I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   201 7 ,   pp .   2 66 ~ 27 0   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 7 i 1 . pp266 - 27 0             266       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s j o ur nal . c om / on l i n e / i nde x . php/ IJ E C E   N o v e l   R e so n a n t   S t r u c t u r e   t o   C o m p a c t   Pa r t i a l   H - Pl a n e     B a n d - P a ss W a v e g u i d e   F i l t e r       El ah e   M o h am m ad i ,   H ab i b   G h o r b an i n e jad   D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   U n i v e r s i t y   of   G ui l a n ,   I r a n       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e S e 26 ,   2 01 6   R e v i s e N o v   2 0 ,   201 6   A c c e pt e D e c   11 ,   2 01 6       I t hi s   pa p e r   p a r t i a l   H - pl a ne   ba nd - p a s s   w a v e g ui de   f i l t e r ,   ut i l i z i n g   a   nov e l   r e s o na n t   s t r uc t u r e   c o m pr i s i ng   a   m e t a l   w i ndo w   a l o ng   w i t m e t a l   po s t s   h a s   be e n   pr o po s e d   t o   c o m pa c t t he   f i l t e r   s i z e .   T he   m e t a l   w i ndo w s   a nd  po s t s h a v e   be e i m p l e m e n t e t r a n s v e r s e l y   i a   p a r t i a l   H - pl a n e   w a v e g ui de s ,   w hi c ha v e   o ne - qua r t e r   c r o s s   s e c t i o s i z e   c o m pa r e t o   t he   c o nv e nt i o na l   w a v e g ui de s   i n   t he   s a m e   f r e qu e nc y   r a ng e .   P a r t i a l   H - pl a ne   ba n d - pa s s   w a v e g ui de   f i l t e r   w i t h   no v e l   pr o po s e r e s o na n t   s t r uc t ur e s   ha s   c o ns i de r a b l y   s ho r t e r   l o ng i t ud i na l   l e ng t c o m pa r e t o   t he   c o nv e nt i o na l   pa r t i a l   H - p l a n e   f i l t e r s ,   s o   t ha t   t he y   r e duc e   bo t c r o s s   s e c t i o s i z e   a nd  t he   t o t a l   l e ng t o f   t he   f i l t e r   c om pa r e t o   c o n v e nt i o na l   H - p l a n e   f i l t e r s ,   i t he   s a m e   f r e que nc y   r a ng e .   I t he   pr e s e n t e d   de s i g pr o c e dur e ,   t h e   s i z e   a nd  s h a pe   o f   e a c m e t a l   w i ndo w   a nd  m e t a l   po s t s   ha s   b e e n   de t e r m i ne by   f i t t i ng   t he   t r a ns f e r   f unc t i o o f   t he   p r o po s e r e s o na nt   s t r uc t ur e   t o   t h a t   o f   a   de s i r e do ne ,   w h i c i s   o bt a i ne f r o m   a   s ui t a bl e   e qui v a l e n t   c i r c ui t   m o de l .   T h e   de s i g pr o c e s s   i s   b a s e o o pt i m i z a t i o us i ng   e l e c t r o m a g ne t i c   s i m ul a t o r   s o f t w a r e ,   H F S S .   A   pr o po s e pa r t i a l   H - pl a ne   ba nd - pa s s   f i l t e r   ha s   b e e n   de s i g ne d   a nd  s i m u l a t e d   t o   v e r i f y   us e f ul ne s s   a nd  pe r f o r m a nc e o f   t he   de s i g n   m e t ho d.   Ke y w or d:   B a n d - p a s s   f i l t e r   P a rt i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   P a rt i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   f i l t e r   R e s o n a n t   s t r uc t u r e   C opy r i gh t   ©   201 7   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   H a b i b   G h o r b a n i n e j a d   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g ,   U n i v e r s i t y   of   G ui l a n,   R a s h t ,   G u i l a n   P r o v i n c e ,   I r a n.   E m a i l :   g h o r b a n i n e j a d @ gu i l a n . a c . i r       1.   I N TR O D U C TI O N   M i c r o w a ve   f i l t e r s   a r e   of   t h e   m o s t   i m po r t a nt   c o m po n e n t s   i n   R F / M i c r o w a v e   s y s t e m s   t h a t   c a n   b e   us e d   i n   m a n y   de v i c e s   s u c h   a s   s a t e l l i t e   c o m m u n i c a t i o n   e qui p m e nt .   