بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله تلاش شده است در جهت بهبود روشهای پیاده سازی فیلترهای میان نگذر باند باریک به کمک ساختار شکاف فوتونی گام برداشته شود. به این منظور از رزوناتورهای دایره ای شکل با شکاف فوتونی استفاده شده است.بر این اساس فیلتر میان نگذری با سه باند عبور و سه باند قطع ارایه شده است که باند های عبوری آن بصورت GHz 2.47-0، GHz 4.7-3.6 ، GHz 3.4-2.7 دست آمده است و در نهایت نتایج فیلتر ساخته شده با شبیه سازی در تطابق بسیار خوبی قرار دارند.
-1 مقدمه
همان طور که از پاسخ فرکانسی فیلترهای میان نگذر معلوم است این فیلتر دارای دو باند عبور است در شکل 1 پاسخ ایده آل و غیر ایده آل یک فیلتر میان نگذر ارائه شده است. در این بخش ابتدا قصد داریم تعدادی رزوناتور پرکاربرد را که برای ساخت فیلتر میان نگذرو پایینگذر مایکرواستریپ مورد استفاده قرار میگیرند، معرفی نماییم و یک دید جامع از رزوناتورهای مختلف به دست آوریم و نقاط ضعف و قوت آنها را مورد بررسی قرار دهیم.
شکل-1 پاسخ یک فیلتر ایده آل و غیر ایده آل میان نگذر
از ابتدایی ترین رزوناتورها رزوناتور پله ایست، رزوناتور پلهای دارای ساختار پله مانند و ساده میباشد. در واقع در این نوع رزوناتور تمام زوایای بکار رفته در ساختار 90 درجه میباشد. خواص یک رزوناتور پایینگذر را میتوان در مقدار پهنای باند قطع، تلفات جایگذاری، تلفات بازگشتی، ابعاد و باند انتقال بیان کرد. این نوع از رزوناتور دارای پهنای باند قطع وسیع با تلفات بازگشتی و جایگذاری مناسب میباشد.
همچنین این ساختار را میتوان به راحتی و با استفاده از فرمول طراحی کرد. اما دارای پاسخ تدریجی با گذار آهسته از باند عبور به باند قطع میباشد و ابعاد این نوع رزوناتور بزرگ میباشد. اگر چه برای کوچکسازی میتوان از ساختارهای خمدار استفاده نمود اما باید به تأثیر خم بر روی پاسخ توجه زیادی داشت. میتوان برای رزوناتورها پارامتری را تحت عنوان قابلیت اطمینان ساخت بیان نمود. به این صورت که آیا پروسه ساخت بر روی پاسخ فیلتر تأثیر چشمگیری دارد یا میتوان از آن صرفهنظر کرد. باید گفت قابلیت اطمینان برای ساختارهای پلهای بسیار بالا میباشد و پروسهی ساخت این نوع ساختارها تأثیر کمی بر روی پاسخ فرکانسی شبیهسازی شده میگذارد. شکل2 یک رزوناتور پلهای را به همراه پاسخ فرکانسیاش نمایش میدهد.
شکل -2 - الف - رزوناتور پلهای - ب - پاسخ فرکانسی رزوناتور بعدی رزوناتور سنجاقی است که از موازی نمودن یک خط انتقال سادهی خم شده با دو خط کوپل شده بدست میآید. این نوع رزوناتور دارای ابعاد کوچکتری نسبت به رزوناتور پلهای میباشد و باند انتقال آن کوچکتر و بهتر میباشد. اما مشخصات باند گذر فیلتر از قبیل تلفات بازگشتی و جایگذاری مناسب نمیباشد. در ضمن به علت وجود کوپلاژ در این نوع رزوناتور میتوان گفت دارای قابلیت اطمینان پایینتری از ساختار پلهای میباشد.
در شکل 3 روند تشکیل فیلتر با استفاده از رزوناتور سنجاق سری نشان داده شده است
- ب - شکل 3 - الف - فیلتر طراحی شده با رزوناتور سنجاقی - ب - پاسخ فرکانسی
رزوناتور بعدی ، دایره ایسست ،در ساختار این رزوناتور از قسمتها یا قطاعهایی از دایره وجود دارد. پاسخ این رزوناتور دارای پهنای باند قطع گسترده و پارامترهای باندگذر مناسب میباشد. ابعاد این رزوناتور را میتوان بزرگ در نظر گرفت اما به علت وجود انحنا در ساختار و بیشتر شدن مقدار خازن رزونانس، این رزوناتور دارای ابعاد کوچکتری از ساختار پلهای میباشد. قابلیت اطمینان ساخت بالا از دیگر مزیت این نوع رزوناتور است اما همانند ساختار پلهای دارای پاسخ تدریجی میباشد.
شکل4 یک فیلتر را که شامل یک رزوناتور سادهی دایرهای و یک رزوناتور دایرهای بهینهشده که به صورت آبشاری به هم متصل شدهاند را به همراه پاسخ فرکانسیاش نشان میدهد
- ب - شکل 4 - الف - فیلتر پایین گذر با استفاده از رزوناتور دایرهای - ب - پاسخ فرکانسی به همراه عکس فیلتر
در رزوناتورمخروطی از قطعات مخروطی استفاده شده است. به علت مخروطی شکل بودن، خاصیت خازنی در این نوع رزوناتور افزایش پیدا کرده است. در نتیجه برای داشتن فرکانسهای قطع پایین با ابعاد بهینه میتوان از این رزوناتور استفاده نمود. این رزوناتور دارای پاسخ تیزتری در مقایسه با رزوناتور های دیگر میباشد. اما از آنجا که خواص پاسخ رزوناتور ها به صورت سبک و سنگین میباشد، با توجه به تیزتر شدن پاسخ مقدار پارامترهای باند عبور یعنی تلفات جایگذاری و تلفات بازگشتی در این نوع رزوناتور مناسب نمیباشد.
