Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  Vol.  5, No. 6, Decem ber  2015, pp. 1433~ 1 440  I S SN : 208 8-8 7 0 8           1 433     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Compact Integrated Bluetooth UWB Antenna with Quadruple  Bandnotched Characteristics       Rekh L a b a d e *, Sh ank a r D e os ark a r* *,   N a ra y a n Pi shar ot y * * *   * , *** Centr e  for   Radio Science S t udies, S y mbiosisInt ernational U n iversity , La vale, Pune 412115, I ndia  *** Babasah e Ambedkar Tech nologica l Institutes, Lon e re, Ind i     Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Apr 21, 2015  Rev i sed  Ju l 21 20 15  Accepte d Aug 5, 2015      In this paper,  a compact printed  dua l band antenna for Bluetoo t h and UWB   applications with Wi-MAX ( 3 .3-3 .7GHz),  C-band satellite downlink   (3. 7 GHz-4. 2 GHz),  WLAN (5. 1 5-5. 825GHz) an d DSRC (5.50-5.925GHz)  band notched  characteristics is proposed  and in vestigated. B y  etching two   half wavelength  L-shaped slots in th e radiatin g patch and an  inverted U- shaped slot in  the microstrip  feed lin e the quadruple band notched   chara c t e ris t i c s  a r e obta i ned .  Further, b y  embedding quarter  waveleng th   parasitic str i p at the  two edg e of U- shaped rad i ating  patch  the dual b a nd   characteristic with desi r e d band width is obtain e d. Th e proposed  antenna  is   designed  and f a bricated  on  a FR4 s ubstrate with d i mensions of 24  ×  35mm 2 that operates over a 2.4  to 11GHz with S11   -10dB  excep t over   notch bands of   3.3-3.7GHz, 3 . 7 - 4. 2GHz, 5.15  to 5.625 GHz and 5.625-6  GHz. Dire ction a l pat t ern  in  E-pl ane  and n earl y   o m nidirect ional  p a tt ern in  H- plane  are obser ved over a U W B band except at desired b a nd-notch ed   frequencies. Les s  variations in   gr oup delay  an d pulse d e formation shows  good time domain ch aracteristics. In  addi tion,  the structure ex hibits stab le  gain  ov er the des i red  b a nd.  Keyword:  B l uet oot h   Dual  ba nd   Qua d ru pl e ban d  not c h   Tim e  dom ain analysis  Ultrawi d eba nd (UWB   Copyright ©  201 5 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r R e kha  Laba de ,   Depa rtem ent of Electronics  a n Tel ecom m uncat i o n  E ngi ne eri n g,   Sym b i o si s I n st i t u t e  of  Tec h n o l ogy I ndi a   Em a il: rp lab a de@g m a il.co m         1.   INTRODUCTION  Since  2002, aft e r the  declaration  of  un licen sed  fr ee fr eq u e ncy b a nd   o f   7 . 5G H z   (3 .1 GH ~1 0.6G Hz)  fo r ul t r a w i d e b and  ( U W B ) c o m m uni cat i on by  Fe deral  C o m m uni cat i on C o m m i ssi on  (FC C )   [1] ,  t h e  U W B   antenna  beca me  m o re popular.  UW B  antennas a r e m o st widely use d  in  UW B sy ste m s because  of its   attractive features s u c h  as light wei ght, s m all s i ze,  l o w  pr ofi l e , l o w cost  an d hi gh er dat a  rat e Vari ou s   appl i cat i o ns o f  U W B  ant e n n a suc h  as im agi n g, rem o t e  sensi n g, l o ca t i on t r acki n g ,  sens or net w o r ks an m e di cal  at t r acted i n du st ry  pe opl e a nd  resea r che r s t o war d s  desi g n   of  U W B  ant e nna Num e ro us de s i gns  of   UW B an tenn a h a v e  b e en  r e p o r t ed  in  [2 ]-[5 ]. Ho w e v e r  the ex istin g  n a rr ow band  w i r e less co mm u n i c a tio n   syste m  su ch  as 3 . 3  t o   3 . 7   GHz (Wi-M A X), 3.7-4.2  GHz (C-b and   satellite), 5 . 15  to   5.82 5 GHz  (WLAN)  ,7 .25 - 7 . 75  GHz (X-b and  sat e llite co mm u n i catio n  syst em)  and  8 . 0 25-8.4 G Hz (IT U-b a n d ) cau s es  p o t en tial   i n t e rfe rence s  t o  t h e   U W B    sy st em s ope r a t i ng  ove 3. 1 - 1 0 . 6 G H z.  U W B  ant e n n a i s  t h e m o st  im po rt ant   el em ent  of U W B  sy st em  and s h oul d p r ovi de a ba nd  not ch ed c h ar act eri s t i c s t o  avoi d t h e p o t e nt i a i n t e rfe rence s  o f   t h e   f o rem e nt i one d ba nd .   