F a s t   de v e l o pm e n t   o f   R F   t e c hn o l o g y   r e qui r e s   c o m pa c t ,   l o w - c o s t   a n m a s s - p r o duc i b l e   p r o pe r t i e s   f o r   i t s   c o m po n e n t s .   I nduc t i v e   e l e m e n t s   s uc a s   i r i s e s ,   r o ds ,   di a p hra g m s   a n po s t s ha v e   b e e n   us e i n   c o n v e n t i o na l   f i l t e r s   i n   w h i c h   h o l l o w   o r   f i l l e t ra n s m i s s i o n   l i n e   a c t   a s   r e s o n a t o r s   [1 - 6] .   T h e   di e l e c t r i c   r e s o n a t o r   (D R i s   a   t y p e   of   r e s o n a t o r,   w h i c hha s   b e e n   i nt r o duc e t o   c o m pa c t   ov e r a l l   s i z e   of   b a n d - p a s s   f i l t e r s   [7 - 10] ,   b ut   t h e y   l e a t di e l e c t r i c   l o s s .   E - pl a n e   f i l t e r s   a r e   l o w   l o s s ,   e a s y   t f a b r i c a t e ,   l o w - c o s t   a n m a s s - p r o duc i b l e ,   b ut   de s pi t e   t h e i r   de s i r e c ha ra c t e ri s t i c s ,   t h e y   s u ffe r   di s a dv a nt a ge   of  la r ge   v o l um e s ,   e s pe c i a l l y   i n   l o w   f r e que n c i e s   [11].   I n   a ddi t i o n ,   H - pl a n e   f i l t e r s   [12 a r e   w i de l y   us e i n   t h e   de s i gn   o f   m i c r o w a ve   f i l t e r s   b ut   t h e y   h a v e   l a r ge   s i z e s   t h a t   a r e   a   de f i c i e n c y   fo r   s uc h   a s   f i l t e r s .   T h e   de s i g m e t h o of   pa rt i a l   H - pl a n e   b a n d - p a s s   f i l t e r   w i t h   e v a n e s c e nt   a nd  t ra n s m i s s i o n   s e c t i o n s   o f   pa rt i a l   H - pl a n e   w a ve gui de   i s   e xt e n s i v e l y   e xpl a i n e i w h i c h   i s   b a s e o n   o pt i m i z a t i o us i n g   a e l e c t r o m a g n e t i c   s i m u l a t i o s of t w a r e   [1 2].   T h e   di s pe r s i o n   c h a ra c t e ri s t i c   o f   b o t h   H - pl a n e   w a v e gui de   a nd  c o n v e n t i o na l   w a v e gui de   a r e   t h e   s a m e   fo r   f i r s t   a nd  s e c o n m o de ,   w h i l e   t h e   c r o s s   s e c t i o n   o f   a   pa rt i a l l y   H - pl a n e   w a v e gui de   i s   o n e   qua r t e r   o f   t h e   c r o s s   s e c t i o n   of   a   c o n v e n t i o n a l   w a v e gui de   [13].   S o ,   us i n pa rt i a l l y   H - pl a n e   w a ve gui de   i n s t e a o c o n v e n t i o na l   o n e   r e duc e   t h e   c r o s s   s e c t i o n   s i z e   of   t h e   f i l t e r   t o   o n e   qua rt e r.   S i n c e   i n   b o t h   f i l t e r s   t h e   r e s o n a t o r s   a r e   r e a l i z e b y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708     Nov e l   R e s o nant   S t r uc t ur e t Com pac t   P ar t i al   H - P l an e   B and - P as s   W av e gui d e   F i l t e r   ( E l a he   Moham m a di )   267   ha l f - w a ve l e n gt w a v e gui de   s e c t i o n s ,   t h e r e   i s   n o t   a n y   r e duc t i o n   i n   t h e   t o t a l   l o n gi t udi na l   l e n g t h .   T o   f ur t h e r e duc t i o n   o f   t h e   l o n g i t ud i na l l y   s i z e   o f   t h e   f i l t e r ,   a   t y pe   of  pa rt i a l   H - pl a n e   f i l t e r   us i ng  q ua rt e w a v e l e n gt h   r e s o n a t o r s   i s   de s i gn e by   w h i c h   t h e   l e n g t h   o f i l t e r   i s   r e du c e t o   t h a t   of   c o n v e n t i o n a l   E - p l a n e   f i l t e r   a b o ut   29. 2%   [13 ].   In  t hi s   p a pe a   n o v e l   pa rt i a l   H - pl a n e   b a nd - pa s s   w a v e gui de   f i l t e us i ng  a   n o v e l   r e s o n a nt   s t r uc t u r e   a r e   de s i gn e s o   t ha t   i t s   l o n gi t udi na l l y   l e n gt h   i s   c o n s i de r a b l y   s h o rt e r   t h a n   t ha t   o f   h a l f   w a ve l e n gt h   o r   qua rt e w a ve l e n gt h   w a v e gui de   s e c t i o n s   w h i c h   i s   us e i n   t h e   c o n v e n t i o na l   pa rt i a l   H - pl a n e   f i l t e r s .   