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.   9 , No .   5 Octo ber   201 9 , pp.  3542 ~ 35 49   IS S N:  20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v 9 i 5 . pp3542 - 35 49           3542       Journ al h om e page http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Frequen cy re co n figurabl e antenn as  f or co gnitiv e r adio  appli ca ti ons: a re view         Ro s  Marie   C .   Cleetus G . Jose mi n Ba l a   Depa rtment  o E le c troni cs  Co m m unic at ion  En gine er ing, Kar un y a   Insti tut e   of   Technol og y   and   Sc ie nc es ,   Ind ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Ju l   25 , 2 01 8   Re vised  A pr   4 ,  201 9   Accepte Apr   1 4 , 201 9       W ire le ss   comm u nic a ti on  s y st ems   under go  tre m endous  growth  the se  da y and   devi c es  able  to  o per ate  in   a   num ber   of  fr eque n c y   bands   are   highly   demande d.   Rec onfigur at ion  in  ant enn ch aract er isti cs   tri gge r ed   th e   evol ut ion   of   antenna s   tha t   can   work   in   m ult ipl e   fr equenc y ,   patter n   o r   p o l a r i z a t i o n   envi ronm ent .   Th e   fre quency   re con figura bl e   an te nn as   thus   emerge d   are   we ll   sui te d   in   Cognit ive   Radi os   which   t ake   par in  th e   eff ective   u ti l izati on  of  unuse bands  of  fre quencie b y   cont inuousl y   in t era c ti ng  with   t he  RF   envi ron m ent .   Thus,   Cognit ive  Radi o enha nc e   the   utilizati on   of  fre qu ency   spe ct rum   a nd  esta b li s h   rel i abl e   com m unic a ti on.   The  m ost  recent   r ese ar ch  works   ca rr ied  out  in  the  are na   of  Freq uency   Re conf i gura ble   Ant en nas  for  Cogni ti ve  R adi o   appl i ca t ions  are  rev i ewe and   summ ed  up  in   thi pap er  to  pre sent  the  at tri bu te and  c at egor iz a ti on .   Four  te chn ique adopt ed  to  atta i fre quen c y   rec onfigur at ion   are   ext ensiv ely   c om par ed  in  thi pape to  find   the  adva n ta ges   and  constr ai nts  o each  m et hodo l og y .   Th appl i cations  of  the   wor ks  rev ie we d   her ar not  on l y   l imite to  Co gnit ive  rad ios,   b ut  extende to   a   num ber   of   wire le ss   comm u nic a ti on  serv ices l ik e, WLAN ,   W iMAX ,   et c .   Ke yw or d s :   Ba ndwidt h   Cognit ive  r adi o   Mi cro strip   p at c a nten na   Re config ur a bl a nten na   Ultrawi deb a nd   a nten na   Copyright   ©   201 9   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 :   Ros Marie C .   Cl eet us   Dep a rtm ent o f El ect ro nics  & C omm un ic at io E ngineeri ng,    Karu nya   I ns ti tute   of   Tec hn olo gy   a nd   Scie nc es,   Karu nya   Na gar,   Coim bator e,   641114,   T a m i l n a d u ,   India.   Em a il : ro s_bin a@ya hoo.i n       1.   INTROD U CTION     Tel ecom m un icati on t he  day - by - day  gro wing  se gm ent  of   c omm un ic at ion   industry  is  fu ll dep e ndan t   on   Ra di wa ve and   Ra di Fre qu e ncy  sp ect r um   (RF  Sp ect ru m coo r din at e by  certai re gu la ti ons  de fin ed  by   the  In te rn at io na Tel ecom m u nicat ion   Un i on  ( ITU).  T he  ITU   has  div id ed  RF  spe ct rum   to  nu m ber   of   fr e qu e ncy  ba nds  a nd   has  al lo tt ed  the  ba nds  to  va rio us   wi re le ss  serv ic es  li ke  3G,  LTE,  WL AN,  W i - Fi,  GS M ,   Bl uetoo t h,  etc.   The  recent  a dvancem ent  of  com m un ic at ion   te ch nolo gies   an the   i ncr e ased  dem and   of   ba nds  of   fr e qu e ncies  tri gg e re pa uc it in  the  avai la ble  R F   s pectru m The  reas on  to  t his  s hortfall   is  am at e ur is h   m anag em ent   po li ci es   of   spe ct ru m   al locat ion   t ha n   the   la ck   of   us a ble  fr e qu e ncies  [ 1] Acc ordin t T he   Fede ral  Com m un ic at ion Com m issi on   (FC C,  2002) m os of  the  s pe ct ru m   i no t   eff ect ively   util iz ed  [ 2].   It  cou l be  se en  that  70%  of  the  al lott ed  li censed   s pectr um   sta nd to  be  unex plo it e [3 ] He nce,  it   is  th e   necessit of  cu rr e nt  era  t hat  this  sit uatio is  to  be  a voide by  ens uri ng  ef f ic ie nt  us ag of  li censed   s pectr um   in  su c w ay  tha t unuse d fr e qu ency ba nds m us t be  detect ed  a nd share to  us ers wit hout int erf e ren ces .   In   on word,  the  so luti on  to  this  pro ble m   is  Cog niti ve   Ra dio (CR s),   w hich  ca act   as  s m art   com m un ic at ion   syst em by   le arn in f rom   and   ada pt ing   t o   the  s urrou nd i ng s .   Th Cognit ive  Ra dio   i s   structu re with   sensing  ante nn a m os tl an   ultra  wide  band  ante nn that   ste adily   scans  the  sp ect ru m   for  the   bands  le ft  un use a nd  rec onfig ur a ble  a nt enn t c omm un ic at with  tho se   un us e ba nd s   [ 4].  Th us CR est ablish   de penda ble   com m un ic at ion   schem by  eff ect ively   exp lori ng  the  unde ru ti li zed  or   unocc up ie Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Freq uen cy  rec on fi gur able  an te nnas  f or  c ogniti ve ra dio   ap plicati ons: a  re vi ew  (Ros M ari e C Cl eet us )   3543   fr e qu e ncy  ba nds  that  le ads  t ef fici ent  sp e ct ru m   us age  [ 5].  The  highe st  eff ic ie ncy  in  sp ect ru m   us age  is   prom ise by  f reque ncy  rec onfi gurab le   ant enn a s.  Su c r econfig ur a ble  anten n as  re j ec interfe ren ce   from   coex ist in sta ndar ds   or  se rv ic es  an a void  t he  us a ge  of  filt ers.   Wh e m ulti   band  syst e m are  us ed t he  c os and  volum of  the  syst em will   be  reduce wh e reas   the   ve rsati li ty   wil be  i ncr ease [ 6].  T he  fr e quenc y   reconfi gura ble  an te nnas  use in  CR are   desire to  po ssess  bette frequ e ncy  sel ect ivit y,  hig gai an isolat ion wide   tun in ra nge  a nd   c onsist ent  pa tt ern   [ 7,   8].  A the  m agn it ude  of   the  Fr e que ncy  Re co nf ig urable   anten nas  f or   Cognit ive  Ra dio  Ap plica ti ons  is  exp a nd i ng   progre ssi vely in  this  pap er,  the   la te st   dev el op m ents   occurre i th is  area  are   sur veyed  a nd  s um m arized.  He nce,  pr e sente the  rec onfi gurati on   te c hniq ues  for  fr e qu e ncy  reconfi gurab le   ante nn a in   Co gnit ive  Ra di syst e m and  the   c om par ison  of  var i ou s   te ch ni qu e in   Re su lt s and  Di scussion,  foll owed  b y t he  C oncl us i on.       2.   RECONFI GURATI ON T ECH NIQUES  FOR  FR E QUE NCY REC O NFIGU RA BL E AN TE NNA S   Four   disti nct  m et ho ds   a re  th ere  to  ac hieve  Fr e qu e ncy  Re c onfig ur at io i anten nas.   Firs m e t h o d   to  achieve  fr e qu e ncy  rec onfig urat ion   is  E l e c t r i c a l   in  w h i c h   anten nas  are  re config ur e us i ng   Ra dio   F re quency - Mi cro el ect ro m echan ic al   syst e m (RF -   MEM S)   [9 - 14 ] P I N   di odes  [ 15 - 18] or  va ract or [19 - 21] S econd   m et ho is   O pt ic al   wh e re  s uc a nten nas  use   phot ocon duc ti ve  switc he t ac hieve   rec onfi gura ti on  [ 22 - 26] .   Thir m e t h o d   is  to  prov i de  structu ral  al te rati on   to  the  a nten na  to  at ta in  re c onfig ur at i on   wh ic are  cal le p hysic al ly   rec onfig ur a ble  a nt enn as  [ 27 - 32 ] The   la st  m e t h o d   is  to  u s e ,   s m art  m a ter ia ls  for  achie ving  reconfi gurati on  [33].       2.1.   El ectric ally  re confi gu r ab le   antenn as   Ele ct rical   reconfi gurati on   is  achieve via  s witc hing  com po ne n ts  s uch   as   RF - MEM S,  P IN   diode s ,   or  va racto rs.   T hese  c om po ne nts  will   be  act ing  as  s witc hes   an dire ct in su r face  c urre nts  in  orde r   to   c hang e   the  a nten na  ra diat or  to po l ogy.  Sw it c hes  ca be  easi ly   int egr at e int t he   ante nn a   an these   ex hib it   good   isolat ion   an m ini m al  losses.  The  disa dvan ta ges  of   this  m et ho incl ude  the  non -   li ne ar  natu re  of  s witc hes,  requirem ent o f  b ia sin li nes  t c on t ro l t he  s witc hing   sta te s ,   losses   ass ocia te d,   a dd e d   c om plexity ,   et c.       2.1.1.   Reconfi gu r ab l antenn as f or  cogniti ve  r ad i os   b as e on   R F - ME MS   It  repor ts  rec onfig ur a ble  an te nn usi ng    RF  MEM switc f or   co gnit iv rad io  a pp li ca ti on in  [ 9 ].   It  descr i bes  r econfig ur a ble  m on opole  U W antenn with  sin gle  notc he d   featu re  achi eved   by  an  octagonal   sh a pe  patc an RF  MEM s witc h.   T he  no t ched   ba nd   c ould  be  obta ined  by  et chin the  m eand ere slot   in  th e   patch.  A nd  the   eff ect   of  the   s lot  is  m ini m ized   by  an   RF  MEM switc in  the   cente of   t he  m eand e red  slot .   The  desi gn   of  the  antenn and   the  sim ul at ed  return  lo ss  are  sh ow in  Figu re  1.  If   the  switc is  in   the  O N - sta te t he  a nten na  ope rates  as  a U WB  a nten na  w orkin i th f reque ncy  ra ng 3.2   G Hz   to   12   GH z .   I f   t he   s witc h   is   in   the   OFF - sta t e,   a   si ng le   notc ca n be  fou nd f r om   3. 3 G Hz t 4.1   G Hz..         (a)                  (b)     Figure  1. (a T he desig n of t he  an te nna,  (b)  Si m ulate retu rn loss a t dif fere nt s witc hing s ta te s       Anothe MEM rec onfi gurabl com bin ed  ci rcu la r   a nd  rect angular   s hap e slott ed   m ic ro strip  patc anten na  f or  co gn it ive  rad i a pp li cat io ns   is   pr esente d     [ 10 ].   It   is   design e d   to   operate   withi n   2   to   G Hz.   MEM S   switc hes   a re   use d   for   fast   s witc hing   an d   bette r   ada ptati on.  The  s witc hing  operati on   is  acco m plished   usi ng   Partic le   swa r m   op tim iz a ti on   a nd  natu re  i ns pi red  opti m i zat ion   te c hn i ques.   Slots   are   inc orporated   into  t he   anten na  to  e nhance the  r et urn  loss  i n order  to red uce t he  m is m at ch  betwe en  tra ns m issi on  li ne  a nd   a nte nn a .   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.  9 , N o.   5 Oct ober   201 9   :   3 5 4 2   -   3 5 4 9   3544   2.1.2.   Reconfi gu r ab l antenn as f or  cogniti ve  r ad i os   b as e on  P I d i od es   m eand ered   r econfig ur a ble  F - s hap e a nten na   is  prese nted   in  [1 5 ] It  is  el em ent,  m u lt iple  inp ut   m ul ti ple  ou tput   (MIMO)   ante nn a   syst em   that   wo r ks   in   dua l   m od e.   Fr eq ue ncy   agili ty   is   ob ta ine us in PIN   diodes  w he rea fr e qu e ncy  tu ning  is  acq uir ed  by   var act or   diodes.   To   re du ce   t he   mu tual   coupling   be tween   diff e re nt  MIM el em ents,  an  is olati on   e nhancem ent  te chn i qu e   is   intr oduce d.   T o   el i m inate   the  m utu al   couplin bet w een  horiz on ta l   anten na  el em ents,  de fected  gro und  slots  a re  ap plied  w he reas  to  im pr ove  the  isolat ion   betw een  ve rtic al   an te nn el em ents,  sta ircase  ty pe   gro und  plane  structu re  is  em plo ye d.  