Interfere n ces  of these na rrow ba nd system s  with UWB syste m  can  be elim inated with the use  of  filters wh ich  lead s to  i n creased  size, co st and  co m p le x ity of UWB system. Desi g n   o f  t h e UW B an tenn a with   b a nd  no tch e d  ch aracteristics  is  th effectiv e an d sim p le  m e th o d  to   a voi d t h e  i n t e r f ere n ce.  Tw m a jo r   li mitatio n s  of  UW B  an ten n a   with  m u ltip le b a nd   no tch  fun c tio ns are m u tu al coup lin o f  m u ltib an d   rej ection   ele m ent and s p ace  restrictions i n  the  c o mpact UWB a n t e nna  [6].  Seve ral di ffe rent te chni que have  bee n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJECE   Vol. 5, No. 6, D ecem ber  2015 :   1433 –  1440  1 434 p r op o s ed  and   repo rted  in literatu re to b a nd   n o t ch  si n g l e and  m u ltip le frequ en cy  b a n d s  [7 ]-[12 ].  In   [7 crescen t sl o t U-sl o t  [8 ] an d   co m p act co p l an ar  wav e gu id (CPW) reson a n t  cell (CCRC) [9 ] are  u s ed  to realize   si ngl e ban d - n ot che d   f u nct i o n. In [1 0]   t w ne st ed  c - sh aped st u b gi ves dual  not c h ed ba nd i n t e rdi g i t a l   capaci t a nce l o adi n g l o o p  res onat o r ( I DC L L R )  gene rat e s d u al  not c h ed  ba nds  [C LL]  i n  [11] . I n  [ 13]  co m posi t e   reson a tor  with m u ltip le reson a n t   ch aracteri s tics is u s ed   fo r ob tain ing  t r ip le b a nd   n o t ch ed characteri s tics.   Blu e to o t h  Sp ecial In terest Gro u p  (SIG) in  20 06  selected   W i -Med ia Allian ce m u lt ib and  o r t h ogo nal freq u e n c y   di vi si o n  m u l t i pl exi n g (M B - OF DM ) ve rsi o n o f  U W B ,   w h i c h c oul d be  i n t e grat e d  wi t h  B l uet oot wi rel e ss  technology [14].This license free fre qu en cy b a nd  is in tegrated  with  th e a n othe r license free UW fre quency   b a nd  t o  facilitate th e adv a n t ag es  o f   bo th   Blu e to o t h   an d  UW B frequ ency  b a nd  for  d i fferen t  ap p licatio n s   i n   li mited  av ailab l e sp ace.  Dual b a nd  an tenn a op eratin g  i n  Blu e too t h  an d   UW p r opo sed  b y  [1 5 ]-[1 6 ]  bu t   with ou t b a nd n o t ch  ch aracteristics. Th e UW B an tenn a wi t h  i n t e g r at ed B l uet o ot h an d ba n d - n ot che d   charact e r i s t i c s i s  i nvest i g at e d   i n  [ 1 7] . L- sha p ed st ubs  o f   q u a rt er  wavel e n g t h pl ace d i n  t h e g r o u n d  pl a n e  nea r   feed  l i n e a n d  besi des t h e  r a di at i n g  pat c h  t o  c r eat e a  r e so nance  at  B l uet oot h a n dual   ba nd  n o t c hi n g   respectively i n   [18].  In t h i s   pape r a  sim p l e , com p act m i crost r i p   feed  pri n t e d d u al  ba nd a n t e n n a f o r B l uet o o t h an d U W B   ap p lication s  with  W i -Max  &  C-b a nd   satellite  d o w n  lin k and   WLAN & DSRC (d ed icated  sh ort rang com m uni cat i on)  qua d r u p l e  b a nd  n o t c he d charact eri s t i c s i s  pr op ose d . T h e pr op ose d  ant e nna c o nsi s t s  of a  U- sha p ed  radiating elem ent feed by a 50  m i crost r i p  l i n wi t h   m odi fi ed  gr o u nd  pl ane .  A  pa i r  of L - s h ape d   sl ot i n  t h e radi at i n g pat c h a nd i n vert e d  U-s h a p ed sl ot  i n  feed  l i n e i s  et ched  t o  obt ai n t h e 3. 3- 4. 2G Hz an d 5. 1 5 - 6 G Hz  b a nd  notch ed  ch aracteristics resp ectively. Two   p a ras itic ele m en ts at  th e edg e  of the U-sh ap ed   radiator  are use d  t o  re son a t e  at  2. 45 GHz  fre q u en c y . The  pr o pos ed  an tenn a is  d e sign ed , simu lated ,   fabricated  and  t e st ed. Si m u l a ti on i s  car ri ed  out   usi n g m e t h od  of m o m e nt s based el ect r o m a gnet i c  sim u l a t i on so ft wa re  C A D   FEK O  (6.2  suit e).       2.   A N T EN NA  DESIGN  Th g e o m etr y  of  th p r o posed   du al b a nd UW B an tenna w ith b a nd   n o t ch ed ch ar acter i stics is  illu strated  in  Fig u re 1. Th e p r o p o s ed  an t e n n a  is d e signed  on  a FR4   d i electric su b s trate with  d i electric  constant ( ε r ) =4 .4 , loss tang en t (tan δ ) =  0. 0 2  wi t h  t h i c k n e ss o f  1 . 