I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   6 Decem b er   201 8 ,   p p .   497 2 ~ 49 80   I SS N:  2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 8 i 6 . pp 4 9 7 2 - 49 80           4972       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 JE C E   A Co m pa ct  Plana r   Low - Pas s Filt er  Ba sed o n SRR - M eta m a te ria l       B a dr  Na s iri 1 Ah m ed  E rr ki k 2 ,   J a m a Z bito u 3 Ab dela li   T a j m o ua t i 4 ,   L a rbi E l A bd el la o ui 5 ,   M o ha m ed  L a t ra ch 6     1,   2, 3 , 4, 5 L M EE T   F S T   o f   S e tt a t,   Ha s sa n   1 st Un iv e rsity ,   M o ro c c o   6 M icro w a v e   G ro u p   (ES EO),   F ra n c e       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ja n   23 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J u l   2 4 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A u g   6 ,   2 0 1 8       In   t h is  w o rk ,   a   n o v e d e sig n   o f   a   M icro stri p   L o w - p a ss   f il ter  b a se d   o n   m e ta m a t e rial  sq u a re   sp l it   r in g   re s o n a to rs   (S RRs is  p ro p o se d .   T h e   S RRs   h a b e e n   a d d e d   t o   o b tain   a   re d u c e d   siz e   a n d   h ig h   p e rf o rm a n c e s.  Th e   f il ter  is   d e sig n e d   o n   a n   FR - 4   su b stra te  h a v in g   a   th ick n e ss   o 1 . 6 mm ,   a   d iele c tri c   c o n sta n t   o f   4 . 4   a n d   l o ss   ta n g e n o f   0 . 0 2 5 .   T h e   p ro p o se d   lo w - p a ss   f il ter  is  c h a ra c teriz e d   b y   a   c u to ff   f re q u e n c y   o f   2 . 4   GHz   a n d   a n   a tt e n u a ti o n   lev e b e lo w   th a n   - 2 0 d B   i n   t h e   sto p b a n d .   T h e   L P F   is  d e sig n e d ,   sim u late d   a n d   o p ti m i z e d   b y   u sin g   tw o   e lec tro m a g n e ti c   so lv e rs  CS T   m icro w a v e   stu d i o   a n d   A DS.   T h e   c o m p u ted   re su lt o b tai n e d   b y   b o th   so lv e rs  a re   in   g o o d   a g re e m e n t.   T h e   to tal  su rf a c e   a re a   o f   th e   p r o p o se d   c ircu it   is  1 8 x 1 8 m m 2   e x c lu d i n g   th e   f e e d   li n e ,   it s   siz e   is  m in iatu rize d   b y   4 0 %   c o m p a re d   to   th e   c o n v e n t i o n a f il ter.  T h e   e x p e ri m e n tal  re su lt il lu stra t e   th a th e   f il ter  a c h iev e v e r y   g o o d   e lec tri c a p e rf o r m a n c e in   th e   p a ss b a n d   w it h   a   lo w   in se rti o n   lo ss   o f   0 . 2   d B.   M o re o v e r,   a   su p p re ss io n   lev e c a n   re a c h   m o re   th a n   3 5   d i n   t h e   re jec ted   b a n d .   K ey w o r d :   L o w - p a s s   f ilter     Me ta m ater ial    Mic r o s tr ip   SR R     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 :   B ad r   Nasiri,     L ME E T   FS T   o f   Settat,   Hass a n   1 st   Un i v er s it y ,   Settat,  Mo r o cc o ,   B P   :   5 7 7 ,   R o u te  d C asab lan c a,   Settat,  Ma r o c co .   E m ail  :   b . n as ir i@ u h p . ac . m a       1.   I NT RO D UCT I O N   Fil ter s   ar o n o f   th m o s i m p o r tan co m p o n e n ts   in   m icr o w a v s y s te m s .   T h ese  ar u s ed   to   co n tr o l   th f r eq u en c y   r esp o n s at  ce r tain   p o in b y   allo w i n g   p ar ti cu lar   r an g o f   f r eq u e n cies  o r   b lo ck in g   u n d esire d   s ig n al s   [ 1 ] .   On   th b as is   o f   it s   f r eq u e n c y   r esp o n s e,   t h f ilte r   ca n   b class i f ied   as  h i g h   p ass ,   lo w - p a s s ,   b an d - r ej ec an d   b an d - p ass   f ilter .   