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 53 ~ 2 59   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v7 i 1 . pp253 - 25 9             253       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   Hi g h - Ga i n   N a r r o w b a n d   W a v e g u i d e - Fe d   Fi l t e n n a   u si n g   Geneti c   A l g o r i t h m       M ah d i   G h o r b an 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       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 d   S e p   11 ,   2 01 6   R e v i s e N o v   2 7 ,   201 6   A c c e pt e D e c   1 8 ,   2 01 6       F i l t e nna   i s   a n   a nt e nn a   w i t f i l t e r i ng   f e a t ur e .   T he r e   a r e   m a ny   w a y s   t o   de s i g f i l t e nna .   I t hi s   pa pe r ,   a   h i g h - g a i na r r o w ba n w a v e g ui de - f e a pe r t ur e   f i l t e nna   ha s   b e e n   p r o po s e d   a nd  d e s i g ne d.   A   pa t t e r ne p l a n e ,   w hi c i s   de s i g ne us i ng   g e ne t i c   a l g o r i t hm   ha s   be e us e a t   t he   o pe e nd  o f   t he   w a v e g ui de   f e d,   m o unt e o a   c o nduc t i ng   g r o und  pl a n e .   T o   de s i g t he   pa t t e r ne pa t t e r n ,   m a g ne t i c   f i e l i n t e g r a l   e qu a t i o o f   t he   s t r uc t u r e   ha s   be e n   de r i v e d,   s o   i t   ha s   be e s o l v e us i ng   m e t ho of   m o m e nt s .   T he   pr o po s e d   f i l t e nna   ha s   b e e n   s i m ul a t e w i t H F S S   t h a t   c o nf i r m s   t he   r e s ul t s   o bt a i ne by   m e t ho o f   m o m e nt s .   F i n a l l y ,   a unp r i nt e d i e l e c t r i c   a s   a   s up e r s t r a t e   ha s   be e n   us e t o   e nha nc e   t he   g a i o f   t he   f i l t e n na .   T h f i l t e nn a   ba n dw i d t h   i s   1 . 76 %   ( 160  M H z   w h i c ha s   t he   g a i o f   15. 91   dB   a t   t he   c e n t r a l   f r e que nc y     o f   9. 45  G H z .   Ke y w or d:   F i l t e nn a   G e n e t i c   a l go ri t hm   H i gh   g a i n   M e t h o o f   m o m e n t   N a rr o w   b a n d   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,   U n i v e r s i t y   of   G ui l a n,   R a s h t ,   G ui l a P r o v i n c e ,   I ra 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     In   c o m m u ni c a t i o n   s y s t e m s   w i t h   s e n s i t i v e   r e c e i v e r   a nd  t ra n s po r t e r,   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   f i l t e r   t h e   un w a n t e s i g na l s .   O f t e n   t h i s   u n w a n t e s i g na l s   a r e   s t r o ng  c om pa r e t o   t h e   m a i n   s i g na l   a nd  t h e r e fo r e   i t   s h o ul d   b e   e l i m i na t e d .   T h e   b e s t   w a y   fo r   e l i m i na t i n t hi s   u n w a n t e d   s i g n a l s   i s   f i l t e nna .   F i l t e nna   i s   m ul t i f u n c t i o de v i c e ,   w h i c h   i s   do n e   f i l t e ri n f e a t u r e   a n d   r a d i a t i o n   a t   t h e   s a m e   t i m e .   T h e r e f o r e   t h e   m a i n   s i g n a l   i s   p r o t e c t e d.   T h e r e   a r e   m a n y   w a y   fo r   de s i g n   o f   v a r i o us   t y pe   of   f i l t e nn a   w i t h   na rr o w   o r   w i de b a n a pp l i c a t i o n.   A l s o   m a n y   t e c hn i cs   i s   us e f o r   a dj us t   b a n dp a s s   a n r e j e c t i o n   b a n d   o f   f i l t e r i n g   f e a t u r e .     M i c r o s t r i p   a nt e nna   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   a t t r a c t i v e   t y pe s   o f   a n t e nna s .   M i c r o s t ri a n t e nna   us u a l l y   i s   us e d   i n   w i de b a n a ppl i c a t i o n , b ut   i n   s o m e   l i t e ra t u r e   it  i s   us e i n   na rr o w b a n d,   o r   i n   m ul t i b a n a ppl i c a t i o n .   