T wo   m od es  of  operati ons  a ccordin t o   the   switc hi ng  stat es  of  P IN  di odes  is  obta ine d.  Th e first  m od e w he the   PIN   diod e   switc hes  are  i OFF  sta te   a nd v aract or  di od e are   re ver se  b ia sed,  the f r eq ue ncy b an ds   c overe a re foun to  b e   1170  an 2420   MHz  with  al m os 10 MH bandw i dth   in   bo th  th ba nds.  The  pr oto ty pe  of  the  ante nn a nd   t he  si m ulate and   m easur ed  ref le ct io coeffic ie nts  of   th first   m od are   sh own  in  Fig ur 2 In   the  s eco nd   m od e,  wh e th switc hes  a re  ON,  an r eve r se  bias  ap plied   to  va ractor   di od is  var ie in  bet ween   V   and   V,   a nd   res on a ti ng   f reque ncies  are  f ound  to  be  var ie betwee 74 and   1030  MH z,  an 24 00   MHz .   The ba ndwidt hs f or  t hese t wo  bands  are 6 0 M Hz  a nd 12 0 M Hz.           (a)                                   (b)     Figure  2 .  ( a F abr ic at ed  Mo de l , (b)   Re flect ion coe ff ic ie nts at first   m od of  op e rati on       Anothe m ic ro strip  ci rcu la m on opole  antenn with  reco nfi gura ble  10 - dB  im ped anc bandw i dth  for  co gn it ive  r adios  is  re ported  in  [ 1 6 ] It  is  f ed  by  m ic ro strip  li ne  integr at ed  with  bandp a ss  filt er  bas ed  on   three - li ne  co up le res on at or.  The  rec onfi gurati on  of   th filt er  al lows   the  antenn t operate  at   ei ther  in   wide band o in  n a rrowba nd by  a PIN dio de.  Tu ning is  done  f r om  3 .9 to  4.82 G Hz fo t he  n a rrowba nd.      2.1.3.   Reconfi gu r ab l antenn as f or  cogniti ve  r ad i os  b as e on   va ractors   f reque n cy   re config ur a ble  a well   as  com pact  filt enn wit kee out  of   band  re j ect io in  sensi ng   and   c omm un ic at ing   sta te s   f or   c ogniti ve   r adio   a pp li cat ion s   is   re porte d   i n   [ 19 ] T o   switc the  filt enn a   betwee se ns in a nd   c omm un ic at ing   sta te s,  e m plo ye PIN  di ode  in  t he  desig n.   I the  com m un ic at ing   sta te ,   two  va racto rs  are  introd uce in  the  sh ap ed  res on at or   f or   the  f re qu e nc sh ifti ng   f rom   3. 05   GH t 4.3 GH z The  filt enn e xhibit s   ex cl us ive  out  of  band  re j ect io natu re  at   sensi ng   sta ge.   T he  op e rati on  is  sw it ched   betwee tw sta te s:  wideb an an na rro band.   It  is  done  by  switc hi ng   the  PIN  to   OF an ON  sta te s   resp ect ively Wh e the  filt enn is  in  narr ow   band  sta te ,   the  op e rati on al   fr eq ue ncies  can  be  co ntin uous ly   sh ifte by  tun i ng   t he  bias  vo lt age  giv e to   the  var act or s .   The  Ge om et r of   the  f requ ency  recon fig urable   filt enn a nd   t he   si m ulate an m easur ed  par am et er  resul ts  wh e the  fil te nn is  in  wide   band  a re  sho wn   i Figure  3 .   T he   m easur ed   re su l ts  show   that   w hen  the   filt en na   is  w orki ng  i wide   ba nd  st at e,  the  ba ndw idth  is   2.63  G Hz   ( fro m   2. 35  G Hz  t 4.9 GHz)  a nd  wh e the  filt enn a   is  in   narr ow  ba nd  sta te ,   the  ba nd width  is  1.3 4   GH (fro m   3.05   G Hz  to  4.39   G Hz) . A no t her   recon fig urable,  com pact  el em ent  m ulti ple  input  m ul ti ple   ou t pu ante nna   with  pen ta gonal  slot  prese nted  in    [ 20 ] This  anten na   is   capa ble   of   operati ng   in   t he   band   3.230   GHz   to   3.880   GH z Re config ur a bili ty   is  at ta ined  us ing   var act or   dio de by  the  ca pacit ance    va r yi ng     of   pen ta gonal sl ot an te nna.  T his  desig is  best s uited  for W iM AX b a nds a nd  cogniti ve radi o ap plica ti on s.