T h lo w   p ass   f ilter   o n l y   a llo w s   p ass i n g   t h lo w - f r eq u e n c y   s ig n al s   f r o m   0 Hz  to   its   cu t - o f f   f r eq u e n c y ,   w h ile  att en u at in g   h ig h - f r eq u en c y   s i g n a ls   [ 1 ] - [ 4 ] .     R ec en tl y ,   th d e m a n d   f o r   th m icr o s tr ip   lo w   p as s   f ilter s   in   w ir eless   a n d   m o b ile  co m m u n icat io n   s y s te m s   h as  r ap id l y   in cr ea s ed   d u to   its   lo w   co s t,  lo w   i n s e r tio n   lo s s ,   ea s o f   in teg r atio n   an d   co m p atib ilit y   w it h   p la n ar   f ab r icatio n   p r o ce s s es.  C o n v en t io n al  m icr o w a v lo w - p as s   f ilter   w it h   o p en   s tu b   an d   s tep p ed   i m p ed an ce   ar u s ed   f o r   th eir   ex ce lle n ch ar ac ter is t ics.  Ho w e v er ,   f ilter s   w it h   s m all  s ize  an d   h ig h   p er f o r m an c e   ar w id el y   d esire d   an d   d if f icu lt  to   ac h iev e.   T h er ef o r e,   s ev er al  tec h n iq u es  h a v b ee n   u s ed   b y   m an y   r esear ch er s   s u ch   as  d ef ec ted   g r o u n d   s tr u ct u r es  ( DGS s )   m et h o d ,   f r ac tal  g eo m e tr y ,   an d   m et a m ater ials   i n   o r d er   to   r ed u ce   th m icr o s tr ip   f ilter   d i m en s io n s   [ 2 ] - [ 13 ].   I n   th e   late  1 9 6 0 s ,   m eta m ater i als  w er f ir s tl y   i n tr o d u ce d   b y   th R u s s ia n   p h y s icis Victo r   Veselag o .   T h ey   ar ar ti f icia elec tr o m a g n et ic  m ater ials   th at   d o   n o ex is t   in   n at u r a n d   h a v n eg ati v p er m itt iv i t y ,   n eg at iv p er m ea b il it y   o r   s i m u lta n eo u s l y   n e g ativ p er m itti v it y   an d   n eg at iv p er m ea b ili t y .   T h ese  m ater ial s   tak t h eir   u n u s u al   ch ar ac ter i s t ics  f r o m   t h eir   s tr u ct u r es   r ath e r   th a n   t h eir   co m p o s it io n s .   I n   ap p lied   m icr o w a v e   f ield ,   th er ar n u m b er s   o f   m eta m ater ial  t y p es  t h at  ca n   b u s e f u in   m icr o s tr ip   lo w - p as s   f ilter s   s u c h   as  s p lit   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A   C o mp a ct  P la n a r   Lo w - P a s s   F ilter   B a s ed   o n   S R R - Meta ma t eria l ( B a d r   N a s i r i )   4973   r in g   r eso n ato r s   ( SR R s )   w er p r o p o s ed   b y   P en d r y   i n   1 9 9 9 ,   C o m p le m en tar y   s p li r in g   r e s o n ato r s   ( C S R R s )   w er p r o p o s ed   b y   Falco n i n   2 0 0 4   an d   C o m p le m e n tar y   h e x ag o n al - o m e g s tr u ct u r es [ 6 ] ,   [ 8 ] - [1 6 ].   I n   th i s   p ap er ,   w p r esen m icr o s t r ip   lo w - p as s   f il ter   b ased   o n   SR R s   m eta m ater ial,   t h is   f il ter   is   d esig n ed   to   h av d es ir ed   cu t - o f f   f r eq u en c y   o f   2 . 4   GHz   an d   r ef lectio n   co e f f icie n u n d er   - 2 2 d B   in   t h b an d w id t h   in   o r d er   to   ac h iev an   ex ce lle n t tr a n s m i s s io n   i n   t h is   r an g o f   f r eq u e n cie s .       2.   T H E O RY  AN DE SI G P RO CE DUR E   2 . 1 .   Co nv ent io na l   O pen St ub s   L o w - pa s s   F ilte r   Fo r   co m p ar is o n   p u r p o s es,  t h e   co n v e n tio n al  lo w - p ass   f ilter   u s i n g   o p en   s tu b s   w a s   d esi g n e d   o n   F R - s u b s tr ate   an d   it s   p er f o r m a n ce   w a s   ca r r ied   o u u s i n g   A D Ag ile n t.  Fir s tl y ,   th e   3 r d   o r d er   B u tter w o r th   lo w - p as s   f ilter   h as  b ee n   c h o s en   in   o r d er   to   ac h iev m a x i m all y   f lat  r e s p o n s e,   d esire d   b an d w id t h   a n d   cu to f f   f r eq u en c y   o f   2 . 