بخشی از مقاله
چکیده: در این اثر یک دیپلکسر میکرواستریپی در باندهاي GSM و WLAN با استفاده از استاب اتصال کوتاه ارائه شده است. دو صفر انتقال در هر دو طرف باند عبور پاسخها به راحتی قابل شناسایی است. صفر انتقال هاي اضافی توسط قطعههاي اتصال کوتاه تولید شده است و براي از بین بردن هارمونیک دیپلکسر میکرواستریپ استفاده میشود. پاسخ فرکانسی مناسب و ایزولاسیون بالا را میتوان با قرار دادن صفرهاي انتقال هر کانال بدست آورد. در این اثر ضمن طراحی فیلترهاي میانگذر در باند GSM با فرکانس مرکزي 1.84GHz و باند WLAN با فرکانس مرکزي 2.44GHz، یک دیپلکسر میکرواستریپی در باند با ایزولاسیون 30dB با استفاده از نرم افزار ADS طراحی و شبیهسازي شده است.
-1 مقدمه
دیپلکسر جزء ضروري ترین قطعات مایکروویوي در سیستم هاي مخابراتی است، زیرا با هزینهاي کم و ایزولاسیون بالا و ساختار مسطح در چند باند سیستمهاي ارتباطی به منظور کاهش تعداد آنتنها استفاده میشود. به طور کلی دیپلکسر از دو فیلتر میان گذر با فرکانسهاي مرکزي متفاوت تشکیل شده است .[1] در سالهاي گذشته، ساختارهاي مختلفی مانند ساختار Tشکل، ساختار مدارهاي مجتمع شده بر زیرلایه و ساختار استریپلاین براي طراحی دیپلکسرها معرفی شده است.
در ساخت دیپلکسرهاي میکرواستریپی میتوان از فیلترهاي میانگذري مانند - فیلترهاي با استفاده از تشدیدکنندهها، فیلترهاي شانهاي، فیلترهاي میانگذر با استابهاي میکرواستریپی مثل استاب اتصال کوتاه و مدار باز، فیلترهاي تشدیدکننده نصف طولموجِ تزویج از انتها و زویجِت موازي، فیلترهاي اینتردیجیتال و ... - استفاده کرد .[2-6] در این اثر یک دیپلکسر میکرواستریپی در باند هاي GSM و WLAN و با استفاده از قطعه اتصال کوتاه ارائه شده است.
صفرهاي انتقال نزدیک به هر باند عبور و خارج باند عبور میتواند بهراحتی توسط تزویج خطوط اتصال کوتاه، مشخصه میان گذر بودن را محقق کند و همچنین میتوان به ایزولاسیون بالایی بدون نیاز به تزویجهاي پیچیدهاي دست یافت. ایزولاسیون 30dB براي باندهاي عبور 1.84GHz و 2.44GHz میتواند از 0.1 تا 6GHz گسترش یابد. جزئیات طراحی و شبیهسازي و نتایج آن مورد بحث قرار گرفته است.
-2 روش تحقیق
امپدانس مشخصههاي دهانههاي خطوط میکرواستریپ برابر 50 Ω میباشد. شکل -1ج فیلتر استفاده شده در کانال 1 را نشان میدهد. ادمیتانس ورودي شکل-1د را میتوان با استفاده از فرمول - 1 - بدست آورد .[1] همانطور که در منبع [7] آمده است، فاکتور کیفیت Qe میتواند به صورت زیر بدست آید. Zl به عنوان امپدانس بار براي دو استاب اتصال کوتاه است. وقتی Y 0 = 0در شکل -1د حالت تشدید استابهاي اتصال کوتاه میتواند بدست آید. فاکتور کیفیت خارجی میتواند براي مقدار مشخصات فیلتر انتخاب شود و سپس سه متغیر θs1, θs2 و θ2 میتواند هنگامی که نسبت ثابت باشد، بدست آید. با صفر قرار دادن فرمولهاي شماره - 1 - و - 2 - میتوان سه متغیر ناشناخته θs1, θs2 - و - θ2 را شبیه به روش استفاده شده در منبع [7] و با امپدانسهاي اضافی ترانسفورم بدست آورد و حل کرد.
-1-2 یافته هاي تحقیق
پاسخ فرکانسی شبیهسازي شده شکل -1ج در شکل 3 نشان داده شده است. با انتخاب Z1 > Z2 تزویج قوي بین خطوط تزویج اتصال کوتاه براي باند عبور ایجاد میشود. بدیهی است دو صفر انتقال - ftz1, 2ftz1 - به علت مشخصه انتقال استاب اتصال کوتاه قابل تحقق است. علاوه بر این، زمانی که طول الکتریکی - θs1 - خطوط تزویج شده اتصال کوتاه افزایش یابد، فرکانسهاي تمام صفرهاي انتقال کاهش مییابد، وقتی مقدار ثابت است. بنابراین، زمانی که Z1 / Z2 ثابت باشد، با انتخاب مناسب روابط ازθs1 ، θs2 وθ2 ، یک فیلتر میان گذر درجه دوم با دو صفر انتقال قابل کنترل بهراحتی قابل تحقق است. فاکتور کیفیت Qe و ضریب کوپلینگ K از فرمول - 3 - بدست میآید.
نتیجه شبیهسازي دیپلکسر میکرواستریپ در شکل -4الف نشان داده شده است. با توجه به شکل-4الف مشخص است که فیلترهاي کانال 1 و 2 به درستی عمل میکند و سیگنال ارسالی از دهانه 1 دیپلکسر در فرکانس 1.84 GHz با یک تضعیف بسیار کم در دهانه 2 دیپلکسر دریافت میشود. همچنین سیگنال ارسالی از دهانه 1 دیپلکسر در فرکانس 2.44 GHz با یک تضعیف بسیار کم در دهانه 3 دیپلکسر دریافت میگردد. مقدار توان بازگشتی در فرکانس مرکزي 1.84 GHz با تضعیف برابر 20dB و در فرکانس مرکزي 2.44 GHz برابر 25 dB است. این مقادیر نشان از تطبیق بودن دهانه 1 دیپلکسر میدهد، یعنی سیگنال ارسالی از دهانه 1 به دهانه 2 و 3 با تلف کم - در حدود - 2dB عبور میکند. شکل -4ب نشان دهنده ایزولاسیون 30dB بین دو دهانه 2 و 3 است.
