بخشی از مقاله

چکیده

یک فیلتر مایکروویو عنصری است که عمل گزینش فرکانسی را در مخابرات همراه و ماهواره ای، رادار، جنگ افزارهای الکترونیکی در فرکانس های مایکروویو برای کاربر فراهم میکند که از جمله می توان به رادارهای ناوبری برای استفاده در صنایع نظامی دریایی اشاره کرد.

در عمل لازم داریم تا فیلترها دارای تلفات عبوری اندک، تلفات بازگشتی بالا برای تطبیق خوب باشند. اگر یک فیلتر دارای گزینش فرکانسی بالایی باشد، می توان فاصله بین کانال های فرکانسی مجاور را بیش از پیش نزدیک کرد. از نقطه نظر مکانی لازم است که فیلترها دارای حجم و وزن اندکی باشند.

یکی از روش های سنتز فیلتر روش ماتریس ها تزویج است که اخیرا به دلیل قابلیت ایجاد فرکانس گزینی دلخواه و ابعاد بسیار کوچک مورد توجه قرار گرفته است. با این روش می توان فیلترهایی با مشخصات فیلتر با مرتبه زوج یا فرد، صفرهای انتقال دلخواه و مشخصه متقارن یا نا متقارن اشاره کرد.

در این مقاله قصد بر این است که یک بسته نرم افزاری برای طراحی فیلتر به روش ماتریس تزویج آماده و به بهره برداری برسد. این بسته نرم افزاری توسط نرم افزار MATLAB نگارش شده و دارای قابلیت هایی چون طراحی فیلترهایی تا مرتبه 50 ، فیلتر برای هر باند فرکانسی، فیلترهای چند بانده، فیلترهای با افت مسیر رفت و برگشت معین و غیره و همچنین با کاربردهای فراوان نظیر استفاده در سیستم های ناوبری، مخابرات سیار، رادارهای یابنده و آشکار سازی و غیره می باشد.

-1 مقدمه

فیلترهای مایکروویو همواره نقشی حیاتی در سیستم های راداری ایفا کرده اند. فیلترها به افزایش نسبت سیگنال به نویز، محافظت از گیرنده در برابر طیف فرکانسی ناخواسته کمک می کنند. همواره در بخش انتهایی فرستنده و بخش ابتدایی گیرنده یک فیلتر وجود دارد. روش های متعددی برای طراحی فیلتر وجود دارد. که استفاده از روش های پایه و مفهومی با توجه به رشد تکنولوژی فعلی و پیچیدگی سیستم های نظامی فعلی مورد بررسی و طراحی مقرون به صرفه نیست.

روش طراحی فیلتر با استفاده از ماتریس تزویج بدون استفاده از کمک نرم افزار و کدنویسی بسیار پیچیده و سخت و حتی غیرممکن است. با توجه به کاربرد وسیعی ای که این روش سنتز فیلتر دارد، این نیاز احساس می شود که بسته نرم افزاری ای برای طراحی فیلتر با این روش در دست باشد. یکی از بیشترین کاربردهای فیلترهای سنتز شده با استفاده از روش ماتریس تزویج، طراحی فیلترهایی دو یا سه بانده است. با استفاده از این روش می توان به راحتی فیلترهایی تک مسیر و دو یا سه بانده ایجاد کرد و از تلفات تقسیم استفاده شده در مقسم توان رها شد.

-1-1   کاربردهای پروژه

در این مقاله قصد داریم که بسته نرم افزاری ای با استفاده از نرم افزار MATLAB پیاده سازی کنیم که بتواند علاوه بر اینکه ویژگی های این نرم افزار را فراهم کند، حتی بهبودی در برخی مشخصات ایجاد کند. فیلترهای طراحی شده به این روش در کاربردهایی چون فیلترهای تک بانده و دوبانده مورد استفاده در رادارهای ناوبری و  NAVIGATION ، مخابرات سیار، رادارهای جستجو و آشکارسازی، رادارهای یابنده، رادارهای هواشناسی و رادارهای Biological مورد استفاده قرار بگیرند.

-2-1  ویژگی های بسته نرم افزاری MATLAB

در این مقاله بسته نرم افزارای ارائه خواهد شد که بتواند مقادیر عناصر ماتریس تزویج را در اختیار کاربر قرار دهد. هنگامی که مقادیر ماتریس تزویج در اختیار کاربر باشد، طراحی تمام شده و فقط باید پیاده سازی فیزیکی با توجه به داده های خروجی نرم افزار انجام شود. این نرم افزار باید ویژگی های زیر را داشته باشد:

❖    قابلیت طراحی فیلتر تا مرتبه 50

❖    قابلیت طراحی فیلتر برای هر باند فرکانسی

❖    قابلیت طراحی فیلتر با قرار دادن صفر انتقال در هر نقطه دلخواه خارج از باند فیلتر

❖    قابلیت طراحی فیلتر با قرار دادن تعداد دلخواهی صفر انتقال در هر نقطه دلخواه خارج از باند فیلتر

❖    قابلیت طراحی فیلتر دوبانده

❖    قابلیت طراحی فیلتر دوبانده برای هر طیف فرکانسی دلخواه

❖    قابلیت طراحی فیلتر با افت مسیر رفت فیلتر معین

❖    قابلیت طراحی فیلتر با مقدار Return Loss معین

❖    قابلیت طراحی فیلتر با مقدار حذف سیگنال خارج از باند عبور دلخواه

❖    قابلیت ایجاد شکل از پارامترهای اسکترینگ نهایی فیلتر با توجه به مقادیر عناصر تزویج خروجی

❖    قابلیت ارائه مقادیر عناصر مدار معادل فیلتر

-2 طراحی فیلتر به روش ماتریس تزویج

-1-2  مدل مداری

در اوایل دهه 1970 ویلیام و آتیا مفهوم ماتریس تزویج که برای یک فیلتر موجبری باند باریک دو موده بکاربرده شده بود را معرفی کردند. ماتریس تزویج ویلیام و آتیا از روابط ولتاژ جریان مدار معادل فیلتر بدست آمده بود. مدار معادلی که آنها بدست آورده بودند یک الگوی میانگذر باند باریک بود که در شکل - 1 - نشان داده شده است. مدار توسط یک منبع ولتاژ تغذیه شده و به یک مقاومت Rl ختم می شود. این مدل مداری از رزوناتورهای سری با عناصر فشرده تشکیل شده که این رزوناتور بوسیله ترانسفورمر به یکدیگر کوپل شده اند

شکل - - 1 مدار معادل فیلتر میانگذر از مرتبه .N

i نشان دهنده مسیر جریان در هر رزوناتور است. مقدار سلف و خازن داخلی هر رزوناتور 1 هانری و یک فاراد در نظر گرفته شده است. در این ساختار هر رزوناتور به تمامی رزوناتورهای دیگر توسط امواج مغناطیسی به یکدیگر کوپل شده است. مقدار کوپلاژ وابسته به فرکانس فرض می شود که این عامل شرط باند باریک بودن ساختار است.

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید