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.   10 ,  No.   1 Febr uar y   2020 , pp. 90 8~91 8   IS S N: 20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v10 i 1 . pp908 - 918          908       Journ al h om e page http: // ij ece.i aesc or e.c om/i nd ex .ph p/IJ ECE   A planar  UWB sem icircular - shape d monop ole ant en na with   qu adruple band  notch fo r WiMA X, ARN,  WLAN,  and X - B and       Majed  O. Al - Dwairi   Facul t y   of Engin ee ring   T ec hnolo g y /Com m unic ati on  Technol og y   Engi ne eri ng  D ep art m ent ,     Al - Bal qa   Applied Unive rsit y ,   Jor dan       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   J un  15 , 2 019   Re vised  Sep   2 9 ,   2019   Accepte Oct  6,   2019       Thi pape pro posed  quadr upl notc h ed  fre q uency   bands  ul tra - wideb and   (UW B)  ant enna .   The   antenna   i se m ic irc ul ar - shape m onop ole   t y pe  of     compac size  36x24  mm,  c over ing  fre quen c y   r ange   of  3. 02 - 14  GH z.    Four  rej ec t ed  na rrow  bands  inc l uding  W iMAX   ( 3. 3 - 3. 7GH z),   A RN  (4. 2 - 4. GH z),   W LAN  (5. 15 - 5. 825GH z),  X - Band  (7. 25 - 7. 75)  hav be e ac hi eved   using  insert ing   slots  technique s   in  the   p atch,  f ee li ne ,   and  gr ound  pla n e.    The   slots  d imensions  have   be e opti m iz ed   for   the   r equi r ed  re je c bands .     The   antenna   des ign  a nd  ana l y sis   have   bee inv e stiga te b y   sim ula ti on  stu d y   using  CS T - EM  software   pac k age .   Th anten na  cha ra cteri sti cs  inc ludi ng  impedanc b and width,   surfac c urre nt,   g ai n ,   rad ia ti on  eff i ci en c y,   rad i at ion   pat t ern   hav b een di scuss ed.   Ke yw or d s :   ARN   Qu a dru ple  band no tc h   U W B  an te nn a     W iM AX   WL AN   X - Ba nd    Copyright   ©   202 0   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 :   Ma j ed  Dwairi   Faculty  of E ngineerin T ech nolo gy/C omm u nicat ion   Tech nolo gy E ng i neeri ng   de par tm ent,   Al - Ba lqa  A pp l ie U niv e rsity ,     As - Salt , Jor da n .   Em a il m ajed dw@ ba u. e du.jo        1.   INTROD U CTION   Af te a uthoriz at ion   the  unli censed   Ultra - wide  ba nd  U WB  (3.1 - 10. 6)  GH by  t he  fed e ral   com m un ic at ion  co m m issi on  ( FCC in  2002  [1 ] , m any research e rs  c on ce nt rated on  the  use  o t his r a ng e  d ue  t m any  interest ing   featu res  suc as  lo pro f il e,  s m al l   siz e,  easy   t fabrica te it o m nid irect ion al   patte r n,   a nd    the  m os sign ific ant  featur it fabrica ti on   w it the  pr i nted  ci rcu it   boar ds   The  in vestigat ion   of   the  m onopole   patch  ante nna  in  U W ta kes  diff e re nt  areas  su c as  stud yi ng   the  e ff ect   of  inser ti ng  di fferent  f ractal   slots  on   the p at c h [2 - 4]  or en ha ncin t he  im ped ance   band width [ 5].   On e   of  t he  m os i m po rtant   ch al le ng es  i des ign in U WB  a nten nas  is  t he  pr ese nce  of  na rrow  ba nds   within  t he  U W B,  su c as:   W i MAX   (W orl dwide  In te ropera bili ty   fo Mi c rowa ve  Acce ss opera ti ng  ba ndwi dth  93.3 - 3.7GHz) ARN  ( A e rona utica R adio  N avigati on op e r at ing   ba ndwi dth   4.2 - 4.5  GH z ),   WLAN   ( Wir el ess   Local  Ar ea   Ne twork op e rati ng  ba nd width   5.15 - 5.825 GHz),  X - Ba nd  (   a   segm ent  of  t he   supe rh i gh - f re qu e ncy   rad i s pectr um  that  li es  betw een  5.2  G Hz   a nd  10. G Hz  a nd  is  us e es pe ci al ly   fo ra da rs  a nd  f or  s pa cecraft   com m un ic at ion our   in vestig at ing   babd widt 7.25 - 7.75),  s it   will   be  int e rf e rin with  t he  op e rati ng  U W B.   To  re j ect   thes unwa nted  na rrow   ba nd di ff ere nt  m et ho was  in vestig at ed  by  inserti ng   filt ers  with in  the   U W a nten na  with  re j ect io cha racteri sti c,  to  el i m inate  the  eff ect   of  el ec trom agn et ic   interfer e nce  (EMI ).   Ma ny  work c on ce ntrate th rej ect io of  m or than  on e   band,   m any  design e rs  ha ve  been   publishe wo r ks  includi ng   dual - ba nd  re j ect   [6 - 13] triple   ba nd   re j ect   [14 - 17] f our  ba nd  r eject  [ 18 - 26] The  re searc hers  us e diff e re nt  anten na  ty pes  co nfi gurati on  an di ff ere nt  slots  c onfig ur at io ns   t achie ve  the  desire notc f il te for   desired   narrow  ba nd   re j ect i on,  the  slot  co nf i gurati on   wa s   inserted  on  the  ra diati ng   el e m ents   of   the  patch ,   dep e ndin on  the  notc fr e quency  an the  c al culat ed  le ng t of  the  slot  f or  each  no tc filt er.  