6m m . U-sha p e d  ra di at i ng  pat c h i s  fee d  by  a   pri n t e d m i crost r i p  l i n e on t h e t op si de of t h e su bst r at e and  pri n t e d m o di fi ed g r ou n d  pl ane wi t h  a s i ze of   W sub ×L gnd  (2 4 × 10 m m 2 ) on  t h e bot t o m  si de of t h e s ubst r at e. To o b t a i n   t h e 50  cha r a c t e ri st i c s im pedance ,   width  ( w f ) a n d  l e ngt h (l f of  m i crost r i p   fed   l i n e i s  fi xe d at   3m m  and 1 1 m m  respect i v el y. The  t o t a l  di m e nsi o n   o f  th p r op osed  an tenn a is  24 × 35 mm 2         Fi gu re  1.  Ge o m et ry  of P r op o s ed a n t e n n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       C o m p a c t  I n t e g r at ed  Bl uet oot UWB  Ant e nn a w i t h   Q u a d r u pl e B a n d not c h ed C har act e ri s t i c s ( R ekha  La ba de)   1 435 Tabl 1.  O p t i m u m  Dim e nsi o n s  o f  P r o p o se Ant e nna  ( A l l   Di m e nsi ons a r e i n  m m )   Para m e ter  Value   Para m e ter  Value   Para m e ter  Value   Para m e ter  Value    Para m e ter  Value  W s ub  24  L s ub  35  L f   11   W f   Rin  Rout  11   wc  lc  1. L gnd   10   wg  lg 2  L i 20   W i b   0. s1  10   s2  1. w1  0. 35   l1 8  l2 1. t1  0.         The structure  is evol ved  from the se m i cir c ular  m ono p o l e  ant e n n a t o   U-s h a p ed  ra di at or a nd t h e   pr o pose d   one . The l o wer  ban d  ed ge f r eq ue n c y  ‘f l ’ o f  U W B  has bee n  det e rm i n ed usi n g fo rm ul as [4]  as gi v e n   in  Eq u a tion   (1 ).    f .     ∗          ( 1 )     Whe r e,  L =  ef fect i v e l e n g t h   of  t h e ci rcul ar   m onop ol e,  k =  1. 1 5  i s  t a ken   em pi ri cal l y  for  a di el ect ri c   su bstrate with   ε r = 4. 4 a n di el ect ri c t h i c kne s s  o f   1. 6m m ,  R ou t =11m m .   Furt her, two rectangular slot s are cut from  the e dge s of t h e m odi fi ed g r ou n d  pl a n e t o   enha nce t h i m p e d a n ce m a tch i n g  i n  UWB freq u e n c y ban d . To  prev en t th e in terferen ces  o f   W i -M AX  & C-b a nd   satellite   do w n l i nk  fre q u ency  a nd  WL AN & DSR C   n a rr ow  ba nd sy st em s, a pai r  o f  L-s h a p edsl ot  i n  t h e ra di at i ng pat c h   and a n  inverte d  U-shape d  slot is etch ed in the m i crostrip feed  line are etc h ed  res p ectiv ely. Th e leng th o f  the  sl ot  has  bee n  t a ken  ab o u t  hal f   t h e g u i d e d   wa v e l e ngt h:     L  λ           ( 2 )     λ λ ε                                 ( 3 )     Whe r e,  ε re ff   = effective dielectric  consta nt =  ( ε r  + 1)/2,  λ 0  = free s p ace  wavel e ngt h =  C 0 /f r , C 0 v e lo city of light sig n a l and  f r = cen tr e fr equ e ncy o f  th no tch b a n d   Th e to tal len g t h  o f  L-sh ap ed   p a ir, Lsl o t 1 = 2(s 1 +s 2 +t 1 )  = 24. 6m m  i s  et ched i n  t h e ra di at i ng pat c h t o   g e n e r a te a  n o t ch    f o r    f i r s t two con s ecu tive ban d s cen ter e at 3 . 7 G H z   ( 3 .3- 3 .7G H z  &3 .7 -4 .2 GH z) and  second  i nve rt ed U - sl o t  Lsl o t 2  =(2l 1 +l 2 +2t 2 ) = 1 6 .52 mm is etch e d  in  th e m i cro s trip   feed  line to  g e n e rate  a n e xt   con s ecut i v n o t c h ba n d s c e nt ere d  at  5. 5G Hz ( 5 . 1 5 - 5 . 8 2 5 G Hz & 5. 50 t o   5. 92 5 GHz ).T h e o p t i m i zed   di m e nsi ons of  sl ot 1  an d sl ot 2  are  24mm  and  19.1mm  respec tively.  By p o s itio n i ng th e two  rectang u l ar p a rasitic  ele m en ts  fro m   u p p e r edg e  to  cen tre of U- p a tch ,  d e sired  dual - ba n d  c h ar act eri s t i c s fo B l uet oot h a n d  U W B  o p e r at i ons  h a ve  bee n  achi e ve d.  Pl a c i ng t h rect ang u l a r   p a rasitic elemen ts to  th e cen t re portio n   of rad i a tin g   U-sh ap ed   p a tch,  m a k e s th e an tenn a co m p act an sym m et ri c one.  Two  rectangu lar p a rasitic e l e m en ts reso n a te  o v e r Blu e too t h  frequ e n c y b a nd  wh ile U-sh ap ed  radi at i n g el em ent  re so nat e ove U W B   ba nd . T h e t o t a l  l e ngt ‘L ib ’ of  th e two   p a rasitic ele m en ts is abo u t   qua rt er  wa ve l o n g  at  ce nt re  B l uet oot fre q u e n cy  ba n d   ‘f ib ’.    