طراحی و تحلیل فیلتر میانگذر فشرده مبتنی بر موجبر یکپارچه زیرلایه ای برای کاربردهای مایکروویو با تکنولوژی زمین ناقص

در این مقاله یک فیلتر میان گذر مبتنی بر فناوری موجبر یکپارچه زیرلایه طراحی و شبیه سازی شده است که برای کاربردهای فرکانس بالا در حوزه مایکروویو و میلیمتری مناسب می باشد. ساختار فیلتر متشکل از رزوناتورهای موجبر زیرلایه ای و دیواره های موجبر ساخته شده از آرایه ای منظم از وایاها است که امکان عبور سیگنال در یک باند فرکانسی مشخص را فراهم می سازد. طراحی صفحه زمین ناقص به منظور بهبود تطابق امپدانس و کاهش تلفات فرکانس بالا در فیلتر اعمال شده است. ساختار زمین ناقص با ایجاد شکاف ها و سوراخ هایی در صفحه زمین باعث کاهش اثرات ناخواسته اندوکتانس و خازنی شده و عملکرد کلی فیلتر را بهبود می بخشد. با این حال طراحی بهینه این بخش اهمیت فراوانی دارد زیرا نقص در ساختار زمین می تواند موجب نوسانات نامطلوب در پاسخ فرکانسی گردد. نتایج شبیه سازی پاسخ فرکانسی با استفاده از نرم افزار HFSS نشان می دهد که فرکانس مرکزی باند عبور در حدود ۱۱ گیگاهرتز است و پهنای باند نسبی فیلتر گستره ای در حدود ۵/۵۴ درصد را پوشش می دهد. در این بازه فرکانسی مقدار تلفات بازگشتی کمتر از ۱۰ دسی بل بوده که نشان دهنده تطابق امپدانس مناسب است و تلفات جایگذاری نزدیک به ۰/۲ دسی بل بوده که معرف حداقل تلفات سیگنال است. فیلتر توانایی حذف سیگنال های ناخواسته خارج از باند عبور دارد. به رغم عملکرد کلی مطلوب، نوسانات جزئی در نمودار پاسخ فرکانسی مشاهده می شود که احتمالا ناشی از طراحی ناقص صفحه زمین است و می تواند با بهینه سازی هندسه زمین و ابعاد رزوناتورها کاهش یابد. برای طراحی این فیلتر از زیرلایه راجرز ۴۰۰۳ با ضخامت ۰/۸ میلی متر و ثابت دی الکتریک ۳/۵۵ به دلیل تلفات کم و عملکرد فرکانسی بالا استفاده شده است.

کلیدواژه ها:

ساختار زمین ناقص ، ویا ، رزوناتور ، کوپلینگ ، موجبر SIW