T E L KO M N I KA  T e lec om m u n icat ion ,   Com p u t i n g,   E lec t r on ics   an d   Cont r ol   Vol.   1 8 ,   No.   1 F e br ua r y   2020 ,   pp.   10 ~ 18   I S S N:  1693 - 6930 ,   a c c r e dit e F ir s G r a de   by  Ke me nr is tekdikti ,   De c r e e   No:   21/E /KP T /2018   DO I 10. 12928/ T E L KO M NI KA . v1 8 i 1 . 12699     10       Jou r n al  h omepage ht tp: // jour nal. uad . ac . id/ index . php/T E L K OM N I K A   F requency  rec onf i gurabl m onop ol ant enna  w i t   harm oni s upp res s i on  f or  I oT   app l i cat i ons       Alaa  I m r an   Al - M u t t airi,   M ali k   Jas im   F ar h an   Co l l eg o E n g i n eeri n g ,   Mu s t a n s i ri y ah   U n i v ers i t y ,   Iraq       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT     A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived   M a r   17 ,   2019   R e vis e J ul   2 ,   20 19   Ac c e pted  J ul   2 1 ,   20 19       T h i s   w o rk   p r o p o s e s   n ew   reco n f i g u rab l p r i n t ed   mo n o p o l an t e n n fo Io T   d ev i ces   w o rk i n g   w i t h   t h p r o mi s i n g   w i re l es s   t ech n o l o g y   W i - F i   6 .   Bas ed   o n   effect i v res o n an t   l en g t h   v a l u e,   t h a n t e n n h a s   t h a b i l i t y   t o   reco n fi g u re  i t s   o p era t i n g   b a n d   b e t w een   2 . 4   G H an d   5   G H ISM  b an d s .   T h eref o re,     t h d es i g n ed   an t en n w o r k s   as   an   RF  b an d - p a s s   fi l t er  w h i c h   red u ces   recei v er   co mp l ex i t y   an d   s u p p o r t s   n et w o r k   s cal a b i l i t y .   O n PI N   d i o d w i t h   c o mp l et e   b i a s i n g   ci rc u i t   i s   i n t e g rat e d   t o   t h an t en n rad i a t o t o   o b t ai n     re - co n f i g u rab i l i t y .   Fu r t h erm o re,   t w o   s t u b s   are  a d d e d   t o   t h a n t e n n s t r u ct u re   i n   o r d er  t o   s u p p re s s   h arm o n i co m p o n en t   w h i ch   a p p ea rs   n ear  t o   t h h i g h er   b an d   (5   G H z)  w h e n   an t en n fo r ce d   t o   w o rk   a t   t h l o w er  b a n d   ( 2 . 4   G H z).     T h d e s i g n   b u i l t   o v er  co mmerci a l l y   av a i l a b l FR - 4   s u b s t ra t w i t h   co mp ac t   s i ze  o f   (3 3 . 5 x 16 x 1 . 6 mm 3 .   CST   s o f t w are  i s   u s ed   t o   s i mu l at an t en n a   p erfo rma n ce  i n   t erm s   o fl ec t i o n   co e ffi c i en t ,   rad i a t i o n   p at t ern ,   effi c i en c y ,     an d   g a i n .   K e y w o r d s :   Ha r moni c   s uppr e s s ion   I oT   R e c onf igur a ble  a ntenna   Wi - F 6   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i ce n s e .     C or r e s pon din A u th or :   Ala a   I mr a Al - M utt a ir i ,   C oll e ge   of     E nginee r ing,     M us tans ir iyah  Unive r s it y   B a ghda d,   I r a q .   E mail:   a l_al_44@it ne t . uoba bylon. e du. iq       1.   I NT RODU C T I ON     I nter ne of   T hings   ( I oT )   tec hnology  a im s   to   map  a ll   phys ica objec ts   in  r e a li f e   to  the  vir tual   wor ld   to  c r e a te  a int e ll igent  e nvir onment   [ 1 2] .   Du e   to  the  na tur a of   I o T   tec hnology,   a   f e da ta   r a te  in  tr a ns mi s s ion,   r e lax  ba ndwidth,   s mall  phys ica s ize   a nd  a c c e ptable   c omm unica ti on  r a nge   a r e   r e quir e [ 3 4 ].   M or e ove r ,   mos t   I o T   de vice s   us e   f r e e   li c e ns e   I S M   ba nds   to  c ontac t   wor ld .   B a s e on  the  a bo ve   r e qui r e ments ,   the  s ixt ge ne r a ti on  of   W i - F wir e les s   s tanda r d   na med  W i - F or   ( I E E E   802. 11  a x )   is   e xpe c ted  to  be   a va il a ble  in  the  ne xt   f e w   mont hs .   T his   s e r ies   im p l e mente T W T   mec ha nis whic h   s uppor ts   I oT   de vice s   [ 5 ] .   Ac c or ding  to  c is c publi c a ti on,   W i - F de vice   will   us e   2. 4   GH z   a nd  5   GH z   ba nds   a nd  it   ha s   a   high  de gr e e   of   c ompatibi li ty  with  o lder   W i - F ve r s ions .   How e ve r ,   it   is   e s ti mate in   2021,   ther e   wil be   50   bil li on   I o T   de vice s   a ble  to  c omm unica te  a nd  s ha r e   in f or mation   ove r   the  int e r ne s uc a s   a ut omation  s ys tem,   home  a p pli a nc e s ,   ve hicle s ,   s mar c it ies ,   e - he a lt [ 2,   5 - 7 ] .   