L                                                                                                                                                                               (4 )     Th e op ti m i zed   d i m e n s io n s  o f  Blu e to o t h  p a rasitic  strip   are  wid t h  ‘W ib ’ =  0. 5m m  and l e n g t h   ‘L ib ’= 2 0 m m   The perform a nce of U-s h a p ed  d u al   ba n d   ant e nna wi t h   q u a d r upl e b a nd n o t c he d charact e r i s t i c   depe n d s o n  di ffe rent pa ram e ters such as in ner (R in ) a nd  out e r  radi us ( R out ) of sem i -ann ul ar ri ng , g a p( ‘g ’)   bet w ee n t h e ra di at i ng pat c h a nd  gr o u n d  pl a n e, l e n g t h (l c ) and  wi dt h ( w c of c o r n er c u t  sl ot s i n  t h m odi fi ed   gr o u n d  pl ane,  wi dt h   (t 1 )a nd  l e ngt h(s 1 +s 2 of  t h e L- sha p e d   sl ot s i n  t h e  ra d i at i ng pat c h, l e ngt h(l 1 +l 2 ) a n d  wi dt (w 1 )of th e inverted   U-sh ap ed  slo t s in  t h micro s trip   feed  lin e, leng th   (L ib ) a n wi dt h ( W ib ) of t h p a rasitic  el em ent  ope rat i ng at  B l uet o ot fre que ncy   ba nd .   Insi ght  o f  t h e  ant e nna c h ar act eri s t i c s i s  g i ven by  co n d u c t i ng t h e par a m e t r i c  st udy  of im port a nt   param e t e rs. T w o  L-s h a p ed  s l ot  ha vi n g  l e n g t h L slot1  = 23mm   is etched in  U-s h a p ed ra diating  patch t o  create a  not c h  ba nd at  cent r e f r eq ue nc y  of 3. 75 G H z( 3. 3- 4. 2G Hz ).E ffect  o f  l e ngt h and  wi dt vari at i ons o f  t h ese  sl ot   i s   depi ct ed  i n   Fi gu re  2(a )  a n (b ) re spect i v el y .  Fi g u re  2 ( a) shows   that with  inc r ease  in  th e  l e n g t h  o f  th e  s l o t reso na nt  f r e q u e ncy  s h i f t s  t o  t h e l e ft   si de  o f   t h e n o t c ban d  beca use i n cre a se i n  t h e sl ot   l e ngt h   decreas es t h e   resona nce fre quency.  While increase in  t h sl ot  wi dt h i n c r eases ban d w i d t h  of  not c h ed  b a nd  wi t h o u t  af fect i ng  th e UWB ch aracteristics as illu strated  i n  Fi gu re 2(b).      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJECE   Vol. 5, No. 6, D ecem ber  2015 :   1433 –  1440  1 436   (a)     (b )     Fig u re  2 .  Sim u lated  reflection co efficien o f   W i -Max & C - b a nd   satellite d o w n link   b a nd–n o t ch ed UWB  anten n a fo r (a) diffe re nt  slot  le ngt h ‘L slot1 ’ ( b )  di f f ere n t  sl ot  l e ngt W slot1 ’        (a)     (b )     Fi gu re  3.  Si m u l a t e d refl ect i o n  coe ffi ci ent   of   dual   ba nd not c h ed  U W B  a n t e nna  f o r  (a di ff erent  sl ot  l e n g t h   ‘L slot2 ’  of i nve r t ed U -  sl ot  ( b )   di ffe re nt  sl ot   w i dt W slot2 ’ o f  inve rted U -slo     Si m ilar in v e stig atio ns are  o b serv ed   b y  v a ryin g  th e leng t h  and  wi d t h   of th e inv e rted  U-sl o t  in  th feed l i n e  t o   g e nerat e  a  n o t c h b a n d  ce nt er ed at  5 . 5 G Hz  (5 .1 5 - 6 GHz ).  Fr om  t h e above  anal y s i s   we ca n   concl ude t h at l e ngt h a nd  wi d t h of sl ot s m a inl y  cont r o l s  t h e perf orm a nce of n o t c hed - ba n d  ant e n n a. Si m u l a t e d   ret u r n  l o ss  of i nve rt ed  U-s h a p ed sl ot  i n  t h e feedl i n e f o r l e ngt h an d wi dt h  vari at i ons i s  d e pi ct ed i n  Fi g u r e 3(a )   an d (b ).            Fi gu re 4.   Si m u l a t e refl ect i o n   coe ffi ci ent  of  Int e grat ed   B l u e t oot h   an d ba n d n o t c he d U W B   ant e n n a fo r ( a di ffe re nt  pa rasi t i c  el em ent  l e ngt ‘L ib ’ (b ) d i fferen t p a rasitic ele m en t wid t h ‘W ib ’      Two  qu arter wav e leng th   p a rasitic strip  resonatin g   at cen tre  Blu e to o t h  frequ e n c y are em b e d d e d  at the  two  edg e o f   U-sh ap ed rad i atin g   p a tch  at  min i m u m  cu rren t  po sition   o f   UWB to  en sure t h e m i n i m u m   co up ling  b e t w een  UWB and Blu e to o t h  elemen t. Th e leng th   o f  two  p a rasitic ele m en t  is calcu lated  u s ing  Equ a tio n   (3).To tal len g t h   of th eBlu etoo th  el e m en t L ib = 2 0 mm, wh ich  is less th an  t h e calcu l ated  leng th d u e  t o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       C o m p a c t  I n t e g r at ed  Bl uet oot UWB  Ant e nn a w i t h   Q u a d r u pl e B a n d not c h ed C har act e ri s t i c s ( R ekha  La ba de)   1 437 th e d i electric su b s t r ate,  fring i n g effect an m u tu al co up ling  b e tween  U-sh ap ed  p a tch   and   Blu e t o o t h  p a rasitic   ele m en ts [19 ] . Sim u lated  reflectio n  coefficien t fo r len g t h and   wid t h v a riatio n s   of th e Blu e too t h   p a rasitic  ele m en t is sh o w n  in   Figu re 4 .  