بخشی از مقاله
چکیده – در این مقاله روش طراحی و ساخت فیلترهای مایکروویوی بدون انعکاس مورد بررسی قرار میگیرد. مشخصهی فیلترهای بدون انعکاس، تطبیق ورودی و خروجی آنها در تمام باند فرکانسی از جمله ناحیه قطع فیلتر میباشد. با توجه به این ویژگی، لازم است از المانهای تلف کننده توان مانند مقاومت در طراحی فیلتر استفاده گردد بهگونهای که بر پاسخ عبوری مدار تأثیر نداشته باشد.
ابتدا با استفاده از اصول اولیهی شبکه-های پسیو، شکل فیلتر مورد نظر استخراج میشود. به منظور طراحی یک فیلتر میانگذر با بهرهگیری از خطوط چاپی، روابط به دست آمده بازنویسی میشود. در پایان نتایج شبیهسازی فیلتر مورد نظر و نتایج حاصل از اندازهگیری پارامترهای فیلتر مقایسه خواهد شد و نشان داده می-شود که این نتایج از تطبیق مناسبی در باند فرکانسی مفروض برخوردار میباشند.
-1 مقدمه
فیلترهای مایکروویوی به عنوان یکی از مهمترین بخش-های سیستمهای مخابراتی شناخته میشوند. روشهای موجود در طراحی فیلترها، معمولا براساس عبور سیگنال مطلوب از باند عبور فیلتر و انعکاس بخش نامطلوب سیگنال به داخل شبکه میباشد. استفاده از این نوع فیلترها بلافاصله بعد از الماهای فعال مدار همچون میکسر به دلیل غیر خطی بودن این المانها، موجب افزایش فرکانسهای نامطلوب در باند فرکانسی مورد نظر خواهد بود.
در تقویت کنندهها و لامپهای مایکروویو علاوه بر ایجاد فرکانسهای نامطلوب در باند، امکان نوسانی شدن و ناپایداری تقویت کننده نیز افزایش مییابد. یکی از روش-های غلبه بر مشکلات بیان شده، استفاده از فیلترهای بدون انعکاس است که در آنها فرکانس قرار گرفته در باند قطع فیلتر، به جای انعکاس به داخل مدار، توسط روشی در خود فیلتر تلف میشود.
سادهترین روش ساخت فیلترهای بدون انعکاس، استفاده ایزولاتور به همراه فیلتر معمولی یا دو هایبرید 90 درجه و دو فیلتر معمولی یکسان در ساختاری مانند تقویتکننده-های متعادل است . در این روش، با به کار گیری دو فیلتر یکسان و هایبرید 90 درجه میتوان شرایط تطبیق در ورودی و خروجی فیلتر را تأمین نمود، اما با توجه به محدودیت پهنای باند هایبریدهای استفاده شده و ایزولاتور در این دو طرح، از این دو روش نمیتوان به عنوان راهحلی مناسب برای طراحی فیلترهای مورد نظر نام برد.
اکثر فعالیتهای صورت گرفته در زمینه طراحی فیلترهای بدون انعکاس با فناوری خطوط چاپی، طراحی این نوع فیلتر به صورت میاننگذر میباشد. در مراجع و نویسنده با استفاده از روش مسیر دوگانهی حذف فاز، اقدام به طراحی فیلترهای میاننگذر نموده است. ساختارهای موجبری یکی از قدیمیترین روشهای طراحی فیلترها به صورت جذب کننده توان است.
در مرجع یکی از این ساختارها مورد بررسی قرار گرفته است که در آن به منظور حذف سیگنالهای ناخواسته به جای انعکاس آن در مدار، از روزنههای ایجاد شده روی دیواره موجبر برای تزویج سیگنال با فرکانس نامطلوب به داخل موجبری دیگر که انتهای آن مواد جاذب قرار دارد استفاده شدهاست. تقریبا برای هیچ یک از موارد بیان شده در بالا امکان تجاریسازی به صورت وسیع وجود ندارد.
تئوری بیان شده در این امکان را ایجاد خواهد کرد تا فیلترهایی با پاسخ دلخواه و با ساختاری ساده طراحی گردد. در ادامه، تئوری طراحی فیلترهای بدون انعکاس با استفاده از عناصر فشرده بیان میگردد. امکان ساخت یک فیلتر بدون انعکاس با استفاده از فناوری خطوط چاپی، با به کارگیری روابط تبدیل عناصر فشرده به خطوط انتقال و سادهسازیهای به کار رفته در آن حاصل میشود .
به منظور رسیدن به یک ساختار قابل ساخت، مدل به دست آمده بعد از تبدیل ریچارد توسط روابط تبدیل کورودا و فرضهای ساده کننده که از متقارن بودن ساختار نشئت میگیرد، به مدار شکل 4 تبدیل میشود و روابط - 5 - نیز با استفاده از روابط خط انتفال و خطوط تزویج شده و همچنین اصل متقارن بودن فیلتر و دوگانی مود زوج و فرد، حاصل میشود .
-3 طراحی فیلتر میانگذر بدون انعکاس در باند l
اگر مقدار امپدانسهای و بر حسب پارامتر تزویج خط کوپل شده رسم شود، مطابق شکل 5 واضح است که امکان طراحی یک فیلتر بدون انعکاس به دلیل عدم دسترسی به مقادیر توأم قابل ساخت برای ضریب تزویج خط کوپل شده و امپدانسهای و با استفاده از خطوط انتقال مایکرواستریپ امکانپذیر نمی-باشد.
با توجه به اینکه برای مقادیر قابل تحقق برای امپدانس-های و لازم است تزویج بسیار قوی داشته باشیم، برای طراحی فیلتر مورد نظر از فناوری خطوط انتقال چند لایه به صورت خطوط انتقال نواری با تزویج از پهنای کوپلر استفاده میشود. مطابق شکل 6 به دلیل اینکه مسیر تزویج در این ساختار مساحت بیشتری از کوپلر را در بر میگیرد، امکان دسترسی با مقادیر تزویج بالا افزایش مییابد.