I [ 6]  the  auth ors   us e ci rc ular  m on opole  pa tc a nten na  with   insertin m irro re L - s hap e d on  the f eet  o f   the  m on o pole , an s pilt   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       A p l anar   UWB  sem ic irc ul ar - s hape d mon opol e a nte nna  wi t h qua dr uple . ..  ( Majed O.  Al - Dwa iri )   909   rin res on at or   SRR   on   the  pat ch  to  el i m inate  W iM A an WL AN   re sp ect ively wh il in  [7 ]   us e rectan gu la r   plane a nten na   co ns ist in of  rad ia ti ng  pa tc with  a   sta ircase  slots   with  a   pa rtia rectan gula r   gro und,   insertin m ea nd e re slot  on  the   patc a nd   U - s ha ped   slot  on   t he  fe ed  to  re j ect   W iM AX   a nd  WL A N   resp ec ti vely .   T he  aut hors  in  [ 8]  us ed  s quare patc with  pa rtia gr ou nd   a nd   sl otted  co nduct or   pack e plane ,   by  inse rtin on  the   slott ed   c onduct or  packed  pair  of  m irror  L - s hap e slots,  a nd  U - s hap e slot  rec ei vin g   re j ect ion  of   W L A a nd  W iM A ba nd s   re sp ect ive ly Diff e re nt  plane a nten na   sh a pe have  bee inv est igate by   us ing   one  or   m or U - sha ped   sl ot  on  the  patch   t a chieve  W iM A an WLAN  ba nd   rej ect io [ 9 - 11 ] com pact  l a m p - sh a pe an te nn wa de si gn e an inse r te qu a rter  L - sh a pe slot  on  the   patch  a nd  t wo  quarter   L - sh a ped  on  t he  groun in   or der  to  el im inate   t he  e ff ect   of  W iM AX  a nd  WL A N   resp ect ively   [ 12] In   [13]  sq ua re  patch  with  pa rtia groun was  m od ifie by  inse rting   c om po sed  of   m od ifie for k - sh a ped   a nd   Ω - sh a pe slot  a nd   pair  of   Γ - s ha ped   t el i m inate   the  eff ect   of   WiM A an WL AN.   Diff e re nt  m e t hods   of   desi gn  ha ve  been   pr ese nted   f or   an  ef fecti ve  na rrow   ba nd   r ejecti on  by   introd ucin diff e ren et c hing  sl ots  on  t he   patch   or  groun d   ob ta ini ng   desire no t ched  ba nds  i U WB,   introd ucin thr ee  no tc he ba nds.  I [ 14,   15] they   intro duce three  ba nd  notc he U WB  anten na  by  inse rtin g   a H iulbe rt slot etc hed   on  the  ha lf ele ptic shape patc h,  and a  slot r ect angula sh a ped  etc he on the h al el eptic  gro un [14],  or  et chi ng  out  el li ptic  sing le   com ple m entary  sp li rin res on at or  on  t he  patch  with   pro per  dim ension a nd  placi ng   re ct angular  on  the  pack[15] An  U WB  trip le   band - notc he a nten na  has   bee pro po se in  [16]  by  insertin g   a   rectan gu la strip  a nd   t w ne ste U - sh a pe slots  in  the  a ntenn patch  a n feed,   wh ic can  filt er  W iM A X,   C - ba nd,  WLAN   and   X - band  a pp li cat io ns I [17]  received   three  high  re je ct ion  no tc ba nds  char act erist ic by  insett ing   two  U - s ha ped   and   on T - s ha ped   on   the  patch  on  the  urn  sh a pe m on opole an te nn a   To  reali ze  U WB  a nten na   with   f our  ba nds  no tc hed  cha racteri sti cs,  the   aut hor intr oduc e   trapezo i dal  anten na  [ 18 ] a nd   a em bed de el li ps at   t op   of   tra pezo i dal  patch  ( na m ed  el li ps oid a l)  [19],     U - sh a pe a nd  pair   of  C - s hap e ba nd  s t op  filt ers  ha ve   bee et c hed  on  the   patch  a nt enn an t he  par ti al   gro und  with  pro per   dim ension ac hievi ng   band - rej e ct io cha racteri sti in  the  W iM A (3.43 3.85   GH z ),   WL AN(5.2 6 6.0 GH z ),   X - ba nd  sat el li te   com m un ic at ion   ( 7.05 7.68  G H z),  a nd  IT GH z Wh il in   [19] ,   the  auth ors  ach ie ved  f our  ba nd  re j ect   cha ract erist ic for  W i MAX,  A R N,  W L AN,  an I TU - bands  by   et ching  sever al   U - s ha ped   a nd  sin gle   I - s ha ped   only   on   t he  patc h.  In   [20]  prese nted  four   sh a r notc filt ering   f or  W iM AX,  INS AT,  lo wer ,   a nd  uppe WL A N w hile  ex hibi ti ng   sta ble   ra di at ion   patte rn  ov e t he  ho le   r ang e   of   ultra - wide  band,   this  achie ve by  inserti ng   com ple m ent ary  sp li ring   r eso nators  (CS RR s)  on   the  c entere sem i - ci rcu la s hap e rad ia to r   with  pa rtia gro und  plane F our  filt er  band   are  prese nted  by  creati ng  dif fer e nt  sh a pes  c ut U,  L, a nd C - s hap e d on a  rectan gula m ic ro strip a nten na [2 1].   Ma ny  authors  achieve f our  band  notc he f il te rs  by  m od ifie the  patch  anten na  of   diff e ren sh a pe s   with  c op la na wa ve gu i de  ( CP W )   [ 22 - 25 ] .   