Design of a New Reduced Size Dual-Mode Microstrip Resonator Bandpass Filter for Modern Wireless Applications

Abstract

In this paper, the design of a new compact size dual-mode microstrip resonator is
presented as a candidate for use in modern wireless applications. The proposed resonator
structure is a result of applying two reduction techniques to the conventional square patch dualmode microstrip resonator. First, the edges of the conventional square patch have been replaced
by first iteration Koch pre-fractal curves. The proposed resonator filter has been designed for ISM
band applications, at 2.4 GHz, using a substrate with a relative dielectric constant of 10.8 and
thickness of 1.27 mm. This has shown to result in dual-mode resonator with a side length of
16.05 mm, which represents a size reduction of about 24%, as compared with the conventional
square patch resonator using the same substrate and designed at the same frequency.
Moreover, the resonator size has been further reduced by inserting a crossed slot in the patch
structure. The resulting microstrip patch dual-mode resonator has been found to possess a side
length of about 11.55 mm, which represents a size reduction of about 61% as compared with the
conventional square patch dual-mode resonator. Modeling and performance evaluation of the
presented resonator structures have been carried out using a method of moments based IE3DTM
SSD electromagnetic simulator from Mentor Graphics Corporation. Simulation results show that
the proposed filter has acceptable return loss and transmission responses besides the
miniaturized size gained.

تم في هذا البحث , استعراض تصميم لمرشح امرار نطاقي جديد مصغر، مبني على اساس مرنان الرقعة المربع ثنائي النمط ذي الشريحة الدقيقة, للإستعمالِ في أنظمةِ الأتصالِ الحديثةَ ذات الاحجام المصغرة . جرى توليد شكل المرنان المُقتَرَحِ بإستعمال تقنيتي تصغير على المرنان المربع التقليدي ذي الشريحة الدقيقة ؛ وهما التكرار الاول للترتيب الهندسي الجزئي لمنحني كوخ بالاضافة الى الشقوق المتقاطعة في الشكل المربع للشريحة الدقيقة . أظهرت المرشحات ، التي تم تصميمها عند النطاق الترددي ISM , بأنها تمتلك تخفيضا كبيرا بالحجمِ مقَارنةَ بمرشح الرقعةِ المربع تقريبا التقليدي , المصمّمَ عند الترددِ نفسه ويَستعملُ مواصفاتِ الشريحة الدقيقة نفسها. فقد اظهر المرشح المبني على اساس منحني كوخ لوحده تخفيضا بالحجم بقدر 24% تقريبا ، في حين اظهر المرشح المبني على اساس منحني كوخ بالاضافة الى الشقوق المتقاطعة تخفيضا بالحجم بقدر 61% تقريبا مقارنة بالمرشح ثنائي النمط المبني على اساس المرنان المربع ذي الشريحة الدقيقة التقليدي . نُفّذتْ المحاكاة وحسابات الأداء النظرية للمرشحات المقترحةِ بإستعمال حقيبة المحاكاة الكهرومغناطيسية المبنية على اساس طريقة ايجاد العزوم ،D3EI ، ذات الإستعمالُ الواسع في البحثِ والصناعةِ في مجالهندسةالموجات الدقيقة. بينت نَتائِجُ المحاكاةِ لتصاميمِ المرشحات المُقترحة بأن لها استجابات ترددية جيدة لخسائر الفقد والانتشار بإلاضافةً إلى تمتعها بالحجم المصغر