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国际创新研究期刊》的研究在科学、工程和技术

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微波阻抗滤波器设计1.2 ghz

Phani kumar TVB1Nagraju N2Santhosh Kumar Ch3
  1. 助理教授,ECE称,航空工程学院学院,海得拉巴,印度安得拉邦
  2. 航空工程学院的助理教授,学院ECE部门,海得拉巴,印度安得拉邦
  3. 打开学生,ECE称,IIT海德拉巴,海得拉巴,印度安得拉邦
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文摘

微波滤波器是一个组件提供频率选择性在移动、雷达、卫星通信系统操作在微波频率。微波低通滤波器抑制不需要的频率谐波组件上方切断。由于分布集总元件的电路基本性质在微波频率、分布像微带线,带状线等作为微波低通滤波器组件。加强阻抗滤波器设计高低阻抗线使用。介绍了设计巴特沃斯近似阶梯阻抗低通滤波器与微带线实现1.2 GHz。设计滤波器模拟使用先进的设计系统(ADS)软件和是用光刻技术制作的。罗德与施瓦茨的设计微波组件测试网络分析仪和实际结果是同意模拟。

关键字
巴特沃斯近似,阻抗,理查德的转换和黑田的身份

我的介绍。
微波滤波器是一个两个港口,互惠的,被动的,线性的设备变弱大量不必要的信号频率而允许传输的频率。一般来说,滤波器的电气性能描述插入损耗、回波损耗、频率选择性在拒绝带(或衰减),群时延变化的通频带等。过滤器是需要插入损耗小,大的回波损耗与互连组件良好的阻抗匹配和高频率选择性,以防止干扰。如果滤波器频率选择性和保护带之间的通道可以确定小这表明频率可以有效地使用。同时,小群时延和幅度的变化最小所需的滤波器在通带信号退化。布局了阻抗低通滤波器使用预先设计系统模拟器是图1所示。
有两种滤波器设计的方法。一个是图像参数方法,其次是插入损耗的方法。图像参数滤波器理论是基于传输线的特性。一个简单的网络与集中组件描述这种连续结构。在插入损耗方法中,滤波器的响应是由传递函数定义输出电压比输入电压的过滤器。理想的低通传递函数的特点是函数是常数级在阻带通带和零。因为这样一个低通网络可以表示为有限理性程度多项式的系数,它是必要的近似。四个经典近似问题的解决方案是巴特沃斯(最大限度地平),切比雪夫(等于在通带波纹),逆切比雪夫(等于在阻带波动)和椭圆(等于在停止和通带波纹)。今天大部分微波滤波器设计是完成了插入损耗的方法。
图像
实际滤波器在通带小零衰减和一个小信号输出电阻的阻带由于存在损失活性元素的传播媒介。拟议中的微带了阻抗低通滤波器是专为1.2 GHz的操作频率衰减高于20 dB在阻带2.4 GHz。阶梯阻抗分布元素过滤器是一个最受欢迎的微带滤波器配置中使用较低的微波频率,因为简单的设计,制造和开放电路存根结束。
这个过滤器设计微带线是一个很好的输电线路由于具有低成本、体积小、重量轻、平面结构和容易与其他组件集成在一个电路板。传统滤波器结构相等的脉动和巴特沃斯低通滤波器的要求特殊的制备方法。传统的低频技术制造不符合在这些频率由于很高的相关损失。尽管最近出现的小说像MMIC材料和制造技术,微机电系统,高温超导和确立,微带薄膜制造技术是首选的,因为的从容。