In  [ 26 - 28 ]   the   aut hor intr od uced  five   ba nd notc he filt e rs  by  util iz ing   Y - s ha ped  patc with   com bin at ions  of  U - s haped  et ched   slots  [26],  sem i - ci rcle  patch  with  U - s hap e et ched   on  the   par ti al   gr ou nd  an CSR Rs  on   the  patch   [2 7],   in  [ 28 ]   the  authors  use dif fer e nt  siz es  of  rectan gu la sp l it -   ring  res onat or on  the  rad i at ing   patc a nd  the  feed   li ne   achievin five  bands  notc he filt ers.   This  pap e propose qu a dra ble  notc he ul tra - wi deb a nd  anten na  wh ic i m od ific at i on  of  [6 ]   by  add i ng   rectangula s lot,  et chin U - sh a ped   sl ot  on  the  patch,   a nd  in ver te L - s hap e on   the  par ti al   gro und.  Fou r   rej ect io band are  recei ve the  res ults  of  the  pr opos e a nten na  w ere  c om par ed  with  oth e w orks  de sign e pr e viously .       2.   AN TE NNA D ESIGN  AN D ST RUCT URE     The  pro po se qu a dru pole   sto ps   band  ci rcu l ar  ante nna  ge om et ry  con sist ing  of  ce ntral  c ircl rad ia t or   with  to ci rcle  ra diu 5.3 m m   on   both  side apa rt  f ro m   th center   m m   and  pa rtia ll gr ou nd  pla ne,   t he   top,   bo tt om an si de  view  a re  s how i F i gure  1( a ),   ( b) ,   an ( c).  t he  a nten na   was  desi gn e on  36 x24  m m   FR - su bst rate  m a te rial   of   thickne ss   (tp)   1.6  m m l os ta ngent  0.0 2,   an per m ittiv it ( r)   4.3.  The  ante nn w as  fed   us in 50  Ω  m ic ro stri fe ed   li ne  le ng t 17   m m   and   widt 2mm The  o ptim al   par am et er  dim ensi ons  f or   the  inv e sti gated  ante nn an the  pa ram et er that  us e to   desig the  no tc slots  f or   e ach  notc filt er  ar e   pr ese nted   in   Table  1.   The   ante nn a   opti m iz at ion   an sim ulatio wer e   car ried   us in CS T - Mi crowa ve  Stud i o2018.  Figure  2(a) - ( d)   s hows  the  dim e ns io n f or   eac notc slot  th at   us ed  f or   reject ion   of  W i MA X ,   ARN,  WLAN,   and X - band res pecti vely       Table  1.   O pti m iz ed  pa ram et er for  a nten na  a nd  qu a dru ple  ba nd notch  f il te rs   Para m eter   L S   W S   L f   W f   t s   t p   R p1   R p2   R p3   R p4   R p3 - R p4   d   L n1   L n2   L n3   Valu e ( m m )   36   24   17   2   1 .6   0 .00 9   8 .5   5 .36   3 .8   3 .51   0 .20   5   1 .2   4 .65   8 .6   Para m eter   L n4   L p1   L p2   L p3   w p1   w p2   w p3   W n1   W n2   L g   L g1   L g2   W g1   W g2   Valu e ( m m )   3 .65   1 .5   0 .22   2 .9   10   15   0 .21   1 .4   1   15   0 .5   3 .5   9   0 .35   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.  10 , No 1 Febr uar 2020 :   90 -   918   910       Figure   1 .   P r op os e d qu a dru ple b a nd notche d anten na (a)  fro nt v ie w,   ( b)   ba ck view,  ( c si de view           Figure  2 .   T he   op ti m iz ed  dim ensio ns   of the   sel ect ed  sh a pe sl ots for eac h n otch  c ha racteri sti cs ( a)  Mi rror e sh a ped slot  for W iM AX ba nd,  (b)  i nv e rted  U - sh a pe d for  A RN ( A er ona utica R adio  N a vig at ion)  ba nd,     (c)   s plit  r in g res on at or for   WL AN b a nd (d) L - s ha ped in ver te c ounter cl ockwise  90°  for X - ba nd       3.   METHO DOL OGY OF  D ES IGN     To  de sig U W with  quad r uple   notc he ba nd   a nten na,   t w m ai thing m us be  con sid ered,  firstly   desig an  a nte nn ca pa ble  to  cov e the  U W B,  secondly   re m ov ing   the  int erf e ren ce  ca use by  na rro bands   within t he ope r at ing   U W B .     3.1.     Chosen  th e  pr op er  f orm  fo r   monop ole  UW B antenn   Figure  prese nt  the   in vestig at ed  m on op ole  anten nas   co nf igurat ion s   to   c hoos e   the  pro pe f orm   fo U W B three  diff e ren ante nn as  desig we r inv est igate d,  case  with  c ircular  f orm   ra diu 8.5  m m ,   case    the  sam e   fo rm   with  add i ng   t wo   side  ci rcle asi de  from   t he  center  5mm   with  rad ius   5. 36  m m ,   and   case  anten na  with  inserte recta ngula slot  on  the  patch  with  dim ension 10X2   m m .   Figur dem on strat ed  th e   return  los |S 11 fo th ree  case ov e the  op e r at ing   f reque ncies.  The  c om par iso bet ween   these  three  cas es  is   li ste in   T able  2,   wh ic evi de nt  that  case  i the  best  case  for  the  op e rati ng   U W t hat  will   be  us e f urt her   i the d e sig n of   fi nal an te nna w it h qu a dru ple  notc hed   filt ers.     