W i t h   a um b r e l l a   s h a pe   r a di a t i o n   e l e m e nt ,   a n m o di f i e g r o un d   pl a n e ,   f i l t e ri n f e a t u r e   c a n   b e   a c h i e v e [1].   In c r e a s i ng  t h e   n u m b e r   of   r e s o n a nt   f r e que n c y   c a n   e nha n c e   t he   b a n dw i dt h   o f   t h e   f i l t e nn a   [ 2 ] .   I n   [ 3 w i de b a n m i c r o s t ri a n t e nna   i s   us e d,   a n na rr o w b a n f i l t e r i ng  f e a t u r e   i s   a c h i e v e w i t h   e l e c t r o n i c a l l y   a dj us t i n g   of  r e s o n a nt   f r e que n c y .   A l s o ,   d e f e c t e gr o und  p l a n e   [ 4 ],   a nd  H - s ha pe   s l o t   o t h e   m i c r o s t r i p   [ 5 ]   c a n   c r e a t e   s e v e r a l   r e s o n a nt   f r e qu e n c y .   T h e   g a i o f   t h e   a nt e nna   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   i m po rt a nt   f a c t o r s   in   t h e   de s i g n   p r o c e s s ,   w h i l e   t h e   m e n t i o n e a nt e nna s   s uf f e r   f r o m   t h e   de f i c i e n c y   of   un de s i re ga i i n   t h e   f r e que n c y   ra n ge .   S ub s t r a t e   i n t e g ra t e w a v e gui de   ha s   a l s o   b e e n   us e f o r   f i l t e nna   de s i g n.   I [ 6 ]   h o rn  a nt e nn a   w i t h   F S S   i s   us e w i t a c c e pt a b l e   ga i n.   F i l t e r i ng  f e a t u r e   c a n   o b t a i n e t hr o ugh  us i n g   c o upl e r e s o n a t o r,   w h i c h   t h e   l a s t   r e s o n a t o r   a l s o   c o n t a i n s   t h e   r a di a t i ng  e l e m e nt   [ 7 ] .   F i l t e nna   w i t h   b a l u a n Y a gi - U da   a nt e nn a   a s   d r i v e e l e m e n t s   ha s   b e e n   i n v e s t i ga t e i [ 8 ] ,   w hi c h a v e   a   l o w   ga i n   w i t c o m pl e c o n f i gu r a t i o n.   S ub s t r a t e   i n t e g r a t e w a v e gui de   b a s e   a nt e nn a   i s   us e f o r   f i l t e nna   de s i g [9] .   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 ua r y   2017   :     2 53     2 59   254   In   [ 10 f i l t e nna   i s   b a s e o n   w i de b a n c o upl e pl a na r   w a ve gui de   (CP W a n t e nna ,   w h i c h   f i l t e ri n g   f e a t ur e   a d r e j e c t i o n   b a nd  t o   t h e   a n t e nna .   T hi s   f i l t e nna   ha v e   a   l o w   ga i n .   I n   [11]  D R A   m ul t i b a n f i l t e nna   i s   de s i gn e d.   I n   t hi s   pa pe r   t hr e e - s e gm e n t a l   r e l a t i v e l y   l ow   pe r m i t t i v i t y   t h i n   di e l e c t ri c   ha s   b e e n   us e a n t w o   m e t a l   pl a t e s   a r e   a ppl i e t o   s e t   f o ur   di f f e r e n t   f r e q ue n c y   b a n d.   A l s o ,   p l a na r   p ha s e d - a rra y   a nt e nna   w i t f r e que n c y   s e l e c t i v i t y   pr o pe r t i e s   ha s   b e e n   i n v e s t i ga t e d ,   s o   t h a t   f i l t e r i n c h a ra c t e ri s t i c   h a s   b e e n   o b t a i n e i n   t h e   c o m m o n - m o de   r e j e c t i o n   m o dul e ,   c o n s i s t i n g   i a   p l a na r   h y b r i d r i ng   [ 12 ].     In   t hi s   pa pe r   a   n o v e l   f i l t e nna   i s   pr o po s e d .   T h e   f i l t e nn a   i s   b a s e o n   w a ve gui de - fe a pe r t u r e   a nt e nna .   F o r   f i l t e r i ng  f e a t ur e ,   s i m pl e   a pe r t u r e   i s   r e pl a c e by   a   pa t t e rn e pl a n e   o n e   w h i c h   i s   m o un t e o n   t h e   g r o un d   pl a n e .   