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Freq uen cy  rec on fi gur able  an te nnas  f or  c ogniti ve ra dio   ap plicati ons: a  re vi ew  (Ros M ari e C Cl eet us )   3545     (a)               (b)     Figure  3 .   (a )   G eom et ry o the   filt enn a   (b)   Si m ula te an m easur e d S  par a m et er r esults  w hen the  filt enna is i wide ba nd stat       2.2.   Opt ic ally  rec onfigu ra ble a nte nna s   It  repor ts  a opti cal ly   reco nf i gura ble  anten na   for  co gn it ive   rad io  a ppli cat i on i [ 2 2 ] T hi desig is   com po sed  of  an  ultrawi de ba nd   un it   to  sense  the  fr e que ncy  sp ect r um  from   2. GH z   to  GH z,  a nd   a   reconfi gura ble  un it   wh ic is  a ble  to  s witc be tween  t he  fr e qu e ncies  3.9  G Hz  a nd  6.2   G Hz.   Re c onfig urabil it cou l be  obta ined   usi ng  op ti cal   swit ches nam el Si.  Figure  s hows   the   op ti cal ly   switc hed  tra ns m issio li ne  that  is  fab ricat ed  us i ng   T a c o n i c   su bs trat e   an the  prot otyp of   the  ante nna rectan gula blo c of  Si  is  us e to  va ry  the  le ngth  of  the  gro und  pla ne  of  t he   anten na.  The   dark  a nd  act i ve   sta te s   of   the   r econfig ur a ble   un it   are   con t ro ll ed   us in g   880   nm   infr a red  em i tt ing   di od e s.  For  dark   an act ive   sta te s,  the  operati ng  f reque ncy  of  the  reconfi gura ble  anten na  li es  within  the  ba nd   of  op e rati on  of   t he   ultrawi deb a nd   se ns in g   un it ,   he nce   pro vid e s   the   functi onal it y   of   c ogniti ve   r adio.   Th e   gain   of   the   rec onfi gura ble  ante nna  is  hi gh e for   da rk  sta te   tha for   act ive  sta te   as  i the   act ive   sta te ,   there   is   po w er   loss   in   t he   re config ur a ble   a nten na   du t the  increa se  of  losses   of   Si  s witc h.   Anothe op t ic a ll reco nfi gura ble  notc he ultrawi deb a nd  a nt enn f or   c ogni ti ve  rad i syst e m is  pr ese nted  [2 3 ] .   fo l ded   sl ot  is  inserted  on   sh a ped   ultrawi deb a nd  an te nn a.  T he  vari ou set up   po si ti ons   and  the  ‘ON’  or   OF F ’  c ombinati on  of   ph oto c onduct ive  switc hes  m ake   the  ante nna  to   achieve   the  re j ect ion  char act e risti cs.  This   str uctu re   is   op e rated   in   a   wide   band   with   switc hab le   ba nd   re j ect ion   in   wireless   loca l   area   netw ork   ( WL AN)   2.4   G Hz   ( 2.2 2.9   G Hz),  world wide   inte roper a bili ty   for   m ic ro wa ve   ac cess   ( WiM A X)   (3.2 4.7  GH z ),   WL AN 5 G Hz (4 . 8 6.6 G Hz) an the  I T U 8  G Hz (7 .5 8.7 G Hz).         (a)                          ( b)     Figure  4 .   (a )   O ptica ll y   switc hed   m ic ro strip   tr ansm issi on   li ne   (b)   P ro t otype  of the  opti cal ly sw it che c ogni ti ve  rad i syst em     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.  9 , N o.   5 Oct ober   201 9   :   3 5 4 2   -   3 5 4 9   3546   2.3.   Phy sic ally  rec on fi gu r ab le   antenn as   Ph ysi cal ly   Reco nfi gura ble  a nten nas  f or   C ogniti ve  Ra di os   co ns ist     of  sensing  an te nn a nd   a   fr e qu e ncy  reconfi gurab le   ant enn a T he  sen sing  ante nn a   will   be  a ultr wide ba nd  a nt enn a,   that  sc a ns   t he  fr e qu e ncy  sp e c trum   to  discover  unuse ba nds  wh e reas   the   r econfig ur a ble   anten na   is   t un e d   to   com m un ic at e   in   these   bands .   In   ph ysi cal ly   reco nfi gura ble   an te nn as ,   a   r otati on al   m otion   of   the   rad ia ti ng   patch   is  need e f or   the   work i ng.   