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       A p l anar   UWB  sem ic irc ul ar - s hape d mon opol e a nte nna  wi t h qua dr uple . ..  ( Majed O.  Al - Dwa iri )   911       Figure  3. Th re e cases  of prop os e m on op ole an te nnas  d esi gn  for qu a dru pl e UWB   no tc f il te rs       1 3 5 7 9 11 13 15 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 |S 11 | [dB] Fr eq ue ncy [ GHz]   An ten n a 1   An ten n a 2   An ten n a 3     Figure  4. Sim ulate |S1 1| (retur l os s)  of t hree case of the  pro po se d U W B anten na  c onf igurat ion       Table   2.  C om par iso n betwee n dif fer e nt a nten na  m od ific at io ns   Featu re   An ten n a 1   An ten n a 2   An ten n a 3   Pass  ban d  [ GHz]   3 .03 - 9 .54   3 .01 - 1 3 .82   3 .02 - 14   Res o n an t   f requ en c y  [ GHz ]   3 .53 ,6.0 6 ,8.1 5   3 .55 ,5.8 6 ,8.3 8 ,1 0 .65 ,12 .9   3 .5,6 ,8.3 4 ,12   Slo t   -   -   Rectan g u lar  sh ap e       3.2.    Surface c urre nt  dis tribu tio n       First  of   al l,  t he   surface  c urre nt  distri bu ti on  was  in vestigat ed  f or  case  t ob se r ve  the   c on ce ntrati on   of   the  s urface  current  distri buti on   of   the  m onopole  ante nna  in  orde to  c hoos the  proper  places  to  ins ert  slots  for  notc he dif fer e nt  ba nd s f ro m   F igu r 5(a) - (c)   the  c urr ent  distrib utio is  m a inly   con cent rated  in  t he  ed ge   rather t ha i t he  ce nter of  th e m on opole  for  d if fer e nt r e son at e fr e qu e ncies .           Figure  5. Cu rr e nt d ist ri bu ti on  for diffe re nt r e so na nt  fr e quen ci es w it hin t he c hosen  an te nn a  case    (a)   3.5 G Hz,   ( b)  G Hz, a nd (c ) 8. 34 GHz     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.  10 , No 1 Febr uar 2020 :   90 -   918   912   4.   NOTCH B ANDS   This secti on  will  intro duce t he  f our  notche d b ands of the i nv est igate m on opole a nten na  to  elim inate  the  ef fect  of  the  un wan te e le ct ro m agn et ic   interfe ren ce of   U W B   com m un ic at ion   syst e m with  W i MAX,  ARN,  WLAN,   an X - Ba nd  fr e qu e ncies  ba nd.  Ta king  in   to  acc ount  th relat ion s hip  betwee the   notc fr e qu e ncy a nd  the total  len gth o the  etche s lot has  b ee est i m at ed  by (1) e xpresse i [ 11 ] .   2 no tc h e ff c f L   (1)   Wh e re,  is  th sp eed  of   the   li gh in  fr ee  s pace  an ε e f f   i the  eff ect ive   diele ct ric  const ant  ( 1 ) / 2 e ff r       The fo ur step to ach ie ve  t he qu a dru pole  b a nd notche m on op ole UWB  wer e  do ne  as  f ollow :     4.1   WiMA X   notc h f il ter  desig n   To  el im inate   t he  el ect r om agn et ic   interfe re nce  f or  the  first  lo wer   notc f re qu e ncy  3.5  GH z   f or     the  narrow  ba nd   W iM AX - I EEE  802.1 that  op e rate  at   3. 3 - 3.7  GH z ,   is  achieved  by  insertin prop e r   m irro re L - s ha ped   c onnected  from   the  top   slot  is  et ched   on  the  f eed  li ne  as  sh own  in  Fi gure  ( a).  Using  (1)   for  t his  band  t be  a ppr oxim at el equ al   t t he  half wav e   le ng t at   t he  ce nt er  f reque ncy,  the  cal culat ed  le ng th   of the  notc sl ot is li ste i T able 3.  T he   t otal l eng th  of t he  inser te sl ot is g ive i n ( 2 ) .      = 2 3 + 2 4 + 1 + 2     (2)     Param et ric  stud was  do ne  to  op ti m iz the  band width  of  t he  re j ect e W i MAX  ba nd,  it   would  be  e ff ec ti ve  t con t ro the  sl ot  le ng t h,   give in  ( 2 ) by  var yi ng  s ome   par am et ers  L n3   and   L n4 The  opti m iz ed   le ng th   the  par a m et ers  is  l ist ed  in  T a ble  3,   F ig ur dem on strat t he  co ntro of  the  first  notc s lot  le ng th  by  va ryi ng   L n4   with c onsta nt L n3 , a nd  vice v e rsa.           Figure  6. O ptim iz at ion   W iM AX notch  f il te r : t he  ef fect  of   va ryi ng Ln3,  and L n4  on the  notc   fr e qu e ncy  3.5  GH z , (a)  va ryi ng L n3 w it h co ns ta nt L n4, ( b )  v a ryi ng Ln4  w it co ns ta nt  Ln 3       4.2   ARN no tch fil ter desi gn   To  el im inate   t he  e ff ect   AR N   ba nd  4.25 - 4.8 GH z i nv e rte U - s ha pe wa et che on  the   patc with  op ti m iz ed  di m ensio ns   s how in  F igu re  2(b and   li ste i n   T able  1.   The  cal culat ed  le ngth  of   t he  inse rted  slot  to  be  ap pro xim ately  eq ual to the  h al f wav e le ngth at the ce nte f reque ncy w a s d one  us in g (1),  is l ist ed  in T able 3 ,   wh il e total  le ngth  of the  notc sl ot is g i ven in  ( 3 ) .      =   2 + 2 3     (3)     In   order   t rec ei ve  the  pro pe le ng t of  the   et ched   slot  par am et ric  stud was  done  t determ ine    the  op ti m iz ed  le ng t of  ( 3 )   by   var yi ng   Wp2   with   co ns ta nt  Lp a nd  vice  ver sa   to   recei ve   notc f reque ncy  of   the  seco nd n ot ch  filt er  a ppr oxim a te ly   equ al   to  the  cal c ulate le ngth u si ng  ( 1 ) t he   op ti m i zed  le ngth   is  li ste in   T able  3,  w hic recei ved   20. m m le ss  than  the  cal c ulate in  0.38   m m Figure  dem on st rate  the  ef fect  of    the v a ryi ng  W p2 and  Lp 3 o n t he  sec ond n otch fre qu e ncy  4.3 5 GH z .   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       A p l anar   UWB  sem ic irc ul ar - s hape d mon opol e a nte nna  wi t h qua dr uple . ..  ( Majed O.  Al - Dwa iri )   913       Figure  7.  O ptim iz at ion  A RN   no tc h fil te r: th e eff ect   of  var y ing   L P3 , a nd  W P2   on the  notc   fr e qu e ncy  4.35 G Hz,   (a) va ryi ng L P3   wit c onsta nt  W P2 , (b )  v a ryi ng  W P2   with c onsta nt  L P3       4.3   WLAN  n ot c filter desi gn   To  el im inate   t he  e ff ect   of  W LAN  that  oper at at   5.1 5 - 5.8 25  G Hz,  s plit   rin resonato SRR   wit   an  op ti m iz ed  par am et er  as  li ste in  T able   1,   w as  inse rted  at   distance   Ln2 4.6 5mm   fr om   the  center  of    the  m ai m on opole  as  dem on strat ed   in  F i gure  (c) .   Usi ng   ( 1 )   us i ng  th no tc fr e qu e ncy  of  WLAN   band   wh ic eq ual  to   5.5  G Hz,   the  cal culat ed  le ngth  re cei ve e qu al   16.75  m m   that   exp ect ed  to  be  the  le ng t of   the inse rted SR R per im et er,  de te rm ined usin ( 4 )      = 2 3 ( 3 × 180 )   (4)     Wh e re θ - is t he   op e n pa rt of th e SRR .   To  determ ine  the  ef fect  of   va ryi ng   pa ram et e R P3   in  ( 4 ) on  the  pe rem et e le ngth  of  the   et ched  SRR   slot  to  receive   the  total   le ngth   eq ual  to   the  ha lfwa ve  le ngth   at   the  ce nter  f reque ncy  5.5   GH z receivin in  ( 1 ) ,   par am et ric  stud was   done .   The  pro per  le ng t of   t he  oute ra diu of  t he  SRR   with  c on sta nt  arc   cut   with   ang le   θ   =7 0o,   an co ns ta nt  dif fer e nce  be tween  t he  ou t er  an t he  in ne ra diu s   of  S RR   equ al   0.2 m m ,   recei ving   t he o pti m iz ed  oute r radi us  R P3 =3.8  m m  an the  in ner ra diu s  R P4 3.6 m m   Figure  (a),  s hows   the  sim ul at ed  |S1 1|  for  di ff ere nt  ou te r adius   of  SRR   R P3 with  c onst ant  di ff e ren ce   R P3 - R P4   =0. 20  m m fr om   F igure  (a ),   it   is  se en  that  t he  sig ni ficant  ef fect  on  the  notc frequ e ncy  by  va ryi ng   the  ou te ra diu s,  wer the  be st  on f or   R P3   3. m m .   I orde to  ch oos the  pr op e r   diff e ren ce  between   the  oute an t he  in ner   r adi us  of   SRR para m et ric  stud was  do ne  f or   di ff ere nt  distanc with  co ns ta nt   ou te r   rad i us   R P3   3.8  m m Figu r (b)  show s   the  si m ulate |S11 with  ch ang i ng   the  dif fer e nce  betw e en  R P3   and R P4.           Figure   8 .   The  s i m ulate |S 11 | fo r  opti m iz at ion   W L A N no tc h fil te r: the effec t of va ryi ng R P3  and  R P3 - R P4   (a)   va ryi ng R P3   with c onsta nt  R P3 - R P4   =0. 29  m m , ( b)   va ryi ng R P3 - R P4  with  const ant R P3  =3.8 m m       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.  10 , No 1 Febr uar 2020 :   90 -   918   914   4.4   X - B an d  n ot ch  f il ter de sign   T el i m inate   t he  eff e ct   of   X - band  w hich  op erate  at   7. 25 - 7.85   GH z an   L - sh a ped   slot  wa et ched   on  the p a rtia l gro und wit h o ptim i zed  par am et ers  recor ded in   T a ble 1 an d dem on strat ed  in  F ig ur 2(d ).   Acc ordin to  ( 1 )   the  cal culat ed  le ng t of  the  inserted  s lot  on   the  pa rtia gr ound  ta ki ng   int acco unt  the  no tc fr e qu e ncy   7.5  GH of  the   X - Ba nd,  the   c al culat ed  le ngth  e qu al   t 12. 29  m m the  total   le ng th   of  the  si m ulate slot  giv e in  ( 5 ) T he  pr oper  le ngth  of   W g1   an L g2  re cei ved   afte pa ram et ric  s tud are  li ste in  T able  2,   a nd   t he   total   op ti m iz ed  le ngth r ecei ved 19. 23 m m ,   Figure  s hows   t he  si m ula te |S1 1| for o ptim iz at ion  X - Ba nd  no tc h fil te r .      = 1 + 2     (5)           Figure   9 .  T he  s i m ulate |S 11 | fo r   opti m iz at ion  X - Ba nd  no tc h fil te r: ( a)  the e f fect o f varyi ng  L g2     with c onsta nt  W g1 , (b the  ef f ect  o f  v a ryi ng  W g1   with  const  L g2       5.   