Th e leng t h  ‘L ib ’ of Bluetooth elem ent decides t h e resonance  fre quency.    R e sona nce  fre que ncy  shi f t s  t o  t h e l o wer si de o f  t h pl ot   with  in crease in  leng th  as sho w n  in  Fi gu re 4 ( a).  Variation s  in  ‘W ib ’ af fect s t h e ban d wi dt h a s  wel l  as resonance f r e que n c y .  As ‘ W ib ’ i n crease s  im pedance   ban d w i d t h  o f   B l uet oot ban d  i n c r eases a n d  res ona nce  fre q u ency  of   B l uet oot h decrease s   as de picted in  Figure  4( b) .       3.   RESULTS  A N D  DI SC US S I ONS   Su rface current d i stribu tion s   are  u s ed  to an alyse th effect  o f  Blu e too t h parasitic strip ,  t h e L-sh ap ed  sl ot s i n  t h e ra di at i ng p a t c and a n  i nve rt e d  U- sha p e d  sl ot  i n  feed l i n e. At  2. 45 G H z m a xim u m  cur r ent   co n c en tration   is o b s erv e d  al o n g  p a rasitic Blu e to o t h   elemen t sh owing th at th ese ele m en ts are p r i m aril y   resp o n si bl e f o r  pr od uci n res ona nce at  2 . 4 5   GHz , w h i l e   U- sha p ed  radi at i n g pat c h ap pear s t o  be  no n- ra d i at i n g   at this freque n cy. Intense current co nce n t r at i on ar o u n d  t h e  L and I n vert e d  U - sha p e d  sl ot s at  3.7 5 G H z  and   5. 5G Hz re spec t i v el y  sho w s t h e ef fect  o f  ba nd  n o t c hi n g  a n d i n depe n d ent   cont rol   of i n di vi d u al  n o t c he d  ban d .   Ot he r t h a n  B l u e t oot h a n d n o t c hed  fre q u enc y  ban d s m a xim u m  curre nt  conce n t r at i o n i s  obse r ved  o n  t h e ed ge s   of  pat c h s h o w i n g  U W B   be ha vi o u r  o f  a n t e n n a   (a)  (b )  (c)   (d )     Fi gu re  5.  S u r f a ce cu rre nt  di st r i but i o of  i n t e grat e d  B l uet o o t h an ba nd  n o t ched  U W B  a n t e nna at     (a) 2. 4 5 G H z ( b ) 3. 5G Hz (c)   5 . 5G Hz (d ) 7. 5 G Hz             Fig u r e   6 .  Fab r i cated  pro t o t ypes of  th e pro posed   antenna   Fi gu re  7.  Si m u l a t e d an d m easure d   S 11  of  th p r op o s ed  an te nn     The propose d integrated Bl uetoot h, band notc h ed UW B   antenna was success f ully  fa bricated  as  sho w n i n  Fi g u r e 6. The i m pedance  ban d w i d t h  was m easure d  usi ng an  Agi l e nt  Fi el d - f ox  N9 9 1 6 A  vect o r   net w or k anal y zer as de pi ct ed i n  Fi g u re  7.  Sm al l  di screpa ncy  bet w ee n s i m u l a t e d and  m easured  resu l t s  was  obs er ved .  T h i s  di scre pa ncy  i s  due  t o  t h e  use  of  SM A c o nn ect or a nd  cabl e  t h r o u g h  w h i c h SM A co n n ec t o of   the ante nna  connecte d  to VNA for m easure m ent of  refl ect io n  co efficien wh ile  d u ring  si m u la tio n  using CAD  FEK O  ant e n n a  i s  exci t e d by   a wi re po rt  ha vi n g  5 0  im pedance  fo r al l   fre que nci e s. M easure d  res u l t s  sho w s   t h pr op ose d  a n t e n n a i n t e grat es B l uet o ot h  f r e que ncy   ba nd  f r om  2. 4- 2. 5G Hz  whi l e   re ject W i -M A X C - b a n d   satellite d o w n l in k  (3 .3GHz-4.2GHz) and   WLAN &  DSRC band  (5-6  GHz ),  whi l e pr ovi di n g  t h e wi de  im pedance ba n d wi dt h f r om  3.1G Hz t o  1 1 G Hz.R a d i a t i on p a t t e rns o f  ant e nna ac ross E - p l ane and  H- pl a n es at   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJECE   Vol. 5, No. 6, D ecem ber  2015 :   1433 –  1440  1 438 2 . 4  GHz,  4 . 