T h e   n o ve l   r e s o n a n t   s t ruc t u r e   i s   c o m po s e of   a   t ra n s v e r s e   m e t a l   w i ndo w   a l o ng  w i t h   m e t a l   po s t s   t o   c o n s i de r a b l y   r e duc e   t h e   l o n gi t ud i n a l   s i z e   of   t h e   f i l t e r .   If   ha l f   w a v e l e n gt h   o r   qua rt e w a v e l e n gt h   w a ve gui de   s e c t i o n s   r e pl a c e   by   t h e   pr o po s e n o v e l   r e s o n a t o s t r uc t u r e ,   t h e   l o n g i t ud i na l l y   s i z e   o t h e   f i l t e r   w i l l   b e   r e duc e w h i l e   i t s   c r o s s   s e c t i o n   i s   o n e   qua r t e r   o fc o n ve n t i o n a l   w a ve gui de   f i l t e r s .   Co n f i gu ra t i o n   o t h e   pr o po s e r e s o n a t o r   s t ruc t u r e s   i s   de t e r m i n e by   f i t t i n t h e   t r a n s f e r   f un c t i o n   o f   a   de s i r e o n e t o   t h a t   c a l c ul a t e f r o m   a e qui v a l e n t   c i r c ui t   m o de l . H e r e ,   c o m pa c t   r e s o n a t o r s   a r e   de s i g n e i n   p a r t i a l   H - pl a n e   f i l t e r s   w h o s e   l e n gt h s   a r e   c o n s i de r a b l y   s h o rt e r.   S i n c e   t h i s   t y pe   o f   r e s o n a t o r s   i s   t ra n s v e r s e l y   pl a c e i t h e   p a r t i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   l e a ds   t o   f ur t h e s i z e   r e duc t i o i n   t h e f i l t e s t r uc t u r e .       2.   P A R TI A H - P LA N WA V EG U I D E   F i gu r e   s h o w s   t h e   c o n f i gura t i o n   o a   t y pi c a l   pa rt i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   a n i t s   c r o s s   s e c t i o n   (f r o n t v i e w .   P a r t i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   i s   t h e   s a m e   c o n v e nt i o na l   re c t a n gu l a w a v e gui de   i n   w hi c a   H - pl a n e   m e t a l   v a n e   i s   pa rt i a l l y   pl a c e d.   In   t h e   s a m e   f r e que n c y   r a n ge ,   t h e   c ro s s   s e c t i o n   of   pa r t i a l l y   H - pl a n e   w a v e gui de   i s   o n e   qua r t e r   o f   t h e   c o n v e n t i o na l   o n e .   T o   o b t a i n   a   p a rt i a l l y   H - p l a n e   w a v e gui de ,   o n e   s h o ul d   t ra n s v e r s e l y   fo l a   r e c t a n g ul a r   w a v e gui de .   It   h a s   b e e n   s h o w n   t h a t   t h e   di s pe r s i o n   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   pa r t i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   of  s i z e   a = 23 . m m ,   b = 12m m ,   d = 19 . 7m m   a nd  c o n v e n t i o na l   r e c t a n gu l a r   w a v e gui de   of   s i z e   a = 47. 55  m m ,     b =   22. 15 m m   i t h e   f r e que n c y   r a nge   o f   2 - G H z ,   fo r   d o m i na n t   a nd  s e c o n m o de   a r e   t h e   s a m e .   T h e   di m e n s i o n s   s h o w   t h a t   t h e   c r o s s   s e c t i o n   of  pa rt i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   i s   o n e   qua r t e r   o t h a t   o t h e   c o n v e n t i o n a l   o n e .           F i gu r e   1 .   P a rt i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   a n d   i t s   c r o s s   s e c t i o n   [13 ]       3.   TH E   P R O P O S ED   R ES O N A N S TR U C TU R E   C O N F I G U R A TI O N   F i gu r e   2 (a s h o w s   t h e   c o n f i gura t i o o f   t h e   p r o po s e r e s o n a nt   s t r uc t u r e   w h i c h   i s   pl a c e i n   a   p a r t i a l   H - pl a n e   w a v e gui de .   Re s o n a n t   s t ruc t u r e   i s   c o m pos e of   a   m e t a l   w i n do w   a l o n w i t h   m e t a l   po s t s .   F i gu r e   2(b ),   (c de pi c t   f r o n t   v i e w   a n d   t o v i e w   of   t h e   p r o po s e r e s o n a nt   s t r uc t u r e ,   r e s pe c t i v e l y .       4.   