بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله فیلترهای تک بانده میانگذر مایکرواستریپ ارائه شده است. در ابتدا به تحلیل و طراحی فیلتر تک فرکانس WLAN با استفاده از رزوناتور SIR پرداخته شده است به این ترتیب که پارامترهایی مانند تلفات عبوری، تلفات بازگشتی و پهنای باند از مقادیر بهینهای برخوردار باشند.
در ادامه نشان داده شده که چگونه میتوان با استفاده از ساختار پایه و فقط با تغییر در اندازهی طول و عرض رزوناتورها دو فیلتر میانگذر تک فرکانسی با فرکانسهای مرکزی متفاوت مطابق با استانداردهای IEEE طراحی کرد. سادگی طرح و ابعاد فشرده از مزایای این فیلترها میباشد.
نتایج شبیهسازی و اندازهگیری در فیلترهای طراحی شده تطابق خوبی با هم دارند. نتایج شبیهسازی برای فیلترهای پشنهادی شامل عملکرد در باندهای فرکانسی 2,4 GHz و 3,6 GHz، تلفات عبوری به ترتیب -0,42 dB و-0,78 dB ، تلفات بازگشتی به ترتیب -26,02 dB و -22 ,4 dB و پهنای باند به ترتیب 32 MHz و 38 MHz میباشد.
.1 مقدمه
فرکانسهای شبکههای WLAN در باندهای فرکانسی 2.4 GHz، 3,7- 3.6 GHz قرار دارد. در سال IEEE 1977 نخستین استاندارد برای شبکههای WLAN را ایجاد کرد و نام آن را استاندارد 802,11 نامید. برای فرکانس2.4 GHz مطابق با استاندارد 802,11b پهنای باند فرکانسی WLANبرابر 20 MHz است. برای فرکانس 7.3- 3.6 GHz پهنای باند WLAN مطابق با استاندارد 802,11a برابر با 20 MHz است.
با استفاده از رزوناتورهای مربعی سرپینسکی مرتبه دو، سه فیلتر دو فرکانسی WLAN را طراحی کرده است.[1] در مرجع[ 2] طرح جدیدی برای پهنای باند فیلتر میانگذر ارائه شده است. ساختار فشردهی فیلتر نیز از طریق گذاشتن یک رینگ مایکرواستریپ بین دو تا چاک موازی بدست آمده است. در7]؛[3 از رزوناتورهای امپدانس پلهای در طراحی فیلترهای میانگذر مایکرواستریپ استفاده شده است. برای طراحی فیلتر میانگذر مایکرواستریپ از رزوناتورهای Spiral استفاد شده است.[ 8] با استفاده از رزوناتورهای T-Shape فیلترهای تک بانده باند باریک طراحی شده است.[9] با ارائه یک طرح پایه[10] فیلتر میانگذر طراحی شده است و در نهایت پاسخ فرکانسی فیلتر طراحی شده با پاسخ فرکانسی بدست آمده از مدل LC مقایسه میشود.
در این مقاله فیلترهای تک بانده میانگذر مایکرواستریپ ارائه شده است. با استفاده از یک ساختار پایه و فقط با تغییر در اندازهی طول و عرض رزوناتورها دو فیلتر میانگذر تک فرکانسی با فرکانسهای مرکزی متفاوت مطابق با استانداردهای IEEE طراحی کرد.
بطور کلی طراحی فیلترهای تک فرکانس از دو مرحله تشکیل میشود:
1؛-1 استفاده از ساختار پایه و اعمال تغییرات اولیه برای رسیدن به فرکانسهای.WLAN 2؛- 1 ارائه مدل LC
استفاده از استابها برای تنظیم فرکانسهای مرکزی فیلترها از جمله موضوعات دیگری هستند که در این مقاله مورد استفاده قرار میگیرند. به کمک روشهای بیان شده دو فیلتر تک بانده مطابق با استانداردهای IEEE برای کار در سیستمهای بیسیم طراحی شده است.
1؛-1 استفاده از ساختار پایه و اعمال تغییرات اولیه برای رسیدن به فرکانسهایWLAN
در طراحی فیلتر مورد نظر ابتدا طول رزوناتورها به گونهای انتخاب میشوند که فرکانس رزونانس اصلی رزوناتور برابر 2.4GHz باشد و در مراحل بعدی تلاش میشود که فرکانسهای رزونانس بعدی تا حد ممکن از فرکانس رزونانس اصلی دور باشد. در این مقاله تمام شبیهسازیها با استفاده از نرم افزار ADS قسمت Momentum انجام شده است.
زیر لایه مورد استفاده 5880 با ضخامت 15 Mil، تلفات تانژانت 0.0009 و ثابت دی الکتریک 2. 2 است. برای اینکه بتوان فیلتر مورد نظر را طراحی کرد ابتدا به طراحی یک ساختار پایه که دارای پاسخ فرکانسی مطابق با یک فیلتر میانگذر با یک باند عبور است، استفاده شده و سپس مراحل طراحی تا رسیدن به پاسخ فرکانسی مناسب، بر روی آن انجام شده است. شکل1 ساختار اولیه طراحی شده که پایه طراحی برای فیلترهای بعدی است، به همراه پاسخ فرکانسی نشان میدهد.
- الف - - ب - شکل-1 - الف - پاسخ فرکانسی ساختار پایه. - ب - نمای ساختار پایه تک فرکانسی طراحی شده.
ابعاد ساختار پایه در شکل - 1الف - نشان داده شده است. کلیه اندازهها بر حسب میلیمتر میباشند. همانطور که از شکل - 1ب - مشخص است، پاسخ فرکانسی مطابق با یک فیلتر میانگذر است. اشکالاتی که بر این پاسخ فرکانسی وارد است شامل: تنظیم نبودن فرکانس مرکزی، زیاد بودن میزان تلفات عبوری و کم بودن میزان تلفات بازگشتی و نتیجه فاصله گرفتن از حالت ایدهآل است. در مراحل بعدی طراحی تلاش میشود که با اعمال روشهایی پارامترهای بیان شده را بهبود بخشید.
1؛1؛1 اثر اضافه کردن استاب به بازوهای کناری
قدم اول برای طراحی فیلتر مورد نظر تنظیم نمودن فرکانس مرکزی مطابق با استانداردهای IEEE است. در مرحلهی اول هدف رسیدن به فرکانس مرکزی 2.4 GHz است. برای این منظور مطابق با شکل2 استابهایی به بازوهای کناری اضافه میشوند. با اضافه کردن استابها به بازوهای کناری سمت چپ و راست فرکانس مرکزی فیلتر به سمت فرکانسهای پایینتر شیفت پیدا کرده علاوه بر این، مقادیر تلفات بازگشتی وتلفات عبوری نیز بهبود پیدا کردهاند. لازم به ذکر است که تمام کارهای انجام شده بر روی فیلترها بصورت متقارن انجام میشود. اندازه این استابها در شکل ارائه شده است.
- الف - - ب - شکل -2 - الف - ساختار فیلتر بعد از اضافه کردن رزوناتورهای کناری از سمت راست و چپ. - ب - پاسخ فرکانسی فیلتر.
1-1-2 طراحی فیلتر تک فرکانسی با فرکانس 3.626 GHz
برای طراحی فیلتر میانگذر با یک باند عبور با فرکانس مرکزی بالاتر، از همان ساختار فیلتر با فرکانس مرکزی 2.4 GHz استفاده میشود. این هدف فقط با تغییر در طول و عرض قطعات مستطیل شکل محقق شده است.