T his   lar ge   number   o f   wi r e les s   de vice s   will   r is e   ba nd   c o nge s ti on   pr oblem,   inc r e a s e   pa c ke c oll is ions   in  upli nk  a c c e s s   c ha nne ls ,   a nd  he nc e   c ons ume  li mi ted  powe r   r e s our c e s .   T f ulf il l   a ll   p r e vious   pr oblems   with  a   c ompac p hys ica s ize ,   the  r e c onf igur a ble  a ntenna   is   one   of   the  be s t   a va il a ble  s olut ions R e c onf igur a ble  a ntenna   is   a   dyna mi c   a ntenna   whic ha s   the  a bil it to  modi f ying  it s   pr ope r ti e s   s uc a s   f r e que nc y,   r a diation  pa tt e r ns   a n d/ or   polar iza ti on  in   or de r   to  a da pt  the  e nvir onmen [ 8 - 12 ] .   C ompar ing  to  mul ti ba nd  a ntenna s ,   r e c onf igu r a ble   a ntenna s   of f e r   many  a dva ntage s   li ke   pr e - f il ter ing ,   r e duc e   c ompl e xit y,   s a ving   s pa c e   a nd  r e latively  low   c os t.   F r e que nc r e - c onf igur a bil it y   c a n   be   r e a li z e by   in tegr a ti ng  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         F r e que nc y   r e c onfi gur able  monopole   antenna  w it har monic   s uppr e s s ion  for     ( A laa  I mr an  A l - M utt a ir i )   11   lampe e leme nt  s uc a s   P I diodes ,   M E M S   s witc he s ,   or   va r a c tor s   in  a ntenna   body.   B a s ica ll y,   thes e   e leme nts   may  modi f the  e f f e c ti ve   length  of   a a ntenna   a nd   he nc e   c ha nge   a ntenna 's   ope r a ti ng  f r e que nc [ 13 ] .     B us ing  a f f or da ble  a nd  c he a pe r   mate r ials ,   n umer ous   f r e que nc r e c onf igur a ble  a ntenna s   a r e   r e por ted  in  the  li ter a tur e .   I [ 1 4 ] ,   F r e que nc r e c onf igur a ble  monopol e   a ntenna   is   de s igned  to  s witch  be twe e s e ve r a ba nds   us ing  thr e e   P I diodes .   Ac tually,   thes e   diodes   a lt e r e a ntenna   e f f e c ti ve   le ngth  to   c ha nge   r e s ona nt  f r e que nc y.   I [ 1 5 ] ,   they  de s igned  F - s ha p e   f r e que nc r e c onf igur a ble  a ntenna   whic ha s   the  a bil it to   hope   a mong  s ix  f r e que nc ies .   C he a mate r ials   l ik e   R F - s ubs tr a te,   two  P I d iodes ,   a nd  tr unc a ted  gr ound   plane ,   a r e   us e to  buil the   a ntenna .   W hil e   thi s   a nt e nna   c ove r e a lm os I S M   ba nds ,   it   ha s   a   big  s ize   a nd  high  or de r   ha r moni c   c omponent   whic h   c lea r ly  a ppe a r e in   the  r e f lec ti on   c oe f f icie nt   plot   f or   e a c s witc mode.   S tar ti ng   f r om   the  mu lt iband   a ntenna ,   a uthor s   in  [ 1 6 ]   de ve loped   a   r e c onf igur a ble   a ntenna   f or   W i - F i,   W iM a x,   a nd  W L AN   a ppli c a ti ons .   T he   de s ign  ha s   c ompac s ize   put   it   did   not  c ove r   the   e nti r e   5   GH z   ba n in   one   s witch  mode.   [ 1 7 ]   s howe a   r e c onf igur a ble   mon opole  a ntenna   whic c a be   us e f or   mul ti - r a dio   wir e les s   s ys tems .   Good  a nte nna   pe r f or manc e   is   obs e r ve d   a t   the  f our   ba nds .   I n   a ddit ion   to   lar ge   s ize ,   a ny  s ys tem  a tt a c he to  thi s   a ntenna   ne e d s   a   f il ter   to  r e jec s ome  ba nds .   I [ 1 8 ] ,   a   dua l - ba nd  monopol e   a ntenna   f or   W iM a s ys tem  ha s   be e int r oduc e d.   T he   de s ign e a ntenna   us e va r a c to r   diode  to  tune   f r e que nc ba nds .   How e ve r ,   it   ha s   low  e f f icie nc a nd  ga in  with   a   r e latively  lar ge   a r e a .   T he   s tudy  in  [ 8]   pr e s e nts   c ompac s ize   a nd  ten  ba nds   f r e que nc r e c onf igur a ble   a ntenna   f or   W L AN   a nd  W iM AX   s ys tems .   De s ign   pr oc e s s   im pleme nted  S P I C E   models   togethe r   with   mi niat ur iza ti on  tec hnique   to  a c hieve   a ll   a utho r 's   goa ls .   I [ 1 9 ] ,   two  f r e que nc r e c onf igur a ble  monopol e   a ntenna s   a r e   pr opos e f or   W iM a a nd  W L AN   ut il iza ti on.     T he   a ntenna s   ha ve   a   r e a s mall   s ize   a nd   g ood  pe r f o r manc e .   Unf or tunate ly ,   the   a utho r s   obtaine c onf igur a bil it by   uti li z ing   c oppe r   tape   a nd   ga to   s im ulate   ON   a nd  OFF   d iode  s tate s   r e s pe c ti ve ly.     T thi s   e nd,   obtaining  c ompac s ize   a nd  s ingl e - ba nd  r e c onf igur a ble  monopol e   a ntenna   is   s ti ll   a   c ha ll e nge .   