P A R TI A L   H - P LA N WA V EG U I D B A N D - P A S S   F I LTER   U S I N G   TH E   P R O P O S ED   R ES O N A N S TR U C TU R E   F i gu r e   s h o w s   t h e   t hr e e   di m e n s i o n a l   v i e w   of   a   pa rt i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   b a n pa s s   f i l t e r   us i n t h e   pr o po s e r e s o n a nt   s t ruc t u r e s .   T h e   p r e s e n t e d   c o n f i gura t i o i s   c o m po s e of   t hr e e   p r o po s e r e s o n a n t   s t r uc t u r e ,   w h i c i s   pl a c e i n   t h e   p a r t i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   s o   t ha t   t he   l e n g t h   o f   i n t e r v a l   b e t w e e n   t h e m   i s   o n e - qu a r t e w a ve l e n gt h   g / 4).   O n e - qua rt e r   w a v e l e n gt h   s e c t i o n s   a c t   a s   i n v e rt e r s .   B a s e o n   s y m m e t r y   c o n di t i o f o r   Ch e by s h e v   b a n pa s s   f i l t e r,   t w o   r e s o n a nt   s t r uc t u r e s   w i t h   e qua l   d i s t a n c e   f r o m   t h e   s y m m e t r y   pl a n e   a r e   t h e   s a m e .   I n   t h e   i nt r o duc e f i l t e r ,   p a r t i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   s e c t i o n s   w i t h   o n e - qua rt e l e n gt a c t   a s   i m pe da n c e   i n v e r t e r s .   I n   t h e   p r o po s e de s i gn e m e t h o t h e   l e n gt h   (t hi c kn e s s o f   e a c h   r e s o n a t o r   i s   n e gl i gi b l e ;   t h e r e f o r e   i t   i s   l o n gi t ud i n a l l y   s h o r t e r   t h a n   a n y   r e s o n a nt   s t r uc t u r e   s uc h   a s   ha l f   w a ve l e n gt h   w a v e gui de   s e c t i o n   o r   e ve n   qua r t e w a v e   l e n gt w a v e gui de   s e c t i o n ,   r e s ul t i n g   i l o n gi t ud i na l l y   r e duc e s i z e   f i l t e r s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE   V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r u a r y   201 7   266     270   268         (a )   (b )     (c )   F i gu r e   2 .   T h e   p r o po s e r e s o n a nt   s t ruc t u r e ,   (a )   3D   v i e w ,   (b fr o nt   v i e w ,   a nd  (c t o v i e w           F i gu r e   3 .   P a rt i a l   H - pl a n e   b a n d - pa s s   w a v e gui de   f i l t e r   w i t de s i g n e p r o po s e r e s o n a t o r   s t ruc t u r e s   w h i c a r e   pl a c e i i nt e r v a l   s   o f   t h e   l e ngt   19 . 4   mm       5.   F I LTER   D ES I G N   M ET H O D   T o   de s i gn   a   t y pi c a l   w a v e gui de   b a n d - pa s s   f i l t e r ,   a t   t h e   f i r s t   s t e p,   a n   L e qui v a l e n t   c i r c u i t   m o de l   s h o ul b e   p r o v i de d.   F i gu r e   4   de pi c t s   a   t y pi c a l   b a nd  p a s s   f i l t e c o n s i s t i ng  o f   N   pa ra l l e l   L r e s o na t o a nd  N + a dm i t t a n c e   i n v e r t e r s .   A t   t h e   s e c o n s t e p,   t h e   p a r a m e t e r s   o f   e qui v a l e n t   c i r c ui t   m o de l ,   i n c l u di n g   t h e   v a l ue s   of  a dm i t t a n c e   i n v e r t o r s ,   L   a nd  v a l ue s   o f     pa ra l l e l   r e s o n a t o r s   c a n   b e   c a l c ul a t e a c c o r di ng  t o   t h e   de s i r e (gi v e n )   f i l t e r   c h a ra c t e ri s t i c s ,   s uc h   a s   t y pe   of   t h e   f i l t e r,   o pe r a t i n c e nt e r   f r e que n c y   a n t h e   f i l t e r   b a n dw i dt h.   I n   t hi s   w o r k,   t h e   e qui v a l e n t   c i r c ui t   m o de l   ha s   b e e n   r e a l i z e us i n N   s h u nt   r e s o n a t o r s   a nd  N + qu a r t e r   w a v e l e n gt t r a n s m i s s i o l i n e   s e c t i o n s   a s   a dm i t t a n c e   i n v e r t e r s .   A t   t h e   f i na l   s t e a t   w h i c h ,   a l l   t h e   pa ra m e t e r s   o f   e qui v a l e n t   c i r c ui t   m o de l   a r e   o b t a i n e d,   i t   i s   a i m e t o   r e a l i z e   e a c o f   L r e s o n a t o r s   b y   a   s ui t a b l e   c o n f i gura t i o n   o f   t h e   pr o po s e r e s o n a n t   s t ruc t u r e .   