بخشی از مقاله
-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.
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. فیلترهای پایین گذر هم به نوبه خود از مهمترین فیلترها هستند. همان طور که از نامشان پیداست، فرکانسهای کمتر از فرکانس قطع خود را عبور داده و به فرکانسهای بالاتر از فرکانس قطع اجازه عبور نمیدهند.
برای طراحی و پیاده سازی فیلتر، روشها و تکنولوژیهای مختلفی وجود دارد. یکی از رایج ترین آنها، به خصوص در فرکانسهای پایین، به کارگیری عناصر مداری فشرده معمولی RLCمیباشد. از مشکلات افزایش فرکانس این است که در فرکانسهای بالا، المانهای فشرده مداری مانند خازن و سلف به دلیل تلفات بالا کارایی خود را از دست میدهند و نیز ابعاد نسبتاً بزرگ، استفاده از این قطعات را در مدارات مجتمع یکپارچه مایکروویو - MMIC - ، نامناسب می سازد.
در نتیجه مهندسی مایکروویو روشهای تحلیل بر اساس توصیف میدانهای الکتریکی و مغناطیسی مرتبط با قطعات - معادلات ماکسول - را مورد استفاده قرار میدهد.[9-1] در ادامه یک فیلتربا رزوناتورهای اصلی که شامل یک رزوناتور T شکل و L شکل اصلاح شده است بررسی شده است و با کمک مدار معادل سلفی و خازنی ،تابع تبدیل این رزوناتورها بدست آمده است سپس با اضافه کردن چند رزوناتور تضعیف گر به رزوناتور اصلی فیلتر شکل گرفته است.
در نهایت پاسخ این فیلترها همراه خصوصیات آن بررسی شده و جدول مقایسه برای مقایسه این فیلترها با دیگر فیلترها ارائه شده است.
رزوناتور اصلی فیلتر
همان طور که در شکل 1 دیده می شود،رزوناتور اصلی از دو ساختار T شکل وL شکل،تغییر شکل یافته تشکیل شده است این ترکیب می تواند صفرهای زیادی تولید کند که این صفرها برای تولید با گذار تیز و باند قطع مناسب کاربرد دارد.صفرهای انتقال این رزوناتور در فرکانس های 3GHz و3/3 GHzو5 GHzو GHz 11/47و 14/8 GHz می باشد.این صفرها از رزوناتورهای T شکل و L شکل و کوپل بین آنها به وجود آمده است.چون رزوناتورهای T شکل و L شکل قادر هستند یک یا دو صفر تولید کند اما زمانی که این دو ساختار با هم کوپل می شوند صفرهای زیادی تولید می کنند.شکل 1 این ساختار را نشان می دهد و در شکل 2 پاسخ فرکانسی آن ارائه شده است.
شکل : 1 ساختار رزوناتور اصلی
شکل :2 پاسخ فرکانسی ساختار رزوناتور اصلی
در شکل 1 ابعاد به صورت زیر می باشد که مقادیر آنها برحسب میلی است.
رزوناتور T شکل
همان طور که دیده می شود رزوناتور اصلی دارای دو رزوناتور مختلف بود که یکی از آن رزوناتورها T شکل بود که در این بخش قصد داریم آن را به صورت کامل تحلیل کنیم.
در شکل 3 ترکیب این رزوناتور نشان داده شده است که از ساختارهای خم برای کوچک سازی این رزوناتور استفاده شده است اما این خطوط خم تاثیرات زیادی بر روی پاسخ اصلی ندارد برای اثبات این فرض همین رزوناتور بدون ساختار خم در شکل 4 ارائه شده است.لازم به ذکر است که با خم کردن خطوط اندازه این رزوناتور در حدود %31 کوچکتر شده است.پاسخ این دو ترکیب در شکل 5 با هم مقایسه شده اند.
شکل : 3 ساختار رزوناتور T شکل با خم
شکل : 4 ساختار رزوناتور T شکل بدون خم
شکل :5 پاسخ فرکانسی ساختار رزوناتور T شکل با خم و بدون خم
در شکل 4 ابعاد به صورت زیر می باشد که مقادیر آنها برحسب میلی است
