بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، یک فیلتر میانگذر مایکرواستریپ دو باندی با فرکانسهای مرکزی 2/02 گیگاهرتز و 3/87 گیگاهرتز برای کاربردهای مخابرات بیسیم و وایمکس طراحی شده است. فیلتر پیشنهادی شامل رزوناتور امپدانس پلهای با استاب بار شده میباشد.
این فیلتر دارای پهنای باند فرکانس 125 مگاهرتز در فرکانس مرکزی 2/02 گیگاهرتز و دارای پهنای باند فرکانسی 100 مگاهرتز در فرکانس مرکزی 3/87 گیگاهرتز میباشد. مقدار تلفات عبوری در باند اول -0/13 dB و در باند دوم dB -0/82 است .همچنین مقدار تلفات بازگشتی در باند عبور اول -36/79 dB و در باند عبور دوم در حدود -20/20 dB میباشد. دارا بودن دامنهی تیز در لبهی باند عبور پاسخ فرکانسی و همچنین تنظیمپذیری از مزیتهای این فیلتر میباشد. فیلتر پیشنهادی دارای سایز کوچک 14/5*21/2 میلیمتر مربع میباشد.
.1 مقدمه
اساس کار فیلترها جداسازی سیگنالها بر اساس فرکانس و در واقع حذف نویز میباشد. امروزه مهندسین و دانشمندان درصدد ساختن دستگاهها و مدارهایی هستند که دارای ابعادی در حد میکرو یا نانو باشند، که نه تنها از نظر کارایی چیزی کمتر از مدارها و دستگاهها در ابعاد معمولی ندارند بلکه کارایی بهتری نیز خواهند داشت. در حالت کلی مواردی را که در بهینهسازی مدار باید به آن توجه کرد عبارتاند از: اندازه یا حجم مدار، توان مصرفی مدار، ولتاژ تغذیه مدار، نویز مدار و ... تلاشهای مهندسین و دانشمندان در راستای بهینه نمودن تمامی مشخصات فوق صورت میگیرد و سعی دارند که به همهی این موارد در بهینهسازی مدار دست یابند. یکی از این دستاوردها طراحی فیلترهای مایکرواستریپی RF میباشد.
فیلترهای RF کاربرد گستردهای در مخابرات دارند. یک فیلتر مایکروویو شبکهای دو دهانه است که برای کنترل پاسخ فرکانسی در یک نقطهی معین در یک سیستم ماکروویو به کار میرود و این عمل با فراهم کردن انتقال و ارسال در فرکانسهای داخل باند عبور فیلتر و تضعیف در باند قطع فیلتر انجام میگردد. پاسخ فرکانسی شامل مشخصات فیلترهای پایین گذر، بالا گذر، میانگذر و باند عبوری و باند قطع میباشد. از کاربردهای فیلترهای مایکروویو میتوان تقرباًی هر نوع سیستم مخابراتی مایکروویو، رادار و سیستمهای اندازهگیری و تست مشاهده نمود
شبکههای محلی بیسیم تبدیل به مهمترین فناوری ارتباطات شده است. در حال حاضر سیستمهای دو باندی و حتی سه باندی در این ارتباطات بیسیم همهجا استفاده میشوند .[
مراجع [3] و [12] فیلترهای دو باندی میانگذر با ابعاد بزرگ و تلفات انتقال بزرگ را ارائه کردهاند. در [3] فیلتر دو باندی میانگذر برای کار در باندهای 2/4 و 5/2 گیگاهرتزی با رزوناتورهای امپدانس پلهای نصف طول موج و خطوط کوپل موازی مایکرواستریپی توزیع شده طراحی شده اما سلکتیویتی آن مناسب نمیباشد.
در [4] فیلتر دو باندی میانگذر با تکنولوژی سرامیک و درجه حرارت پایین برای ایجاد دو باند 2/4 و 5/2 گیگاهرتزی ساخته شده است اما دارای ایزولاسیونی ناخواسته بین دو باند عبوری میباشد.
در [5] فیلتر دو باندی میانگذر با استفاده از رزوناتورهای امپدانس پلهای با سه صفر انتقال پیشنهاد گردیده است. در این ساختار برای تطبیق امپدانس و بهبود تلفات انتقال از ساختار خطوط تغذیهی نواری استفاده شده اگرچه این امر افزایش سایز را در بر داشته است.
برای دستیابی به فیلتر دو باندی میانگذر در [6]، رزوناتور امپدانس پلهای با سایز پیادهسازی بسیار بزرگ مورداستفاده قرار گرفته است.
در [7] فیلتر میانگذر دو باندی بر اساس ساختار دو صفحهای شامل یک صفحه مایکرواستریپ و یک صفحه زمین طراحی شده است.
در مرجع [8] فیلتر دو باندی میانگذر با ساختاری پیچیده معرفی شده است.
در مرجع [9] رزوناتور امپدانس پلهای با ابعاد بزرگ استفاده شده تا فیلتری دو باندی برای کاربردهای باندهای بسیار وسیع حاصل گردد.
در مرجع [10] رزوناتور امپدانس پلهای نصف طول موج استفاده شده و سلکتیویتی آن نیز مناسب نمیباشد.
در [11] سه نوع فیلتر متفاوت دو باندی میانگذر طراحی شده است. در دو مورد از آنها چهار رزوناتور حلقه باز مورد استفاده قرار گرفته که منجر به افزایش سایز فیلتر شده است. علاوه بر این، استفاده از ساختار خطوط تغذیهی نواری بزرگ نیز سایز فیلترها را افزایش داده است.
در [12] چهار رزوناتور حلقه باز برای کاربردهای باندهای وسیع به یکدیگر متصل شدهاند.
در این مقاله یک فیلتر دو باندی میانگذر برای کار در باندهای 2 و 3/87 گیگاهرتزی با رزوناتورهای امپدانس پلهای با استاب بار شده طراحی شده تا مشکلات ساختارهای قبلی در پارامترهای سایز، تلفات انتقال، تلفات بازگشتی و سلکتیویتی را برطرف نماید.
.2 ساختار فیلتر
رزوناتور استاب بار سه گانه مزایایی از قبیل سایز کوچک، ویژگیهای چند حالته و باند قطع وسیعتر را دارا هستند. در این مقاله مفهوم امپدانس پلهای برای طراحی رزوناتور استاب بار سه گانه تعریف شده است، نتیجه حاصل شده سایز کوچکتر و باند قطع وسیعتر میباشد. همانطور که در شکل 1 مشاهده میشود رزوناتور مایکرواستریپ سه گانه پیشنهادی از اتصال نواحی انتها بسته به نواحی انتها باز تشکیل شده است. استاب میانی این فیلتر از 4 قسمت با امپدانسهای متفاوت تشکیل شده است که استفاده از این نواحی سبب بهبود یافتن پارامترهای فیلتر گشته است.
باندهای عبور این فیلتر را میتوان با تغییر دادن اندازه پارامترهای w2، w4، w5، w6، w8، l2، l3، l4 و l5 تغییر داد، همچنین با تغییر در ضخامت و ثابت دیالکتریک فیلتر میتوان مشاهده کرد که باندهای عبوری جابجا میشوند. در شکل 1 ساختار مایکرواستریپی فیلتر پیشنهادی مشاهده میشود.
شکل - 1 ساختار مایکرواستریپی فیلتر ارائه شده
در جدول 1 ابعاد شکل 1 بر حسب میلیمتر آورده شده است.
