I nte rna t io na l J o urna l o f   I nfo rm a t ics a nd   Co m m un ica t io n T ec hn o lo g y   ( I J - I CT )   Vo l. 9 ,   No . 1 Ap r il   2 0 2 0 ,   p p .   2 4 ~ 3 0   I SS N:  2252 - 8 7 7 6 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /iji ct. v 9 i1 . p p 2 4 - 3 0          24       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ict. ia esco r e. co m   Co mpa ct  wide  sto pba nd micro strip  lowpa ss  f ilte r usi ng  poly g o pa tches and m ea ndered lin es       Adel  M us a v y ,   Ak ra m   Sh eikhi   De p a rtme n o El e c tri c a E n g i n e e rin g ,   Lo re sta n   Un i v e rsity ,   Ira n       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   1 2 ,   2 0 19   R ev is ed   J an   2 ,   2 0 20   Acc ep ted   J an   2 1 ,   2 0 20       In   th is  p a p e r,   a   lo p a ss   lt e b a s e d   o n   T - S h a p e d   re so n a to r   is  p re s e n ted .   T h e   T - S h a p e d   re so n a t o c o n sists   o f   m e a n d e re d   li n e a n d   re c tan g u la p a tch e s.  Also ,   th e   LC  m o d e a n d   tra n sf e fu n c ti o n   o t h e   p r o p o se d   re so n a to is   p re se n ted .   F o su p p re ss io n   o sp u rio u h a rm o n ics ,   a   b a n d st o p   stru c tu re   c o n sists   o h e x a n g u lar   p a tch e a n d   o p e n   stu b h a b e e n   u ti li z e d .   F in a ll y ,   t h e   wid e   sto p b a n d   m icr o strip   lo w p a ss   fil ter  wit h   c u to ff   fre q u e n c y   2 . 7 2   G Hz   h a be e n   sim u late d ,   fa b rica ted   a n d   m e a su re d .   Th e   LP F   h a g o o d   c h a ra c teristics   su c h   a wid e   sto p b a n d   a n d   in se rti o n   l o ss   lo we t h a n   0 . 1 8   d in   t h e   p a ss b a n d   re g io n .   Th e   re jec ti o n   lev e is  les s th a n   - 2 0   d fro m   2 . 9 8   u p   to   2 1 . 3   G H z .   Th e   fil ter size   is 1 0 . 5   m m × 1 2 . 7   m m ,   o 0 . 1 3 1   λ g ×   0 . 1 5 8   λ g ,   wh e re   λ g   is t h e   g u i d e d   wa v e len g th .   Th e   m e a su re d   a n d   sim u late d   re su lt o th e   fil ter  is  in   g o o d   a g re e m e n with   e a c h   o t h e r,   wh ic h   sh o th e   m e rit o f   lo w   in se rti o n   l o ss   a n d   wid e   sto p b a n d .   K ey w o r d s :   L o wp ass   f ilter   Me an d er ed   lin e   Patch es   T - s h ap ed   r eso n ato r   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ak r am   Sh eik h i,    Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   L o r estan   Un iv er s ity ,   P.  O.   B o x   4 6 5 ,   Kh o r a m ab ad ,   6 8 1 3 7 ,   I r a n .   E m ail: a k r am . s h eik h i 2 0 0 8 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h lo wp ass   f ilter s   ( L PF s )   ar u s ed   in   th co m m u n icatio n   s y s tem s   f o r   elim in atio n   o f   u n d esire d   f r eq u e n cies.  T h er ar s ev er al  r eq u ir em en ts   f o r   L PF   s u ch   as  s m all   s ize,   lo w   lo s s   in   p ass b an d   r eg io n ,   an d   wid s to p b an d .   Plan ar   f ilter s   h av e   attr ac ted   co n s id er a b le  atten tio n   d u to   lo c o s t,  s im p le  s tr u ctu r es  a n d   ca p ab ilit y   o f   in teg r atio n   with   o th er   m icr o wav cir c u its   [ 1 ] .   T o   s u p p r ess   th s p u r io u s   f r eq u en cies,  th s tep p ed   im p ed an ce   f ilter s   wer in tr o d u ce d   in   [ 2 - 3] .   T o   h av h ig h   o r d er   h a r m o n ic  s u p p r ess io n ,   s tep p ed   im p ed an ce   h air p in   r eso n ato r   was  p r o p o s ed   in   [ 2 ] .   I n   [ 3 ] ,   co m p ac lo p ass   f ilter   with   wid est o p   b an d   b y   u s in g   tr an s f o r m ed   s tep p ed   im p ed a n ce   r eso n ato r ,   was  p r o p o s ed .   Ho wev er ,   th r e p o r te d   wo r k   in   [ 3 ]   h as  p o o r   s elec tiv ity   f r o m   p ass b an d   to   s to p b an d   r eg io n .   O th er   m eth o d s   s u ch   as  d ef ec ted   g r o u n d   s tr u ctu r ( DGS)   an d   s lo tted   s tr u ctu r to   d esig n   o f   f ilter s   h av b ee n   p r o p o s ed ,   b u th m ain   p r o b lem   is   co m p l ex ity   o f   f a b r icatio n   p r o ce s s   [ 4 - 7 ] .   I n   [ 4 ] ,   th b a n d wid th   o f   f ilter   h as  b ee n   in cr ea s ed   b y   DGS  s tr u ctu r e.   T h f ilter   b ased   o n   DGS  in   [ 5 ]   h as  wid s to p b an d .   Y et,   it  p r o v id es  h ig h   in s er tio n   lo s s   an d   g r ad u al  c u to f f   f r eq u en cy .   Als o ,   m u lti - s to p b an d   f ilter   b ased   o n   tr ee   f r ac tal  s lo tted   s tr u ctu r i n   [ 6 ]   an d   L PF   u s in g   DGS  in   [ 7 ]   h av b ee n   p r o p o s ed .   T h m icr o s tr ip   lo wp ass   f ilter s   with   co m p ac t size  an d   u ltra wi d s to p b an d   u s in g   tr ian g u lar   a n d   p o l y g o n al  p atc h   r eso n ato r   ar p r esen ted   in   [ 8 ]   wh ich   h av e   p o o r   s elec tiv ity .   I n   [ 9 ] ,   m u ltimo d e   r eso n ato r s   to   d esig n   o f   wid e   s to p b an d   L PF   with   h i g h   s elec tiv ity   h av b ee n   u s ed .   Ho wev er ,   th m u ltimo d L PF   h as  th s to p b an d   r eg io n   with   lo atten u atio n   lev el.   I n   [ 1 0 ] ,   a   n o v el  d esig n   o f   a   L PF   b ased   o n   m eta m ater ial  was  in tr o d u ce d .   T h e   p r o p o s ed   f ilter   is   in v esti g ated   b ased   o n   s q u a r s p lit  r in g   r eso n ato r s   ( SR R s )   with   g o o d   atten u atio n   lev el  in   th e   s to p b an d   b u s u f f er s   f r o m   lo s to p   b an d wid th   an d   lar g s ize.   I n   [ 1 1 ] ,   th p r esen ted   f ilt er   u s ed   m ea n d er e d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l   I SS N:  2252 - 8 7 7 6       C o mp a ct  w id s to p b a n d   micro s tr ip   lo w p a s s   fi lter   u s in g   p o lyg o n   p a tch es a n d   mea n d ered   lin es   ( A d el  Mu s a vy )   25   lin es,  an d   p o ly g o n al  p atch es  with   lo p ass b an d   in s er tio n   lo s s   wh ich   s u f f er   f r o m   lo s elec tiv ity   an d   r elativ ely   lo r ejec tio n   lev el  in   t h s to p b an d   r e g io n .     T o   d ea l w ith   p r o b lem s   s u ch   as lo s elec tiv ity ,   n ar r o s to p b an d ,   h ig h   in s er tio n   lo s s ,   an d   lar g s ize,   n ew  m icr o s tr ip   lo wp ass   filt er   with   g o o d   p er f o r m an ce   h as   b ee n   p r esen ted   i n   th is   w o r k .   T h is   p ap er ,   ad d r ess es  all  th o s p r o b lem s   b y   o b tain i n g   wid s to p b an d   b y   b a n d s to p   s tr u ctu r in s tead   o f   ca s ca d e d   r eso n ato r s   s in ce   ca s ed ed   r eso n ato r s   r esu lt  in   s i ze   in cr ea s in g .   Fro m   th p r o p o s ed   d esig n ,   it  is   f o u n d   th at  th er is   o n ly   o p tim u m   n u m b er   o f   elem e n ts   to   m ax im i ze   filt er   s to p b an d   a n d   m in im iz p ass b an d   lo s s es.    T h r ejec tio n   lev el  b etter   th a n   −2 0   d B   is   o b tain ed   in   th e   r an g o f   2 . 9 8   u p   t o   2 1 . 3   GHz .   T h f ilter   s ize  is   1 0 . 5   m m × 1 2 . 7   m m ,   o r   0 . 1 3 1   λ g ×  0 . 1 5 8   λ g ,   wh er e   λ g   is   g u id ed   wa v elen g th .   Me asu r ed   r esu lts   o f   th e   d ev elo p e d   lo wp ass   filt er   ar i n   g o o d   ag r ee m e n with   th s im u latio n   o n es,  th er e b y   p r o v in g   th v alid ity   o f   th e   p r o p o s ed   f ilter .   T h e   p ap er   is   o r g an izae d   as  th f o llo win g .   I n   th f ir s s ec tio n ,   we  p r o v id e   an   o v e r v iew  o f   t h e   p r o p o s ed   r eso n ato r   with   lu m p ed   a n d   d is tr ib u ted   elem en ts .   