G r e e n ’s   f un c t i o n   o t h e   fo r m   of   m a gn e t i c   f i e l i n t e g r a l   e qua t i o n s   (M F IE s i n   t h e   w a ve gui de   i s   de r i v e d   a n s o l v e us i n m e t h o o f   m o m e n t s .   T h e   de s i r e pa t t e rn e pl a n e   i s   o b t a i n e f r o m   ge n e t i c   a l go ri t hm   us i n o pt i m i z a t i o n.   A t   t h e   f i n a l   s t e f o r   t h e   g a i e nha n c e m e n t ,   u npri n t e hi g h   pe rm i t t i v i t y   di e l e c t r i c   s l a b s   a r e   us e i n   f r o nt   o f   t h e   a pe r t u r e   a s   s upe r s t ra t e ,   b a s e o n   F a b r y - P e r o t   t h e o r e m .   T h e   p r o po s e f i l t e nna   h a s   a   go o ga i n ,   r e t u rn  l o s s   a t   t h e   o pe ra t i ng  f r e que n c y .       2.   D ES I G N   M ET H O D   O F   TH E   P R O P O S ED   S TR U C TU R E   2. 1 .   Th e   P r o p o s e d   F i l te n n a   S tr u c tu r e   T h e   pr o po s e a n t e nna   i s   b a s e o n   w a v e gui de - fe a pe r t u r e   a nt e nna   w i t h   p a t t e rn e pl a n e   m o un t e o n   a   g r o u n p l a n e ,   a l o n g   w i t t w o   un p ri n t e d i e l e c t ri c   s l a b s   (a s   s upe r s t ra t e s w h i c h   a r e   l o c a t e o v e r   pa t t e rn e d   pl a n e   f o r   ga i n   i m p r o v e m e n t .   P a t t e rn e pl a n e   i s   pri n t e o n   a   d i e l e c t ri c   s ub s t r a t e .   F i g u r e   s h o w s   t hr e e   di m e n s i o na l   v i e w   of   t h e   pr o po s e f i l t e nna   c o n f i gura t i o n.   F o r   t hi s   pu r po s e   W R 90  w a v e gui de   w i t h   di m e n s i o n   of   22. 86× 10. 16  m m   i s   s e l e c t e d.   W R 90   i s   us e d   i n   X - b a n a t   8 - 12  G H z .   S ub s t r a t e   w i t h   l o w   pe r m i t t i v i t y   o 1. i s   s e l e c t e d.   F i g ur e   s h o w s   t h e   s i de   v i e w   of   t h e   p r o po s e f i l t e nn a   a l o n g   w i t h   w a v e gui de   f e s t ruc t u r e .           F i g u r e   1 .   T hr e e   D i m e n s i o n a l   V i e w   of   t h e   P r o po s e F i l t e nn a   Co n f i gu r a t i o n           F i g u r e   2 .   T h e   S i de   V i e w   of   t h e   P r o po s e F i l t e nn a   a l o n g   w i t W a v e gui de   F e S t r uc t u r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       Nov e l   H i gh   G ai n   Nar r ow band  W av e gu i de   F e d   F i l t e n na  U s i n G e n e r i c   A l gor i t hm   ( Mahdi   G hor ban i )   255   2. 2 .   G r e e n ’s   F u n c ti o n   an d   M agn e t i c   F i e l d   I n te g r a l   Eq u ati o n (M F I Es )   A t   t h e   f i r s t   s t e i n   t h e   de s i g n   p r o c e s s ,   t h e   de s i r e p a t t e rn   s ho ul be   o b t a i n e d .   F o r   t h i s   pu r po s e ,   t h e   e l e c t r i c   a nd  m a g n e t i c   f i e l i t h e   v a ri o us   r e gi o n s ,   i n c l ud i n g   s ub s t r a t e   l a y e r   a n d   h o l l o w   w a ve gu i de   s e c t i o n   i s   w r i t t e n.   B o un da r y   c o n di t i o n s   a r e   a pp l i e a t   t h e   c o m m o n   s ur f a c e   b e t w e e n   s ub s t r a t e   a n a i i n s i de   of   t h e   w a ve gui de ,   a n b e t w e e n   c o m m o n   s u r f a c e   b e t w e e n   s ub s t ra t e   a n a i o ut   o f   t h e   w a v e gui de   a n t h e   f o l l ow i n m a t r i x   e qua t i o i s   a c h i e v e d.     [             ]   [                     ] *         +         (1)     w h e r e           a n d           a r e   t h e   m a g n e t i c   f i e l ds   i d i e l e c t r i c   s ub s t ra t e   i x   a n d   y   di r e c t i o n   r e s pe c t i v e l y .         a nd        a r e   m a g n e t i c   c urr e nt   i n   a n d   y   di r e c t i o r e s pe c t i v e l y .                        