二世。滤波器的设计
超过900 MHz的频率,一瘸一拐地元素的分布式特性防止过滤器的正确操作。本文对于给定规范,低通滤波器的设计实现一个精确的中心频率、带宽和低回报好损失水平。微波滤波器设计中相关的两个主要问题是,首先是在有限的频率范围内只有集中元素正常工作和第二组件之间的距离在微波频率不是可以忽略不计。第一个问题解决了理查德的转换将集中元素转化为输电线路部分。第二个问题黑田的身份可以用于分离过滤元素通过传播元素[2]。
使用理查德的过滤器实现变压器和黑田的身份有不同的微带线的长度和宽度。然而,与替代部分实现的低和高特性阻抗线滤波器设计了阻抗技术是使用。这些过滤器是有限的应用急剧切断频率不是必需的。
答:滤波器设计过程
巴特沃斯提出了设计工作我们假设近似为最大平坦响应在通带。归一化滤波器设计与源阻抗1Ω,减少频率c¯·= 1,元素值为梯形电路是列在表1 N = 1到N = 5。图2显示了不同N与归一化频率衰减特性。
图像
在实际滤波器的设计过程中,有必要确定过滤器的顺序。在本文中,设计滤波器有超过20分贝衰减在2.4 GHz,选择订单从图2所示。因此(ω/ωc) 1 = 1 = 0.6 (2.4/1.2), N = 5和滤波元件有限公司高效g1 = 0.6180 = C1, g2 = 1.6180 = L2, g3 = 2 = C3, g4 = 1.6180 = L4, g5 = 0.6180 = C5。自从表达式过滤取决于电感器和电容器的微带线的特性阻抗和长度在阶梯阻抗滤波器设计中,选择高阻抗线,其狭窄的不是太多难以伪造和低阻抗线宽必须在操作不允许任何横向共振频率。
b .滤波器设计与休闲地规范
切断频率= 1.2 ghz;特性阻抗= 50Ω;高阻抗= 150Ω;低阻抗= 10Ω;介电常数= 2.55;在阶梯阻抗技术中,电感器和电容器部分的电长度从休闲地计算公式[4]
βl = LRo / Zh型(电感器),βl = CZl / Ro(电容器)………(1)
最后滤波器原型部分图3所示。通滤波器使用预先设计系统的示意图(广告)软件和摄影是显示在图4和图5分别。
图像

三世。结果和讨论
电长度计算电感器和电容器βl1 = g1Zl / Ro = 7.080,βl2 Zh型= 30.910,= g2R0 /βl3 = g3Zl / Ro = 22.920,βl4 Zh型= 30.910,= g4R0 /βl5 = g5Zl / Ro = 7.080。原型低通滤波器中心频率为1.2 GHz是用基板制作的62毫升2.55介电常数和厚度。过滤器的尺寸计算使用行计算器工具在先进的设计系统(ADS)的软件。L1 = 3.16毫米,L2 = 15.64毫米,L3 = 10.25毫米,L4 = 15.24毫米,
L5 = 3.16毫米,W1 = W3 = W5 = 33.14毫米,W2 = W4 = 0.36毫米。原型滤波器与罗德与施瓦茨网络分析仪测试。比较模拟和测量频率响应图6所示。
图像
测量结果与模拟结果吻合较好。轻微的偏差都将制造误差和最小由于拖SMA连接器插入损耗。测量-3.0 dB水平在1.160 GHz和衰减约为27.544 dB 2.4 GHz -3.0 dB的模拟和测量水平在1.2 GHz。1 GHz频率S11参数低于-10分贝,因此它通过了所有频率成分没有衰减与频率范围(0-1GHz)。下面的表总结了完整的过滤器尺寸信息。
图像

四。结论
本文设计了低通滤波器阻抗切断频率为1.2 GHz和超过20 dB在阻带衰减。设计过程简单,它可以简单和廉价地使用常见的印刷电路板技术制作的。它有很高的隔离和紧凑的尺寸。此外,任何微波低通滤波器具有良好的锋利切断频率和频率选择性可以使用这个结构设计。

确认
作者要感谢孔雀舞Kumar V为这项工作提供测试和开发工具和特别感谢校长,煤斗的ECE Dundigal航空工程学院学院的支持和鼓励。

引用
  1. D。M Pozer,“微波工程”,2000年约翰•威利。
  2. 基准线Matthaei, l .年轻,E.M.T.琼斯,微波滤波器、阻抗匹配网络,和耦合结构,麦格劳-希尔,纽约,1964年。
  3. 安捷伦2002年广告,安捷伦科技,帕洛阿尔托,CA, 2002年。
  4. Jai-Shen g .香港& M.J.兰开斯特说“为射频/微波应用微带滤波器”约翰威利& Sons Inc ., 2001。
  5. J.-L。李等人,“紧凑型微带低通滤波器急剧转出和宽阻带,“专业电子。列托人,45卷,不。2,pp.110 - 111, 2009年1月。
  6. 称呼你et al,“紧凑型微带低通滤波器与锋利的拒绝,“IEEE微。无线compon。列托人,15卷,不。2005年6月6日,页。404 - 406年。
  7. V.K. Velidi et al,微带耦合线与宽阻带低通滤波器射频/无线系统,“ETRIJ,卷2,第三,页。324 - 326年,2009年6月。
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  13. a·法勒和A.T.亚当斯,微带三维问题的矩阵方法,“IEEE反式。微波理论侦探。MTT - 20卷,页。729 - 733年,Aug.1972。
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  15. 安。D。,J-S., Kim, C.-S.,Qian, Y.,and Itoh, T., “ A Design of LowPassFilter Using novel microstrip defected ground structure”, IEEE Trans. Microwave Theory Tech.,200,51,(1),pp.193-199.