I n   th e   s ec o n d   s ec tio n ,   we   a r g u e   th b an d s to p   s tr u ctu r b ased   o n   lu m p e d   an d   d is tr ib u ted   elem en ts .   T h L P d esig n   an d   th o b tain ed   r esu lts   ar p r esen ted   in   th ir d   an d   f o u r th   s ec tio n s ,   r esp e ctiv ey .   Fin ally ,   th c o n clu s io n   is   p r esen ted   in   th e   f if th   s ec ti o n .         2.   DE S I G O F   RE SO NA T O R   n ew  T - s h ap ed   r eso n ato r   u s in g   m ea n d er e d   lin is   p r esen ted .   Me an d er ed   lin es  ar em p l o y ed   an d   lo ad ed   with   r ec tan g u lar   p atch es  to   ac h iev th h ig h   s elec tiv ity   an d   lo i n s er tio n   lo s s .   I n   Fig u r 1 ( a)   a n d   ( b ) ,   th lay o u a n d   e q u iv alen t   cir cu it  o f   b asic  r eso n ato r   c o n s i s ts   o f   m ea n d er e d   lin a n d   r e ctan g u lar   p atch   is   s h o wn .             Fig u r 1 .   ( a )   L ay o u t,  ( b )   E q u i v alen cir cu it ,   an d   ( c)   Simu lated   S - p a r am eter s       I n   Fig u r e   1 ( b ) ,   L 1   an d   C 1   ar e   in d u ctan ce   an d   ca p ac itan ce   o f   h ig h   im p ed an ce   tr an s m is s io n   l in es.  L 2   is   in d u ctan ce   o f   m ea n d er e d   lin e,   wh ich   is   ass u m ed   lo s s less ,   an d   C r ef e r s   to   th ca p ac itan c o f   th e   r ec tan g u lar   p atch .   T h v alu es o f   i n d u cto r s   an d   ca p ac ito r s   ca n   b o b tain e d   f r o m   ( 1 ) - ( 3 )   as     = 1   ( 2 )     ( 1 )   an d   = 1 1   ( )     ( 2 )     an d   th ca p ac itan ce   o f   th o p e n   s tu b   is      =       ( 3 )     wh er Z si   is   th ch ar ac ter is tic   im p ed an ce   o f   th lin e,   l i   is   its   len g th ,   c   i s   th v elo city   o f   lig h in   f r ee   s p ac an d   λ g   is   th g u id e d   wav elen g th   at  th cu t - o f f   f r eq u e n cy .   T h e   v alu es  o f   th ese  p ar a m eter s   af ter   o p tim izatio n   o b tain ed   as  L 1 =3 . 1   n H,   L 2 =3 . 0 5   n H,   C 1 =0 . 0 7   p F,  an d   C 2 =0 . 8   p F.  T h d im en s io n s   ar l 1 = 5 . 2 5   m m ,   l 2 =1   m m ,   l 3 =0 . 6   m m ,   w 1 =3 . 9   m m ,   w 2 =4 . 1   m m ,   a n d   w 3 =0 . 4   m m .   Fig u r e   1 ( c)   s h o ws  t h L C   a n d   E s i m u latio n   r esu lts   o f   th b asic  r eso n at o r .   As  it  is   il lu s tr ated ,   th a g r ee m en t   b etw ee n   L C   an d   E s im u latio n   r e s u lts   h as  b ee n   m et   p er f ec tly .   T h e   S 21  p ar a m eter   o f   th e   b asic  r eso n ato r   s h o ws  th at  th r eso n ato r   h as  lo w   r ej ec tio n   lev el  i n   th e   s to p b an d .   Als o ,   th e   tr an s m is s io n   ze r o   ( T Z )   o f   th e   b asic r eso n ato r   is   3 . 1 5   GHz ,   wh ich   is   o b tain ed   as   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  9 ,   No .   1,   Ap r il   20 20 2 4     3 0   26   1 ( ) = 0 ( 2 2 2 + 1 ) 1 2 1 2 4 + ( 1 ( 1 + 2 ) + 2 2 ( 2 0 ) ) 2 + ( 2 0 )     ( 4 )     Hen ce ,   th p o s itio n   o f   tr a n s m is s io n   ze r o ,   f z ,   ca n   b d eter m in ed   b y   s ettin g   th e   T 1 ( s )   0 ,   wh ich   r esu lts   in   f z =3 . 3   GHz .   Als o ,   th e   v ar ia tio n   o f   c u t - o f f   f r e q u en c y   o f   th b asic  r eso n ato r   v er s u s   w a n d   l 2   p ar a m eter s   is   s h o wn   in   Fig u r 2 ( a)   an d   2 ( b ) ,   r esp ec tiv ely .   As  it  ca n   b s ee n ,   th cu to f f   f r eq u e n cy   h as  b ee n   d ec r ea s ed   b y   in cr ea s in g   w 2   an d   l 2 B y   v ar y in g   th d im en s io n s   o f   th p atc h   s tr u ctu r e,   t h cu to f f   f r eq u e n cy   o f   t h p r o p o s ed   r eso n ato r   ca n   b tu n ed .         Fig u r 2 .   C u t - o f f   f r eq u e n cy   v e r s u s   ( a)   w 2   an d   ( b )   l 2       Fig u r 3 ( a)   an d   3 ( b )   s h o th p r o p o s ed   r eso n ato r   an d   its   eq u iv alen L C   cir cu it.  