4   GHz   th at  s h o w n   i n   Fi g u r 1 . .           Fig u r 1 .   L u m p ed - ele m e n t   o f     3 r d   o r d er   b u tter w o r th   lo w - p as s   f ilter   p r o to t y p e       Seco n d l y ,   R ich ar d ' s   tr a n s f o r m atio n   w as  u s ed   to   co n v er t l u m p ed   in d u cto r s   in to   s h o r t c ir cu it   s tu b s   a n d   s h u n ca p ac ito r s   to   o p en   c ir cu it  s t u b s   ca n   s ee   i n   F ig u r 2 .   F o r   th li n le n g th   l=λ 0 /8   a p ar ticu lar   r ef er en c e   f r eq u en c y   f 0 = V p   0 ,   w h av e :       ( ) ( ) 00 t a n / 4 j L j Z S Z  = =   ( 1 )     ( ) ( ) 00 t a n / 4 j L j Z S Z  = =   ( 2 )           F ig u r 2 .   R ich ar d s tr an s f o r m a tio n   f o r   an   i n d u cto r   to   s h o r t - cir cu it st u b   an d   f o r   ca p ac ito r   to   an   o p en   s tu b       B y   e m p lo y in g   th K u r o d id e n titi e s ,   w ca n   also   co n v er s h o r t - cir cu it  s t u b s   in to   o p en - cir cu it  s t u b s .   T h ca lcu lated   i m p ed an ce s   o f   tr an s m is s io n   li n s e g m en a n d   o p en   s tu b s   ar s h o w n   i n   Fi g u r 3   ( a) .   Fig u r 3   ( b )   illu s tr ates t h o b tain ed   co n v en t io n al  m icr o s tr ip   lo w - p as s   f ilter   la y o u u s i n g   o p en   s tu b s .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   6 Decem b er   201 8   :   4 9 7 -   49 80   4974     ( a)                                                                                                                                                           ( b )     Fig u r 3 .   ( a)   T h co n v en tio n al   L P F a f ter   i m p ed a n ce   an d   f r eq u en c y   s ca l in g ,   ( b )   lay o u t o f   t h   co n v e n tio n al  L P F       T h p h y s ical  w id t h   a n d   len g t h   o f   th m icr o s tr ip   li n es  h av b ee n   ca lcu lated   to   o b tain   d esire d   cu t - o f f   f r eq u en c y   of   2 . 4   GHz ,   th o v e r all  r esu lts   ar li s ted   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   W id th   an d   L en g th   D i m en s io n s   o f   L P F     Z ( )   W   ( mm )   L   ( mm )   1 0 0   0 . 6 7   9 . 0 8   50   3 . 0 5                 8 . 5 7   25   8 . 4 2               8 . 1 4       Fig u r 4   d e m o n s tr ates   th e   f r eq u en c y   r esp o n s e   o f   t h co n v en t io n al  lo w   p a s s   f ilter ,   t h e   s i m u la ted   tr an s m is s io n   a n d   r ef lectio n   p ar a m eter s   ar o b tain ed   b y   u s in g   A D A g i len t.           Fig u r 4 .   Fre q u en c y   r e s p o n s o f   th co n v e n tio n al  L P F       2 . 2 .   T he  P ro po s ed  L o w - pa s s   F ilte B a s ed   o M et a m a t er ia ls .   T h p r o p o s ed   lo w - p as s   f ilter   d esig n   ap p r o ac h   b eg i n s   w i t h   s i m p le  s m all  m icr o s tr ip   s tr u ct u r co m p o u n d ed   o f   t w o   s t u b s   an d   tr an s m i s s io n   s ec tio n   lin co n n ec ted   to   5 0   in /o u p o r t.  I n   th s ec o n d   p ar t,  th s q u ar s p lit  r in g   r eso n ato r s   ( SR R s )   ar ad d ed   to   ac h i ev th d esire d   cu t - o f f   f r eq u e n c y   a n d   L P co m p ac t   s ize.   T o   o b tain   g o o d   elec tr ical  p e r f o r m a n ce s   f r o m   th p r o p o s ed   L P F,  v ar io u s   S R R - p ar a m e ter s   w er tu n ed   an d   o p ti m ized   u s i n g   C ST   Mi cr o w av b ased   o n   f in i te  ele m en m e th o d .   T h lay o u o f   t h e   p r o p o s ed   lo w   p as s   fi lter   w it h o u SR R s   i s   s h o w n   i n   Fi g u r 5 ,   it h a s   an   o v er all  s i ze   o f   1 8 x 1 8 m m w it h o u t 5 0     co n d u cto r   lin e.