An   a nten na  sy stem   is  pr esen te for  co gnit ive  ra dio   a pp li cat ion w he re  reconfi gura ble  anten na  is  com po sed  of  f ive  patc hes  a nd   the   opera ble   range   va ries   from   2. 3   GHz   to   10 . 6   G Hz  [ 27 ].   Each   patch  i s   op e rated  at   dif f eren fr e qu e nci es  ba nds.  T he  r otati on   is  re gu l at ed  by   a   ste pp ing   m oto r   plac ed   at   the   bac k   of   the   anten na.   This  anten na  is  ca pa ble  of  sca nn i ng  the  s pectr um   fr om   1. G Hz  to  10. GHz.  The   str uctu r e   of   the   anten na   an t he  r et urn  loss  of  the  re co nf i gur able ante nn a  at  d if fer e nt s hapes o btaine d by ro ta ti ng the  p at ch  a re   dep ic te in   Fig ur e   5 .   T he  ba nds  c overe by sh a pes  1, 2,3,4 an are    2 . 3 -   4.5 G Hz , 3 . 8 -   GH z , 4 . 8 -   7. GH z ,   6.3 - 8.2 GHz an d 8 - 10.6   GH z  r especti vely . A no t her  an te nna  d esi gn  c onsist s o an  ultra wi deb a nd an te nn a and  a   fr e qu e ncy  rec onfi gurab le   a ntenn us e f or   cogniti ve  ra di os   is  re ported   in  [ 28 ] .   In   this   case,   the   r otati on a l   m ot ion   of m ot or is co ntr olled  b y L ABV IE W  on a  c om pu te r  conn ect e d   to   t he   m oto r   thr ou gh   its   par al le l   port.           (a)   (b)     Figure  5 .   (a )   T he An te nn a  Str uctu re   ( b)   Re t urn  Loss  plo of  the Rec onfi gur able A nten na         2.4.   Reconfi gu r ab l antenn as b ase on sm ar t materi als   com pact  reco nfi gura ble  we arab le   ante nn a   i m ple m ented  on   fa br ic   s ubstrat is  pr esen te [ 33 ] I t   can  op e rate  on  ba nd s s uc a IS M,   W i - Fi  and  W i - Ma i ultrawi deb a nd  f re qu e ncy  ra ng e   Alon with,  this   anten na  pr ov i de rad ia ti on  pa tt ern   rec onfig urat ion.  To  c ons truct  the  m et al   par of  a nten na the  m at erial us e d   for  the   substrat are  c otto a nd  le at he r,   c ombine with  f ab ric  co pper  or  c onduct ing  th re ad  em br oi der y.     Five   prototypes   are   co ns ide re in   this  case   as   An te nn a   to   An te nn a   5.   Th s ubstrat e   an c onduct ive  path   of   An te nn a   to  An te nn a   are  Cott on   De nim   r =1.2 a nd   C onduct ive  Se w ing   T hread C otton  Ca li co  r =1.2 )   and  Co nductiv Sewi ng   Th re ad,   C otton  De nim   and   Co pper  Fa br ic C otton   Ca li co   an Coppe Fa br i an Leat her   r = 2.3)   a nd   Co p per  Fabr ic   res pect ively The  prot otype   of  the  anten na  on  le at her   a nd   t he  m easure return  loss  of   anten nas  at   ultrawi deb a nd  co nf i gurati on   is  dep ic te in  Fi gure  6 Stu bs   of   diff ere nt  le ng t hs   are  respo ns ible  f or  reconfigu rati on  in  this  anten na  an w hen   a ll   th switc hes  are  OF F the  a nten na  is  well   su it ed  for  c ogniti ve r adio wit h o perable ba nd  t o 8 GHz .           Figure  6 .   (a )   P r oto ty pe o the   anten na on l eat her   (b)   Me as ured  return l os of a nten nas   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Freq uen cy  rec on fi gur able  an te nnas  f or  c ogniti ve ra dio   ap plicati ons: a  re vi ew  (Ros M ari e C Cl eet us )   3547   3.   RESU LT S  AND DI SCUS S ION   The  Re co nfi gu rati on   te c hn i ques  re viewe so   fa r,   Ele ct ri cal Op ti cal P hysic al   and   S m art  m at eria l   us a ge  to  ac hieve  F reque ncy  Re config ur at i on   for  Co gnit ive  Ra dio ca be  c om par e acco r ding  to  thei r   perform ance  in  te rm of   switc hing  s pe ed,   isolat io n,  power   re quirem ents,  losses,  reli abili ty et c.   