بخشی از مقاله
چکیده - با رشد سریع شبکههای مخابراتی بیسیم، تقاضا برای سیستمهای چندبانده که از سرویسهایی مانند صوت، داده و چند رسانهای پشتیبانی می-کند، افزایش یافته است. از این رو یک فیلتر میانگذر به تنهایی نمیتواند نیازهای تمامی باندها را پوشش دهد. پس میتوان از فیلترهای تنظیمپذیر در گیرنده-فرستندههای مخابراتی، استفاده کرد. با بکارگیری این فیلترها، میتوان وزن و هزینه ساخت سیستم را کاهش داد و مدار را فشردهتر کرد. از جمله چالشهای طراحی فیلترهای تنظیمپذیر، پهنای باند ثابت در زمان تنظیم فرکانس مرکزی میباشد.
در این مقاله، فیلتر میانگذر تنظیمپذیری ارائه شده است که قابلیت تنظیم فرکانس مرکزی با پهنای باند ثابت را دارد. همچنین، علاوه بر تنظیم فرکانس مرکزی، پهنای باند نیز قابل تنظیم است. در این فیلتر فرکانس مرکزی از 2/06 تا 2/66 گیگاهرتز قابل تغییر است. عمل تنظیمپذیری توسط ورکتور صورت میپذیرد. هنگاهی که فرکانس مرکزی این فیلتر تنظیم میشود، پهنای باند آن مقدار ثابت 213 مگاهرتز است. از طرف دیگر، در باند فرکانسی 2/3 گیگاهرتز، پهنای باند از 188 تا 260 مگاهرتز قابل تغییر است.
-1 مقدمه
در سالهای اخیر، فیلتر میانگذر تنظیم پذیر نقش مهمی را در توسعه سیستمهای بیسیم مخابراتی دارند. از مزایای این فیلترها میتوان به وزن کم، ابعاد فشرده و هزینه ساخت پایین آنها اشاره کرد. بر اساس مقالات ارائه شده، عناصر تنظیمکننده عبارتند از: سیستم میکروالکترومکانیک [1-3] RF-MEMS، دیود ورکتور [4-5] ، دیود [6] PIN و [7] YIG اشاره کرد.
فیلترهای YIG، قابلیت تنظیم فرکانس در محدوده وسیع دارند. این عناصر دارای ضریب کیفیت Q بالا - بیش از - 10000 هستند. از معایب این عناصر میتوان به مصرف توان بالا، سرعت تنظیمپذیری کم و ابعاد و حجم زیاد آنها اشاره کرد که از عوامل محدود کننده برای استفاده در سیستمهای مخابراتی مدرن میباشد. عناصر نیمه هادی نظیر دیود ورکتور و PIN بطور گستردهای در فیلترهای تنظیمپذیر مورد استفاده قرار میگیرد زیرا علاوه بر سرعت تنظیمپذیری بالا، دارای ابعاد فشردهای هستند.
از طرفی، قطعات ابعاد فشرده و سرعت تنظیمپذیری در حدود میکروثانیه دارند .[8] با توجه به مزایا و معایب عناصر تنظیمکننده و همچنین امکان پیادهسازی، از دیود ورکتور در فیلتر تنظیم پذیر پیشنهادی استفاده شده است. ضمناً، مقالات ارائه شده در زمینه فیلترهای تنظیمپذیر در سه زمینه کلی طراحی و پیادهسازی میشوند: تنظیم فرکانس مرکزی با پهنای باند ثابت [9-10] ، تنظیم پهنای باند با فرکانس مرکزی ثابت [11]و تنظیم فرکانس مرکزی تواماً با تنظیم پهنای باند [4]و .[12] در این مقاله، با تنظیم فرکانس مرکزی پهنای باند فیلتر ثابت میماند. از طرفی، در هر فرکانس مرکزی، پهنای باند نیز بطور مستقل قابل تغییر و تنظیم میباشد.
-2 طراحی فیلتر پیشنهادی
ساختار کلی تشدیدکننده پیشنهادی در شکل 1 نشان داده شده است. فیلتر از تشدیدکننده امپدانس پلهای - SIR - ، استاب اتصال کوتاه شده تشکیل شده است که قسمت میانی فیلتر توسط خطوط تزویج به پورتهای ورودی و خروجی متصل می-گردد. در شکل 3 نمودار مربوط به رابطه 4 است که در نرمافزار متلب رسم شده است. همانطوری که در این نمودار مشاهده میشود به ازای طولهای مختلف 2 و 3 دامنه فرکانسی تغییر میکند.
-3 ضریب تزویج
شکل 5 الف، شماتیک کلی تزویج بین خط ورودی و تشدیدکننده را نشان میدهد. ضریب تزویج بطور کلی توسط پارامتر کنترل میشود. برای داشتن پهنای باند ثابت در فرکانسهای مختلف، نمونه اولیه فیلتر پایینگذر با ریپل چبیشف 0/1 dB برای باند عبور طراحی شده است.
-4 شبیهسازی
طراحی فیلتر میانگذر تنظیمپذیر پیشنهادی، بر روی زیرلایه Doruid 5880 با ضریب گذردهی نسبی 2,2 و ضخامت زیرلایه برابر 0,787 میلیمتر میباشد. همچنین، شبیهسازیهای انجام شده توسط نرمافزار ADS میباشد. در این طراحی از ورکتور SMV2019 به عنوان 1 و از ورکتور SMV1237 به عنوان 2 استفاده شده است.
