T .   L o .   S in g le  e l e m e n re c tan g u lar  m icro strip   a n ten n a   f o d u a f re q u e n c y   o p e ra ti o n ,   El e c tro n i c   L e tt e rs 1 4 t h   A p ril 1 9 8 3 1 9 ( 8 ) 2 9 8 - 3 0 0 .   [9 ]   S . C.   G a o ,   L . W .   L i.   T . S .   Ye o ,   M . S .   L e o n g .   A   d u a l - f re q u e n c y   c o m p a c m icro st rip   p a tch   a n ten n a ,   Ra d io   S c ien c e 2 0 0 1 36 ( N o v e m b e r - D e c e m b e r ) 1 6 6 9 - 1 6 8 2 .   [1 0 ]   S .   M a c i,   G .   Biff i G e n ti ll i,   P .   P laz z e si,  C.   S a lv a d o r.   Du a b a n d   sl o l o a d e d   p a tch   a n ten n a ,   IEE E   Pro c . -   M icr o w,   An ten n a s P r o p a g a ti o n 1 9 9 5 1 4 2 ( 3 )   Ju n e :   2 2 5 - 2 3 2 .   [1 1 ]   Ch o o n S a e   L e e ,   V a h a k n Na lb a n d i a n .   Im p e d a n c e   m a tch in g   o f   a   d u a f re q u e n c y   m icro strip   a n ten n a   w it h   a n   a irg a p ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   An te n n a s a n d   Pr o p a g a ti o n 1 9 9 3 4 1 ( 5 )   M a y :   6 8 0 - 6 8 2 .   [1 2 ]   V e e re sh   G .   K a sb e g o u d a r,   K.  J.  V i n o y .   Co p lan a Ca p a c it iv e l y   c o u p led   p ro b e   f e d   M icro strip   a n ten n a f o r    W id e b a n d   a p p li c a ti o n s” ,   IEE E   T ra n sa c ti o n s   o n   An te n n a s a n d   Pro p a g a ti o n 2 0 1 0 5 8 ( 10 )   Oc to b e r 3 1 3 1 - 3 1 3 8 .   [1 3 ]   H y p e rl y n x 3 D E M   S o f tw a re   f ro m   M e n to G ra p h ics   (f o rm e rl y   c a ll e d   IE3 D).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.