The  a dvanta ge s and  disad va nt ages  of  t hese t echn i qu e s ar e   consolidat e a nd su m m arized b el ow.     Ele ct rical   reconfi gurati on  ha s   bee f ound    a   the    m os   prom inent  m et h odology  f or  ac hieving  t he  fr e qu e ncy  rec onfi gurati on.  RF  MEM switc hes  are  m or reli able  and   are  best  su it ed   fo work i ng   in   the   m illim e te r   w a v e   and   m ic ro wav e   range   f reque ncies   suc as   phase   sh ifte rs s of t w are  def i ned  r adio,  reconfi gura ble  anten nas,   tu na ble  ba nd   pas filt ers,   res onat or s,  et c.  [ 9 - 10 ] MEM switc hes  pr ov i de  fast   switc hing  oper at ion ,   li near it y,  isolat ion bette ada ptati on   a nd   lo wer   si gn a distor ti on   [ 11 - 1 2 ] The  inse r ti on  loss  is   ver l ow  of  the   ord er  0.1 dB  a nd  Qu al it fact or   is   ve ry  hi g up  to  fr e qu encies  of   120  G Hz.   The  s witc hi ng loss  is ver le s s,  a nd  they   ca be  c ontr olled u sin 10  to   12 resist ive  li nes.  The   bias   ne twor k   of  RF  MEM S   switc he will   not  degra de  anten na  rad ia ti on  patte rn  but   powe r   ha nd li ng   capa bili ti es   of   RF   MEM S   switc he s   are   le ss   [1 3 ].   A dv e rsely , hig h vo lt age  is  ne eded f or act iva ti on   of RF - ME MS switc he s [14 ] .   PI di od es  ca be   us e f or   switc hing  between   ba nds  w hile  var act or   diodes  ca be   util iz ed  f or   sm oo th v ariat ion   of  t he  res on at ing  freq ue ncies.   T he   fine   tu ning of th varac tor  is m or e noti ceable  in  the  low e r   fr e qu e ncy  ba nds  [1 5 ,   1 7 ] T he  respo ns es  of  PIN  diod es   an var act or s   are  faster   an a re  of  the  orde of   nanosec onds.  These  switc he m ake   the  rec onfig ur a ble  an te nn as  m or scal able.  These  s witc hes  can  be   easi ly  inco rpor at e in  the  anten na  structu re.  But  these  are  nonli near   in  nat ur e Fo r   PIN   diod es   the   i ns ert ion   lo ss   is   0.4   dB   to   0.7 d B   [ 18 ].   H i gh  volt age is  nee de by  va racto rs   for  act ivati on  [ 21 ].     Ele ct ronic  s witc hes  nee bia sed  vo lt ag li ne to  act ivate   t hem wh ic wi ll   distor the  ra diati on of  the  ante nn a   i m os of   t he  de sign s A ddit ion al ly m echan ic al   switc hes  are  com plica ted   to  m anu fact ur a nd   are  li kely   to  be   h e a v y ,   restrict ing   fle xib il it of   de sig n.   Wh e reas  op ti c al   switc hes  off er  im m un ity  fr om   su ch   el ect ro m agn et ic   interfe re nces   as  the  is olati on  is  quit high  i betwee the  con t ro ll in a nd  rad ia ti ng   sig na ls   of   the   ante nn a .   Also,   they   are   of   li ghtwei gh t,   ha vi ng   hi gh  sw i tc hin s peed  an ca be   easi ly   fabrica te [ 2 2,   2 4 - 2 5 ].   Lase r   dio des   can   dir ect ly   be   integr at ed   into   t he   a nten na   str uctu r e.   He nce,   opti cal   fiber  cables  do  not  need   directi ng   li gh to  the  phot ocon du ct i ve   switc hes T hus,  the   c om ple xity   of   the   syst e m   is   reduce d   an d   th ese   antennas   c an   be   easi ly   integrate d   in   the   up c om ing   wire le ss   hand held  dev ic es N bias  li nes   are  need e i t his case  f or  t he  acti vation o s witc hes  as  in  t he  cases  of RF   MEM S and PI N dio des     [ 26 ].   In   P hysic al ly   reco nfi gura ble  anten nas,   bias  li nes,   la ser  diodes  or  opti cal   fiber are  not  ne eded   for  the   act ivati on   of  switc hes.   T he  const raints  of  this  te chn iq ue   are  cost,  siz e,  power   s ourc requirem ents,   e tc .   