RESU LT S  AND DI SCUS S ION   The  sim ulate return  los |S 11 of   the  re fer e nc anten na  cas an the  fi na antenn with  qua drup le   no tc he ba nd  f il te rs  dem on str at ed  in  F ig ur e   10,   wh il the   VSW R   s how in  Fig ure   11.  T he   op e rati ng  U WB  is   (2.77 - 13. 83)  GH with  13 3.5%  fr act i on a ban dwidt of  the  final  ant enn a Table   li ste co m par is on  betwee these   dif fer e nt  sta ges  with  eac na r row  ba nd  f ro m   ta ble  evide nt  that  t he  recei ve re so na nt   fr e qu e ncy  f or   each  sim ulate d   band  is  approxim a te ly   the  sa m as  the  or iginal  ba nd.  From   F ig ure   11  evide nt   that  W iM A gi ves   the  best  re j ect ion  ba ndwi dth   with  VSW at   res ona nt  fr e quency  fo ll ow e ARN W LAN   and   X - Ba nd  re sp ect ively the   worst  one  is  X - Ba nd   with  VSW R   2.9  at   resona nt  freq ue ncy.  T he  reas on   he r e   du to  f or  colle ct ing   al fo ur  r ejecti on  bands  in  on a nten na,  howev e i m prov i ng   the  re j ec ti on   ba nd  w il aff ect   the  oth e r,   w hile  the  best  com pr am iz cho sen  a nd  pr es ente her e .   Fig ur 12   s how the  eff ect   of  com bin at ion  of   the  f our  filt ers  to gethe r,   f r om   the  figu re ,   it   is  eviden that  wide ba ndwidt f or   A RN  filt erin case  has   been achie ve d wh il e a no t her  band width rem ai ns  sam e o r b eca m e li ttle s m al le r.             Figure  10 .   T he   sim ulate S1 1 f or  t he refe rence  m on opole a nten na  case   3   and the m onopole an te nna   wit h qu a dru ple  notc hed   filt ers     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       A p l anar   UWB  sem ic irc ul ar - s hape d mon opol e a nte nna  wi t h qua dr uple . ..  ( Majed O.  Al - Dwa iri )   91 5   Table  3 .   C om par iso n of dif fere nt stages  for e ach  pro po se d b and notch  w it h ea ch na rrow b and   Ban d  no tch   Ch a racte risti cs ↓   W iM AX   ARN   W L AN   X - b an d   Ban d wid th  [ GHz]   3 .3 - 3 .7   4 .2 - 4 .5   5 .15 - 5 .82 5   7 .25 7 .7 5   Si m u lated  B W  [ G Hz]   3 .18 - 3 .84   4 .1 - 4 .4.6 2   5 .35 - 5 .92   7 .02 - 8 .06   No tch  f requ en cy  [ GHz]   3 .5   4 .35   5 .5   7 .5   Si m u lated  no tch  f requ en cy  [ GHz]   3 .51   4 .36   5 .55   7 .54   Calcu lated  slo t leng th   m m   2 6 .33   2 1 .18   1 6 .75   1 2 .29   Op ti m ized  slo t len g th   m m     2 5 .9   2 0 .8   1 9 .23   1 1 .5             Figure  11. T he  sim ulate VSWR f or the  in ve sti gated  anten na wit h q uadr up le   notc he d fil te rs     Figure  12. t he e ff ect   of com po un al l f our fi lt ers  in  on e  p at c a nte nn a       Figure  13  dem on st rated  the  m axi m u m   gain  of   the  final  pr opos e ante nn with  gai f rom   2. dB  to   4.8  dB w hile  the  gai of  the  no tc hed   filt er  f or   WiM A X,   A RN,  WLAN,  a nd   X - Ba nd  bei ng   - 3,2.6, 1,   a nd  2. dB  res pecti vel y.  Fr om   F ig ure   13   seen  t hat  the  gai be cam w orse  at   hi gher  fr e quencie from   10 . 1 - 11.5   GH z   and  seem as  re j ect   filt er  with  res ona nt  f reque ncy  10.8   G Hz,   t his  c ase  is  not   inv est igate her a s   the  in vestigat e U WB  in   our   case  from   3. to  10. GH z The  rad ia ti on  eff ic ie ncy  is  s how in  F ig ure  14  as   sh ow it  is lo w  for  t he rejecte d bands .       2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 X- Band W LAN W iMAX Ma x. g ain  [dBi] Fr eq ue ncy [ GHz] ARN   2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 X- Band W LAN ARN Radia tion  Efficien cy Fr eq ue ncy [ GHz] W iMAX     Figure  13. Ma x gain  f or  t he  i nv e sti gated  a nt enn a   with  qu a dru ple  notche d fil te rs     Figure  14. T he  r a diati on  e ff ic ie ncy of the   inv est igate a nt enn with  qua dru ple  notc he d fil te rs       Finall y,  the  ra diati on   patte rn  of   E - pla ne  an H - pla ne  of  the  pro pose anten na  with  qu adru ple  ba nd   no tc hed   filt ers  is  pr esente for  di ff e ren t   resonan f requen ci es  3,   5.2 6.5  ,8.8,  10. 3,   an 12  G H z,  ar e   dem on strat ed  in  Figure  15  (a) - (e )   res pecti vely The  radi at ion   patte rn   is  abo ut  om nid irect io nal  at   lowe r   fr e qu e ncies  an becam m or directi on al   at   hig he f reque ncies,  w hile  be ca m wo rse ns  at   hig he fr e qu e ncy   side  du e  to of  the e xistance  of  h ig he r order   m od es.      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.  