I th is   pa pe r ,   a   s mall  s ize   a nd  f r e que nc r e c onf igur a ble  monopo le  a ntenna   a r e   de s ign e ove r   c omm e r c ially  a va il a ble  F R - s ub s tr a te.   T wo  s ingl e - ba nds   ( 2. 4   GH z   or   5   GH z )   in  the  I S M   s pe c tr um  r e gion   a r e   obtaine d.   T he   pr opos e a ntenna   ha s   the   a bil it y   to  hope   be twe e the   2. 4   GH z   a nd  the   e nti r e   5   G Hz   ba nds   of   W i - F 6.   T he r e f or e ,   the  de s igned  a ntenna   will   wor a s   a   ba nd - pa s s   f il ter   whic r e duc e s   r e c e iver   c ompl e xit y.   R F   P I diode  with  a   c ompl e te  bias i ng  c ir c uit   is   int e gr a ted  int the  a ntenna   body  to  obs e r ve     re - c onf igur a bil it y.         2.   AN T E NN GE OME T RY   AN DE S I GN   C ompac s ize   a ntenn a   with  ove r a ll   dim e ns ions   of   ( 33. 5 x 16 x 1 . 6)    3   is   pr opos e us ing  C S T   s im ulation  tool .   T he   de s igned   a ntenna   ge ometr y   a nd  opti mi z e d   dim e ns ions   a r e   de picting   in   F igu r e   a nd   T a ble  1   r e s pe c ti ve ly.   T he   de s igned   a ntenna   pr int e on   both   s ides   of   the   s ubs tr a te.   C omm e r c ially   a va il a ble  FR - s ub s tr a te  ( h   =   1. mm ,     =   4. a nd  tange nt  los s e s   tan  δ   =   0. 019)   is   us e d.   Ante nna 's   r a diator   c ons is ts   of   two  s e gments   s e pa r a ted  by  one   P I diode.   T he   f ir s one   take s   T - s ha pe   wh ich  ge ne r a tes   the  higher   ba nd     (5   GH z ) .   W hil e ,   the   s e c ond  s e gment   r e pr e s e nted  by   C   s ha pe   a r m   whic h   is   us e to   obtain   the   lo we r   ba nd     ( 2. 4   GH z ) .   M icr os tr ip  f e e d - li ne   of   mm   wid th  ( 50   Ω)   is   us e to  f e e r a diator .   I a ddit ion ,   th r e e   s li ts   of   1   mm   a nd  one   s li of   0. 7   mm   a r e   e tche in  the  r a diato r   in   or de r   to  int e gr a te  diode  a nd  bias ing  e leme nts   r e s pe c ti ve ly.   T he   P I diode  wor ks   a s   a   s witch  to  c ontr ol  a n tenna   ope r a ti ng  ba nd.   T he   lowe r   ba nd  is   obtaine whe   the  diode  a f or wa r b ias ing  ( ON   s tate )   while   the  h igh e r   ba nd  is   obtaine a t   r e ve r s e   bias ing  ( O F F   s tat e ) .   Als o,   the  de s ign  im pleme nted  pa r ti a ll gr ound   plane   be ne a th  the  r a diator   a d is tanc e   1. mm .   T wo   s lot s   a r e   made   in  the  gr ound   plane   to   incr e a s e   im pe da nc e   matc hing.   T he   pr opos e s tr uc tur e   is   ins pir e f r om  the   c onve nti ona pr int e monopol e   a ntenna s   r e por ted  in     the  r e late li ter a tur e .   T r a ns mi s s ion  li ne   model  in  [ 20 ]   is   us e to  f ind,   a ppr oxim a tely ,   the  r e quir e e f f e c ti ve   r e s ona nt  length  of   e a c r a diator   s e gment  a t   a   s pe c if ic  f r e que nc y.   T he a ll   c a lcula ted  len gths   a r e   o pti mi z e d   us ing  pa r a mete r s   s we e pr oc e s s .   B a s ica ll y,   the  de s ign  pr oc e s s   pa s s e thr ough  f our   s tage s   unti the  f inal   ge ometr a nd  pe r f or manc e   a r e   obtaine d   a s   s hown  in   F igur e   2.   I n   ( Ant   1) ,   c oppe r   tape   a nd  ga p   a r e   us e to   s im ulate   diode  s tatus   in  ON   a nd  OFF   r e s pe c ti ve ly.   I thi s   f unda menta s tage ,   the  de s igned  a ntenna   r e s ona ted   ne a r   to  2. 45   GH z   a ON   s tate   a nd  ne a r   to   5. 4   GH z   a OFF   s tate   with  a c c e ptable   ba ndwidth  a s   s hown  in     F igur e   3   ( pu r ple  a nd   r e d   c ur ve s ) .   Als o,   a   big   ha r m onic  c omponent  a t   5   GH z   r e gion   a ppe a r s   whe dio de   f or c e   a ntenna   to  wor a the  2. 4   GH z   ba nd  a s   s hown  in  F igur e   ( r e c ur ve ) .   T he r e f or e ,   a   lar ge   ope ne s lot   is   made   in  the  inne r   s ide  o f   the   C - a r to  r e duc e   that   ha r moni c   a s   s hown  in  Ant   2   a nd  F igu r e   3   ( b r own  c u r ve ) .   I t   is   wor t mentioni ng   that  the   big  s lot   d id  not   a f f e c th e   va lue  of   the   r e f lec ti on   c oe f f icie nt  a t   the  highe r   ba nd.   I Ant  3,   P I N   diode  with  it s   bias ing  c ir c uit   c ompo ne nts   a r e   s e lec ted  a nd  int e gr a ted  to  C S T   model  to   make   f inal  opt im iza ti on.   