Design of Microstrip Patch Antenna Based on FSS for 5G and Wimax Applications

This work offers an optimized microstrip patch antenna for 5G and Wi-Max applications. The proposed design is based on rectangular patch antenna embedded with frequency selective surface consisting of an array of 4 x 4 patches to increase the gain of the antenna by more than 7dB. FSS layer is mounted under the microstrip patch of the antenna which provides a stop band response with more than -60 dB loss at the frequency range 3.5 GHz and more than 30 dB at 6 GHz

Design and Analysis of a Hybrid Circularly Polarized Multi-Band MIMO Antenna for Sub 6 GHz Applications

In this article, a hybrid circularly polarized Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) antenna for multiband operationfrom 2.3 to 9.2 GHz with impedance bandwidth of 7 GHz isproposed and investigated experimentally. The designed MIMOantenna model has a compact size of 20mm×40mm×1.6mm onFR4-substrate. The microstrip fed of the proposed slot antennaconsists of a tapered structure, and the radiating element consistsof the inverted L- shaped slots and opened on both sides of theradiating element to introduce notches at the sub-6 GHzfrequencies. L-shaped stubs are introduced on another side of thesubstrate in the common ground plane to attain high isolationbetween the radiating elements of the proposed antenna. In theoperating band from 2.3 to 9.2 GHz an isolation of less than -20 dBis attained from the proposed model. The performance of thecircularly polarized MIMO antenna in terms of RHCP and LHCPradiation patterns, axial ratio, surface current distributions,isolation between the ports, diversity gain (DG), envelopecorrelation coefficient (ECC), total active reflection coefficient(TARC) and peak gain are studied and presented in this work. Theobtained characteristics of the proposed antenna make it suitablefor sub-6-GHz frequency applications

Flower image segmentation with PCA fused colored covariance and gabor texture features based level sets

This paper presents a framework for segmenting flower images captured with a digital camera. Segmenting flowers from images is a complex problem attributed to translation, scaling, rotation with variable backgrounds in each captured image. We propose to solve this problem using principle component analysis based color texture fusion as a prior parameter for level set evolution (FCTAC). First, Color Gabor textures (CGT) and Color Level Covariance Matrix (CLCM) texture features are extracted. Principle component analysis based fusion constructs a color discriminative texture as a knowledge base with convex energy function for active contours without edges. The proposed global segmentation framework with fused textures will avoid the local minimums during curve evolution. We test the proposed segmentation model on the benchmark oxford flower image dataset and our own dataset. The results of FCTAC were tested against the state-of-the-art methods in accuracy and efficiency. Keywords: Flower image segmentation, Color Level Covariance matrix, Gabor textures, Colored texture Fusion, Principle component analysis, Active contour

Flower segmentation with level sets evolution controlled by colour, texture and shape features

This work proposes a pre-informed Chan vese based level sets algorithm. Pre information includes objects colour, texture and shape fused features. The aim is to use this algorithm to segment flower images and extract meaningful features that will help is classification of floral content. Shape pre-information modelling is handled manually using advance image processing tools. Local binary patterns features makeup texture pre-information and Red, Green and Blue colour channels of the object provide colour pre-information. All pre-defined object information is fused together to for high dimension subspace defining object characteristics. Testing of the algorithm on flower images datasets show a jump in information content in the resulting segmentation output compared to other models in the category. Segmentation of flowers is important for recognition, classification and quality assessment to ever increasing volumes in floral markets

Graphene metasurface based broad band absorber for terahertz sensing applications

In this article, a graphene metamaterial based absorber is proposed for controlling and modulating EM waves at terahertz frequency range. Here, we introduced an absorber that can absorb THz radiation over a wide bandwidth of roughly 2.5 THz. The construction of the proposed absorber contains three different layers. In the proposed construction, a silicon layer is used as a dielectric material that separates the graphene patch from the absorber's bottom golden layer. The bandwidth of the proposed absorber can be improved by varying the chemical potential of the graphene material. Compared with the existing literature, the proposed graphene-based metamaterial structure will find numerous potential applications in THz sensing and detecting applications