F o r   t h i s   p u r po s e ,   a n i o r d e r   t o   o b t a i n   s u i t a b l e   c o n f i gu r a t i o n,   t h e   v a r i o us   pa r a m e t e r s   o f   t h e   r e s o n a n t   s t r uc t u r e ,   a r e   o pt i m i z e us i n a n   e l e c t r o m a g n e t i c   s i m u l a t o r   (H F S S s o   t h a t   t h e   t r a n s f e r   f un c t i o n   o f   t h e   r e s o n a nt   s t r uc t u r e   c a b e   f i t t e t o   t ha t   o f   L e qui v a l e n t   c i r c ui t   m o de l   o n e s .   I t h e   o pt i m i z a t i o n   p r o c e s s   t h e   de f i n e pa r a m e t e r s   o f   e a c h   p r o pos e r e s o n a n t   s t r uc t u r e   a r e   o b t a i n e s o   t h a t   t h e   s c a t t e ri n pa ra m e t e r s   o f   e l e c t r o m a g n e t i c   s i m ul a t o r   f i t   t o   t h a t   of   L c i r c ui t   m o de l ,   a t   a n   a c c e pt a b l e   n um b e r   of  f r e que n c y   s a m pl e s .   A f t e r   o b t a i ni n t h e   c o n f i gu r a t i o n   o f   a l l   r e s o n a t o r s ,   t h e y   w i l l   b e   l o c a t e d   i n   t h e   pa rt i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   i n   a   w a y   t ha t   t h e   l e n gt h   b e t w e e n   i nt e r v a l   re s o n a t o r s   i s   e qua l   t o   o n e   qua rt e r   o f   w a ve l e n gt h.   S o ,   t h e   b a s i c   s t e a t   t h e   de s i g n   p r o c e s s   i s   ob t a i n i n t h e   c o n f i gu r a t i o n   o f   e a c h   r e s o n a t o r ,   t h e   n e xt   s e c t i o n   w i l l   b e   de di c a t e t o   d e s i gn   de t a i l s   o f   t h e   p r o po s e r e s o n a nt   s t ruc t ur e .   T h e   l a t e r   s e c t i o n   de d i c a t e t o   t h e   de s i g m e t h o o f   c o m pa c t   r e s o n a t o r s   us i n g   h i g f r e que n c y   s i m ul a t i o n   s o f t w a r e   a n d   c i r c ui t   t h e o r y   m o de l .         F i gu r e   4 .   T y pi c a l   b a nd  p a s s   f i l t e us i n g   p a r a l l e l   L r e s o n a t o a n d   a dm i t t a n c e   i n v e rt e r s       6.   TH E   P R O P O S ED   R ES O N A N S TR U C TU R E   D ES I G N   T h e   de s i gn   m e t h o of   t h e   pr o po s e r e s o n a n t   s t r uc t u r e   i s   b a s e o n   o pt i m i z a t i o n   p r o c e s s   t h a t   c a n   b e   do n e   us i n a   h i g h   f r e que n c y   s t r uc t u r e   s i m u l a t o r ,   h e r e ,   H F S S .   F o r   a   gi v e n   s pe c i f i c a t i o n s   of   de s i r e f i l t e r,   t h e   v a l ue s   of   L   a n o e a c h   c i r c ui t   m o de l   r e s o n a t o r   c a n   b e   e a s i l y   d e t e r m i n e a nd  i n   t u rn   t ra n s m i s s i o c oe ff i c i e n t   o f   r e s o n a t o r s   w i l l   b e   de t e rm i n e i n   t h e   f r e que n c y   ra n ge .   H F S S   s of t w a r e   o pt i m i z e s   t h e   ge o m e t ri c a l   pa r a m e t e r s   o f   t h e   p r o po s e r e s o n a n t   s t r uc t u r e   s o   t ha t   i t s   t ra n s m i s s i o c o e ff i c i e n t   f i t   t o   t h a t   o f   c i r c ui t   m o de l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708     Nov e l   R e s o nant   S t r uc t ur e t Com pac t   P ar t i al   H - P l an e   B and - P as s   W av e gui d e   F i l t e r   ( E l a he   Moham m a di )   269   o n e .   T o   de s i gn   a   3 - o r de r   e qua l   r i pp l e   C h e by s h e v   f i l t e r   w i t h   c e n t e r   f r e que n c y   f 0 = G H z ,   t h e   r e l a t i v e   b a n dw i dt h   1 a n d   e qua l   ri ppl e s   0. dB ,   t h e   v a l ue   o f   c i r c ui t   m o de l   r e s o n a t o r s   a r e ,   L 01 =L 03 = 1. 25 n H ,   C 01 =C 03 = 0 . 80 pF ,   L 02 = 107 . 7 n H ,   C 02 = 0. 