T h S - p ar am eter s   o f   th p r o p o s ed   r eso n ato r   a n d   L C   m o d el  is   s h o w n   in   Fig u r 3 ( c ) .   I ca n   b e   s ee n   f r o m   Fig u r e   3 ( d ) ,   th e   tr an s m is s io n   ze r o   is   s h if ted   f r o m   4 . 6   GHz   u p   t o   3 . 3   GHz   b y   in cr ea s in g   w 2 .   T h e   tr an s f er   f u n ctio n   ( T F)  o f   th e   p r o p o s ed   r eso n ato r   is   o b tain ed   as     2 ( ) = 0 ( 2 2 2 + 1 ) 1 2 1 2 4 + ( 1 ( 1 + 2 2 ) + 2 2 ( 2 0 ) ) 2 + ( 2 0 )     ( 5 )     Fro m   ( 5 ) ,   f z =3 . 3   GHz   is   o b tain ed .           Fig u r 3 .   ( a )   L ay o u t,  ( b )   L C   e q u iv alen t c ir cu it,   ( c)   Simu late d   S - p ar am eter s ,   a n d   ( d )   s im u l ated   S 21   p ar am eter   v er s u s   w 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l   I SS N:  2252 - 8 7 7 6       C o mp a ct  w id s to p b a n d   micro s tr ip   lo w p a s s   fi lter   u s in g   p o lyg o n   p a tch es a n d   mea n d ered   lin es   ( A d el  Mu s a vy )   27   3.   DE S I G O F   B ANDS T O P   S T RUC T UR E     T h b an d s to p   s tr u ct u r ( B SF )   ar d esig n ed   b ased   o n   two   o p en   s tu b s   an d   h ig h   im p ed an ce   lin lo ad ed   b y   f o u r   h ex an g u lar   p atc h es  ( r eso n ato r - I I ) .   T h m ain   s ec tio n   is   h ig h   im p ed an ce   lin h av i n g   an   im p ed a n ce   o f   1 3 4   Ω   c o n n ec te d   in   s er ies  with   h ex an g u lar   p atch .   T h r e s o n ato r - I I   h as  b ee n   d esig n ed   an d   s im u lated   with   th Ad v an ce d   Desig n   Sy s tem   ( ADS) .   W h en   th lay o u o f   th r eso n ato r   h as  b ee n   g en er ated ,   an   elec tr o m ag n etic  m o m en tu m   ( E M)   s im u latio n   h as  b ee n   ca r r ied   o u t   to   an aly ze   its   p er f o r m an ce .   I ts   lay o u an d   L C   eq u iv alen cir c u it  is   s h o w n   in   Fig u r 4 .   T h d im e n s io n s   ar l 4   =3 . 1 3   m m ,   a n d   l 5   =1 . 7   m m .   T h is   u n it  h as  o n tr an s m is s io n   ze r o   at  8   GH with   atten u atio n   lev el  - 4 3   d B .           Fig u r 4 .   ( a )   L ay o u t,  a n d   ( b )   E q u iv alen t c ir cu it  o f   r eso n ato r - II       T h co n fig u r atio n ,   L C   eq u iv alen cir cu it  an d   s im u lated   c h ar ac ter is tics   o f   two   u n its   ar s h o wn   in   Fi g u r e   5 ( a) ,   5 ( b )   a n d   5 ( c) ,   r esp ec tiv ely .   Fo r   th a n aly s is   o f   eq u iv alen cir c u it,  th h e x an g u lar   p atch   h as  eq u iv alen cir cu it  o f   C 3 L 4 L 5 ,   an d   C 5 .   T h h ig h   im p ed a n ce   lin is   r ep r esen ted   as  L 3 C an d   C 5   r ep r esen th e   ca p ac itan ce   b etwe en   m icr o s t r ip   h e x an g u lar   p atch   a n d   t h g r o u n d   p lan e .   T h o p tim ized   v alu es  o f   L C   eq u iv alen t   cir cu it  a r L 3 =0 . 0 5 2   n H,   L 4 =0 . 3 1   n H,   L 5 =0 . 1 8   n H,   C 3 =0 . 5   p F,  a n d   C 5 =0 . 3 7   p F.   T h e   tr an s f er   f u n ctio n   o f   th e   two   u n its   o f   r e s o n ato r - I I   is   o b tain ed   as th f o llo win g :     3 ( ) = 1 11 0 ( 1 + 2 + 11 ) + 11 ( 1 + 2 )     ( 6 )     wh er e     1 ( ) = 3 2 5 3 4 5 6 + ( 3 2 3 4 + 3 5 3 ( 4 + 2 5 ) + 3 5 4 5 ) 4 + ( 3 ( 2 3 + 4 ) + 5 ( 3 + 4 + 5 ) ) 2 + 1 ( 2 3 + 5 + ( 3 2 4 + 3 5 4 + 2 3 5 5 ) 2 + 3 2 5 4 5 6 )   11 ( ) = 2 3 2 5 3 4 5 6 + ( 2 3 2 3 4 + 2 3 5 3 ( 4 + 4 5 ) + 3 5 4 5 ) 4 + ( 3 ( 4 3 + 4 ) + 5 ( 2 3 + 4 + 5 ) ) 2 + 1 ( 2 3 + 5 + ( 3 2 4 + 3 5 4 + 2 3 5 5 ) 2 + 3 2 5 4 5 6 )     Fro m   ( 6 ) ,   f z1 =7 . 9   GHz   an d   f z2 =8 . 5   GHz   is   o b tain ed .   