How e ve r ,   by  e mbeddi ng  thes e   e leme nts ,   the  h igh  o r de r   ha r moni c   c o mponent  be c omes   wor s a ga in.   I n   or de r   to   s uppr e s s   that  c o mponent,   t wo   s tubs   a r e   a dde to   the   C - a r a s   il lu s tr a ted  in   Ant  a nd  Ant   4.   T he   pos it ions   of   thes e   s tubs   a r e   de ter mi ne us ing  t r a nd   e r r or   method  then  pa r a mete r s   s we e pr oc e s s   is   us e to  c a lcula t e   e a c s tub  dim e ns ions .   T he   f ir s s tub  with  dim e ns ions   ( L 2*W 2)   is   a tt a c he Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   1 8 ,   No .   1 F e br ua r 2020 :    10   -   18   12   to  the   a r m's   ba s e   while   the  s e c ond  one   with   dim e ns ions   ( L 3*W 3)   is   a dde d   to   a r m's   top   s ide.   I t   is   c lea r   in   F igur e   ( a )   that   the   incr e a s ing  of   W to   the  s a me  width  of   the  a r m's   ba s e   s hif ts   ha r moni c   c omponent  out  of   the  5   GH z   ba nd   while   in   F igu r e   4   ( b)   incr e a s ing  L lea d   to   pus up   S 11   va lue   a bove   - 10   dB .   S o   that ,   W 2   a nd  L a r e   s e lec ted  to  be   4mm   a nd  2mm   r e s pe c ti ve ly.   I the  o ther   s ide  of   s ubs tr a te,   pa r ti a ll gr o und  with   dim e ns ion  of   ( W g*L g)   is   us e d.   T wo  s lot s   a r e   e tc he in  the   gr ound   to   incr e a s e   im pe da nc e   matc hin a both   ope r a ti ng  ba nds .   All  dim e ns ions   r e late to  the  de s igned  gr ound  plane   a r e   c a lcula ted  then  opti mi z e us ing   pa r a mete r s   s we e f unc ti on.           F igur e   1 .   Ante nna   ge ometr y :   ( a )   Ante nna   r a diato r ,   ( b)   Gr ound   p lane ,   ( c )   S ide  v iew       T a ble  1.   De s igned  a ntenna   dim e ns ions   P a r a me te r   V a lu e  ( mm )   P a r a me te r   V a lu e  ( mm )   Ls   33.5   Wf   3   Ws   16   Lf   7.5   Lg   7.5   W1   2   L1   7.8   W2   4   L2   1.5   W3   2   L3   2   L s ub   1.5   L4   20   W s ub   5   L5   5.5   d   0.5   Tg   1.5   Wg   14.5           F igur e   2.   A ntenna   de s ign  s tage s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         F r e que nc y   r e c onfi gur able  monopole   antenna  w it har monic   s uppr e s s ion  for     ( A laa  I mr an  A l - M utt a ir i )   13       F igur e   3 .   R e f lec ti on  c oe f f icie nt  f o r   Ant   to   Ant  4             ( a )         ( b)     F igur e   4.   Ha r moni c   c omponent  r e movi ng :   ( a )   S hi f t   ha r moni c   to   lef t   due   to   c ha nge   in  W 2   ( b)   L e f t   up   ha r moni c   c omponent  gr e a ter   than  - 10   dB   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   1 8 ,   No .   1 F e br ua r 2020 :    10   -   18   14   3.   DI ODE   S E L E C T I ON  AN B I AS I NG  CI RC U I T   B e a m - le a P I diode  ( DSM 8100 - 000)   f r om  S kywor ks   is   us e to  obtain  e lec tr ica f r e que nc r e c onf igur a bil it y .   B a s e on  it s   int e r e s a dva ntage s ,   s uc a s   high  s witching  s pe e d,   s mall  f or wa r r e s is tanc e   ( R s ) ,   ve r y   low   c a pa c it a nc e   ( C t) ,   low   pa c ka ging  in duc tanc e ,   a nd  wide   f r e que n c r a nge   of   ope r a ti on ,   s e lec ti on   ha s   be e done .   As   il lus tr a ted  in  the  da ta  s he e [ 21 ] ,   thes e   s pe c if ica ti ons   lea to  mi nim ize   ins e r ti on  l os s e s   in  f or wa r b ias ing  ( ON   s tate )   a nd  inc r e a s e   is olation  in  r e ve r s e   bias   c a s e   ( OFF   s tate ) .   I n   a ddit ion,   a   bias ing  ne tw or is   de s igned  a s   s hown  in  the  F igur e   5 .   T hi s   c ir c uit   c ons is ts   of   two  47  nH  inductor s   ( H1  a nd  H2)   a nd   thr e e   F   DC   block  c a pa c it or   ( C dc )   [ 22 23 ] .   T he   two  inductor s   va lues   a r e   s e lec ted  us ing  S R F   va lue  whic is   s e lec ted  to  be   ne a r   to   2. 45   GH z   [ 24 ] .   W hil e dc   c a pa c it or s   a r e   s e lec ted  ba s e on   pa r a mete r s   s we e unti l   maximum   dc   buf f e r ing   is   obtaine d   [ 25 ] .           F igur e   5 E qu ivale nt  c ir c uit   of   P I d iode  f o r   ON   a nd  OFF   s tats       4.   RE S UL T S   AN DI S CU S S I ON   AC   I thi s   s e c ti on,   s im ulation  r e s ult s   f or   the  in put  r e f lec ti on  c oe f f icie nt ,   r a diation  pa tt e r n,   ga in ,   e f f icie nc y,   a nd  s ur f a c e   c ur r e nt  dis tr ibut ion  of   the  de s igned  a ntenna   a r e   pr e s e nted.   