5   GHz and  7GHz are illu strated  in  Fi g u re  8 ( a) and  (b).Di rectio n a l p a ttern  in  E-p l an e and   o m n i - di rect i o nal  pat t e rn i n  H- pl a n e are obse r ve d o v er a  UWB frequency  band exce pt  at the notche d  bands  fre que nci e s.                                                      Fi gu re  8.  R a di at i on  pat t e rn  o f  t h pr o pose d  a n t e n n fo (a)  E-pl a n e a n d  ( b ) H -   pl ane  at  sa m p li ng  fre qu en ci es  2. 4 GHz , 4. 5 G H a n d   7   G H z                                                                                           Ave r a g e radi at i on ef fi ci ency  acros s t h e U W B  fre q uency  ban d  i s  abo u t  75% an d at  n o t c he d ba nd   10 % dr o p  i n  t h e effi ci en cy  from  3.3- 4. 2 G Hz an d 5. 1 5 -6GHz clearly ind i cates th W i Max &  C-b a nd satelli te   d o wn lin and W L AN & DSRC  b a nd  rejectio n   cap a b ility  o f   th e p r opo sed   an ten n a . A  10 % drop   i n   th effi ci ency   i s  d u t o   l e ss radi at i on of   ant e n n at   a f o r em ent i one d n o t c he d fre que ncy  b a nd s. Si m i l a rly   alm o st   st abl e  gai n   ove r U W B  e x ce pt   not c h ed  ba n d i s  o b ser v e d  as  sho w n i n  Fi gu r e  9.             Fig u r e   9 .  Sim u lated  g a i n   o f  t h e pr opo sed an t e n n a   Fig u r e   10 . Ef f i cien cy of  th e pr opo sed an ten n           Fi gu re 1 1 M e a s ure d  g r o u p  de l a y   of  t h e pr op ose d   antenna   Figure  12. Tim e  Dom a in Anal ysi    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       C o m p a c t  I n t e g r at ed  Bl uet oot UWB  Ant e nn a w i t h   Q u a d r u pl e B a n d not c h ed C har act e ri s t i c s ( R ekha  La ba de)   1 439 Tim e  dom ai n charact e r i s t i c s of  U W B  ant e n n a i s   gi ve n i n  t e rm s of p u l s sprea d i n g a n gr o up  del a y   per f o r m a nce.  Go o d  t i m e dom ai n per f o r m a nce i s  a n  i m po rtan t requ iremen t of  UW B  an tenn [20 ] -[21 ]. Tim e   delay of im pulse signal at di ffe re nt fre que ncies  gives  t h e group delay.   Two ide n tical antennas a r e placed  400mm  apart from  each ot her for m easur ement of  group  de lay. Less va riati on i n   group  de lay is obse r ve d ove r   U W B   fre q u enc y  ban d  e x ce pt  not c h ed  f r eq ue ncy  ba n d .   Gr o u p  del a y   of  pr o pos ed  U W B  an t e nna i s   de pi ct ed  i n   Fi gu re 1 1 . Exc e pt  not c h ed f r e que ncy  ba nds l e ss vari at i on i n  t h e gr o up d e l a y  are obser v e d o v er ent i r U W B   ban d .  P u l s e sp readi ng  be ha vi or  o f  p r op ose d  ant e n n a i s   o b t a i n ed  usi n g t i m e  dom ai n an al y s i s  of C A D  FEK O   [2 4] . E x ci t e Gaus si an  p u l s e  an d rec e i v e d  s i gnal   fo r I n t e gr at ed B l uet o ot h  an ban d   n o t c hed  U W B  m o n o p o l e   antenna is s hown in  Figure  12.  A sm all ri nging i n  the  recei ved pulse is  observe d.      Tabl 1. C o m p ari s o n   bet w ee n  re po rt ed i n t e g r at ed B l uet o ot h a n d  B a n d   n o t c U W B  ant e n n as   Par a m e ter Ref. [14]   Ref. [22]   Re f. [ 18]   Ref[2 3]   Pr oposed W o r k   UW B oper a ting  fr equency   3. 1- 10. 6GHz 3. 1- 10. 6GHz  3. 1- 11. 434   GHz   3. 04- 10. 8GHz 3. 1- 11GHz  Bluetooth  fr equency  band   2. 4- 2. 5GHz 2. 4382. 4 95GHz  2. 18- 2. 59GHz  2. 33- 2. 5GHz  2. 4- 2. 5GHz  Nu m b e r  of   notched band s   Two (  C MMB  2. 856GHz and  W L AN 5. 5GHz)  Single( W L AN  5. 14GHz to  5. 823GHz)   Single ( W L A 5. 15- 5. 825GHz)   Dual( W i- Max:3. 3- 4.1GHz), WL AN(5 - 5. 9GHz )  Qu ad  (Wi M A X ,C- band satellite  downlink, W L AN,DS RC)  Dielectr i c constant  3. 48   4. 4. 4. 4. T h ickness 0. 832   1. 59   1. 1. 1. Size(Lsub ×  W s ub)  m m 2   39 . 75 × 31 . 5   52 × 32  50 × 24  41 × 30   35 × 24      4.   CO NCL USI O N   A com p act  d u al  ba n d  ant e nna  f o r B l u e t oot h  an U W B  ap pl i cat i ons  wi t h   ba n d  n o t c hed   ch aracteristics h a b e en   p r esen ted .  