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A   C o mp a ct  P la n a r   Lo w - P a s s   F ilter   B a s ed   o n   S R R - Meta ma t eria l ( B a d r   N a s i r i )   4975       Fig u r 5 .   L a y o u t o f   t h p r o p o s ed   f ilter   w ith o u t S R R s       T h eq u iv ale n cir cu i o f   t h L P w it h o u SR R s   i s   s h o w n   i n   Fi g u r 6   ( a)   an d   th s i m u lat ed   r esu lts   ar p er f o r m ed   b y   u s i n g   A DS  Ag ile n t.   T h s i m u lated   S - p ar a m eter   o f   t h L C   eq u iv a len ci r cu it  an d   la y o u o f   th p r o p o s ed   L P w it h o u S R R s   ar p r esen ted   in   Fi g u r 6   ( b ) .   A cc o r d in g   to   th s i m u l ated   r esu lts ,   w ca n   o b s er v th at  t h att en u atio n   is   w ea k   in   t h s to p b an d .             ( a)                                                                                                                                                                         ( b )     Fig u r 6 .   ( a)   E q u iv alen t c ir c u i t o f   p r o p o s ed   f ilter   w it h o u t S R R s ,   ( b )   f r eq u en c y   r esp o n s o f   th L C   eq u i v ale n cir cu it a n d   la y o u t       T o   in cr ea s th atten u atio n   lev el  ( S 21 )   in   th s to p b an d   an d   to   o b tain   th d esire d   cu t - o f f   f r eq u en c y   o f   2 . 4   GHz ,   th s q u ar s p lit  r i n g   r eso n ato r s   ( SR R s )   ar lo ad ed   in to   t h s tr u ctu r e.   T h s q u ar s p ilt  r in g   r eso n a to r   u n i ce ll  is   co m p o u n d ed   b y   t w o   co n ce n tr ic  s q u ar m etallic   r in g s   o n   o p p o s in g   s id es.  I ca n   b r ep r esen ted   b y   an   elec tr ical  cir cu it  m o d el  [ 1 7 ] .   T h SR R   b eh av e s   as  L C   ci r cu it  an d   ap p r o x i m ated   b y   u s i n g   f o u r   d is tr ib u ted   in d u cto r s   L 1 L 2 L 3   an d   L 4   w h er L 2 = L 4   th at  is   p r o d u c ed   b y   o n s id in teg r ated   o u ter   an d   in n er   cu r r en s h ee t.   L 1   an d   L 3   r ep r esen th s elf - i n d u cto r s   p r o d u ce d   b y   an   i n teg r ated   s h ee an d   s h ee w it h   th e   o p en in g ,   as  w ell  as   f o u r   d is tr ib u ted   ca p ac itan ce s   t h at  ar d iv id ed   in to   tw o   p ar ts ,   th f ir s o n is   th co u p li n g   c ap ac itan ce   b et w ee n   b o th   r in g s   an d   th s ec o n d   p ar is   p r o d u ce d   b y   th elec tr ic  ch ar g es  ac cu m u lated   at  th o p en in g   o f   t h t w o   r in g s .   Fi g u r 7   s h o w s   r esp ec ti v el y   t h S R R   a n d   its   eq u iv ale n L C   cir c u it   [1 7 ].         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   6 Decem b er   201 8   :   4 9 7 -   49 80   4976     ( a)                                                                                                           ( b )     Fig u r 7 .   ( a)   T h SR R   u n i t c ell,   ( b )   SR R   E q u iv ale n L C   cir cu it       w h er e     2 2 0 2 24 2 2 0.5 ( 1 ) ( 1 ) 1 [ l n( ) 0.5 0.178 0.0146 0.178 l n( ) ] 2 ( ) out nL n S n S W t LL n n n W  + = = + + + + +   ( 3 )       ( 1 ) out n W n S L +− =   ( 4 )   L out  :   T h len g t h   o f   o u t r i n g   s id es.      W:   T h m etal  w id t h .       S: T h s p ac b etw ee n   in n er   an d   o u ter   r in g s .       n:   T h n u m b er   o f   t u r n s .        t:  th v er tical  p ar a m eter   o f   SR R .     