Мікросмужкова патч-антена з RR у формі квадрата для додатків діапазону ISM

У роботі мікросмужкова патч-антена із замкненими кільцевими резонаторами (RR) у формі квадрата пропонується для застосування в діапазоні ISM, що охоплює смугу частот 2,2-2,5 ГГц. Перевагами мікросмужкових антен є невелика вага, низька вартість, простота виготовлення, а також їх легко інтегрувати з інтегральними НВЧ схемами. Представлена модель антени розроблена шляхом нанесення її на підкладку FR-4, яка затиснута між патчем і землею з лінією живлення 50 Ом. Висота підкладки складає 1,6 мм, її діелектричні проникність дорівнює 4,4, а розмір підкладки, на якій виготовлена запропонована конструкція, становить 40x50 мм2. Квадратний патч розміром 25x25 мм2 нанесений із замкнутими RR для покращення підсилення та діаграми спрямованості. Для отримання змодельованих параметрів моделі для діапазону частот 2,2-2,5 ГГц використовується Ansoft High Frequency Structure Simulator, заснований на методі скінченних елементів (FEM). Параметричний аналіз проводиться для отримання оптимізованих параметрів виготовлення. Оптимізовані параметри довжини та ширини RR отримують шляхом збільшення та зменшення розмірів вищезгаданих параметрів. Вимірювання підтверджують характеристики виготовленої антени, що передбачаються результатами моделювання, з невеликим зсувом частот. Запропонована антена може бути використана для додатків WiFi, WLAN та ISM.In this paper, a closed square ring resonator (RR) loaded microstrip patch antenna is proposed for ISM band applications covering a frequency band of 2.2-2.5 GHz. The advantages of microstrip antennas are light weight, low cost, ease of fabrication, and they can be integrated easily with microwave integrated circuits. The presented antenna model is designed by loading it in FR-4 substrate which is sandwiched between the patch and the ground with feedline of 50 Ω. The height of the substrate is taken as 1.6 mm with the dielectric constant of 4.4, and the proposed design is fabricated on 40 x 50 mm2 substrate. A square patch with dimensions of 25 x 25 mm2 is loaded with closed RRs for the enhancement of gain and radiation pattern. Ansoft High Frequency Structure Simulator which is based on the finite element method (FEM) is used to obtain the simulated parameters of the model for the frequency range of 2.2-2.5 GHz. Parametric analysis is also done to get the optimized parameters for fabrication. Optimized parameters for feed length and width of RR are obtained by increasing and decreasing the dimensions of the above-mentioned parameters. Measurements confirm the characteristics of the fabricated antenna as speculated with the simulation results with a little shift in frequencies. The proposed antenna can be used for WiFi, WLAN and ISM band applications

Design and Analysis of a Hybrid Circularly Polarized Multi-Band MIMO Antenna for Sub 6 GHz Applications

In this article, a hybrid circularly polarized Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) antenna for multiband operationfrom 2.3 to 9.2 GHz with impedance bandwidth of 7 GHz isproposed and investigated experimentally. The designed MIMOantenna model has a compact size of 20mm×40mm×1.6mm onFR4-substrate. The microstrip fed of the proposed slot antennaconsists of a tapered structure, and the radiating element consistsof the inverted L- shaped slots and opened on both sides of theradiating element to introduce notches at the sub-6 GHzfrequencies. L-shaped stubs are introduced on another side of thesubstrate in the common ground plane to attain high isolationbetween the radiating elements of the proposed antenna. In theoperating band from 2.3 to 9.2 GHz an isolation of less than -20 dBis attained from the proposed model. The performance of thecircularly polarized MIMO antenna in terms of RHCP and LHCPradiation patterns, axial ratio, surface current distributions,isolation between the ports, diversity gain (DG), envelopecorrelation coefficient (ECC), total active reflection coefficient(TARC) and peak gain are studied and presented in this work. Theobtained characteristics of the proposed antenna make it suitablefor sub-6-GHz frequency applications

Компактна та інноваційна мікросмужкова патч-антена з покращеною мікрохвильовою схемою для додатків RFID

