بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله یک فیلتر میانگذر دو موده SIW با بهره گیری از تعدادی وایای اضافی ارائه شده است. وایاهای اضافی برای ایجاد بینظمی - perturbation - در میدان الکتریکی و تحریک مودهای سوده TE102 - degenerate - و TE201 به منظور دستیابی به باند گذر مناسب بکار گرفته شده اند. فیلتر SIW طراحی شده با نرم افزار CST Microwave Studio شبیه سازی شده است. پهنای باند فیلتر 1/9 GHz و فرکانس مرکزی 15/95 GHz است. افت عبوری بهتر از 0/4 dB و افت بازگشتی بهتر از 11dB است.
کلمات کلیدی: فیلتر دو موده، مودهای سوده، پهنای باند، بی نظمی
.1 مقدمه
با پیشرفت سریع سیستمهای ارتباطی بیسیم اندازه کوچک اهمیت بیشتری در طراحی اجزای مایکروویو پیدا کرد .[1] فیلترهای مایکروویوی دو موده به دلیل انتخابگری بالا، تضعیف باند توقف بالا و اندازه و حجم کوچکتر نسبت به فیلترهای تک مودی به صورت گسترده ای در مخابرات ماهواره ای و ایستگاههای پایه مخابرات سلولی مورد استفاده قرار میگیرند .[2] موجبر مجتمع در زیرلایه - SIW - یک نوع موجبر پرشده با دی الکتریک است که در یک زیرلایه دی الکتریک مسطح با آرایههایی از وایاهای فلزی که به عنوان دیواره های موجبر استفاده میشوند، بر روی برد مدار چاپی با فناوریهای مسطح دیگر ساخته میشود. ساختار SIW از ضریب کیفیت بالا، انتقال توان بالا و تلفات تشعشعی کم برخوردار است. بسیاری از فیلترهای دو موده با تکنولوژی SIW طراحی میشوند .[3] در این مقاله یک فیلتر موده با استفاده از یک محفظه تشدید مربعی SIW طراحی شده است. مودهای TE201 و TE102 باند گذر فیلتر را شکل میدهند. تحریک این دو مود با استفاده از وایاهای اضافهای که در محفظه تشدید SIW تعبیه شده اند، با ایجاد بینظمی - perturbation - در میدان الکتریکی آن ها انجام میشود.
.2 طراحی محفظه تشدید SIW
ساختار فیلتر دو موده پیشنهادی در شکل1 نشان داده شده است. d قطر وایاها، W فاصله وایاها از هم و aeff طول موثر محفظه تشدید SIW است که باید از روابط زیر تبعیت کنند :[4]
برای طراحی فیلتر ابتدا فرکانس مرکزی فیلتر تعیین می شود بعد از انتخاب مودهای سوده فرکانس تشدید آن ها با رابطه - - 3 تعیین میشود .[5] در این رابطه c0 سرعت امواج الکترومغناطیسی، r ضریب دی الکتریک زیرلایه و m و n اندیس مودها می باشد.هم چنین برش هایی با طول مناسب جهت تطبیق امپدانس بهتر در ورودی فیلتر طراحی شده در نظر گرفته شدهاست.
در فیلتر SIW ارائه شده وایاهایی به منظور ایجاد بینظمی در توزیع میدان مودهای آن تعبیه شده اند. با توجه به مطلب اثبات شده در مرجع [6] به علت ضخامت کم الکتریکی SIW تنها مودهای TEn0 در آن وجود دارند. در این طرح دو مود سوده TE102 و TE201 تحریک می شوند. شکل 3 میدان الکتریکی این مودها را در حالت بدون وایا نشان میدهد. در این حالت مودهای TE102 و TE201 هم فرکانس هستند، اما با اضافه کردن وایاها و ایجاد بی نظمی در میدان الکتریکی محفظه تشدید SIW، این مودها دارای فرکانسهای متفاوتی میشوند و باند گذر فیلتر مورد نظر را شکل میدهند. میدان الکتریکی این فیلتر با حضور وایاها در مودهای TE102 و TE201 در شکل 4 نشان داده شده است.