0093pF . D ue   t o   s ym m e t r y   c o n di t i o n s ,   r e s o n a t o r s   a n a r e   t h e   s a m e .     In  t hi s   w o r f o r   e a c o pt i m i z a t i o p r o c e s s ,   f r e que n c y   s t e i s   a s s um e t o   b e   10  M H z ,   s o   201   f r e que n c y   s a m pl e s   i t h e   ra n ge   o f   f r e que n c y   do m a i n,   4 - G H z   i s   c o n s i d e r e d.   T h e   o pt i m i z e v a l ue s   a r e   g i v e n   i n   t a b l e   1   fo r   t h e   r e s o n a t o r s .   P a rt i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   w h i c i s   us e i t hi s   de s i g n,   ut i l i z e s   a   r e c t a n gu l a w a v e g ui de   o f   di m e n s i o a = 23 . 8   m m ,   b = 12   m m   a n d   a   p a r t i a l   H - pl a n e   m e t a l   v a n e   o f   w i dt h ,   d= 19. 7   m m   T hi c k n e s s   o f   t h e m e t a l   v a n e   ha s   b e e n   c o n s i de r e t o   b e   1m m .   F i gu r e   5   s h o w s   t r a n s m i s s i o n   c o e ff i c i e n t   o f   L c i r c ui t   m o de l   a n t ha t   o f   t h e   p r o po s e r e s o n a nt   s t r uc t u r e s .   T h e r e   i s   a   r e l a t i v e l y   g oo a g r e e m e nt   b e t w e e n   t h e   f r e que n c y   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   de s i r e d   L r e s o n a t o r s   a n d   t ha t   o f   t h e   p r o pos e o n e   o ve r   t h e   f r e que n c y   r a nge .   T a b l e   1   s h o w s   g e o m e t r i c a l   p a r a m e t e r s   o f   t h e   o pt i m i z e p r o po s e r e s o na n t   s t r uc t u r e s   (i m m ) .           (a )   (b )     F i gu r e   5 .   T r a n s m i s s i o n   c o e ff i c i e n t   o f   L c i r c ui t   m o de l   a n d   t ha t   o f   t h e   p r o po s e r e s o n a nt   s t r uc t u r e s ,     (a r e s o na t o r s   &   3,   (b r e s o n a t o (2)       T a b l e   1 .   G e o m e t ri c a l   Pa ra m e t e r s   o f   t h e   O pt i m i z e d   P r o po s e R e s o n a n t   S t r uc t u r e s   ( i m m )   G l o b a l   v a ri a b l e s   a   b   d   x 1   x 2   x 3   y 1   z 1   z 2   z 3         2 3 . 8   12   1 9 . 7   5 . 9   2 . 2 1   4   5 . 9 9 9   6 . 5   2 . 2 1   1         Re s o n a t o n o .   x 4   x 5   x 6   x 7   x 8   y 2   y 3   y 4   y 5   y 6   y 7   l 1   l 2   1   &   3   0 . 4 5   0 . 4 9   1 . 4   4 . 5   0 . 9 8   0 . 1 3   0 . 4 5   0 . 1   0 . 4   0 . 3 8   0 . 6 6   4 . 5   7   2   0 . 4 8   2 . 6 1   4   4   0 . 5 3   0 . 2   0 . 4 8   0 . 2 3   0 . 5   0 . 0 7   1 . 2   5 . 9 3   5 . 0 8       7.   EX A M P LE  A N D   R ES U LTS   T o   v e r i fy   t h e   de s i gn   p r o c e s s ,   i n   t hi s   s e c t i o n   t h e   p r o po s e r e s o na n t   s t r uc t u r e s   w h i c h   ha v e   be e n   o pt i m i z e i n   f o r m e r   s e c t i o n ,   i s   pl a c e i n   t h e   p a r t i a l   H - pl a n e   w a ve gui de   t o   a c h i e v e   b a n p a s s   w a v e gui de   f i l t e w i t h   a s s um e s pe c i f i c a t i o n s .   T h e   l e n gt i nt e r v a l   b e t w e e n   re s o n a t o r s   i s   e qua l   t o   λ g / = 19. 4   m m .   F i g u r e   s h o w s   t r a n s m i s s i o n   c o e ff i c i e n t   of   t h e   f i na l   P a r t i a l   H - pl a n e   w a ve gui de   b a n pa s s   f i l t e r,   us i n t h e   o b t a i n e d   r e s o n a nt   s t r uc t u r e s .   A l s o   t h e   t r a n s f e r   c o e ff i c i e n t   o f   t h e   de s i re f i l t e r   h a s   b e e n   s h o w n   i n   t h e   f i gur e .   It   c a n   b e   de duc e t h a t   t h e r e   i s   a   r e l a t i v e l y   goo d   a gr e e m e n t   b e t w e e n   t he   t r a n s m i s s i o n   c o e ff i c i e n t s   o t h e   pr o po s e f i l t e r   c o m pa r e t o   t ha t   o f   de s i r e o n e .   A   s l i g ht   f r e que n c y   s h i f t   t o   hi g h e r   f r e que n c i e s   c a n   b e   o bs e r v e t h a t   m a y   be   due   t o   d e t un i n o e a c h   r e s o n a t o r   a t   t h e   c e n t e r   f r e que n c y .   