بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله یک فیلتر میانگذر پهن باند با ایجاد شکاف روی محفظه تشدید موجبر مجتمع در زیرلایه - SIW - طراحی شده است. شکاف های حک شده روی محفظه تشدید SIW برای شکل دادن یک تشدیدگر با مود چندگانه - MMR - و دستیابی به یک پهنای باند وسیع استفاده میشوند و در عین حال اندازه کلی فیلتر را بسیار فشرده نگه میدارند. فیلتر SIW طراحی شده با نرم افزار CST Microwave Studio شبیه سازی شده است. این فیلتر دارای پهنای باند کسری %50 و فرکانس مرکزی 17/57 GHz است. افت عبوری بهتر از 0/9 dBو افت بازگشتی بهتر از dB 11 است.
.1 مقدمه
فیلترهای مایکروویو به صورت گسترده ای در ارتباطات ماهواره ای و تلفن همراه بکار گرفته میشوند .[1] فناوری موجبر مجتمع شده در زیرلایه - SIW - برای طراحی فیلترهایی با ضریب کیفیت بالا، افت عبوری کم و قابلیت مجتمع سازی آسان با مودارهای مسطح بکار گرفته میشود. در سال های اخیر فیلترهای SIW چند موده به دلیل اندازه فشرده مورد توجه زیادی قرار گرفته اند
فیلترهای پهن باند به دلیل نرخ داده بالا و پشتیبانی باندهای باریک چند گانه مجاور بسیار مفید هستند. فیلترهای گزارش شده در [3-7] با وجود داشتن ویژگیهای خوب در باند گذر و باند توقف پهنای باند کسری کمتر از %20 دارند. فیلتر فرا پهن باند ارائه شده در [8] پهنای باند کسری %90 دارد اما عملکرد آن در باند توقف ضعیف است و انتخابگری پایینی دارد. فیلتر HMSIW گزارش شده در [9] دارای پهنای باند کسری %67 است اما افت عبوری آن بیشتر از 3 dB است و هم چنین اندازه مداری آن بزرگ است.
فیلتر ارائه شده در این مقاله علیرغم داشتن پهنای باند کسری وسیع %50، دارای عملکرد خوب در باند توقف و افت عبوری کم میباشد. هم چنین اندازه مداری آن بسیار کوچک میباشد . شکاف های حلقوی شکل تعبیه شده روی محفظه تشدید SIW مودهای تشدیدی را ایجاد میکند که باند گذر فیلتر را شکل میدهند، هم چنین یک صفر انتقال را تولید میکند که موجب بهبود باند توقف فیلتر و انتخابگری بالای آن میشود.
.2طراحی فیلتر با استفاده از محفظه تشدید SIW
شکل 1 محفظه تشدید SIW را با شکاف های حلقوی حک شده روی آن نشان میدهد. شکاف ها با هدف قرارگیری مناسب مودهای تشدید و هم چنین ایجاد یک صفر انتقال تعبیه شده اند .[10] در اینجا از زیرلایه ای با ضخامت 0/8 و ضریب دی الکتریک 2/55 برای طراحی فیلتر مورد نظر استفاده شده است. فرکانس قطع فیلتر از طریق رابطه - 1 - بدست میآید
جدول -1 مقادیر متغیرهای فیلتر
شکل -1 ساختار فیلتر پیشنهاد شده
شکل 2 پاسخ فرکانسی فیلتر را نشان میدهد. باند گذر فیلتر در محدوده 13/15-22 GHz است.
شکل -2پاسخ فرکانسی شبیه سازی شده فیلتر ارائه شده
.3 تاثیر شعاع و ضخامت شکاف
شعاع و ضخامت شکاف به طور قابل ملاحظه ای بر روی صفر انتقال فیلتر طراحی شده تاثیر میگذارند. همان طور که در شکل 3 و 4 نشان داده شده است، با افزایش ضخامت و شعاع شکاف صفر انتقال به سمت فرکانس های پایین تر حرکت می کند و پهنای باند فیلتر کاهش مییابد. شکاف ها بیشترین تاثیر را بر روی پاسخ فرکانسی فیلتر شامل پهنای باند و صفر انتقال میگذارند. موج الکترومغناطیسی درون محفظه تشدید SIW با این دو شکاف تزویج شده است. کاهش ضخامت و شعاع شکاف پهنای باند را افزایش میدهد زیرا تزویج بین فضای آزاد و محفظه تشدید SIW کاهش مییابد.
شکل -3 نمودار پراکندگیS11 و S21 به ازای مقادیر مختلف r
شکل :4 نمودار پراکندگی S11 و S21 به ازای مقادیر مختلف n
علاوه بر این، از نمودار مود شکل 5 نیز میتوان دریافت که افزایش شعاع شکاف بر روی فرکانس مودهای تشدید f3 و f4 بی تاثیر است، f1 را به مقدار کمی به فرکانس های پایین هدایت میکند و بیشترین تاثیر را بر روی f2 و fz دارد