B y   co n n ec tin g   two   u n its   s y m m etr ically   co n n ec ted   at  t h ce n tr o f   m a in   h ig h   im p ed an ce   tr an s m is s io n   lin e,   th e   s tr u ctu r in   Fig u r 6   ( a)   is   o b tain ed .   Fig u r 6 ( b )   e x h ib its   two   t r an s m is s io n   ze r o s ,   wh ich   ar l o ca ted   at  ab o u t 7 . 6 7   GHz   an d   9   G Hz  with   atten u atio n   lev el  n ea r   - 6 2   d B   an d   - 6 0   d B .   T h ese  tr a n s m is s io n   ze r o s   ar e   ca u s ed   b y   th r eso n an ce   o f   t h h ig h   im p ed an ce   s in g le  s tep p ed   s tu b   lo ad ed   b y   tr ian g u lar   p atch es  an d   it s   r eso n an f r eq u e n cy   d e p en d s   o n   th s tr u ctu r al   p ar am eter s .     I n   p r ac tical  ap p licatio n s ,   f il ter   with   wid s to p b an d   an d   h ig h   s u p p r ess io n   lev el  is   n ec es s ar y .   T h b an d wid th   o f   th p r o p o s ed   fil ter   ca n   b en h an ce d   b y   co n n e ctin g   o p e n   s tu b s   o n   b o th   s id es  o f   th e   r eso n ato r s .   T h lay o u a n d   f r e q u en c y   r e s p o n s o f   two   o p e n   s tu b s   ar s h o wn   in   Fig u r e   7 .   T h e   o p en   s tu b   p r o d u ce s   a   tr an s m is s io n   ze r o   to   elim in ate   th h ar m o n ic  at  1 4   GHz .   T h e   filt er   u s in g   o p e n   cir cu it  s tu b   at  b o th   e n d s   o f   t h h ig h   im p ed a n ce   m ain   tr an s m is s io n   lin ex h ib its   b etter   s to p b an d   ch ar ac ter is tics .   T h len g th   an d   wid th   o f   th o p en   s tu b   ar l 5 =1 0 . 2   m m   a n d   w 4 =1 . 1 7   m m ,   r esp ec tiv ely .   E ac h   o p en   s tu b   ca n   b co n s id er ed   as  s h u n t   ca p ac ito r   to   th g r o u n d .   At  h i g h   f r eq u en cies,  th ca p ac itiv r ea ctan ce   d ec r ea s es,  an d   o p en   s tu b   ac ts   a s   s h o r cir cu it  to   th e   g r o u n d .   T h is   s h o r ts   o u tr a n s m is s i o n   an d   ca u s es  atten u atio n   in   th e   s to p b an d   wh ich   s u p p r ess es  th h ig h er   f r eq u en cy   h ar m o n i cs a n d   ex ten d s   th e   s to p b an d .     T h b an d s to p   u n it  in   Fig u r 8 ( a)   h as  b ee n   a d d ed   to   th e   r e s o n ato r .   T h S 21   p ar am eter s   o f   b an d s to p   s tr u ctu r ar e   d ep icted   in   Fig u r 8 ( b ) .   At  h ig h   f r e q u en c y ,   th e   in d u cta n ce   o f   m ain   h ig h   im p ed an ce   lin e   b lo c k s   tr an s m is s io n   b y   h av in g   i n fin ite  s er ies  r ea ctan ce ,   wh er ea s   th ca p ac itan ce   o f   o p en   s tu b   s h o r ts   o u tr an s m is s io n   b y   h a v in g   in fin ite  s h u n t   s u s ce p tan ce .   T h r ejec tio n   lev el  f r o m   4   u p   t o   1 4   GHz   is   b etter   th an   - 1 5   d B .   So ,   th e   n o n d esire d   p ass b an d   at  1 4   GHz   h as  b ee n   d im in is h ed .   T h is   clea r ly   in d icate s   th ab ili ty   o f   th b an d s to p   s tr cu tu r to   elim in atio n   o f   u n wan ted   h ar m o n ics an d   im p r o v ed   s to p   b an d wid th .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  9 ,   No .   1,   Ap r il   20 20 2 4     3 0   28         ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 5 .   ( a )   L ay o u t,  ( b )   L C   e q u iv alen t c ir cu it,   an d   ( c)   th s i m u latio n   r esu lts   o f   two   u n its   o f   r eso n ato r - II           Fig u r 6 .   ( a )   L ay o u t,  a n d   ( b )   t h s im u latio n   r esu lts   o f   two   s y m m etr ical  s tr u ctu r o f   two   u n i ts   o f   r eso n ato r - II           Fig u r 7 .   ( a )   L ay o u t,  a n d   ( b )   S im u lated   S 21   p ar am eter   o f   two   o p en   s tu b s       ( a ) g = 0 . 1   m m ( b )     Fig u r 8 .   ( a )   L ay o u t,  a n d   ( b )   S im u lated   S 21   p ar am eter       4.   