To  ach i ev e th e in te g r at ed  Blu e t o o t h  ch aracteristics t w o p a rasitic ele m en ts  are  placed at t w o edges  of the U-sha p e d   ra diating  patc h a n d two L - s h aped sl ots an d Inverte d  U-s h a p e d   sl ots  are etche d  i n   radiating patc and th e  m i crost r i p  fee d  l i n r e spect i v el y  t o   obt ai ne d  q u a d r upl ba nd   not c h ed   ch aracteristics. It h a s b e en  ob serv ed  th at by si m p ly  ad j u stin g  th e leng th an d   wid t h   o f   th e p a rasitic el e m en and  t h sl ot s,  r e so nant   fre q u e n cy  an ba nd w i dt of  i n t e g r at ed B l uet oot h a n d  n o t c he ba n d  ca be c ont ro l l e d.      REFERE NC ES   [1]   First report and  order, “Revisio n of part 15 of the  commissio n ’s Rule Regar d i ng UWB Tra n smission  Sy stem,   Federal Communication  Commission , 2002.  [2]   Soheil Rad i om Hadi Aliakbarian, Gu y  A.  E. Vandenbosch and  Georges G. E. G i elen , “ An Eff e ctive  Technique f o S y mmetric Plan ar Monopole An tenna Min i atur ization I EEE Tr ansaction on An tennas And Pro pagation , V o l .  5 7 ,   No. 10, pp. 2989 -2996, 2009 [3]   Jihak Jung, Wo o y oung Choi, and Jaehoon Choi, “A  SmallWideband Microstrip-fed Monopole Antenna” ,  IE EE  Micr owave  And   Wir e les s  Compo n ents  L e t t er s , V o l. 15 , No . 10 , p p .v703-705, 200 5.  [4]   K. P. R a y ,   and  Y. Ranga, “Ultr awideb and  Print e d E llip tical  Monopole Ant e nnas”,  IEEE Transa c tion  on An tenn as   And Propagatio n,  Vol. 55 , No. 4 ,  pp . 1189-1192 , 2007.   [5]   Joa nne  Gome s,  B.  K.  Mishra, “Pe rfo rm ance  Evalu a tion o f   UW B W i reles s  Link” In terna tional Journal of   Information and  Network S ecurity ( I JINS) , Vol. 1 ,  No. 3 ,  pp . 188-1 99, 2012 .   [6]   Jie Xu, Kunming Dong y a  Shen, Xiupu Zhang ,   Ke Wu, “A  Compact Disc Ultr awideBand  (UWB) Antenna  With   Quintuple Band  Rejections”,  I E EE An tennas and   Wirele ss Propag ation Letters,  Vol. 11 , pp . 1517–1 520, 2012 [7]   L. Akhoondzad eh-Asl, M. Far d is, A.  Abolgh asemi, and  G. Dadashzad eh, “Frequency  and Time Domain   Charac teris t ics  of a Novel  Notch Frequency  UWB Antenna” , Pr ogress In  Electr o magnetic Research , Vol. 80, pp.  337–348, 2008 [8]   Young Jun Cho,  Ki Hak Ki m, Dong Hy uk Choi, Seung Sik Lee, and Seong-Ook  Park, “A  Miniature UWB Planar  Monopole Antenna With 5-GHz Band-Rejectio n F ilter and  th e Tim e -Dom ain  Characterist ics”,  I EEE T r ansactio ns  On Antennas  An d Propagation ,   Vol. 54 , No. 5, p p . 1453-1460 , 2 006.  [9]   Shi-Wei Qu,  Jia-Lin Li,  and  Quan Xue ,  A Band-Notched  Ultrawideb and Printed Monopole Antenna”,  IEE E   Antennas and  W i reless Propagation Letters , Vol.  5, pp . 495-498 2006.  [10]   R. Sey e d Ramin  Emadian, Ch an giz G hobadi, Javad Nourinia, Mi rHamed Mirmozafar i,  a nd Javad Pourahmadazar Bandwidth En hancem ent o f  C P W - Fed Circle- L ike Slot  Anten n a W ith Dual B a nd-Notched Ch arac terist ic , I E EE  Antennas And  W i reless  Propagation Letters,   Vol. 11, pp. 543-546 , 2012 [11]   Tong Li, Huiqin g Zhai, Guihong   Li,  Long Li, an d Changhong Liang , “Compact UWB Band Notched Antenna d e sign  using interdigital capacitanc e lo aded   loop r e so nator”,  I EEE An tennas And  Wir e less Propagation Letters , Vol.  11,   pp. 724-727 , 20 12.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJECE   Vol. 5, No. 6, D ecem ber  2015 :   1433 –  1440  1 440 [12]   A. Boutejdar ,  A. A. Ibrahim ,  E.  P. Burte, “ A   Com p act Multip le Band-Notch e d Planer Antenna with Enhanc ed  Bandwidth Usin g Parasiti c Strip  Lum p ed Capa ci tors  a nd DGS-Techniqu e”,  TELKOMNIKA Indonesian Journal  of  Ele c trica l  Eng i n eering , Vol. 13,  No. 2, 2015.  [13]   Xing Qun  Qi, Hong-Chun Yan g , D Kai Liu, and Yang Li , “Dual And Triban d Notched Ultrawideband (UWB)  Antennas using  compact  composite resonator”,  Progress in Electromagneti cs Research Letters,  Vol. 42, pp . 17 7– 185, 2013 [14]   Law K. C . , S.  W. Cheung,  and  T.  I.  Yuk ,  “An integr ated UWB and Blu e t ooth  Antenna with d u al Band -notch ed  Charac teris t ics ,  PIE R Pr oceed i ngs ,  Suzhou, Ch ina, pp. 12-16.  [15]   Rekha P. Labad e , Shank a r B .   