a n        a r e   g r e e n   f u n c t i o n s   t ha t   a r e   gi v e n   a s   t h e   f o l l ow i n g:                                                        (2)                                                        (3)                                                        (4)     w h e r e                            a r e   a s   f o l l ow s :                                                                                              (5)                                                                                              (6)                                            (7)                                             (8)     w h e r e                   a r e   a dm i t t a n c e   o f   a i r   a n di e l e c t r i c   s ub s t ra t e   i T M   m o de ,   r e s pe c t i v e l y ,   a n                 a r e   a dm i t t a n c e   o f   a i a nd   di e l e c t r i c   s ub s t ra t e   i T E   m o de ,   r e s pe c t i v e l y .                               ,   w h e r e   a ,   b   a r e   t h e   W R 90  di m e n s i o n s   a n d   m ,   n ,   i s   n o n - n e g a t i v e   i nt e ge r s   due   t o   p r o pa g a t i ng  o r   e v a n e s c e n t   m o de s .   T o   s o l v e   t h e   o b t a i n e d   e qua t i o n s ,   u n k n o w n   m a g n e t i c   c u rr e nt         a n d         o t h e   p a t t e rn e d   p l a n e   (c o r r e s po n di ng  t o   n o n - m e t a l l i c   p a r t s   o f   pa t t e rn e pl a n e i n   t h e   a nd  y   di r e c t i o n   i s   e xp a n de i n   t e rm s   o n   s ub   do m a i b a s i s   f un c t i o n s   t o   a pp l y   m e t h o o f   m o m e nt s ,   a s   f o l l o w s :                                                  (9 )                                               (10)                      [     (       |         | ) ]      [       ]           (11)                      [     (       |         | ) ]      [       ]           (12)     T h e   i n t e g r a l   e qua t i o n   o f   m a gn e t i c   f i e l i s   s o l v e us i n m e t ho of   m o m e n t   (G a l e r k i n   M e t h o d).   T hi s   r e s ul t   i s   us e i M A T L A B   i n   ge n e t i c   a l go ri t hm   o pt i m i z a t i o n   t o   f i n t h e   b e s t   pa t t e rn,   w hi c h   i s   m a t c h   w i t gi v e n   s pe c i f i c a t i o n 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 ua r y   2017   :     2 53     2 59   256   2. 3 .   G e n e ti c   A l go r i th m   O p t i m i z ati o n   G e n e t i c   a l go ri t hm   i s   a   us e f ul   w a y   fo r   c o m pl i c a t e d   o pt i m i z a t i o n .   F o r   e xa m p l e   i [13] ,   ge n e t i c   a l go ri t hm   h a s   b e e n   us e i n   s m a r t   a nt e nn a   f o r   f a s t   d y n a m i c a l l y   c h a n ge   of   t h e   e n v i r o nm e n t .   I n   t h i s   pa pe r   w e   ha v e   us e t h e   ge n e t i c   a l go r i t hm   t o   m a t c t h e   r e t u rn  l o s s   o f   t he   pa t t e rn e d   pl a n e   w i t de s i r e o n e .     W a v e gui de   c r o s s   s e c t i o n   i s   di v i de t o   24*16  r e c t a n gu l a r   s u b s e c t i o n s .   F o r   a   gi v e n   p a t t e rn e p l a n e ,   s o m e   of   t h e   s ub s e c t i o n s   a r e   m e t a l i z e a nd  t h e   r e m a i n e d   o n e s   a r e   n o n - m e t a l i z e d.   T h e   a i m   i s   t o   f i n e   a   pa t t e rn e pl a n e   w i t h   gi v e n   s pe c i f i c a t i o n s .   