10 , No 1 Febr uar 2020 :   90 -   918   916       Figure  15. T he  sim ulate d   rad i at ion   patte rn fo r diffe ren res onat e f reque ncie s for  t he pr opose a nten na       6.   COMP AR I SON  OF   TH IN VESTI N ATED  A NTENNA  WITH   THE   OTHE REPO RTED   WORK   To  se the   ef f ect ive  of  t he  pro posed   a nten na  a   com par is on  wit oth e repor te w ork in  te rm of   anten na  dim en sion,  ope rati ng  ba nd,  num ber   of   notc he filt er  pea gain a nd   t he  fr a ct io na band width   i li ste in  T able  4.   From   the  ta ble,  it   is  evide nt  th at   the  dim ension s   of  the   ant enn a   are  acce pt able  com par e wit oth e w orks.   T he  f racti on al   ba ndwidt of  th dif fe ren repor te w orks  va ries  from   11 7.88%  to  13 3.3 %,  w hile  this  work   is  12 9%  in  [22]  the   fr act ion al   ba ndwi dth   is  m or e   than  in  this  w ork  w hich  eq ua 13 3.3%  bu wh e n   com par ed  t he ban dwidth  of t he no tc hed b a nd this  work is   narrowe the  it       Table  4.  C om par i son  of the i nvest igate d ante nn a  w it h ot her  repor te d woks   Ref .   An t.  Di m en sio n   [ m m 3 ]   Op erating   f requ en cy  [ GHz]   No o f  ban d  no tch   [ GHz]   BW  o f  no tch ed   b an d s [ GHz]   Peak  gain   [ (dB i]   Fraction al  b an d wid th  %   [ 1 8 ]   2 7 ×3 6 ×1 .6   2 .95 - 1 2 .65   W iM AX  (3.2 6 - 3 .9)   0 .64   <6 .15   1 2 4 .36   ARN (4.3 5 - 5 .05 )   0 .7   W L AN  (5.5 - 5 .65 )   0 .15   ITU - 8  ( 7 .95 - 9 .35 )   1 .4   [ 1 9 ]   3 0 ×3 3 .5×0 .8   2 .88 1 2 .67   W iM AX  (3.4 3 - 3 .85 )   0 .42   N/A   1 2 5 .9   W L AN  (5.2 6 6 .01)   0 .75   X - b an d  satellite  co m m u n icatio n  ( 7 . 0 5 7 .6 8 )   0 .63   IT U 8  GHz   (8.0 8 8 .87 )   0 .79   [ 2 0 ]   3 0 ×2 8 ×0 .5 0 8   3 - 11   W iM AX  (3.3 - 3 .36 )   0 .06   <5   1 2 8 .6   IVSA (4.5 0 4 .70 )   0 .2   Lower  W LAN  (5. 1 5 5 .3 5 )   0 .2   Up p er  W LAN  ( 5 .7 0 5 .825)   0 .12 5   [ 2 2 ]   4 3 ×2 8 ×1 .6   2 .8 - 14   W iM AX  (2.7 3 .4)   0 .7   <6 .4   1 3 3 .3   C - b an d  ( 3 .4 4 .5)   1 .1   W L AN  (5.4 6 .1)   0 .7   X - b an d  ( 6 .8 9 .9)   3 .1   [ 2 3 ]   2 6 ×2 8 ×0 .4   3 .1 - 12   W L AN  (5.1 5 .43 )   0 .33   >6   1 1 7 .88   W L AN(5.7 8 5 .98 )   0 .17   X - Ban d  ( 7 .2 7 .79 )   0 .59   IT (8.0 3 8 .83 )   0 .8   [ 2 5 ]   2 8 ×3 0 ×1 .5 2 4   2 .6 - 12   S - b an d  ( 2 .70 - 3 .10 )   0 .4   4 .75   1 2 8 .76   d o wn lin k   C - b an d  ( 3 .70 - 4 .20 )   0 .5   W L AN  (4.9 0 - 5 .75 )   0 .85   W PA N ( 6 .60 - 7 .40 )   0 .8   This   wo rk   3 6 ×2 4 ×1 .6   3 .02 - 14   W I MAX  ( 3 .18 - 3 .84 )   0 .66   4 .8   129   ARN ( 4 .1 - 4 .4.6 2 )   0 .52   W L AN  ( 5 .35 - 5 .92 )   0 .57   X - Ban d  ( 7 .02 - 8 .06 )   1 .02       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       A p l anar   UWB  sem ic irc ul ar - s hape d mon opol e a nte nna  wi t h qua dr uple . ..  ( Majed O.  Al - Dwa iri )   917   7.   CONCL US I O N   In  this  pa per ,   qu a dru ple  no t ched  f re qu e nc bands   ultra - wide band   ( U WB)  m onopol ante nn a   ha been  intr oduce d.   T he  ante nn a   has  a   sem ic irc ular - sh a pe pa tc an pri nted   on  FR s ubtra ct   of   c om pact  siz 36x24  m m T he  a nten na  ha f racti on al   band width  of  129  % F our  diff e re nt   slots   co nf ig urat ions  with   op ti m iz ed  dim ensio ns   ha ve  be en  in serted   in   the  a nten na  e lem ents  for  ac hieving  quad r uple   notc he na rrow  bands   as;   m irro re L - s hap e connecte f r om   the  top  slot  was  et c hed  on  the  fee li ne   f or  el im inati ng   W iM A X   sp ect r um inv e rted  U - s ha ped  was  et che on  the  patch  for  sup pr essi ng  ARN  fr e quenc range,  s plit   ring  resonato (S R R)  was   inse rted  on   t he  patch  for  sto ppin W LAN  co nfl ic tio n,  a nd   L - s ha pe slot  was  et c hed  on   the  par ti al   gro und  pla ne  f or   X - ba nd   s uppre ssion.  The  sim ulati on   stu dy   s hows  that  the  anten na  has  good  i m ped ance  ba ndwidt h,   m axim u m   gain  m or than  4.5 dBi,  ra diati o e ff ic ie ncy  m or than  80 ov e r   the  U W s pec trum and   ra diati on   patte r f or   diff e ren re s on a nt  fr e quen c ie wer dem on strat ed The  a nten na  perform ance has bee n veri fied  th r ough the  c om par ison st ud y wit h othe r de sign re ported  in  the  li te ratur e .       REFERE NCE   [1]   Feder al  Com m u nic a ti ons  Com m ission,  Revi sio of  Part   15  of   the   comm ission’ rule r ega rdin ult r a - wideb an tra nsm ission s y stems , ”  Fi rs R ep ort an Or der,   F C 02 ,   V48 ,   Ap r   2002.   [2]   Maje O.   Dw ai r i,   Moham ed  S.   Solim an,   Ahm ad  A.  Alahmadi ,   Sam H.  A.  Al m al ki,   Im an  I.   M.  Abu  Sula y m an ,   Design  and  Perform anc Anal ysis  of  Frac ta Re gula Slott ed - Pat ch  Antenna for  Ultra - W ide band  Com m unic at ion   S y stems , ”  W ireless   Pe rs onal  Co mm unic ati ons ,   v ol.   105(3) ,   pp .   8 19 - 833,   Apr  201 9.   [3]   Maje Dw ai r i,   Moham ed  Solim an,   Ahm ad  Alahmadi,  Im an  IM  Abu  Sula y m an ,   Sam i   H.  A.  Alm al k i ,   Design  reg ula r   fra ct a slot - an t enna for  ult ra - wideba nd  applic at ions , ”  Progress   In  El ec tromagnetics  Re search   Symposium - Spring   (PIERS),   pp .   3875 - 3880,   201 7.   [4]   Moham ed  S.  S oli m an,   Maj ed  O.  Dw ai ri,   Im a I.   M.  Abu  Sula y m an ,   The   E ffe ct   of  the   Gro und  Slots  up  on     the   Bandwid th  Perform anc for  UW Antenna ,   Inte rnational   J ournal  of  Engi n ee ring  R ese arch   and  Technol ogy vol.   12 ,   pp .   227 - 230,   2019 .   [5]   Moham ed  S.  So li m an,   Maj ed   O.  Dw ai ri,   Ahm a A.  Alahmadi,  Design  and  P erf orm anc Ana l y sis  of  an  UW Patc Antenn with  Enha n ce Bandwidt Char ac t eri sti cs , ”  P roce ed ings  of  12th   European  Conf ere nce   on  Anten nas   and  Propagati on   ( EuCA 2018) Apr 2018.   [6]   Moham ed  S.  Solim an,   Maje O .   Al - Dw ai ri,   Am ja Y.  Hendi ,   an Zi ad  Alq adi ,   Com pac Ultr a - W ide band  Pat ch  Antenna   wit Dual  Band - No tc h   Perform anc fo W iMAX   WL AN   Servic es,   IEE E   Jordan  I nte rnational   Join t   Confe renc on   E le c tric al   Engi n e ering  and  In formation  Techno lo gy ,   pp .   72 - 7 6,   Apr  2019.   [7]   Am ir,   Alimgeer   Khurram   Sale em,  Ifti khar   Adnan ,   Ij az   Bil al ,   Kim   Kang  W oo k Moh y uddin ,   D ual   notc ba nd   UW ant enna   with  improved  notc ch aract er i stic s,”   M ic rowa ve   and  Opti cal  Technol ogy  Le tt ers ,   vol   60 ( 4 )   pp .   925 - 930 ,   20 17.   [8]   Za hra   Esm at i,   Mahdi  Moos az a deh,   Design  of  Com pac Dual  Band - Notche d   UW Antenna   using  Slott e d   Conduct or - Ba ck ed  Plan e,”  Arabi an  Journal for S ci en ce and  Eng i nee ring ,   vol .   39 ( 6 ) ,   pp .   47 - 4713 .   2014.   [9]   Hui  Li ,   Le   K ang ,   Da - W ei   Mi ,   an Ying - Ze ng  Yi n,   Sim ple   Dual  Band - Notche U wb  Antenna   Lo a ded  W it Single  U - Shaped  Reson at or , ”  M ic rowav and  Opt ic a Te chnol ogy   Letters , v ol .   57 ( 9 ),   pp .   2129 - 2134,   201 5.   [10]   J.  Kaz im,  A.  B i bi,   M.  Rauf ,   M.  Ta riq ,   Ow ai s,  compac pla n ar  dual   b and - not che m onop ole   ant enn for  UW appl i ca t ion , ”  Mi crow.   Opt .   Tech nol.   Le tt . ,   vol. 5 6 ( 5 ) ,   pp .   1095 - 1 097,   2014 .   [11]   Si - Yan  Chen  and  Qing - Xin  Chu,   Rec onfigura ble   Dual  Not ch ed - Band  UW Antenna , ”  2015   IEE 4th  Asia - Pac ific   Confe ren ce   on   An te nnas  and  Propagati on   ( AP CAP ) ,   pp .   1 03 - 104,   2015 .   [12]   Sw at Yada v,   Anil  Kum ar  Ga uta m   and  Binod  Kum ar  Kana uji a ,   Design  of  dual   band - not c hed  la m p - shap ed    ant enn with  U W cha racte rist ic s , ”  In te rnation al  Journal  of  M ic rowave  and  Wirel ess  Techno logi es vo l.   9(2 ) ,     pp.   395 402 ,   20 17.   [13]   Mahm oud  Bahmani,   Jal il   Ma zloum ,   Naser  Oja roudi  P ,   Com pac Du al   Band - Notche Monop ole   Antenn wit h   Modifie R adi a t ing  Pat ch  for   UW W ire le ss   Applicati ons, ”  W i rele ss   Pe rs   Com mun ,   vol .   96 ,   pp .   125 134,   2017.   [14]   Jee Bane r je e al. ,   Com pac Printe UW B   Monopole  Antenna   with  Tri ple   Band  Notch  Chara cteri sti cs, ”  201 8   3rd Int ernati ona Conf ere nce on Mic rowave   and  Phot onic s   ( ICMAP   2018) ,   eb  2 018.   [15]   Debde ep  Sark ar  et   al . ,   Com pac Microstri p - Fed  Tri pl Band - Not che UW Monopole  Antenn a,”   IEE E   Antennas   and  Wireless   Propagati on  Le tt er s vol .   13,   pp.   39 6 - 399,   2014 .   [16]   W asa H.  Althubi ta Al  Am ro,   Moham ed  K.  Abdela z eez,   Monopole  Tri - B a nd  Notche Chara c te rist ic UW B   Antenna   for   W iMAX ,   C - Band,  W LAN  and  X - Band  Applicati ons, ”  2018   9 th  Int ernati onal   Confe ren ce  on   Information  and  Comm unic ati on  Syste ms   ( ICICS),   pp .   198 - 202 2 018.   [17]   Manish  Sharm et   al . ,   Com pac prin te h igh  rej e ct ion   tri p le   band - 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