2 2 0 2 13 2 2 0.5 ( 1 ) ( 1 ) 1 [ l n( ) 0.5 0.178 0.0146 0.178 l n( ) ] 2 ( ) out nL n S n S W t L L K n n n W  + = = + + + + +     ( 5 )     ( ) 22 ( 2 2 ) L S D K LS −− =                                 ( 6 )     ( ) 5 24 1 0 .0 6 3 .5 1 0 4 out in C C r r  = = + + +               ( 7 )     ( ) 0 5 3 3 1 0 .0 6 3 .5 1 0 4 o u t in S C r r D  = + + +               ( 8 )     ( ) 0 5 1 25 1 0.0 6 3.5 10 4 out in S C r r D  = + + +         ( 9 )     r out th r ad i u s   o f   t h o u ter   cir c u m c ir cle   r in :   th r ad iu s   o f   t h in n er   cir cu m c ir cle   L out   6 mm L in 4 mm   an d   D=   S =W = 0 . 5 mm .   T h ch o s en   s q u ar s p lit  r i n g   r eso n ato r   is   s i m u lated   a n d   t h ex is ten ce   o f   t h n eg a tiv e   p er m ea b ilit y   w a s   ca r r ied   o u b y   u s i n g   T h S - p ar a m eter   R etr iev al.   T h is   tech n ic  i s   ex ten s i v el y   u s ed   t o   ex tr ac ef f ec ti v e   m ed iu m   p ar a m eter s   f r o m   t h e   s i m u la ted   s ca tter i n g   r esp o n s es.  C o n tr ar i w is e,   t h a n al y ti ca tech n iq u e s   ar e   d if f ic u lt  to   ap p ly   i n   o r d er   to   c alcu late  th m ed iu m   p ar a m ete r s .   T h ef f ec ti v p er m itti v it y   a n d   p er m ea b ilit y   ar r elate d   to   th s i m u lated   tr an s m is s io n   S 21   a n d   r ef lectio n   S 11   b y   f o llo w i n g   eq u a tio n s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A   C o mp a ct  P la n a r   Lo w - P a s s   F ilter   B a s ed   o n   S R R - Meta ma t eria l ( B a d r   N a s i r i )   4977   ( ) 1 2 2 11 21 21 11 c os 1 2 n S S k d S  = +              ( 10)     ( ) ( ) 2 2 1 1 2 1 2 2 1 1 2 1 1 1 SS z SS ++ = −+                                     ( 11 )     e ff n z =                                           (1 2 )     e f f nz =                                          (1 3 )     Fig u r 8   ( a)   an d   Fig u r 8   ( b )   p r esen t r esp ec ti v el y   th s i m u la t ed   S - p ar a m eter s   o f   th c h o s e n   SR R   u n it  ce ll  an d ,   ca lcu lated   r ea an d   im ag in ar y   e f f ec ti v p er m ea b ili t y   ag ai n s f r eq u e n c y .   A s   m i g h b s ee n   in   f ig u r b elo w ,   m eta m ater ial  u n it c ell  h as a   n e g ati v v alu o f   th     p er m ea b ilit y   ar o u n d   o f   it s   r eso n an t f r eq u e n c y .         ( a)                                                                                                                                                                     ( b )     Fig u r 8 .   ( a)   s i m u lated   S - p ar am eter s   o f   t h S R R   u n it c ell,   ( b )   E f f ec ti v p r e m ea b ilt y   o f   S R R   u n it c ell       T o   im p r o v t h o u t - b a n d   s u p p r ess io n   an d   to   ac h ie v a   g o o d   in s e r tio n   a n d   r etu r n   lo s s   i n   t h b an d w id t h ,   th SR R s   h av b ee n   ad d ed   cl o s to   th m icr o s tr ip   lin s tr u ct u r e,   w h er th d is tan ce   b et w ee n   t h e   r eso n ato r   an d   th m icr o s tr ip   lin is   0 . 5   m m .   T h f in al  p r o p o s ed   L P F is   illu s tr ated   in   F ig u r 9 .             Fig u r 9 L a y o u t o f   t h f i n al  p r o p o s ed   m icr o s tr ip   lo w   p ass   f i lter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   6 Decem b er   201 8   :   4 9 7 -   49 80   4978   T h s i m u lated   S - p ar a m eter s   o f   t h p r o p o s ed   lo w - p as s   f ilter   ar illu s tr ated   in   Fig u r 1 0 .   Acc o r d in g   to   th is   f i g u r e,   th cu t - o f f   f r eq u e n c y   o f   t h L P is   f o u n d   to   b 2 . 4   GHz .   