بخشی از مقاله
چکیده: دراین مقاله به طراحی و شبیه سازی یک فیلتر میان گذر خواهیم پرداخت. برای طراحی از خطوط مایکرواستریپ در حالت های تزویج زوج و فرد استفاده کرده ایم . با استفاده از تزویج بین دو خط مایکرواستریپ و امپدانس های ورودی و خروجی آن ها که بخشی از ماتریس آبشاری دو قطبی هستند و با آبشاری کردن این عناصر ، فیلترهای میان گذر بدست می آیند که به سادگی با استفاده از بسته های شبیه سازی مدار - ADS - RF طراحی می شوند. نتایج بدست آمده، عملکرد فیلتر طراحی شده را تضمین می کند.
.1 مقدمه
فیلترها مدارهایی هستند که توسط آنها می توان فرکانس یا باند فرکانسی معینی را از میان سایر فرکانس ها انتخاب کرد. هر فیلتر دارای یک محدوده فرکانسی است که عبارت است از مجموعه فرکانس هایی که فیلتر می تواند از خود عبور دهد .این محدوده فرکانسی را پهنای باند یا پاسخ فرکانسی فیلتر می نامند. در حالت ایده آل وقتی یک فیلتر در مسیر سیگنال RF قرار می گیرد ، نباید هیچ تلفاتی داشته باشد .
یعنی تلفات جایگزینی آن باید صفر باشد. در واقعیت باید مقدار مشخصی از تلفات را برای فیلتر در نظر بگیریم . تلفات جایگزینی مقدار توانی است که زیر خط 0 دی سی بل افت می کند . منحنی پاسخ فرکانسی برای یک فیلتر میان گذر بصورت شکل زیر می باشد. در ادامه مرور بر چند مقاله در این زمینه را مورد بررسی قرار خواهیم داد. یک فیلتر مایکروویو دارای 2 پورت می باشد که به منظور کنترل پاسخ فرکانسی در یک سیستم مخابراتی بکار می رود. [1]
در این مقاله از خطوط مایکرواستریپ برای طراحی فیلتر استفاده شده است که در حالت تزویج زوج و فرد کار میکنند. این مقاله به طراحی ، شبیه سازی و ساخت فیلتر بر روی زیرلایه FR4 پرداخته شده است و نتایج قابل قبولی را گرفته است .[1] در [2] به طراحی و شبیه سازی یک فیلتر میان گذر با فرکانس مرکزی 5.8 گیگاهرتز پرداخته شده است . از فیلتر طراحی شده می توان در کاربردهای مخابرات وایرلس استفاده کرد. در سال 2010 مقاله ای با عنوان طراحی یک فیتر میان گذر با فرکانس مرکزی 3.2 گیگاهرتز به چاپ رسید .
دراین مقاله از خطوط مایکرواستریپ در حالت تزویج موازی با امپدانس های زوج و فرد استفاده شد.[3] می توان فیلتر ها را بر اساس خطوط مایکرواستریپ با رزوناتورهای حلقه باز بصورت زیر طراحی کرد.این نوع از تشدیدکنندهها نسخه تکمیل شدهای از تشدیدکنندههای خطوط انتقال خم شده بوده و مشابه حلقهای که از یک طرف باز است، میباشند. در زمینه طراحی فیلتر کارهای زیادی انجام شده است که می توان به مراجع زیر پرداخت.[4-8]
2. طراحی فیلتر :
این شکل ساختار هندسی قطب های ورودی و خروجی، شرایط مدار باز و مسیر انتقال مربوطه را نشان می دهد . وقتی ساختارهای بلوکی را به صورت آبشاری اتصال می دهیم ، مطلوب است که قطب های هر عنصر به عنصر مجاور تطبیق شوند. در واقع امپدانس تصویر را می یابیم . برای امپدانس وودی در پورت یک و بار در پورت دو می توان نوشت :
برای اینکه فیلتر میان گذر کارامدتری داشته باشیم می بایست به جای یک عنصر میان گذر ، از چند عنصر میان گذر بصورت آبشاری استفاده کنیم . شکل زیر این حالت را نشان می دهد . در طراحی اینگونه فیلترها از روابط زیر استفاده می کنیم. پس از محاسبه می بایست با استفاده از جدول چپی شف مرتبه فیلتر را بدست آورد و سپس از روابط زیر استفاده کرد. حال با استفاده از روابط زیر Ji ها را محاسبه می کنیم : - دارای 3 حالت است -
حالت : 1 برای محاسبه Z0 J0,1 از رابطه زیر استفاده می کنیم :
حالت : 2 برای محاسبه Z0 J i,i+1 از رابطه زیر استفاده می کنیم:
حالت : 3 برای محاسبه Z0 JN,N+1 از رابطه زیر استفاده می کنیم :