F I L T E D E S I G AND  L A YO UT   T h s ch em atic  s h o win g   th e   g en er atio n   p r o ce s s   o f   t h p r o p o s ed   f ilter   o n   s u b s tr ate  with   th e   p er m itti v ity   o f   2 . 2 ,   lo s s   tan g en o f   0 . 0 0 0 9   a n d   th ick n ess   o f   0 . 5 0 8   m m   is   g iv en   in   Fig u r 9 ( a) .   T h L PF   o cc u p ies  1 0 . 5   m m ×1 2 . 7   m m .   Fig   9 ( b )   s h o ws  th p h o to g r a p h   o f   th e   f ab r icate d   f ilter .   A d d itio n   o f   b an d s to p   s tr u ctu r to   t h p r o p o s ed   r es o n ato r   r esu lts   in   g o o d   r ejec tio n   lev el  i n   th e   s to p b an d   r e g io n .   T h e   p r o p o s ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l   I SS N:  2252 - 8 7 7 6       C o mp a ct  w id s to p b a n d   micro s tr ip   lo w p a s s   fi lter   u s in g   p o lyg o n   p a tch es a n d   mea n d ered   lin es   ( A d el  Mu s a vy )   29   r eso n ato r   was  em b ed d ed   b et wee n   s p ac es  o f   th b an d s to p   s tr u ctu r to   av o id   s ize  in cr ea s in g   o f   th f ilter .   C o n v en t io n al  m icr o s tr ip   f ilte r s   ar u s u ally   im p lem e n ted   u s in g   ca s ca d ed   r eso n ato r   an d   b an d s to p   s tr u ctu r wh ich   r esu lts   in   s ize  in cr ea s in g   an d   l o s s es.  T h f ilter   was  s im u lated   b y   ADS  2 0 1 4   an d   m ea s u r ed   b y   HP8 5 1 0 B   Netwo r k   An aly ze r .   T h m ea s u r ed   an d   s im u lated   r esu lts   will  b p r esen ted   in   th e   n ex s ec tio n .   T wo   m icr o s tr ip   lin es  co n n ec ted   at   b o th   s id es  o f   th L PF   ar in   o r d er   to   m atch   th im p e d an ce   at  th in p u an d   o u tp u p o r ts   to   5 0     with   th W f   0 . 7   m m ,   an d   l f = 2 . 4   m m .           Fig u r 9 .   ( a )   L ay o u t,  a n d   ( b )   t est  b o ar d       5.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N     Fig u r 1 0 ( b )   s h o ws  th m ea s u r ed   an d   s im u lated   S - p a r am eter s   o f   th p r o p o s ed   L PF .   On tr an s m is s io n   ze r o   is   lo ca ted   at  2 . 9 7   GHz   to   h a v h ig h   s elec tiv ity .   I n   a d d itio n ,   e x tr tr an s m i s s io n   ze r o es  in   th s to p b an d   r e g io n   ca n   b o b s e r v ed .   I n   g en er al,   t h ese  tr an s m is s io n   ze r o s   h elp   u s   in   o u t - of - b a n d   r ejec tio n   en h an ce m e n t.   T h e   m ea s u r ed   i n s er tio n   lo s s   is   less   th an   0 . 1 8   d B ,   wh ile  th r etu r n   lo s s   is   g r ea ter   th an   1 2 . 5   d B   f r o m   DC   u p   to   3 . 3 9   GHz .   T h s im u lated   g r o u p   d elay   is   s h o wn   in   Fig u r 1 0 ( c) .   I ca n   b e   s ee n   th at  th e   g r o u p   d elay   is   less   th an   0 . 3 2   n s   in   th p ass b an d .   Fu r th er m o r e,   o v er   2 0   d B   atten u atio n   lev el  in   th e   s to p b an d   r eg i o n   is   ac h iev ed   f r o m   2 . 9 8   u p   to   2 1 . 3   GHz ,   s o   th at  th u n wan ted   s ig n al  is   elim in ated .   Fo r   co m p ar is o n s ,   T ab le  1   illu s t r ates th m ea s u r ed   r esu lts   f o r   s o m p r ev iu o s   wo r k s   an d   p r o p o s ed   f ilter ,   wh e r r o ll  o f f   r ate  ζ   is   d ef in ed   as      = m a x      m in        ( 7 )     wh er α max   an d   α min   r e p r esen t   th 2 0   d B   an d   3   d B   atten u atio n   lev el,   r esp ec tiv ely ,   f c   i s   th 3   d B   cu to f f   f r eq u e n cy ,   an d   f s   is   th 2 0   d B   s to p b an d   f r eq u e n cy .   I n   th is   ca s e,   th b an d wid th   d iv id e d   b y   ce n ter   f r e q u en c y   o f   s to p b an d   is   th r elativ s to p b an d   wid th   ( R SB )   as       = st o p b a n d   b a n d wid t h st o p b a n d   c e n t re   f re q ue n c y     ( 8 )           Fig u r 1 0 .   ( a)   Simu la ted   a n d   m ea s u r ed   S - p ar a m eter s ,   an d   ( b )   s im u lated   g r o u p   d elay   o f   th p r o p o s ed   f ilter       T h r ejec tio n   lev el  d iv id ed   b y   1 0   is   s u p p r ess io n   f ac to r   ( SF ) ,   wh ich   is   d ef in ed   as      = r e j e c t io n l e v e l 10     ( 9 )     As  an   ex am p le,   th e   SF   o f   th p r o p o s ed   L PF   with   r ejec tio n   lev els  o f   2 0   d B   is   2 .   T h e   n o r m alize d   cir cu it si ze   ( NC S)  is   d ef in ed   as     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 7 6   I n t J I n f   &   C o m m u n   T ec h n o l Vo l.  9 ,   No .   1,   Ap r il   20 20 2 4     3 0   30    = p hy s ic a l   siz e   ( l e n g t × wid t h ) 2     ( 1 0 )   C o m p ar in g   with   th o th er   f ilter s   [ 2 - 3 ] ,   [ 5 ] ,   [ 7 - 1 1 ] ,   clea r ly   a   tr an s m is s io n   ze r o   clo s to   th p ass b an d   is   r ea lized   with   T - s h ap ed   r es o n ato r   an d   th f ilter   h as  s h ar p   r o ll - o f f   r ate  in   co m p ar is o n   to   [ 2 - 3 ] ,   [ 5 ] ,   [ 7 - 1 1 ] .   Mo r eo v er ,   th e   s to p   b an d wid th   o f   th e   p r o p o s ed   f ilter   ca n   b e   f u r th er   ex ten d ed   b y   u s in g   Sp l it  R in g   R eso n ato r s   as  [ 7 ] .   Als o ,   th e   p r o p o s ed   f ilter   h as  lo wer   in s er tio n   lo s s   in   co m p ar is o n   t o   o th e r   wo r k s .   H o wev er ,   th e   f ilter   is   s y m m etr ical  an d   m in iatu r ized   in   d im en s io n   wh ich   is   less   co s tly   to   im p lem en in   c o m m u n icatio n   ap p licatio n s T h m ea s u r ed   a n d   s im u lated   r esu lts   o f   th f ilter   h av g o o d   ag r ee m en at  lo wer   f r eq u e n c y .   T h d if f er en ce   at   h ig h   f r eq u e n cies  is   d u t o   th im p e r f ec s o ld er i n g   o f   th p o r ts   an d   in ac cu r ate  im p lem en tatio n   o f     th p r o p o s ed   f ilter .       T ab le  1.   C o m p a r is o n   o f   th p r o p o s ed   L PF   with   o th er   wo r k s .   Ref   ζ   R S B   SF   I n sert i o n   Lo ss   N C S   [ 2 ]   5 2 . 8   1 . 5 3   2   0 . 3   0 . 1 1 3  × 0 . 0 8 1   [ 3 ]   1 4 . 1   1 . 5 4   1 . 4   0 . 4   0 . 1 0 3  × 0 . 0 7 1   [ 5 ]   4 3 . 9   1 . 3 5 5   1 . 5   1   0 . 1 5 × 0 . 1 0 1   [ 7 ]   20   1 . 6 5   1 . 7   0 . 3   0 . 1 2 ×   0 . 0 7 1   [ 8 ]   1 6 . 6 6   1 . 5 5   1 . 5   0 . 3 6   0 . 0 8 1  ×   0 . 0 8 9   [ 9 ]   15   1 . 5 8   1 . 5   0 . 5   0 . 1 1 ×   0 . 0 9   [ 1 0 ]   17   -   2   0 . 2   0 . 1 1 × 0 . 1 1   [ 1 1 ]   5 6 . 7   1 . 2 6 7   2   0 . 3   0 . 1 1 6  × 0 . 1 1 5   Th i s   w o r k   6 5 . 4   1 . 5 4   2   0 . 1 8   0 . 1 5 8  × 0 . 1 3 1       6.   CO NCLU SI O N   An   L PF   with   cu to f f   f r eq u e n cy   2 . 7 2   GHz   b y   m o d if ied   T - s h ap ed   r eso n ato r   h as  b ee n   d esig n ed ,   f ab r icate d ,   a n d   m ea s u r ed .   T o   im p r o v e   th s to p b an d   b an d wi d th ,   th b an d s to p   s tr u ctu r e   co n s is ts   o f   u s in g   o p e n   s tu b s   an d   h ex an g u lar   p atc h es  h as  b ee n   ad d ed   at  th e   two   s id es  o f   th p r o p o s ed   r eso n ato r .   An   ap p r o x im ate  L C   eq u iv alen t   cir cu it  o f   ea ch   s tr u ctu r h as  b ee n   d er iv ed   a n d   its   r esp o n s h as  b ee n   co m p a r ed   with   s im u lated   r esu lt.   h ig h   atten u atio n   o v e r   th s to p b a n d   u p   to   2 1 . 3   GH h as  b ee n   o b tain ed   s o   th at  th u n wan ted   o u t - of - b an d   s ig n al  is   elim in ated .   T h o b tain ed   r esu lts   s h o th a t h p r o p o s ed   f ilter   h as  g o o d   p er f o r m a n ce   s u ch   as  lo in s er tio n   lo s s ,   wid s to p b an d   an d   h ig h   s elec tiv ity   in   co m p ar is o n   to   o th er   f ilter s .   