F igur e   s hows   b oth  input   r e f lec ti on  c oe f f icie nts   a nd   im pe da nc e   ba ndwidths   a diode   ON   a nd   OFF   c ondit ions .   W he n   diode   in   OF F   s tate   then  thi s   a ntenna   c ove r s   the  e nti r e   5   GH z   ba nds   ( 4. 95   GH z   to   6 . 4   GH z )   with   a i mpeda nc e   ba nd width  of     25. %   a nd   r e tur n   los s   ne a r   to  - 32. 9   dB .   On  the   ot he r   ha nd,   the  a ntenna   c ove r s   a   s ingl e   na r r ow   ba nd  s tar ti ng   f r om   2. 35   GH z   to   2. 6   GH z   whe n   the   dio de   in  ON   s tate .   At   thi s   mode,   the   obtaine d   im pe da nc e   ba nd width  a nd   input   r e f lec ti on  c oe f f icie nt  a r e   10. 1 %   a nd  - 24. 9   dB   r e s pe c ti ve ly.   I f a c t,   im pleme nted  ha r moni c   s uppr e s s ion  tec hnique  make s   a ntenna   ope r a te   in   a   a   s olo  ba nd   a diode   ON   s tate .   I t   s hould  be   noted   he r e   that   the   two  s lot s   in  the  gr ound  plane   a nd  the  pa r a s it ic  e leme nt  give  good  im pe da nc e   matc hing  f or   both  ba nds .   F igur e   7   il lus tr a tes   the  r a diation  pa tt e r ns   f or   both  P I dio de s   ON   a nd  OFF   s tate s .   I thi s   wor k,   YZ - plane   ha s   be e n   take n   as   the   E - plane   ( P hi   =   90) ,   a nd   the  X Z -   a s   th e   H - plane   ( P hi   =   0 ) .   An   omni di r e c ti ona pa tt e r n   a H - plane   a nd  bidi r e c ti ona pa tt e r a E   plane   a r e   obs e r ve in  both  f r e que nc ba nds .   L it tl e   de viation  in  r a diation  null   is   oc c ur r e due   to  s e ve r a r e a s ons   s uc a s   uti li z a ti on  of   pa r ti a gr ound   plane ,   pa tch  a s ymm e tr ic,   a n C - a r m   pa r a s it ic  e f f e c t.     T he   de s igned  a ntenna   de li ve r e d   ga in   of   1. 5   dB   a nd   3. 5   dB   a t   2. 4   GH z   a nd  5   GH z   ba nds   r e s pe c ti ve ly  a s   in  F igur e   8.   I f a c t,   r e duc ti ons   in  both  ga ins   oc c ur r e whe a idea s witch  is   r e plac e by  a   r e a P I diode.   T his   is   due   to  the  e f f e c o f   the  int e r na r e s is tor   in  ON   f or wa r bias ing.   How e ve r ,   thes e   ga ins   a r e   a c c e ptable   f or   indoo r   c omm unica ti on .   On   the  other   ha nd,   t he   obtaine maximum   r a diation  e f f icie nc ies   a r e   80%   in     the  2. 4   GH z   ba nd   a nd  95 %   in   the  5   GH z   ba n a s   s hown   in   F igur e   9 .   I n   or de r   to   unde r s tand   a ntenna   pe r f or manc e   a nd  va li da te  our   theo r e ti c a c a lcula ti ons   in  both  diode  c ondit ions ,   s ur f a c e   c ur r e nt   dis tr ib uti ons   a two  r e s ona nt  f r e que nc ies   ( i . e .   2. 45   GH z   a nd  5 . 4   G Hz )     ha ve   be e s tudi e d   a nd  il lus tr a ted   in  F igu r e   1 0.   W he n   diode  in  OFF   s tate ,   s ur f a c e   c ur r e nt  c onc e ntr a tes   a the  lowe r   e dge s   of   the  T - s ha pe   r a diator   s e gment  with  a ove r a ll   r e s ona nt  length  va lue   of   ( 0. 5*L f + L 2   =   9. 25  mm ) .   At  ON   s tate ,   s ur f a c e   c ur r e nt  a ppr ox im a tely,   co nc e ntr a tes   ove r   the  e nti r e   C - a r pa r t   a nd   s ome  e dge s   of   T - s ha pe   with  ove r a l r e s ona nt  length  va l ue   e qua to  ( L f + L 5+ L 4+ ( L 1 - 6. 8)   =   26 . 5   mm ) .   Ac c or ding   t the  a utho r 's   c a lcula ti ons ,   the   r e quir e d   length  to  ge ne r a te  r e s ona nt  f r e que nc a 2 . 45   GH z   a nd  5. 4   GH z   wa s   17   mm   a nd  8mm   r e s pe c ti ve ly.   T he s e   lengths   a r e   c a lcula ted  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         F r e que nc y   r e c onfi gur able  monopole   antenna  w it har monic   s uppr e s s ion  for     ( A laa  I mr an  A l - M utt a ir i )   15   us ing  ( 1)   in   [ 15] .   Ac tually ,   the   a bove   c ur r e nt   di s tr ibut ion  r e s ult s   c ome  a s   e xpe c ted.   T he   s mall  d e viation  be twe e c a lcula ti on  a nd  s im ulation   ( op ti mi z e le ngths )   may   be   due   to   dif f e r e nt  r a diator   wid th,   di ode   a nd   bias ing  e f f e c ts ,   a nd  the  us ing  of   s lot s   in   the  g r ou nd.   Als o,   it   is   c lea r   that   both   c hoc ks   a r e   blocke d   the  R F   s ignal  while  DC   c a pa c it or s   a f e e li ne   pa s s   R F   s ignal  to  the  a ntenna .       =   3 10 8 4 + 1 2 + 1 2 ( 1 + 12 ( ) ) 0 . 5 2             ( 1)     whe r e     =                 =             =                       F igur e   6.   R e f e c ti on  c oe f f icie nt  f o r   both   obtaine b a nds   2. 4   GH z   a nd  5   GHz             ( a )     ( b)     F igur e   7.   E - plane   ( P hi   =   0 )   a nd   H - plane   ( P hi   =   90)   of   de s igned  a ntenna   r a diation   pa tt e r n :     ( a )   ON   s tate   f or   2 . 45   GH z ,   ( b )   OFF   f o r   5 . GH z   s t a te     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   1 8 ,   No .   1 F e br ua r 2020 :    10   -   18   16       F igur e   8.   De s igned  a ntenna   ga ins   a 2 . 45   GH z   a nd  5   GHz           F igur e   9.   De s igned  a ntenna   r a d.   e f f icie nc a t   2. 45   GH z   a nd  5   GHz           F igur e   10.   C ur r e nt   dis tr ibut ion   of   the   pr opos e a nt e nna :   ( a )   ON   s tate   a t   2. 45   GHz   r e s ona nt  f r e q . ,   ( b)   OFF   s tate   at   5 .4   GHz   r e s ona nt  f r e q .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         F r e que nc y   r e c onfi gur able  monopole   antenna  w it har monic   s uppr e s s ion  for     ( A laa  I mr an  A l - M utt a ir i )   17   5.   CONC L USI ON  AN F UT UR E   WORK   T his   pa pe r   pr e s e nts   the  de s ign   a nd  s im ulation   of   a   ne f r e que nc r e c onf igur a ble   monopol e   a ntenna .   T he   c onf igur a bil i ty  is   obtaine by   modi f ying  a nten na   e f f e c ti ve   length  us ing   P I d iode  a s   a e lec tr ica l   s witch.   W he diode  in  OFF   s tate ,   the  a ntenna   r e s ona nt  a 5. 4   GH z   with   a im pe da nc e   ba ndwidth  o f   ( 1. 45   GH z )   whic c ove r s   the  e nti r e   5   GH z   s p e c tr um  r e gion.   I c ontr a s t,   whe the  diode  to  ON ,   the  a ntenna   r e s ona nt  a 2. 45   GH z   with   na r r ow   ba ndwidth   ne a r   to   ( 0 . 25   GH z )   c ove r ing   the   c omm on   2. 4   GH z   ba nd.   At   th is   s tate ,   a   s ingl e   ba nd  is   obtain e by  e li mi na ti ng  a s s oc iate h a r moni c   c omponent.   M or e ove r ,   good  im pe da nc e   matc hing  is   obtaine a the  two   ba nds   with   the  he lp   of   t wo  s lot s   in  the   gr ound   plane   a nd   one   pa r a s it ic  e leme nt.     T he   de s igned  a ntenna   ha s   many  a dva ntage s   s uc a s   c ompac s ize ,   low  in   c os t,   e a s to  f a br ica te.     T he   pr opos e a ntenna   wa s   int e nde f or   I oT   a ppli c a ti ons   whic us e   W i - F wir e les s   te c hnology.   I t he   f utur e   wor k,   we   wi ll   inves ti ga te  to   put  the   de s igned  a ntenna   f or   M I M c ha nne l.       AC KNOWL E DGE M E NT S     T he   a uthor s   would  li ke   to   thank  M us tans ir iyah  Unive r s it ( ww w. uomus tans ir iyah. e du . iq)     B a ghda d - I r a f or   it s   s uppor t   in  the   pr e s e nt  wor k.           RE F E RE NC E S     [1 ]   Il - G u   L ee,   My u n g ch u l   K i m In t erferen c e - aw are  s e l f - o p t i mi zi n g   W i - F i   fo h i g h   effi c i en c y   i n t ern e t   o t h i n g s   i n   d en s n et w o r k s ,”   Co m p u t e r   Co m m u n i ca t i o n s ,   v o l .   8 0 - 9 0 ,   p p .   60 - 74 ,   2 0 1 6 .   [2 ]   Man s o u r,   N .   Sh eh at a,   et   al . ,   " Co g n i t i v Ban d   Man i p u l at i o n s   u s i n g   T w i s t ab l Pap er - b as e d   A n t en n fo Io T   A p p l i cat i o n s , "   IE E E   9 th   A n n u a l   In f o r m a t i o n   Tech n o l o g y,   E l ec t r o n i cs   a n d   M o b i l Co m m u n i c a t i o n   Co n f e r e n ce  ( IE M C O N ) ,   p p .   1 2 6 5 - 1 2 7 0 ,   2 0 1 8 .   [3 ]   H u ,   Pen g   Fe i ,   et   a l . ,   " E l ect r i cal l y   Smal l ,   Pl an ar,   C o mp l emen t ar y   A n t e n n w i t h   Reco n fi g u ra b l Fre q u e n cy , IE E E   Tr a n s a c t i o n s   o n   A n t en n a s   a n d   P r o p a g a t i o n ,   v o l .   6 7 ,   no.   8,   p p .   5 1 7 6 - 5 1 8 4 2 0 1 9 .   [4 ]   L .   L i zzi ,   F.   Ferrero ,   et   al .   " D e s i g n   o a n t e n n a s   en a b l i n g   m i n i at u re  an d   en erg y   effi c i en t   w i rel e s s   Io T   d e v i ce s   fo s mart   ci t i e s , "   IE E E   I n t e r n a t i o n a l   S m a r t   Ci t i e s   Co n f er en ce  (IS C2 ) ,   pp.   1 - 5,   2 0 1 6 .   [5 ]   Bañ o s - G o n za l ez  V ,   et   a l .   