بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله فیلتر تنظیم پذیر با خطوط کوپل شده مایکرواستریپ مورد مطالعه قرار گرفت. تنظیم پذیری فرکانس مرکزی فیلتر از طریق خازن بخش فیدبک انجام پذیرفت حداکثر افت عبوری به -3 و رنج تغییرات فرکانس به 200 تغییر یافت و با اضافه کردن یک طبقه خطوط کوپل شده در مرکز فیلتر علاوه بر تضعیف باند عبوری دوم، پارامتر های باند توقف نیز بهبود داده شد. تمام طرح ها در نرم افزار پیشرفته شبیه سازی شده است. تجزیه و تحلیل ریاضی هر یک از طرح ها بررسی شد و کد بر اساس تجزیه و تحلیل نوشته شد و در نهایت نتایج شبیه سازی و شبیه سازی مورد مقایسه قرار گرفت.
مقدمه
با معرفی مدارهای مایکرواستریپی1 در دهه 60 و70 میلادی ، گرایش روز افزونی به طراحی ادوات مایکروویو با استفاده از این فناوری روی داد که زمینه ارتقاء هنر طراحی فیلتر در میان مهندسان مخابرات به شدت افزایش یافت. از سال آغاز به کار ITS توسط کوهن - S.B.Cohn, 1958 - 2، فیلتر میان گذر مایکرواستریپ کوپل شده موازی به طور گسترده ای در سیستم های بی سیم، مایکروویو و برنامه های کاربردی موج میلیمتری استفاده می شود. یکی از مهمترین محدودیتهای متداول و مهم فیلترهای مایکرواستریپی وجود باندهای عبور متوالی است که به عنوان هارمونیکی از باند گذر به صورت باند ناخواسته ظاهر می شوند. این باندهای فرکانسی نامطلوب عملکرد فیلتر در باند توقف را به طور عمده ای تخریب می کنند
هدف بسیاری از سیستم های مخابراتی، دستیابی به قابلیت بازیابی دوباره فرکانس کاری، توان خروجی، امپدانس ورودی و یا تغییراتی حول آن ها است. در یک سیستم مخابراتی متحرک تغییر فرکانس مرکزی به این معنی است که فرکانس تشدید آنتن به همراه فرکانس مرکزی فیلتر میان گذر، فرکانس نوسان ساز محلی، شبکه تطبیق برای تقویت کننده ی مرکزی کم نویز و تقویت کننده می توان هم زمان بازیابی و یا حول فرکانس مرکزی تنظیم شوند. از آن جا که امپدانس ورودی آنتن قابل حمل به موقعیت قطعه بستگی دارد یک شبکه تطبیق با توان کم می تواند بهترین کارایی سیستم را تضمین کند. در بسیاری از موارد امپدانس خروجی آنتن کاهش می یابد و لازم است که فرکانس مرکزی فیلتر نیز جابه جا شود. که ضرورت فیلتر با قابلیت تنظیم فرکانس مرکزی را نشان می دهد. چندین فیلتر موجبر هم سطح توسط مایکرو استریپ در گذشته در مقالات پیشنهاد شده است
طراحی فیلترهای تنظیم پذیر در دنیای مدرن برای گیرنده های رادیویی مهم می باشد. طرح های فیلتر تنظیم پذیر متشکل از خطوط کوپل شده - - et al, 2003 و et al, 2005 - - - مورد بحث قرار داده شده است. در این مقاله با ایجاد فیدبک بین خطوط توانستیم فرکانس مرکزی را به مقدار 200 مگا هرتز جا بجا کنیم. در ادامه مدار را طراحی و تئوری این فیلتر را بررسی می کنیم. تحلیل ریاضی را در نرم افزار MATLAB کد نویسی کرده، در ادامه مدار طراحی شده را با نرم افزار 3ADS شبیه سازی میکنیم و نتایج را با نتایج کدنویسی MATLAB مقایسه می کنیم و در بخش انتهایی با اضافه کردن یک طبقه خطوط کوپل شده در مرکز باند گذر دوم را حذف می کنیم.
روش تحقیق
در ابتدا یک فیلتر چبی شف درجه سوم با خطوط کوپل شده در فرکانس مرکزی 1,552 طراحی شد سپس همانند شکل1 خازن از قسمت انتها باز خطوط کوپل شده به سر انتها باز خطوط کوپل شده قبلی با یک فیدبک اضافه می شود که باعث جابه جایی فرکانس مرکزی می شود.
ما نمی توانیم تنها خازن رو در فیدیک قرار دهیم زیرا طراحی ساختار هندسی نیاز به قرار دادن خطوط انتقال مایکرواستریپ برای اتصال انتهای خطوط کوپل شده به خازن و بالعکس همانند شکل 2 وجود دارد. امپدانس مشخصه متناظر خطوط مایکرواستریپ می باشد. طول بخش فیدبک با در نظر گرفتن شکل هندسی شبکه تعیین شده است. طراحی با دی الکتریک 3,38 و ارتفاع 0,8 mm و هادی از جنس مس با ضخامت 0,017 و تانژانت تلفات 0,002 انجام می شود.
شکل -1 شماتیک نمادی فیلتر با اتصال خازن های ایده ال
شکل -2شماتیک فیلتر کوپل شده با اتصال شبکه فیدبک
تحلیل فیلتر
تجزیه و تحلیل فیلترخطوط کوپل شده با اتصال شبکه فیدبک بین بخش های کوپل شده متوالی بصورت مستقیم نیست که بتوان از منطق ضرب کرن ماتریس های استفاده کرد. این بخاطر این است که ورودی و خروجی خطوط کوپل شده به بخش بعدی یا قبلی کوپل شده در بخش مورد نظر وابسته است. این امر باعث می شود که ما شبکه خطوط کوپل شده را، با ماتریس بخش فیدبک آن تجزیه و تحلیل کنیم. تجزیه و تحلیل را تنها با دو بخش کوپل شده A و B و اتصال با یک شبکه فیدبک همانند شکل3 شروع می کنیم. خروجی اولین بخش کوپل شده A در پورت 3 به ورودی بخش کوپل شده بعدی B متصل می شود. انرژی از بخش B در پورت 4 به بخش کوپل شده A در پورت 4 از طریق یک حلقه فیدبک خازن برگشت داده می شود.