H e r e ,   pa t t e rn e pl a n e   h a s   b e e n   c o n s i de r e t o   h a v e   s y m m e t r y   i n   x,   y   di r e c t i o n s   t o   r e duc e   o pt i m i z a t i o t i m e   a nd  c o m put e r   m e m o r y ;   t h e r e f o r e   j us t   o n e   qua rt e o f   w a ve gui de   c r o s s   s e c t i o n ,   m e a n s ,   12*8  s ub s e c t i o n s   i s   us e o n   ge n e t i c   a l go ri t hm   o pt i m i z a t i o n .   T h e n   de s i r e r e t u rn  l o s s   o f   t h e   f i l t e nna   w i t t ha t   o f   a   s i m pl e   s e r i e s   L C   c i r c ui t   i s   m a t c h e t o   m e e t   f i l t e r i n g   f e a t u r e .     2. 4 .   Th e   P r o p o s e d   F i l te n n a   R e s u l ts   F i g u r e   s h o w   t h e   de s i gn e p a t t e rn e p l a n e   o b t a i n e u s i ng  ge n e t i c   a l go r i t h m .   T h e   p r o po s e d   s t ruc t u r e   ha s   b e e n   s i m ul a t e w i t h   H F S S .   F i g ur e   s h o w   t h e   r e t urn   l o s s   of   t h e   de s i r e r e s o n a t o r   c o m pa r e d   w i t h   t h a t   o f   t h e   de s i g n e pa t t e rn e pl a n e .   R e s o n a n t   f r e que nc y   of   t h e   de s i r e r e s o n a t o r   ha s   b e e n   a s s u m e 10   G H z ,   b ut   t h e   de s i g n e d   r e s o n a n t   f r e que n c y   i H F S S   s i m ul a t i o r e s ul t     i s   e qu a l   t o   9. 77  G H z .             F i g u r e   3 .   T h e   P a t t e rn e P l a n e   O b t a i n e us i n G e n e t i c   A l go r i t h m     F i g u r e   4 .   R e t u rn   l o s s   of   D e s i r e R e s o n a t o Co m pa r e d   w i t t ha t   o f   t h e   D e s i g n e P a t t e rn e d   P l a n e       F i g u r e   5a   s h o w s   t h e   r e t u rn   l o s s   of   t h e   f i l t e nna   b e fo r e   a n a f t e r   l o c a t i n o f   t h e   pa t t e rn e pl a n e .   It   s h o w s   t h e   e ff e c t   of   t h e   pa t t e rn e p l a n e .   F i g .   5b   i s   t h e   g a i o f   t h e   f i l t e nna   b e fo r e   a n a f t e r   us i ng  p a t t e rn e d   pl a n e   a n d   i t   s h o w s   t ha t   t hi s   p a t t e rn e d   pl a n e   de c r e a s e   t h e   g a i o f   t h e   f i l t e nna .           (a )   (b )     F i g u r e   5 .   ( a )   T h e   r e t u rn   l o s s   a n d   (b T h e   G a i o f   t h e   P r o po s e F i l t e nn a   b e fo r e   a n a f t e us i n g   P a t t e rn e P l a n e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       Nov e l   H i gh   G ai n   Nar r ow band  W av e gu i de   F e d   F i l t e n na  U s i n G e n e r i c   A l gor i t hm   ( Mahdi   G hor ban i )   257   2. 5 .   G ai n   E n h an c e m e n t   U s i n P a r t i a l l y   Re f l e c t i n S h e e t   (P R S a s   s upe r s t ra t e   i n   f ro n t   o f   t h e   a pe r t u r e   a n p a ra l l e l   t o   t h e   gr o u n p l a n e   a t   a   s u i t a b l e   di s t a n c e ,   i t   i s   po s s i b l e   t o   e n h a n c e   t h e   ga i n   o f   t h i s   t y p e   of   a n t e nn a s .   T hi s   i nt r o duc e d   f i r s t   t i m e   w i t h   T r e nt i ni   i n   1956  [1 4].   T hi s   i m p r o v e m e n t   i s   b a s e o n   c a v i t y   m o de l ,   w h i c h   i s   c r e a t e b e t w e e n   gr o u n p l a n e   a n s upe r s t ra t e .   B e a m   i s   m ul t i - r e f l e c t e b e t w e e n   t h e s e   t w o   pl a n e s ,   a nd  l e a ke f r o m   s upe r s t ra t e   t o   t h e   b r o a ds i de .   T h e   m a x i m um   ga i n   i s   o b t a i n e w h i l e   m a x i m u m   num b e r s   o f   t h e s e   b e a m s   a r e   i n   s a m e   di r e c t i o n.                                 (13)                    (           )                       (14)           (                 )                     (15)     w h e r e   G   i s   t h e   g a i n,   B W   i s   t h e   b a n dw i dt h,         i s   t h e   di s t a n c e   b e t w e e n   g r o und  p l a n e   a n d   s upe r s t r a t e ,   ρ   i s   t h e   r e f l e c t i o n   c o e ff i c i e n t   m a g n i t ude ,   λ   i s   w a v e l e n gt h,   a n d   ψ 0   i s   p ha s e   a n g l e   o f   t h e   r e f l e c t i o n   c o e ff i c i e n t .     F i na l   c o n f i gu ra t i o n   o f   t h i s   f i l t e nn a   i s   c o m po s e of   a n   a pe r t u r e   m o u n t e o n   t h e   c e nt e r   o f   c o n duc t i n g   gr o u n p l a n e ,   w hi c h   i s   f e w i t h   w a v e gui de .   T w o   h i g h   pe rm i t t i v i t y   di e l e c t r i c s   a s   s upe r s t ra t e s   a r e   l o c a t e i f r o n t   o f   t h e   a pe rt u r e   at   t h e   gi v e n   di s t a n c e .   S upe r s t ra t e s   i s   a s s um e R O 3010  w i t h   pe rm i t t i v i t y   of   10. 2.   D i s t a n c e   b e t w e e n   g r o und  p l a n e   a n d   s upe r s t ra t e   i s   a pp r o xi m a t e l y       λ / a nd      = 32 . 6   m m .     2. 6 .   Th e   s t r u c tu r e   d e s i gn   p ar am e t e r   A t   t h i s   de s i g n ,   W R 90  w a v e gui de   i s   us e w i t h   d i m e n s i o n   o f   22. 86 × 10 . 16  m m .   T h e   c e n t ra l   f r e que n c y   of   t h e   pr o po s e a n t e nna   i s   9. 45  G H z ,   c o r r e s po n d i n t o   w a v e l e n gt h   o f   31. 75m m .   T h e   di m e n s i o n   o f   e a c h   s e c t i o n   o n   t h e   p a t t e rn e a pe rt u r e   i s   0 . 93 × 0 . 65  m m .   T h e   a pe rt u r e   l o c a t e a t   t h e   c e n t e r   o f   gr o u n d   pl a n e   w i t h   di m e n s i o o f   X g= 110  m m   a n d   Y g= 75  m m   (3 . × 2 . ).   I f r o nt   o f   t h e   a pe r t u r e   t w o   l a y e r s   of   s upe r s t r a t e s   i s   us e d.   S upe r s t ra t e s   a r e   u n p r i nt e di e l e c t ri c   a n t h e y   a r e   c h o s e n   R O 3010  m a t e ri a l   w i t h   ε r 1 = 10. 2,   a n t h e y   a r e   l o c a t e a t   di s t a n c e   o f       = 16. m m   a n d       = 32. 6   m m   (0. 5   a nd  1 . 06λ f r o m   t h e   a pe rt u r e .   D i m e n s i o n   o f   bo t s upe r s t ra t e s   a r e   X s = 55. m m   a n Y s = 3 7. m m   (1 . 75λ × 1 . 2 λ w i t h   t h i c k n e s s   of   T s = 2. m m .   T h e   pa t t e rn e d   pl a n e   i s   p r i nt e o n   a   d i e l e c t ri c   s l a b   o f   t h i c k n e s s   0. 5   m m .   T h e   e l e c t r i c   pe rm i t t i v i t y   c o n s t a n t   o f   t h e   s ub s t r a t e   i s   c h o s e n   ε r2 = 1 . 2 .   T h e   r e s o na n t   f r e que n c y   m ov e s   t ow a r t h e   l o w e r   f r e que n c y   r a nge   w h e n   s ub s t r a t e   pe rm i t t i v i t y   i n c r e a s e s .     2. 7 .   F i n al   r e s u l ts   o th e   p r o p o s e d   fi l te nna   T h i s   f i l t e nn a   i s   s i m ul a t e w i t h   H F S S   a n t h e   f o l l ow i n r e s ul t s   o b t a i n e d .   T h e   c e n t r a l   f r e que n c y   o t h e   p r o po s e f i l t e nna   i s   9 . 45  G H z   w i t h   1 . 76%   b a ndw i dt h   ( 160  M H z   b a n dw i dt h,   9 . 37 - 9. 54   G H z ).   F i g u r e   s h o w s   t h e   r e t u rn  l o s s   a n t h e   g a i o f   t h e   p r o po s e f i l t e nn a .           (a                                                                                                                                                                       (b )     F i g u r e   6 .   ( a )   T h e   r e t u rn   l o s s   a n d   (b T h e   ga i n   o f   t h e   p r o po s e f i l t e nn   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 ua r y   2017   :     2 53     2 59   258   It   c a n   b e   ob s e r v e d   f r o m   F i g u r e   t ha t   t h e   p r o po s e f i l t e nna   g a i n   a t   t h e   de s i gn   f r e que n c y   i s   15. 91  d s o   t h a t   s i g n i f i c a n t l y   i s   i m pr o v e c o m pa r e w i t h   t h e   c a s e   w i t h o ut   s upe r s t r a t e s .   R a di a t i o n   p a t t e rn   o f   E - pl a n e   a n H - pl a n e   o f   t h e   p r o po s e d   f i l t e nn a   a r e   s h o w n   o n   F i g u r e   7 ( a a nd  (b ),   r e s pe c t i v e l y .   S i de   l obe   l e v e l   a n b a c l o be   l e v e l   of   t h e   pr o po s e f i l t e nna   a r e   r e s pe c t i v e l y   15. 1dB   a n 19. 0dB .   F i g u r e   s h o w s   t hr e e - di m e n s i o n a l   v i e w   of   t h e   g a i i dB .           (a                                                                                                                                             (b )     F i g u r e   7 .   ( a )   E - p l a n e   a n d   (b H - pl a n e   o f   t h e   p r o po s e F i l t e nna           F i g u r e   8 .   3 - D   po l a v i e w   of   t h e   g a i i dB       3.   C O N C LU S I O N   A   n o v e l   w a ve gui de   fe a pe r t u r e   f i l t e nna   ha s   b e e n   p r o po s e d.   A t   t hi s   w o r k,   m a g n e t i c   f i e l i nt e g r a l   e qua t i o n s   s o l ve w i t h   ga l e r k i n ’s   m e t h o t o   ob t a i n   m a g n e t i c   c ur r e nt   de n s i t y   o n   t h e   pa t t e rn e a pe r t u r e .   T h e   o pt i m i z e pa t t e rn   o n   p r i nt e c i r c ui t   b o a r (P CB i s   o b t a i n e us i n ge n e t i c   a l go ri t hm .   F i na l l y   t h e   r e t u rn  l o s s   a n t h e   g a i n ,   h a s   b e e n   e nha n c e us i ng  t w o   s upe r s t ra t e   a n d   t he   gr o u n d   pl a n e .     T h i s   f i l t e nn a   ha v e   9. 45  G H z   c e n t e r   f r e que n c y   w i t h   1 . 76%  b a n dw i dt h   o f   3d B   a n 15. 91 dB   ga i n   a t   t h e   c e n t r e   f r e que n c y .   In   t h e   p r o po s e f i l t e nna   s i de   l o be   l e v e l   a nd  b a c l ob e   l e ve l   a r e   r e s pe c t i v e l y   15. 1dB   a n d   19. 0dB .       R EF ER EN C ES   [ 1]   W .   R o ng da   a nd   G .   P e ng ,   c o m pa c t   M i c r o s t r i U l t r a - w i de ba n F i l t e n na , ”  15 t I n t e r na t i ona l   c on f e r e nc e   on  e l e c t r on i c   pa c k ag i n t e c hno l og y ,   pp .   135   1 355 2014 .   [ 2]   H.   H.   M .   G ho uz ,   N e w   C o m pa c t   M i c r o s t r i P a t c F i l t e nna   S t r uc t ur e s   w i t P a r t i t i o ne G r o und  f o r   3G / 4G   A ppl i c a t i o ns ,   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   E ngi ne e r i ng  &   T e c hn ol o gy   I J E T - I J E N S v ol / i s s u e :   12 ( 05 ) ,   2012 .   [ 3]   A.   H .   R a m a d a n ,   e t   a l .,   A   N a r r o w ba nd  F r e que nc y - T una bl e   A nt e nn a   f o r   C o g ni t i v e   R a d i o   A ppl i c a t i o ns ,   6 t h   E ur ope an   C on f e r e nc e   on   A n t e nnas   an P r opa ga t i o ( E U C A P ) pp .   3273     327 7 20 12 .   [ 4]   A .   Z a m a ni f e k r i ,   e t   a l . ,   D u a l - F r e qu e nc y   F i l t e nn a   U s i ng   D e f e c t e G r o und  S t r uc t u r e   f o r   V S A T   A ppl i c a t i o ns ,   A nt e nnas   a nd  P r op aga t i on   Soc i e t y   I nt e r n at i ona l   Sy m p os i um   ( A P SU R SI ) pp .   434     435 201 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       Nov e l   H i gh   G ai n   Nar r ow band  W av e gu i de   F e d   F i l t e n na  U s i n G e n e r i c   A l gor i t hm   ( Mahdi   G hor ban i )   259   [ 5]   R.   