У статті представлена мікросмужкова антена, яка характеризується компактними розмірами 60 x 40 x 0.8 мм³ і є мінімалістичною. Ця конструкція не тільки покращує кілька атрибутів мікрохвильової схеми, наприклад досягнення оптимального підсилення, але також пропонує бажану смугу пропускання. Він розроблений з використанням недорогого матеріалу FR4 товщиною 0,8 мм і відносною діелектричною проникністю (Ɛr) 4,4 для ефективної роботи в діапазоні частот від 0,7 до 1,1 ГГц. Площина заземлення розташована під підкладкою. Запропонована конструкція антени демонструє свою придатність для низьких частот завдяки своїм компактним розмірам. Результати моделювання підтверджують відповідність моделі антени. У порівнянні зі звичайними патч-антенами запропонована конструкція демонструє покращені параметри продуктивності, включаючи нижчий коефіцієнт відбиття, вищий коефіцієнт посилення та нижчий КСВН. Це моделювання було проведено за допомогою програмного забезпечення CST, що дає змогу провести комплексний порівняльний аналіз із існуючими конструкціями антен. Запропонована антена забезпечує добре узгодження імпедансу, позначене |S11| вимірювання нижче – 10 дБ, з КСВ менше 2 для широкого діапазону від 0,7 до 1,1 ГГц. Крім того, вона демонструє пікове пыдсилення 4,49 дБі саме на 0,915 ГГц. Враховуючи її резонанс на цій частоті, антена є оптимальним вибором для додатків RFID, забезпечуючи сумісність, ефективність і адаптивність для широкого спектру сценаріїв застосування RFID.This research article introduces a microstrip patch antenna characterized by its compact dimensions of 60 x 40 x 0.8 mm³ and is minimalistic. This design not only enhances several microwave circuit attributes, such as achieving an optimal gain but also offers a desirable bandwidth. It is designed using low cost FR4 material with a thickness of 0.8 mm and a relative dielectric constant (Ɛr) of 4.4 to operate effectively within the frequency range spanning from 0.7 – 1.1 GHz. The ground plane is located beneath the substrate. The proposed antenna design demonstrates its suitability for lower frequencies due to its compact size. Simulation results validate the appropriateness of the antenna model. When compared to conventional patch antennas, the proposed design exhibits improved performance parameters, including a lower reflection coefficient, higher gain, and a lower VSWR. These simulations have been conducted using the CST software, enabling a comprehensive comparative analysis with existing antenna designs. The proposed antenna achieves outstanding impedance matching, indicated by |S11| measuring below – 10 dB, with a VSWR of less than 2 for a broad range of 0.7 to 1.1 GHz. Furthermore, it exhibits a peak gain of 4.49 dBi precisely at 0.915 GHz. Given its resonance at this frequency, the antenna proves to be an optimal selection for RFID applications, providing compatibility, efficiency, and adaptability to cater to a broad spectrum of RFID application scenarios

Аналіз компактної чотирикутної стрілкової щілинної антени з виїмкою з дефектною структурою землі

У цій роботі розроблено та проаналізовано компактну мікросмужкову мікросмужкову антену еліптичної форми з щілинами еліптичної форми та проаналізовано для сучасних систем бездротового зв’язку. Спочатку компактна модель антени еліптичної форми з дефектною структурою землі призначена для ультраширокого діапазону (UWB) з робочим діапазоном від 3,1 до 10,6 ГГц. Конструкцію було змінено за допомогою четвірного стрілкового слота, що призвело до характеристики смуги з одним вирізом для діапазонів бездротової локальної мережі. Реалізований пік посилення рекомендованої антени становить 5,11 дБі на частоті 3,7 ГГц. Аналіз запропонованої антени був виконаний шляхом оцінки різних геометричних форм. Аналіз розподілу поверхневого струму також представлений для чіткого уявлення про принцип роботи антени. Представлені та обговорені різні параметри характеристик, такі як зворотні втрати, посилення, діаграми спрямованості. Запропонована модель антени, що займає загальний розмір 26 x 24 x 1,6 мм3, моделюється, і її результати досліджуються за допомогою інструменту CST. Розроблена антена створена на підкладці FR4 для перевірки вимірювань. Результати моделювання встановленої антени зіставляються з експериментальними даними для перевірки. Результати показують, що запропонована компактна антена добре підходить для високошвидкісного зв’язку на близькій відстані та може ефективно відхиляти сигнали з діапазону WLAN.In this work, a compact quadruplet arrow slotted elliptical shaped notch band printed microstrip antenna is designed and analyzed for modern wireless communication systems. Initially, a compact elliptical-shaped antenna model with defected ground structure is designed for ultra-wideband (UWB), having a working range of 3.1 to 10.6 GHz. The design was modified with a quadruplet arrow slot which resulted in single-notch band characteristics for wireless LAN bands. The realized peak gain of the recommended antenna is 5.11dBi at a frequency of 3.7 GHz. The analysis of the suggested antenna has been performed by evaluating different geometrical shapes. The surface current distribution analysis is also presented to provide a clear insight on the working principle of the antenna. The various characteristics parameters such as return loss, gain, radiation patterns are presented and discussed. The suggested antenna model occupying a total dimension of 26 x 24 x 1.6 mm3 in size is simulated and its results are investigated with CST tool. The designed antenna is prototyped over FR4 substrate for measurement validation. The simulation results of the prescribed antenna are matched with experimental data for validation. The findings indicate that the suggested compact antenna is well-suited for high-speed, close-range communication and can effectively reject signals from the WLAN band