I n   co m p ar is o n   w it h   t h in iti al  s tr u ct u r e,   th f i n al  L P h as  h ig h er   att en u at io n   le v el  in   t h s to p b an d   b elo w   t h an   - 2 0 d B ,   g o o d   p er f o r m a n ce   i n   th e   p ass b an d   co m p ar ed   to   th p r o p o s ed   f ilter   w it h o u SR R s   a n d   m o r th an   4 0 m in ia tu r izati o n   co m p ar ed   to   th co n v e n tio n al  m icr o s tr ip   lo w - p ass   f i lter .   T o   v alid ate  th s i m u lated   r esu lts   ac h iev ed   b y   C ST   Mic r o w a v Stu d io   an d   b ef o r th m a n u f ac t u r i n g   p r o ce s s es,  a n o th er   s i m u lat i o n   h a s   b ee n   ca r r ied   o u b y   u s i n g   A DS   A g ilen t Fig u r 1 0   s h o w s   t h co m p u te d   o b tain ed   r esu lts   b y   C ST   Mic r o w av S tu d io   an d   A DS  A g il en t.  A s   ca n   b s ee n ,   g o o d   ag r ee m en t b et w ee n   t h b o th   s i m u latio n s   r esu l ts   o b tain e d   b y   t w o   elec tr o m a g n e tic  s o lv er s .           Fig u r 10 .   Fre q u en c y   r esp o n s o f   th p r o p o s ed   L P F   b y   u s i n g   C ST   Mic r o w a v s t u d io   an d   A D A g ilen t       Fig u r 1 1   d escr ib es  t h s u r f ac cu r r en t   r esu lts   o f   t h d esi g n ed   L P i n   t h p as s   b an d   at   1 . 5 GHz   an d   in   t h s to p - b an d   at  4 . 5 GHz .   As  n o ted   in   t h f ig u r e,   m a x i m u m   c u r r en is   s h o w n   ar o u n d   th m eta m ater ial   r eso n ato r s   in   th s to p b an d   an d   n o   cu r r en t   clo s to   th o u tp u p o r   w h ic h   p r o v es  th at  t h er is   n o   tr an s m is s io n   o f   th R p o w er   b et w ee n   t h i n p u p o r an d   o u tp u p o r t.  A 1 . 5   GHz   th m a x i m u m   c u r r en is   lo ca ted       o n   th e   m icr o s tr ip   tr an s m is s io n   lin e   w h ic h   i m p lies   th a t h er is   p r o p ag atio n   o f   r ad io   f r eq u en c y   p o w er   o n   t h p r o p o s ed   cir cu it         ( a)                                                                                                                                                                     ( b )     Fig u r 1 1 .   ( a)   Su r f ac cu r r en at  1 . 5 GHz ,   ( b )   Su r f ac cu r r en t   at  4 . 5 GHz       3.   ACH I E V E M E NT   AND  M E ASURE M E N T   Af ter   t h v al id atio n   o f   s i m u latio n ,   th p r o p o s ed   f ilter   was  f ab r icate d   o n   1 . 6   m m   th ic k   F R 4   s u b s tr ate  d escr ib ed   in   d esig n   p h ase  an d   th m ea s u r e m e n t s   w er ac h iev ed   b y   an   R & S   Vec to r   Net w o r k   An al y ze r .   T h f ilter   d im en s io n s   r e m ai n   th s a m as  th o s p r esen ted   in   Fig u r 5   an d   9 .   T h f ab r icate d   L P F   p r o to ty p p h o to g r ap h   is   il lu s tr ated   in   Fig u r 1 2   ( a)   Fig u r 1 2   ( b )   s h o w s   th s i m u l ated   an d   m ea s u r ed   S - p ar a m et er s   r esu lt s   o f   th p r o p o s ed   L P b ased   o n   SR R s ,   w h ic h   ar in   ex ce llen ag r ee m e n t .   I ca n   b d is tin ctl y   s ee n   th at  th i s   p r o p o s ed   f ilter   w it h   - 3 d B   cu t - o f f   o f   2 . 4   GHz   h as  lo w   in s er tio n   l o s s   o f   0 . 2   d B   f r o m   D C   to   1 . 8   GHz   an d   t h v al u o f   r et u r n   lo s s   i n   t h is   r a n g is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A   C o mp a ct  P la n a r   Lo w - P a s s   F ilter   B a s ed   o n   S R R - Meta ma t eria l ( B a d r   N a s i r i )   4979   h ig h er   th a n   2 0   d B ,   w h ic h   i m p lies   g o o d   elec tr ical  p er f o r m a n ce s   in   th p as s b an d .   T h s to p b an d   in s er tio n   lo s s   s h o w s   p o w er   r ej ec tio n   th at   ca n   r ea ch   m o r th a n   3 5   d B .   