IE E E       8 0 2 . 1 1   ah :   A   t ec h n o l o g y   t o   face  t h I o T   c h al l en g e ,”   S en s o r s ,   v o l .   16 ,   n o .   1 1 ,     p p .   1 - 21,   2 0 1 6 .   [6 ]   H o u ret   T ,   et   al .   E n er g y   effi c i en t   reco n f i g u rab l an t e n n fo u l t ra - l o w   p o w er  Io T   d ev i ces ,”   i n   IE E E   In t er n a t i o n a l   S ym p o s i u m   o n   A n t e n n a s   a n d   P r o p a g a t i o n   U S NC / U R S Na t i o n a l   R a d i o   S c i en ce  M eet i n g ,   p p .   1 1 5 3 - 1 1 5 4 ,   2 0 1 7 .     [7 ]   Raad   H . ,   A   Y ag i   a n t e n n arra y   fo co n f o rmal   I o T   an d   w i re l es s   ch arg i n g   ap p l i cat i o n s ,”   M i cr o wa ve  a n d   O p t i ca l   Tech n o l o g Let t er s ,   v o l .   61 ,   p p .   1 - 5 ,   2 0 1 8 .   [8 ]   A b d u l rah eem  Y I . ,   et   al .   D es i g n   o freq u en c y   reco n fi g u ra b l mu l t i b a n d   co m p act   an t en n u s i n g   t w o   PIN   d i o d es   fo W L A N / W i MA X   ap p l i cat i o n s ,”   IE M i cr o wa ve s ,   A n t en n a s   P r o p a g a t i o n ,   v o l .   11 n o .   8 ,   p p .   1 0 9 8 - 1 1 0 5 ,   2 0 1 7 .   [9 ]   H an   L ,   et   al . ,   " Co mp act   freq u e n cy - rec o n f i g u rab l s l o t   an t en n fo w i re l e s s   ap p l i c at i o n s , "   IE E E   A n t e n n a s   a n d   W i r el e s s   P r o p a g a t i o n   Le t t e r s ,   v o l .   1 5 ,   p p .   1 7 9 5 - 1 7 9 8 ,   2 0 1 6 .   [1 0 ]   Bas aran   SC  an d   Sert e l   K .   " D u a l b a n d   freq u en c y rec o n f i g u rab l mo n o p o l an t en n fo W L A N   ap p l i ca t i o n s , "   M i c r o w a ve  a n d   O p t i ca l   Tech n o l o g Le t t e r s ,   v o l .   1,   p p .   55 - 58 ,   J an 2 0 1 5 .   [1 1 ]   K u o   Y L ,   an d   W o n g   K L .   "   Pri n t e d   d o u b l e - T   mo n o p o l an t en n fo 2 . 4 / 5 . 2   G H d u a l - b a n d   W L A N   o p erat i o n s , " .   IE E E   Tr a n s a ct i o n s   o n   A n t e n n a s   a n d   P r o p a g a t i o n ,   v o l .   9,   p p .   2 1 8 7 - 2 1 9 2 ,   2 0 0 3 .   [1 2 ]   Ro mp u t t al   A ,   an d   Ph o n g ch ar o en p an i ch   C. " Freq u en c y   reco n f i g u rab l mu l t i b a n d   an t en n w i t h   em b ed d ed   b i a s i n g   n et w o r k ,   IE M i c r o w a ves ,   A n t e n n a s   P r o p a g a t i o n v o l .   11,   pp .   1 3 6 9 - 1 3 7 8 ,   2 0 1 7 .   [1 3 ]   Y an g   X ,   Freq u en c y   reco n f i g u rab l ci rcu l ar  p a t ch   an t en n u s i n g   PIN   d i o d es ,”   i n   IE E E   In t e r n a t i o n a l   Co n f er e n ce   o n   M i c r o w a ve  a n d   M i l l i m et e r   W a ve  Tec h n o l o g (IC M M T) ,   vol.   2 ,   p p .   6 0 6 - 6 0 8 ,   2 0 1 6   [1 4 ]   Sh ah   IA ,   et   al . ,   D es i g n   an d   an a l y s i s   o h ex a - b an d   freq u e n cy   reco n fi g u ra b l an t en n fo w i re l es s   co mmu n i ca t i o n ,”   A E U - I n t e r n a t i o n a l   Jo u r n a l   o f   E l ect r o n i c s   a n d   Co m m u n i ca t i o n s ,   v o l .   98 ,   p p .   80 - 8 8 ,   2 0 1 9 .   [1 5 ]   U l l ah   S . A   mu l t i - b a n d   s w i t ch a b l a n t e n n fo W i - Fi ,   3 G   A d v an ce d ,   W i M A X ,   an d   W L A N   w i rel e s s   ap p l i cat i o n s ,”   In t e r n a t i o n a l   Jo u r n a l   o f   M i cr o wa ve  a n d   W i r el e s s   Tec h n o l o g i es ,   v o l .   10 ,   no.   8,   p p .   9 9 1 - 99 7 ,   2 0 1 8 .   [1 6 ]   Sh ah   S A .,   D es i g n   an d   meas u remen t   o p l an ar  mo n o p o l an t e n n a s   fo mu l t i - b a n d   w i rel e s s   a p p l i ca t i o n s ,”   IE TE   Jo u r n a l   o f   R e s ea r ch ,   v o l .   63 ,   n o .   2 ,   p p .   1 9 4 - 2 0 4 ,   2 0 1 7 .   [1 7 ]   K u mar  A ,   an d   Sh arma  M M. ,   A   q u ad - b an d   reco n f i g u ra b l mi cro s t r i p - fe d   ci rcu l ar  d i s mo n o p o l an t e n n a   fo r   mu l t i ra d i o   w i re l es s   s y s t ems ,”   i n   2 0 1 6   A s i a - P a c i f i M i c r o wa ve  Co n f e r en ce  ( A P M C)   New  D el h i ,   p p .   1 - 4,   2 0 1 6 .     [1 8 ]   S un   X .   L . ,   et   al .   Freq u e n c y   reco n f i g u ra b l d u al - b an d   mo n o p o l an t en n fo W i M A X   w i re l es s   d ev i c es ,”   M i c r o w a ve  a n d   O p t i ca l   Tech n o l o g Le t t e r s v o l .   56 ,   p p .   49 - 55 ,   2 0 1 3 .   [1 9 ]   U l l ah   S . D es i g n ,   fab r i cat i o n   an d   meas u remen t   o t r i p l b an d   freq u e n cy   rec o n f i g u rab l an t e n n a s   fo p o r t a b l w i re l es s   co mmu n i ca t i o n s ,”   A E U - In t er n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l ect r o n i c s   a n d   Co m m u n i ca t i o n s ,   v o l .   8 1 ,   p p .   2 3 6 - 2 4 2 ,   2 0 1 7 .   [2 0 ]   Bal an i s ,   Co n s t an t i n A . ,   A n t en n t h e o ry :   an a l y s i s   an d   d es i g n ,”   J o h n   W i l e y   S o n s ,   2 0 1 6 .   [2 1 ]   Sk y w o rk s ,   D SM8 1 0 0 - 0 0 0 :   Mes Beam - L ead   P IN   D i o d d at s h eet , ”  2 0 0 8 ,   [O n l i n e],   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / w w w . m o u s er. co m / d a t as h eet / 2 / 4 7 2 / 2 0 0 0 9 6 E - 1 0 7 9 4 8 6 . p d f .   [2 2 ]   Co i l craft ,   Ch i p   In d u ct o rs - 0 4 0 2 H Seri es   d at as h eet , ”  2 0 1 8 ,   [O n l i n e],   A v a i l a b l e :   h t t p s : / / w w w . m o u s er. co m / d a t as h eet / 2 / 5 9 7 / 0 4 0 2 h p - 2 7 0 6 6 0 . p d f .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   1 8 ,   No .   1 F e br ua r 2020 :    10   -   18   18   [2 3 ]   A V X ,   G en eral   Pu r p o s D i e l ec t ri fo Ceram i Cap aci t o rs   X 5 D i e l ect r i d a t as h eet , ”  A v ai l a b l e :   h t t p s : / / w w w . t me. eu / D o cu me n t / 7 3 f8 f d 6 9 a3 c 5 8 3 0 5 6 0 6 6 c e6 caf5 6 7 1 1 0 / A V X - X 5 R. p d f .   [2 4 ]   Is mai l   M F . ,   Rah i m   M K . ,   Maj i d   H A . ,   " T h In v es t i g at i o n   o PI N   d i o d s w i t c h   o n   rec o n f i g u rab l a n t e n n a ,"   i n   2 0 1 1   IE E E   I n t e r n a t i o n a l   R F   M i cr o wa ve  C o n f er e n ce vol.   1 2 ,   p p .   2 3 4 - 2 3 7 ,   2 0 1 1 .   [2 5 ]   Y an g ,   H . ,   et   al . ,   " D es i g n   o reco n fi g u ra b l mo n o p o l an t en n w i t h   s w i t c h ab l d u a l   b a n d - n o t ch e s   fo U W ap p l i ca t i o n s ,"   In t er n a t i o n a l   Jo u r n a l   o f   M i cr o w a ve  a n d   W i r el e s s   Tech n o l o g i e s v o l .   9 ,   pp.   1 0 6 5 - 1 0 7 1 ,   2 0 1 8 .       B I OG RA P HI E S   OF   AU T HO RS         A l a a   I m r a n   w a s   b o rn   i n   T ek ri t - Iraq .   H e   recei v ed   t h B . E .   d eg ree  i n   e l ect r i cal   en g i n eeri n g   fro Bab y l o n   i n   2 0 0 5   an d   M. s d eg ree  i n   el ect r o n i cs   an d   co mmu n i cat i o n s   en g i n eeri n g   fro t h s ame  u n i v er s i t y   i n   2 0 1 3 .   H i s   w o rk i n g   as   l ect u rer  i n   In fo rmat i o n   T ech n o l o g y   co l l eg i n   Bab y l o n   U n i v ers i t y   fro J an u ar y   2 0 1 3 .   H i s   cu rren t l y   w o r k i n g   h i s   Ph D   d e g ree   at   el ect r i ca l   en g i n eer i n g   d e p art me n t   i n   c o l l eg o e n g i n eeri n g   at   Mu s t a n s i ri y ah   U n i v er s i t y   i n   Bag d ad .   H h a s   t w o   p at e n t s   an d   s e v era l   res earch e s   p u b l i s h e d   i n   h i g h   s co re  j o u r n al s .   H i s   res earch   i n t ere s t s   i n cl u d Io T ,   an t en n as   d e s i g n ,   reco n f i g u rab l e   an t en n d es i g n ,   an d   au t o mat i o n ,   et c.         A s s i t.   P ro f.   D r.   M a l i J a s i m   F a rha A l - Kh a l i di   rec ei v e d   h i s   B. E .   D eg ree  i n   E l ec t ri ca l   en g i n eer i n g   fro t h c o l l eg e   o E n g i n eeri n g / Mu s t a n s i r i y a h   U n i v ers i t y   i n   1 9 9 7 .     T h en   h e   recei v e d   M. s d eg ree  i n   E l ect r o n i an d   Co mm u n i c at i o n   en g i n eeri n g   fo rm  t h s ame   u n i v er s i t y   i n   2 0 0 0 .   In   2 0 1 5 ,   h g o t   P h . D .   D e g ree  i n   E l e ct ri ca l   E n g i n eer i n g   (E l ect r o n i an d   Co mmu n i ca t i o n fr o t h C o l l eg o E n g i n eeri n g -   Bas rah   U n i v ers i t y .   H i s   cu rre n t l y   t h e   h ead   o el ec t ri ca l   en g i n e eri n g   d e p art me n t / Co l l e g o E n g i n eer i n g / M u s t an s i r i y a h   U n i v er s i t y   s i n ce  7 / 1 0 / 2 0 1 8   u n t i l   n o w .   Fu rt h ermo re ,   h e   act i v res earch er  i n   an t en n fi el d .   H i n t eres t ed   i n   U W an t en n a,   d e s i g n   o MIM O   an d   reco n fi g u ra b l a n t e n n a s .   H e   p u b l i s h ed   s e v eral   ar t i c l es   i n   h i g h   s co re  j o u rn a l s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.