H e r e ,   t h e   c o upl i n e f fe c t   be t w e e n   r e s o n a t o r s   i s   w e a k,   s o   i t   ha s   n o t   b e e n   c o n s i de r e i n   t h e   de s i g n   p r o c e s s ,   b ut   i n   t h e   c a s e   i n   w h i c h   t h e   c o upl i n e f fe c t   i s   do m i n a nt ,   t h e   o pt i m i z a t i o n   p r o c e s s   s h o ul b e   pe r f o r m e d   a ga i n   f o r   t h e   w h o l e   s t r uc t u r e   i t h e   f r e que n c y   r a nge   t o   t a ke   i a c c o un t   t h e   s t r o n g   c o upl i n g   e ff e c t .         F i gu r e   6 .   T r a n s m i s s i o n   c o e f f i c i e n t   o f   t h e pa rt i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   b a nd  p a s s   f i l t e us i n g   t h e   p r o po s e r e s o n a t o r s   a n d   t ha t   o f   t h e   de s i r e o n e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE   V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r u a r y   201 7   266     270   270   8.   C O N C LU S I ON   In  t hi s   pa pe a   n o v e l   r e s o na n t   s t r uc t u r e   ha s   b e e n   p r o po s e d.   T h e   o b t a i n e r e s o n a t o r s   h a v e   b e e n   l o c a t e i n   t h e   pa rt i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   t o   i n t r o duc e   pa r t i a l   H - pl a n e   b a n pa s s   w a v e gui de   f i l t e r.     G e o m e t r i c a l   pa ra m e t e r s   o t h e   pr o po s e r e s o n a t o r s   ha v e   b e e n   o b t a i n e us i ng  o pt i m i z a t i o n   by   H F S S   s of t w a r e .   T o t a l   l e n gt h   o f   t h e   de s i gn e f i l t e r   i s   38. 8   m m   (2× 19. m m ),   w h i l e t h e   l e n gt h   o f   pa r t i a l   H - pl a n e   f i l t e r s   w i t ha l f   w a v e l e n gt o r   q ua rt e w a v e l e n gt h   r e s o n a t o r s   i s   1 44. 11  m m   i n   t h e   b e s t c a s e   [13].   T h e   p r o po s e r e s o n a t o r   s t ruc t u r e ,   h a s   c o n s i de ra b l y   r e duc e ov e r a l l l o n g i t u di na l l y   l e n g t h   o t h e   f i l t e r,   w h i l e   i t s   c r o s s   s e c t i o n   i s   t h e   s a m e   a s   c o n ve n t i o n a l   pa rt i a l   H - pl a n e   w a v e gui de   f i l t e r   w hi c h   i s   o n e   qua rt e r   o f   t h e   c r o s s   s e c t i o n   of   t h e   c o n v e n t i o n a l   w a v e gui de   f i l t e r .   T h e   s i m ul a t e ha s   b e e n   pe r f o r m e t o   v e r i f y   t h e   de s i g p r o c e s s .       R EF ER EN C ES   [ 1]   R a hi m i a n ,   A r da v a n.   " M o de l i ng   a nd  P e r f o r m a nc e   o f   M i c r o w a v e   a n M i l l i m e t e r - W a v e   L a y e r e W a v e g ui de   F i l t e r s " .   I ndo ne s i an   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng   and   C om p ut e r   Sc i e nc e .   11 . 7   ( 2 013 ) :   3523 - 3533 .   [ 2]   Z ha ng ,   P i ng j ua n ,   a nd  M i n qua L i .   " A   N o v e l   C o m pa c t   M i c r o s t r i L o w pa s s   F i l t e r   w i t S ha r T r a ns i t i o a nd   I m pr o v e S t o pba nd" .   I ndo ne s i a J our na l   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   and  C om pu t e r   S c i e nc e .   13 . 1   ( 2015 ) :   85 - 90.   [ 3]   M a t t h a e i   G L ,   Y o ung   L ,   J o ne s   E M .   M i c r ow av e   f i l t e r s ,   i m pe danc e - m at c h i ng  ne t w or k s ,   a nd  c o upl i ng  s t r uc t u r e s A r t e c ho us e ;   1980 .   [ 4]   P o z a r   D M .   M i c r o w a v e   e ng i ne e r i ng .   J o hn  W i l e y   &   S o ns ;   20 09  S e p   1.   [ 5]   C o l l i n e   R E .   F o unda t i o f o r   M i c r o w a v e   E ng i ne e r i ng .   M c G r a w   H i l l ,   N e w   Y o r k.   1 992 .   [ 6]   L e vy   R ,   S n y de r   R V ,   M a t t ha e i   G .   