بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ، یک فیلتر میان نگذر مایکرواستریپ با پاسخ تیز و پهنای باند قطع مناسب طراحی ،شبیه سازی شده است.رزوناتور اصلی این فیلتر دارای یک شکاف باند فوتونی خطی می باشد. فرکانس کاری این فیلتر در حدود 1 GHz و 4 GHz می باشد فیلتر ساخته شده دارای یک پهنای باند قطع به مرکزیت از فرکانس GHz 2/43 و فرکانس 5.2 GHz می باشد. اندازه این فیلتر در حدود46×3 mm2 است که اندازه بسیار مناسبی را نشان میدهد
-1 مقدمه
در ابتدای پیدایش ابزار رادیویی به دلیل محدودیتهای تکنولوژیک فرکانسهای کاری به رنجهای مگاهرتز محدود میشد اما با گذشت زمان و ایجاد تحول در تکنولوژی ساخت ادوات رادیویی و همچنین برای اجتناب از تداخل طیفی، نیاز روز افزون به فرکانسهای بالاتر و طیفهای گستردهتر احساس میشد.در این میان تکنولوژی مایکرواستریپ که از یک صفحه زمین شده در یک سمت زیرلایه دی الکتریک بهره می برد محیط الکترومغناطیسی بهتری را فراهم میکند و میتواند در سیستمهای مخابراتی، به کار گرفته شود.
ازآنجا که کاربرد اصلی فیلترها تفکیک بهینه طیف های فرکانسی برای کاربردهای متفاوت می باشد، با توجه به تقسیم باندهای فرکانسی جهت کاربردهای مختلف نیاز به یک فیلتر با کارایی بالا جهت حذف سیگنال های مزاحم و عبور سیگنال های مورد انتظار جهت ورود به گیرنده از اهمیت ویژه ای برخوردار است . در بسیاری از کابردها نظیر ارتباطات رادیویی ، تجهیزات پزشکی ، مدولاسیون و دمدولاسیون نیازمند انتخاب فرکانس مناسب هستیم که می توان با عبور دادن فرکانس های پایین تا رنج مورد نظر و فیلتر کردن فرکانس های بزرگتر از محدوده مورد نظر اشاره کرد .
لازمه این انتخاب فرکانس استفاده از اثرات سلفی و خازنی است اما در فرکانس های بالا قطعاتی مانند خازن و سلف به دلیل تلافات بالا کارایی خود را از دست می دهند ، مشکل دیگر ابعاد نسبتا بزرگ این قطعات است که برای استفاده در مدارات مجتمع یکپارچه مایکروویو نامناسب می باشد . نوار های فلزی که معمولا در فرکانس های عادی اتصال کوتاه در نظر گرفته می شوند در فرکانس های بالا رفتارهای خازنی و سلفی از خود نشان می دهند که با طراحی درست می توان از این نوارها به عنوان جایگزین خازن ها و سلف ها استفاده کرد .
تکنولوژی مایکرواستریپ برای مدت حداقل سه دهه دارای اهمیت فراوان بوده است و این تکنولوژی همچنان گزینه اول پیاده سازی سیستم های RFوMicrowave است . یکی از کاربردهای تکنولوژی ماکرواستریپ ساخت فیلتر است،فیلترها از پرکاربردترین ادوات در تمامی زمینههای مهندسی هستند که برای تضعیف و یا حذف بخشی از سیگنال، مورد استفاده قرار میگیرند.
فیلتر اولیه
برای بدست آوردن یک فیلتر با کمک ساختار شکا ف باند فوتونی میتوان از تقریبهای متفاوتی استفاده کرد که معادلات این تقریب ها در - 1 - تا - 5 - ارائه شده است .
در شکل 1 یک ساختار شکاف باند فوتونی ارائه شده است که با توجه به این شکل و معادلات بالا می توان مقدار L و r را حساب کرد. در معادلات بالا برابر مقدار اولیه بسل اصلاح شده می باشد و عدد نرمالیزه شده طول بر امپدانس خطر می باشد. مقدار را می توان با کمک معادله - 6 - بدست آورد و با کمک معادله - 7 - مقدار r را حساب کرد.
شکل -1 ساختار اولیه شکاف باند فوتونی
برای انتخاب بهترین تقریب می توان از نمودار شکل 2 کمک گرفت. این نمودار نشان می دهد هر تقریب می تواند چه خصوصیاتی داشته باشد.
شکل -2 پاسخ تقریب ها برحسب طول نرمالیزه شده
اما می توان با ثابت گرفتن شعاع دایره ها به یک طرح جدید دست پیدا کرد که با توجه به ثابت بودن شعاع دایره میدان کاملاً ثابتی در کل فیلتر ارائه خواهد شد. این فیلتر و پاسخ آن به ترتیب در شکل 3 و 4 ارائه شده است.
شکل-3 ساختار فیلتر اولیه
شکل -4 پاسخ فرکانسی فیلتر اولیه
برای مشاهده توضیح شار در مدار می توان از نرم افزار ADS استفاده کرد. شار این فیلتر در شکل 5-5 ارائه شده است. این شار در فاز صفر درجه نشان داده شده است که با تغییر فاز به خوبی می توان عبور شار را مشاهده کرد. این عبور شار به وضوح در شکل های 5 تا 11 نشان داده شده است.