T h s lig h c h an g i n   t h v a l u o f   r ej ec ted - b an d   r etu r n   lo s s   is   m ain l y   d u to   t h d ielec tr ic  lo s s es a n d   f ab r icatio n   er r o r s .   T h is   f il ter   o f f er s   h i g h   p er f o r m an ce s   i n   ter m s   o f   s ize,   p ass b an d   in s er tio n   lo s s   p lu s   r et u r n   lo s s ,   an d   s to p b an d   r ej ec tio n   lev el.   T h f ilter   w it h   th e s f ea t u r es  is   s u itab le  f o r   m an y   ap p licatio n s   i n   m o d er n   co m m u n icatio n   s y s te m s .               ( a)                                                                                                                                                                     ( b )     Fig u r 1 2 .   ( a)   Fab r icate d   L P F,  ( b )   Sim u lated   an d   m ea s u r ed   S - p ar a m eter s   o f   t h p r o p o s ed   L P F       4.   CO NCLU SI O N   A   n o v el  m icr o s tr ip   lo w - p as s   f ilter   b ased   o n   s q u ar s p lit  r in g   r eso n ato r   w as  d esi g n ed   an d   o p tim ized   b y   u s i n g   C ST   Mic r o w a v s t u d io .   T h is   p r o p o s ed   L P ch ar ac ter ized   b y   cu to f f   f r eq u e n c y   o f   2 . 4   GHz   h as  g o o d   ch ar ac ter is tics   s u ch   a s   h ig h er   atte n u at io n   lev e in   t h s to p b an d   an d   g o o d   r etu r n   l o s s   in   t h p ass b an d .   T h s ize  o f   L P i s   m in ia tu r iz ed   b y   4 0 co m p ar ed   to   th c o n v e n tio n al  f il ter .   I is   an   ad e q u ate  s o lu tio n   f o r   co m m u n icatio n   s y s te m s   i n   GS M,   DC S a n d   UM T S b an d s .       ACK NO WL E D G E M E NT   W w o u ld   li k to   t h an k   Mr .   Mo h a m ed   L A T R A C P r o f e s s o r   in   E SEO,   E n g in ee r i n g   I n s ti tu te  in   An g er s ,   Fra n ce ,   f o r   allo w i n g   u s   to   u s all  t h eq u ip m en t s   an d   s o lv er s   av a ilab le  in   h is   lab o r ato r y .       RE F E R E NC E S     [1 ]   D .   M .   P o z a r,   M icro w a v e   En g in e e rin g ,     3 rd   e d . ,   W il e y ,   In c . ,   2 0 0 5 .   [2 ]   S .   H.   F u ,   e a l. Co m p a c M in i a tu rize d   S tep p e d   Im p e d a n c e   L o w p a ss   F il ter  w it h   S h a rp   C u to f f   C h a ra c teristic,   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 . ,   v o l /i ss u e 51 ( 10 ) ,   p p .   2 2 5 7 - 2 2 5 8 ,   2 0 0 9 .   [3 ]   M .   Ha y a ti ,   e a l. M icro stri p   L o w p a ss   F il ter  w it h   Hig h   a n d   W id e   Re jec ti o n   Ba n d ,   IEE   El e c tro n .   L e tt . ,   v o l / issu e :   48 ( 19 ) ,   p p .   1 2 1 7 - 1 2 1 9 ,   2 0 1 2 .   [4 ]   A .   Ra h m a n ,   e a l. Co n tr o o f   Ba n d sto p   Re sp o n se   o f   Hi - L o   M icro strip   L o w   P a ss   F il ter  Us in g   S lo i n   G ro u n d   P la n e ,   IEE T ra n s .   M icr o .   T h e o ry   a n d   T e c h n i q u e s ,   v o l /i ss u e :   52 ( 3 ) ,   p p .   2 5 3 9 - 2 5 4 5 ,   2 0 0 4 .   [5 ]   A .   F .   M o ra b it o ,   e a l. Iso p h o ric  A rra y   A n ten n a w it h   a   L o w   Nu m b e o f   Co n tro l   P o in ts:  A   ' S ize   T a p e re d '   S o lu ti o n ,   Pro g re ss   in   E lec tro ma g n e ti c s R e se a rc h   L e tt e rs ,   v o l .   3 6 ,   p p .   1 2 1 - 1 3 1 ,   2 0 1 3 .   [6 ]   A.   En n a ji h ,   e a l. A   Ne w   Du a Ba n d   P rin ted   M e tam a teria A n ten n a   f o RF ID  Re a d e A p p l ica ti o n s ,   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o El e c trica a n d   C o mp u t e r E n g i n e e rin g ,   v ol /i ss u e :   7 ( 6 ) ,   p p .   