D e s i g o f   m i c r o w a v e   f i l t e r s .   I E E E   T r an s ac t i on s   on  M i c r ow av e   T he or y   and  t e c hni que s .   20 02   M a r ;   50( 3) :   783 - 93 .   [ 7]   K ha l a j - A m i r ho s s e i n i   M .   M i c r ow av e   f i l t e r s   u s i ng  w av e gui de s   f i l l e by   m u l t i - l ay e r   d i e l e c t r i c .   P r o g r e s s   I n   E l e c t r o m a g ne t i c s   R e s e a r c h .   2 006;   66:   105 - 10 .   [ 8]   G ho r ba ni ne j a d   H ,   K ha l a j - A m i r ho s s e i ni   M .   C o m pa c t   ba n dpa s s   f i l t e r s   ut i l i z i ng   d i e l e c t r i c   f i l l e w a v e g ui de s .   P r ogr e s s   I n   E l e c t r om a gne t i c s   R e s e ar c h   B .   2008;   7:   105 - 15.   [ 9]   P i l o ni   M ,   R a v e n e l l i   R ,   G ug l i e l m i   M .   R e s on an t   ape r t u r e   f i l t e r s   i r e c t an gul ar   w av e gui de .   I n   M i c r o w a v e   S y m po s i um   D i g e s t ,   19 99  I E E E   M T T - S   I nt e r na t i o na l .   199 J un   13   ( V o l .   3 ,   pp .   911 - 914 ) .   I E E E .   [ 10]   C a pur s o   M ,   P i l o ni   M ,   G ug l i e l m i   M .   R e s on an t   ape r t u r e   f i l t e r s :   I m pr ov e ou t - of - band  r e j e c t i on  and  s i z e   r e duc t i o n In   M i c r o w a v e   C o nf e r e nc e ,   20 01.   3 1s t   E u r o pe a n .   200 S e p   24   ( pp .   1 - 4) .   I E E E .   [ 11]   P o s t oy a l ko   V ,   B udi m i r   D S .   D e s i g o f   w a v e g ui de   E - pl a ne   f i l t e r s   w i t a l l - m e t a l   i n s e r t s   by   e qua l   r i p pl e   o pt i m i z a t i o n.   I E E E   t r ans ac t i o ns   on   m i c r ow av e   t he or y   an t e c hn i que s .   1 994   F e b;   42( 2 ) :   217 - 22.   [ 12]   K o z a k o w s ki   P ,   M r o z o w s ki   M .   G r a d i e nt - ba s e d   o pt i m i z a t i o o f   f i l t e r s   us i ng   F D T D   s o f t w a r e .   I E E E   m i c r ow av e   and   w i r e l e s s   c om pone nt s   l e t t e r s .   20 02;   1 2( 1 0) :   389 - 91 .   [ 13]   K i m   D . W . ,   K i m   D . J . ,   L e e   J . H .   C o m pa c t   P a r t i a l   H - P l a ne   F i l t e r s .   I E E E   T r ans .   O M i c r ow .   T he o r y   T e c h.   2006  N ov ;   54( 1 1) :   3923 - 30 .         B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S     E .   M .   V a r i an i   r e c e i v e B . S c .   de g r e e   i E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   f r o m   I s f a ha U ni v e r s i t y   o f   T e c hno l o gy   ( I U T ) ,   I s f a ha n,   I r a i 2012  a nd  i s   c u r r e nt l y   w o r ki n g   t o w a r t h e   M . S .   de g r e e   i n   F i e l ds   a nd  W a v e   C o m m uni c a t i o E ng i ne e r i ng   a t   U n i v e r s i t y   o f   G ui l a n .   S he   ha s   w o r k e a s   a   R& D   e ng i ne e r   i M e ha d   S a na t ,   K a r a j ,   I r a s i nc e   201 3.         H .   G h o r b an i n e j ad   r e c e i v e B .   S c .   de g r e e   f r o m   U n i v e r s i t y   o f   G ui l a n   i 2003   a nd  M .   S c .   a n P h .   D .   de g r e e s   f r o m   I r a U ni v e r s i t y   o f   S c i e nc e   a nd  T e c hno l o gy   ( I U S T )   i 2005   a n 20 10   r e s pe c t i v e l y ,   a l l   i F i e l ds   a n W a v e   C o m m uni c a t i o E ng i n e e r i ng .   H e   i s   c ur r e nt l y   a s s i s t a n t   pr o f e s s o r   a t   D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   o f   U ni v e r s i t y   of   G ui l a n .   H i s   s c i e nt i f i c   f i e l d s   o f   i nt e r e s t   a r e   e l e c t r o m a g ne t i c   pr o b l e m s   i nc l u di ng   m i c r o w a v e   f i l t e r   de s i g n,   c o m pa c t   m i c r o w a v e   de v i c e s   a nd   G r e e n s   f unc t i o o f   m i c r o w a v e   s t r uc t ur e s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.