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02.04.2019

A Complementary Patch Loaded Epsilon Negative Artificial Material to Facilitate Miniaturization of S-Band Microwave Devices

Zeitschrift:
Wireless Personal Communications
Autoren:
Ratnesh Kumari, Rahul Yadav, Piyush N. Patel
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

The epsilon negative materials are found to have applications in the sensor development and microwave device integration for their performance enhancement. However, their existence for S-band operation suffers from relatively large size, the characterization with the bigger dimensions waveguide or horn, and improper permeability (μ < 0) at few spectral frequencies. In this paper, a compact unit-cell design of the complementary square patch loaded artificial material is presented which exhibits a perfect epsilon negative response with μ > 0 in the microwave S-band. The numerical analysis was validated by fabricating the unit-cell structure on a Rogers isotropic thermoset microwave material of relative permittivity ɛr = 12.85 and measuring its scattering parameters spectra using 50 Ω subminiature version-A elongated probe tapping and coupling method. The measured resonance of the transmission and reflection magnitude at 2.64 GHz and 2.85 GHz show a close matching with the simulated results. The material medium parameters of the unit-cell were calculated and verified. The applicability of the proposed epsilon negative unit-cell is shown by loading it in a two-port 50 Ω microstrip line, which then excites a stop-band resonance and yet maintains a low-profile. Therefore, such an artificial material may be used to facilitate miniaturization in the microwave circuit devices.

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