3 5 0 7 - 3 5 1 4 ,   2 0 1 7 .   [7 ]   A .   F .   M o ra b it o ,   P o w e sy n th e s is  o f   m a s k - c o n stra in e d   s h a p e d   b e a m th ro u g h   m a x i m a ll y - sp a rs e   p lan a r   a rra y T e lk o m n ik a ,   T EL KOM NIKA  (T e lec o mm u n ica ti o n   C o mp u ti n g   El e c tro n ics   a n d   Co n tro l) ,   v ol /i s su e :   14 ( 4 ) ,   p p .   1 2 1 7 - 1 2 1 9 ,   2 0 1 6 .   [8 ]   Y.  G a u ra v   a n d   R.   K.  Ch a u h a n ,   A   Co m p a c UW BP F   w it h   a   No tch   Ba n d   u sin g   Re c tan g u lar  Re so n a t o r   S a n d w ich e d   b e tw e e n   In terd ig it a S tru c tu re ,   In ter n a ti o n a J o u r n a o El e c trica a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g   IJ ECE ) v ol /i ss u e :   7 ( 5 ) ,   p p .   2 4 2 0 - 2 4 2 5 ,   2 0 1 7 .   [9 ]   B.   Na siri,   e t   a l . A   No v e De sig n   o f   a   Co m p a c M in iat u re   M icr o strip   L o w   P a ss   F il ter   B a se d   o n   S R R,   Pro c .   I EE E   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   W ire les s T e c h n o l o g ies ,   Em b e d d e d   a n d   In telli g e n S y ste ms   ( W IT S ) ,   p p .   1 - 5 2 0 1 7 .   [1 0 ]   F .   A z n a r,   e a l. Co m p a c L o wp a ss   F il ters   W it h   V e ry   S h a rp   T r a n siti o n   Ba n d Ba se d   o n   Op e n   Co m p le m e n tar y   S p li t   Rin g   Re so n a t o rs,   El e c tro n .   L e tt . ,   v o l /i ss u e :   45 ( 6 ) ,   p p .   3 1 6 3 1 7 ,   2 0 0 9 .   [1 1 ]   Y.  Ya n g ,   e a l. M icro str ip   L o w p a ss   F il ter   Ba se d   o n   S p li t   Rin g   a n d   Co m p lem e n tar y   S p li Rin g   R e so n a to rs,   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 ,   v o l /i ss u e :   54 ( 7 ) ,   p p .   1 7 2 3 1 7 2 6 ,   2 0 1 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   6 Decem b er   201 8   :   4 9 7 -   49 80   4980   [1 2 ]   S .   S a h u ,   e t   a l . C o m p a c M e tam a teria M icro strip   L o w - P a ss   F i lt e r,   J o u r n a l   o El e c tro ma g n e ti c   An a lys is  a n d   Ap p l ic a ti o n s ,   v o l /i ss u e :   3 ( 10 ) ,   p p .   3 9 9 - 4 0 5 ,   2 0 1 1 .   [1 3 ]   B.   Na siri,   e a l. A   Ne w   Co m p a c a n d   W id e - b a n d   Ba n d - sto p   f il ter  Us in g   Re c tan g u lar  S RR,   T EL EKOM NIKA  ( T e lec o mm u n ica ti o n ,   Co m p u t in g ,   El e c tro n ics   a n d   Co n tro l ) v o l /i ss u e :   16 ( 1 ) ,   p p .   1 1 0 1 1 7 ,   2 0 1 8 .   [1 4 ]   B.   Na siri,   e a l. A   Ne w   Co m p a c M icro strip   Ba n d - st o p   F i lt e b y   Us in g   S q u a re   S p li t   Ri n g   Re so n a to r,   In ter n a t io n a J o u rn a o M icr o wa v e   a n d   O p ti c a l   T e c h n o l o g y ,   v o l /i s su e :   12 ( 5 ) ,   p p .   3 6 7 - 3 7 3 ,   2 0 1 7 .   [1 5 ]   J.  B.   P e n d ry ,   e a l. Ex tre m e l y   L o F re q u e n c y   P las m o n in   M e t a ll ic  M e so stru c tu re s,   Ph y s.  Rev .   L e tt v o l /i ss u e :   76 ( 25 ) ,   p p .   4 7 7 3 - 4 7 7 6 ,   1 9 9 6 .   [1 6 ]   V .   G .   V e se lag o ,   T h e   El e c tro d y n a m ics   o f   S u b sta n c e w it h   S imu lt a n e o u Ne g a ti v e   V a lu e o f   ε   a n d   μ,   S o v iet   Ph y sic sU sp e k h i ,   v o l /i ss u e :   10 ( 4 ) ,   p p .   5 0 9 - 5 1 4 ,   1 9 6 8 .   [1 7 ]   M .   F .   W u ,   e a l . A   Co m p a c Eq u iv a len Circ u it   M o d e l   f o T h e   S RR  S tru c t u re   in   M e tam a teria ls,   M icr o wa v e   Co n fer e n c e   Pro c e e d in g s,  2 0 0 5 .   A sia - Pa c if ic C o n fer e n c e   Pro c e e d i n g s A PM C ,   2 0 0 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.