The   desi gn i ng   is   com plicated   as   it   inv olv es   i ncor porati on  of  rec onfig uri ng   el e m ent  into  the  a nten na  str uc ture.  These  desi gn s   pro vid e sl ow e r  r es pons es  co m par i ng to othe r s   [ 27 -   32 ].   The  i dea  of   we arab le   de vices  evo l ved  with   the  hasty   gro wt in   the  us a ge  of   com m un ic at ion   de vices.   And  it   ca be   reali zed  us in recon fig ur at io te ch nique  w it sm art  m a ter ia ls.  I the  a nt enn is  em bed de d,   li gh twei ght,  c om pact,  and   wear a ble,  it   can  be  par of   daily   cl oth in and   will   be  su f fici ent  f or   on   body   wireless  c omm un ic at io n.   T he  a ppli cat ions  li in  t he  a r eas  of  na vig at ion ,   m ob il com pu ti ng ,   heal th  care ,   trackin g, pu blic safet y, a nd m il it ary   [3 3].       4.   CONCL US I O N     Cognit ive  Ra di os   ha ve  been   consi der e as  t he  em erg ing   te chnolo gy  w hic can   fill   the  gaps  in  th e   eff ic ie nt  us a ge   of  RF  sp ect r um The  C ogniti ve  ra dios  a re  f ound  t f ollow  an   al go rithm   of   sens ing   of  sp ect r um ’  to  find   t he  un us e fr e qu e ncy  ba nds  in  t he  ra ng e   o se ns i ng   a nt enn a decidi ng  on  s pectr um ’  to  fin the  apt  band  f or   c omm un ic at ion   a nd   ‘c on t ro ll in of  s witc hes  or   m et hods ’  t tu ne  res on a nt  f re qu e nc ie of   Fr e qu e ncy  Re config ur a ble  An te nn a s.  Fr e qu e ncy  Re co nf i gurab le   A nt enn as the  m ajo c on sti tuent  of   Cognit i ve  Ra di os   has  bee s urvey ed  detai le d   on  basis  of   diff e ren rec onfi gura ti on   te c hn i qu e s   in  this   pap e r.   The  fou te ch niques  t ac hi eve  recon fig urat ion   ca be  e nlist ed   as   el ec tric al ,   opti cal ,   ph ysi cal ,   a nd   sm art   m at erial   based num ber   of  ante nn a de s ign e wi t ea ch  of  the se  te chn i qu e are  s tud ie to  perf or m   a   com par at ive  stud on  basis  of  di ff e ren pa r a m et ers  su c a switc hi ng  spe ed,   is olati on,  powe re quire m ents,  losses,  reli abili ty et c.  The  adv anta ges  an di sadv a ntages  of  the  te chn iq ue are  detai le in  thi pap e in  orde r   to  deci de  the   best  m et ho a ccordin t th co ns trai nts   of  the  a nte nn a   desi gner in  t he   fiel of  Aca dem ic s   and I ndus t ry.       ACKN OWLE DGE MENTS     The  aut hors  w ou l li ke  to  th ank   t he  De par t m ent  of   Ele ct r on ic a nd   C omm un ic at ion   En gin ee rin of  Sahrdaya  C ollege  of  E ng i nee rin &   T e c h n o l o g y ,   Ko dak a r a,  K erala,   I nd i f or  the   hel and  s upport  e xt end e for  ca rr yi ng  out t his   w ork.   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.  9 , N o.   5 Oct ober   201 9   :   3 5 4 2   -   3 5 4 9   3548   REFERE NCE S     [1]   Q.  Zha o   and   B.   M.  Sadl er,  Sur ve y   of  D y n amic  Spec trum  Acc ess,   in  I EEE  Signal  Proc e ss ing  Magazine vol /i ss ue:   24 ( 3 ) ,   pp.   79 - 89 ,   Ma y   2007.   [2]   Feder al   Com m unic a ti ons  Com mi ss ion ,   Report   of  the   spe c trum  eff iciency   work i ng  group ,   FCC  spec trum  poli c y   task  forc e, Tec h nic al   Re port 20 02.     [3]   K.  L.   A.  Yau ,   et   al . cont e xt - awa re  and  In te lligent   D y n amic  Chann el   Sel e ct ion  sch em for  cogni ti v rad i o   net works ,   200 4th  Inte rnational   Confe ren ce   on  Cognit i ve   Radi Or iented  Wirel ess   Net works  an d   Comm unic ati ons ,   Hannov er,  pp.   1 - 6 2009 .   [4]   G.  Srivasta va ,   e al . 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