Du to   co m p ac t size,   lo w   in s er tio n   lo s s   an d   wid s to p b an d ,   th p r o p o s ed   L PF   is   ex p ec ted   to   b ap p lied   i n   m o d er n   wir ele s s   co m m u n icatio n   s y s tem s .       RE F E R E NC E S   [1 ]   J.  S .   Ho n g   a n d   M .   J.   Lan c a ste r,   M icro strip   F il ters   f o RF / M icro w a v e   Ap p li c a ti o n s,”   Ne Y o rk ,   W il e y ,   2 0 0 1 .   [2 ]   S .   Li u ,   J.  X u ,   a n d   Z.   X u ,   C o m p a c lo w p a ss   fil ter  wit h   wi d e   st o p b a n d   u si n g   ste p p e d   imp e d a n c e   h a irp i n   u n i ts,”   El e c tro n ic L e tt e rs . ,   v o l .   5 1 ,   p p .   67 6 9 ,   2 0 1 4 .   [3 ]   F .   Zh a n g ,   S .   Li o ,   P .   Z h a o ,   M .   Du ,   X.  Z h a n g ,   a n d   J.  Xu ,   Co m p a c u lt ra - wid e   st o p b a n d   lo w p a ss   fil ter  u sin g   tran sfo rm e d   ste p p e d   imp e d a n c e   h a irp i n   re so n a to r,   2 0 1 7   IEE In ter n a ti o n a S y mp o si u o n   An ten n a s   a n d   Pro p a g a ti o n   &   US NC/UR S N a ti o n a R a d i o   S c ie n c e   M e e ti n g ,   2 0 1 7 .   [4 ]   S .   Az izi,   M .   E.   Ha lao u i,   A.  Ka a b a l,   S .   A h y o u d   a n d   A.  As se lma n ,   En h a n c e d   Ba n d wi d th   o Ba n d   P a ss   F il ter  Us in g   a   De fe c ted   M icro strip   S tr u c tu re   f o Wi d e b a n d   A p p l ica ti o n s,”   In t e rn a ti o n a l   J o u rn a o El e c trica l   a n d   Co mp u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   8 ,   n o .   6 ,   p p .   5 2 6 0 - 5 2 6 7 ,   De c .   2 0 1 8 .     [5 ]   F .   Wei ,   L .   C h e n ,   a n d   X - W .   S h i,   Co m p a c l o wp a ss   fi lt e b a se d   o n   c o u p led - l in e   h a irp i n   u n it ,   El e c tro n ic  L e tt e rs   v o l:   4 8 ,   p p .   3 7 9 - 3 8 1 ,   2 0 1 2 .   [6 ]   S .   K.   P a ru i,   S .   Da s,  M icro stri p   m u lt i - sto p b a n d   fi lt e b a se d   o n   t h r e e   fra c tal  slo tt e d   re so n a to r,   In ter n a ti o n a J o u rn a l   o El e c trica a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g   (IJ ECE ) ,   vol .   9 ,   p p .   3 6 5 7 - 3 6 6 3 ,   2 0 1 9 .   [7 ]   S .   S e n ,   T.   M o y ra ,   a n d   D.  S a rk a r,   M o d e ll in g   a n d   Va li d a ti o n   o f   M icro wa v e   LP F   Us in g   M o d ifi e d   R e c tan g u lar  S p li Rin g   Re so n a to rs  (S RR)  a n d   De fe c ted   S tru c tu re ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c tro n ics   a n d   Co mm u n ica ti o n Ac c e p ted   fo p u b li c a ti o n ,   2 0 1 8 .   [8 ]   H.  Cu i,   J.  Wan g ,   a n d   G .   Zh a n g ,   De sig n   o m icro strip   l o wp a ss   fil ter  with   c o m p a c siz e   a n d   u lt ra - wid e   sto p b a n d ,   El e c tro n ics   L e tt ,   v o l.   4 8 ,   n o .   1 4 ,   p p   8 5 6 - 8 5 7 ,   J u ly   2 0 1 2 .   [9 ]   Q.  Li ,   Y.  Zh a n g   a n d   Y.  F a n . ,   Co m p a c u lt ra - wid e   sto p b a n d   lo p a ss   fil ter  u si n g   m u lt im o d e   re so n a t o rs ,   El e c tro n ic  L e tt e rs vol .   5 1 ,   p p . 1 0 8 4 - 1 0 8 5 ,   2 0 1 5 .   [1 0 ]   B.   Na siri,   A.  Err k i k ,   J.  Z b it o u ,   A.  Tajm o u a ti ,   L .   Ab d e ll a o u i,   a n d   M .   Latra c h ,   Co m p a c P lan a Lo w - P a ss   F il ter   Ba se d   o n   S RR - M e tam a teria l,   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f   El e c trica a n d   Co m p u ter   E n g in e e rin g   (I J ECE ) ,   v o l 8 6 ,     p p .   4 9 7 2 - 4 9 8 0 ,   2 0 1 8 .   [1 1 ]   L.   G e ,   J.  P .   Wan g ,   a n d   Y. - X.  G u o ,   Co m p a c m icro strip   l o wp a ss   fil ter wit h   u lt ra - wi d e   sto p b a n d ,   El e c tro n ic L e tt e rs vol .   46 ,   6 8 9 - 6 9 1 ,   2 0 1 0 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.