Deosarkar, Naray a n  Pi sharoty ,  ”Square  Prin ted   Monopole Antenna for  Wireless  Applica tion” W o rld Academy  Of Scien c e, En gineering and  Tec hnology, International  J ournal of Electrical,  Electronics S c ience and  Eng i neering , Vol. 8 No 1, pp . 109-118 2014.  [16]   Harrington R. F ., Mautz J. R .,  “Theor y  of  char acteristic modes fo r conducting  bodies,”  IEEE Transactions  on  Antennas and  Pr opagation , Vol.  19, No. 5, pp. 62 2-628, 1971 [17]   Zhao Q,  S.  X.   Goang,  W.  Jiang,  B.  Yang,  and J. Xi e, “ C om pact wides l o t  Tri- band Antenna f o r WLAN/WiMax   Applications”,  Progress In Electr omagnetic Res e a r ch,  Vol. 18 , pp . 9-18, 2010.  [18]   Xianglong Liu,  Yingzeng Yin ,   Pingan  Liu ,  Jun hui Wang,  and  Bin Xu, “A  CPW-FED Dual Band-Notched  Uwb  Antenna W ith  A P a ir Of Bend ed  Dual-L-S hap e   P a ras iti c Bran ch es ”,  Progress In Electr omagnetics Research , V o l.  136, pp . 623-63 4, 2013 .   [19]   Sanjeev Kumar  Mishra, Rajiv  Kumar, Avinash Vaid y a and Jayanta Mukha r j ee, “Printed Fork-Shaped  dual ban d   Monopole Antenna for Bluetoo t h and UW B Applications with  5.5GHz WL AN Band Notched Characteristics”,  Progress in Electrom agnetics Research  C,  Vol. 2 2 , pp . 195–210 2011.  [20]   M. Abdollahvan d , G. Dadashzad e h, a nd D. Mostafa, “Compact b a ndnotch ed Prin ted Monopole A n tenna for WLA N   Applications”,  I EEE Antennas And Wireless Propagation Letters , Vol. 9 ,  pp1148 -1151, 2010 [21]   Zi-Han Wu, Feng Wei, Xiao-Wei Shi, and Wen-Tao Li , “A Co mpact Quad Band- Notched UWB  Monopole Antenn a   Loaded  One  Lat e ral  L-S h ap ed   S l ot” ,   Progress In  Electromagnetic Research , Vol. 139, pp. 303-31 5, 2013 [22]   Tapan M a ndal,  Shantanu Das, “ D esi gn of a microstrip f e d Printed Monopol Antenna for B l uetooth  and U W B   Applications with WLAN No tch Band Characteristics”,  Intern ational Journal of RF and M i crowave Compu t er  Aided  Design, V o l. 25 , No . 1 ,  pp . 66-74, 2015.  [23]   Su Sandar Thwin, “Design and  optimi zation of  integr ated  Bluetooth and  UWB antenn a with du al Band-no tch e d   functions”,  In ter national  Journal of Computer  Networks &   Communications   ( I JCNC) ,  Vol. 4, No. 4, 2012.  [24]   Feko Quarter ,   issue June, 2012.       BIOGRAP HI ES OF  AUTH ORS       Rekha P Labad e has received  her   BE  Degree in  Electron i cs in  199 4 from University  of  Pune, (M.S)   ME(Electronics) in 2004  from BAMU, Aurangabad( M.S),Ind ia. Presently ,  she ispursuing Ph. D   from  Sy m b iosis Interna tiona l Universit y .Sh e  is  an  a ssista n t profe ssor in  Department Electronics  and Tel ecom m unica tion at Am rutvahini co ll ege  of Engineering .  S h e has  16 years  of teach ing  experi enc e . Her  areas  of  inter e s t  are des i gn o f  M i cros trip an te nna, Ultr awideb and ant e nna  an m i crowave engi neering .   Em ail:rpl abad e @ gm ail.com         Dr. S .  B. Deos ar karhas  rec e iv ed  BE Degree  in El ectron i cs  in 198 8 from  Am ravati Univers i t y   and  his both M. Tech and Doctor ate Degrees in  th area o f  Microw ave Communication in 1990  an 2004 respectiv el y  from  S.G.G.S. Institute of Engi neering and T e chnolog y ,  Nanded.He has 23 y ear of teaching  exp e rience  at und ergr aduate  and postg ra duate  level.  He has  been cred ited with about 35   research  publications at  th e National  and Internati onal level. Cur r ently   he  is guid i ng fiv e  Research   S c holars  in  th e a r ea of  EM I  /  EM and Microstrip Antenna Desig n   E-mail: sbdeosar kar@ y a hoo.com          Dr. Nara yan P i s h arot yis  working  as  a profes s o r in Departm e nt E l ectron i cs  and T e lecom m unicat ion  at S y m b iosis Institut e  of Technol og y .  He has 38  y ear s of experi en ce. His areas of interest ar e RFID  Application in B i o Medical  Engg , Altern ate En er g y   Sources, and   applications of  microprocessor in   Agricultur e . At  present h e   is guiding fiv e  R e sear ch Scholars.    E-mail: nar a y a n p @sitpune.edu.in     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.