بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله یک رزوناتور ریزنواری تنظیم پذیر قابل استفاده در فیلترهای پایین گذر طراحی و شبیه سازی شده است. رزوناتور پیشنهادی شامل یک خط انتقال ریزنواری است که متصل به یک استاب دایروی شکل است. به منظور کاهش اندازه رزوناتور خط انتقال به دور استاب دایروی پیچیده شده است. رزوناتور پیشنهادی دارای تیزی مناسب باندگذار و اندازه کوچک - - 6.3×9.5mm2 است. تنظیم فرکانس رزونانس به وسیله تغییر شعاع استاب دایروی ویا توسط تغییر زاویه استاب انجام می پذیرد. در این مقاله طراحی، شبیه سازی و تنظیم رزوناتور توسط نرم افزار Agilent ADS انجام می پذیرد.
-1 مقدمه
یک اصل مهم در طراحی فیلترهای پایین گذر ریزنواری تهیه یک رزوناتور با ساختار مناسب و باند گذار تیز است. یکی از مهم ترین معیارهای سنجش کارایی فیلترهای پایین گذر تیزی باند گذار فیلتر است. یک فیلتر پایین گذر با باند گذار تیز حاصل نخواهد شد جز با استفاده ازیک رزوناتور با باند گذار مناسب. در ادامه چند فیلتر پایین گذر ریزنواری را از نظر تیزی باند گذار و ساختار ریزنواری بررسی خواهیم نمود.
در [1] یک فیلتر پایین گذر ریزنواری با باند گذار کند و با استفاده رزوناتور شش وجهی که در حقیقت شکل بهبود یافته رزوناتور های T شکل است طراحی و ساخته شده است. رزوناتور های T شکل در طراحی فیلترهای پایین گذر ریزنواری با پاسخ بیضوی کاربرد فراوانی دارند. یک ساختار مناسب دیگر برای طراحی رزوناتور استفاده از ساختار سنجاق سری است.
در [2] یک فیلتر پایین گذر ریزنواری با استفاده از ساختار سنجاق سری طراحی و ساخته شده است. در [3] یک فیلتر پایین گذر ریزواری با استفاده از ساختار سنجاق سری و ساختار زمین ناقص طراحی و ساخته شده است. در [4] یک فیلتر ریزنواری با استفاده از رزوناتور T شکل و استاب زمین شده - رزوناتور قارچی - ساخته شده است.
در [5] یک فیلتر پایین گذر ریزنواری با استفاده از رزوناتورهای چند حالته طراحی و ساخته شده است که علی رغم تیزی کم باند گذار، توانسته اند اندازه کوچکی برای فیلتر فراهم کنند. در [6] یک فیلتر پایین گذر ریزنواری با باند قطع وسیع و باند گذار تیز ارائه شده است که استاب های دایروی به منظور طراحی رزوناتور و تضعیف کننده فیلتر استفاده شده اند.
در این مقاله یک رزوناتور ریزنواری تنظیم پذیر با اندازه کوچک طراحی و شبیه سازی می شود. روند طراحی رزوناتور توسط نرم افزار Agilent ADS و در محیط Layout توسط شبیه ساز Momentum Microwave انجام می پذیرد.
-1 ساختار رزوناتور پیشنهادی
رزوناتور از اتصال یک استاب انتها باز دایروی با زاویه و شعاع R تشکیل می شود که می تواند امپدانس پایین را تولید کند. در حقیقت با تغییر شعاع یا تغییر زاویه استاب انتها باز می توان یک فرکانس رزونانس مطلوب فراهم نمود. با اتصال یک خط انتقال امپدانس بالا به استاب دایروی رزوناتور کامل می شود و برای کاهش اندازه فیزیکی خط انتقال ا مپدانس بالا به دور رزوناتور پیچانده شده است. شکل 1 ساختار رزوناتور پیشنهادی را بر روی یک خط انتقال نمایش می دهد.
شکل -1ساختار رزواتور پیشنهادی
-3 پاسخ فرکانسی رزوناتور به ازای مقادیر مختلف
همانطور که در بخش قبل توضیح داده شد، فرکانس رزونانس با تغییر شعاع استاب دایروی تغییر می کند. برای اثبات این موضوع می توان پاسخ فرکانسی رزوناتور را به ازای یک زاویه ثابت از استاب دایروی و به ازای شعاع های مختلف استاب دایروی رسم نمود. شکل 2 پاسخ فرکانسی رزوناتور را به ازای شعاع های مختلف و 115œ را نمایش می دهد.
شکل -2 پاسخ فرکانسی رزوناتور را به ازای شعاع های مختلف و . 115œ
همانطور که می توان دید با کاهش شعاع استاب دایروی فرکانس رزونانس افزایش یافته است. این در حالی است که کمترین تلفات بازگشتی حدود 15dB است. یک راه دیگر برای تغییر فرکانس رزونانس تغییر زاویه استاب دایروی است. شکل 3 پاسخ فرکانسی رزوناتور را به ازای زوایای مختلف استاب دایروی و به ازای R=5mm نمایش می دهد.
شکل -3 پاسخ فرکانسی رزوناتور به ازای زوایای مختلف استاب دایروی و به ازای .R=5mm
همانطور که می توان دید با کاهش زاویه استاب دایروی فرکانس رزونانس افزایش پیدا کرده است. این در حالی است که کمترین تلفات بازگشتی 14dB است. به طور میانگین تیزی باند گذار رزوناتور در رزونانس های مختلف برابر 300dB/GHz می باشد. جدول 1 یک مقایسه کلی بین تیزی باند گذار کارهای پیشین با رزوناتور پیشنهادی را نمایش می دهد.
جدول -1 یک مقایسه کلی بین تیزی باند گذار کارهای پیشین با رزوناتور پیشنهادی.
نتیجهگیری و جمعبندی
یک رزوناتور ریزنواری تنظیم پذیر قابل استفاده در فیلترهای پایین گذر طراحی و شبیه سازی شد. فرآیند شبیه سازی رزوناتور بر روی زیر لایه Rogers-4003 با ضخامت 0.508mm انجام شد. جدول مقایسه 1 به خوبی برتری تیزی باند گذار رزوناتور را نسبت به کارهای پیشین نمایش داد.