H .   Z a g hl o ul   a n d   H.   H.   M .   G ho uz ,   A   N e w   C o m pa c t   M ul t i   R e s o na nc e   H - P a t c F i l t e nn a ,   A nt e nn as   and   P r opagat i on   S oc i e t y   I n t e r na t i o na l   S y m po s i um   ( A P SU R SI ) ,   pp .   171   17 19 2 013 .   [ 6]   G.   Q .   L uo e t   al .,   F i l t e nna   C o ns i s t i ng   o f   H o r A nt e nna   a nd   S ub s t r a t e   I nt e g r a t e W a v e g ui de   C a v i t y   F S S ,   I E E E   T r ans ac t i ons   on   A n t e nnas   a nd  P r op aga t i on v ol / i s s u e :   55 ( 1 ) ,   2 007 .   [ 7]   O.   A .   N ov a ,   e t   al .,  F i l t e r - A nt e n na   M o du l e   U s i ng   S ubs t r a t e   I nt e g r a t e W a v e g ui de   C a v i t i e s ,   I E E E   A n t e nnas   an W i r e l e s s   P r opaga t i on   L e t t e r s v ol .   1 0,   pp .   59     62 2011 .   [ 8]   S .   Y u,   e t   a l .,   I nt e g r a t e M i l l i m e t e r   W a v e   F i l t e nn a   f o r   Q - L I N K P A N   A ppl i c a t i o n ,   6t E ur ope an  C o nf e r e nc e   on  A nt e nnas   a nd  P r op aga t i on   ( E U C A P ) ,   pp .   13 33    1336 201 2 .   [ 9]   C .   Y u ,   e t   a l .,   Ku - B a nd   L i ne a r l y   P o l a r i z e O m n i d i r e c t i o na l   P l a n a r   F i l t e nn a ,   I E E E   A n t e nnas a nd  W i r e l e s s   P r opagat i on   L e t t e r s v o l .   11 ,   20 12 .   [ 10]   Y .   J a ng ,   e t   al .,   C o m pa c t   B a nd - s e l e c t i v e   F i l t e r   a nd  A nt e nna   f o r   U W B   A ppl i c a t i o n ,   P I E R O n l i ne v ol / i s s u e :   3 ( 7 ) 2007 .   [ 11]   H .   Y o une s i r a a d ,   e t   a l . S m a l l   M u l t i - B a n R e c t a ng ul a r   D i e l e c t r i c   R e s o na t o r   A nt e nna s   f o r   P e r s o na l   C o m m uni c a t i o D e v i c e s ,   I nt e r na t i ona l   J ou r na l   of   E l e c t r i c al   an C om put e r   E ng i ne e r i ng  ( I J E C E ) v ol / i s s u e :   4 ( 1 ) ,   pp .   1~ 6 201 4 .   [ 12]   L .   C i f o l a ,   e t   al .,   C o m pa c t   D e s i g o f   a   P l a na r   F i l t e r i ng   A nt e nna   A r r a y   i nc l udi ng   a   F r e qu e nc y   S e l e c t i v e   C o m m o n - M o de   R e j e c t i o M o dul e ,   A n t e nna s   a nd   P r opaga t i on   Soc i e t y   I nt e r nat i ona l   Sy m p os i um   ( A P SU R SI ) ,   pp .   1 - 2 2 012 .   [ 13]   J.   R .   M o ha m m a d,   C o m pa r a t i v e   P e r f o r m a nc e   I nv e s t i g a t i o ns   o f   S t o c ha s t i c   a nd  G e ne t i c   A l go r i t hm s   U nde r   F a s t   D y na m i c a l l y   C ha ng i ng   E nv i r o nm e nt   i S m a r t   A nt e n na s ,   I nt e r nat i ona l   J o ur n al   o f   E l e c t r i c a l   and  C om p ut e r   E ngi ne e r i n ( I J E C E ) v ol / i s s ue :   2 ( 1 ) ,   pp.   9 8~ 105 2012 .   [ 14]   G.   V .   T r e nt i n i ,   P a r t i a l l y   r e f l e c t i ng   s h e e t   a r r a y , ”  I R E   T r an s .   A n t e nn as   P r op aga t .,   v o l .   4 ,   pp .   6 66 - 671 1956 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S         M .   G h o r b an i   r e c e i v e B . S c .   d e 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   of   T e c hno l o gy   ( I U T ) ,   I s f a ha n,   I r a i 2 003 .   H e   w o r k   10  y e a r s   i n   i n dus t r y   a s   a   d e s i g a nd   R & D   m a na g e r .   H e   r e c e i v e M . S c .   de g r e e   i 2 016  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 ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t y   o f   G ui l a n .     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.